
INFLATABLE SERVICES
Explore

容積式ポンプは、1回転または1ストロークあたり一定量の空気を吐出します。ポンプ自体が圧力を発生させるのではなく、システムから加えられる圧力に打ち勝つことで圧力を生み出します。この動作は遠心ポンプとは根本的に異なり、複数の容積式ポンプを併用する際の考え方を根本的に変えるものです。
単一のポンプではシステムの要求する流量や圧力を満たせない場合、2つの選択肢があります。ポンプを並列接続して流量を増やすか、直列接続して圧力を高めるかです。これらの概念は単純に聞こえますが、エンジニアリングの詳細が重要です。容積式ポンプの直列接続と並列接続にはそれぞれ、遠心ポンプシステムには適用されない特定の設計要件、リスク要因、および実用上の制約があります。これらの詳細を誤ると、機器の損傷、シールの故障、またはシステムが期待どおりに動作しないといった事態につながります。
このガイドでは、両方の構成について、工学的な観点から詳しく解説します。それぞれの構成がどのような場合に有効なのか、配管や制御システムの設計方法、起こりうる問題点、そして実際のシステムが現場でどのように構築されるのかについて説明します。
基本的なルールは単純です。並列接続とは流量を合流させることであり、直列接続とは圧力を合流させることです。しかし、これらの構成における容積式ポンプの挙動は遠心ポンプとは大きく異なり、配管図を作成する前にその違いを理解しておくことが重要です。
遠心ポンプは、圧力によって流量が変化する曲線的な性能特性を持っています。2台の遠心ポンプを並列接続しても、システム特性曲線がシフトし、運転点が移動するため、合計流量は単純に2倍にはなりません。実際の増加量は常に理論値の合計よりも小さくなります。これは、遠心ポンプを直列接続した場合も同様で、実際の運転流量では、合計揚程は個々の揚程の合計よりも小さくなります。
容積式ポンプは動作原理が異なります。定格範囲内であれば、流量は圧力に関係なくほぼ一定です。そのため、同一の容積式ポンプを2台並列に接続すると、システムの流量はほぼ2倍になります。直列に接続すると、システムの圧力はほぼ2倍になります。理論値は実際の動作において非常に近い値を示します。しかし、容積式ポンプはどんな状況でも定格流量を押し出すというこの特性こそが、故障が発生した場合に容積式ポンプ構成をより危険なものにする要因にもなります。
| 比較係数 | PDポンプ | 遠心ポンプ |
|---|---|---|
| 並列:実際の流量増加 | 理論値に近い合計値 | 理論値よりも少ない合計値(システム曲線効果) |
| シリーズ:実際の圧力上昇 | 理論値に近い合計値 | 理論値よりも少ない合計値(システム曲線効果) |
| 排出路が塞がれた場合のリスク | 圧力が上昇し、最終的に何かが破綻する。 | 流量がゼロになり、ポンプが停止時に回転する。 |
| 並列における流量バランス | 変位の不一致に敏感 | 共通ヘッダー圧力での自己バランス調整 |
| 脈動相互作用 | 管理しないと増幅する可能性がある | 懸念は最小限 |
| 安全弁の要件 | すべてのポンプに必須 | 通常は不要 |
並列構成では、2台以上の容積式ポンプが共通の吸込口(または個別の吸込口)から吸込し、共通のヘッダーに吐出します。各ポンプはそれぞれ独自の流量を全体の流量に寄与します。システム圧力は下流側の抵抗によって決まり、すべてのポンプに均等に分配されます。
容積式ポンプは作動圧力範囲内であればどの圧力でも一定の流量を供給するため、並列システムにおける総流量は各ポンプの個々の吐出量の合計とほぼ等しくなります。例えば、ポンプAが10L/分、ポンプBが10L/分の場合、システム全体の流量は約20L/分となります。これは遠心ポンプの場合よりも理論値に近くなります。
重要な要件は、並列接続されたすべてのポンプの吐出側に逆止弁が必要であるということです。逆止弁がないと、停止したポンプが逆流経路となり、運転中のポンプは作動中のポンプを通して流体を逆流させ、システム内に流体を送り込むことができません。
