JP6033007B2 - Valve self-excited vibration evaluation apparatus and valve self-excited vibration evaluation method - Google Patents
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Description
本発明は、配管に流量調整弁を適用する際に、流量調整弁の自励振動を評価するための弁自励振動評価装置および弁自励振動評価方法に関する。 The present invention relates to a valve self-excited vibration evaluation apparatus and a valve self-excited vibration evaluation method for evaluating self-excited vibration of a flow control valve when a flow control valve is applied to piping.
一般に、配管系の設計にあたっては、配管系の設計上、流量調整機能を要求される場合が多く、配管系内に流量調整弁を設置して、変更可能な管路抵抗を設定することで上記の要求を果たす。ところが、流量調整弁は、配管系内の圧力を減圧させ、流体の持つエネルギを振動や熱といった他のエネルギに変換するため、弁を励振源とする振動に起因した疲労破壊や騒音が発生する場合がある。 In general, when designing a piping system, the flow control function is often required in designing the piping system, and by installing a flow control valve in the piping system and setting a variable pipe resistance, the above Fulfill the demands of However, since the flow regulating valve reduces the pressure in the piping system and converts the energy of the fluid into other energy such as vibration and heat, fatigue failure and noise due to vibration using the valve as an excitation source occur. There is a case.
従来、例えば、特許文献1は、各種プラントの配管系統に用いられる弁の性能評価を行うことが記載されている。この特許文献1に記載の弁の性能評価方法は、プラントに用いられる配管および弁内部の3次元形状を計測し、次に、配管および弁内部の3次元形状のデータベースを作成し、次に、3次元形状のデータベースから性能意表か対象の弁および配管を抽出し、それらを組み合わせた弁−配管モデルを作成し、次に、弁−配管モデルに計算流体力学法を適用し、性能評価対象のCv値を算出し、次に、算出したCv値のデータベースを作成する。さらに、特許文献1に記載の弁の性能評価方法は、弁−配管モデルに計算流体力学法を適用し、弁のキャビテーション係数を算出し、次に、キャビテーション係数からキャビテーションの発生の有無を判定し、次に、キャビテーションの発生の有無により、異なる臨界流速の算定式を用いて弁の自励振動の発生を予測する。
Conventionally, for example,
上述した特許文献1に記載のように、弁の振動に関する体系的な検討は、キャビテーションに起因した振動を防止するものである。しかし、弁の振動は、キャビテーションに起因したものだけでなく、例えば、弁体と弁座との間の流体の隙間流れにより弁体が弁座に連続的に当接することにより生じる自励振動があり、設計段階で自励振動に対する評価を行うことが切望されている。なお、特許文献1において自励振動の発生を予測することが示されているが、特許文献1での自励振動は、キャビテーションに起因するものである。
As described in
本発明は上述した課題を解決するものであり、流量調整弁の自励振動を評価することのできる弁自励振動評価装置および弁自励振動評価方法を提供することを目的とする。 This invention solves the subject mentioned above, and it aims at providing the valve self-excited vibration evaluation apparatus and valve self-excited vibration evaluation method which can evaluate the self-excited vibration of a flow regulating valve.
上述の目的を達成するために、第1の発明の弁自励振動評価装置は、各種流量調整弁に対応した自励振動特性マップを有する自励振動データベースと、所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の前記自励振動特性マップを前記自励振動データベースから取得し、選定された前記流量調整弁を所定の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定する制御部と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the valve self-excited vibration evaluation apparatus according to the first invention is selected according to a self-excited vibration database having a self-excited vibration characteristic map corresponding to various flow control valves and a predetermined piping system. The self-excited vibration characteristic map of the flow control valve is acquired from the self-excited vibration database, and the self-excited vibration of the flow control valve when the selected flow control valve is applied to a predetermined use condition. And a control unit for determining the presence or absence of occurrence.
この弁自励振動評価装置によれば、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定することで、流量調整弁の評価を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation device, the flow control valve can be evaluated by determining whether or not self-excited vibration of the flow control valve selected according to a predetermined piping system has occurred.
第2の発明の弁自励振動評価装置は、第1の発明において、選定された前記流量調整弁が自励振動を発生する場合、前記制御部は、自励振動を防ぐ処置を適用することを特徴とする。 In the valve self-excited vibration evaluation device according to the second invention, in the first invention, when the selected flow regulating valve generates self-excited vibration, the control unit applies a measure for preventing the self-excited vibration. It is characterized by.
この弁自励振動評価装置によれば、流量調整弁に自励振動が発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、自励振動を防いだ設計を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation device, when self-excited vibration is generated in the flow rate adjusting valve, a design that prevents the self-excited vibration can be performed by taking measures to prevent this.
