supportポンプの基礎知識
ポンプの特殊な現象
水撃作用（ウォーターハンマー）
現象
ポンプが（急に）停止した時、下図の配管およびポンプと、配管には次のような状態が生じます。
ポンプ及びモータの回転部は、慣性のため、すぐ止まらず、同一回転方向で減速してゆき、送水管内の流速も徐々に減速します。 ある時間を経て流れは静止し、次に逆流に移ります。一般のチェック弁kを使用した時は、逆流がある程度進んでから、弁kを閉じるため大きな圧力波が送水管に生じます。
ある時には、ポンプと吐出水の慣性の差により、管路の一部に強い真空が生じ、水柱分離を発生します。次の瞬間、この空間が、うめられるために、（キャビテーションに近い現象）大きな水撃を生ずることがあります。
とすると、近似的にはh (m) =100Vの水撃揚程が生じます。
対策
吐出管路内の流速が遅くなるような管径を選ぶ
水撃作用は管内流速を遅くすれば小さい。管の長さによっても異なるが、水撃作用が予想される場合には流速を1m以内にすることが普通です。
急閉式のチェック弁を使用
ポンプ等の作動停止と同時に、圧力上昇が逆流に転ずる瞬間にバネなどの作用で弁を閉鎖する方式で、閉鎖遅れが生じず逆流が発生しませんので、水撃作用は小さくてすみます。
緩閉チェック弁の設置
管路に逆流が始まった時、すぐに全閉にならないようにチェック弁を制御するもので、これによって水の一部をポンブを通じて逃がし、波動圧力を小さくします。弁は普通水の逆流によって作動し、最初は急速に閉鎖に向かうが、大部分が締まったところで残りは徐々に締まるもので閉鎖速度をあらかじめ調整できます。
※バイパス付チェック弁のバイパスを緩めておくと、弁がはやく締まってもバイパスで逆流が起きるために圧力上昇は
比較的少ない。
吐出管にエアチャンバー（アキュムレータ）を設置
下図のような、ダイヤフラム式又はブラダ式のエアチャンバーを設置することにより、管路の圧力上昇を吸収することができます。
ポンプのフライホイール効果を大きくする
軸継手を特に大きくすることにより、回転部分の慣性モーメントを大きくします。これによりポンプの動力がたたれてから、ポンブの回転数が低下するのに時間がかかるので、流速変化の割合が小となり、圧力上昇が少なくなります。
吐出管路に空気弁をつける
この弁は動力がたたれたのち、圧力が大気圧以下になった時開き、圧力が戻ってきた時に緩閉します。従って最初は空気を吸込むがそのうち空気を吐出すようになり、続いて水を吐出して、閉まります。よって圧力上昇を安全値以下に保ちます。
吐出管に安全弁をつける
安全弁はチェック弁の出口付近に設けられ、水撃によって圧力が上昇した場合にここから一部の水を放出して、大きな圧力上昇を防ぎます。
吐出管路の主弁を強制駆動により閉鎖する
弁を油圧により、ポンプヘの動力がたたれると同時に動作させ、逆転数、逆流量を少なくし、かつ圧力上昇を少なくするため2段あるいは3段に閉鎖速度を分け、第1段は急速に大部分を閉じ、残りは緩閉します。
サージング
0. 1秒～数秒の周期で、ポンプの吐出量が変動し、振動が発生する現象をいいます。 1台のポンプのときは、A~C間で左廻りにQが変動することがあります。2台のポンブが並列に運転するときは、A~E間が不安定となることがあります。理由は、Qcより吐出量が少なくなった瞬間には、ポンプ水頭Heは、系の圧力より低くなるので、流れを逆にCよりAへ動かします。しかし、流れが減少すると、すぐに系の圧力は低下し始め、ポンプは再び系に吐出を始めサージングが生じます。「サージングを起こす1例」の図の場合も、サージングを発生します。c点では、Q=Oとなる。従って、図の様な時は、A点からE点へ飛び、またDCとH-Qが変動してサージング現象を生じます。
◇サージングを生ずる条件（全部揃ったとき）
1)ポンプの特性が山形特性のとき。
2)吐出管中に空気溜があるとき。
3)吐出量を調節する弁の位置が、空気溜より下流側にあるとき。
キャビテーション
液体は圧力を加えてもほんの少し密度が増加するだけです。これに対し圧力をだんだん減少させていくと一つの限界にぶつかります。これが液体の蒸気圧力です。この圧力まで低下すると液体は気体と液体の混合体となります。このように流動する液体の中に気体があらわれ空洞を作る現象をキャビテーションといいます。
発生と消滅
キャビテーションはポンプ内で、液体に溶解していたガスや、液体の蒸気が発生する現象で、この空気洞（ガスの泡）が、高圧側へ送られて気泡がつぶされる時、数百気圧以上の圧力が発生します。このため、騒音振動が発生します。固体壁は、そのためにひど＜浸蝕作用を受けます。
ポンプ内部の低圧部（ハッチング部分）
ポンプの有効吸込揚程(Net Positive Suction Head)
ポンプの吸込口に、どれだけの圧力があればよいか、これを見分けるのが、N·P·S·Hです。これは、ポンプ吸込ロにおいて、水のもっている吸込全揚程（普通10m)から蒸気圧力を差引いた値で、これがインペラに水を押込んでゆく圧力となります。
必要NPSH:水が羽根車に入った瞬間の圧力降下をいい、ポンプによって異なります。
有効NPSH:キャビテーションを起こさずに運転できる有効圧力をいい、下記の式で求められます。
有効NPSH＝大気圧一吸込全揚程ー液の飽和蒸気圧力(※)
キャビテーションを起こさない範囲は、
有効NPSH>必要NPSHX1.3（計画に当つては必要NPSHに1. 3倍の余裕をみる。)
ポンプ特性の変化
キャビテーションの防止方法
の小さい、Nの遅いポンプを選ぶ。（キャビテーションの起きにくいポンプを選ぶ。）
N:ポンブ回転数(min―1)
Q:吐出量(m3/min)
H:全揚程(m)
ポンブ2台以上に分割したり、両吸込型にして1枚の羽根に入る水量を減らすのも一つの方法です。
吸込実掲程、吸込管損失を少なくする。
全揚程に必要以上に余裕を見ない。
計画水量以上で運転することになり、キャビテーションの発生の危険が増大する。
仕様点を外れた使い方をしない。
軽くキャビテーションが発生するときは、ごくわずか空気を注入する。（あまりおすすめできぬが。）
ごく少量の空気を入れることによって振動、音響を除くことができます。
キャビテーションに強い材料を使う。（価格が非常に高くなる。）
メニュー
ポンプについてのお問い合わせはこちら