直列構成では、第1ポンプの吐出口が第2ポンプの吸込口に接続されます。システム全体の流量は、1台のポンプの吐出量によって決まります。圧力は加算されるため、第1ポンプが5バールの差圧を発生させ、第2ポンプがさらに5バールの差圧を発生させた場合、最終吐出口ではシステムは約10バールの圧力になります。
多くのエンジニアが見落としがちな重要な点があります。PDポンプを直直列に接続するのは、産業界では一般的な構成ではなく、ポンプの種類によってはそもそも実現不可能な場合もあります。往復動PDポンプ(AODDポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなど)は、脈動する流れを生み出します。2台の脈動ポンプをバッファタンクなしで直直列に接続すると、圧力スパイクや流れの中断が発生し、システムに損傷を与えます。2台目のポンプの吸込行程が1台目のポンプの吐出行程に逆らうため、タイミングのずれによってキャビテーション、ハンマー現象、シールの急速な破損が発生します。
回転式容積型ポンプ(ギアポンプ、スクリューポンプなど)は、よりスムーズな流量を実現し、特定の条件下では直列運転が可能です。しかし、回転式ポンプであっても、最初のポンプの吐出量は2番目のポンプよりもわずかに大きくなければなりません。2番目のポンプが最初のポンプの吐出量よりも多くの流体を吸い込もうとすると、供給不足となりキャビテーションが発生します。逆に、最初のポンプが2番目のポンプの許容量よりも多くの流体を押し出すと、2つのポンプ間に圧力が蓄積され、逃げ場がなくなります。2つのポンプの間に安全弁を設けることは必須であり、破裂を防ぐ唯一の手段となります。
並列構成が適切な解決策となる一般的な状況は4つあります。
まず、プロセスに必要な流量が、単一のポンプでは供給できない場合があります。例えば、現在使用しているシリーズの中で最大のポンプでも最大流量が50L/分で、必要な流量が90L/分だとします。このような場合、ポンプを2台並列接続することで、全く別のポンププラットフォームに移行することなくこの問題を解決できます。
第二に、冗長性が必要です。化学薬品の注入、熱管理ループ、半導体製造ラインなど、24時間365日稼働するプロセスでは、ポンプの予期せぬ故障はシステム全体の停止につながります。2台のポンプを1台稼働、1台待機という構成で自動切り替えを行うことで、故障したポンプの修理中もプロセスを継続できます。
第三に、流量需要は時間とともに大きく変動します。単一の大型ポンプを絞って運転する(これはエネルギーの無駄遣いであり、容積式ポンプの場合は背圧の問題を引き起こします)のではなく、複数の小型ポンプを段階的に稼働させることができます。需要が低いときは1台のポンプを運転し、需要が高まったら2台目のポンプを稼働させます。この方法はエネルギー効率が高く、各ポンプの摩耗も軽減します。
第四に、物理的な制約により、大型ポンプを1台設置できない場合があります。設置場所のスペース、プラットフォームの耐荷重、または利用可能な電圧によっては、大型ポンプを設置できないことがあります。大型ポンプ1台が設置できない場合でも、小型ポンプを2台並べて設置すれば対応できる可能性があります。
並列式容積型ポンプシステムが正常に機能するためには、これらの要素が不可欠です。
逆止弁:各ポンプの吐出側、ポンプと共通ヘッダーの間に1つずつ設置してください。これは必須です。片方のポンプが停止した際に、もう片方のポンプが作動している場合、システム全体の圧力が逆流することになります。逆止弁がない場合、停止したポンプから流体が逆流し、システム圧力が低下し、作動中のポンプが圧力を補おうとして過負荷になる可能性があります。
吐出量と速度の一致:並列運転する容積式ポンプは、理想的には同一機種で同じ速度で運転する必要があります。一方のポンプの吐出量が他方よりも大きい場合、流量の不均衡な割合を担うことになります。小さい方のポンプは、エネルギーを消費し、運転時間を積み重ねながらも、ほとんど貢献しません。遠心ポンプの場合は、共通のヘッダー圧力で自動的にバランスが取れますが、容積式ポンプの場合はそうではありません。各ポンプは、それぞれの吐出量に応じて吐出量を調整します。
個別の安全弁:各ポンプには、共通ヘッダーに1つの共有安全弁ではなく、それぞれ専用の安全弁が必要です。下流で詰まりが発生し、共有安全弁しかない場合、安全弁経路がすべてのポンプの同時流量を処理しきれない可能性があります。
