JP3432861B2 - 配管の振動防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば発電プラントあ
るいは化学プラント等に採用されている保温層（断熱
層）を備えた配管の振動防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】沸騰水型原子力プラント等の発電プラン
ト及び化学プラントに布設される配管には、配管が布設
される部屋の温度が上がることを避けるため、あるいは
配管表面に水が結露することを防止するために、管の表
面に保温材（断熱材）を施し、断熱層を形成することが
行われる。

【０００３】一般に採用されているこの種配管は、管
（管体）の表面上に断熱材を巻きつけて断熱層を形成
し、さらに、その上にアルミ板を巻きつけて、このアル
ミ板により前記断熱材を固定するようにしている。

【０００４】尚、管体に巻かれるこの断熱の用途は、保
温、防露、保冷等である。

【０００５】さらに、この種配管には、管の溶接部や配
管支持装置等の定期的な検査を実施することが要求され
るものが多く、このような点検個所に対しては、金属保
温と呼ばれる着脱可能な保温を施こすようにもしてい
る。

【０００６】また、原子力プラント等においては、地震
等による配管の振動に対する健全性が強く要求されるこ
とから、配管の所定個所に、配管を耐震的とする耐震支
持装置が設けられている。

【０００７】また、この種の配管には、前記外部要因に
よる振動以外に、内部要因による振動、すなわち内部流
体または接続する機器の振動によって引き起こされる振
動もあり、このような振動に対して配管の健全性を確保
するために、振動すると予想される配管部分に防振用の
配管支持装置を追設し、振動を抑制するようにしてい
る。

【０００８】図４には、従来一般に採用されているその
配管支持装置の例が示されている。

【０００９】図中１が流体が流通する管体であり、８が
配管支持装置である。

【００１０】管体１は、配管支持装置８とバンド９を介
して結合されており、地震等の振動が抑制される。尚、
この支持装置自体の点検を行う場合は、金属保温１０を
管体１から取外して行われる。

【００１１】尚、この種配管の支持装置、また点検装置
に関連するものとしては、特開昭６０−１５１４８８
号、特開昭６０−２６３７９５号及び特開昭６１−８８
０９４号公報などが挙げられる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このようにこの種配管
には耐震用の支持装置が設けられるわけであるが、この
耐震支持装置自体も定期的な検査を要求されるものが多
い。この場合耐震支持装置の配管取付け部も検査が必要
となり、検査に際しては、管体の表面に施されている断
熱層を取外す必要がある。

【００１３】この断熱層を、通常は充分な断熱効果を発
揮し、かつ必要時には容易に着脱できる構成とすること
は難しく、一般には、着脱自在には最も適しているであ
ろう金属保温が多用されている。

【００１４】しかし、この金属保温は、製作および据付
けに難しさがあり、すなわちこの金属保温は、施工する
箇所の部分が最終施工状態になってから周囲の寸法を測
定し、合わせ作業で製作するため、製作にかかる工数が
膨大となり、その製作および据付けに多くの時間が費や
される嫌いがある。

【００１５】また、振動すると予想される配管部分に防
振用の配管支持装置を追設して振動を抑制することは、
プラント内の物量を増やすことになり、かつメンテナン
スすべき個所が増し、メンテナンス作業量を増大させる
嫌いがある。

【００１６】このように配管の振動防止装置において
は、配管の振動に対する健全性を確保しつつ、いかに配
管耐震支持装置の使用を少なくするかということが大き
な課題であった。

【００１７】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、防振効果を有することは勿論のこ
と、配管耐震支持装置および金属保温の使用を減らして
プラント内のメンテナンス性を向上させることのできる
この種配管の防振装置を提供するにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、断熱
層の一部に、この断熱層とは分離され、かつ振動可能に
形成された振動断熱片を設けるとともに、この振動断熱
片と管体との間にばねを介在させるようになし所期の目
的を達成するようにしたものである。

【００１９】

【作用】すなわち機器間を連絡する配管は、その機器と
の取り合いを固定点とし、自重、振動等を支持する配管
支持装置を有して一つの系を形成している。これを配管
系と呼ぶが、この配管系は配管経路及び形状、配管支持
装置位置及び種類等により決まる固有の振動性状を有し
ている。

