JPS6140490A - ポンプの流量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ポンプ特に遠心型ポンプの流量を測定する方
法に関する。

なお、本明細書において、「ポンプ」とは、液体ポンプ
及び送風機を含むものとする。

（従来の技術） 従来、ポンプの流量を測定する方法としては、普通、ポ
ンプの上流側又は下流側に、例えばオリスイス前後の圧
力差よシ流量を算出する型式のもの等の流量測定装置を
設置して流量を計測する方法が採用されている。しかし
、管路の構造上の制約などにより、上記のような流量測
定装置を設置できない場合がある。このような流量測定
装置を取り付けられない場合、或いは流量測定装置の取
付けを省略°し度い場合には、例えば、ポンプ吸込側圧
力と吐出側圧力の圧力差と流量との関係を、予め較正試
験（商品につけるための工場でのテスト）によって調べ
ておき、実際のポンプ運転中はポンプ吸込側圧力と吐出
側圧力を検出して、この圧力差によシ流蓋を算出する手
段が採用されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上記のよう女方法では、ポンプの吸込−圧力と
吐出側圧力の圧力差の流量に対する変化が僅かの場合、
圧力差から流量を算出するのは困難になる。即ち、吸込
側圧力と吐出側圧力の圧力差を縦軸にまた流量を横軸に
とって、上記従来の圧力差と流量との関係を第２ａ図の
ポンプのｌ程曲線に示すと、曲線のようになシ流量の少
ない領域では、流量によって吐出圧力が余シ変化せず、
極端な場合は、第２ｂ図の曲線のように、圧力が右上り
になっているものもある。その理由は、一般に、遠心ポ
ンプ（渦巻ポンプ）においては１羽根卓出口金出る流体
は、圧力エネルギと速度エネルギ金有し、その中の速度
エネルギは、ガイドベーン、セリュートその他の断藺変
化等によって圧力エネルギに変換され、ポンプ吐出口で
は１羽根卓出口よりも高い圧力（静圧）を示すようにな
るが、流量の少ないところでは、流路内で渦或いは衝突
損失を起こし、上部のような速度エネルギよ勺圧力エネ
ルギへの変換が十分性われないためでちゃ、従って羽根
車出口では、圧力水頭と速度水頭を合計した総水頭が、
流量の少ないときの方が流量の多いときよりも理論的に
も実験的にも高いにも拘らず、ポンプ吐出口での圧力（
静ＥＥ；）は。

前記の曲線と同様に、流量の少ない領域では吐出圧力が
余夛変化せず、右上シになるものもあるのでちる。

従って、小流量においては特に、前記のように変化の少
ない圧力差（Ｗ：、軸）を基にして流量（ＵＡ軸軸上全
算出ると大きな誤差を生じるので、実際上、上記の方法
では小流量の測定は不可能の場合があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記した従来技術の欠点を除去するだめに、
圧力差−流量曲線が低流量から大流量の広い範囲に亘っ
てできるだけ顕著な右下が９勾配の曲線を呈するような
圧力差を有する複数の圧力取出し個所を求め、これらの
個所から取り出した圧力差から流量を算出するものであ
る。そのために、 本発明は、ポンプ羽根車入口よりも上流側のケーシング
又は管路に第１の圧力取出し孔を、またポンプ羽根車の
出口近傍のケーシングに第２の圧力取出し孔を、更にポ
ンプ吐出口のケーシングに第３の圧力取出し孔をそれぞ
れ設け、これらの各圧力取出し孔からそれぞれ圧力を検
出し、第１の圧力取出し孔から検出した圧力と第λの圧
力取出し孔から検出した圧力との圧力差に基づいて流量
を算出する例えば揚程曲線等の手段（Ａの手段という。

）と、第１の圧力取出し孔から検出した圧力と第３の圧
力取出し孔から検出した圧力との圧力差に基づいて流量
を算出する例えば揚程曲線等の手段（Ｂの手段という。

）とを備え、低流量範囲では上記入の手段によって流量
を算出し、大流量範囲では上記Ｂの手段によって流量を
算出するようにしたこと（方法）を特徴としている。

（作用） 本発明は、上記のように、ポンプの吸込口の圧力を取り
出す第１の圧力取出し孔と、ポンプ羽根車出口近傍のケ
ーシングよシ圧力を取り出す第λの圧力取出し孔と、ポ
ンプの吐出口の圧力を取り出す第３の圧力取出し孔とを
設けているので、特に第２の圧力取出し孔より検出され
る圧力は、速度エネルギが圧力エネルギに変換される前
が或いは僅かしか変換されていない状態の圧力（静圧）
を測定することになシ、前記のような少流量時の流路内
での損失の影響を受けず、主として羽根車内で水に与え
られた圧力水頭分に相当し、またこれは、理論的にも小
流量時に最も高くなるものである。

