ポンプ振動問題の6つの一般的原因

ヒューストン・ダイナミック・サービスの技術者たちは品質に専念し、最新の回転機器修理技術を習得しています。長年の経験の積み重ねにより、さまざまなポンプで起こり得る問題の全範囲を見てきました。その経験から得た知識を共有したいと思います。

修理のために持ち込まれるポンプの高い割合が振動問題を抱えています。ポンプ振動問題には6つの主要原因があり、いずれも計画外の高額修理でポンプを停止させる可能性があります。お客様のポンプ性能低下がこれら振動問題のいずれかによるものか判断するヒントをご紹介します。

#1: ポンプキャビテーション

ポンプキャビテーションは、必要NPSH（正味吸込ヘッド）不足の症状です。インペラ入口での液体絶対圧力が液体蒸気圧に近づくと、ポケットが形成され、インペラ通過時に崩壊します。

ポンプの音でキャビテーションを特定できることが多々あります。ポンプの中に岩がゴロゴロしているような音、特徴的なポッピング音。異常音以外に、エネルギー使用量増加とポンプダメージが観察されることもあります。

キャビテーション予防策：

• フィルターとストレーナーの清潔さを確認
• 圧力計や流量計でポンプ曲線を参照
• 圧送媒質の経路が理想的でない場合はポンプ設計を再評価

#2: ポンプシャフト曲がり

曲がったシャフトを持つポンプは、同一ロータ上で180°に向かう傾向のある軸方向位相差を伴う高い軸方向振動を引き起こします。支配的な振動は通常、シャフト中心付近の曲がりでは1X RPM、カップリング付近の曲がりでは2X RPMで発生します。ポンプシャフト曲がりはカップリング付近で起こりやすいです。

ダイヤルインジケーターを使用して曲がったポンプシャフトを特定できます。

#3: ポンプ流量脈動

この状態はポンプがシャットオフヘッド付近で運転されているときに発生します。ポンプ吐出配管の圧力計が変動します。吐出スイングチェックバルブを使用している場合、カウンターウェイトとバルブアームが動いて不安定な流れを示します。

脈動の主要原因の一つは不適切な供給です。圧送媒質は、プランジャーが引き込まれポンプが満たされている間、プランジャー面と接触を維持しなければなりません。維持されないと、プランジャーが前進して流体に衝突し、望ましくない脈動を引き起こします。吸込スタビライザーを使用して流体をプランジャーと常時接触させることで、ポンプ流量脈動を防止できます。

その他のポンプ流量脈動原因：

• 不適切なスプリングレート
• バルブ漏れ
• 共通ヘッダー上の複数ポンプ
• 流れを制限する配管設計
• 摩耗したパッキン

#4: ポンプインペラアンバランス

ポンプがミスアライメント、不良ベアリング、過熱のように見えても、原因はポンプアセンブリや他コンポーネントのアンバランスであることがよくあります。アンバランスも振動と熱蓄積を引き起こします。インペラは精密バランス調整すべきで、これはポンプベアリング寿命に大きな影響を与えます。

ポンプインペラがセンターハング型の場合、力アンバランスがカップルアンバランスより一般的です。この場合、最大振動はラジアル方向で、最大振幅はポンプ運転速度（1X RPM）で発生する可能性が高いです。センターハングインペラはインボードとアウトボードベアリングにバランスの取れた軸方向力を使用します。インペラの過度な軸方向振動は、異物による妨害を示唆します。

ポンプインペラアンバランスの危険性：

• シャフトたわみ — 曲がったシャフトや制御不能な共振がたわみを引き起こし、システム全体を損傷
• ベアリング故障
• ポンプやシステムを損傷する過度な振動
• メカニカルシールやパッキンの故障
• ポンプの焼き付き

#5: ポンプベアリング問題

ポンプ振動問題の主要原因の一つはベアリング故障です。ボールベアリングの推定10〜30%が正常疲労故障を経験するほど長く使用されます。例えばANSIポンプは20,000時間の稼働が期待されますが、ベアリングはそうとは限りません。ポンプベアリングは過負荷、過度な摩耗、気象や物質による腐食、潤滑剤故障、過熱、汚染で故障することがあります。

ポンプベアリング問題は、ポンプ用途に不適切なベアリング選定が原因であることもあります。ベアリングメーカーと型番が分かれば、外輪、内輪、転動体、ケージの故障周波数を特定できます。

この問題は、オイルミスト、特殊オイル、グリースで定期的にベアリングを潤滑することで予防できます。

#6: シャフトミスアライメント

ポンプでは多少の振動は正常なため、過度な振動がシャフトミスアライメントによるものか、性能と信頼性に影響するほど深刻かは、専門修理技術者に判断してもらうのが最善です。

シャフトミスアライメントは検出が容易ではなく、外部からの測定も困難です。ポンプにかかっている力を測定できるセンサーはありません。ミスアライメントしたシャフトを持つポンプには以下の兆候が現れることがあります：

• 過度な軸方向またはラジアル振動
• ケーシングまたはベアリング付近の高温
• 吐出オイルの高温
• ベアリングシールでの過度なオイル漏れ
• カップリングまたは基礎ボルトの緩み
• 過度なカップリング故障
• カップリングハブ付近またはインボードベアリングでのシャフト破損・ひび割れ

結論

振動問題を早期に発見すれば、計画外ダウンタイムを回避し、計画的なポンプ修理が可能になります。これら振動問題や、ポンプ、回転機器、システムの他の問題をお持ちの場合は、ご連絡ください。当社の最新修理サービスセンターはテキサス州南東部ヒューストンに戦略的に立地し、あらゆる回転機器修理ニーズに対応可能です。