1/コンセプト

ウォーターハンマーとも呼ばれます。水（またはその他の液体）の輸送中、突然の開閉により、アピバタフライバルブ, ゲートバルブ、vavlesをチェックし、ボールバルブ。ウォーターポンプの急停止やガイドベーンの急開閉などにより流量が急変し、圧力が大きく変動します。ウォーターハンマー効果は鮮やかな用語です。ウォーターハンマーとは、ウォーターポンプの起動時と停止時にパイプラインにかかる水流の衝撃によって引き起こされる激しいウォーターハンマーのことを指します。水道管の中では、管の内壁が滑らかで、水が自由に流れているためです。開いたバルブが急に閉じられたり、給水ポンプが停止したりすると、水の流れによりバルブや配管壁、主にバルブやポンプに圧力が発生します。パイプの壁は滑らかであるため、後続の水流の慣性の作用により、水力はすぐに最大値に達し、破壊的な効果を引き起こします。これが水力学における「ウォーターハンマー効果」、つまりポジティブウォーターハンマーです。逆に、閉じていたバルブが急に開いたり、ウォーターポンプが起動したりした場合にもウォーターハンマーが発生し、これをネガティブウォーターハンマーと呼びますが、前者ほどではありません。圧力衝撃によりパイプ壁に応力がかかり、ハンマーでパイプを叩くような音が発生するため、ウォーターハンマー効果と呼ばれます。

2/危険

ウォーターハンマーによって発生する瞬間的な圧力は、パイプライン内の通常の動作圧力の数十倍、さらには数百倍に達することがあります。このような大きな圧力変動は、パイプラインシステムに強い振動や騒音を引き起こす可能性があり、バルブジョイントを損傷する可能性があります。配管システムに非常に悪影響を及ぼします。ウォーターハンマーを防ぐには、流量が高くなりすぎないようにパイプラインシステムを正しく設計する必要があります。一般に配管の設計流量は3m/s以下とし、バルブの開閉速度を制御する必要があります。
ポンプの起動、停止、バルブの開閉が速すぎるため、水の速度が大幅に変化し、特にポンプの急停止によってウォーターハンマーが発生し、パイプライン、給水ポンプ、バルブが損傷する可能性があります。ウォーターポンプが逆転し、パイプネットワークの圧力が低下します。ウォーターハンマー効果は非常に破壊的であり、圧力が高すぎるとパイプの破裂を引き起こします。逆に圧力が低すぎると、配管が崩壊したり、バルブや固定具が破損したりする可能性があります。非常に短時間で、水流量はゼロから定格流量まで増加します。流体には運動エネルギーとある程度の圧縮性があるため、非常に短期間に流量が大きく変化すると、パイプラインに高圧および低圧の影響が生じます。