第3の発明の弁自励振動評価装置は、第1または第2の発明において、前記各種流量調整弁に対応したキャビテーション特性マップを有するキャビテーションデータベースをさらに含み、前記制御部は、所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の前記キャビテーション特性マップを前記キャビテーションデータベースから取得し、選定された前記流量調整弁の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁のキャビテーションの発生の有無を判定することを特徴とする。 A valve self-excited vibration evaluation device according to a third aspect of the present invention is the first or second aspect of the present invention, further comprising a cavitation database having a cavitation characteristic map corresponding to the various flow rate regulating valves, and the control unit includes a predetermined piping system The cavitation characteristic map of the flow rate adjustment valve selected according to the flow rate is obtained from the cavitation database, and whether or not cavitation of the flow rate adjustment valve occurs when applied to the usage conditions of the selected flow rate adjustment valve. It is characterized by determining.
この弁自励振動評価装置によれば、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定し、かつ所定の配管系に応じて選定された流量調整弁のキャビテーションの発生の有無を判定することで、流量調整弁の評価を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation apparatus, it is determined whether or not the self-excited vibration of the flow rate adjusting valve selected according to the predetermined piping system has occurred, and the flow rate adjusting valve selected according to the predetermined piping system By determining the presence or absence of the occurrence of cavitation, the flow rate adjustment valve can be evaluated.
第4の発明の弁自励振動評価装置は、第3の発明において、選定された前記流量調整弁がキャビテーションを発生する場合、前記制御部は、キャビテーションを防ぐ処置を適用することを特徴とする。 The valve self-excited vibration evaluation device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the third aspect, when the selected flow regulating valve generates cavitation, the control unit applies a measure for preventing cavitation. .
この弁自励振動評価装置によれば、流量調整弁に自励振動が発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、自励振動を防いだ設計を行うことができ、かつ流量調整弁にキャビテーションが発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、キャビテーションを防いだ設計を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation device, when self-excited vibration occurs in the flow rate adjustment valve, it is possible to perform a design that prevents self-excited vibration by taking measures to prevent this, and in the flow rate adjustment valve, When cavitation occurs, a design that prevents cavitation can be performed by taking measures to prevent this.
上述の目的を達成するために、第5の発明の弁自励振動評価方法は、各種流量調整弁に対応した自励振動特性マップを有する自励振動データベースを含む弁自励振動評価装置を用いる弁自励振動評価方法であって、所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の自励振動特性マップを前記自励振動データベースから取得し、選定された前記流量調整弁を所定の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定する工程を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the valve self-excited vibration evaluation method of the fifth invention uses a valve self-excited vibration evaluation apparatus including a self-excited vibration database having self-excited vibration characteristic maps corresponding to various flow rate adjusting valves. A valve self-excited vibration evaluation method, wherein a self-excited vibration characteristic map of the flow rate adjusting valve selected according to a predetermined piping system is acquired from the self-excited vibration database, and the selected flow rate adjusting valve is The method includes a step of determining whether or not self-excited vibration of the flow rate adjusting valve is generated when applied to a use condition.
この弁自励振動評価方法によれば、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定することで、流量調整弁の評価を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation method, the flow control valve can be evaluated by determining whether or not self-excited vibration of the flow control valve selected according to a predetermined piping system has occurred.
第6の発明の弁自励振動評価方法は、第5の発明において、選定された前記流量調整弁が自励振動を発生する場合、自励振動を防ぐ処置を適用する工程をさらに含むことを特徴とする。 The valve self-excited vibration evaluation method of the sixth invention further includes a step of applying a measure for preventing self-excited vibration when the selected flow regulating valve generates self-excited vibration in the fifth invention. Features.
この弁自励振動評価方法によれば、流量調整弁に自励振動が発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、自励振動を防いだ設計を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation method, when self-excited vibration is generated in the flow rate adjusting valve, a design that prevents the self-excited vibration can be performed by taking measures to prevent this.
第7の発明の弁自励振動評価方法は、第5または第6の発明において、前記弁自励振動評価装置が、前記各種流量調整弁におけるキャビテーション特性マップを有するキャビテーションデータベースをさらに含み、所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の前記キャビテーション特性マップを前記キャビテーションデータベースから取得し、選定された前記流量調整弁の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁のキャビテーションの発生の有無を判定する工程をさらに含むことを特徴とする。 The valve self-excited vibration evaluation method according to a seventh aspect of the present invention is the valve self-excited vibration evaluation device according to the fifth or sixth aspect, further comprising a cavitation database having a cavitation characteristic map in the various flow rate regulating valves. The cavitation characteristic map of the flow regulating valve selected according to the piping system is acquired from the cavitation database, and the occurrence of cavitation of the flow regulating valve when applied to the usage conditions of the selected flow regulating valve. The method further includes a step of determining presence or absence.