事実、第１及び第２の側圧力取出し孔からそれぞれ検出
した圧力の差と流量との関係を示す圧力差−流量曲線は
、低流量から大流量の広い範囲に亘って常に右下がシ勾
配の曲線を呈しており、またこのことは実験的にも確認
されている。

一方、第１の圧力取出し孔と第３の圧力取出し孔からそ
れぞれ検出した圧力（静圧）の差と流量との関係を示す
圧力差−流量曲線（揚程曲線）は、低流量時には、前記
のように案内羽根やテリュート室等の流路内での速度エ
ネルギから圧力エネルギへの変換に損失が生じるため余
シ変化せず、時には右上が９勾配を示すこともある。し
かし大流量になるにつれ、上記第１と第λの側圧力取出
し孔から検出した圧力差による揚程曲線より更に右下が
り勾配を呈するようになる。

そして実際のポンプ運転中は、前記各圧力取出し孔から
圧力又は圧力差を検出し、これらの圧力差に基づいて算
出した流量が、低流量範囲、例え　　□ば予め定めた流
量よりも少流量側にあるときは、ポンプ羽根車出口近傍
の第１圧力取出し孔で検出された圧力との差圧によって
流量が算出され、大流量範囲、例えば上記予め定めた流
量よシ大流量側にあるときは、ポンプ吐出口の第３圧力
取出し孔で検出された圧力との差圧によって流量が算出
される。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の流量測定方法を実施するのに用いら
れる渦巻ポンプの縦断面図であって、ケーシング本体／
は、吸込口λと吐出口３を有し、内部に羽根車≠が回転
軸！によって支持されている点は、従来のものと変υは
ない。

そして本実施例では、ポンプ羽根車入口弘ａよりも上流
側のケーシングの入口４に近い位置に第１圧力取出し孔
ｉｏが、またポンプ羽根車弘の出力４′ｂ近傍のケーシ
ング本体ｌに＠、２圧力取出し孔／、／が、更にポンプ
の吐出口３近傍のケーシング本体ｌに第３圧力取出し孔
／Ｕが、それぞれ設けられている。

このポンプにおける前記第２圧力取出し孔／／からの羽
根車出口近傍の圧力と第１圧力取出し孔ＩＯからの吸込
口圧力との圧力差と流量の関係は。

次のようにして求められる。即ち、該ポンプの流量は、
第７図の実験設備に示すように、ポンプ吐出側に設けら
れた流量制御弁λぶによって制御され＆またその時の流
量は、その手前に設けられた流量計２ｒによって検出さ
れる。またこれらの各流量に対応するポンプ吸込側圧力
及び羽根車出口近傍の圧力の圧力差は、前記し′ｆｃ第
１圧力取出し孔１０及び第２圧力取出し孔／／よりそれ
ぞれ検出された圧力の差によって、計算にエフ或いは差
圧計によって求められる。このような操作を流量設定値
全変更しながら複数回（ｎ回）繰り返えし。

各データによってテーブル（表）を作成し、またはそれ
を揚程曲線−に作図する。また上記の作業を電気的に変
換し、マイクロコンピュータに裏って処理することもで
きる。

上記のようにして求められた圧力差と流量の関係を、第
２ａ図、第２ｂ図の圧力差−流量曲線によって表示する
と、Ｙ曲線が得られる。この曲線Ｙからみても分かるよ
うに、第１及び第１の圧力取出し孔１０と／／より検出
された吸込圧力と羽根車出口近傍の圧力との圧力差と流
量の関係は、小流量から大流量までの広い範囲に亘って
右下がり勾配の曲線となって表わされる。

同様にして、第３圧力取出し孔ｉｘからのポンプ吐出口
の圧力と第１圧力取出し孔１０からの吸込口の圧力との
圧力差と流量の関係を揚程曲線によって表示すると、Ｘ
ＥＩＩＩ線が得られる。この曲線Ｘは、前記した従来の
ポンプの較正試験によって得られたものと変りはなく、
低流量域では圧力差が流量によって余り変化せず（第２
ａ図）、時には右上が９勾配を示すことがある（第２５
図）。