ヘッダーのサイズ選定:共通吐出ヘッダーは、総流量に合わせて選定する必要があります。ヘッダーのサイズが小さすぎると、流速と摩擦損失が過剰になり、システム圧力がポンプの選定基準を超えて上昇する原因となります。
起動/停止順序:並列システムを起動する際は、ポンプを1台ずつ、短い間隔を空けて起動してください。同時起動は、電気系統に電流スパイク、油圧系統に圧力サージを引き起こします。停止時にも同様に段階的に起動することで、逆止弁からの逆流サージを防ぐことができます。
並列システム内の容積式ポンプがピストン式、プランジャー式、ダイヤフラム式などの往復動型の場合、脈動管理は深刻な問題となります。各ポンプはそれぞれ独自の脈動パターンを生成し、これらのパターンが共通のヘッダーで合流すると、位相関係に応じて互いに打ち消し合ったり、強め合ったりする可能性があります。
2台のポンプが同期して脈動すると、ヘッダー内の脈動振幅はほぼ2倍になります。これにより、配管の振動、計器の騒音、継手への疲労応力、流量測定の不正確さなどが生じます。一方、ポンプが逆位相で脈動すると、脈動が部分的に相殺され、より滑らかな結果が得られます。
この問題を解決するには、3つの実用的な方法があります。まず、脈動の少ないポンプタイプを選択します。ギアポンプやスクリューポンプは、ピストンポンプやダイヤフラムポンプよりもはるかにスムーズな流量を実現します。次に、共通ヘッダーの手前にある各ポンプの吐出口に、脈動減衰器(ブラダー式アキュムレータまたはエアチャンバー)を取り付けます。最後に、往復動ポンプを並列運転する必要がある場合は、位相差を制御して運転します。一部のコントローラはこの機能をサポートしていますが、システムが複雑になります。
直列構成は、システム圧力の要求が単一ポンプの供給能力を超える場合に適用されます。典型的なシナリオは4つあり、それぞれ処理方法が異なります。
まず、高粘度流体を用いた長距離配管について。粘性の高い流体は、長い配管内で大きな摩擦損失を生じさせます。必要な流量に対応したポンプ1台では、配管全体を通して流体を押し出すのに十分な圧力が得られない場合があります。そこで、直列に2台目のポンプを追加することで、追加の抵抗を克服するために必要な圧力を補うことができます。
第二に、段階的な圧力上昇です。一部のプロセスでは、流体を一度に圧力を上げるのではなく、制御された段階的な圧力上昇を行う必要があります。高圧パイプラインへの化学物質注入はその一例です。ブースターポンプが流体を中間圧力まで上昇させ、別のポンプが最終的な注入圧力まで押し上げます。
第三に、吸込条件の悪さです。流体源がポンプより低い位置にある場合、吸込管が長い場合、または流体の蒸気圧が高い場合、主ポンプのNPSH(正味有効吸込ヘッド)が不足し、キャビテーションが発生してしまう可能性があります。このような場合、流体源の近くにブースターポンプを設置することで、主ポンプの吸込口の圧力を安全なレベルまで上昇させることができます。
4つ目は、実際の産業現場で最も一般的な直列構成である、遠心ポンプをブースターとして容積式ポンプに供給する方法です。このハイブリッド方式は、2台の容積式ポンプを直接直列に接続するよりもはるかに一般的に使用されているため、以下で詳しく説明します。
多くの実際のシステムでは、直列構成は2台の容積式ポンプではなく、高圧作業を担う容積式ポンプに吸込圧を供給する遠心ポンプで構成されています。これは、凝縮水回収システム、燃料油移送ステーション、高圧薬品注入スキッドなどで標準的な方式です。
論理は単純明快です。遠心ポンプは中程度の圧力で大量の流体を移送するのに適しており、容積式ポンプは正確な流量で高圧を発生させるのに適しており、両者を組み合わせることでそれぞれの長所を最大限に活かすことができます。遠心ポンプは容積式ポンプへの入口圧力を常に確保し、キャビテーションのリスクを排除します。その後、容積式ポンプは加圧された流体を所定の吐出圧力まで押し上げます。
