ポンプの能力確認について

Question

周波数６０Hzの関西から５０Hzの関東に設備を移設することに
なりました。

既設の加工油供給ポンプの回転数が下がるので能力が下がる
方向というのはわかります。具体的にポンプの能力がどれくらい
落ちるか算出したいと考えているのですが、方法がわかってません。

揚程、使用する流量は変更なしの場合の算出方法などあれば、
ご教示ねがいますか。各ポンプメーカーにそれぞれ確認する必要が
あるものでしょうか？

申し訳ありませんが、教えて頂けますか。

Answer

標準(カゴ形)モータの回転速度は次のような式で計算できます。
回転速度N[r/min]＝(120×周波数f[Hz]×[1－スベリs])／極数P
スベリSは数％程度ですので、無視しますと
回転速度N[r/min]は50[Hz]／60[Hz]＝83.3[％]

・回転速度は83.3[％]に低下します。

次に一般的なポンプは次のような特性があります。
流量は回転速度に比例する。
圧力(＝揚程)は回転速度の2乗に比例する。
軸動力(kW)は回転速度の3乗に比例する。

上記の特性に回転速度の低下分を考慮しますと
・流量は 83.3[％]に低下する。
・圧力は 69.4[％]に低下する。
・軸動力 57.8[％]に低下する。
となります。

これにより機械加工時に供給する加工油の流量が低下して
・加工品質が低下する。
・刃物も温度上昇して、寿命が短くなる。
・条件により揚程が高い場合には加工油が全く出なくなる
などが考えられます。

対策しては、モータと電源の間にインバータを追加します。
インバータの運転周波数を60[Hz]に設定し運転します。
現状の60[Hz]で運転した時と同じような状態で運転できます。

更に60[Hz]で運転していた時、流量が出すぎていたような状態であれば、
運転周波数を多少下げて(例:57[Hz]や55[Hz]など)運転しますと省エネ
ルギー(省マネー)も期待できます。

Answer

動力であるモータの回転数は、
Ｎ（r/min又はrpm）＝120×ｆ÷Ｐ
で求まります。Ｎ；回転数、ｆ；電源周波数、Ｐ；モータの極数（ポール）

４ポールのモータだと、
関西の６０Hzなら、120×60Hz÷4P（ポール）＝1800rpmで、効率を考慮で1750rpmで計算、
関東の５０Hzなら、120×50Hz÷4P（ポール）＝1500rpmで、効率を考慮で1450rpmで計算、
となります。

同じワット数のモータなら、動力計算は回転数×トルク×定数でもとまるため、
関西の６０Hzでは、回転数が高いが、トルクはその分小さくなり、
関東の５０Hzでは、回転数が低いが、トルクはその分大きくなる、
となります。
ポンプの種類とその特性で、前述の内容を考慮下さい。

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