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水を扱うポンプの消費電力の考え方でお伺いしたいことがあります。
流量一定の場合、消費電力と圧力は比例しますか?
(圧力(揚程)が半分になったら消費電力が半分)

※ P=9.8QHの公式より

よろしくお願いします。

質問者からの補足コメント

  • ポンプで水を送る先にフィルタがあり、つまり具合で送水圧力が変動します。
    水の流量は一定で送りたいので圧力が変動しても一定に調整します。
    このような場合で、圧力が二倍になったら、電力も二倍と考えられるか知りたいです。

    ただし、厳密な話ではなく、あくまで考え方としてあっているかぐらいのニュアンスです(流量が一定の場合、電力は圧力に比例するとか、電力は圧力の二乗に比例するみたいなざっくりしたもの)。

    No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2015/06/22 10:56

A 回答 (5件)

遠心ポンプや摩擦ポンプは電流で流量を求めます


締め切り圧の時負荷は最低ですから電流も最小です
電流と吐出量は比例します
従って電流を流量に換算します
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比例するわけがない。


どういう目的でこの質問されていますか?
目的なり、他の環境条件がクリアになれば、近似的に比例する、と言ってよい場合はあります。
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ポンプには、そのポンプ特有の「性能曲線」というものがあります。

例えば、こんなサイトに載っています。
http://www.sanwapump.co.jp/special/story/01_07.h …
http://www.kyosei-rentemu.co.jp/Product/2012/P10 …
http://www.jeea.or.jp/course/contents/09202/

 一般に「Q-H特性」(流量~揚程特性)と呼ばれるもので、ポンプの「締切運転」(流量ゼロ)のときに最大揚程、流量が大きくなるにしたがって揚程(=圧力)が下がってくる特性です。つまり、ポンプの「流量」と「圧力」とは密接に関係していて、独立に制御できるものではないのです。

 ご質問のような「フィルタのつまり具合」によらず流量を一定に制御する場合には、「フィルタがつまっていないときには、流量調節弁を絞って、流量調節弁の圧力差を大きくする」「フィルタがつまってきたときには、流量調節弁を開いて、流量調節弁の圧力差を小さくする」ことで、「フィルタ+流量調節弁」の合計圧力差を一定にして、流量を一定にするのです。「圧力を制御して、流量を一定に保つ」ということです。

 この「Q-H特性」は、ポンプを設計上想定した回転数で運転したときの特性です。回転数を上げれば、曲線自体が上にシフト、回転数を下げれば曲線が下にシフトすることになります。ただし、ポンプの設計条件とは異なるので、どちらにシフトしても、性能や効率は低下します。

 これが一般的なポンプの特性ですから、質問者さんが言うような「流量は一定にして、圧力だけ上げたい」とか、「ポンプのモーターに2倍の電力を供給すれば、流量そのままで圧力2倍にできるか」といっても、それは無理というものです。ポンプによっては、余裕があってできるものもあるかもしれませんが、性能や効率は低下しますので、いくら電力を加えてぶん回しても、圧力は少ししか上昇しないかもしれません(その前にモーターが焼き切れる!)。
 逆に、回転数を下げる方向には制御可能ですので、流量調節弁の圧力差を大きくして流量を制御するのではなく、回転数を下げて流量を制御すれば(流量調節弁は開いたまま)、省エネになります。インバータ制御が省エネなのはそのためです。
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基本的に一定回転数のポンプの場合は、特殊(多段ポンプで段数を運転中に変えられるリニアポンプ)なもの以外は、ポンプ単体で圧力を変える事は出来ません。


たとえば、2次側の必要圧力が変動する場合は、定速ポンプの場合は、制御バルブで圧力損失を与える事によって、圧力制御を行う事しか出来ません。(この場合は、ポンプとしては、一定の圧力と流量で運転している事になるので、消費電力は変わりません)
インバーター等により、回転数を変化させる場合は、ポンプ特性を変える事になるので、結果的に消費電力は変化します。
ただ、この場合もポンプ効率が低下するので、いわゆる正比例はしないと思います。
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まず、どのように圧力を制御するかで、考え方が違います。


普通のポンプの場合は、ポンプ効率が流量で決まっているので、流量により圧力が変ります。
実際の軸動力は、水動力をポンプ効率で割った値になります。
したがって、ポンプの運転曲線上に圧力と流量をプロットしないと消費電力はわからないです。
通常は、配管の抵抗曲線により、流量から、所要揚程が決まります。
したがって、同一のポンプであれば、圧力と流量は決まってしまいますから、抵抗を増やして流量を下げるしか方法は無いです。(抵抗を増やす事によって、運転点が変るので、多少軸動力は下がります)
質問文は、どのような状況を想定しているのでしょうか?
この回答への補足あり
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