立型多段ポンプ：動作原理と用途

垂直多段ポンプは、比較的高い圧力を必要とするが利用可能な床面積があまりない用途向けに設計されています。これは、建物の給水、工業用昇圧、水処理、ボイラー供給、灌漑、冷却システム、および一部のデータセンター液冷プロジェクトで一般的に使用されています。-

このポンプと単段遠心ポンプの主な違いは、羽根車の数です。{0}多段ポンプには、直列に配置された複数のインペラがあります。液体がある段階から次の段階に移動するにつれて、その圧力は増加します。

これにより、このポンプは単段ポンプでは十分な揚程を生成できない用途に適しています。-ただし、圧力が高くなれば自動的にパフォーマンスが向上するわけではありません。ポンプは、実際の流量、システム抵抗、入口条件、液体特性と一致する必要があります。

A 立型多段ポンプは、モーター、シャフト、油圧ステージが垂直に配置された非自吸式遠心ポンプです。-

一般的な CDL または CDLF ポンプでは、モーターがカップリングを介してポンプ シャフトを駆動します。インペラとディフューザーは圧力シリンダー内に取り付けられています。吸込接続と吐出接続はポンプの底部にあり、通常は同じ水平レベルにあります。この配置により、ポンプを既存のパイプラインに比較的簡単に接続できます。

垂直多段ポンプという用語は、標準的な技術的説明です。購入者は、垂直多段ポンプまたは垂直段ポンプを検索することもできますが、これらの形式は技術文書ではあまり一般的ではありません。

ポンプは自吸式ではないため、始動する前に液体で満たす必要があります。-また、入口は浸水しているか、十分な正圧下にある必要があります。ポンプを空運転すると、短時間でメカニカルシールが損傷する可能性があります。

液体は第一羽根車の中心に入ります。モーターがシャフトを回転させると、インペラが液体にエネルギーを伝達し、遠心力によって液体を外側に移動させます。

次に液体はディフューザーを通過します。ディフューザーは流れを遅くして方向を変え、次のインペラに導く前に速度の一部を圧力に変換します。

同じプロセスが各段階で繰り返されます。流れはほぼ連続的なままですが、各インペラによって生成される揚程がポンプの総揚程に追加されます。最終段階の後、加圧された液体は吐出チャンバーに入り、システムに流れ込みます。

通常、段数を増やすと使用可能なヘッドが増加します。必ずしも定格流量が増加するわけではありません。段数が増えると、モーター出力、ポンプ高さ、軸方向負荷、および最大作動圧力にも影響するため、インペラの数はポンプ品質の一般的な尺度として扱うのではなく、必要なデューティポイントから選択する必要があります。

主要工事

CDL/CDLF 立型多段ポンプは通常、モーター、カップリング、ポンプ シャフト、メカニカル シール、圧力シリンダー、インペラ、ディフューザー、ベアリング、および結合された吸入チャンバーと吐出チャンバーで構成されます。

カタログには、IP55 保護とクラス F 絶縁を備えた全閉型、ファン冷却、-2 極モーターが指定されています。-標準の 50Hz 性能曲線は、約 2,900 または 2,950rpm の速度に基づいています。

輸出案件の場合は周波数と電圧を確認の上選定してください。 50Hz 曲線から選択されたポンプは、単純に 60Hz 電源に接続すべきではありません。速度の変化は、流量、揚程、吸収力、NPSH に影響します。

メカニカルシールにも注目です。通常の上水の場合は標準シールで十分です。熱水、グリコール混合物、塩水、洗剤、その他の特殊な液体には、別のシールやエラストマーが必要になる場合があります。

CDL ポンプと CDLF ポンプの主な違いは、接液部の構造です。

CDL モデルは通常、ポンプのサイズに応じて、ステンレス鋼のインペラ、ディフューザー、圧力シリンダーと鋳鉄製の吸入チャンバー、吐出チャンバー、ポンプ ヘッド、またはベースを組み合わせます。{0}}これらは主に、清潔で非腐食性の液体を対象としています。-

CDLF モデルは、接液部に多くのステンレス鋼を使用しており、実際の液体に対して材料がチェックされている場合、軽度の腐食性を持つ洗浄液体に適しています。

一般的なカタログ材料には、インペラ、ディフューザー、圧力シリンダー用の AISI 304 ステンレス鋼が含まれます。モデルによっては、シャフトがAISI 304、AISI 316L、またはその他の指定グレードとなる場合があります。

