化学プラント大全 
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ポンプの流量が落ちたとき、すぐに「羽根車が摩耗した」と決めつけるのは危険です。吸込槽の液面低下、ストレーナの閉塞、空気の吸込み、弁開度、計器不良、回転速度などでも、似た症状が現れます。反対に、吸込側への空気混入という一つの原因が、流量不足、圧力変動、異音・振動、軸封損傷へ連鎖することもあります。
トラブル診断の目的は、早見表だけで故障部品を断定することではありません。まず安全を確保し、症状と運転条件を記録したうえで、停止せずに確認できる項目から原因候補を絞ります。この記事では、主に遠心ポンプを対象に、現場でよく見る症状ごとの確認順序を整理します。
この記事の結論
- 漏えい拡大、金属接触音、急激な温度上昇、発煙などがあれば、診断より安全な停止・予備機切換えを優先する
- 現象を見つけたら、流量、吸込・吐出圧力、電流、温度、振動、弁開度、液面、運転台数を同じ時刻で一組に記録する
- 原因は計器・運転条件、吸込側、吐出系統、ポンプ内部、軸受・軸封の順に外側から切り分け、早見表だけで断定しない
- 一つ調整したら再測定し、複数の弁や設定を同時に動かさない
1. 診断は「安全確認→事実確認→切り分け」の順で行う
異常を見つけた直後は、原因探しよりも異常の重大さを判断します。次の兆候があれば、その場で近づいたり増締めしたりせず、現場の停止基準と緊急手順に従います。
- 危険液の漏えい
- 発煙・火花
- 金属接触音
- 急激な振動・温度上昇
- 軸受やケーシングの赤熱
- 保護装置の反復作動
直ちに停止する状態でなければ、次の順で確認します。
- 指示値と現象が本物か確認する：現場計器と遠隔表示、別の測定器、実際の音・振動・漏れを照合する
- 直前の変化を確認する：起動、切換え、弁操作、液種・温度・液面、インバータ周波数、並列台数、整備履歴を調べる
- 外から確認できる吸込側・吐出側・補助系統を調べる
- 運転値の組合せから、ポンプ内部、軸受、軸封、芯出しの候補を絞る
- 停止・隔離後に開放点検が必要か判断する
いきなりポンプを分解すると、配管・計器・運転条件の異常を見落とすうえ、分解によって元の接触痕や付着状態を変えてしまう場合があります。原因が配管側にありそうなときは、配管トラブルの逆引きの記事も使えます。
調整は一度に一つにします。吐出弁、最低流量弁、インバータ周波数、シール水を同時に変えると、どの操作で状態が変わったか分からなくなります。安全に運転を継続できる範囲では、一つの項目を確認・調整し、流量、圧力、電流、振動、温度が安定してから次へ進みます。操作前後の時刻と値も記録します。
2. 最初に残すべき運転データ
「流量が少ない」「音が大きい」だけでは、原因を再現できません。異常発見時は、できるだけ同じ時刻の値を一組で残します。
| 分類 | 記録する項目 |
| 運転条件 | 運転機、並列台数、起動後時間、回転速度・周波数、弁開度、最低流量経路 |
| プロセス | 吸込槽液面、液温、液種、濃度、密度・粘度の変化、ガス発生の有無 |
| 性能 | 吸込圧力、吐出圧力、差圧または全揚程、流量、モータ電流・電力 |
| 機械状態 | 振動の測定位置と方向、軸受温度、ケーシング温度、異音の位置 |
| 軸封・補機 | 漏れの位置・量・色、シール水・フラッシング、冷却水、潤滑油量・油色 |
| 直前の作業 | 弁操作、ストレーナ切換え、予備機切換え、整備、計器校正、配管変更 |