この弁自励振動評価方法によれば、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定し、かつ所定の配管系に応じて選定された流量調整弁のキャビテーションの発生の有無を判定することで、流量調整弁の評価を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation method, it is determined whether or not the self-excited vibration of the flow rate adjusting valve selected according to the predetermined piping system has occurred, and the flow rate adjusting valve selected according to the predetermined piping system By determining the presence or absence of the occurrence of cavitation, the flow rate adjustment valve can be evaluated.
第8の発明の弁自励振動評価方法は、第7の発明において、選定された前記流量調整弁が前記所定の配管系の使用条件下でキャビテーションを発生する場合、キャビテーションを防ぐ処置を適用する工程をさらに含むことを特徴とする。 The valve self-excited vibration evaluation method according to an eighth aspect of the present invention is the seventh aspect of the invention, in which the treatment for preventing cavitation is applied when the selected flow regulating valve generates cavitation under the use condition of the predetermined piping system. The method further includes a step.
この弁自励振動評価方法によれば、流量調整弁に自励振動が発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、自励振動を防いだ設計を行うことができ、かつ流量調整弁にキャビテーションが発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、キャビテーションを防いだ設計を行うことができる。 According to this valve self-excited vibration evaluation method, when self-excited vibration occurs in the flow regulating valve, it is possible to perform a design that prevents self-excited vibration by taking measures to prevent this, and When cavitation occurs, a design that prevents cavitation can be performed by taking measures to prevent this.
本発明によれば、流量調整弁の自励振動を評価することができる。 According to the present invention, the self-excited vibration of the flow regulating valve can be evaluated.
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
[実施形態1]
図1は、本実施形態に係る弁自励振動評価装置の構成図であり、図2は、配管系の系統図を示す概略図である。本実施形態に係る弁自励振動評価装置1は、各種プラント(例えば、原子力発電設備)の設計に際して、図2に示すような配管7に配置する流量調整弁8の評価を行うためのものである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a valve self-excited vibration evaluation apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a system diagram of a piping system. The valve self-excited
図1に示すように、弁自励振動評価装置1は、コンピュータ2と、画像表示装置(表示部)5と、入力装置6とを有する。コンピュータ2は、制御部3と記憶部4とを有する。制御部3は、例えば、CPU(Central Processing Unit:中央演算装置)である。制御部3は、入力装置6からの命令またはデータの入力を受け付ける。記憶部4は、一例として、ハードディスク装置または半導体記憶デバイスである。記憶部4は、コンピュータ2と通信回線を通じて接続されるもの(例えば、データサーバー)であってもよい。画像表示装置5は、画面5Dを有し、画面5Dに画像、主に、設計する配管系の系統図(図2参照)を表示する。入力装置6は、設計すべき配管系での配管7に設ける流量調整弁8の使用条件を入力する。流量調整弁8の使用条件は、主に、配管流量に応じた弁開度や配管圧力に応じた弁差圧がある。本実施形態において、入力装置6は、キーボード6Kおよびマウス6Mを有するが、入力装置6はこれらに限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, the valve self-excited
ここで、配管系の系統図は、図2に示すように、少なくとも、配管7に流体を流通させるポンプ9が設けられ、かつ配管7に流体の流量を調整する流量調整弁8が設けられている。
Here, in the system diagram of the piping system, as shown in FIG. 2, at least a
本実施形態において、弁自励振動評価装置1は、自励振動データベース4Aを用いて、所定の配管系に配置する流量調整弁8の自励振動の評価を行う。自励振動データベース4Aは、図1に示すように、弁自励振動評価装置1の記憶部4に記憶されている。
In this embodiment, the valve self-excited