より要求の厳しい用途には、接液コンポーネントを SS304、SS316、または 2205 二相ステンレス鋼で提供することもできます。正しい選択は、温度、pH、塩化物含有量、化学物質の濃度、圧力、および動作時間によって異なります。

実際には、「ステンレス製ポンプ」という言葉だけでは十分にわかりません。吸入室、吐出室、シャフト、メカニカルシール、エラストマーなどの材質を知る必要があります。これは、プールの海水、海水、化学処理された水では特に重要です。

• 建物の給水と昇圧

垂直多段ポンプは、住宅、ホテル、病院、オフィスビル、および利用可能な主電源圧力が十分ではないその他の施設で広く使用されています。

これらは、定圧ブースター セット、-屋上のタンク供給システム、-高層ビルの圧力ゾーンに設置できます。-

必要な揚程は、静的高さ、配管損失、機器抵抗、最終出口で必要な圧力から計算する必要があります。階数だけでポンプを選択すると、圧力が高すぎたり低すぎたりすることがよくあります。

システムの需要が 1 日の中で大幅に変化する場合、多くの場合、1 台の大型ポンプよりも、可変速度制御を備えた 2 台以上の小型ポンプを使用する方が良い選択肢となります。{0}}

• 工業用水と増圧

一般的な産業業務には、プロセス水の供給、生産ラインの昇圧、装置の洗浄、フィルタ-システムへの供給、高圧洗浄などがあります。-

これらのシステムには複数の動作条件があることがよくあります。たとえば、洗浄ラインでは短期間には高流量が必要ですが、通常の生産中ははるかに低い流量が必要になる場合があります。このような場合、ポンプは最大需要だけでなく通常の動作点でもチェックする必要があります。

必要な流量が多くても揚程が比較的低い場合は、通常、多段ポンプと単段インラインまたはエンドサクション ポンプを比較します。{0}{0}{1}{1}多段ポンプがすべての工業用水システムにとって自動的に最も効率的な選択肢になるわけではありません。

• 水処理と膜システム

垂直多段ポンプは、ろ過、限外ろ過、純水装置、逆{1}システム、その他の水処理プロセスで一般的に使用されます。{0}{0}

ポンプは、フィルターへの供給、膜セクション前の圧力の維持、または処理システムの一部に水を循環させるために使用できます。

その義務は、必要な処理流量と、フィルター、バルブ、膜モジュール、および配管の抵抗によって異なります。

フィルタの抵抗は一定ではありません。フィルターが汚染物を収集すると、圧力損失が増加します。したがって、ポンプは、フィルタがきれいか汚れているかの両方の状態をチェックする必要があります。差圧モニタリングは、清掃や交換が必要な時期を示すため便利です。-

海水淡水化の場合、圧力と材料が適切であれば、前処理供給、補助循環、または膜供給用に CDL/CDLF ポンプを検討できます。標準モデルが高圧海水逆浸透に適していると想定すべきではありません。-高い塩分、塩化物濃度、動作圧力、および連続使用には、別個の材料と圧力のレビューが必要です。

• プールの塩水と塩水

垂直多段ポンプは、材料、メカニカル シール、および動作条件が適切であれば、プールの塩水を処理できます。

通常必要な情報には、塩分、塩素濃度、pH、水温、消毒剤、使用時間などがあります。髪の毛、砂、繊維、その他のゴミは、水がポンプに到達する前に取り除く必要があります。

フィルターまたは膜はポンプを粒子から保護できますが、塩化物による腐食を防ぐことはできません。 SS304 は、一部の低塩化物用途では許容される場合がありますが、海水では一般的な選択肢ではありません。-実際の水の分析によっては、SS316、2205 二相ステンレス鋼、またはその他の材質が必要になる場合があります。

• ボイラー給水、熱水、凝縮水

CDL/CDLF 範囲は、選択したボイラー給水、温水、復水の用途に使用できます。{0}{1}

カタログによると、液体温度範囲は -標準バージョンでは 15 度から 70 度、温水バージョンでは -15 度から 120 度となっています。正確な制限は、選択したモデル、シール、圧力、入口条件によって異なります。