しかし大流量域では、著しく右下がシ勾配を呈している
。

上記のようにＸ曲線は広い流量範囲に亘って右下がり勾
配をとっているので、該Ｘ曲線によって、どの流量範囲
においても圧力差を測定すれば流量は一義的に算出する
ことができるが、流量による差圧の変化が大きい即ち曲
線の傾きが大きい方が、差圧から流量を算出する場合に
それだけ誤差が少なく、検出した流量の精度が良くなる
。そこで本実施例（本発明）では′、流量範囲の全体に
亘って流量の精度をより良く算出するだめに、少流量側
では煩さの大きいＸ曲線を使用し、大流量側では傾きの
大きいＸ曲線を使用して、それぞれ差圧から流量を算出
するものである・ 第３図は、上記の場合におけるＸ、Ｙ両曲紳による流量
測定範囲を図示するものであって、予め定められた流量
Ｘ。よシ左側の低流量域ではＸ曲線によって流量を算出
し、ｘｏよシ右側の犬流域ではＸ曲線によって流量を算
出することを示している。

°　なお、圧力差に基づいて流量を算出する手段には、
前記揚程曲線から流量を直接求める方法、或いは前記テ
ーブルを利用し、圧力差から流量を読み、演算で補正し
て求める方法等がある。また、これらの作業を電気的に
変換し、マイクロコンピュータによって処理することも
できる。

上記のマイクロコンピュータによって、前記第２圧力取
出し孔からの圧力差に基づいて流量を求める場合の実験
フローシートの一例を、第７図によって説明すると、渦
巻ポンプ２１の吸込側圧力Ｐ、及び内部圧力Ｐ２を圧力
センサー２−２．２３によって電気的信号として採シ出
し、電流を電圧に変換（Ｉ／Ｖ変換）シ、圧力指示針２
≠、コ５で読み数り、マイクロコンピュータ０のマルチ
プレクサ−３０に入力する。一方、ポンプの吐出面：は
、開度設定器２７に接続された流拭制御弁コロで制御さ
れ、その時の流量は流ｈｔ計２♂で検出され、流量指示
計λりを経てマルチプレクサ−３０に入力され、該コン
ピュータ内で前記圧力差と流量の関係を記憶処理させる
。次いで運転中における流量を求めるときは、側圧力セ
ンサー２２．２３から検出された圧力を入力して圧力差
を算出し、それに対応する流量が、上記のようにして記
憶されたテーブルから演算で求、められ、デスプレーに
表示される。

上記のように第１及び第２の側圧力取出し孔から検出さ
れた圧力差−流量曲線が広範囲に亘って右下が９勾配の
曲線を呈する事実は、次のような実験結果によって確認
されている。

＠弘図は、上記実験に使用された渦巻ポンプの縦断面図
、第！図は第弘図のｖ−Ｖ線によるケーシング部分の断
面図でらって、第１図に示された符号と同一符号は同類
部分を示すものとする。

図において、■は第弘図のＶ−ｖ線位置におけるケーシ
ングｌの外周壁（ゼリュート室）に設けられ定圧力取出
孔、また■ないし［Ｆ］は、ケーシング側壁に設けられ
た各圧力取出し孔で、特に■は。

羽根車ダの出口位置の近傍に設けられている。そしてこ
れらの各取出し孔は、第３図に示すように回転軸心に対
して放射状に分布されている。

第６図は、第≠図、第！図に示すポンプに、出力角鹿島
が２！０で！枚羽根の羽根車全取付けてポンプ運転した
とき、の実験結果を示す性能曲線図でちる。図から分か
るように、ケーシング外周壁（ボリュート室）よシ取出
し交圧力曲線Ｎ−■ないしＮ−■も右下が９になってい
るが１羽根車出口近傍の側壁より取出し７’ｅＢ−■な
いしＢ−ＩＩＯ方が更に顕著な右下が９の直線状に近い
カーブを画いていることか分かる。

な６、前記第コの圧力取出孔／／の位置は、羽根車外径
からライナリング／ａに至るケーシング側壁のどの位置
でも、はぼ同じ傾向の圧力が得られ、またボリュート部
から取り出す場合は多少高い圧力が得られるが、舌部の
巻き始めから巻き終り１での位置ならば、吸込圧力との
差は殆んど右下り勾配となるので、同じような効果が期
待でき、圧力取出孔の加工が困難なときは、・これらの
位置から適当な位置を選んでもよい。

前記実施例において、各圧力取出し孔よシ検出する圧力
より圧力差を求め、この圧力差に基づいて流量を算出す
る場合について述べたが、差圧計、例えば可撓性隔壁で
仕切られた左右画室にそれぞれ圧力流体ｋｍ人し該隔壁
の変位によって圧力差で検出する型の差圧計等によって
、側圧力取出し孔からの圧力差を直接検出し、この圧力
差に基づいて流量を算出することも勿論可能であシ、ま
た、前記Ｘ曲線とＹ＠線との使い分けを、前記実施例の
ように流量の大小によって選択する代りに、第１と第２
の側圧力取出し孔よシ検出した圧力よυ求められた圧力
差、或いは差圧計によシ直接求められた圧力差が、予め
定められた差圧の範囲よシ大きいときは７曲線を使用し
て流量を算出し、上記差圧の範囲よυ小さいときはＸ１
ｌｌＩ線を使用して流量を算出するようにすることも可
能である。

