ウォーターハンマーは、特に合金鋼圧力シールゲートバルブが広く使用されているパイプラインでは、流体システムで一般的で潜在的に破壊的な現象です。合金鋼圧力シールゲートバルブの大手サプライヤーとして、私はこれらのバルブに対するウォーターハンマーの影響を直接目撃しました。このブログでは、ウォーターハンマーの性質、合金鋼の圧力シールゲートバルブへの影響、およびこれらの影響を緩和してバルブの寿命と性能を確保する方法を掘り下げます。
ウォーターハンマーの理解
油圧ショックとも呼ばれるウォーターハンマーは、パイプライン内の流体の流速に突然変化すると発生します。この突然の変化は、バルブの迅速な閉鎖または開口部、スタート - ポンプの上昇またはシャットダウン、パイプラインの突然の詰まりなど、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。流速が突然変化すると、圧力波が生成されます。この圧力波は、高速でパイプラインを通過し、その大きさはシステムの通常の動作圧力よりも大幅に高くなる可能性があります。
ウォーターハンマーの背後にある物理学は、流体力学の原理に基づいています。ニュートンの第二法則によれば、流体の勢いの変化（その質量と速度に関連している）は、力をもたらします。流れが突然停止またはリダイレクトされると、流体の勢いが急速に変化し、圧力サージとして現れる大きな力が生じます。
合金鋼圧力シールゲートバルブに対するウォーターハンマーの衝撃
構造的損傷
合金鋼圧力シールゲートバルブに対するウォーターハンマーの最も重要な影響の1つは、構造的損傷です。ウォーターハンマーによって生成される高い圧力波は、バルブ成分に過度の力を発揮できます。通常の動作圧力に耐えるように設計されたバルブ本体は、設計制限を超えてストレスレベルを経験する可能性があります。これは、バルブ本体の亀裂、骨折、または変形につながる可能性があります。たとえば、突然の圧力の増加により、バルブ本体が迅速に拡張して収縮し、内部ストレスが生じ、最終的に物質的な故障につながる可能性があります。
バルブのゲートは、ウォーターハンマーに対しても脆弱です。ゲートは、バルブを通る流体の流れを制御する責任があり、高い圧力波はそれを不規則に動かすことができます。これにより、ゲートのシーリング表面が損傷し、漏れが発生する可能性があります。さらに、ゲートが過度の力でバルブシートに対して強制されている場合、シートの摩耗を引き起こし、バルブのシーリングパフォーマンスをさらに損なう可能性があります。
シールの完全性
合金鋼圧力シールゲートバルブは、液体の漏れを防ぐためにタイトなシールに依存しています。ウォーターハンマーは、これらのバルブのシールの完全性に有害な影響を与える可能性があります。圧力が急増すると、シールが変形したり外れたりする可能性があります。たとえば、一部のバルブで使用されるソフトシールは、高圧力波によって適切な位置から圧縮または押し出される場合があります。これは、内部および外部の漏れにつながる可能性があります。これは、貴重な液体を無駄にするだけでなく、特に危険または可燃性の物質を処理するシステムでも安全リスクをもたらします。
運用上の問題
また、ウォーターハンマーは、合金鋼圧力シールゲートバルブの運用上の問題を引き起こす可能性があります。突然の圧力の変化により、バルブをスムーズに動作させることが困難になる可能性があります。バルブは開閉が難しくなる可能性があり、アクチュエーターはバルブの操作に必要な追加の力により、摩耗と裂傷が増加する可能性があります。場合によっては、バルブが開いた位置または閉じた位置に閉じ込められ、流体システムの通常の動作を破壊することさえあります。
緩和戦略
適切なバルブのサイジングと選択
合金鋼圧力シールゲートバルブのサプライヤーとして、適切なバルブのサイジングと選択の重要性を強調します。システムには小さすぎるバルブは、より高い流量速度を発生させる可能性があり、水ハンマーのリスクが高まります。一方、大きすぎるバルブは非効率的であり、流れの変化にうまく反応しない場合があります。顧客と緊密に連携して、システムの要件を理解し、最も適切なバルブを推奨しています。たとえば、ウォーターハンマーが発生しやすいシステムでは、ゆっくり - 閉鎖やクイックオープニングメカニズムなど、圧力波を減衰させるのに役立つ機能を備えたバルブを提案する場合があります。
サージサプレッサーの設置
ウォーターハンマーアレスターとしても知られるサージサプレッサーは、ウォーターハンマーによって生成される圧力波のエネルギーを吸収するように設計されたデバイスです。これらのデバイスは、バルブの近くのパイプラインに設置して、バルブへのウォーターハンマーの衝撃を減らすことができます。エアチャンバー、スプリングロードデバイス、油圧アキュムレーターなど、さまざまな種類のサージサプレッサーが利用できます。サージサプレッサーの選択は、流量、圧力、液体の種類など、流体システムの特定の特性に依存します。
バルブ操作の制御
バルブ動作の速度を制御することは、ウォーターハンマーの影響を緩和するもう1つの効果的な方法です。迅速なバルブの閉鎖または開口部は、ウォーターハンマーの主な原因の1つです。調整可能な速度制御を備えたアクチュエーターを使用することにより、バルブが徐々に開閉することを保証し、流速の突然の変化を減らすことができます。これにより、ウォーターハンマーによって生成される圧力波の大きさを大幅に減らすことができます。
当社の製品提供
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結論
ウォーターハンマーは、合金鋼圧力シールゲートバルブの性能と寿命に大きな影響を与える可能性のある深刻な問題です。ウォーターハンマーによって引き起こされる構造的損傷、シールの完全性の問題、および運用上の問題は、費用のかかる修理、ダウンタイム、安全リスクにつながる可能性があります。ただし、ウォーターハンマーの性質を理解し、適切なバルブサイジング、サージサプレッサーの設置、バルブ動作の制御などの適切な緩和戦略を実装することにより、これらの影響を最小限に抑えることができます。
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参照
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- Wylie、EB、＆Streeter、VL（1993）。システム内の流体過渡現象。プレンティスホール。
- Chaudhry、MH（2014）。適用された油圧トランジェント。スプリンガー。