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May 30, 2023

システムが主役 (パート 1/2 … 簡単なパート)

配管システムは、ポンプの性能曲線上のどこで動作するかを指示します。 物理システムは放物線で地理的に表すことができ、システム摩擦曲線と呼ばれます。

配管システムは、ポンプの性能曲線上のどこで動作するかを指示します。 物理システムは放物線で地理的に表すことができ、システム摩擦曲線、またはより一般的にはシステム抵抗曲線 (SRC) と呼ばれます。

私はポンプのトレーニングコースを、ポンプは愚かだという宣言から始めます。 ポンプがその時点で動作できるかどうか、ポンプがその性能曲線上のどこで動作するかを決定するのは、ポンプではなくシステムです。

ポンプは、その性能曲線がシステム曲線と交差する場所で動作します。 交差点がどこにあるのか常にわかるわけではありません。さらに問題を複雑にしているのは、多数の変数によって交差点がすぐに変わる可能性があることです。 詳細については、2019 年 8 月の私のコラム「ポンプが曲線から外れて動作しているのはなぜですか?」を参照してください。

システム曲線の形状と位置に関する知識は、現場での数多くの問題を解決するために非常に重要です。 ポンプの信頼性を担当していて、プロセスのシステム曲線を計算したことがない場合は、このコラムを学習のきっかけとして活用してください。

実際のポンプ動作点 (揚程と流量) を決定することは、問題解決における重要なステップです。 ポンプが磨耗しておらず、システムが最初から適切に設計され、操作されていた場合は、ポンプ全体の差圧 (揚程) (吐出揚程 - 吸込揚程 = 全揚程) を測定するだけで、ポンプ曲線に近づくことができます。しかし、その情報から得られるのはシステム曲線上の 1 つの点だけです。

この 2 部構成のカラムでは、満水吸引を備えた開放システム内の単一遠心ポンプのシステム曲線を構成する 3 つの主な要因を調べます。 今月は最初の 2 つの要素 (簡単なもの) について、来月は摩擦 (難しいもの) について説明します。

現場では、正しく設計されたシステムが、信頼性や長期的な運用/保守コストを考慮せずに、時間の経過とともに初期設計に修正が加えられているという状況によく遭遇します。 残念なことに、私も最初から失敗する運命にあったシステム設計を経験しました。 ポンプ システムの問題を解決するとき、私はオーナーにシステム曲線のコピーを要求することがよくあります。 ただし、システム オペレータがシステム曲線が何であるか、および/またはそれがどこにあるかを知っている場合は、まれに発生します。 したがって、私たちは次の数時間をかけて「システムを歩き回って」システム曲線を作成します。 来月は「システムの実行」についてさらに議論します。

最初に配管システムを設計してからポンプを選択する設計者もいますが、その逆を行う設計者もいます。 両方を同時に行うのが賢明な選択です。 プロジェクトの設計プロセスにより、基本的なシステム パラメーターと経済性 (最適なパイプ サイズを考慮する) が決まります。 システムの寿命に関する決定は、推定総所有コストとバランスのとれた、必要/望ましい信頼性レベルに基づいて決定する必要があります。

システム曲線は、静水頭 (上昇水頭)、圧力水頭、摩擦水頭 (圧力降下) の 3 つの基本要素で構成されます。

簡単に言えば、システム曲線は総水頭損失と流量の関係を定義します。

システム揚程曲線は、設計流量の全範囲にわたってシステムが必要とする揚程をデカルト (グラフィック象限 1) で表したものです。

グラフとして表示されるシステム曲線は、流量と、静圧、圧力、摩擦によるヘッドの合計の組み合わせとの間の関数関係を表します。

従来の慣例では、流量 (Q) は水平 X 軸に割り当てられ、ヘッド (H) は垂直 Y 軸に割り当てられます。 満水吸引を備えた逆止開放システムの場合、総ポンプ揚程はすべての摩擦損失に静揚程と圧力揚程を加えた合計になりますが、閉ループ システムの場合は単に摩擦損失になります。

技術的には、速度ヘッドの 4 番目のシステム曲線コンポーネントがあり、この「101」バージョンのシステム曲線計算では無視できます。これは、適切に設計されたシステムでは通常、無視できる要素であるためです。