なお、□本発明は、遠心型液体ポンプのみならず同様な
特性を有する遠心型送風機にも適用することも可能であ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、吸込圧力を取り
出す第１の孔と、羽根車出口近傍の圧力を取り出す第１
の孔と、吐出圧力を取り出す第３の孔とを備え、第１の
孔と第λの孔の圧力差及び第１の孔と第３の孔の圧力差
からそれぞれ流量を算出できるようにしておき、少水量
側では第１の孔と第λの孔の圧力差よシ流量を算出し、
大水１　　′。

側では第１の孔と第３の孔の圧力差から流量を算出する
ようにしているので、広い流量範囲に亘って精度が良く
、またポンプの揚程曲線がどのような場合でも、従来の
ような流量測定装置を用いずに流量を算出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明に係るポンプの流量測定方法の実施に用
いられる渦巻ポンプの縦断面図、第２ａ図及び第２ｂ図
は吸込圧力と吐出圧力の差と流量との関係（Ｘ）及び羽
根車出口近傍の圧力と吸込圧力の差と流量との関係（Ｙ
）ｆｔそれぞれ示す曲線図、第３図は第２ａ図の両回線
Ｘ、ＹＫよる流量測定範囲金示す図、第弘図は本発明に
関する第７（吸込口部〕及び第２（羽根車出口部）の側
圧力取出し孔による圧力差と流量との関係を実験的に求
めるのに使用された渦巻ポンプの縦断面図、第５図は第
≠図のＶ−ｖ線による断面図、第を図はその実験結果を
示すポンプの揚程曲線図、第７図及び第ｒ図はマイクロ
コンピュータを使用した実験フローシート及びフローチ
ャート全示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプの流量を測定する方法において、ポンプの吸
   込口の圧力を取り出す第１の圧力取出し孔と、ポンプ羽
   根車出口近傍のケーシングより圧力を取り出す第２の圧
   力取出し孔と、ポンプの吐出口の圧力を取り出す第３の
   圧力取出し孔とをそれぞれ設け、これらの各圧力取出し
   孔からそれぞれ圧力を検出し、第１の圧力取出し孔から
   検出した圧力と第２の圧力取出し孔から検出した圧力と
   の圧力差に基づいて流量を算出する手段（Ａの手段とい
   う。）と、第１の圧力取出し孔から検出した圧力と第３
   の圧力取出し孔から検出した圧力との圧力差に基づいて
   流量を算出する手段（Ｂの手段という。）とを備え、低
   流量範囲ではＡの手段によつて流量を算出し、大流量範
   囲ではＢの手段によつて流量を算出するようにしたこと
   を特徴とする流量測定方法。 ２、第１の圧力取出し孔と第２の圧力取出し孔から差圧
   を検出する手段（Ｃの手段という。）と、第１の圧力取
   出し孔と第３の圧力取出し孔から差圧を検出する手段（
   Ｄの手段という。）を備え、これらの差圧から流量を算
   出する手段を備えた特許請求の範囲第１項記載のポンプ
   の流量測定方法。 ３、前記Ａの手段によつて算出した流量が予め定めた流
   量の範囲内即ち低流量側にあるときはＡの手段で流量を
   算出し、上記範囲外即ち大流量側にあるときはＢの手段
   で流量を算出するようにした特許請求の範囲第１項記載
   のポンプの流量測定方法。 ４、前記Ｃの手段によつて算出した流量が予め定めた流
   量の範囲内にあるときはＣの手段で流量を算出し、上記
   範囲外にあるときは前記Ｄの手段で流量を算出するよう
   にした特許請求の範囲第１項記載のポンプの流量測定方
   法。 ５、第１の圧力取出し孔から検出した圧力と第２の圧力
   取出し孔から検出した圧力との圧力差が予め定めた差圧
   よりも小さい場合は前記Ｂの手段で流量を算出し、上記
   差圧よりも大きい場合は前記Ａの手段で流量を算出する
   ようにした特許請求の範囲第１項記載のポンプの流量測
   定方法。 ６、前記Ｃの手段で検出した差圧が予め定めた差圧より
   も大きい場合は、その差圧で流量を算出し、上記差圧よ
   り小さい場合は前記Ｄの手段で検出した差圧で流量を算
   出するようにした特許請求の範囲第２項記載のポンプの
   流量測定方法。