ポンプ曲線の読み方

ポンプ曲線は遠心ポンプの選択と操作に不可欠なツールですが、その解釈は熟練した専門家にとっても難しい場合があります。ポンプ曲線を誤って読み取ると、ポンプのサイズ不足、非効率的な操作、早期故障など、コストのかかるミスにつながる可能性があります。

このガイドでは、ポンプ曲線の謎を解き明かし、正しく読み取るためのステップバイステップのアプローチを紹介します。ポンプ曲線の構造をマスターし、最適な動作点を見つける方法を学ぶことで、施設内のポンプの指定やトラブルシューティングを行う際に、情報に基づいた決定を下すことができるようになります。

ポンプ曲線とは何か

ポンプ曲線は、 遠心ポンプの性能特性。さまざまな動作条件下でのポンプの流量、圧力 (揚程)、効率、および電力要件の関係を示します。ポンプ曲線は、特定のアプリケーションに適したポンプを選択し、その性能を最適化するために不可欠なツールです。

ポンプ製造業者は、インペラの直径と速度を一定に保ちながら、さまざまな流量でポンプの性能を測定する広範なテストを通じてこれらの曲線を作成します。結果のデータ ポイントはグラフにプロットされ、ポンプの性能特性を表す曲線が作成されます。

遠心ポンプ曲線の解剖

X軸

ポンプ曲線のX軸はポンプの 流量一般的には、毎分ガロン (GPM) または毎時立方メートル (m³/h) で測定されます。X 軸に沿って左から右に移動すると、流量が増加します。

Y軸

Y 軸はヘッドを表します。これは、ポンプが特定の流量で生成できる圧力です。ヘッドは通常、ポンプで汲み上げる液体のフィート (ft) またはメートル (m) で表されます。流量が増加するとヘッドは減少し、ポンプのヘッド流量曲線を形成します。

ヘッドフロー曲線（HQ曲線）

ヘッドフロー曲線 (HQ 曲線とも呼ばれる) は、ポンプのヘッドと流量の関係を示します。流量に応じてヘッドがどのように変化するかを示し、流量が増加するとヘッドが減少することを示します。

効率曲線（EQ曲線）

効率曲線 (EQ 曲線) は、さまざまな流量におけるポンプの効率を表します。効率はパーセンテージで表され、ポンプが入力電力をどれだけ効率的に有効な仕事に変換するかを示します。効率曲線は通常、最高効率点 (BEP) と呼ばれる特定の流量でピークに達します。

パワーカーブ（BHPカーブ）

パワー カーブは、ブレーキ馬力 (BHP) カーブとも呼ばれ、さまざまな流量でポンプに必要な電力を示します。電力は通常、馬力 (HP) またはキロワット (kW) で測定されます。一般に、パワー カーブは流量とともに増加します。これは、より高い流量を維持するにはより多くの電力が必要になるためです。

最高効率ポイント (BEP)

最高効率点とは、ポンプが最高効率で動作する流量です。ポンプを BEP 付近で動作させることで、最適なパフォーマンス、エネルギー消費の削減、ポンプの寿命の延長が保証されます。BEP は効率曲線のピークに位置します。

正味吸引ヘッド必要量 (NPSHr) 曲線

の 正味吸引ヘッド 必要（NPSHr）曲線は、ポンプ入口で必要な最小圧力を示します。 キャビテーションキャビテーションは、ポンプで汲み上げられた液体が低圧により蒸発するときに発生し、ポンプの部品に損傷を与えます。

PSIの式

ヤードポンド法では、圧力は平方インチあたりのポンド数 (PSI) で測定され、水頭はフィートで測定されます。PSI と水頭フィートを変換する式は次のとおりです。

ヘッド（フィート） = PSI x 2.31 / 比重

どこ：

• 揚程とは、ポンプが重力に逆らって持ち上げることができる液体の柱の高さに相当する。
• PSIはポンプによって生成される圧力（平方インチ当たりのポンド数）です。
• 2.31は4°C（39.2°F）の水の密度に基づく変換係数です。
• 比重は、液体の密度と水の密度の比率です。4°C の水の場合、比重は 1 になります。

たとえば、ポンプが水を汲み上げるときに 50 PSI の圧力を生成する場合、等価揚程は次のようになります。

ヘッド = 50 PSI x 2.31 / 1 = 115.5 フィート

これは、ポンプが水柱を最大 115.5 フィートの高さまで持ち上げることができることを意味します。 揚程値は、通常、ポンプ曲線の Y 軸にプロットされる値です。

圧力が PSI ではなく kPa (キロパスカル) で表されている場合は、水頭をフィートではなくメートルにするために別の変換係数を使用する必要があります。

ポンプ曲線の読み方: ステップバイステップガイド

ステップ1: 要件を特定する

ポンプ曲線を調べる前に、システム要件を明確に定義してください。主な要素は次のとおりです。

• 必要な流量 (Q) は、1 分あたりのガロン数 (gpm) または 1 時間あたりの立方メートル数 (m³/h) で表されます。
• 総動圧（H）はフィートまたはメートルで表され、 静的ヘッド, 摩擦損失、および圧力要件
• 流体特性、例えば 粘度、比重、温度
• システム設計に基づいて利用可能な正味吸引ヘッド（NPSHA）

ステップ2: 動作点を特定する

ポンプ曲線上で、必要な流量（Q）が 総動水頭 (H) この交点は動作点またはデューティ ポイントと呼ばれます。これは、ポンプがシステム内で生成するヘッドと流量を示します。

ステップ3: 効率性を判断する

動作点から効率曲線 (EQ) と交差する垂直線をトレースします。これにより、必要な流量でのポンプの効率が示されます。効率が高いほど、消費電力が少なくなり、運用コストも低くなります。最高効率点 (BEP) の近くで動作するポンプを選択するようにしてください。

ステップ4: 電力要件を計算する

動作点から水平線を左に引いてパワーカーブ（BHP）と交差させます。これがブレーキを示します。 馬力 指定された流量と揚程でポンプを駆動するために必要なもの。選択したモーターにこの要件を処理するのに十分な電力があることを確認してください。

ステップ5: NPSHrを確認する

インペラの直径と流量に対応する NPSHr 曲線を見つけます。NPSHr は、キャビテーションを防ぐためにポンプの入口に必要な最小圧力を表します。システムの NPSHa がポンプの NPSHr を適切なマージン (通常は最低 1 ～ 2 フィートまたは 0.3 ～ 0.6 メートル) 超えていることを確認します。

ステップ6: 動作範囲を理解する

ポンプは、最高効率点 (BEP) 付近の特定の範囲内で最も効率的かつ確実に動作します。BEP の左または右から離れすぎた動作は、効率の低下、摩耗の増加、および損傷の可能性につながります。一般的なルールとして、ポンプは BEP 流量の 70% から 120% の間で動作するように努めてください。

ポンプ曲線の電力と流量の関係は何ですか？

ポンプ曲線における電力と流量の関係は直線的ではありません。流量が増加すると、必要な電力も通常は増加しますが、増加率はより速くなります。これは、電力が流量の 3 乗に比例するためです (P ∝ Q³)。

ポンプ曲線では、電力 (BHP) 曲線は流量ゼロで低く始まり、流量が増加するにつれて指数関数的に上昇します。

ポンプの効率は流量によっても変わることに注意することが重要です。最高効率点 (BEP) は、ポンプが最も効率的に動作する特定の流量で発生します。BEP 流量より大幅に低いまたは高い流量で動作させると、効率が低下し、流量単位あたりの電力消費が増加します。