正常時の基準値がなければ、小さな劣化を判断できません。日常点検では、同じ測定点、同じ方向、近い流量・液温で値を蓄積します。
3. 吐き出さない・流量が不足する
まず「ポンプが液で満たされているか」と「吸込側から液が届くか」を確認します。呼び水不足、ベント不足、吸込弁閉、吸込槽の液面低下、ストレーナ閉塞、配管への空気だまりがあれば、正常な圧送はできません。
吐き出さないときの確認順
- 吸込槽液面と吸込弁・吐出弁の状態を確認する
- ポンプと吸込配管が満液で、ベントから空気を抜けているか確認する
- 回転方向、回転速度、カップリングの接続状態を確認する
- 吸込圧力、ストレーナ差圧、配管の空気漏入箇所を確認する
- 必要揚程とポンプ性能、羽根車径・流路閉塞・損傷を確認する
流量不足では、さらに吐出弁の開度、インバータ周波数、流量計のゼロ点・導圧配管を確かめ、吐出圧力、モータ電流、タンク液位の変化と整合するかを見ます。液温が上がると利用可能NPSHが小さくなる点にも注意します。原因の候補は「11. 症状×原因の早見表」にまとめています。
4. 吐出圧力・全揚程が不足する
圧力不足は流量不足と同時に出ることが多いですが、ポンプ自体が揚程を出せていないこともあります。圧力計の値は液密度で変わるため、液種や濃度が変わったときは、吸込・吐出の差圧、密度、流量、回転速度をそろえて比べます。同時に見える変化の組合せで、確認先を次のように決めます。
| 同時に見える変化 | 優先して確認すること |
| 流量も圧力も低い | 満液、吸込抵抗、空気混入、回転方向・速度、羽根車閉塞・摩耗 |
| 流量が低く吐出圧力が高い | 吐出弁絞り、下流閉塞、プロセス側背圧、最低流量経路 |
| 圧力だけ不自然に変化 | 圧力計、導圧配管、取出し口、液密度・温度 |
| 整備後から低い | 羽根車径・向き、内部すき間、ガスケット、回転方向、組立状態 |
5. 流量・圧力が周期的に変動する
指示が周期的に揺れるときは、まず時間に対する流量・圧力の生波形で、変動の周期といつ変化するかを見ます。回転数成分、羽根通過周波数、電源周波数のどれと一致するかは、周波数スペクトルで確認します。
主な候補は、吸込側の渦・空気だまり、キャビテーション、小流量域の不安定やサージング（小流量域で揚程曲線が山形になるポンプで、流量と圧力が周期的に揺れる現象）、並列運転の偏り、調節弁のハンチング、計器の異常です。
変動周期がポンプ回転と無関係に長い場合は、上流液面や制御ループを先に確認します。回転同期の振動が大きい場合は、アンバランス、芯ずれ、軸曲がり、接触など機械側の候補が増えます。
6. モータ電流・動力が大きい
一般的な遠心ポンプは、流量が増えるほど軸動力が増えます。吐出弁を開けた直後に電流が上がったなら、運転点が大流量側へ移った可能性を確認します。一方、軸流ポンプのように締切で軸動力が最大になる形式もあります。
取扱液の密度・粘度の上昇、回転速度過大、内部の接触や軸封の抵抗でも負荷は増えます。原因の候補は「11. 症状×原因の早見表」にまとめています。
電流だけ高く、流量・圧力・振動・温度に変化がない場合は、電源電圧の不平衡、電流計・変換器、モータ自体も確認します。保護装置が作動した場合、原因を確認せずに繰り返しリセットしてはいけません。
7. 異音・振動が大きい
異音と振動は、音の種類、発生位置、運転点との関係で候補を絞ります。
| 現れ方 | 主な候補 | 追加確認 |
| 砂利が流れるような音 | キャビテーション | 吸込圧力、液温、液面、ストレーナ、流量 |