ここでは起動/停止順序が重要です。必ず最初に遠心ブースターポンプを起動して吸込圧力を上げてください。2つのポンプ間の配管が加圧されたら、PDポンプを起動します。接続配管に圧力スイッチを取り付ければ、この動作を自動化できます。ブースターポンプが最低限必要な圧力に達するまで、PDポンプは起動しません。停止時は、この順序を逆にして、まずPDポンプを停止し、次に遠心ブースターポンプを停止します。ブースターポンプなしでPDポンプを短時間でも運転すると、吸込不足やキャビテーションによる損傷が発生します。
より広い安定運転範囲を確保するため、吸込比速度の低い遠心ブースターを選択してください。PDポンプの流量需要が変動する場合(例えば、VFDの速度変化に伴う場合)、遠心ポンプはその変動に対応し、定格曲線から外れないようにする必要があります。
2台の容積式ポンプを直列に直接接続する(一方の吐出口からもう一方の吸込口へ吐出する)ことは可能ですが、重大な技術的リスクを伴います。他のどの複数ポンプ構成よりも、より慎重な検討が必要です。
圧力定格:2台目のポンプのケーシング、シール、およびすべての接続部は、累積圧力に耐えられる定格でなければなりません。1台目のポンプが10バールの圧力を発生させ、2台目のポンプがさらに10バールの圧力を加える場合、2台目のポンプのすべての部品は20バールの圧力にさらされます。これには、シャフトシール、ハウジング、および吐出配管が含まれます。
吐出量マッチング:第1ポンプの吐出量は、第2ポンプの吐出量よりわずかに大きい(通常5~10%)必要があります。このわずかな余裕容量により、第2ポンプへの供給量が常に十分であることが保証されます。余剰流体は、第1ポンプの吐出側にあるリリーフバルブを通して排出されます。この余裕がないと、速度や摩耗状態にわずかな変化が生じただけでも、第2ポンプへの供給が不足してしまいます。
中間段安全弁:2台のポンプ間の配管には、第1ポンプの定格吐出圧力に設定した安全弁を設置する必要があります。これにより、第2ポンプが停止した場合や、瞬間的に流量の不一致が生じた場合に、過圧状態から保護されます。
往復動ポンプのバッファ容量:直列接続されたポンプのうち、いずれか一方が往復動ポンプ(ピストン式、プランジャー式、ダイヤフラム式、AODD式)である場合、ポンプ間にバッファ容器を設けることが必須です。これは、第1ポンプの脈動出力が第2ポンプの脈動要求と一致しないためです。このような不一致を吸収するバッファがない場合、システム内で深刻な圧力スパイクや流量の中断が発生します。ロータリー式容積型ポンプ(ギア式、スクリュー式)は、容積の一致と安全弁の要件を満たしていれば、バッファなしで直接接続できる場合が多くあります。
以下の表は、一般的なPDポンプの各タイプにおける直接直列運転の実現可能性をまとめたものです。
| ポンプの種類 | 直接系列実現可能性 | 必要な保護 | 実用周波数 |
|---|---|---|---|
| ギアポンプ | 実現可能 | 中間段リリーフバルブ、変位マージン | 潤滑システムや化学システムで使用される(時折) |
| スクリューポンプ | 実現可能 | 中間段リリーフバルブ、変位マージン | 時折使用される — 燃料油および原油システムで使用される |
| ローブポンプ | 注意すれば可能 | リリーフバルブ、クローズドスピード同期 | レア |
| ピストン/プランジャーポンプ | バッファータンクなしでの使用は推奨しません | 緩衝容器、安全弁、ダンパー | 直接シリーズでは非常に稀 |
| AODD 5 | 実現不可能 | — | 直接シリーズでは使用されていません |
| ダイヤフラム式定量ポンプ | バッファータンクなしでの使用は推奨しません | 緩衝容器、背圧弁 | 非常に珍しい |
ほとんどの場合、判断は簡単です。システムに必要な流量が1台のポンプで供給できる量よりも多い場合は、並列接続にします。システムに必要な圧力が1台のポンプで供給できる量よりも多い場合は、まず、より高い圧力定格の単一ポンプが存在するかどうかを確認してください。これは、直列接続よりもほぼ常に優れた解決策となります。単一ポンプではどうしても必要な圧力に達しない場合は、PDポンプを直接直列接続する前に、PDポンプに遠心ブースターを供給することを検討してください。