図3〜図5は、本実施形態に係る弁自励振動評価装置の記憶部が有する自励振動データベースの自励振動特性マップの概念図である。自励振動データベース4Aは、図3〜図5に示すように、各種流量調整弁に対応した自励振動特性マップS1,S2,S3を有する。本実施形態では、図3〜図5において3つの自励振動特性マップS1,S2,S3の例を示している。自励振動特性マップS1,S2,S3は、流量調整弁8の弁開度と弁差圧との関係において、予め試験を行って得た自励振動が発生する領域Aおよび自励振動が発生しない領域Bを示す。また、自励振動特性マップS1,S2,S3は、試験で確認していないものの弁体と弁座との間に隙間流れが存在しないことから自励振動が発生しないと推定した領域Cを示す。また、図には明示しないが、自励振動特性マップS1,S2,S3は、試験で確認していないものの弁体と弁座との間に隙間流れが存在しても他の試験条件から自励振動が発生しないと推定した領域を示す。なお、自励振動とは、キャビテーションに基づき発生するものではなく、例えば、弁体と弁座との間の流体の隙間流れにより弁体が弁座に連続的に当接することにより生じる振動をいう。
3 to 5 are conceptual diagrams of self-excited vibration characteristic maps of a self-excited vibration database included in the storage unit of the valve self-excited vibration evaluation apparatus according to the present embodiment. The self-
図6は、本実施形態に係る弁自励振動評価装置の処理手順を示すフローチャートである。図6に示すように、まず、所定の配管系に適用される流量調整弁8を選定する(ステップS1)。流量調整弁8の選定は、配管系の流量や圧力などにより、例えば、弁容量や流量調整幅などを考慮してオペレータが行うことができる。そして、オペレータが、選定された流量調整弁8の使用条件を設定するため、例えば、入力装置6のキーボード6Kを用いて入力する(ステップS2)。なお、ステップS1での流量調整弁8の選定は、ステップS2において流量調整弁8の使用条件を設定することにより、当該使用条件に合ったものを選定することも可能である。この場合、弁自励振動評価装置1の記憶部4に、流量調整弁8とその使用条件とが関連付けられた流量調整弁データベースを含み、オペレータによる流量調整弁8の使用条件の入力により、制御部3は、記憶部4から流量調整弁データベースを読み出し、使用条件に該当する流量調整弁8を選定する。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the valve self-excited vibration evaluation device according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, first, the flow
ステップS2において流量調整弁8の使用条件が入力されると、制御部3は、記憶部4から自励振動データベース4Aを読み出し、選定された流量調整弁8に対応する自励振動特性マップS1,S2,S3から、選定された流量調整弁8を使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定する(ステップS3)。すなわち、制御部3は、流量調整弁8の使用条件である弁開度および弁差圧を自励振動特性マップS1,S2,S3に当てはめることで、その使用条件が自励振動特性マップS1,S2,S3における各領域A,B,Cにあるか否かにより自励振動の発生の有無を判定する。
When the use condition of the flow
このように、本実施形態の弁自励振動評価装置1は、各種流量調整弁8に対応した自励振動特性マップS1,S2,S3を有する自励振動データベース4Aと、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8の自励振動特性マップS1,S2,S3を自励振動データベース4Aから取得し、選定された流量調整弁8を所定の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定する制御部3と、を含む。
As described above, the valve self-excited
また、本実施形態の弁自励振動評価方法は、各種流量調整弁8に対応した自励振動特性マップS1,S2,S3を有する自励振動データベース4Aを含む弁自励振動評価装置1を用いる弁自励振動評価方法であって、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8の自励振動特性マップS1,S2,S3を自励振動データベース4Aから取得し、選定された流量調整弁8を所定の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定する工程を含む。
Further, the valve self-excited vibration evaluation method of the present embodiment uses the valve self-excited
この弁自励振動評価装置1および弁自励振動評価方法によれば、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定することで、流量調整弁8の評価を行うことが可能になる。
According to the valve self-excited
図7は、本実施形態の変形例に係る弁自励振動評価装置の処理手順を示すフローチャートである。この変形例では、本実施形態の弁自励振動評価装置1が用いられ、その処理手順として、自励振動の評価の結果、自励振動が発生する場合に、当該自励振動を防ぐ処置を行う。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of the valve self-excited vibration evaluation device according to the modification of the present embodiment. In this modified example, the valve self-excited
図7に示すように、まず、所定の配管系に適用される流量調整弁8を選定する(ステップS1)。流量調整弁8の選定は、配管系の流量や圧力などにより、例えば、弁容量や流量調整幅などを考慮してオペレータが行うことができる。そして、オペレータが、選定された流量調整弁8の使用条件を設定するため、例えば、入力装置6のキーボード6Kを用いて入力する(ステップS2)。なお、ステップS1での流量調整弁8の選定は、ステップS2において流量調整弁8の使用条件を設定することにより、当該使用条件に合ったものを選定することも可能である。この場合、弁自励振動評価装置1の記憶部4に、流量調整弁8とその使用条件とが関連付けられた流量調整弁データベースを含み、オペレータによる流量調整弁8の使用条件の入力により、制御部3は、記憶部4から流量調整弁データベースを読み出し、使用条件に該当する流量調整弁8を選定する。
As shown in FIG. 7, first, the flow
