油圧ポンプの効率低下について。

質問

こんにちは、油圧の仕事に関わっているものです。油圧ポンプについての質問なのですが、ピストンポンプは効率低下などをドレン量を測定して目安にできますが、ベーンポンプの効率低下を簡易的に見る方法などはありませんでしょうか？
また、電動機の軸入力の計算でP×Q／612×ポンプ効率と言う式がありますが、式から見て効率が低下したらモータの消費電力も悪くなりますよね、そこでも気になる事があるのですが、実際ポンプ効率が、低下した場合吐出量も低下してモータ的には負荷が減って消費電力は向上しそうな気がするのですが。
また、ポンプ効率が低下して電動機の消費電力が高くなる場合、式ではなくどのような理由で消費電力が上がるのでしょうか、分かる方おられましたら教えてください！

質問内容が伝わりにくい為、補足をさせてただきます。
P×Q／612×ポンプ効率＝軸入力値と言う式で、ポンプ効率が下がれば電動機の軸入力の値が増えるますよね、ポンプの容積効率低下は油温が上がり作動油の粘度が下がったり、部品摩耗による漏れ量の増加などで引き起こる事は存じております、そして全効率で考えてももちろんポンプに与えられた入力が有効に使われないのですから下がるのも分かります。
でわなぜ、効率低下で電動機の消費電力まで上がるのかを知りたいです。
ポンプの一回転で吐出できる量が減ればなぜ電動機への負荷が増加するのでしょうか？機械的にどう言った内容で電動機への負荷が大きくなるのでしょうか？
消費電力UP＝電流値UPですよね、電流値がなぜ多く流れるのかを知りたいです！

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

なかなか回答が付いてないので・・・

油圧ポンプについては詳しくないので効率低下を見る方法は別の方の回答を
待ってください。

とりいそぎ効率低下からくる消費電力についてのアドバイスだけでも・・・

>また、電動機の軸入力の計算でP×Q／612×ポンプ効率と言う式がありますが
と記載されておりますが「P×Q／612×ポンプ効率」の意味を一度考えて
見てください。
Pとは何をあらわしているのか、Qとは何を表しているのか、
また計算結果は何を導き出すことができるのか。
「P×Q／612」の部分は馬力とSI単位の変換について考えてみると
おそらく答えが出てくると思います。

自分で考えてみてわからないことが有ればもう少し詳しく何がわからなかった
のか書けばもっと詳しい説明もしてもらえると思います。

お礼

ありがとうございます！
勉強になりました！！

回答No.9

noname#230359

もう皆さんが書かれていますが、

油圧ポンプの効率が、使用中に落ちてくると、
１．吐出量が低下する。
２．ポンプ本体の発熱量が大きくなる。（吐出量が低下した分がポンプ内で熱に変わる）
３．モーターの消費電力は変わらない。

お礼

ありがとうございます！
勉強になりました！！

回答No.8

noname#230359

再出です。

>> 「モータ → 油圧ポンプ → アクチュエータ等の動作　にて、アクチュエータ等がPLCにて
>> 停止状態となって、油圧タンクへのドレンが略吐出量分帰ってきた場合は、ピストン
>> ポンプの効率低下は100％ですか？」
> これはカットオフの状態を言われているのですよね？
> 各メーカのカタログでカットオフのドレン量は記載されております。
> 記載値よりもドレン量が多ければ効率低下は十分推測できると思います。
理論上はその通りですが、計測は難しいですから、貴殿の記述である“簡易的に見る方法等”
には当たらなくなります。
また、比較ベースは理論計算上の記載値ですから、誤差も大きいので、比較的大きな効率低下
しか確認できません。
それにも増して、ポンプ効率低下はポンプ内部の漏れにて吐出量が減る現象です。
それを間接的なドレンの減少で確認することは精度的にも問題だからです。

>> 「ピストンポンプもベーンポンプも、効率低下を簡易的に見る方法は、ポンプの最高使用
>> 圧力まで圧力が上昇しているかです。」
> これも少し違和感が、…。
> 容積効率と言うのはご存知でしょうか？
> 全効率で考えればあなたの言われる通りかもしれませんが、効率と言う点で考えれば流量
> でも考えるべきだと。
貴殿の記述通りですが、“効率低下を簡易的に見る方法は、”であるなら、
※ 圧力低下が簡易的と考えます。
　 最高圧力が測定できる圧力計も、事前に装備されているから改造も必要ないし。
　 また、油圧を使用する目的は規定圧力が必要と考えます。
　 当然、流量である規定動作スピードも必要ですが、…。
　 ですから、最高圧力の低下を記述しましたが、実際上は規定又は設定圧力の低下が、
　 使用上問題になるので、それでの判断が現実的で且つ簡易的な確認方法です。
※ 流量は測定し難いものです。
　 そして、ポンプに常備されているものでもないので、簡易的に確認できません。
※ それに加え、ドレンでの流量計測は、空気等が混じっている恐れがあり、正確さに欠け
　 る可能性が高いです。

