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ポンプの出口を減らすとどのような影響がありますか?

ポンプの吐出口をジョイントで6インチから4インチに変更した場合、ポンプに何か影響はありますか?実際のプロジェクトでは、同様のご要望をよくいただきます。ポンプの吐出口を小さくすると水圧はわずかに上がりますが、ポンプの流量が増加するため、水圧損失が増加します。

ポンプの出口を減らすとポンプにどのような影響があるかについて説明します。

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ポンプ出口の減少の影響

1.油圧パラメータの変化:圧力の上昇、流量の減少、振動リスク
スロットル効果:ポンプの吐出口を小さくすることは、実際にはポンプの吐出バルブを閉じることと等価です。吐出口径を小さくすることは、局所抵抗係数を大きくすることと等価です。ダルシー・ワイスバッハの式に従うと、システム圧力は非線形に上昇します(実験データによると、直径が10%小さくなると圧力は15~20%上昇する可能性があります)。一方、流量はQ∝A·vの減衰則に従います。
流量の減少に伴い軸動力は約 8 ~ 12% 減少しますが、圧力脈動による振動の強さは、特に構造共振を誘発しやすい臨界速度付近では 20 ~ 30% 増加する可能性があります。

2. ヘッドと圧力の関係:理論上のヘッドは変化しないが、実際の圧力は動的に変化する
理論的な頭は変わりません:インペラの理論的なヘッドは幾何学的パラメータによって決定され、水出口直径とは直接の相関関係はありません。
絞り効果により、ポンプの出口圧力が上昇します。システムの動作点がHQ曲線に沿って移動し、外部環境が変化すると(配管ネットワーク抵抗の変動など)、圧力変動振幅が30〜50%増加するため、圧力流量特性曲線による動的予測が必要になります。

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3. 機器の信頼性:生活への影響とモニタリングの提案
動作条件が良好でない場合、ポンプの耐用年数に一定の影響が生じます。振動モニタリングを実施し、必要に応じてモーダル解析による最適化を実施することも可能です。

4. 安全マージン:改造仕様とモーター負荷
改修仕様:排水口径は、当初の設計値の75%未満にしないでください。絞りすぎは、モーターのサービスファクタ(SF)が安全閾値を超える原因となります。
安全閾値を超えると、水流不良により水ポンプに圧力がかかり、モータ負荷が増加し、モータが過負荷状態になります。必要に応じて、CFDシミュレーションで渦強度を予測し、超音波流量計で流量係数を校正し、モータ負荷率が定格値の85%未満に制御されるようにする必要があります。

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5. 流量調整:直径と流量の直接的な関係
これは水ポンプの流量に直接影響します。つまり、水ポンプの出口が大きいほど、水ポンプの流量は大きくなり、逆もまた同様です。(流量は水出口の断面積と正の相関関係にあります。実験では、直径が10%減少すると、流量は17~19%減少することが示されています。)


投稿日時: 2025年3月24日