ステップS2において流量調整弁8の使用条件が入力されると、制御部3は、記憶部4から自励振動データベース4Aを読み出し、選定された流量調整弁8に対応する自励振動特性マップS1,S2,S3から、選定された流量調整弁8を使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定する(ステップS3)。すなわち、制御部3は、流量調整弁8の使用条件である弁開度および弁差圧を自励振動特性マップS1,S2,S3に当てはめることで、その使用条件が自励振動特性マップS1,S2,S3における各領域A,B,Cにあるか否かにより自励振動の発生の有無を判定する。
When the use condition of the flow
ステップS3において自励振動の発生の有無を判定した結果、自励振動が発生する場合(ステップS4:Yes)、制御部3は、自励振動を防ぐ処置を行う(ステップS5)。具体的には、配管7において流量調整弁8の流体の下流側となる部位にオリフィスを配置する。オリフィスは、配管系において差圧を生じさせるもので、これにより流量調整弁8の差圧負担を軽減するため、例えば、流量調整弁8の使用条件下における弁開度を嵩上げすることで自励振動の発生を防ぐ。このように、自励振動を防ぐ処置は、流量調整弁の差圧負担を軽減する。なお、流量調整弁の差圧負担を軽減するには、オリフィスの設置に限らず、配管7の径を下げたり、ポンプ9の水頭を下げたりしてもよい。また、自励振動を防ぐ処置は、振動そのものを抑えるように、配管7や流量調整弁8を物理的に強固に押さえるようにしてもよい。また、流量調整弁8を他のものに交換してもよい。そして、ステップS5において自励振動を防ぐ処置を行った後は、本処理を終了する。一方、ステップS3において自励振動の発生の有無を判定した結果、自励振動が発生しない場合(ステップS4:No)、本処理を終了する。
As a result of determining whether or not self-excited vibration has occurred in step S3, when self-excited vibration occurs (step S4: Yes), the
このように、本実施形態の弁自励振動評価装置1は、選定された流量調整弁8が自励振動を発生する場合、制御部3は、自励振動を防ぐ処置を適用する。
Thus, in the valve self-excited
また、本実施形態の弁自励振動評価方法は、選定された流量調整弁8が自励振動を発生する場合、自励振動を防ぐ処置を適用する工程をさらに含む。
In addition, the valve self-excited vibration evaluation method of the present embodiment further includes a step of applying a measure for preventing self-excited vibration when the selected
この弁自励振動評価装置1および弁自励振動評価方法によれば、流量調整弁8に自励振動が発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、自励振動を防いだ設計を行うことが可能になる。
According to the valve self-excited
[実施形態2]
図8は、本実施形態に係る弁自励振動評価装置の構成図である。本実施形態の弁自励振動評価装置1は、実施形態1に加え、キャビテーションデータベース4Bを用いて、所定の配管系に配置する流量調整弁8のキャビテーションの評価を行う点が異なる。したがって以下に説明する実施形態2において、上述した実施形態1と同様の箇所に同一の符号を付して説明を省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a configuration diagram of the valve self-excited vibration evaluation device according to the present embodiment. In addition to the first embodiment, the valve self-excited
図8に示すように、弁自励振動評価装置1は、コンピュータ2と、画像表示装置(表示部)5と、入力装置6とを有する。コンピュータ2は、制御部3と記憶部4とを有する。記憶部4は、自励振動データベース4Aおよびキャビテーションデータベース4Bが記憶されている。
As shown in FIG. 8, the valve self-excited
図9〜図11は、本実施形態に係る弁自励振動評価装置の記憶部が有するキャビテーションデータベースのキャビテーション特性マップの概念図である。キャビテーションデータベース4Bは、図9〜図11に示すように、各種流量調整弁に対応したキャビテーション特性マップC1,C2,C3を有する。本実施形態では、図9〜図11において3つのキャビテーション特性マップC1,C2,C3の例を示している。キャビテーション特性マップC1,C2,C3は、流量調整弁8のキャビテーション係数と弁開度との関係を示す。図9〜図11において、「●」は、クリティカルキャビテーション係数であり、弁開度に伴い最大振動を生じるキャビテーションが発生するキャビテーション係数を示す。また、「△」は、初生キャビテーション係数であり、弁開度に伴いキャビテーションが発生し始めるキャビテーション係数を示す。また、「■」は、チョークキャビテーション係数であり、弁開度がチョーク時でキャビテーションが発生するキャビテーション係数を示す。
9 to 11 are conceptual diagrams of cavitation characteristics maps of a cavitation database included in the storage unit of the valve self-excited vibration evaluation device according to the present embodiment. The cavitation database 4B has cavitation characteristic maps C1, C2, and C3 corresponding to various flow rate adjustment valves, as shown in FIGS. In the present embodiment, examples of three cavitation characteristic maps C1, C2, and C3 are shown in FIGS . The cavitation characteristic maps C1, C2, and C3 indicate the relationship between the cavitation coefficient of the flow