>> 「モータは定格回転数とトルクで動作しているので、負荷や電流値は変わりません。」
> とありますが、それではなぜポンプがかじったら電動機は過負荷になるのでしょう？
これも、味噌も糞も一緒に考えています。
基本的には、ACモータは定格回転数とトルクで動作するもので、使用するものです。
最近は、半導体等の普及で、インバーター等が安価に製作でき、その基本的内容が無視され
てきていますがね。
ですから、大きな意味では、モータが不変的な使用方法なので、電流や電圧は変わらない
使用方法となります。
そして、アクチュエータ等の負荷等の変化はポンプや圧力制御弁又はリリーフ弁にて対応
させます。
だから、電流は変化しません。
ポンプがかじったら電動機(モータ)は過負荷になるのでしょう？との質問は、
ポンプがかじったらから、モータが定格回転数で回転できなくなり、モータが焼き付く状態
です。
ですが、モータが焼き付く前に、過負荷サインであるモータの電流値が上がるので、それを
検知して速やかにモータを停止させる内容で、貴殿の効率低下とは異なります。

お礼

ありがとうございます！
勉強になりました！！

回答No.7

noname#230359

ポンプ効率が下がることは、単にモーター負荷が下がることにはならないかと
逆に、エネルギー損失が増加し負荷も比例していき最後は過負荷になるだろう
ポンプ効率が下がる→出力減少→損失=負荷が増加→電流値増となろうかと思う

そう思います。早い話が余裕があるので、一般にポンプ類のモーターでは定格
電流値よりもかなり低い状態が多いと思う。ですから過負荷になる電流値まで
は効率が多少落ちても当然使用可能であろうっと何だか勘違いしてる？俺？w

お礼

ありがとうございます！
電動機から見ると抵抗が増えて電流値があがるということですよね？

ありがとうございます！
勉強になりました！！

回答No.6

noname#230359

油圧ポンプの方は専門ではありませんが、一つの考え方として聞いてください。
一般的な油圧用ベーンﾎﾟﾝﾌﾟの場合、
《実際ポンプ効率が、低下した場合吐出量も低下してモータ的には負荷が減って消費電力は向上しそうな気がするのですが。》
ベーンポンプからの吐出油量は外見的には減ってきますが、ポンプの内部では、各摺動面の磨耗及び荒れで隙間が増え、漏れ量が増加し、抵抗値も増えます、だからポンプ内の各摺動部品は増えた抵抗の中で同じ仕事をしているけれども、吐出量は減り、同じかそれ以上の電流を食ってしまうと考えるべきと思います。
磨耗の生じやすい場所
ケース内壁、両側壁、ベーンの外径部、両側、両面、ローターのベーン出入り溝、等です。

お礼

ありがとうございます！
僕も古いベーンポンプのベーンとインサートを新品と取替、電動機の電流を測定したところ、電流値はあがっていた経験があります。
理論的には効率低下は電動機の消費電力の上昇につながるという考え方と言うことですよね？

回答No.5

noname#230359

P×Q　との関係があいまいになってます。

　　　P×Q／612×ポンプ効率＝軸入力値

ポンプ効率下がる
　　　→ 軸入力変えないなら … 電力不変 → P×Q が下がる
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　　　　　　　　　　　　　　 P×Q 下げないため → 軸入力増す必要 … 消費電力増

式では P×Q となってるが、効率低下が部品摩耗による漏れなら P の方が下がりやすい。
しかし漏れた油もポンプが動かしたものだから負荷は下がらないが、本来の仕事に参加しないので効率下がる。

ベーン型ポンプのベーンが丸坊主に大破したなら軸入力は大きく下がる（力が抜ける）。一方Ｐは殆どゼロ、すなわち効率は極端に下がる。
軸入力の減少だけを見ているなら、この関係も間違いやすいでしょう。

上記の議論はまちがい探しなので、根本は下記
　２．油圧システムとエネルギー
　３．エネルギー損失の低減
が参考になるでしょう。

参考URL：

http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/tec/pdf/24D1.pdf

お礼

なるほど考えやすい回答ありがとうございます！
勉強になりました！

回答No.4

noname#230359

通常の油圧ポンプでは古くなって油漏れとか出るようになって
明らかに効率が悪くなったとしても電流は増えません

ただ、流量が減るだけです

例えば
油圧ポンプで油圧モータを駆動するとします
油圧ポンプが新品のときは油圧モータが１０００ｒｐｍだったとします
ポンプが古くなって効率が下がっても油圧モータが１０００ｒｐｍで回るのか？
効率が落ちると流量が減るので、例えば９００ｒｐｍとかに下がるだけ
消費電力は変わりません

