遠心分離機は、化学プラントや実験室でも広く使われる分離設備です。小型でも動きが分かりやすく、大型プラントでは内部の流れが目に見えないため、回転数の調整が運転のカギとなります。
「回転数を上げると濾過が早くなる」と聞くことがありますが、メリットだけでなくデメリットも存在します。
本記事では、遠心分離機の回転数を上げたときに起こることを、メリット・デメリットに分けて解説します。
メリット
遠心分離機の回転数を上げるメリットを考えましょう。
濾過速度が上がる
回転数を上げれば濾過速度が上がります。早く濾過を終わらせることができます。
回転数が上がる → 遠心力が上がる → 濾過圧力が上がる → 濾過速度が上がる
という関係です。遠心力で効くと考えられるので、速度の2乗で効いてきます。回転数を上げると急に効果が表れるので、上げる場合はかなり慎重に行わないといけません。
異物が残らない
回転数を上げると異物が残らない側に動きます。濾過の場合は濾液が異物として考えられます。回転数を上げると、ちゃんと濾過ができるということです。
濾過圧力を考えると当たり前のように見えますが、少しだけニュアンスが違うことに気が付くでしょう。濾過では、非常に細かな目の濾布や濾板にスラリー液を供給します。濾布の空いている部分（空隙部）に結晶がキャッチされて、液体は空隙部から抜けていきます。
ここで回転数が低くても、結晶は空隙部に溜まるが、液体も空隙部の周りにつかまってしまって、液体が完全に抜けないという現象が起こりえます。少なくとも濃度という点では効いてきます。
異物をできるだけ除去することは、次の工程にも影響を与えるので、できるだけ回転速度を上げたいと思うことは品質管理上当然のことと言えますね。
液が垂れにくい
回転速度が上がると液が垂れにくくなります。バケツに水を入れて、観覧車のように勢いよく回したら、液体はバケツから外に出ません。回す速度が遅いと液が外に出てしまいます。
遠心分離機の場合は、それが異物となって次の工程に入り込んでしまいます。濾過自体が固形分と濾液を分離したいという目的があるのに、その目的を達成できなくなります。回転速度を上げると、このリスクが少なくなるので、回転数は上げたくなりますね。
デメリット
回転速度を上げることのデメリットを考えましょう。
異常振動が起こる
回転数が上がると、遠心分離機は異常振動を起こしやすくなります。最悪は設備が破損して、危険物が周囲に巻き散らかされ、火災が起こります。近くに運悪く作業者が居て設備にぶつかって、大事故に繋がることの十分考えられます。
安全運転のためには、回転数はできるだけ低い方が好ましいです。異常振動が起きた遠心分離機は、とても大きな動きをするので、化学プラントエンジニアとしては見られない現象で怖い思いをします。
電力費が上がる
回転数を上げると電力費が掛かります。コスト意識が高いプラントなら、回転数を少しでも抑えたいと思ってもおかしくありません。安全かつ安いとなれば、回転数は下げたくなりますね。
設備の寿命が下がる
回転数を上げると設備の寿命が下がります。遠心分離機だとベアリングの寿命に直結します。周囲設備として伸縮継手やフレキシブルホースなども痛みやすくなります。オーバーホールのタイミングを早めるなどコストに効いてくるでしょう。
参考
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最後に
遠心分離機の回転数を上げることで、濾過効率や異物除去性能は向上しますが、振動リスクや電力コスト、設備寿命への影響も無視できません。
プラント運転ではメリットとデメリットの両面を理解したうえで、最適な回転数を設定することが安全かつ効率的な運用のポイントです。
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