遠心ポンプの起動前に空気を換気すると、基本的にポンプ ケーシングと吸入パイプ内に閉じ込められた空気が除去され、インペラの中心に効果的な真空が形成され、空気の結合によるポンプの損傷が防止されます。本稿では、現場での試運転と運用・保守の観点から、エアバインドの原因、標準的な呼び水・エア抜き手順、トラブルシューティングのポイントについて説明します。
ポンプハウスでは、「ジョギング後に水が排出されず、流量ゼロでモーターのうなりが発生する」というサービスレポートのほとんどは、ポンプの故障ではなく、始動前のポンプケーシングと吸込管からの空気の除去が不完全であることが原因です。見落とされがちなこの操作は、エア バインディングを直接引き起こします。この記事では、教科書の定義から始めるのではなく、換気が必要な理由、換気の実行方法、換気後に問題が解決しない場合の対処法について、すべてコミッショニングと運用とメンテナンスの観点から詳しく説明します。
A 遠心ポンプインペラの回転によって液体を排出し、インペラの中心に低圧ゾーンを形成します。大気圧またはパイプラインネットワークの圧力により、液体がポンプに押し込まれます。この吸入・吐出ロジックは、ポンプ室が非圧縮性の液体で完全に満たされている必要があるという 1 つの前提条件の下でのみ機能します。
ポンプケーシング内に空気が混入すると問題が発生します。空気の密度は水の約 1/800 です。インペラによって回転すると、遠心力は無視できるほど発生しますが、インペラの中心に液体を上方に吸引するのに十分な真空を作り出すことができません。さらに悪いことに、空気は圧縮性です。空気はスポンジのようにチャンバーのスペースを占有しますが、液体のシール機能を実行できません。機能的な真空がなければ、液体を吸い込むことはできません。これは空気結合です。ポンプは動作しますが、液体を吸い込むことができません。このため、ほぼすべての遠心ポンプのマニュアルには、液体なしでの空運転は厳禁であるという注意事項が記載されています。
多くのオペレーターは、空気結合は水の供給の一時的な損失を引き起こすだけであり、再起動と呼び水によって修正できると考えています。ただし、現実の動作条件では、空気結合により次のような一連の反応が引き起こされます。
1. 流量ゼロ、出口圧力なし、モーターの無負荷運転により、生産のためのプロセス流体の流れが直接遮断されます。
2. 衝撃影響：羽根車によりポンプ内の空気溜まりが撹拌、圧縮、放出を繰り返し、顕著な振動や異音が発生します。
3. シールの焼損: メカニカル シールは、冷却と潤滑のために搬送媒体に依存します。液体を使わずに乾式摩擦を行うと、数分以内に過熱してシールが炭化して破損します。
4. 摩耗の進行: 空気結合が長引くと、インペラやベアリングの摩耗が加速し、ポンプ全体の耐用年数が短くなり、電気エネルギーが無駄になります。つまり、空気結合による数分間の空運転は高額な修理につながる可能性があり、機器は決してそのようなリスクにさらされるべきではありません。
適切に設計された遠心ポンプの場合、呼び水と空気抜きは補完的な操作です。呼び水によりポンプチャンバーと吸引パイプが液体で満たされます。エアベントは、液体充填中にチャンバー内の高い位置に閉じ込められた空気を排出します。どちらのステップもスキップできません。ベントを行わずにプライミングを行うと、高い位置で流路をブロックするエアポケットが残ります。
テフィコ の工場および現場での試運転の経験に基づいて、3 つの重要な点を強調する必要があります。まず、誤った完全プライミングを避けるために、液体を充填する前に、サクションラインバルブが完全に開いており、出口バルブが閉じていることを確認してください。第 2 に、ベントポートの合格基準は、単なる水の流出ではなく、気泡のない液体が安定して排出されることです。第三に、空気は常に高い位置に移動するため、長い吸引パイプラインの高くなった部分には別のベントポイントを設置する必要があります。
呼び水が重力で下部タンクに逆流するのを防ぐために、通常、吸込管入口にフット逆止弁が取り付けられます。ただし、フートバルブは局所的な抵抗を生じ、長期間培地に浸漬すると詰まりや空気漏れが発生しやすいことに注意してください。これらは、プライミング後でも空気結合が繰り返される隠れた原因です。
