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軸フローポンプ 主にプロペラ型インペラを使用して、主に軸方向に運動量を輸液に与える原理に基づいて機能します。遠心力を介してヘッドを生成する遠心ポンプとは異なり、軸フローポンプは、シャフト軸に沿って液体を持ち上げることによりヘッドを生成します。このため、開発されたヘッドは比較的低く、排出圧力のわずかな増加（逆圧）でさえ、流量に大きな影響を与えます。部分的に閉じたバルブや破片の蓄積など、下流の抵抗の突然の増加は、スループットの著しい低下をもたらす可能性があります。これにより、バックプレッシャーが急速に変化するシステムでは、軸方向のフローポンプが寛容になります。
軸流ポンプの圧力流量特性（ポンプ曲線とも呼ばれます）は、広範囲の流量でほぼ水平です。これにより、安定した条件下での劇的な圧力変化なしに、さまざまな流れの需要を越えてポンプを動作させることができますが、条件が予測不可能に変動する場合、課題を提示します。突然の需要の低下またはサージに応じて、曲線の平坦性は最小限のヘッド調整範囲を提供し、効率と信頼性が低下するオフデザインポイントでの流動振動、不安定性、または動作につながる可能性があります。この動作は、急な曲線が本質的にシステムの過渡現象をバッファーするラジアルポンプまたは混合フローポンプとはっきりと対照的です。
急速なバックプレッシャーの変化は、特にウォーターハンマー効果が伝播できる長いパイプラインシステムで、油圧サージなどの一時的な現象につながる可能性があります。軸方向のフローポンプは、大きなインペラーブレードとオープンフローデザインのため、これらのイベントに対して特に脆弱です。流れが突然制限または逆になった場合、インペラーブレードはフローの分離または失速を経験し、重度の乱流と非対称荷重を生成する可能性があります。極端な場合、排出圧力が入口圧力を超えると、流れの反転が発生する可能性があり、インペラーを後方に回転させ、シャフトシール、ベアリング、または運動成分を損傷します。これらの効果を防ぐために、サージアレスタ、拡張チャンバー、または反逆的なチェックバルブをシステムに適切に設計する必要があります。
Axial Flow Pumpのインペラは、バランスの取れたフロー条件下で動作するように設計されています。ただし、システム圧力または流量の急速な変化が発生すると、モーターに必要なトルクはほぼ瞬時に変化します。これにより、モーターに変動する電気荷重が課され、適切に緩和されていないと、過熱、力率の低下、電気不安定性が生じる可能性があります。機械的負荷の変動は、シャフトの軸方向スラスト変動としても現れ、ベアリングと機械的シールにストレスをかけます。ポンプシャフトが長く、ラインベアリングが含まれる場合がある垂直構成では、突然の軸方向の荷重シフトにより、シャフトのたわみや不整合が発生する可能性があります。
システムトランジェント中に信頼できる動作を確保するために、軸方向のフローポンプは、自動制御アーキテクチャと頻繁に結合されます。これらには、リアルタイムシステムフィードバックに基づいてモーター速度を調節する可変周波数駆動（VFD）が含まれ、需要の変化に応じてフロー出力を徐々に調整できるようになります。より複雑なシステムでは、PLC（プログラム可能なロジックコントローラー）とSCADAシステムは、圧力トランスデューサー、フローメーター、および温度センサーと統合して、閉ループ制御を提供します。これらのコントロールは、ポンプの過負荷を防ぎ、エネルギー使用を最小限に抑え、排出特性を安定させます。 PIDコントローラーを追加すると、ランプアップ、シャットダウン、または荷重スイッチングイベント中のスムーズな遷移がさらに強化されます。