| ゴロゴロ・うなり | 軸受損傷、潤滑不良 | 軸受温度、油・グリース、周波数スペクトル |
| 周期的な振動 | アンバランス、芯ずれ、軸曲がり | 回転数成分、軸方向・径方向、芯出し |
| 金属接触音 | 内部接触、軸受破損、異物 | 電流、温度、急増傾向、安全停止 |
| 配管や逆止弁の打音 | 流量変動、逆流、弁の不安定 | 圧力生波形、弁、並列運転、配管支持 |
| 広い範囲の揺れ | 基礎・締結・配管荷重 | アンカーボルト、ベース、ソフトフット、配管支持 |
振動値は、ポンプ側・モータ側、水平・垂直・軸方向を区別して記録します。「一番揺れる場所だけ」を毎回測るのではなく、固定した測定点でトレンドを比較します。
8. 軸受が発熱する
軸受温度上昇では、潤滑不足だけでなく、潤滑油・グリースの入れ過ぎも疑います。過剰な潤滑剤は撹拌抵抗を増やし、温度を上げることがあります。
油面、油色、水分・異物、給脂量、冷却水、振動を確かめます。整備直後なら、軸受の組込み、はめ合い、カップリングの芯出しも確認します。
温度の絶対値だけでなく、周囲温度との差、上昇速度、ポンプ側とモータ側の差を見ます。短時間で上昇し続ける場合は、上限値未満でも運転継続が安全とは限りません。
9. ポンプ本体が過熱する・内部がかじる
吐出弁を閉じたままの締切運転や、最低流量を下回る運転では、ポンプへ加えられたエネルギーが液の温度上昇へ変わります。液の気化、内部循環、振動、接触へ進むおそれがあります。
空運転、満液不足、ベント不足、内部循環・フラッシングの停止も、摺動部やシール面の冷却・潤滑を失わせます。シールレスポンプでは外部漏れがなくても、内部循環不良によって軸受・ロータ室が損傷することがあります。
過熱時は、吐出弁を急に開閉して様子を見るのではなく、最低流量経路、弁状態、流量、液温、補助配管を確認し、停止基準に従います。高温のポンプへ急に低温液を入れる操作は、熱衝撃や急激な蒸気発生を招くため、運転要領なしに行いません。
10. 軸封・ケーシングから漏れる
漏れを見つけたら、まず液の危険性、温度、圧力、漏れの拡大速度、周囲の着火源を確認します。運転中のメカニカルシールや回転軸へ手を近づけたり、漏えい部を安易に増締めしたりしません。
軸封の形式ごとの原因候補は早見表にまとめています。ケーシング合わせ面、ベント、ドレン、フランジからの漏れは、ガスケットだけでなく、異常圧力、配管荷重、振動、腐食も調べます。漏れ箇所だけを直しても、振動や圧力変動が残れば再発します。
11. 症状×原因の早見表
この表は原因候補を絞る入口です。上から順に、運転中に安全に確認できる項目を優先します。
| 症状 | 最初に確認 | 吸込・系統側の候補 | ポンプ・機械側の候補 |
| 吐き出さない | 満液、弁、回転方向、計器 | 液面低下、吸込閉塞、空気漏入、空気だまり | 回転速度不足、羽根車閉塞・損傷、接続不良 |
| 流量不足 | 流量計、弁、周波数、液温 | ストレーナ、吸込損失、NPSH不足、下流抵抗 | 羽根車・ウェアリング摩耗（すき間からの内部漏れ増加）、羽根車の損傷・異物詰まり |
| 圧力不足 | 吸込・吐出圧、密度、速度 | 必要揚程増加、背圧変化、空気混入 | 逆回転、羽根車径違い、摩耗・すき間過大 |
| 周期変動 | 生波形、液面、制御出力 | 渦・空気、気液二相、弁ハンチング、並列偏り、逆止弁の不安定 | 小流量不安定、キャビテーション |
| 過負荷 | 電流、流量、液密度・粘度 | 大流量、液性変化、電源異常 | 逆回転、回転速度過大、接触、軸曲がり、軸受・軸封抵抗、パッキンの締め過ぎ、芯ずれ |