ポンプが貯蔵タンクの液面より下に設置されている浸水吸引設備の場合、液面差によって液体がポンプを満たすため、始動前の手動プライミングはほとんど必要ありません。これが最もトラブルのない配置です。
自吸ポンプは、操作を簡素化するために自吸装置（出口側の水封ポンプや自動分水用に特別に配置されたパイプラインなど）を採用しています。それでも、自吸はゼロベントと同じではありません。チャンバー内に大量のガスが蓄積すると、空気が結合するリスクが残ります。必要に応じてベントバルブを手動で検査する必要があります。
ポンプの呼び水と空気抜きは次の順序に従ってください。
1. ポンプ出口バルブを閉じ、サクションラインバルブを全開にします。
2. 新しい気泡が入らないように、呼び水ポートを通してポンプ ケーシングをプロセス媒体でゆっくりと満たします。
3. ポンプ ケーシング上部のエアベント プラグまたはベント バルブを開きます。
4. 気泡のない液体が通気ポートから安定して流れるまで通気を続けます。
5. エアベントプラグを締めるか、ベントバルブを閉じます。
6. ポンプ セットを始動し、出口バルブをゆっくりと開き、圧力と振動を監視します。
注: 長い吸入パイプラインの場合、空気はパイプの高い部分に溜まる傾向があります。ポンプ本体の通気に加えて、これらの隆起部分を個別に通気します。ポンプケーシングの通気だけを行わないでください。
通気手順を実行した後でも空気結合が発生する場合、根本原因は通常、不適切な通気ではなく、システムの漏れまたは設置にあります。以下のように項目ごとにチェックを実行します。
| 現象 | 考えられる原因 | 救済策 |
|---|---|---|
| ベントポートに液体がない状態で連続的にガスを排出 | サクションパイプ、フランジ、またはシールの漏れ | セクションごとに漏れを特定します。シールを締めるか交換する |
| ポンプチャンバーは呼び水後にすぐに排水されます | フットバルブまたはパイプラインのサイフォン逆流の故障 | フートバルブを点検します。真空保持タンクを設置する |
| エアポケットは高い部分のみにあり、下部部分は正常に機能します。 | 長いパイプラインの高点ベントの不在 | 立ち上がったパイプ部分にベントバルブを設置する |
| 自吸式ポンプの空気結合 | チャンバー内にガスが過剰に蓄積しているか呼び水が不足している | 始動前に手動でプライミングとベントを実行してください |
このチェックリストをスタートアップ検査シートに貼り付けて、ほとんどの誤診を排除します。
ほとんどの動作条件では、呼び水と通気が推奨されます。停止後、空気がシールやパイプラインの隙間を通ってポンプ ケーシング内に徐々に浸透し、再起動時に空気結合の危険が生じます。手動呼び水は、十分に密閉されたパイプラインを備えたタンクの液面より下に設置されたポンプに限り、大幅に省略できます。その場合でも、始動前にエアーの混入がないことを確認してください。
いいえ、混乱してはいけません。ポンプ内の大量のガスの混入によって空気の結合が発生し、真空の形成が妨げられ、液体の吸引が完全に失われます。これはプライミングとベントによって解決されます。キャビテーションは、低圧ゾーンで液体が蒸発して気泡になるときに発生します。気泡の爆縮により羽根車の金属が侵食され、孔食や振動、異音の原因となります。この問題は、吸引条件を改善することで解決されます (例: 利用可能な正味吸引ヘッド NPSHa を増やすなど)。この 2 つは、根本的な原因、症状、是正措置が異なります。
つまり、非圧縮性の液体により、インペラの回転中に真空が生成されます。ポンプ内に圧縮性ガスが閉じ込められると、空気が結合して吸引能力が失われます。遠心ポンプの始動前に呼び水とエア抜きを行うと、ポンプ チャンバーからガスが除去され、効果的な真空が確立され、空運転による損傷からポンプ セットが保護されます。長期安定運転のためのベースライン手順として、始動検査チェックリストに呼び水とエア抜きを組み込みます。
遠心ポンプの選択、オンサイトでの試運転、または故障診断に関してご質問がございましたら、お問い合わせください。テフィコエンジニアリングチーム。媒体の特性、動作および設置条件に基づいて、対象を絞った技術サポートが提供されます。【お問い合わせ】
