韓国エバーパワー社製 Y2シリーズ ポンプ駆動アプリケーションガイド

遠心ポンプ用三相モーター:
サイズ選定、始動、デューティサイクルガイド

遠心ポンプ駆動装置は、ほとんどの産業施設において最もエネルギー消費量の多いモーター用途であり、モーター全体の電力消費量の25~40%を占めています。ポンプ特性曲線、始動方式、運転区分、設置環境に適合した適切な三相モーターを選定することが、エネルギー効率の高いポンプシステムの基盤となります。このガイドでは、韓国エバーパワーY2シリーズを使用した遠心ポンプ駆動装置のモーター選定プロセス全体を解説します。

親和法則
DOL対ソフトスタート
S1連続運転
IE3 省エネ
IP54 ポンプ室

25–40%
産業用ポンプで使用される電動電力
P ∝ n³
パワー対スピード:立方相似則
S1
ほとんどのポンプの連続運転区分
IE3
Y2ポンプ駆動モーターに必要な効率
直接カップル
フレキシブルカップリング:ほとんどのポンプにはギアボックスは不要です。

三相モーター遠心ポンプ駆動装置の選定・サイズ決定(韓国エバーパワーY2ポンプ室空調給水)

建物設備ポンプ室における遠心ポンプ駆動装置 ― モーターとポンプは共通のベースプレート上で直接連結され、モーターはポンプ曲線上の設計運転点におけるポンプ軸動力要件に合わせて選定されます。IE3効率は、建物設備やプロセスプラント用途で24時間365日稼働するモーターにとって非常に重要です。

1. 相似則とポンプモーターの動力

遠心ポンプのアフィニティ法則は、ポンプの回転速度、流量、揚程(圧力)、および軸動力の関係を表します。これらの法則は、VFD(可変周波数駆動)による速度制御が遠心ポンプ駆動において大幅な省エネルギー効果をもたらす理由、そしてモーターを平均的な運転点ではなく、ポンプ特性曲線上の最悪の運転点に合わせて選定する必要がある理由を理解する上で不可欠です。

遠心ポンプのアフィニティ法則
流量(Q):
Q₂ = Q₁ × (n₂ / n₁)
流量は速度比に比例する
ヘッド(H):
H₂ = H₁ × (n₂ / n₁)²
頭の高さは速度の二乗に比例する
電力(P):
P₂ = P₁ × (n₂ / n₁)³
出力は速度の3乗に比例する — 80%の速度 = 51.2%の出力

立方べき乗則は、遠心ポンプのVFD速度制御が大きなエネルギー節約をもたらす理由です。定格速度の80%で運転されるポンプは、定格流量の80%を供給しますが、定格電力の80³ = 51.2%しか消費しません。22 kWのポンプモーターが80%の速度で年間6,000時間、$0.13/kWhで運転される場合、全速でのスロットルバルブ制御と比較した年間節約額は、約22 × (1–0.512) × 6,000 × 0.13 = $8,400/年です。

2. ポンプ駆動用モーター出力の選定

遠心ポンプを駆動するために必要なモーター軸動力は、ポンプの油圧動力(流量×揚程×流体密度)を設計運転点におけるポンプの油圧効率で割った値によって求められます。最適効率点(BEP)から外れた運転や、寿命末期のインペラ摩耗を考慮するため、サービス係数を加算してください。

ポンプモーターの動力計算式と例
モーター軸出力(kW):
P‑モーター = (Q × H × ρ × g) ÷ (1,000 × η‑ポンプ)
Q = 流量 (m³/s)、H = 揚程 (m)、ρ = 流体密度 (kg/m³)、η-pump = ポンプ効率 (0.60~0.85)
実例 — 給水ポンプ:
Q = 0.05 m³/s (180 m³/h)、H = 40 m、ρ = 1,000 kg/m³、η-pump = 0.72
P = (0.05 × 40 × 1,000 × 9.81) ÷ (1,000 × 0.72) = 27.25 kW
サービス係数1.15の場合:27.25 × 1.15 = 31.3 kW
→ Y2シリーズ 37kW、4極、IE3を選択してください
ポンプ用途 典型的なポンプのη サービス係数 典型的な運動範囲 Y2ポール
建物の給水設備 0.65~0.78 1.10 0.75~30kW 2人用または4人用
HVAC冷水 0.70~0.82 1.10~1.15 3.0~75kW 2人用または4人用
工業用水 0.68~0.80 1.15 1.5~55kW 2人用または4人用
灌漑/水移送 0.62~0.75 1.15 2.2~90kW 2人用または4人用
スラリー/廃水ポンプ 0.55~0.70 1.25 2.2~75kW 4P