図12は、本実施形態に係る弁自励振動評価装置の処理手順を示すフローチャートである。図12に示すように、まず、所定の配管系に適用される流量調整弁8を選定する(ステップS1)。流量調整弁8の選定は、配管系の流量や圧力などにより、例えば、弁容量や流量調整幅などを考慮してオペレータが行うことができる。そして、オペレータが、選定された流量調整弁8の使用条件を設定するため、例えば、入力装置6のキーボード6Kを用いて入力する(ステップS2)。なお、ステップS1での流量調整弁8の選定は、ステップS2において流量調整弁8の使用条件を設定することにより、当該使用条件に合ったものを選定することも可能である。この場合、弁自励振動評価装置1の記憶部4に、流量調整弁8とその使用条件とが関連付けられた流量調整弁データベースを含み、オペレータによる流量調整弁8の使用条件の入力により、制御部3は、記憶部4から流量調整弁データベースを読み出し、使用条件に該当する流量調整弁8を選定する。
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of the valve self-excited vibration evaluation device according to the present embodiment. As shown in FIG. 12, first, the flow
ステップS2において流量調整弁8の使用条件が入力されると、制御部3は、記憶部4からキャビテーションデータベース4Bを読み出し、選定された流量調整弁8に対応するキャビテーション特性マップC1,C2,C3から、選定された流量調整弁8を使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8のキャビテーションの発生の有無を判定する(ステップS11)。すなわち、制御部3は、選定された流量調整弁8のキャビテーション係数を算出し、当該キャビテーション係数を、キャビテーション特性マップC1,C2,C3に当てはめることで、使用条件である弁開度との関係によりキャビテーションの発生の有無を判定する。
When the use condition of the flow
次に、制御部3は、記憶部4から自励振動データベース4Aを読み出し、選定された流量調整弁8に対応する自励振動特性マップS1,S2,S3から、選定された流量調整弁8を使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定する(ステップS3)。すなわち、制御部3は、流量調整弁8の使用条件である弁開度および弁差圧を自励振動特性マップS1,S2,S3に当てはめることで、その使用条件が自励振動特性マップS1,S2,S3における各領域A,B,Cにあるか否かにより自励振動の発生の有無を判定する。なお、ステップS3とステップS11との処理は、その順序が逆であってもよい。
Next, the
このように、本実施形態の弁自励振動評価装置1は、各種流量調整弁8に対応したキャビテーション特性マップC1,C2,C3を有するキャビテーションデータベース4Bをさらに含み、制御部3は、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8のキャビテーション特性マップC1,C2,C3をキャビテーションデータベース4Bから取得し、選定された流量調整弁8の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8のキャビテーションの発生の有無を判定する。
As described above, the valve self-excited
また、本実施形態の弁自励振動評価方法は、弁自励振動評価装置1が、各種流量調整弁8におけるキャビテーション特性マップC1,C2,C3を有するキャビテーションデータベース4Bをさらに含み、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8のキャビテーション特性マップC1,C2,C3をキャビテーションデータベース4Bから取得し、選定された流量調整弁8の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8のキャビテーションの発生の有無を判定する工程をさらに含む。
Further, in the valve self-excited vibration evaluation method of the present embodiment, the valve self-excited
この弁自励振動評価装置1および弁自励振動評価方法によれば、所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定し、かつ所定の配管系に応じて選定された流量調整弁8のキャビテーションの発生の有無を判定することで、流量調整弁8の評価を行うことが可能になる。
According to the valve self-excited
図13は、本実施形態の変形例に係る弁自励振動評価装置の処理手順を示すフローチャートである。この変形例では、本実施形態の弁自励振動評価装置1が用いられ、その処理手順として、キャビテーションの評価の結果、キャビテーションが発生する場合、当該キャビテーションを防ぐ処置を行う。また、この変形例では、自励振動の評価の結果、自励振動が発生する場合に、当該自励振動を防ぐ処置を行う。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a processing procedure of the valve self-excited vibration evaluation device according to the modification of the present embodiment. In this modification, the valve self-excited
図13に示すように、まず、所定の配管系に適用される流量調整弁8を選定する(ステップS1)。流量調整弁8の選定は、配管系の流量や圧力などにより、例えば、弁容量や流量調整幅などを考慮してオペレータが行うことができる。そして、オペレータが、選定された流量調整弁8の使用条件を、例えば、入力装置6のキーボード6Kを用いることにより入力する(ステップS2)。なお、ステップS1での流量調整弁8の選定は、ステップS2において流量調整弁8の使用条件を入力することにより、当該使用条件に合ったものを選定することも可能である。この場合、弁自励振動評価装置1の記憶部4に、流量調整弁8とその使用条件とが関連付けられた流量調整弁データベースを含み、オペレータによる流量調整弁8の使用条件の入力により、制御部3は、記憶部4から流量調整弁データベースを読み出し、使用条件に該当する流量調整弁8を選定する。
As shown in FIG. 13, first, the flow
ステップS2において流量調整弁8の使用条件が入力されると、制御部3は、記憶部4からキャビテーションデータベース4Bを読み出し、選定された流量調整弁8に対応するキャビテーション特性マップC1,C2,C3から、選定された流量調整弁8を使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8のキャビテーションの発生の有無を判定する(ステップS11)。すなわち、制御部3は、選定された流量調整弁8のキャビテーション係数を算出し、当該キャビテーション係数を、キャビテーション特性マップC1,C2,C3に当てはめることで、使用条件である弁開度との関係によりキャビテーションの発生の有無を判定する。
