全調整式シャフト混合流ポンプは、羽根角度調整器を用いてポンプ羽根を回転させ、羽根の配置角度を変えることで流量と揚程を調整する、中・大口径ポンプです。主な搬送媒体は0～50℃の清浄水または軽度下水（特殊媒体としては海水や黄河水）です。主に水利事業、灌漑、排水、水路変更事業の分野で使用され、南水北調プロジェクトや長江・淮河水路変更プロジェクトなど、多くの国家プロジェクトで採用されています。
軸流ポンプと混合流ポンプのブレードは空間的に歪んでいます。ポンプの運転条件が設計点から外れると、ブレードの内縁と外縁の周速度比が崩れ、異なる半径のブレード（翼型）によって発生する揚力が等しくなくなり、ポンプ内の水流が乱流になり、水損失が増加します。設計点から離れるほど、水流の乱流の度合いが大きくなり、水損失も大きくなります。軸流ポンプと混合流ポンプは、揚程が低く、高効率領域が比較的狭いため、揚程が変化するとポンプの効率が大幅に低下します。そのため、軸流ポンプと混合流ポンプは、一般的に、スロットル、回転などの調整方法を使用して運転条件の性能を変更することはできません。同時に、速度調整のコストが高すぎるため、可変速調整は実際の運転ではほとんど使用されません。軸流ポンプおよび混合流ポンプはハブ本体が大きいため、角度調整可能なブレードおよびブレード連結ロッド機構の設置が容易です。したがって、軸流ポンプおよび混合流ポンプの運転条件調整には通常、可変角度調整が採用され、これにより、軸流ポンプおよび混合流ポンプを最適な運転条件下で運転することが可能になります。
上流と下流の水位差が増加する（すなわち、有効揚程が増加する）と、羽根の配置角度が小さく調整されます。これにより、比較的高い効率を維持しながら、モーターの過負荷を防ぐために水流量が適切に減少します。一方、上流と下流の水位差が減少する（すなわち、有効揚程が減少する）と、羽根の配置角度が大きくなり、モーターに十分な負荷がかかり、ポンプがより多くの水を汲み上げられるようになります。つまり、羽根の角度を変更できる軸流ポンプや混合流ポンプを使用することで、最適な運転状態を維持し、強制停止を回避しながら、高効率かつ高揚水量を実現できるのです。
さらに、ユニットの起動時には、ブレードの配置角度を最小値に調整することで、モーターの起動負荷（定格出力の約1/3～2/3）を低減できます。停止前には、ブレード角度を小さな値に調整することで、停止中のポンプ内の水流の逆流速度と水量を低減し、水流による機器への衝撃損傷を軽減できます。
要するに、羽根角度調整の効果は大きい。①角度を小さくすると起動と停止が容易になる。②角度を大きくすると流量が増加する。③角度を調整することでポンプユニットの経済的な運転が可能になる。このように、羽根角度調整器は中規模および大規模ポンプ場の運転管理において比較的重要な位置を占めていることがわかる。
完全調整式シャフト混合流ポンプの本体は、ポンプヘッド、レギュレーター、モーターの3つの部分から構成されています。
1. ポンプヘッド
全調整式軸流混合流ポンプの比速度は400～1600（従来の軸流ポンプの比速度は700～1600）、（従来の混合流ポンプの比速度は400～800）で、一般的な揚程は0～30.6mです。ポンプヘッドは主に、吸込口ホーン（吸込口伸縮継手）、ローター部、インペラ室部、ガイドベーン本体、ポンプシート、エルボ、ポンプシャフト部、パッキン部などで構成されています。主要構成部品の紹介：
1. ローター部品はポンプヘッドの中核部品であり、ブレード、ローター本体、下部プルロッド、ベアリング、クランクアーム、操作フレーム、コネクティングロッドなどの部品で構成されています。全体の組み立て後、静的バランス試験を実施します。ブレードの材質は、好ましくはZG0Cr13Ni4Mo（高硬度で耐摩耗性に優れている）であり、CNC加工が採用されています。その他の部品の材質は、一般的に主にZGです。
2. インペラチャンバー部品は中央部が一体的に開口しており、ボルトで締め付け、円錐ピンで位置決めする。材質は一体型亜鉛めっき鋼板が望ましいが、一部は亜鉛めっき鋼板＋ライニングステンレス鋼で作られる（この方法は製造が複雑で溶接不良が発生しやすいため、できる限り避けるべきである）。
3. ガイドベーン本体。完全調整式ポンプは基本的に中～大口径ポンプであるため、鋳造の難易度、製造コストなどを考慮する必要があります。一般的に、好ましい材料はZG+Q235Bです。ガイドベーンは一体鋳造され、シェルフランジはQ235B鋼板です。この2つを溶接して加工します。
4. ポンプシャフト：完全調整式ポンプは一般的に両端にフランジ構造を持つ中空シャフトです。材質は好ましくは鍛造45＋クラッド30Cr13です。水案内軸受部および充填材部のクラッドは、主に硬度を高め、耐摩耗性を向上させるためのものです。