3. 始動方式:直接始動、スターデルタ始動、ソフトスタート

始動方式によって、モーターが電源から引き込む始動電流と、加速時に利用できるトルクが決まります。遠心ポンプの場合、ポンプの負荷がゼロ速度でほぼゼロであるため(遠心ポンプは閉じたバルブに対して無負荷で始動します)、選択は通常簡単です。つまり、ベアリングの摩擦を克服してインペラを加速させるのに十分なトルクを提供する始動方式であれば、どれでも機能します。

DOL(ダイレクト・オンライン)

始動電流は定格の6~7.5倍です。始動時の電圧降下が定格の10%未満である安定した電源で、約11kWまでのポンプモータに適しています。11kWを超える場合は、直接始動(DOL)が許可されているかどうかを電力会社に確認してください。DOLは最大の始動トルクを提供し、閉弁に対して始動する遠心ポンプには十分すぎるほどです。シンプルで低コストの始動器で、コンタクタ以外のメンテナンスは不要です。

用途:十分な電源供給下で最大11kWまでのポンプ。始動電流に制限がない場合。
スターデルタ始動

始動電流をDOL値の33%まで、始動トルクをDOL値の33%まで低減します。始動時の負荷トルクが低いため、遠心ポンプに適しています。6端子モータ(Y2シリーズ標準装備)とスターデルタタイマーリレーが必要です。同期速度約80%でのスターからデルタへの切り替え時にトルクと電流の過渡現象が発生するため、ウォーターハンマーを防ぐため、スターデルタ切り替え中は吐出弁を閉じるか、部分的に閉じてください。

用途:始動電流を制限する必要がある11~75kWのポンプ。閉弁始動が必要。
ソフトスターターまたはVFD

ソフトスターターは、スムーズで調整可能なトルクランプを提供し、始動電流の急激な増加とバルブの急開によるウォーターハンマーの両方を解消します。VFDは、スムーズな始動と可変速運転の両方を提供します。スムーズな始動と速度制御の組み合わせにより、流量制御が必要な7.5kW以上のポンプシステムには、VFDとYVF2モーターの組み合わせが最適な仕様となります。VFDポンプのアプリケーションガイドの詳細は、韓国エバーパワーYVF2 VFDポンプドライブの記事をご覧ください。

用途:電流制限が適用される7.5kW以上のポンプ、または速度制御が必要なポンプ

4. ポンプサービスの職務分類

遠心ポンプの用途のほとんどはS1(連続運転)に分類されます。これは、ポンプがほぼ一定の負荷で、勤務時間全体または1日24時間連続運転されることを意味します。これは熱的に最も厳しい運転クラスであり、Y2という銘板出力は、周囲温度40℃における最大連続出力です。

S1連続運転 — プロセスポンプの典型例

建物給水循環ポンプ、HVACの冷水ポンプ、プロセス冷却水、ボイラー給水ポンプ、試運転中の消火ポンプ、灌漑主ポンプ。モーターは定格負荷で連続運転します。この運転クラスでは、IE3効率の選択が最大の経済的効果をもたらします。22 kWのIE3ポンプモーターは、同じ運転条件のIE1モーターと比較して、年間約$500~$900の電気代を節約できます。

S3 間欠運転 - 加圧ポンプ

建物設備で使用される加圧ポンプは、需要信号(圧力スイッチまたは流量センサー)に基づいて起動・停止するため、S3間欠運転で動作します。モーターは1~10分間運転した後、停止します。オンタイムデューティ係数が40%の場合、モーターは熱制限を超えずにS1定格出力の115%まで運転できます。ただし、頻繁な起動は起動損失による発熱も発生させるため、Y2データシートでモーターの1時間あたりの最大起動回数を確認してください。

