空気の巻き込みを軽減または排除する方法

空気連行について再び書くつもりはありませんでしたが、最近の現場の問題により、この主題を再検討する必要がありました。 ここ数カ月間、私は空気混入が主な原因であると判断された、ポンプの性能に関する誤解が生じた 4 件の事件に関与しました。

空気の巻き込みは、作動中のポンプのキャビテーションのように聞こえ、混同される場合があります。 違いは、キャビテーションが蒸気泡の形成とその後の崩壊であるのに対し、空気同伴はポンプの前にプロセス流に存在し、ポンプ後にそこに残る単なる気泡であることです。 気泡のサイズは変化する場合がありますが、通常はポンプを通過するときに崩壊しません。

非常に少量の空気の混入は、実際には良いことである可能性があります。 多くのユーザーは、キャビテーションの影響を緩和するために最大 0.9% の空気を注入します。 ただし、空気の混入が 1 ～ 2% であっても、ポンプの性能が大幅に低下します。 ポンプのパフォーマンスが悪いと、空気混入以外のさまざまな症状が原因であると混同され、誤って非難されることがよくあります。 この問題に関する教育に加えて根本原因を徹底的に分析すれば、空気混入が当初考えられていたよりもはるかに一般的なポンプの病気であることがわかります。 この問題は増加傾向にあり、いくつかの理由から一般的になってきています。 特にリサイクルの増加に伴い、紙パルプ会社は紙料とスラリーの混合物に空気を注入します。 石油およびガス産業は、坑口と下流でより多くの二相流体を汲み上げることに取り組んでおり、廃水処理施設ではより多くの溶解空気浮遊選鉱 (DAF) システムの使用が行われています。

さらに、業界ではクローズドループシステムの使用が増加しており、より安価でありながらより浅い冷却塔の容器が求められています。 さらに、化学プロセス産業 (CPI) および一般産業プラントは更新されており、より小さな「設置面積」でシステムを設計するという財政的圧力が高まっています。 「意図せぬ結果」という見出しの下に提出されているのは、貯蔵タンクとプロセス容器の短縮化と小型化の結果です。 タンクが短いほど水没値は低くなり、渦が発生する可能性が高くなります。また、容器が小さいほど体積が減り、その結果、気泡を軽減するための過渡時間が短縮されます。

空気混入が 1.5 ～ 2% を超えて増加すると、即時的な性能面と長期にわたる機械的面の両方から、ポンプに即時かつ有害な影響が生じます。

ポンプ吸込部に気泡が溜まると液の流れを妨げ、ポンプの性能が低下します。 流量が低下し、開発ヘッドが脱落し、効率が低下します。 空気混入は 2 ～ 4% という低い値であっても、ポンプの振動の増加を引き起こし、ベアリングの早期故障に直接つながります。 振動は、部分的な空気の遮断によりインペラにかかる不均衡な油圧負荷によって頻繁に発生します。

通気されなかった空気もシール チャンバー (標準的なスタッフィング ボックス構成) に集まり、メカニカル シールの空運転を引き起こすエア ポケットを形成します。 シール面の乾燥/無潤滑操作は、寿命の短縮と最終的な故障の原因となります。 ポンプの始動時にきしみ音が聞こえる場合は、通常、シール面が乾燥していることが原因です。

空気の巻き込みは、ポンプ シャフトの破損の主な原因の 1 つです。これは、ポンプが 1 秒間停止し (無負荷)、次のポンプ (全負荷) をポンプで送り続けることによって発生する油圧サージと軸方向の往復動が原因で、意図しない無限の「移動」が発生します。ストレス疲労サイクリングのループ。

また、空気の連行により、システムに不要な遊離酸素が導入されます。これは、2 つのタイプを挙げると、一般腐食と塩化物応力腐食の両方の主要成分です。

2% の空気混入により、ポンプの性能が最大 12% 低下します。 4% ではポンプのパフォーマンスが 40% 低下し、10% ではポンプが完全に停止する可能性があります。