When the use condition of the flow
ステップS11においてキャビテーションの発生の有無を判定した結果、キャビテーションが発生する場合(ステップS12:Yes)、制御部3は、キャビテーションを防ぐ処置を行う(ステップS13)。具体的には、配管7において流量調整弁8の流体の下流側となる部位にオリフィスを配置する。オリフィスは、配管系において差圧を生じさせるもので、これにより流量調整弁8の差圧負担を軽減するため、キャビテーションの発生を防ぐ。このように、キャビテーションを防ぐ処置は、流量調整弁の差圧負担を軽減する。なお、流量調整弁の差圧負担を軽減するには、オリフィスの設置に限らず、配管7の径を下げたり、ポンプ9の水頭を下げたりしてもよい。また、キャビテーションを防ぐ処置は、振動そのものを抑えるように、配管7や流量調整弁8を物理的に強固に押さえるようにしてもよい。また、流量調整弁8を他のものに交換してもよい。そして、ステップS13において自励振動を防ぐ処置を行った後は、ステップS3に進む。一方、ステップS11において自励振動の発生の有無を判定した結果、自励振動が発生しない場合(ステップS12:No)、ステップS3に進む。
As a result of determining whether or not cavitation has occurred in step S11, if cavitation occurs (step S12: Yes), the
次に、制御部3は、記憶部4から自励振動データベース4Aを読み出し、選定された流量調整弁8に対応する自励振動特性マップS1,S2,S3から、選定された流量調整弁8を入力された使用条件に適用した場合での当該流量調整弁8の自励振動の発生の有無を判定する(ステップS3)。すなわち、制御部3は、流量調整弁8の使用条件である弁開度および弁差圧を自励振動特性マップS1,S2,S3に当てはめることで、その使用条件が自励振動特性マップS1,S2,S3における各領域A,B,Cにあるか否かにより自励振動の発生の有無を判定する。
Next, the
ステップS3において自励振動の発生の有無を判定した結果、自励振動が発生する場合(ステップS4:Yes)、制御部3は、自励振動を防ぐ処置を行う(ステップS5)。具体的には、配管7において流量調整弁8の流体の下流側となる部位にオリフィスを配置する。オリフィスは、配管系において差圧を生じさせるもので、これにより流量調整弁8の差圧負担を軽減するため、例えば、流量調整弁8の使用条件下における弁開度を嵩上げすることで自励振動の発生を防ぐ。このように、自励振動を防ぐ処置は、流量調整弁の差圧負担を軽減する。なお、流量調整弁の差圧負担を軽減するには、オリフィスの設置に限らず、配管7の径を下げたり、ポンプ9の水頭を下げたりしてもよい。また、自励振動を防ぐ処置は、振動そのものを抑えるように、配管7や流量調整弁8を物理的に強固に押さえるようにしてもよい。また、流量調整弁8を他のものに交換してもよい。そして、ステップS5において自励振動を防ぐ処置を行った後は、本処理を終了する。一方、ステップS3において自励振動の発生の有無を判定した結果、自励振動が発生しない場合(ステップS4:No)、本処理を終了する。なお、ステップS3〜ステップS5とステップS11〜ステップS13との処理は、その順序が逆であってもよい。また、ステップS13の処理を行うことで、自励振動が発生しなくなる場合もあり、このような場合は、ステップS5の処理を行わなくてもよい。また、ステップS5の処理を行うことで、キャビテーションが発生しなくなる場合もあり、このような場合は、ステップS13の処理を行わなくてもよい。
As a result of determining whether or not self-excited vibration has occurred in step S3, when self-excited vibration occurs (step S4: Yes), the
このように、本実施形態の弁自励振動評価装置1は、選定された流量調整弁8がキャビテーションを発生する場合、制御部3は、キャビテーションを防ぐ処置を適用する。
Thus, in the valve self-excited
また、本実施形態の弁自励振動評価方法は、選定された流量調整弁8がキャビテーションを発生する場合、キャビテーションを防ぐ処置を適用する工程をさらに含む。
In addition, the valve self-excited vibration evaluation method of the present embodiment further includes a step of applying a measure for preventing cavitation when the selected
この弁自励振動評価装置1および弁自励振動評価方法によれば、流量調整弁8に自励振動が発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、自励振動を防いだ設計を行うことが可能になり、かつ流量調整弁8にキャビテーションが発生する場合、これを防ぐ処置を行うことで、キャビテーションを防いだ設計を行うことが可能になる。
According to the valve self-excited
1 弁自励振動評価装置
2 コンピュータ
3 制御部
4 記憶部
4A 自励振動データベース
4B キャビテーションデータベース
5 画像表示装置
5D 画面
6 入力装置
6K キーボード
6M マウス
7 配管
8 流量調整弁
9 ポンプ
S1,S2,S3 自励振動特性マップ
C1,C2,C3 キャビテーション特性マップ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の前記自励振動特性マップを前記自励振動データベースから取得し、選定された前記流量調整弁を所定の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定する制御部と、
を含むことを特徴とする弁自励振動評価装置。 A self-excited vibration database having a self-excited vibration characteristic map showing a region where self-excited vibration occurs and a region where self-excited vibration does not occur in relation to predetermined use conditions of various flow rate regulating valves;