【００２０】前述したような防振装置であると、配管系
のこの保温の部分に別の補助振動系が設けられることに
なる。

【００２１】地震等の振動が起きた場合には、この振動
力により配管系が振動するが、断熱片とばねが別のひと
つの系となり、配管系と違う性状で振動する。従って配
管系とこれらが違った応答を示すことになり、配管系の
振動が抑制されることになる。更に、断熱片およびばね
よりなる系と配管系との振動性状が異なることから、管
と断熱片がばねを介して衝突する。この衝突により振動
で配管が変形を起こす振動エネルギーを逸散させ、振動
応答を低減する。

【００２２】すなわちこのことは、点検対象となる配管
支持装置を減らすことになり、高価な金属保温の使用を
低減でき、プラント建設の工数も削減することになる。

【００２３】また、この防振装置を用いることにより配
管支持装置の低減を図れることから、逆に配管支持装置
により配管を拘束することから発生する熱膨張等の二次
的な配管応力も低減できる効果を有し、配管系の信頼性
も向上させることができる。

【００２４】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。図１および図２には原子力プラントに採
用されている管体１、断熱層２を具備している配管の一
部が示されている。

【００２５】断熱層２は、ウレタン等の断熱材が巻回さ
れて形成され、そして、この断熱層の外表面には、アル
ミ板６が巻かれてこの断熱層は固定されている。

【００２６】配管の長手方向の一部には、断熱材の施さ
れていない部分、すなわち裸管部１ａが形成され、この
裸管部にはこの裸管部を覆うように断熱材よりなる振動
片４が設けられている。

【００２７】裸管部１ａは管体１の周囲に環状に形成さ
れ、かつ前記振動片４はこの裸管部に遊合するように、
すなわち配管の径方向に振動可能なように環状体に形成
される。

【００２８】この振動片４と管体１の間には、ばね５が
介在される。ばね５にはメッシュばねが用いられ、この
メッシュばね５は、図３にその形状を示すように、ステ
ンレス製の針金を円筒等の型に入れ圧縮成型したものが
良好である。

【００２９】また、ばね５は振動片４と管体１との間に
介在されるといっても、単に介在されるだけでなく、振
動片４かあるいは管体１のいずれかに固定するようにす
るとばね自体の保持の点から有効であろう。勿論、両者
に結合するようにしても良いであろう。

【００３０】また、このばね５は、図２から明らかなよ
うに周方向に或る間隔をおいて配置されている。

【００３１】以上のように構成された装置であると、振
動片４とばね５により、配管系の一部に別の補助振動系
が設けられることになり、この補助振動系により配管の
振動を抑制することができるのである。

【００３２】すなわち地震等の振動が起きた場合には、
この振動力により配管系が振動するが、振動片４とばね
５が別のひとつの系となり、配管系と違う性状で振動す
る。従って配管系とこれらが違った応答を示すことにな
り、このことから管体１と振動片４がばね５を介して衝
突する。この衝突により振動で配管が変形を起こす振動
エネルギーを逸散させ、振動応答を低減することができ
るのである。

【００３３】尚、振動片４は一つの環状体でも良いが、
組立てあるいは分解のことを考慮すると、図２に示され
ているように２分割構造となし、ターンバックル１１で
一体に結合するようにすると良いであろう。特に、この
ようにすれば、管上に簡単に設置できることは勿論、さ
らに、その外表面に施されるアルミ板６も特に特殊な形
状に加工することなく固定でき有効であろう。

【００３４】また、保温効果が厳しく要求される場合に
は、振動片４と断熱層２の間をフレキシブルゴム７等で
被うようにすればよいであろう。

【００３５】図５は或る配管系を簡単に示した図であ
り、図７はその配管系に本発明による防振装置を使用し
た場合の図である。また、図６及び図８はそれぞれの系
を質量とばねでの振動モデルに置き換えた図である。

【００３６】機器等の取り合いの固定点１３の間をつな
ぐ配管１２は、配管支持装置１４を有してひとつの配管
系を形成している。この配管系が地震等の振動を受け曲
がり部１５が変形状態１６のように振動した場合には、
図７のように、曲がり部１５近傍に本発明による防振装
置３を設置すると、この防振装置による補助振動系の効
果により、振動を抑制することが可能である。

【００３７】この配管系は図６に示すように、質量
（Ｍ）１７と剛性（Ｋ）１８での振動モデルに表わされ
る。また、図８に示すように本発明による保温を用いた
配管系も、質量（Ｍ）１７と剛性（Ｋ）１８での振動モ
デル上に、保温材による質量（ｍ）１９とメッシュばね
の剛性（ｋ）２０からなる振動系を有したモデルに表わ
される。