消火ポンプ用モーターに関する注記:消火ポンプ用モーターは、ロックローター(ストール)運転に対応できるものを選定する必要があります。ポンプは、一定期間、閉じたバルブ(流量ゼロ)に対して全速運転を行う必要があり、その結果、循環水が加熱されます。この状態では、モーターは動作を継続し、過負荷でトリップしてはなりません。韓国のEver-Power Y2シリーズモーター(クラスF絶縁)は、EN 12845およびNFPA 20で規定されているロックローター状態の運転時間における消火ポンプ用モーターの熱要件を満たしています。

5. ポンプ室環境におけるIP等級

IP54 — 屋内ポンプ室

周囲湿度90%RH以下の、清潔からやや埃っぽい屋内ポンプ室での使用を想定しています。直接的な水しぶきは避けてください。建物設備用冷水ポンプ、空調循環ポンプ、密閉型プラント室の工業プロセス用水ポンプの標準仕様です。Y2シリーズの標準仕様はIP54です。

IP55 — 屋外または洗浄リスク

雨にさらされる屋外ポンプ場、またはホース洗浄や配管漏れによる水しぶきを受ける屋内ポンプ室。浄水場ポンプ場、灌漑ポンプ室、工業プロセスプラントのポンプエリアではIP55規格が推奨されます。IP55オプション付きのY2シリーズ、または危険区域の屋外設置向けのYB2シリーズをご利用ください。

Ex d IP55 — 危険区域用ポンプ

化学プラント、石油・ガス施設、およびゾーン1またはゾーン2の防爆区域にある溶剤取扱ポンプステーションでは、防爆モーターが必要です。韓国エバーパワーYB2シリーズEx d IIB T4 IP55が標準仕様です。ガスグループは、防爆区域内の特定の物質に合わせて選択する必要があります。プロパン/ブタンの場合はIIA、エチレンの場合はIIB、水素またはアセチレンの場合はIICです。

6. 韓国エバーパワー社製ポンプ駆動装置 Y2シリーズ

Y2シリーズは、韓国エバーパワー社の遠心ポンプ駆動用標準モーターです。固定速度ポンプ駆動用として、Y2シリーズは0.18kWから200kWまでの全出力範囲でIE3効率を競争力のある価格で実現します。遠心ポンプはフレキシブルカップリングを介してモーターシャフトに直接接続されます。ポンプとモーターは同じ速度(50Hzで4極モーターの場合は1,450rpm、2極モーターの場合は2,900rpm)で動作するため、ギアボックスは不要です。Y2モーターシリーズ全製品は、 三相モーター製品セクション.

可変流量制御を必要とするポンプシステムには、韓国エバーパワー社はVFDと組み合わせたYVF2インバータ駆動モーターを推奨しています。YVF2は、低速時でも定格トルクを発揮するIC416強制換気、VFDの電圧スパイクに耐えるクラスH絶縁、そして最も要求の厳しいポンプ用途に対応するPTCサーミスタ保護を備えています。 技術チームに連絡してください VFDポンプ駆動装置のサイジング支援。

Y2シリーズ - ポンプ駆動データ
パワーレンジ 0.18~200kW
典型的なポール 2P(2,900rpm)または4P(1,450rpm)
効率 IE3規格
保護 IP54規格準拠、IP55オプションあり
義務 S1連続
始動トルク 定格の2.0~2.8倍(ポンプには十分)
カップリングタイプ 直接フレキシブルカップリング(ギアボックスなし)
認証 CE、ISO 9001、IEC 60034

7. ポンプタイプ別の用途

建物の給水設備

加圧ポンプセット、家庭用給水ポンプ、消火用ジョッキーポンプ。0.75~7.5kWの出力範囲を持つY2型2極(2,900rpm)モーターを多段式立形遠心ポンプに直結。加圧ポンプはS3定格、主電源はS1定格。屋内プラント室はIP54準拠。

HVAC冷水および凝縮水

中央プラント空調システムにおける一次および二次冷水ポンプセット。Y2 4極、3.0~75kW、可変周波数駆動(VFD)制御、一次・二次システムまたは可変一次システムにおける可変流量に対応。YVF2インバータ駆動モーターは、すべてのVFD制御ポンプ駆動装置に使用可能。