3/生成

ウォーターハンマーの原因はたくさんあります。共通する要因は次のとおりです。

1. バルブが突然開いたり閉じたりする。

2. ウォーターポンプユニットが突然停止または始動する。

3. 一本のパイプで水を高いところまで運ぶ（給水地形の高低差は20メートルを超える）。

４．ウォーターポンプの全揚程（または作動圧力）が大きいため、

5.水道管内の水の流速が大きすぎます。

6. 水道管が長すぎて地形が大きく変化する。
7. 水道管路事業には不規則な工事が潜む危険性
(1) たとえば、ティー、エルボ、レデューサー、その他の継手用のセメントスラスト橋脚の製造は要件を満たしていません。
「硬質塩化ビニル埋設水道管路工事技術基準」により、直径110mm以上のティー、エルボ、レジューサー等の管の接合部には、管路の移動を防止するためセメント製スラスト橋脚を設置する必要があります。「コンクリート突っ張り橋脚」 C15等級以上とし、掘削した原土基礎およびトレンチ法面上に現場打設すること。建設関係者の中には、突っ張り橋の役割に十分な注意を払っていない人もいます。彼らはパイプラインの隣に木の杭を釘付けしたり、鉄の突起をくさびで打ち付けて、突っ張り橋として機能させます。場合によっては、セメント橋脚の体積が小さすぎるか、元の土壌にセメントが注入されていないことがあります。一方で、突っ張り橋脚の中には強度が十分ではないものもあります。その結果、パイプラインの運用中にスラスト橋脚が機能できなくなり、ティーやエルボなどの配管継手の位置がずれたり、損傷したりすることがあります。​
(2) 自動排気弁が取り付けられていない、または取り付け位置が不当である。
油圧の原理によれば、自動排気弁は山間部や起伏の大きな丘陵地帯のパイプラインの高所に設計して設置する必要があります。起伏の少ない平地であっても、溝を掘る際にはパイプラインを人為的に設計する必要があります。周期的に上がったり下がったりする上り下りがあり、勾配は1/500以上あり、1キロメートルごとに最高点に1～2個の排気バルブが設計されています。​
なぜなら、パイプライン内で水が輸送される過程で、パイプライン内のガスが逃げてパイプラインの盛り上がった部分に蓄積し、さらには空気の詰まりが生じるからです。パイプライン内の水の流量が変動すると、隆起部分に形成された空気溜まりは圧縮と膨張を繰り返し、ガスは圧縮後に発生する圧力が圧縮後に発生する圧力の数十倍、場合によっては数百倍になります。水は圧縮されています (公的アカウント: Pump Butler)。現時点では、パイプラインのこのセクションに隠れた危険性があるため、次の状況が発生する可能性があります。
・パイプの上流に水を流すと、下流では水滴がなくなります。これは、配管内のエアバッグが水の流れを妨げ、水柱の剥離を引き起こすためです。​
• パイプライン内の圧縮ガスは限界まで圧縮され、急速に膨張し、パイプラインの破裂を引き起こします。​
・高水源からの水が重力流によって一定の速度で下流に輸送される場合、上流のバルブが素早く閉じられた後、高低差と流量の慣性により、上流のパイプ内の水柱はすぐには止まりません。 。それでも一定の速度で動きます。速度は下流に流れます。このとき、空気の補充が間に合わずパイプライン内に真空が発生し、負圧によってパイプラインがしぼんで損傷する原因となります。
(3) トレンチおよび埋め戻し土が規制を満たしていない。
不適格な溝は山岳地帯でよく見られますが、これは主に特定の地域に石が多いためです。塹壕は人力で掘るか、爆薬で爆破して掘られます。溝の底はかなり凹凸があり、鋭い石が突き出ています。この場合、関連規制に従って、パイプラインを敷設する前に、溝の底の石を取り除き、15センチ以上の砂を舗装する必要があります。しかし、建設作業員は無責任というか手抜きをし、砂を舗装したり、象徴的に砂を舗装したりせずに直接砂を敷いた。パイプラインは石の上に敷かれています。埋め戻しが完了し、給水が開始されると、パイプライン自体の重量、鉛直土圧、パイプラインにかかる車両荷重、および重力の重畳により、パイプラインは 1 つまたは複数の鋭く盛り上がった石で支えられます。パイプラインの一番下にあります。過度の応力集中により、パイプラインはこの時点で損傷し、この時点で直線に沿って亀裂が生じる可能性が非常に高くなります。これはよく「スコアリング効果」と呼ばれるものです。​

4/対策

ウォーターハンマーに対する保護対策は数多くありますが、考えられるウォーターハンマーの原因に応じて異なる対策を講じる必要があります。
1. 水道管の流量を減らすと水撃圧力はある程度低減できますが、水道管の径が大きくなり、プロジェクト投資が増加します。水道管を敷設する際には、水道管の長さを短くするために、こぶや傾斜の急激な変化を避けるように考慮する必要があります。配管が長いほどポンプ停止時のウォーターハンマー値が大きくなります。1 つのポンプ場から 2 つのポンプ場までは、取水井を使用して 2 つのポンプ場を接続します。
ポンプ停止時のウォーターハンマー

いわゆるポンプ停止ウォーターハンマーとは、突然の停電などによるバルブの開閉時に、ウォーターポンプや圧力配管内の流速が急激に変化して起こる水圧衝撃現象のことです。例えば、動力系統や電気設備の故障、場合によってはウォーターポンプユニットの故障などが発生し、遠心ポンプがバルブを開いて停止し、ポンプ停止時にウォーターハンマーが発生する可能性があります。ポンプ停止時のウォーターハンマーの大きさは主にポンプ室の幾何学的揚程に関係します。幾何揚程が大きいほど、ポンプ停止時のウォーターハンマー値が大きくなります。したがって、実際の現場条件に基づいて合理的なポンプ揚程を選択する必要があります。

ポンプ停止時のウォーターハンマーの最大圧力は、通常の作動圧力の 200%、またはそれ以上に達する可能性があり、パイプラインや機器を破壊する可能性があります。一般的な事故では「漏水」や「断水」が発生します。重大な事故が発生すると、ポンプ室が浸水したり、機器が損傷したり、設備が損傷したりする可能性があります。損害を与えたり、場合によっては人身傷害や死亡事故を引き起こす可能性があります。

事故によりポンプを停止した場合は、逆止弁より後ろの配管が満水になるまで待ってからポンプを起動してください。ポンプを始動するときにウォーターポンプ出口バルブを全開にしないでください。全開にしないと、大きな水の衝撃が発生します。多くのポンプ場では、このような状況下で重大な水撃事故が頻繁に発生します。