熱湯は蒸気圧が高いため、特に注意が必要です。ポンプは必要な吐出圧力を満たしていても、入口圧力が低すぎるとキャビテーションが発生する可能性があります。ボイラー-の供給および凝縮水の用途では、NPSH と最小入口圧力を常にチェックする必要があります。

• HVAC および産業用冷却

垂直多段ポンプは、冷却水システム、空調回路、熱交換器ループ、その他比較的抵抗の大きいシステムで使用できます。{0}{1}

閉回路では、ポンプは主に摩擦と機器の圧力損失を克服します。通常、建物の高さいっぱいまで水を持ち上げる必要はありません。建物の高さを閉ループ内のポンプヘッドとして扱うと、深刻な過大サイズにつながる可能性があります。

大流量、低圧冷却回路の場合、-単段ポンプが最適な選択肢となる可能性があります。{{1}システム曲線によってポンプのタイプを決定する必要があります。

• AI データセンター液体冷却

一部のデータセンター液冷システムには、垂直多段ポンプを正当化するのに十分な圧力損失があります。{0}考えられる業務には、CDU の循環、プレート熱交換器ループ、長いパイプの配管、ラック-分岐の昇圧、冗長冷却ポンプ セットなどがあります。

ポンプは通常、CDU、熱交換器、コールド プレート、フィルター、制御バルブ、ホース、クイック コネクタを含む大きな回路の一部です。これらすべてのコンポーネントによる圧力損失を計算に含める必要があります。並列ラック分岐の場合、油圧的に最も不利な分岐もチェックする必要があります。

クーラントの特性は、流量や揚程と同じくらい重要です。水-グリコール混合物は、特に低温では水よりも粘度が高くなります。これによりパイプ抵抗が増加し、ポンプの性能とモーターの電力需要の両方が変化する可能性があります。

脱イオン水と誘電性冷却剤は、腐食、導電性、シール、エラストマーに関するさまざまな問題を引き起こします。したがって、実際の冷却材を確認することなく、標準の浄水ポンプを液体冷却プロジェクトに指定することはできません。-

信頼性も重要な考慮事項です。重要な施設には、N+1 または 2N の冗長性、ポンプの自動切り替え、可変速度制御、-、漏れ検出、建物またはデータセンター管理システムとの通信が必要な場合があります。

• 灌漑および一般産業サービス

この範囲は、農地の灌漑、スプリンクラー システム、点滴灌漑、設備への給水、その他のきれいな液体の用途にも使用できます。{0}}

砂、繊維、または大量の浮遊物質を含む水は、ポンプに入る前に濾過する必要があります。標準の CDL/CDLF ポンプは下水ポンプではないため、研磨性の液体や重度に汚染された液体には使用しないでください。

CDL/CDLF カタログによると、標準ポンプは、固体粒子や繊維を含まない、清潔で薄く、不燃性、非爆発性の液体を対象としています。{0}{1}{1}

一般的な制限は次のとおりです。

• 標準液温：-15度～70度。
• 温水バージョン: -15 度～120 度。
• 最高周囲温度: 40 度;
• 標準設置高度：1,000mまで。
• 周囲温度が 40 度を超えるか、標高 1,000 メートルを超えると、空気密度が低下し、モーターの冷却に影響します。モーターの定格を下げるか、より高い定格のユニットに交換する必要がある場合があります。-

最高使用圧力

CDL/CDLF 範囲全体をカバーする単一の圧力定格はありません。

モデルと接続構成に応じて、カタログには 16、20、25、または 30 bar の最大使用圧力が記載されています。括弧内に示されている一部のより高い値には、特別な構成が必要です。

システム圧力を確認するときは、入口圧力とポンプ生成圧力を合わせて考慮する必要があります。{0}}ヘッドの遮断と一時的な圧力サージも含める必要があります。-

フィルタ、膜ハウジング、CDU、熱交換器、コールド プレート、ホース、クイック コネクタの定格圧力がポンプ自体よりも低い場合があるため、これは膜冷却システムおよび液冷システムでは重要です。{0}}

NPSH と入口条件

キャビテーションは、インペラ入口の圧力が液体温度に対して低くなりすぎると発生します。騒音、振動、流れの不安定、揚程の低下、羽根車やメカニカルシールの破損の原因となります。