工業プロセス用水

冷却水循環、熱交換器サービスポンプ、原子炉冷却ループ。Y2 4極、2.2~55kW、S1連続運転。プロセス流体が腐食性の場合は、標準Y2モーター付きステンレスポンプを指定してください。モーター自体は流体に接触しません。

灌漑と水移送

農業灌漑、給水移送、貯水池給水ポンプ。Y2 4極、出力5.5~90kW。季節運転が多く、長期間停止することが多いため、保管時のメンテナンス手順に従ってください。屋外設置用のIP55規格。ウォーターハンマーを防ぐため、長距離配管にはスターデルタまたはソフトスタート方式を採用。

Y2モーター HVACポンプ室遠心ポンプ駆動装置

HVACポンプ室

Y2モーター化学プラントプロセスポンプ駆動

プロセスポンプ駆動

韓国エバーパワーモーター在庫倉庫からの迅速配送

即日発送可能な在庫あり

韓国エバーパワー社製CE ISOポンプモーター認証

CEおよびISO認証取得済み

8. よくある質問

スロットルバルブを通して部分流量で運転しているときに、ポンプモーターが過熱するのはなぜですか?

吐出弁を絞って流量を減らしても、ポンプモーターの消費電力は比例して減少するわけではありません。吐出弁を部分的に閉じた状態では、ポンプは最適効率点(BEP)時よりも高い揚程と低い効率で運転されるため、ポンプシャフトは全流量時とほぼ同じ量の動力を吸収しますが、その多くを有効な圧力仕事ではなく、流体中の熱に変換してしまいます。そのため、流量が減少してもモーターはほぼ全負荷電流を消費し、周囲温度が高い場合や冷却空気の流れが制限されている場合は過熱する可能性があります。適切な解決策はVFD速度制御です。ポンプ速度を下げて流量を減らすことで、エネルギーを3乗に比例して節約でき、モーター負荷も比例して減少するため、絞り弁でエネルギーを無駄に消費する必要がなくなります。

遠心ポンプには2極モーターと4極モーターのどちらを選ぶべきでしょうか?

2極(2,900 rpm)と4極(1,450 rpm)の選択は、ポンプの設計と必要な動作点によって決まります。ビル設備やHVAC用に設計されたほとんどの遠心ポンプは、2,900 rpm(2極)または1,450 rpm(4極)で動作するように最適化されており、指定された動作点を達成するには、モーターの極数がポンプの設計速度と一致している必要があります。ポンプのデータシートで定格速度を確認してください。動作点が2,900 rpmで指定されている場合は2極モーターを使用し、1,450 rpmの場合は4極モーターを使用します。2極モーターはフレームサイズあたりの効率は高いですが、2,900 rpmでは4極モーターの1,450 rpmと比較してベアリングの摩耗率が高くなります。連続S1動作の場合、4極モーターは通常、ベアリングの寿命が長く、振動も少なくなります。

ポンプのデータシートにBEP(最適効率点)でのkW値しか記載されておらず、運転点が異なる場合、モーターのサイズをどのように選定すればよいでしょうか?

ポンプ性能曲線から、BEP(最適効率点)だけでなく、特定の運転点におけるポンプ軸動力(kW)を読み取ります。ポンプ軸動力は運転範囲全体で変化します。ほとんどの遠心ポンプ設計では、BEPの右側(低揚程での最大流量方向)で増加し、BEPよりも大幅に高くなる場合があります。必ず、ポンプが運転する最悪の運転点(通常はシステム曲線上の最大流量点)における軸動力を読み取り、モーターのサービス係数を適用して、その値より次の標準Y2 kWを選択します。ポンプのデータシートにBEPデータしか記載されていない場合は、モーターを指定する前に、ポンプメーカーに完全な性能曲線を請求してください。

 

韓国エバーパワー社製 Y2シリーズ 遠心ポンプ駆動装置

遠心ポンプ用途のモーターが必要ですか?

韓国エバーパワー社製Y2シリーズ:効率IE3、出力0.18~200kW、2極および4極、保護等級IP54/55。在庫あり、即納可能です。技術的な選定サポートは、弊社のエンジニアリングチームが承ります。

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Cxmによる編集