チェックバルブ付きウォーターハンマーとは

ウォーターハンマーは、特にチェックバルブを備えた流体システムでよく見られる問題です。この記事では、ウォーターハンマーの原因、危険性、防止方法について説明し、チェックバルブが問題を軽減または悪化させる役割に焦点を当てます。

ウォーターハンマーとは

ウォーターハンマー (油圧ショックとも呼ばれる) は、流体が突然停止または方向転換を強いられたときに、流体の運動エネルギーによって発生する圧力の急上昇または波です。この現象は、パイプやバルブなどの流体システムで発生する可能性があり、放置すると重大な損害につながる可能性があります。

ウォーターハンマーの原因

流体速度の急激な変化: 急激なバルブの閉鎖やポンプの停止によって発生します。バルブが急に閉じたり、ポンプが突然停止したりすると、流体の運動量が突然中断され、圧力波がシステム全体に伝播します。
高い流速と長い直管: 流体が延長された途切れのないパイプセクションを高速で移動するため、流れが突然停止したり方向転換したりすると、大きな圧力サージが発生する可能性が高まります。
上向きの流れを伴う垂直パイプの向きこのような場合、流体の重量と突然の方向変化により圧力サージが増幅され、より深刻なウォーターハンマー事故が発生する可能性があります。
不適切なバルブの選択と配置: バルブのサイズが小さすぎたり、誤って使用されていたり、ポンプやその他の流れを乱す原因に近すぎたりすると、ウォーターハンマー現象の発生確率と深刻度が増す可能性があります。
ウォーターハンマー緩和装置の不足: サージタンク、エアチャンバー、ウォーターハンマーアレスターなどのウォーターハンマー緩和装置がないと、ウォーターハンマーの発生や深刻度が増す可能性があります。これらの装置は、圧力サージを吸収し、油圧ショックの損傷を最小限に抑えるのに役立ちます。

チェックバルブがウォーターハンマーを悪化させる仕組み

従来のスイングチェックバルブはウォーターハンマーを悪化させる可能性があるこれらのバルブは逆流と重力を利用して閉じるため、突然の衝撃や圧力の急上昇につながる可能性があります。バルブディスクは密閉されるまでにかなりの距離を移動するため、大量の流体が逆方向に移動し、より深刻なウォーターハンマー現象が発生する可能性があります。
他のチェックバルブの設計も、スラム現象を起こしやすい。: 傾斜ディスク、二重ドア、ストップチェックバルブはウォーターハンマーの原因となる可能性があります。これらのバルブは突然閉じ、突然の流れの停止や圧力の急上昇を引き起こす可能性があります。
高速作動ソレノイドバルブはウォーターハンマーの原因となる可能性がある: バルブが非常に速く閉じると、システム内で突然の圧力変化や油圧衝撃波が発生する可能性があります。
チェックバルブが小さすぎたり、誤って取り付けられているとウォーターハンマーが悪化する: チェックバルブが流量に対して小さすぎたり、特定の用途に適していない場合は、過度の圧力降下が発生し、より深刻なウォーターハンマー現象が発生する可能性があります。

適切なチェックバルブの選択によるウォーターハンマーの防止

サイレント/ノンスラムチェックバルブ: 流れの逆流が起こる前にバルブを閉じるスプリングアシスト式の閉鎖機構を備えています。これらのバルブには、移動距離が短いポペットスタイルのディスクが付いていることが多く、方向が逆になってウォーターハンマーを引き起こす可能性のある流体の量を最小限に抑えます。ノンスラムチェックバルブはどの方向でも効果を発揮するため、さまざまな用途に使用できる汎用的なソリューションです。
ノズルチェックバルブ: ノンスラム設計の利点と低圧力損失を組み合わせます。これらのバルブは、合理化された流路と、迅速かつスムーズに閉じるスプリング式ディスクを備えており、効率的なシステムパフォーマンスを維持しながらウォーターハンマーのリスクを軽減します。
適切なバルブのサイズ: ウォーターハンマーを防ぐために不可欠です。最適なパフォーマンスを確保し、圧力サージのリスクを最小限に抑えるには、流量、パイプのサイズ、流体の特性などの要素に基づいてバルブを選択する必要があります。
バルブの配置: チェックバルブをポンプやその他の流れを乱す原因から離して設置すると、ウォーターハンマーのリスクを軽減できます。バルブと突然の流れの変化の原因となる可能性のあるものとの間に十分な距離を確保することで、圧力サージの重大性を最小限に抑えることができます。