| 異音・振動 | 発生位置、運転点、測定方向 | キャビテーション、空気、配管・弁、基礎 | アンバランス、芯ずれ、軸受、接触 |
| 軸受発熱 | 温度推移、油・グリース、冷却 | 冷却不足、配管荷重 | 潤滑過不足、汚染、芯ずれ、軸受損傷 |
| ポンプ過熱 | 流量、弁、最低流量、満液 | 締切・小流量、空運転、NPSH不足、並列運転で片側が締切状態、補助流体停止 | 芯ずれ・軸曲がり・軸受摩耗による内部接触、循環経路閉塞 |
| 軸封漏れ | 液危険性、漏れ位置、補助配管 | 異常圧力、気化・結晶、フラッシング不良 | シール損傷、振動、芯ずれ、スリーブ摩耗 |
同じ切り分けを現場でたどるなら、iPhoneアプリポンプ 3D図鑑のトラブル早見に17の症状を収めています。疑う原因と最初に確かめることが順に出て、関係する部品は3Dで場所を示します（紹介ページ）。
12. 一つの原因が複数症状を起こす
吸込側へ空気が入ると、ポンプ内部の流れが不安定になり、流量・圧力低下、指示の揺れ、異音・振動が同時に現れます。その状態が続けば、シール面の潤滑や軸受への負荷にも影響し、発熱・漏れへ発展する可能性があります。
同様に、芯ずれは振動だけでなく、軸受温度上昇、カップリング損傷、軸封漏れ、電流増加へ広がります。トラブル報告では、最も目立つ一つの症状だけでなく、同時に変化した値を残すことが重要です。
13. 応急復旧で終わらせない
ストレーナを清掃して流量が戻っても、異物がどこから来たかを確認しなければ再発します。芯出しを直して振動が下がっても、配管荷重や基礎の緩みが残れば再びずれます。
復旧後は、少なくとも次の3つを機器履歴へ残します。
- 処置前後の流量、圧力、電流、振動、温度、漏れ
- 確認した項目と否定できた原因
- 根本原因と恒久対策、再確認する時期
同じ症状が再発したときに前回履歴と比較できれば、診断は速くなります。反対に「軸受交換」「清掃」の作業名だけでは、なぜ必要だったのか、対策が効いたのかを評価できません。
まとめ
流量不足、圧力変動、過負荷、異音・振動、発熱、漏れは互いに関連します。異常発見時の値を一組で記録し、外側から一つずつ確かめれば、不要な分解や誤操作を減らせます。
この記事の内容を現場で使えるように、iPhoneアプリ「ポンプ 3D図鑑」を作りました。10形式の選定、揚程・NPSH・動力など12項目の計算、10形式の3D図鑑、トラブル早見・軸封の選び方などの資料を1本にまとめています。800円の買い切りで、広告・追加課金はありません。
計算と選定の結果は構想段階の概算で、保証計算ではありません。必要NPSHの概算や比速度からの羽根車の形は目安です。3Dは代表構造の教育用モデルで、特定の機種の寸法・形状とは一致しません。実機の選定・発注・安全判断は、メーカーの性能曲線と仕様書、適用規格で確認してください。
参考文献
- 外山幸雄『ポンプの選定とトラブル対策』第5章「故障の診断と対策」 Amazonで見る
- 松村正夫『入門新ポンプ技術』第7章「故障と対策」 Amazonで見る
- 化学工学協会関東支部編『プロセス機器構造設計シリーズ6 化学プラント用ポンプ・圧縮機』5.3.3「運転中の故障現象と原因」
- 化学工学協会編『化学装置便覧 改訂二版 7/8』第22章「保全概論」、第23章「設備診断技術」
設備技術は、回転機械・静機器・配管・計装・設備信頼性の12の記事マップで案内しています。
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