わずか数ステップで油圧ポンプの効率を計算する方法を学ぶ

油圧ポンプの交換が必要かどうかを判断する一つの方法は、その効率を計算することである。

低効率の油圧ポンプは、システム全体の性能を低下させるだけでなく、安全面や経済面でも潜在的なリスクをもたらす。

油圧機器の速度が著しく低下した場合、ポンプを交換する前にポンプの効率を計算する必要がないこともある。

しかし、他のケースでは、ポンプの実際の効率と理論効率を比較することが役に立つ。

1.油圧ポンプ効率の異なるカテゴリとは何ですか？

油圧ポンプの効率は、体積効率、機械（または油圧）効率、および総合効率の 3 つの主なタイプに分類されます。各タイプは、ポンプの性能とシステムの最適化に関する独自の洞察を提供します。

(1) 容積効率

容積効率は、油圧ポンプの性能を評価するための最も一般的な指標である。これは、実際の作動油吐出量を理論吐出量と比較することによって、ポンプの内部漏れを定量化するものです。この効率は、ポンプのシーリングの完全性と摩耗状態を評価する上で極めて重要である。

体積効率を計算する：

1. 理論流量を決定する：
   理論流量＝1回転あたりの変位×駆動速度
2. 校正された流量計を用いて実際の流量を測定する。
3. 体積効率を計算する：
   容積効率（%）＝（実流量／理論流量）×100

高い容積効率は、内部リークが最小限に抑えられ、ポンプの性能が最適であることを示す。

(2) 機械的／油圧的効率

機械効率は、油圧効率としても知られ、ポンプを駆動するために必要な実際の入力トルクと、所望の出力圧力および流量を生成するために必要な理論トルクとを比較します。この効率指標は、ポンプ内の流体摩擦だけでなく、ベアリング、ギア、およびその他の可動部品の機械的摩擦によるエネルギー損失も考慮します。

機械効率（%）＝（理論トルク／実トルク）×100

100%の機械効率は理論的には理想的ですが、固有の機械損失と流体摩擦損失があるため、実際には達成できません。高品質のポンプは、設計や運転条件にもよりますが、通常85%から95%の機械効率を達成します。

(3) 総合効率

総合効率は、容積効率と機械効率を組み合わせることによって、ポンプの性能を総合的に測定するものである。これは油圧ポンプの総合的なエネルギー変換効率を表す。

総合効率（%）＝容積効率（%）×機械効率（%）

この指標は、異なるポンプ設計を比較したり、同じポンプをさまざまな運転条件下で評価したりする際に非常に貴重です。総合効率が高いほど、所定の流量と圧力出力に対するエネルギー消費と発熱が少なくなります。

これらの効率指標を理解し、最適化することは極めて重要である：

• 消費電力と運用コストの最小化
• 油圧システムの発熱低減
• ポンプとシステム部品の寿命を延ばす
• システム全体の信頼性とパフォーマンスの向上

2.油圧ポンプはいつ交換すべきか？

油圧ポンプの交換は、効率が許容レベル以下に低下した場合に極めて重要である。ポンプの劣化の兆候を無視したり、認識しなかったりすると、安全性が損なわれるだけでなく、システムの故障、ダウンタイム、および他のコンポーネントへの付随的な損傷により、多大な金銭的損失につながる可能性があります。

交換の必要性を判断するために、エンジニアはポンプの効率を定期的に評価し、主要な性能指標を監視する必要があります。体積効率（ηv）と総合効率（η）は特に重要な指標であり、以下のように計算される：

• ηv＝（実流量／理論流量）×100%
• η＝（油圧出力／機械入力）×100%

一般的に、総合効率が80-85%を下回ったら、交換を検討すべきであるが、この閾値は特定の用途やシステム要件によって異なる場合がある。

定量的な効率測定に加えて、いくつかの定性的な警告サインは油圧ポンプの潜在的な故障を示す：

(1) 異常な騒音レベル：過度のキャビテーション、ベアリングの摩耗、または内部コンポーネントの損傷は、多くの場合、ノッキング、うなり声、または研削音などの異常音として現れます。

(2) 内部漏れ：流量テストまたは圧力減衰テストによって検出される内部リークは、シール、ピストン、またはバルブプレートの摩耗を意味し、容積効率を低下させる。

(3) 外部漏れ：シャフトのシール、ハウジングの継ぎ手、または継ぎ手の周囲で目に見える流体の損失は、シールまたはガスケットが劣化していることを示し、汚染やさらなるシステムの損傷につながる可能性があります。

(4) 動作温度の上昇：通常の動作範囲（通常60～80℃）を超える温度は、内部摩擦の増大、流体の劣化、または冷却不足を意味し、ポンプの摩耗を加速する可能性があります。

(5) 不規則な圧力変動：不安定な圧力測定値や頻繁な圧力低下は、内部コンポーネントの摩耗や制御上の問題を示している可能性があります。

(6) 流量の減少：適切なインレット条件であっても、システム流量が顕著に減少している場合は、ポンプ能力の低下を示唆しています。

(7) 消費電力の増加：同じ出力に対して消費電力が大きい場合は、機械効率が低下している可能性がある。

振動分析、油分析、赤外線画像診断などの定期的な状態監視は、これらの問題を早期に検出するのに役立ち、致命的な故障が発生する前に計画的な保守や交換を行うことができます。これらの指標に基づく予知保全戦略を実施することで、ポンプの寿命を最適化し、予期せぬダウンタイムを最小限に抑え、油圧システムの安全で効率的な運転を確保することができます。