流量と圧力の両方を増やす必要がある場合は、以下の組み合わせを検討する必要があります。流量を増やすために並列ポンプを使用し、並列ポンプセットの圧力定格を高くするか、並列ポンプセットを直列ブースター段に接続する方法です。
性能よりも信頼性と稼働時間を重視するのであれば、1つのシステムを1つのシステムに切り替え、自動切替を行うという方法が解決策となります。
ポンプの種類の選択は、どの構成が実用的であるかにも影響します。ギアポンプとスクリューポンプは、滑らかで脈動の少ない出力が得られるため、直列構成と並列構成の両方でうまく機能します。往復動ポンプは並列運転に適していますが、バッファなしで直接直列接続することは一般的に避けるべきです。各ポンプタイプの特性に関する詳細な概要は、さまざまなポンプに関するガイドでご覧いただけます。 容積式ポンプの種類。
| あなたの状況 | 推奨構成 | 理由 | 注意すべき点 |
|---|---|---|---|
| 流量を増やす必要があるが、圧力は問題ない。 | 平行 | 各ポンプは既存のシステム圧力で流量を増加させる。 | チェックバルブ、排気量マッチング |
| もっと圧力が必要だ、流量は問題ない | 単体の高出力ポンプ(第一選択)または遠心ブースター+PDポンプ | 直接PD系列の複雑さを避ける | ブースターポンプのNPSH、起動/停止シーケンス |
| もっと圧力が必要、単体ポンプの選択肢なし | ダイレクトPDシリーズ(回転式のみ) | 単一のポンプでは圧力を賄えない場合の最終手段 | 変位マージン、段間リリーフ、ケーシング定格 |
| 稼働時間と冗長性が必要 | 並行運用、1任務1待機 | 自動フェイルオーバーによりプロセスが継続されます | 切替弁ロジック、スタンバイ故障時のアラーム |
| 流量と圧力の両方を増やす必要がある | 並列セット+直列ブースターステージ | 並列回路は流量を、直列回路は圧力をそれぞれ制御する。 | 最も複雑 — 綿密なシステムモデリングが必要 |
| 吸引状態が悪い | 遠心ブースター給水PDポンプ | ブースターはPDポンプにNPSHを提供する | 遠心分離を先に開始し、PDを先に停止する |
化学プラントでは、反応容器から200メートル離れた充填ステーションまで、粘度15,000 cPの樹脂を移送する必要がある。この粘度と配管長では、2インチの配管を通る際の摩擦損失が12バールを超える。現在利用可能なギアポンプは、必要な流量8 L/minを供給できるが、最大差圧は10バールに制限されている。ポンプ1台では不十分である。
解決策は、2台の磁気駆動式ギアポンプを直列に接続することです。反応器に設置された1台目のポンプは、樹脂を最初の100メートルのパイプに送り込み、約6バールの差圧を発生させます。中間地点に設置された2台目のポンプは、さらに6バールの圧力を加えて、残りの距離を樹脂に送り込みます。1台目のポンプは2台目のポンプよりも10%大きな排気量を持ち、7バールに設定されたリリーフバルブが余剰流量を反応器に戻します。両方のポンプはシールレス磁気駆動方式を採用しています。累積圧力が12バールの場合、わずかなシャフトシールの漏れでも、反応性樹脂では安全上の危険が生じるためです。 MDC-Xシリーズ この粘度範囲に対応し、プロセスが要求する漏れゼロの封じ込めを実現します。
半導体製造工場では、化学機械研磨(CMP)スラリー供給システムが連続運転されています。供給ポンプは、アルカリ性スラリーを毎分200mL、精度±1%で供給します。ポンプが故障するとCMPステーション全体が停止し、中断後にCMPプロセスを再開するには、数時間の生産時間と数千ドル相当のウェハの損失が発生します。
このシステムは、2台のマイクロ磁気ギアポンプを並列接続して使用します。1台は稼働状態、もう1台はホットスタンバイ状態です。両方のポンプは同じ速度で連続運転しますが、スタンバイポンプは通常閉状態のバルブを通して吐出します。稼働ポンプの流量センサーが±2%を超える偏差を検出すると、コントローラーはスタンバイバルブを開き、稼働ポンプのバルブを500ミリ秒以内に閉じます。切り替えはプロセスにシームレスに行われます。ギアポンプは脈動がほぼゼロであるため、切り替えによって流量の乱れは発生しません。 MDC-Mシリーズ その高精度な計測能力とコンパクトな設置面積により、この用途に最適なサイズとなっています。