２．レギュレータの主要構成要素の紹介
現在市場で広く使用されているのは、ブレード角度調整機能付き油圧レギュレーターです。これは主に、回転本体、カバー、制御表示システムボックスの3つの部分で構成されています。
1. 回転体：回転体は、支持シート、シリンダ、燃料タンク、油圧動力ユニット、角度センサ、電源スリップリングなどから構成される。
回転体全体は主モータ軸上に配置され、軸と同期して回転する。取り付けフランジを介して主モータ軸の上部にボルトで固定される。
取付フランジは支持座に接続される。
角度センサの測定点はピストンロッドとタイロッドスリーブの間に設置され、角度センサ自体はオイルシリンダーの外側に設置される。
電源スリップリングはオイルタンクカバーに取り付けられ固定されており、その回転部（ローター）は回転体と同期して回転します。ローターの出力端は油圧ユニット、圧力センサ、温度センサ、角度センサ、およびリミットスイッチに接続されています。電源スリップリングの固定部はカバーのストップスクリューに接続され、固定部の出口はレギュレータカバーの端子に接続されています。
ピストンロッドはボルトで固定されていますウォーターポンプタイロッド。
油圧動力ユニットはオイルタンク内部にあり、オイルシリンダーの動作に必要な動力を供給する。
オイルタンクには、レギュレーターを持ち上げる際に使用する吊り上げリングが2つ取り付けられています。
2. カバー（固定体とも呼ばれる）：3つの部分から構成されます。1つ目は外カバー、2つ目はカバーカバー、3つ目は観察窓です。外カバーは、回転体を覆うために、主モーターの外カバーの上部に取り付けられ、固定されます。
3. 制御表示システムボックス（図3参照）：PLC、タッチスクリーン、リレー、コンタクタ、DC電源、ノブ、表示灯などで構成されています。タッチスクリーンには、現在のブレード角度、時間、油圧などのパラメータを表示できます。制御システムには、ローカル制御とリモート制御の2つの機能があります。2つの制御モードは、制御表示システムボックス（以下、「制御表示ボックス」と表記）の2ポジションノブで切り替えます。
3．同期モータと非同期モータの比較と選定
A. 同期電動機の利点と欠点
利点：
1. ローターとステーター間のエアギャップが大きいため、設置や調整が容易です。
2. スムーズな動作と高い過負荷耐性。
3. 速度は負荷によって変化しない。
4. 高効率。
5. 力率を前進させることができます。無効電力を電力系統に供給することで、電力系統の品質を向上させることができます。さらに、力率を1またはそれに近い値に調整すると、電流中の無効成分が減少するため、電流計の読み値が低下します。これは非同期モータでは不可能なことです。
デメリット：
1. ローターには専用の励磁装置による電力供給が必要です。
2. コストが高い。
3. メンテナンスがより複雑になる。
B．非同期モーターの利点と欠点
利点：
1. ローターは他の電源に接続する必要はありません。
2. シンプルな構造、軽量、低コスト。
3. メンテナンスが容易。
デメリット：
1. 無効電力は電力網から引き出す必要があり、これは電力網の品質を低下させる。
2. ローターとステーター間のエアギャップが小さいため、設置や調整が不便です。
C. モーターの選定
定格出力1000kW、定格回転数300r/minのモーターの選定は、特定の条件に応じた技術的および経済的な比較に基づいて決定されるべきである。
1. 水利業界では、一般的に設置容量が800kW未満の場合は非同期モーターが好まれ、設置容量が800kWを超える場合は同期モーターが選択される傾向があります。
2. 同期モータと非同期モータの主な違いは、ロータに励磁巻線があり、サイリスタ励磁スクリーンを構成する必要があることです。
3. 我が国の電力供給部門は、使用者側の電力供給における力率が0.90以上でなければならないと規定しています。同期電動機は力率が高く、電力供給要件を満たすことができますが、非同期電動機は力率が低く、電力供給要件を満たすことができないため、無効電力補償が必要となります。したがって、非同期電動機を備えたポンプ場には、一般的に無効電力補償装置を設置する必要があります。
4. 同期電動機の構造は非同期電動機よりも複雑です。ポンプ場プロジェクトで発電と位相変調の両方を考慮する必要がある場合は、同期電動機を選択する必要があります。
完全に調整可能な軸流混合流ポンプは、垂直ユニット(ZLQ、HLQ、ZLQK)水平（傾斜）ユニット(ZWQ、ZXQ、ZGQ)であり、低揚程および大口径LPユニットにも使用できます。
投稿日時：2024年8月30日