プロアクティブなポンプケア：ダウンタイムを招く前に問題を検知

By Steve Gahbauer

ポンプはプラント運営の要です。故障は生産停止、高コストなダウンタイム、修理・交換を招きます。トラブルは最も不都合なタイミングでやってきます——だからこそ、潜在問題に先手を打つことが重要です。

各ポンプ固有の音と振動パターンがあります。いったん「正常」を把握すれば、これらのパターンの日々の変化に注目してください——それがトラブルの兆候かもしれません。ドライバーの振動増大や不規則化は、迫り来る故障の最初の症状であることが多々あります。他には回転数低下、流量減少、過剰漏れ、異音など。

不均一摩耗部品、曲がったシャフト、緩んだインペラ、腐食・摩耗の兆候は、ポンプを引き抜き分解すれば明らかになります。

Sulzer Pumps (Canada) Inc.トロントのカスタマーサポートMichael Dufresne氏が、ハミルトンSTLE（米国潤滑技術者協会）支部教育デーで6つのトラブルシューティング指針を提供しました。

1. 選定。 ISO 13709（API 610）の水力選定基準を見直す：定格デューティ流量は最高効率流量の80〜110％以内；ポンプは最高効率流量の70〜120％で運転；定格条件で最低5％のヘッド上昇能力；シャットオフバルブへのヘッド上昇は定格ヘッドの110％以上。
2. システム曲線。 配管、バルブ、ストレーナー、レデューサーにより摩擦損失は常に存在。流量増加で摩擦損失増大、流量二乗に比例。サイトでの有効NPSH（必要正味吸込ヘッド）は常にポンプ必要NPSHを超える必要あり。液体ごとに固有の蒸気圧があり温度で変化するため、必要NPSHは試験でのみ推定可能。低NPSH用インペラは高吸込比速度を持ち、低流量で苦戦しがち。ポンプは特性曲線上の「コンフォートゾーン」で最良に動作——API 610推奨フローバンドと一致。
3. キャビテーション。 液体圧力が蒸気圧を下回るとキャビテーション発生、インペラ上で蒸気泡崩壊し騒音・振動生成。吸込比速度は低NPSH条件下での運転能力を示す指標；業界標準は10,000〜11,000を推奨。
4. 逆流と振動。 インペラからの流量スパイクがアンチスワールリブや流れ整流器等の固定要素に衝突し、ベーン通過周波数で振動発生。渦リングは入口からの距離で減速；遠方の固定部に衝突すると低周波振動生成。スタッガード吐出ベーンで脈動低減。振動一般原因：アンバランス、シャフトミスアライメント、オイルホイップ、基礎故障。
5. 性能改造。 インペラ吐出ベーンのアンダーファイリングで出口面積拡大、性能向上。吸込ベーンのオーバーファイリングやカットバックで必要NPSH低減。インペラ吐出ベーン圧力側材料除去でブレード厚を元の約1/3に薄くし、吐出性能はほぼ不変。低・中比速度ポンプのボリュートリップカットバックでピーク効率とヘッドを右シフト、ボリュート面積変化に比例。
6. 潤滑。 ポンプベアリング用一般オイルは純粋/精製鉱物油と高温用合成油。添加剤で性能強化：酸化防止剤で酸化安定化し腐食と粘度上昇抑制；消泡剤で負荷能力低下する泡防止；膜硬化剤で表面張力高め金属接触摩耗抑制；有機亜鉛化合物でボールとレース離隔；極圧添加剤で化学結合し摩擦低減；二硫化モリブデン等固体添加剤で更なる潤滑向上。オイルレベルは停止時に下側ボール半分位置。多くのポンプはオイル過熱時に冷却可能；ハウジング冷却でベアリング冷却試みないこと——鋼の熱膨張収縮で悪影響。熱でオイル速度低下、更なる発熱のフィードバックループ生成。干渉嵌合がベアリング熱をシャフトへ伝導。ノール加工面やポリマーでシャフト寸法調整しないこと。

効果的なトラブルシューティングは、自分のポンプを知ることから始まります。正常性能を把握し、運転を綿密に監視し、問題を即座に対処して高コストな生産中断を回避しましょう。

Steve Gahbauer氏はエンジニア、トロント拠点ビジネスライター、PLANT定期寄稿編集者。E-mail: gahbauer@rogers.com. ご意見：jterrett@plant.ca.