ウォーターハンマーを無視することの危険性

ノイズ、振動、キャビテーション損傷: ウォーターハンマーは流体システムで大きな騒音と振動を引き起こす可能性があり、混乱を招くだけでなく、根本的な問題を示すこともあります。時間が経つにつれて、ウォーターハンマーイベントによる繰り返しのストレスにより、キャビテーションによる損傷、パイプ、バルブ、その他のコンポーネントの腐食が発生する可能性があります。
破裂したパイプ、サポート、機器: 深刻な場合、ウォーターハンマーによりパイプ、サポート、機器が破裂したり故障したりする可能性があります。突然の圧力上昇によりシステムの構造的完全性が損なわれ、漏れや破損、潜在的に危険な状況につながる可能性があります。
ジョイントと継手からの漏れ: ウォーターハンマーは、圧力の急上昇による繰り返しのストレスによって時間の経過とともに接続が弱まるため、ジョイントや継手から漏れを引き起こす可能性があります。これらの漏れは、流体の損失、システム効率の低下、および潜在的な安全上の危険につながる可能性があります。
損傷したシステムコンポーネント: ゲージやメーターなどの繊細なシステムコンポーネントは、ウォーターハンマーに伴う激しい振動や圧力スパイクによって損傷を受ける可能性があります。この損傷により、読み取り値が不正確になったり、パフォーマンスが低下したり、高額な修理や交換が必要になる場合があります。
安全上の危険と計画外のダウンタイム: ウォーターハンマーは、パイプやコンポーネントの突然の故障により、液体の漏れ、機器の損傷、さらには近くの作業員の負傷につながる可能性があるため、潜在的な安全上の危険を引き起こす可能性があります。さらに、ウォーターハンマーインシデントは、圧力サージによって引き起こされた損傷に対処するために修理や交換が必要になるため、計画外のダウンタイムにつながることがよくあります。

よくある質問

チェックバルブはウォーターハンマーを引き起こす可能性がありますか?

はい、チェックバルブは、適切に選択または設置されていない場合、ウォーターハンマーの原因になったり、ウォーターハンマーの一因になったりする可能性があります。従来のスイングチェックバルブや突然閉じる傾向があるその他の設計では、突然の流れの停止や圧力の急上昇が発生する可能性があります。

ウォーターハンマーに最適なチェックバルブは何ですか?

ウォーターハンマーを防ぐのに最適なチェックバルブは、スプリングアシストの閉鎖機構を備えたサイレントチェックバルブまたはノンスラムチェックバルブです。ポペットスタイルチェックバルブやノズルチェックバルブなどのこれらのバルブは、流れの逆流が発生する前にすばやくスムーズに閉じるため、突然の圧力変化や油圧衝撃波のリスクが軽減されます。

どのバルブがウォーターハンマーを引き起こしますか?

さまざまなバルブが急速に閉じたり、特定の用途に適さなかったりすると、ウォーターハンマーが発生する可能性があります。従来のスイングチェックバルブ、ティルティングディスクバルブ、ダブルドアバルブ、ストップチェックバルブ、高速作動ソレノイドバルブなどは、適切に選択または設置されていない場合にウォーターハンマーの原因となるバルブの種類です。

ウォーターハンマーの音はどんな音ですか?

ウォーターハンマーは、パイプやバルブ内で大きな衝撃音、ノック音、またはハンマー音として聞こえることがよくあります。音の強さは、圧力サージの深刻度と流体システムの特定の特性によって異なります。場合によっては、ウォーターハンマーによって配管ネットワーク全体で感じられる振動が発生することもあります。

結論

ウォーターハンマーは、特にチェックバルブを備えた流体システムでは深刻な問題です。ウォーターハンマーに関連する原因、危険性、および防止技術を理解することで、エンジニアやシステム設計者は、この問題を軽減するための情報に基づいた決定を下すことができます。ウォーターハンマーのリスクを最小限に抑え、流体システムの寿命と信頼性を確保するには、チェックバルブを適切に選択、サイズ設定、配置することが重要です。