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Jun 01, 2023

横型渦巻ポンプの性能試験フィールドの設計・施工

遠心ポンプは、あらゆる業界のさまざまな用途で流体を移動させるために使用される重要な技術です。 ポンプの性能、効率、信頼性を検証できることが要件です

遠心ポンプは、あらゆる業界のさまざまな用途で流体を移動させるために使用される重要な技術です。 ポンプの性能、効率、信頼性を検証する機能は、米国石油協会 (API) 610 や新しい機器の調達仕様など、多くの公開規格の要件です。 近年、ユニットオペレーターが既存の機器の寿命を延ばしたり、出力をアップグレードしたりするため、アフターマーケットをサポートするためのパフォーマンステストフィールド（PTF）の必要性が高まっています。 これらのプロセス改善をサポートするこれらの設備の利用可能性は限られています。 最近、テキサスに新しいサービス センターが建設され、その設計に PTF が組み込まれました。 このサービス センターでは、リバース エンジニアリング、改造、油圧アップグレード、設計および製造するドロップイン交換品の提供をサポートするために、この PTF が不可欠でした。

遠心ポンプ用の PTF を設計する最初のステップは、Hydraulic Institute からの仕様などの必要な仕様と、水平または垂直などのポンプのスタイルを決定することです。 追加の仕様には、流量範囲、圧力範囲、および関連する馬力 (hp) 要件が含まれます。 これらの仕様は、テストできるポンプのサイズとタイプをまとめたものです。 仕様が決定したら、設計プロセスが始まります。

PTF は、オペレーティング システムの状態をできるだけ正確にシミュレートするように設計する必要があります。 画像 1 に示すように、PTF レイアウトはやや単純化されていますが、この設計には、機械、電気、土木から計装および制御ロジックに至るまで、さまざまなエンジニアリング分野が必要です。 配管システムでは、流量制御バルブだけでなく、隔離バルブ、流量計の直管、ヘッダーサポート、高点ベント、低点ドレンなども考慮する必要があります。圧力と温度を取得する計器の位置と配線を考慮する必要があります。中央制御室とデータロガーへのデータ ケーブルは、汚れがなく、信号ノイズがない必要があります。

基礎システムはポンプの振動を正確に測定できるように設計する必要があり、適切に埋め戻された敷地に設置され、周囲の環境から隔離された堅固な基礎が重要です。 ドライブとポンプを適切な場所に移動するには、クレーンの能力やフォークリフトへのアクセスが不可欠です。

電気システムの設計には、必要なモーターを駆動するために適切な電圧とアンペア負荷が必要です。 古い PTF は通常、広範囲のポンプ動作速度を容易にカバーするために、多数のモーターとギアボックスを使用していました。 最新の PTF は可変周波数ドライブ (VFD) を活用してモーターの数を減らし、ギアボックスの必要性を排除し、テスト対象のポンプの交換に必要なサイクル タイムを短縮します。 最新の PTF をゼロから設計すると、電気駆動システムをより高い容量に合わせてサイジングすることが容易になりますが、古い施設では速度を落としたテストを実施する必要があるか、単にテストすることができません。 一部の業界標準では速度を落とした試験を受け入れていますが、実際の使用負荷点および毎分回転数 (rpm) でポンプを試験できることが推奨される方法です。

PTF 施設の物理レイアウトを確立するには、これらの設計要素をすべて統合する必要があります。 PTF ループ自体は単純ですが、ユーザーは、設計をすべての技術分野とクロスチェックすることが重要かつ不可欠なタスクであることがわかります。 設計上のミスや見落としがあると、建設に大幅な遅れが生じたり、予算の超過が発生したりする可能性があります。

性能試験フィールドの構築

設計が完了したら、PTF を構築できます。 最新の PTF を使用するには、テスト結果の品質を確保するために、サイトの基盤に対して特別な考慮を払う必要があります。 前述のサービスセンターは、まず敷地内の植生と表土を取り除いて準備されました。 次に、空気圧式ローラーを使用して現場を校正して、残りの弱い領域を検出しました。 脆弱な領域が除去された後、適切に設計された圧縮とレベリングを使用して、設計仕様に従って敷地を埋め戻しました。