配管共振とは?

 

共振とは、振動する物体が、外部の振動と同期して更に大きく振動することを言い流体移送においては、特に脈動を発生させるポンプ移送で問題になります。

振動は配管系の損傷に繋がる為、共振が認められた場合は配管の固有振動数を高くし対策とします。

具体的には吐出側配管のサポートを強固にする事が挙げられます。

しかしサポートを強固にしても固有振動数は1割から2割程度しか上がらない為、配管途中にフレキを設ける事やエアチャンバなどで脈動を消すことで対策します

 

吸い込み配管の直管長さ不足

 

ポンプの吸込側配管の直管部の長さが不足すると、ポンプ入口で渦流が出来てしまい、それが原因で過大な振動を起こすことがあります。

吸込側直管部の適正な長さは吸込口径の4倍以上です。

吸込配管直近にエルボなどが無いように設計施工をするようにしてください。

但し、モーター定格15Kw以下の比較的小型のポンプには必ずしも必要でない場合があります。

また、どうしても直管部がスペースの都合上確保できない場合は、曲管内に整流格子を入れ、渦が出来ないようにすることも可能です。

 

インバータ制御で過大振動

 

ポンプの流量制御として広く使われている制御の一つである、インバータを用いた周波数による回転数制御ですが、定格周波数のある特定の値でモータ特有のトルク変動(トルクリップル)が起こり、ポンプの過大振動へ繋がるケースもあります。

ある特定の周波数での振動が大きくなる場合はこの現象が起こっている可能性がある為、なるべくその周波数を避けて運転するなど対策が必要です。

 

軸受系のトラブルによる振動

 

前著したキャビテーションや配管共振などより、多くの異常振動の原因となるのが軸受系の不良による振動です。

ポンプは回転機器に属しますが、回転機器の、異音・異常振動原因は7割ほどが機械的トラブルが原因と言われています。

軸受(ベアリング)などが何らかの原因で摩耗し、振動を発生させますが、定期的なオーバーホールをせず長期的に使用を続けると振動は増加していきます。

最終的にはベアリング破損で金属片が回転体へ干渉しロックを起こし急停止、過電流で火花が発生。

そのような事態を避けるためにも定期的なオーバーホールや異音・振動を把握できるチェック体制を設けるのが理想です。

 

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本記事は下記の文献・図書を参考に作成されています。

「ポンプの選定とトラブル対策ー現場で起きた故障事例と対処法ー」2014年2月27日 ©外山幸雄 日刊工業新聞社

「トコトンやさしいポンプの本」2016年9月30日 ©外山幸雄 日刊工業新聞社

「新版 キャビテーション」2017年7月1日 ©加藤 洋治 森北出版