スクリューポンプの詳しい説明

動作原理と実際の応用例

スクリューポンプは、産業用流体ハンドリング分野で最も古く、最も信頼性の高い容積式ポンプ技術の 1 つです。一軸ポンプ、二軸ポンプ、三軸ポンプを含むその全製品範囲は、石油・ガス、化学、海洋、その他の産業で広く使用されています。これらのポンプは、その信頼性の高い性能とカ​​スタマイズされたソリューションにより、世界的な顧客の評価を得ています。シンプルな構造にもかかわらず、多くのエンジニアはその動作原理と選択用途を完全に理解していません。この記事では、をもとに詳しく解説しています。テフィコ機器の選択決定をサポートし、スクリューポンプの最適な性能を最大化するためのエンジニアリング実践。

スクリューポンプの動作原理

スクリューポンプの核心は、1 つまたは複数の回転スクリューの軸に沿って流体を搬送することです。スクリューが回転すると、螺旋構造により吸入ポートから吐出ポートまで密閉室が形成されます。各回転により一定量の流体が取り込まれ、前方に押し出されます。

その主な利点は、脈動のない流れです。運動エネルギーによって流体を運ぶ遠心ポンプとは異なり、スクリューポンプはほぼ​​一定の流量を供給します。これは、潤滑システム、油圧ドライブ、精密計量などのプロセスに敏感なアプリケーションにとって重要です。

一軸、二軸、三軸構造

• 一軸スクリューポンプ(キャビティポンプ)回転ローターと固定ゴムステーターで動作します。スクリュー構造により、流体を吸入ポートから吐出ポートまで推進する複数の連続チャンバーが形成されます。高粘度でせん断に敏感な流体に適していますが、回転速度と温度耐性に制限があります。
• 二軸ポンプ2本の噛み合う逆回転ネジを採用。高粘度および半揮発性の流体を扱うことができ、単軸スクリューポンプよりも高速で動作し、原油パイプライン輸送、製油所原油供給、および油圧システムで広く使用されています。
• 三軸スクリューポンプ1 つの駆動ネジと 2 つの従動ネジで構成されます。駆動ねじと従動ねじの噛み合いにより密閉チャンバーが形成され、より高い圧力とより優れた効率が得られます。作動油や燃料油などの清浄な潤滑液体に適しています。

遠心ポンプに対する主な利点

• 強力な自吸能力:吸引揚程は 6 メートル以上に達することができ、追加の呼び水装置は必要なく、起動が速く、液位が低い場合や頻繁に起動/停止するシナリオにも適応します。
• 高粘度メディアに適応：媒体粘度が高いほど、遠心ポンプでは得られにくい安定した搬送性能が得られます。
• 低せん断搬送:流体は軸方向に沿って乱流なくスムーズに搬送され、エマルジョンやサスペンションに適しており、せん断に敏感なメディアを効果的に保護します。
• 安定した流量：圧力脈動がなく、パイプラインのストレスが軽減され、より低い騒音で動作し、安定した生産プロセスが保証されます。
• 双方向操作:スクリューの回転方向を変更することで流体を逆に輸送できるため、より多くの産業シナリオに柔軟に対応できます。

一般的な応用分野

• 石油およびガス産業:原油輸送、パイプライン加圧、燃料油供給。
• 油圧システム:産業用プレス、モバイル機器、船舶用ステアリングギア。
• 潤滑システム:ギアボックス、コンプレッサー、および蒸気タービンの潤滑 – 脈動のない搬送機能により、潤滑システムの圧力変動が回避され、機器の耐用年数が延長されます。
• 精製産業:アスファルト、残油、ポリマーの輸送。
• 化学産業:樹脂、接着剤、印刷インクの輸送 - 低せん断搬送により媒体の特性を保護し、製品の劣化を防ぎ、腐食性や高粘度の媒体に適応します。
• 海洋部門:甲板機械、エンジン潤滑、バラストシステム – TEFFIKO スクリューポンプは、複雑な海洋作業条件に適応し、振動や衝撃に耐え、航行の安全性を確保します。

動作条件範囲

スクリューポンプは、特定のパラメータ範囲内で最高のパフォーマンスを発揮します。最適な動作条件は次のとおりです。

• 回転速度:二軸/三軸ポンプの場合は 1000 ～ 3600 rpm。一軸スクリューポンプの場合は 300 ～ 1800 rpm (低速)。
• 粘度：最適な適用粘度は通常 10 ～ 1000 cSt です。低粘度または高粘度の媒体用の設計も利用できます。
• プレッシャー：二軸/三軸スクリューポンプは 200 bar を超える圧力に達することがあります。一軸スクリューポンプは通常 20 bar 未満です。
• 温度：軸受とねじの材質により制限されますが、一般的な適用温度範囲は-40℃～+300℃です。

上記の条件を超えて使用すると、コンポーネントの摩耗が促進され、損傷の原因となる場合があります。

一般的な故障モードと予防策

• ベアリングの摩耗:ベアリングには連続的にラジアル荷重とアキシアル荷重がかかります。適切な定格荷重を持つベアリングを選択し、温度を監視してください。
• ネジの摩耗:媒体中の研磨粒子はネジの表面を侵食します。入口にフィルターを取り付けるか、硬化した材質のネジを使用してください。
• ドライランによるダメージ:ゴム製ステーターを備えた単軸ポンプは、空運転中に即座に損傷します。空運転防止装置を装備してください。
• 過熱によるダメージ:高圧かつ低流量の条件では、中程度の温度上昇が発生する傾向があります。最小流量の再循環または放熱装置を設置してください。

選択時に避けるべき誤解

• 中粘度はポンプの性能に大きな影響を与えるため、上水の性能曲線に基づいて選択しないでください。
• 特に高粘度メディアの場合は、Net Positive Suction Head Required (NPSHr) を無視しないでください。
• 最大流量だけで選定しないでください。流量調整範囲と部分負荷効率を考慮してください。

まとめ

スクリューポンプは、遠心ポンプに比べて、高粘度、潤滑性、せん断に敏感な媒体を搬送でき、パルスレス搬送を実現し、優れた自吸能力を備えているなど、かけがえのない利点を持っています。基本原則をマスターすることは、エンジニアが合理的な選択を行い、よくある間違いによって引き起こされる機器の早期故障を回避するのに役立ちます。スクリューポンプ分野で20年の専門知識を持つ世界のトップブランドとして、テフィコは、高度な研究開発技術、厳格な品質検査 (全製品の 100% 完全検査)、全製品範囲のカバー、およびカスタマイズされたソリューションを備えた信頼性の高い効率的なスクリューポンプ搬送サービスを世界中の業界に提供しています。選定指導から機器の供給、アフターサポートまで一貫してお客様をサポ​​ートし、機器の効率的かつ安定した稼働を実現し、工業用流体ハンドリングの新たな価値を引き出します。