ウォーターハンマーとは何ですか？
ウォーターハンマーとは、突然の停電時やバルブを早く閉めすぎた際に、圧力水流の慣性により、ハンマーでたたかれたような水流の衝撃波が発生するため、ウォーターハンマーと呼ばれています。 。水流の前後の衝撃波によって発生する力は、場合によっては非常に大きく、バルブやポンプに損傷を与える可能性があります。
開いたバルブを突然閉じると、水がバルブとパイプの壁に向かって流れ、圧力が発生します。パイプの壁が滑らかなため、その後の水流は慣性の作用ですぐに最大値に達し、損傷を引き起こします。これが流体力学の「ウォーターハンマー効果」、つまり正のウォーターハンマーです。給水パイプラインの建設では、この要素を考慮する必要があります。
逆に、閉じていたバルブが急に開いた後にウォーターハンマーが発生することもあり、これをネガティブウォーターハンマーといいます。こちらもそれなりの破壊力はあるが、前者ほどではない。電動ウォーターポンプユニットが突然停電したり、始動したりすると、圧力ショックやウォーターハンマー現象が発生することがあります。この圧力の衝撃波はパイプラインに沿って伝播し、パイプラインの局所的な過圧を容易に引き起こし、パイプラインの破断や機器の損傷を引き起こす可能性があります。したがって、ウォーターハンマー効果保護は水道工学における重要な技術の 1 つとなっています。
ウォーターハンマーの発生条件
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.高所への単管給水（給水地形の高低差が20メートルを超える）。
4. ポンプの全揚程（または作動圧力）が大きい。
5. 水道管内の水の速度が大きすぎます。
6. 水道管が長すぎて地形が大きく変化する。
ウォーターハンマーの危険性
ウォーターハンマーによって引き起こされる圧力上昇は、パイプラインの通常の使用圧力の数倍、さらには数十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、主に次のようなパイプライン システムに損害を与えます。
1. パイプラインの強い振動とパイプラインジョイントの切断を引き起こします。
2. バルブが損傷し、深刻な圧力が高すぎてパイプが破裂し、給水ネットワークの圧力が低下します。
3.逆に、圧力が低すぎると、パイプが崩壊し、バルブや固定部品が損傷します。
4. ウォーターポンプが逆回転し、ポンプ室の機器や配管が損傷し、ポンプ室が水没する重大な事故を引き起こし、人身傷害やその他の重大な事故を引き起こし、生産と生命に影響を与えます。
ウォーターハンマーを排除または軽減するための保護措置
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ことで水撃圧力をある程度低減できますが、水道管の径が大きくなり、事業投資が増加します。水道管を敷設する際には、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。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。幾何学的揚程が高くなるほど、ポンプ停止時のウォーターハンマーが大きくなります。したがって、実際の現場の状況に応じて合理的なポンプ揚程を選択する必要があります。事故によりポンプを停止した場合は、逆止弁の後ろの配管が水で満たされるまで待ってからポンプを起動してください。ポンプ始動時にウォーターポンプの出口バルブを全開にしないでください。水への影響が大きくなります。多くのポンプ場における重大な水撃事故のほとんどは、このような状況で発生します。
2.ウォーターハンマー除去装置の設置
(1) 定圧制御技術の採用：
給水管網の圧力は使用条件の変化に応じて連続的に変化するため、システム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、配管や設備の損傷につながります。パイプネットワークの圧力を制御するために自動制御システムが採用されています。ウォーターポンプの起動、停止、速度調整を検出し、フィードバック制御して流量を制御し、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。ハンマーチャンスが減少します。
(2)ウォーターハンマーエリミネーターの設置
この装置は主にポンプ停止時のウォーターハンマーを防止します。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。配管自体の圧力を動力として低圧自動動作を実現し、配管内の圧力が設定した保護値よりも低くなるとドレンが自動的に開いて水を排出します。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の圧力リリーフ。一般に、エリミネーターは機械式と油圧式の 2 つのタイプに分類できます。リセット。
3) 大口径ウォーターポンプの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除去できますが、バルブ作動時にはある程度の水の逆流が発生するため、吸込井にはオーバーフロー管が必要となります。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。一般に、停電後3〜7秒以内にバルブの70％〜80％が閉じられ、残りの20％〜30％の閉じる時間は、ウォーターポンプやパイプラインの状態に応じて調整されます。 10秒から30秒の範囲で。パイプラインにハンプがある場合、ウォーターハンマーを橋渡しするために、ゆっくりと閉まるチェックバルブが非常に効果的であることに注意してください。
(4) 一方向サージタワーの設置
それはポンプ場の近くまたはパイプラインの適切な場所に建てられ、一方方向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低い場合、サージタワーはパイプラインに水を供給して、水柱の破壊を防ぎ、ウォーターハンマーを回避します。ただし、閉弁ウォーターハンマーなどポンプ停止ウォーターハンマー以外のウォーターハンマーに対する減圧効果は限定的です。また、ワンウェイサージタワーに使用されるワンウェイバルブの性能は絶対的な信頼性が必要です。バルブが故障すると重大な事故につなが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、ポンプの加圧水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。停電によりポンプが突然停止すると、ポンプステーション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は、逆止弁板を押しのけて加圧水本管に流れ込み、そこでの低水圧を上昇させる過渡低圧水となり、その圧力が上昇します。一方、ウォーターポンプ吸入側のウォーターハンマーブーストも低減されます。このようにして、ポンプ場の両側での水撃の上昇と下降が制御され、水撃の危険を効果的に軽減および防止します。
(6) 多段逆止弁の設置
長い水道管には 1 つ以上の逆止弁を追加し、水道管をいくつかのセクションに分割し、各セクションに逆止弁を設置します。ウォーターハンマー現象により水道管内の水が逆流すると、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。
(7) パイプラインの高所には自動排気装置と自動給気装置を設置し、パイプラインへのウォーターハンマーの影響を軽減します。
投稿日時: 2022 年 11 月 23 日