2.ウォーターハンマー除去装置の設置
(1) 定電圧制御技術の活用
PLC自動制御システムは、可変周波数速度でポンプを制御し、給水ポンプ室システム全体の動作を自動的に制御するために使用されます。給水パイプラインネットワークの圧力は使用条件の変化に応じて変化し続けるため、システムの運転中に低圧または過圧が発生することが多く、ウォーターハンマーが発生しやすく、パイプラインや設備の損傷につながる可能性があります。パイプネットワークの制御にはPLC自動制御システムが使用されます。圧力を検出し、ウォーターポンプの起動・停止と速度調整をフィードバック制御し、流量を制御することで圧力を一定に保ちます。ポンプの給水圧力はマイコン制御により設定することができ、過度の圧力変動を避け一定圧力の給水を保ちます。ウォーターハンマーの発生確率が減少します。
(2)ウォーターハンマー除去装置の設置
主にポンプ停止時のウォーターハンマーを防止する装置です。一般的にはウォーターポンプの出口パイプ付近に設置されます。パイプ自体の圧力を動力として低圧自動動作を実現します。つまり、配管内の圧力が設定された保護値よりも低い場合、ドレンポートが自動的に開いて水を排出します。圧力リリーフは、ローカルパイプラインの圧力のバランスをとり、機器やパイプラインへのウォーターハンマーの影響を防ぐために使用されます。エリミネーターは一般に、機械式と油圧式の 2 つのタイプに分類できます。機械式エリミネーターは動作後に手動で復元しますが、油圧式エリミネーターは自動的にリセットできます。
(3) 大口径ウォーターポンプ出口配管に遅閉逆止弁を設置してください。

ポンプ停止時のウォーターハンマーを効果的に解消できますが、ポンプ停止時には一定量の水が逆流してしまうため、アピ609バルブが作動している場合、吸水井戸にはオーバーフローパイプが必要です。遅閉逆止弁にはハンマー式と蓄電式の2種類があります。この種のバルブは、必要に応じてバルブの閉時間を一定の範囲内で調整できます（フォロー歓迎：ポンプバトラー）。一般に、停電後は 3 ～ 7 秒以内にバルブが 70% ～ 80% 閉じます。残りの 20% ～ 30% の閉鎖時間は、水ポンプやパイプラインの状態に応じて調整されますが、一般的には 10 ～ 30 秒の範囲です。パイプラインにこぶがありウォーターハンマーが発生する場合、ゆっくりと閉じる逆止弁の役割は非常に限定されることに注意してください。
(4) 一方向圧力調整塔の設置
これはポンプ場の近くまたはパイプライン上の適切な場所に建設され、ワンウェイサージタワーの高さはそこのパイプライン圧力よりも低くなります。パイプライン内の圧力がタワーの水位よりも低い場合、圧力調整塔はパイプラインに水を補充して、水柱の破壊を防ぎ、ウォーターハンマーを橋渡しします。ただし、弁閉水撃などポンプ停止水撃以外の水撃に対する減圧効果は限定的です。また、一方向圧力調整塔に使用される一方向弁の性能には絶対的な信頼性が求められます。バルブが故障すると、大きなウォーターハンマーが発生する可能性があります。
(5) ポンプ場にバイパス管（バルブ）を設置する
ポンプシステムが正常に作動しているときは、ポンプの加圧側の水圧が吸込側の水圧よりも高いため、逆止弁は閉じています。偶発的な停電によりポンプが突然停止すると、水ポンプ場の出口の圧力が急激に低下し、吸込側の圧力が急激に上昇します。この差圧により、吸水本管内の過渡高圧水が逆止弁の弁板を押し開き、加圧水本管内の過渡低圧水に流れ込み、そこでの低水圧が上昇します。一方、ウォーターポンプの吸入側の水撃圧上昇も低減されます。このようにして、ウォーターハンマーの上昇とウォーターポンプステーションの両側の圧力降下が制御され、それによってウォーターハンマーの危険を効果的に軽減および防止します。
(6) 多段逆止弁を設置する
長い水道管には、1 つ以上の水を追加します。チェックバルブ、水道管をいくつかのセクションに分け、それぞれのセクションに逆止弁を設置します。ウォーターハンマーにより水道管内の水が逆流すると、各逆止弁が次々と閉じて逆流をいくつかに分けます。水道管の各セクション（または逆洗流セクション）の静水頭は非常に小さいため、水の流量は減少します。ハンマーブースト。この保護手段は、給水の幾何学的高低差が大きい状況で効果的に使用できます。しかし、水柱分離の可能性を排除することはできません。最大のデメリットは、通常運転時の給水ポンプの消費電力が増加し、給水コストが増加することです。