配管システムにおける水撃(パート1)

1. ウォーターハンマーとは何ですか？li>

ウォーターハンマーは、運動中の流体が強制的に停止または速度を変化させたときに生じる圧力サージまたは波である。,

ウォーターハンマーは、パイプラインシステムの端部でバルブが突然閉じられ、圧力波がパイプ内を伝播するときに一般的に発生します。 それはまた油圧衝撃と呼ばれます。

重要な、ほぼ瞬間的な圧力衝撃波は弁が余りにすぐに開くか、または閉まるとき、またはポンプが空の排出ラインから始まるか、または突然締まるとき発生するかもしれません。 この現象は、配管の特性と組み合わせた流体の流れの速度の急激な変化の結果である。, この衝撃波は、ウォーターハンマーと呼ばれる一連のハンマーブロウのような音によって現れ、配管システム内で壊滅的な故障を引き起こすのに十分な大きさを有する可能性がある。

より理解してください：

• 下の図に示すように、長いパイプABを考えてみましょう。 パイプの中心からHの高さで水を含むタンクに一方の端部で接続されています。
• パイプの他端には、水の流れを調節するためのバルブが設けられている。 バルブが完全に開いているとき、水はパイプ内で速度–Vで流れています。, 今、バルブが突然閉じられると、流れる水の勢いが破壊され、その結果、高圧の波が設定されます。
• この高圧の波は、音波の速度に等しい速度でパイプに沿って伝達され、ノックイングと呼ばれるノイズを発生させることがあります。 また高圧のこの波は管の壁に対する槌で打つ行為の効果をもたらし、それ故にそれは別名水撃作用です。

2. ウォーターハンマーはいつ発生しますか&原因？,

–ウォーターハンマーは、パイプラインシステムの終わりにバルブが突然閉じられたときに一般的に発生します,停電,メインブレーク,ポンプの起動とシャットダウン操作,チェックバルブスラム,急速な需要の変化,消火栓の開閉と圧力波は、パイプなどに伝播します.

–その他のウォーターハンマーの原因は、ポンプの故障、チェックバルブのスラム（チェックバルブの動的特性、チェックバルブとタンクとの間の水の質量によっては、急減速によるチェックバルブが急速にシャットダウンすることがある）である。,

-パイプが突然閉じられたり、出口（下流）で開かれたりすると、閉鎖前の水の塊はまだある程度の速度で前進し、高圧と衝撃波を作り上げ、騒音を打ち 水撃作用により圧力が十分に高ければパイプラインを壊すことができます。 –>これを防ぐために、エアトラップまたはスタンドパイプ（上部に開いている）をダンパーとして水道システムに追加し、システムの損傷を防ぐために水を動かす力を吸収するためのクッションを提供することがあります。, （いくつかの水力発電所では、給水塔のように見えるものは、実際にはサージドラムとして知られているこれらのデバイスの一つです）。

–一方、パイプ内のバルブが閉じられると、バルブの下流の水が流れ続けようとし、パイプが崩壊または崩壊する可能性のある真空を作り出します。 この問題は、パイプが下り坂の斜面にある場合に特に深刻になる可能性があります。, –>これを防ぐために、空気および真空の安全弁、かエア-ベントは、空気がラインに入り、この真空が起こることを防ぐように弁のちょうど下流

–パイプライン内のバルブの突然の開閉。

–ポンプシステムでポンプを始動または停止する。

–操作エラーまたは機器の誤動作。 電気が遮断されます。

–リストリクターの開口部:

–サージの防御装置の不適当な操作はよいよりより多くの害をすることができます。, 例はサージの安全弁を大きくするか、または不適当に真空のブレーカ空気安全弁を選ぶことである。

3. 効果:

4. 防ぐ/避ける：

a）プラスチック配管システムにおける毎秒の値フィートを超える流体速度（設計によって計算される）は、ポンプの開始および停止および 毎秒の値フィートを超えない流体速度は、（設計によって計算される）安全であると考えられ、水撃作用の影響を最小限に抑えます。,

b)水撃作用の効果を湿らせ、余分な圧力および流れを取り除くために圧力安全弁を取付けて下さい。

c）遅い閉鎖の作動させた弁は弁が開閉する速度を制御するために取付けられているべきです。 それらは電気でまたは気学的に制御することができ人的ミスのチャンスを除去する。

優れたバルブ性能：
遅い動作：ストローク時間を増やすことによってバルブの動作を遅くすることは、ウォーターハンマーを防ぐための良い方法です。, 最小ストローク時間を計算する唯一の正確な方法は、正しいバルブ特性（閉鎖角に対するCv）を含むシステムの過渡モデルを作成し、限界が見つかるまで異なるストローク時間をモデル化することです。 アクチュエータが鈍化したものの達成のための安全閉時間を算出します。 手弁は変速機によってオペレータがそれらを突然閉めることは可能ではないように合うことができる。 これは常に脆弱な状況で行われるべきであるのではなく、”良い運用慣行”に依存しています。,
良い特性：バルブは、異なる特性曲線の数で作ることができます。 多くの弁にサージの観点から悪いカーブがあり、旅行の主要な部分の間に液体を少し遅らせますが、閉鎖、例えば”急速な開始”のタイプに近づくと同時に流れの急速な変更を引き起こします。 サージの保護は速度の滑らかな変更を要求し、従ってそのような弁はサージ問題に敏感なシステムで歓迎されていない。 弁の位置に対するCvの理想的なカーブは流れが正常なとき弁を渡って起こる圧力降下の割合によって決まります。, これを図6に示します。 弁の圧力降下が総摩擦圧力降下の約10%から20%である典型的な設計のために、曲げられた特徴（より低いカーブ）は弁の位置パターン対望ましい流れを与え バルブトリムとして”均等割”タイプマッチす。 従ってこれは弁が閉まる、従って液体の減速は弁の打撃を渡ってもっと均等に共有されると同時に流量のかなり線形減少を与え。 これは理想的なサージ電圧防止、バルブのストローク時間を最小限にできるようなバルブの特徴です。,

ポンプ慣性
ポンプの突然のシャットダウンは、ポンプの故障や電力供給の障害によるもので、絶対に防止することはできません。 トリップの結果に応じて、ポンプの慣性を増やして減速速度を低下させることが望ましい場合があります。 これは、オーバーサイズのモーターをフィッティングすることによって行うことができますが、これが不可能な場合は、モーターとポンプの間にフライホイールを これは珍しい配置のように見えるかもしれませんが、多くの場面で使用されています。,

パイプ内の圧縮性材料
ウォーターハンマーを防ぐためのさらなる方法は、流れに気体を注入することによって液体の圧縮性を高めることである。 気泡は効果的に圧縮性を高め、それ故に波の速度を減らし、そしてあらゆるサージ問題のサイズを減らします。 波celericは管の空気の容積によって90%少し1%加えることによって大いに減らすことができます。 しかし、確実に手配するにはコストがかかる可能性があり、通常の解決策ではありません。, 波の速度が低下するたびに、減少したJoukowskiヘッド（式1）の利点は、サージの問題を引き起こすことなく許容される減少した管長に対して相殺されなければならないことを覚えておく必要があります（式2を再配置する）。

d）ウォーターハンマーからの保護のためのデバイス：

詳細については、次の部分を参照してください：

5。 水撃作用の結果はいかに避けることができるか。

6. 水撃作用の危険のための配管システムを分析する方法か。

7., 概要水ハンマー:

Pls次部：ウォーターハンマー等の配管システム(その1)