化学プラント大全 
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マグネットポンプは、モータ軸をポンプ内部へ貫通させず、磁力で羽根車へ回転を伝えるシールレスポンプです。軸封部からの漏れをなくせる一方、内部のすべり軸受やスラスト部は、取扱液による潤滑・冷却に依存する機種が一般的です。
したがって「シールレスだから空運転にも強い」とは限りません。ただし、耐空運転構造や特殊な軸受材を採用した製品もあり、耐えられる条件は形式ごとに違います。空運転に耐えられる時間は機種で違い、共通の秒数はありません。本記事では、壊れる仕組みと始動前の確認点を整理します。
この記事の結論
- マグネットポンプは外側と内側の磁石を隔壁越しに結合し、軸封なしでトルクを伝える
- 内部軸受の潤滑・冷却を取扱液に頼る機種では、液膜を失うと摩擦と発熱が急増する
- 空運転はタンクが空の状態だけではない。満液不足、ガス巻込み、吸込不足、局部気化でも起こる
- 始動前は吸込弁、満液、エア抜き、流路を確認し、液なしで回転方向を試さない
- 保護は低液面、満液、吸込圧力、低流量、電力などから、故障モードと機種に合わせて選ぶ
- 耐空運転性と停止設定は製品ごとに異なるため、実機の形式・材質・取扱説明書を優先する
1. マグネットポンプの構造｜軸封なしで、どう回すのか
モータ側の駆動マグネットが回ると、隔壁の内側にある従動マグネットが磁力で追従します。従動マグネットと羽根車は同じ内部軸に取り付けられているため、モータ軸をポンプ内部へ貫通させなくても羽根車を回せます。
| 部位 | 役割 | 現場で見る点 |
| 駆動マグネット | モータの回転を磁力へ変える | 異常停止や過負荷後の脱調、異音 |
| 隔壁・リアケーシング | 取扱液を外部から隔離する | 材質、腐食、温度・圧力限界 |
| 従動マグネット | 隔壁越しに回転を受ける | 接液材質、温度限界 |
| すべり軸受・スラスト部 | 内部軸と羽根車を支持する | 取扱液による潤滑・冷却、固形分 |
| 内部循環路 | 軸受部へ液を通し、熱を運ぶ | 閉塞、気泡、局部気化 |
軸封部がないことは、回転軸の貫通部という漏れ経路をなくせるという意味です。ケーシング合わせ面などの静止シールは残ります。一方で、内部の狭いすきまやすべり軸受は外から見えません。漏れの有無だけで内部状態を判断しないことが重要です。
外から見えない隔壁（キャン）・内輪磁石・液中のすべり軸受の位置関係は、iPhone・iPadアプリプラント 3D図鑑の3Dで切って確かめられ、空運転で焼ける軸受の場所も示しています（紹介ページ）。
2. なぜ空運転で損傷するのか｜取扱液が軸受液でもある
取扱液は送られるだけでなく、内部軸受とスラスト部の液膜をつくり、摩擦熱を運び去ります。液が途切れると、次の順で異常が進みます。
- 内部循環路や軸受部へ液が届かなくなる
- すべり面の液膜が薄くなる、または切れる
- 摩擦が増え、軸受・スラスト部と周囲の液が発熱する
- 熱膨張、かじり、摩耗、割れ、樹脂部品の変形などへ進む
損傷部位と進行速度は、軸受材、ケーシング材、液の潤滑性、沸点、回転速度、残液量によって異なります。「何秒なら安全」という共通値はありません。 試運転であっても、取扱説明書に許可がない空運転は行わないでください。
3. 空運転は「タンクが空」だけではない
ポンプ内に液が少し残っていても、軸受へ液が届かなければ局所的な空運転になります。
| 起点 | 現場で起こること | 確認する場所 |
| 呼び水・満液不足 | ポンプ上部や内部循環路に空気が残る | ベント、ドレン、ケーシングの満液 |
| 吸込側からのガス巻込み | 流量と吐出し圧力が不安定になる | タンク液面、渦、吸込配管の漏入 |
| 吸込不足 | ストレーナ詰まり、弁閉止、低液面で液が来ない | 吸込圧力、差圧、弁ラインアップ |
| 局部気化 | 高温液、NPSH不足、締切発熱で気相が生じる | 液温、吸込圧力、ミニマムフロー |
| 内部循環路の閉塞 | 軸受部だけ潤滑・冷却を失う | 固形分、析出、分解点検記録 |
締切運転も別の入口です。吐出し流量が止まるとポンプ内部に熱がたまり、液が局部的に気化して軸受部の液膜を失う場合があります。締切と空運転を別々の異常として終わらせず、連鎖として考えます。
4. 始動前確認｜液なしで回転方向を試さない
設備SOPとメーカー取扱説明書が最優先ですが、始動前の確認軸は共通です。
- 吸込元の液面と液の状態を確認する
- 吸込弁を全開とし、必要な吐出し側・ミニマムフロー側の流路をつくる
- ポンプと配管を満液にし、高所・ポンプ上部から十分にエアを抜く
- 冷却、フラッシング、計装空気など指定された補助系を確立する
- 取扱説明書に定められた方法で回転方向を確認する
- 起動後すぐに吐出し圧力、流量、電力、音、振動を確認する
回転方向確認のために「一瞬だけ回す」操作は、液潤滑軸受を持つポンプでは空運転になります。ポンプを満液にするか、端子接続・回転方向表示器など、その機種に指定された方法で確認します。
5. 運転中の見方｜一つの計器だけで決めない
空運転やガス巻込みでは、吐出し圧力と流量が低下・変動し、音や振動も変わります。液が切れると負荷が減り、電力は下がります。ただし内部で接触が始まると上がることがあり、電力だけでは判断できません。
