揚程と流量：ポンプの総動的揚程の計算方法

総動的揚程（TDH）— 水泵が実際に対処しなければならない圧力 — は、ポンプが業務に適合するかどうかを決定する計算です。水源から最も高い排水点までの垂直揚程、ホースやパイプの摩擦損失、そして排水側で必要となる圧力を組み合わせます。20%の安全マージンを加え、その結果をポンプの最大揚程と最大流量の数値と比較すると、サイズの選択は推測ではなくなります。このガイドでは、実際にためした灌漑の例を交えて、計算式をステップごとに説明します。

KIGERPOWERのすべてのポンプページには2つの代表的な数値が掲載されています：最大流量と最大揚程です。これらは同時に得られるものの約束ではありません — 遠心ポンプは低圧で最大流量に近く、流量ゼロで最大揚程に近づきます。重要な数値は運転点です：業務が実際に必要とする流量と圧力で、両方の数値の範囲内に収まっているかを確認します。

総動的揚程、ステップバイステップ

総動的揚程（TDH）はポンプが生成しなければならない全圧力です。3つの構成要素があります：

垂直揚程 — ポンプの水位と最も高い排水点との高低差。運河の水位にあるポンプが10 m上りのタンクを満たす場合、10 mの揚程に加え、ポンプ稼働中のタンク内の水柱の高さが加算されます。
摩擦損失 — ホースやパイプを通して水を押し出すのに使われるエネルギー。摩擦は流量とホースの長さとともに増加し、口径が小さいほど最も速く増加します。長くて細いホースは揚程を浪費し、短くて太いホースはほとんど影響しません。
排水圧力 — スプリンクラー、圧力灌漑ライン、または散布装置に給水する場合、揚程の一部は高さではなく圧力になります。

3つを合計し、パイプ継手、エルボ、バルブ、および測定していない条件をカバーするために 20%の安全マージン を適用します。この最終的な数値が必要な揚程です。

必要な流量の計算

流量はより簡単な計算です：移動する水の総量を移動に使える時間で割り、同じ20%のマージンを適用します。60 m³のプールを2時間で移動する場合、実際の流量は30 m³/hです。マージンを考慮すると、36 m³/hでサイズ決めします。1時間で40 m³を供給しなければならない運河では、48 m³/hの定格流量が必要です。

計算例：運河灌漑

ポンプは運河の水位に設置され、約100 mのホースを通して12 m上りの畑まで、約40 m3/hで給水しなければなりません。

垂直揚程：12 m。
摩擦：この流量で100 mの距離では中程度 — 揚程に対する20%のマージンでカバーされ、必要な揚程は約15 mになります。
流量：マージン込み40 m³/h、48 m³/hでサイズ決めします。

範囲を確認します：WP30 は60 m³/hの最大流量と28 mの最大揚程を提供し、両方とも要求を十分に上回っています。WP20 は32 mの揚程を提供しますが、流量は36 m³/hのみで、必要な48 m³/hには足りません。この作業ではWP30が適切です。

数値をWPシリーズと照合する

必要な揚程（マージン込み）	必要な流量（マージン込み）	型式
32 mまで	36 m³/hまで	WP20
28 mまで	60 m³/hまで	WP30
25 mまで	75 m³/hまで	WP40A
30 mまで	90 m³/hまで	WP40B
20 mまで	140 m³/hまで	WP60

必要な揚程が32 mを超える場合、可搬式清水ポンプシリーズは終了し、高圧ポンプが引き継ぎます：WP20Hは65 m、WP30Hは95 mに達し、両方とも散布と圧力灌漑に使用できます。上記のすべての数値は最大範囲値です — 運転点はその範囲内に収まっていなければならず、より長くまたはより細いホース配管は必要な揚程を押し上げます。

間違った選択が代価となる理由

過大選定 — 運転点を大きく上回るポンプを選択する — はエンジンを効率的な領域の外で運転し、水1 m³を汲み上げるあたりの燃料を浪費し、保守間隔を縮めます。過小選定 — 必要な揚程が限界に近いのに流量の数値を信じる — は運転点を崩壊させます：ポンプはその揚程で定格流量を送り出せなくなり、灌漑の代わりにゆっくりとした滴りしか得られません。

2つのルールで両方のミスを防ぎます：ポンプを水位または水位近くに設置する（7 mの自己吸引限界より深い吸上は絶対に計画しない）、そして排水配管を十分な余裕でサイズ決めする — より太いホースが長いホースよりも常に優れています。

泥水や研磨性の水の場合、この計算とバリエーションガイドを組み合わせてください：固形物用の汚水ポンプ（WP20S、WP30S）、攻撃的な液体用の化学ポンプ（WP20C、WP30C）。ガソリンとディーゼルの全28モデルは水ポンプカテゴリページに掲載されています。

よくあるご質問 (FAQ)

Q1: 水泵を選ぶ際、総動的揚程をどのように計算しますか？

次の3つの構成要素を足し合わせます：（1）ポンプの水位から最も高い排水点までの垂直揚程；（2）ホースやパイプの摩擦損失（長さ、流量、狭い口径とともに増大）；（3）排水側で必要となる圧力揚程。合計に20%の安全マージンを加え、その結果をポンプの最大揚程と最大流量の数値と比較します — 運転点は両方の範囲内に収まっていなければなりません。

Q2: 典型的な灌漑作業の計算例を示していただけますか？

ポンプが運河の水位に設置され、12 m上りの畑まで、約100 mのホースを通して約40 m3/hで給水しなければなりません。垂直揚程は12 m、中程度のホース摩擦を仮定すると、20%のマージンにより必要な揚程は約15 mになります。3インチのWP30（最大揚程28 m、最大流量60 m3/h）はこの運転点を十分な余裕でカバーしますが、2インチのWP20（最大揚程32 m、最大流量36 m3/h）は揚程はカバーできても、この作業の流量ではギリギリです。

Q3: 吸上揚程と全揚程の違いは何ですか？

吸上揚程は水面からポンプまでの距離です — ポンプが真空を作りて吸引力を高める側です。KIGERPOWERのすべてのガソリンポンプは最大7 mまで自己吸引式なので、ポンプを水位以下または水位に設置し、それより深い吸上は計画しないでください。全揚程は排水側です：水が到達すべき垂直高さに摩擦損失を加えたものです。

Q4: ホースの口径は本当にそんなに重要ですか？

はい。摩擦損失は流量とホースの長さで急速に増加し、口径を小さくすることが揚程を浪費する最速の方法です。長くて口径の小さいホースは小さなポンプを大きなポンプに、大きなポンプを定格揚程に達しないポンプに変えてしまいます — だからこそ2インチのWP20は32 mの揚程を維持し、4インチのWP40Aは揚程（25 m）を容量（75 m3/h）と引き換えにしているのです。

Q5: 必要な揚程が32 mを超える場合はどうすればよいですか？

可搬式の清水ポンプシリーズはWP20の32 m揚程で終了します。より高い圧力用途には、高圧ポンプを選択してください：WP20Hは最大65 mの揚程、WP30Hは最大95 mの揚程を実現し、両方とも散布や圧力灌漑に使用できます。75 m3/hを超える容量には、4インチのWP40Bと6インチのWP60が対応します。

Kylin Lin (林凱)

KIGERPOWER 上席動力システムエンジニア

寧徳市京格電機有限公司（KIGERPOWER）上席動力システム・応用エンジニア。発電機負荷分析、エンジン性能最適化、ポンプ流量揚程計算、および国際貿易輸出規格適合において15年以上の実務経験を有する。