【弁開度・速度調整・台数制御】渦巻ポンプの流量を制御する方法

ポンプ化学機械

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象にしています。

この記事を読むと、遠心ポンプの流量制御方法を学ぶことができます。

  • 弁開度調整をすると何が変わるか?
  • 速度調整はどこまで可能か?
  • 台数制御は現実的か?

弁開度調整は低コスト・中効果

弁開度調整とは、吐出バルブなどを絞ることで、流量を下げる方法です。

配管抵抗曲線上は傾きを上げる作用があります。

傾きの上がった配管抵抗曲線と、ポンプの性能曲線の交点は「低流量・高揚程」側にシフトします。

ポンプの仕様は運転点よりも大きくします。

そのため、運転制御・流量制御というと、流量を下げる方向を考えます。

コストは低コストというかゼロ円です。

流量調整弁等の自動化をする場合はコストが増えます。

バッチ系化学工場では、ポンプ送液での流量調整自動化はあまり需要がありません。

手動弁による調整がほとんどでしょう。

開閉はon-offの自動弁で行い、開度調整を手動弁で行って、流量制御をします。

速度調整は高コスト・中効果

速度調整の代表例はインバータです。

回転数を下げると、流量は回転数に比例、揚程は回転数の2乗に比例、動力は回転数の3乗に比例します。

インバータにすると動力低減効果が高く、省エネだ!という意見は強いでしょう。

私はこれで成功した試しがありません。

揚程が回転数の2乗に比例する点がポイントです。

手動弁で制御をすると、揚程は増える側にシフトするので、運転は継続できます。

インバータで回転数を抑えると、揚程が少なくなるので、下手に下げ過ぎると送液できなくなります。

運転管理に労力を割ける余裕があれば、インバータの設定値を変えて、運転結果を判断すればいいでしょう。

そんなことができる運転員は日本では非常に少ないです。

特にバッチ系化学工場では、大容量ポンプはユーティリティ設備に限定されるため、下手にユーティリティ能力を下げる方向には手を出したくないのが人情です。

ポンプは全開で運転し、冷却源側を温度コントロールする方式が一般的でしょう。

インバータ化のために電気系統の増設が必要なためコストは高いですが、結果は手動弁調整と大きな差がありません。

台数制御は高コスト・低効果

台数制御は、バッチ系化学工場では使いません。

並列で据付予備を持つことはありますが、複数台運転はありません。

台数制御は実は難しいです。

2台のポンプで2個以上のユーザーに送液するときに、「AのポンプでCユーザー、BのポンプでDユーザーに送る」という1対1の関係で送れない場合に、「AとBのポンプでCとDのユーザーに送る」ということに使うくらいです。

ポンプの接地数が増える意味でコストが高いですが、台数制御の用途が限定されているため効果も低いでしょう。

最後に

ポンプの運転制御の基本はバルブ調整です。

バルブ調整だけしか知らないというのは寂しいので、他の方法の比較をしたうえで、バルブ調整が最適だという考えにたどり着きたいです。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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