次の場合、リスクは高くなります。

• 液体は熱いです。
• ポンプは低レベルのタンクから水を汲みます。-
• インレットパイプが長すぎるか小さすぎる。
• ポンプは曲線の高流量端付近で動作します。-
• 設置場所は高地にあります。
• フィルターがブロックされています。
• 液体は水よりも粘度が高くなります。

通常、短くて適切なサイズのインレットパイプを使用し、実際的な制限を最小限に抑えると、インレットの状態がより良くなります。フィルタの圧力降下を監視して、詰まりが進行してポンプが機能しなくならないようにする必要があります。

信頼できる選択は、必要な流量と全揚程から始まります。需要が変化する場合は、1 つのピーク値ではなく、最小、通常、および最大の流量を提供する方が適切です。

開放システムの場合、全揚程には通常、静揚力、パイプの摩擦、バルブと継手の損失、機器の抵抗、必要な出口圧力が含まれます。閉ループでは、計算は主にパイプと機器の抵抗に基づいて行われます。

「安全のため」過剰なヘッドの追加は避けてください。特大のポンプは多くの場合、バルブを絞った状態で動作し、より多くのエネルギーを消費し、最高効率領域から外れた状態で動作します。-

次に、液体を適切に定義する必要があります。名前に加えて、温度、密度、粘度、pH、化学物質の濃度、固形分含有量も必要です。海水の場合、塩素濃度は必須です。液体冷却の場合は、グリコールまたはその他の冷却剤の種類と濃度を指定する必要があります。

最後に、提案されたデューティポイントを実際のポンプ曲線でチェックする必要があります。フローとヘッドだけでは十分ではありません。効率、吸収電力、NPSH、シャットオフヘッド、許容動作範囲も検討する必要があります。

よくある選択の問題

ポンプに関する問い合わせでは、いくつかの間違いが繰り返し発生します。

• 流量や揚程ではなくモーター出力によって選択します。
• 段数が多いほど常にポンプの性能が向上すると仮定します。
• 入口圧力とNPSHは無視します。
• すべてのステンレス鋼グレードを同等として扱います。
• 50Hz カーブを 60Hz プロジェクトに適用します。
• フィルターが腐食の問題を解決すると仮定します。
• 汚れたフィルター全体の圧力上昇を無視します。
• ピーク時の需要のみを選択します。
• 遮断時に発生する圧力を忘れてください。-
• 未知の冷却剤に標準的なウォーター ポンプ構成を使用する。-

ポンプモデルを選択する前にシステム負荷と液体データが提供されていれば、これらの問題のほとんどを回避できます。

お問い合わせに記載する情報

通常の水の用途の場合は、以下を提供してください。

• 必要な流量と揚程。
• 液体および動作温度。
• 入口圧力または吸引条件。
• 最大システム圧力。
• 電圧と周波数。
• 好ましい材料；
• 接続サイズと規格;
• 屋内または屋外の設置。
• 連続または断続的な動作。
• 可変速度または複数のポンプ要件。-

塩水、膜、化学、液体冷却の用途の場合は、液体の組成、塩化物含有量、粘度、フィルターの圧力損失、動作時間、制御要件、必要な冗長性も提供します。{0}

A 立型多段ポンプ液体を複数の羽根車を直列に通過させることで圧力を高めます。コンパクトな設置面積と高揚程機能により、建物の供給、工業用昇圧、水処理、温水サービス、灌漑、冷却、特定の淡水化またはデータセンター プロジェクトに実用的な選択肢となります。-

CDL ポンプは通常、清潔で非腐食性の液体を対象としています。- CDLF ポンプは接液部に多くのステンレス鋼を使用しており、材料の適合性が確認されていれば、軽度の腐食性液体を処理できます。用途に応じて、SS304、SS316、または 2205 二相ステンレス鋼が検討されます。

最終的な決定は、実際の勤務点と動作条件に基づいて行う必要があります。流量、ヘッド、温度、入口圧力、NPSH、材料、モーターデータ、および最大システム圧力はすべて、選択したポンプ曲線と一致する必要があります。

このアプローチは、通常、モーター出力、パイプ サイズ、段数のみからポンプを選択するよりも良い結果が得られます。