【キャビテーション・ウォーターハンマー】ポンプが振動して起こる騒音

ポンプ保全

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象としています。

この記事を読むと、ポンプで発生する騒音の種類を知ることができます。

結論

ポンプの騒音の種類として

圧力脈動、キャビテーション、ウォーターハンマー

などの種類があります。

はじめに

流体機械が運転を行うと必ず振動が起きます。

振動が起きると騒音も起きます。

この振動騒音は設備の健全性を示す重要な指標です。

ポンプで発生する騒音の種類を紹介します。

圧力脈動

ポンプを動かすと、液体の圧力が上がります。

ポンプが動くと、羽根枚数と回転速度に比例した、周期的な力の変動が起こります。

液体に加わる圧力と、ポンプの周期運動の関係で

ポンプや周囲の配管系統は、周期的な振動が発生します。

  • ポンプ自身を強固に固定すること
  • 配管への振動伝搬を抑えるための吸収装置を付けること
  • 配管が強固に支えられるようなサポートを付けること

このあたりのことは、一般的に語られる事項です。

バッチ系では配管切替が特殊要因

もちろん重要なことであり、機械設計者・配管設計者は肝に銘じないといけません。

バッチ系化学工場では

配管切替

が非常に多いので、ここにも目を向けないといけません。

これは今回のテーマから外れるので、別途議論します。

バッチ系では配管振動計算は不要

配管の振動対策のために、振動計算をしてサポートの位置を決めるという事が

教科書などに乗っていますが、

わざわざそんなことはしません。

CADソフトなどの拡張機能として備わっているものもあるかもしれませんが、

それもしません。

ちゃんと建屋と配管のモデリングができている系に対してのみ、そういう振動計算は可能です。

新設プラント建設が少なく、増改築ばかりのバッチ系化学工場では

配管の振動計算の需要はありません。

キャビテーション

ポンプで発生したキャビテーションはポンプ出口で消滅します。

吸込口で部分的に蒸気となった液体が、ポンプ出口で圧力を持つために、

気泡蒸気が消滅します。

気泡が潰れると、体積変化が起こるので、

衝撃圧が発生します。

これはポンプの大きな振動になります。

それが騒音の原因にもなります。

ウォーターハンマー

ウォーターハンマーとは、ポンプを急停止させたり、弁を急閉止した時に起こります。

それまで流れがあった流体が、ポンプの停止や弁の閉止することで

流体に行き先が無くなります。

そのため流体内で圧力変化が起きます。

この圧力変化で、液体が沸騰することがあります。

沸騰して気体となっても、すぐに液体に戻ります。

これは原理的にはキャビテーションと同じです。

キャビテーションと違って、発生頻度が少なく、原因として判明しやすい要因です。

おわりに

ポンプの騒音は、少なくともバッチ系化学工場では問題になりません。

そもそもポンプの大きさが小さいからです。

ポンプは非常に多く使われる設備なので、対策も確立していることが一因でしょうか。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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