Q&A 設計編

Q3 水撃圧ってなんですか?
A

圧送管路では、バルブの急開閉、あるいはポンプの急激な始動・停止を行うと、水の運動量が短時間に変化し管路内に異常に大きな圧力波が発生することがあります。この圧力波が発生する作用を水撃作用(ウォータハンマ)といい、発生圧力を水撃圧といいます。
水撃圧は管路の安全性を検討するうえで重要な要素で、圧送管路の構造設計においては、この水撃圧を内圧の重要な設計条件として十分に安全を見込む必要があります。

(1)水撃圧の予測方法
水撃圧を予測する方法は、大別すると経験則による方法と計算等による方法があります。さらに、計算等による水撃圧の解析法には、簡単な系については理論解法があり、複雑な系については数値解析が行われます。計算等による水撃圧は、弾性体理論に基づく非定常流況の基礎式を展開して数値計算により推定します。
水撃圧の予測には、経験則による方法が多く採用されており、次の値が用いられています。
ポンプ圧送:静水圧が0.44MPa未満の場合はその100%、静水圧が0.44MPa以上の場合はその60%または0.44MPaのいずれか大きい値。

(2)水撃圧対策
ポンプ系圧送管路では停電や事故等の理由によりポンプが急停止するため、水撃圧そのもののコントロールが難しいので水撃圧の防止対策が主体となります。この対策は、その主たる目的が負荷の防止または上昇圧力防止のいずれかにより異なります。
負荷の防止には、ポンプの回転部分にフライホイールを付ける方法、吸気弁を取り付ける方法、サージタンクの設置等があります。
上昇圧力防止には、パイパス弁付き自動緩閉装置、安全弁の設置等があります。

引用文献『土地改良事業計画設計基準 設計「パイプライン」』より



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