ドライランニングの課題を克服する方法

Oct 04, 2023

空運転は、ポンプが適切な液体なしで動作する場合に発生します。 これにより、圧力、流量、または過熱が急増し、ポンプの故障が引き起こされます。 その結果、ポンプ要素がシャフトに固着します。 この記事では、この問題を回避する方法について説明します。

ポンプのキャビテーションやドライラン関連の故障は、損傷した機器の交換費用や性能低下による売上の損失を含め、企業に年間数百万ドルの損失をもたらします。 経済の改善と燃料生産の増加が見込まれるため、流体処理ポンプの売上高は、2018 年には年間 5.5% 増加して 840 億ドルに達すると予測されています。

この普及を考慮すると、歴史的なパターンから、修理や交換に関連するコストも劇的に増加することが示唆されています。

キャビテーションが発生すると、ポンプの高圧吐出側に到達する前に、ポンプの吸入側のポンピング液体内で蒸気泡が形成および膨張し、ポンピング要素の表面近くで激しく崩壊します。 これによりポンプ内部に衝撃波が発生し、ポンプ要素に重大な損傷を引き起こします。

キャビテーションを未処理のまま放置すると、時間の経過とともにポンプ要素やその他のコンポーネントが破壊され、ポンプの寿命が大幅に短くなります。 キャビテーションは、消費電力の即時的な増加と流量と圧力出力の低下を引き起こすだけでなく、過度の振動を引き起こしてシールとベアリングの早期故障につながる可能性もあります。

キャビテーションがポンプの劣化や故障の一般的な原因であり、ポンプ動作に関わる物理学に関連するのに対し、空運転は通常、エンドユーザーによるポンプの積極的な操作方法に関連します。 キャビテーション自体も非常に広範囲に及ぶ可能性があり、過剰な蒸気形成によりポンプ内部で空運転状態が発生します。 ポンプはほとんどの場合、ポンプ要素の軸受面を潤滑するためにポンプ流体自体に依存します。 この流体なしでポンプを動作させると、これらの軸受面での潤滑が少ないかまったく存在しないため、過剰な発熱、摩耗の増加、さらにはポンプ要素が固着または破損した場合にポンプの故障が発生する可能性があります。 空運転を行うとポンプの寿命が大幅に短くなったり、最悪の場合は寿命が来てしまう場合があります。

空運転の最も直接的な原因は通常、人的ミスです。 企業はポンプの監視をオペレーターに頼っていますが、オペレーターがポンプ操作の完了後、意図せず一定期間にわたってポンプを作動させたままにした場合に問題が発生します。 たとえば、荷降ろしが完了した後、移送トラックの運転手は、ポンプがまだ作動していることに気づかず、ポンプを作動させたまま放置する場合があります。 すべてのポンプ流体が移送された後もこの動作を続けると、ポンプ内部に空運転状態が生じ、潤滑不足による損傷につながります。 このような状況は、ポンプの呼び水中にも発生する可能性があります。この場合、配管システムとポンプ ケーシングはまだ流体で満たされておらず、呼び水期間が終了するまでポンプは空運転になります。

これに対応して、多くの企業は、ポンプ動作の完了後にポンプを直ちに停止し、空運転の発生を防ぐさまざまな設計の保護および制御装置を設置しています。 また、エンジニアはポンプが呼び水用に適切に設定されていることを確認するために多大な時間と労力を費やし、配管のコストと複雑さが増加します。 このレベルの保護には多大な費用がかかります。 オペレーターが最善の努力をしても、監視システムの誤動作、制御機器の不適切な使用、または予測不可能な出来事によって有害な事象が発生する可能性があります。 ポンプの所有者は、唯一の防衛線としてオペレーターに依存しないように、空運転による有害な結果を防ぐテクノロジーを特に望んでいます。 空運転に対する保護に加えて、ポンプを指定するエンジニアやメンテナンス担当者は、最も要求の厳しいポンプ用途で常に存在するキャビテーションの問題を防止するソリューションを常に模索しており、メンテナンスコストの削減とスループットの向上が期待できます。

ソリューションパーカーのエンジニアは、第 2 段階の容積式ロータリー トライローブ ポンプの前に第 1 段階として遠心ポンプを組み込むことで、デュアル ステージ ハイブリッド技術を開発しました。 このデュアル ステージ ハイブリッド アプローチにより、遠心インペラを通る流れが増大し、第 2 ステージのトライローブ ローターへの充填流体の圧力が上昇します。 実際、遠心インペラが回転ローブステージに水を送り、通常の容積式ポンプによくあるキャビテーションの問題を実質的に排除します。

同社の特許出願中のトライローブローターとワイパーブレードシールは、ポンプのドライラン機能とドライ吸引能力の鍵となります。 これらは内部ポンプ ケーシング壁に対して事前に取り付けられており、水銀柱 27 インチまでの真空を生成します。 これにより、ポンプは自吸式になり、通常の遠心ポンプでよくあるドライプライミングやベーパーロックの問題を回避できます。

石油・ガス業界の経営者は、最も多い故障モード、つまり空運転時間制限が極めて短いか存在しないこと、および蒸気圧が高く非常に軽い液体を圧送する際の許容できないレベルのキャビテーションを解決するために声を上げています。 完全に対応するには 2 つまたは 3 つの異なるポンプが必要だったアプリケーションに、単一の製品で対応できるようになりました。