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インペラーは、軸方向のフローポンプの動作において中心的な役割を果たします。キャビテーションのリスクを最小限に抑えるために、インペラーの設計は、流体の流れと圧力分布を制御するために細心の注意を払って設計されています。 軸フローポンプ 通常、液体の安定した流れを維持するのに役立つ背面に浸るブレードを備えており、ブレードの主要なエッジでの低圧ゾーンの発生を減少させます。また、ブレードの角度は慎重に計算され、滑らかな流れの遷移を確保し、乱流を最小限に抑え、キャビテーション気泡が形成される可能性があります。腐食耐性合金や複合材料などのインペラーの材料の選択により、インペラーは摩耗や損傷に苦しむことなくキャビテーションによって生成される力に耐えることができます。
NPSHは、キャビテーションを防ぐための重要な要因です。これは、ポンプの吸引側での圧力と、汲み上げられている液体の蒸気圧の違いを表しています。ポンプの吸引側の圧力が低下しすぎると（つまり、流体の蒸気圧の下）、キャビテーションが発生します。これを緩和するために、軸方向のフローポンプシステムは、キャビテーションを防ぐために入口に常に十分な圧力があることを確認するために、特定のNPSH要件で設計されています。システムエンジニアは、キャビテーションを避けるために、ポンプの吸引で利用可能なNPSHを慎重に評価し、それに応じてポンプを選択します。吸引配管やバルブなどのシステムコンポーネントの最適化は、効率的なポンプ動作に必要なNPSHマージンを維持するのに役立ちます。
吸引側の設計は、ポンプへの流体侵入を制御する上で重要です。乱流を防ぐためには、滑らかで合理化された入口が不可欠であり、圧力を下げてキャビテーションを促進する可能性があります。吸引拡散装置またはガイドベーンは、流体がポンプにスムーズに流れるようにするために一般的に採用され、潜在的な乱流を減らし、キャビテーションを避けるために必要な圧力を維持します。吸引入口の位置付けも重要です。流れが均一で安定している場所に配置する必要があります。ポンプの吸気からのアプローチと距離は、フローパターンを最適化し、キャビテーションが発生しないように設計されています。
軸流ポンプでは、流体はポンプシャフトに平行に誘導されます。つまり、適切な流速を維持することが不可欠です。入口での過度の速度は、急速な圧力低下をもたらし、キャビテーションの可能性を高めます。エンジニアは、より大きな直径の入口パイプ、滑らかな曲がり、およびテーパーセクションを使用して流れ障害を減らすことにより、吸引速度が最適な制限内に保持されるようにします。適切なパイプサイズを慎重に選択し、吸引ラインの抵抗を最小化することにより、システムは、圧力が蒸発点までの低下を防ぐ安定した低速度の流れを維持できます。これにより、キャビテーションのリスクを最小限に抑え、ポンプの性能が向上します。
圧力緩和バルブまたは可変周波数駆動（VFD）を使用して、ポンプの動作全体で一貫した圧力を維持します。 VFDは、システム条件に基づいてポンプ速度の調整を可能にし、需要が変動しても、ポンプが最適な流れと圧力を維持できるようにします。これらのデバイスは、大規模なスイングを防ぐことにより、流体圧が蒸気圧を下回る可能性がある場合を回避するのに役立ち、キャビテーションを防ぎます。ポンプシステム内の圧力監視ツールは、オペレーターがリアルタイムで異常を特定して対処するのに役立ち、キャビテーションリスクが懸念される場合に即時の是正措置を可能にします。
キャビテーションによる損傷は、しばしば振動とノイズとして現れます。これは、ポンプに損傷を与えるだけでなく、システムの効率を低下させることができます。多くの軸方向のフローポンプには、キャビテーションによって引き起こされる異常な振動を検出するための振動監視システムが装備されています。これらのシステムは、アラームをトリガーしたり、ポンプ速度の調整や開口圧力緩和バルブなどの修正アクションを開始したりできます。振動ダンパーとショックアブソーバーは、ポンプの設計に統合されており、ベアリングやシャフトなどの他のコンポーネントへのキャビテーションによる振動の伝達を減らします。これらの措置は、キャビテーション誘発ストレスの悪影響を緩和することにより、ポンプの寿命と滑らかな動作を確保するのに役立ちます。