The self-excited vibration characteristic map of the flow control valve selected according to a predetermined piping system is acquired from the self-excited vibration database, and the selected flow control valve is applied to a predetermined use condition. A control unit for determining whether or not self-excited vibration of the flow regulating valve is generated;
The valve self-excited vibration evaluation apparatus characterized by including.
前記制御部は、所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の前記キャビテーション特性マップを前記キャビテーションデータベースから取得し、選定された前記流量調整弁の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁のキャビテーションの発生の有無を判定することを特徴とする請求項1または2に記載の弁自励振動評価装置。 Further comprising a cavitation database having a cavitation characteristic map indicating the presence or absence of cavitation in relation to predetermined use conditions of the various flow rate regulating valves,
The control unit acquires the cavitation characteristic map of the flow rate adjustment valve selected according to a predetermined piping system from the cavitation database, and applies the flow rate when the selected flow rate adjustment valve is applied to use conditions. The valve self-excited vibration evaluation device according to claim 1 or 2, wherein the presence or absence of occurrence of cavitation of the regulating valve is determined.
所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の自励振動特性マップを前記自励振動データベースから取得し、選定された前記流量調整弁を所定の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁の自励振動の発生の有無を判定する工程を含むことを特徴とする弁自励振動評価方法。 A valve self-excited vibration evaluation apparatus including a self-excited vibration characteristic map having a self-excited vibration characteristic map indicating a region where self-excited vibration occurs and a region where self-excited vibration does not occur in relation to predetermined use conditions of various flow control valves. A valve self-excited vibration evaluation method to be used,
The flow rate when the self-excited vibration characteristic map of the flow regulating valve selected according to a predetermined piping system is acquired from the self-excited vibration database and the selected flow regulating valve is applied to a predetermined use condition. A method for evaluating self-excited vibration of a valve, comprising the step of determining whether self-excited vibration of a regulating valve has occurred.
所定の配管系に応じて選定された前記流量調整弁の前記キャビテーション特性マップを前記キャビテーションデータベースから取得し、選定された前記流量調整弁の使用条件に適用した場合での当該流量調整弁のキャビテーションの発生の有無を判定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項5または6に記載の弁自励振動評価方法。 The valve self-excited vibration evaluation device further includes a cavitation database having a cavitation characteristic map indicating whether or not cavitation has occurred in relation to predetermined use conditions of the various flow rate regulating valves,
The cavitation characteristic map of the flow control valve selected according to a predetermined piping system is acquired from the cavitation database and applied to the use conditions of the selected flow control valve. The valve self-excited vibration evaluation method according to claim 5, further comprising a step of determining whether or not the occurrence has occurred.
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