この場合、油圧モータを１０００ｒｐｍで回すには
油圧ポンプを１４５０ｒｐｍ（５０Ｈｚ地域の定格回転数）から
１割り増しの１４９５ｒｐｍに上げる必要があります
油圧ポンプを１４９５ｒｐｍで廻すと、消費電力は上がります

お礼

流量が減っても電動機の回転は一定なので消費電力もかわらないと言うことですね、回答ありがとうございました！

回答No.3

noname#230359

質問の内容と補足説明の内容に対して、違和感があります。
汚い言葉ですが、味噌も糞も一緒にしての質問内容と補足説明内容と思います。

PC不調に尽き、一時中断で申し訳ない。
さて、
> 油圧の仕事に関わっているものです。
> 油圧ポンプについての質問なのですが、ピストンポンプは効率低下などをドレン量を
> 測定して目安にできますが、……
それって、ピストンポンプの効率低下とは云わないのでは？？？
モータ → 油圧ポンプ → アクチュエータ等の動作　にて、アクチュエータ等がPLCにて
停止状態となって、油圧タンクへのドレンが略吐出量分帰ってきた場合は、ピストン
ポンプの効率低下は100％ですか？
そして、
> ベーンポンプの効率低下を簡易的に見る方法などはありませんでしょうか？
の質問内容が続くと、……で？？？　です。
ピストンポンプもベーンポンプも、効率低下を簡易的に見る方法は、ポンプの最高使用圧力
まで圧力が上昇しているかです。
本来は、圧力と流量がセットでモータの動力を伝えていることになりますが、これは簡易的
に見る(測定する)ことはできません。
ですから、最高使用圧力を確認し、ピストンポンプのピストン部からの漏れやベーンポンプ
のベーンからの漏れが増大し、効率低下しているかを見ます。

それか、確認が少し難しいですが、負荷のあるアクチュエータの動作スピードが低下している
ことを確認するです。
スピードコントローラを全開にしても、今までのアクチュエータの動作スピードに戻らないなら
効率低下している可能性が高いです。

以上の内容から、違和感を感じていますが、アドバイス内容は質問に対しての推測なので、
合っていることを信じています。

基本的には、モータは定格回転数とトルクで動作しているので、負荷や電流値は変わりません。

そして、油の規定圧力と規定流量の行き処ろがない場合には、圧力制御弁やリリーフ弁が
動作し、油圧タンクへドレンとして帰るだけです。

お礼

ありがとうございます！
勉強になりました！！

補足

こんにちわ、回答にありがとうございます。
少し違和感を感じたので質問させて頂きます。
「モータ → 油圧ポンプ → アクチュエータ等の動作　にて、アクチュエータ等がPLCにて
停止状態となって、油圧タンクへのドレンが略吐出量分帰ってきた場合は、ピストンポンプの効率低下は100％ですか？」
これはカットオフの状態を
言われているのですよね？
各メーカのカタログでカットオフのドレン量は記載されております。
記載値よりもドレン量が多ければ効率低下は十分推測できると思います。
あと
「ピストンポンプもベーンポンプも、効率低下を簡易的に見る方法は、ポンプの最高使用圧力まで圧力が上昇しているかです。」
これも少し違和感が。
容積効率と言うのはご存知でしょうか？
全効率で考えればあなたの言われる通りかもしれませんが、効率と言う点で考えれば流量でも考えるべきだと。
さらに
「モータは定格回転数とトルクで動作しているので、負荷や電流値は変わりません。」
とありますが、それではなぜポンプがかじったら電動機は過負荷になるのでしょう？
失礼します。

回答No.2

noname#230359

ピストン型のポンプをやっていた経験から

http://www.nikkiso-eiko.co.jp/product/pum/vane_pump.html
仕切られた部屋の容積　と　回転数　を使えば　理論的100%効率が出ます

↑
回転数は実測　容積は机上計算

と

実際の値は
出側の流量　流速　を　測れば　でます

>>ポンプ効率が低下して電動機の消費電力が高くなる場合、式ではなくどのような理由で消費電力が上がるのでしょうか、

と出圧が高くなると
モーターのトルクは高くなる　＆　仕切られた部屋からの漏れが発生するので　効率が悪くなります

またと出圧が低くても回転数が早くなると
キャビテーションが発生して効率は悪くなるでしょう

お礼

ありがとうございます！勉強になりました！