【００３８】これらの状態で振動が起きた時、補助振動
系がない配管系では共振が起きて、質量（Ｍ）１７の変
位が増大する可能性がある。ところが本発明による装置
がある配管系では振動が起きた時、質量（ｍ）１９とメ
ッシュばねの剛性（ｋ）２０からなる補助振動系も振動
する。

【００３９】この結果、質量（Ｍ）１７と質量（ｍ）１
９間でメッシュばねを介して衝突が起こり、この衝突に
より配管を変形させる振動エネルギーを逸散させ、配管
系の応答を低減させる。これが、本発明の原理である。

【００４０】図９及び図１０はこの配管系の応答を示し
た図である。図９は本発明による防振装置を用いていな
い配管系の応答を、また図１０は本発明による防振装置
を用いている配管系の応答をそれぞれ示している。

【００４１】通常、配管系の応答曲線２１は、ある周波
数でピーク２３を有する。従って、地震等の振動がこの
ピーク２３と合致する周波数成分を持つ場合には配管は
共振現象を起こす。この時、本発明による保温を用いた
場合、上記で述べた原理によりこのピーク２３を低くし
た応答曲線２２となる。

【００４２】尚、配管系によりこのピーク２３の位置、
すなわち共振周波数が異なるが、本発明による防振装置
の断熱材重量で質量（ｍ）１９を、またメッシュばねの
大きさ及びメッシュばね装着時の押しつけ変位量で剛性
（ｋ）２０を自由に設定可能であるため、適用する系に
最も効果的な本発明の防振装置を如何なる配管系にも設
定可能である。

【００４３】本発明による防振装置を配管に使用するこ
とにより、以下に示す効果が得られる。すなわち （１）配管を直接支持することなく、配管の振動を抑制
することができる。

【００４４】（２）配管系に設置する配管支持装置の数
を低減できるので、熱膨張による配管の伸びを不要に拘
束することが避けられ、配管系の信頼性向上が図れる。

【００４５】（３）高価で製作工数のかかる金属保温の
使用を削減することが可能である。

【００４６】（４）以上のことから、プラント全体の物
量を削減でき、建設工数の低減、信頼性向上が図れる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明は、断熱
層の一部に、この断熱層とは分離され、かつ振動可能に
形成された振動振動片を設けるとともに、この振動振動
片を管体にばねを介して結合するようにしたから、振動
振動片は配管系と異なる性状で振動し、配管系と違った
応答を示すことになり、振動エネルギーを逸散させ、し
たがって、配管耐震支持装置の数を減らすことができ、
プラント内のメンテナンス性を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の防振装置の一実施例を示す縦断側面図
である。

【図２】本発明の防振装置の一実施例を示す縦断正面図
である。

【図３】本発明に用いられるばねの一実施例を示す斜視
図である。

【図４】従来の防振装置を示す縦断正面図である。

【図５】従来の配管系を示す線図である。

【図６】従来の配管系を質量とばねとで振動モデルに置
き換えた線図である。

【図７】本発明の配管系を示す線図である。

【図８】本発明の配管系を質量とばねとで振動モデルに
置き換えた線図である。

【図９】従来の防振装置の周波数と応答倍率との関係を
示す特性図である。

【図１０】本発明の防振装置の周波数と応答倍率との関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１…管体、２…断熱層、４…振動片、５…ばね、６…ア
ルミ板、７…フレキシブルゴム、８…配管支持装置、９
…バンド、１１…ターンバックル、１２…配管、３…固
定点、１４…配管支持装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 51/00 - 55/24 F16L 59/00 - 59/22 F16L 3/00 - 3/24 F16F 15/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管体と、この管体の表面に断熱材で形成さ
   れた断熱層とを有する配管において、 前記配管に前記断熱材が施されない裸管部分を設け、こ
   の裸管部分を覆い、かつ裸管部に遊合するように置かれ
   る断熱材の振動片を設け、 前記振動片と前記管体との間にステンレス製のメッシュ
   ばねを介在して前記振動片が振動できるように振動片を
   支持し、 前記振動片の端部と前記断熱層との間の隙間を被うフレ
   キシブルゴム等の断熱部材を設けたことを特徴とする配
   管の振動防止装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載された配管の振動防止装置
   にあって、 前記振動片が周方向に分割可能に形成されていることを
   特徴とする配管の振動防止装置。