電気自動車用バッテリー試験装置メーカーは、実際の走行条件をシミュレートする熱サイクル試験室を製造している。冷却ループは、-40℃から+120℃までの温度範囲でエチレングリコールをバッテリーモジュールに循環させる。このシステムは、8バールの吐出圧力で毎分15リットルの流量を必要とし、ギアポンプが精密な温度制御流量を制御する。
-40℃では、グリコールの粘度が200cPを超え、チラーから試験室までの長い配管によって吸込側で大きな摩擦損失が生じる。低温では、チラーの重力揚程だけではギアポンプのNPSH要件を満たすことができない。
チラー出口とギアポンプ入口の間に小型遠心ブースターポンプが設置されています。ブースターは2バールの吸込圧力を加え、最も低温の運転点でもギアポンプが常に正圧の吸込条件を確保できるようにします。遠心ポンプが最初に起動してライン圧力を上昇させ、圧力スイッチの確認後、ギアポンプが起動します。停止時には、ギアポンプが最初に停止し、ブースターがさらに5秒間作動してラインをフラッシングした後、停止します。 MDC-Kシリーズ ギアポンプは、デュアルシールオプション(磁気駆動またはメカニカルシール)と、低温始動から高温運転までの幅広い粘度変動に耐えるセラミックベアリングシステムにより、幅広い温度範囲に対応します。
Aulank社の磁気駆動式ギアポンプシリーズは、特に複数ポンプ構成に適しています。シールレス磁気カップリングによりシャフトシールが不要となり、直列システムで高圧運転時に最も故障しやすい部品であるシャフトシールの破損を防ぎます。2台目のポンプに累積圧力がかかる直直列構成では、従来のメカニカルシールは設計限界を超えて負荷がかかります。磁気駆動式ポンプは、このような故障モードを完全に排除します。
並列システムの場合、ギアポンプの出力は脈動が少ないため、2台のポンプからの流量を共通のヘッダーに合流させても、流量の乱れは最小限に抑えられます。脈動ダンパーは不要で、標準的な逆止弁でハンマー現象やチャタリングを起こすことなく逆流防止が可能です。
Aulankのギアポンプは、1cP未満から38,000cPを超えるものまで幅広い粘度範囲に対応しており、直列システムにおける実用上の課題、すなわち温度変化によってポンプ経路に沿って粘度が変化するという問題にも対応しています。広い粘度範囲で安定した性能を維持するポンプは、直列段間の流量の不一致を防ぎ、キャビテーションや過圧の発生を抑制します。
| モデル | ポンプの種類 | 最適な構成 | 温度範囲 | 複数ポンプ使用時の主な利点 |
|---|---|---|---|---|
| MDC-X | 中型/大型磁気ギアポンプ | 直列接続(高粘度長距離輸送)または並列接続(高流量化学物質輸送) | -40℃~+400℃ | 最大38,000cpsの流量に対応。累積直列圧力下での漏れはゼロ。 |
| MDC-M | マイクロ/ミニ磁気ギアポンプ | 並列(1つの機器が稼働し、もう1つの機器が待機する精密な投薬) | -135℃~+180℃ | 脈動のない出力でシームレスな並列切り替えが可能。計測精度は±1%。 |
| MDC-K | 磁気シール/メカニカルシールギアポンプ | 遠心ブースター付き直列構成(熱管理)または並列構成(可変需要システム) | -60℃~+230℃ | 柔軟なシステム統合を実現するデュアルシールオプション。低騒音(≤19 dB)。 |
システムレベルの構成サポート(直列/並列構成におけるポンプのサイズ選定、段間保護設計、制御ロジックに関する推奨事項など)については、プロセスパラメータを添えてAulankのエンジニアリングチームにお問い合わせください。
並列接続とは、複数のポンプが同じ配管に吐出する接続方式で、圧力は一定のまま流量が増加します。直列接続とは、1台のポンプが次のポンプに吐出する接続方式で、流量は一定のまま圧力が増加します。特に容積式ポンプ(PDポンプ)の場合、並列接続時の流量と直列接続時の圧力の合計は、圧力に関係なく一定の流量を供給するため、個々のポンプの理論値の合計に非常に近くなります。これは、システム曲線の相互作用により実際のゲインが常に合計値よりも小さくなる遠心ポンプとは異なります。
