油圧ポンプのキャビテーション：原因・症状・実証済み予防策

油圧ポンプは様々な産業で液体、流体、ガスの圧送に使用されます。堅牢な構造ながら、様々な問題で故障することがあります。キャビテーションはその中でも深刻な問題の一つです。他の技術的問題と同様、適切な計画とトラブルシューティングで大幅に回避可能です。ポンプキャビテーションとは何か、そしてどうトラブルシューティングするか？

ポンプキャビテーションとは？ポンプへの影響は？

油圧ポンプで液体を圧送する際、部分的な圧力低下が発生することがあります。この圧力変化によりポンプ内に気泡が発生し、キャビティが形成されます。ポンプ内の液体は圧力変化で気化し、回転するインペラによって再び液体に戻されます。この過程で気泡が生成され、ポンプ内を常に移動します。圧力変化で気泡が破裂（インプロージョン）し、インペラ表面を侵食してキャビティを形成します。インペラ入口で発生する強力なキャビテーションはポンプ故障につながります。通常は遠心ポンプに影響し、様々な動作トラブルを引き起こします。場合によっては水中ポンプも影響を受けます。

キャビテーションの種類

効果に基づく2つのタイプ：

• 慣性キャビテーション：液体中の気泡またはボイドが崩壊する際に衝撃波が発生するタイプ。
• 非慣性キャビテーション：流体中の気泡が音響場やその他のエネルギー入力により形状変化を起こすことで発生するタイプ。

条件に基づく2つのタイプ：

• 吸入側キャビテーション：高真空または低圧条件により流れが影響を受け、流量が減少。インペラアイ付近に気泡が形成され、ポンプ吐出側に向かう過程で圧縮され液体に戻り、インペラ縁にインプロージョンして損傷を与えます。
• 吐出側キャビテーション：ポンプ吐出圧力が異常に高くなり効率に影響。高吐出圧により流体の流れが変わり、ポンプ内で再循環が発生。液体がハウジングとインペラの間でパターン化して停滞し、真空が生じます。この真空が気泡を生成し、破裂してインペラを損傷させます。

ポンプキャビテーションの一般的な原因

ポンプキャビテーションを引き起こす要因は複数ありますが、主なものは以下の通りです。

• 流体源とポンプの間の距離が長すぎる
• 吸入配管の直径が小さい
• ポンプの回転速度が高すぎる
• 液体圧力が低い
• 吸入配管に継手が多すぎる

油圧ポンプのキャビテーションを見分ける方法

キャビテーションを認識する方法はいくつかあります。以下の代表的な症状に注意してください。

• 音：キャビテーションに侵されたポンプは、稼働時にビー玉、岩、砂利が鳴るような音を発します。最初は小さな異音ですが、ポンプ表面から材料が剥離するにつれ音が大きくなります。
• 金属デブリ：メンテナンス時に油圧ポンプのフィルターで金属デブリが見つかったらキャビテーションの兆候です。確認する最も簡単な方法はフィルターをチェックすること。デブリがあればシステム全体を洗浄し、ポンプを徹底点検してください。
• 損傷：最も明確な症状です。ポンプ損傷が疑われる場合、フィルターを外して開封・徹底検査してください。フィルター内に大量の金属があれば、システム全体をフラッシングし、他部品の損傷も確認してください。

これらの症状に気づいたら、原因を特定し、産業用ポンプの必要な改善を行ってください。放置すると他のコンポーネントにも影響が及びます。

実践しやすいキャビテーション予防のヒント

キャビテーションは往々にして不可逆的ですが、以下の対策で深刻度を軽減できます。

• 吸入ストレーナーの使用を避ける：泥や汚れの吸い込みを防ぐ設計ですが、大きな粒子を捕捉する設計ではないため目的を果たしません。大きな粒子が流路に堆積し、流れを妨げ、圧力を生じさせ、気泡を発生させてキャビテーションを誘発する可能性があります。
• タンクを清潔に保つ：汚れたタンクはキャビテーションの最も一般的な原因の一つです。様々な大小の物体が吸入チューブを塞ぎ、圧力を生じさせ、キャビテーションを引き起こします。
• 適切なサイズのコンポーネントを使用する：キャビテーション予防の重要要素です。吸入側配管が大きすぎると液体流量が過剰になり、キャビテーションを誘発する可能性があります。ポンプメーカーに確認し、適切なサイズのコンポーネントが使用されているか確認してください。

これらの予防策に加え、油圧ポンプは信頼できるメーカーやサプライヤーから調達すべきです。JM Industrialは業界トップブランドの未使用・中古産業プロセス機器を提供する業界大手プロバイダーの一つです。これらのポンプはコストパフォーマンスに優れた価格で入手可能です。