| 観測 | 読み取れること | 注意点 |
| 吸込圧力低下 | 低液面、弁閉止、ストレーナ詰まり、NPSH悪化 | 通常変動との区別が必要 |
| 吐出し圧力・流量低下 | 送液不成立、ガス巻込み、逆回転、脱調 | 原因を一つに決めつけない |
| 電力低下 | 液負荷の低下 | 部分的な液切れを見逃す場合がある |
| 電力上昇 | 内部接触、過負荷 | 直ちに安全状態とは判断できない |
| 異音・振動 | ガス混入、キャビテーション、接触、脱調 | 圧力・流量と組み合わせる |
負荷が磁力の限界を超えると、内側の磁石が外側に追従できず、モータだけが回ります。これを脱調といい、送液が止まり、電力や音が変わります。原因を除かずに起動を繰り返すと、内部発熱や部品損傷を広げるおそれがあります。
6. 空運転保護｜原因側と結果側を組み合わせる
保護装置は「低電流リレーを付ければ完了」ではありません。どの異常を、損傷前のどの段階で捉えるかを決めます。
| 保護 | 狙い | 適用時の確認 |
| 吸込タンク低低液面 | 液切れを原因側で止める | 渦、泡、液面計の測定原理 |
| 満液検知・起動許可 | エアが残った状態で起動させない | センサー位置以外の空気だまり |
| 吸込圧力低 | 弁閉止、詰まり、液面低下を検出 | 圧力変動、蒸気圧との余裕 |
| 低流量 | 送液不成立や締切を検出 | 最小流量ラインをどこで測るか |
| 電力・空転防止リレー | 負荷変化から異常を検出 | 液・運転点ごとの正常範囲設定 |
| 温度・振動 | 損傷の進展を監視 | 検出時には異常が進んでいる場合がある |
メーカーが専用の空運転検知器を用意している製品もあります。逆に、耐空運転構造をうたうシリーズでも、軸受材質や運転条件によって許容範囲が異なります。保護設定は「マグネットポンプ一般」ではなく、実機の形式と取扱説明書で決めてください。
7. 空運転を疑った後｜液を戻して再起動、で終わらせない
異音、流量消失、圧力変動、電力変化などから空運転を疑ったら、設備SOPの停止基準に従います。危険物・高温液では、安易なベントや急な注液を行わず、隔離・除圧・冷却・保護具の要否を確認します。
再起動前には、次を確認します。
- 吸込液面、弁ラインアップ、ストレーナ、ベントなど最初の原因
- 軸受、スラスト部、隔壁、樹脂部品の擦れ・変色・割れ
- 羽根車が円滑に回るか、磁気カップリングに異常がないか（分解・組立では磁石が急に引き合って軸が動くため、メーカー指定の治具を使う）
- 再満液後の漏れ、吐出し圧力、流量、電力、音、振動
- 保護装置が作動しなかった、またはバイパスされていなかったか
一度流量が戻っても、内部軸受に損傷が残っている場合があります。トリップのリセットだけで終わらせず、停止後の点検範囲をメーカー基準と保全手順で決めます。
8. 選定時に確認すること
- 取扱液の粘度、潤滑性、腐食性、蒸気圧、固形分、析出性
- 軸受とスラスト部の材質、内部循環方式
- 最小流量、許容温度、許容圧力、始動回数
- 耐空運転仕様の有無と、その成立条件
- 専用保護器、流量・圧力・電力監視の推奨方法
- 異常停止後に必要な点検と交換基準
「シールレス」という長所と、「取扱液に依存する内部軸受」という保全上の特徴をセットで評価します。
まとめ
- 回転方向は、液なしで「一瞬だけ回して」確かめない
- 電力だけで空運転は判断できない。吐出し圧力・流量・音と合わせて見る
- 空運転を疑ったら、液を戻して再起動で終わらせず、軸受や隔壁の点検範囲をメーカー基準で決める
同じシールレスポンプでも駆動方式が異なるキャンドモータポンプについては、「キャンドモータポンプの構造と監視」で、内部構造とベアリングモニタの読み方を解説します。
この記事の内容を現場で使えるように、iPhone・iPadアプリ「プラント 3D図鑑」を作りました。ポンプ10形式の3D図鑑と、形式選定・揚程やNPSHの計算・トラブル早見を1本にまとめています。ダウンロード無料。
計算と選定の結果は概算です。3Dは代表構造の教育用モデルです。実機の判断は、メーカーの性能曲線・仕様書と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』日刊工業新聞社, 2-6「シールレスポンプ」、2-17「保護装置」 Amazonで見る
- 外山幸雄『絵とき「ポンプ」基礎のきそ―選定・運転・保守点検』日刊工業新聞社, 第1章「マグネットポンプ」 Amazonで見る
- 松村正夫『入門 新ポンプ技術』丸善出版, 第5章「ポンプの使用方法」 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』丸善
- イワキ「マグネットポンプ FAQ」
- イワキ「なるほど！ポンプ」第17回
- イワキ「大型マグネットポンプ MDW」
- イワキ「プロセスマグネットポンプ MDM」
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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