はい。並列運転はPDポンプの最も一般的な複数ポンプ構成であり、適切に設計すればうまく機能します。各ポンプには、停止したポンプからの逆流を防ぐために、専用の吐出逆止弁が必要です。流量のバランスを確保するため、ポンプは同じモデル、同じ回転速度である必要があります。脈動の大きい往復式PDポンプ(ピストン式、ダイヤフラム式)の場合は、脈動干渉を防ぐために、共通ヘッダーの手前にある各ポンプの吐出口に脈動減衰器を設置することを検討してください。
はい、並列システム内のすべての容積式ポンプには、吐出側に逆止弁を取り付ける必要があります。逆止弁がない場合、いずれかのポンプが停止すると、稼働中のポンプが作動流体をシステム内ではなく停止したポンプを通して逆方向に押し出してしまいます。これにより、システム圧力の低下、エネルギーの無駄、そして停止したポンプの逆回転による損傷が発生する可能性があります。逆止弁はシステム全体の圧力に対応できる定格のものを使用し、ポンプの吐出側と配管が共通ヘッダーに合流する地点の間に設置する必要があります。
直列接続において下流側のポンプの吐出口が閉塞(デッドヘッド)すると、下流側の状況に関わらず容積式ポンプが流体を押し出し続けるため、圧力が継続的に上昇します。圧力は、配管継手、シール、またはポンプケーシング自体に不具合が生じるまで上昇し続けます。そのため、容積式ポンプの設置、特に直列接続においては、安全弁が必要となります。直列システムでは、中間段安全弁(2台のポンプの間)と最終吐出安全弁(最後のポンプの後)の両方が必須の安全装置です。
システムに何が不足しているかによります。高粘度流体の用途で、1台のポンプでは十分な圧力は得られるものの流量が不足する場合は、並列運転を使用します。ポンプで十分な流量は得られるものの、粘性の高い流体が配管内で大きな摩擦を生じさせ、1台のポンプでは必要な圧力を生成できない場合は、直列運転を使用します。実際には、高粘度流体は長い配管内で非常に大きな摩擦損失を生じさせるため、圧力要求は増加する一方で流量要求は通常中程度にとどまることから、高粘度流体の用途では直列運転が必要となる場合が多くなります。
多くの回転式容積型ポンプ(ギアポンプ、ローブポンプ、スクリューポンプなど)は、物理的に逆回転が可能で、流体を逆方向に送液できます。これは、配管の洗浄や流れの方向を反転させるために意図的に使用されることがあります。しかし、往復式容積型ポンプ(ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ)は、逆止弁が一方向の流れしか許容しないため、逆回転させることはできません。並列システムでは、一方のポンプが停止し、もう一方のポンプが運転を続ける場合、逆回転が問題となります。逆止弁が設置されていない場合、システム圧力によって停止したポンプが逆回転し、機械的な損傷を引き起こす可能性があります。
はい、これは実際、産業システムで最も一般的な直列ポンプ構成です。遠心ポンプをブースターとして上流に設置し、容積式ポンプに十分な吸込圧力(NPSH)を供給することで、プロセスに必要な高吐出圧力を生成します。この組み合わせは、それぞれのポンプタイプの長所を活かしています。遠心ポンプは中程度の圧力で効率的に容積を移動させ、容積式ポンプはそれを正確な高圧流量に変換します。吸込圧力を上げるには、まず遠心ポンプを起動し、次に容積式ポンプを起動します。停止するには、まず容積式ポンプを停止し、次に遠心ポンプを停止します。
WHAT WE DO
FROM IDEA TO IMPACT
We deliver custom solutions from initial design to final installation, turning ideas into impactful experiences.
INFLATABLE SERVICES
ExploreCUSTOM DESIGN
ExploreMANUFACTURING
ExploreINSTALLATION
ExploreAFTER-SALES
ExploreGLOBAL DELIVERY
Explore