JPH0714297U - 配管振動騒音防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラの蒸気配管系では主配管にバイパス用
枝管を設け、異常時に蒸気を外部に放出するための安全
弁を取付けるが、この枝管に気柱共鳴による振動が発生
するのでこれを防止する。 【構成】 ボイラの蒸気主配管１に枝管２が設けられ、
異常時に蒸気を外部に放出する安全弁３がある。枝管２
の入口部に十字形仕切板５を設け枝管２の内径ｄの流路
を十字形仕切板５で分離して枝管２の流路の径を見かけ
の径ｄ' に変更する。これにより枝管２に発生するキャ
ビティノイズの周波数を高くして気柱共鳴周波数に一致
することを避け、共鳴による振動騒音を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はボイラ配管系の枝管部に発生する振動を防止するようにした配管振動 騒音防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

火力プラント機器の中で蒸気発生のためのボイラ装置は構成要素として重要な 装置となっている。 このボイラ装置には、異常時において蒸気を外部へ放出するための安全装置とし て枝管に安全弁又は電磁式逃し弁が必ず備え付けられている。図８に安全弁及び 電磁式逃し弁の配管系統の概略図を示す。図８は平面図を示し、図中０１は蒸気 用主配管、０２はバイパス用枝管、０３は安全弁又は電磁弁を示す。安全弁０３ は、主配管０１からＴ字型に分岐された枝管０２の途中に取付けられている。主 配管径Ｄやバイパス配管径ｄ及び安全弁取付位置を示す長さＬは、ボイラの仕様 及び設置スペースから検討され決定する。安全弁０３は通常全閉となっており、 流れは主配管０１のみとなり枝管０２に流れない状態になっている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前述の従来の配管系においては、ボイラの主配管０１と安全弁０３間の枝管０ ２内で気柱共鳴による振動が発生し、その対策改善を余儀なくされている。この 振動騒音の原因は、主配管０１から安全弁０３の間に形成される空間部によって て誘起される気柱共鳴現象によって生じる周波数と枝管分岐部に発生するキャビ ティノイズの周波数とが合致したときに発生する。気柱共鳴現象は図８の枝管０ ２の長さＬの部分に発生するものであり、下式（１）で共鳴する気柱共鳴周波数 ｆが与えられる。

【０００４】 ｆ＝（２ｎ−１）×（Ｖ／４Ｌ）…………………………………（１） 但し、ｎ：振動モード次数，Ｖ：流速（m/s)、Ｌ：バイパス管の空間部長さ（ｍ ）である。

【０００５】 一方、キャビティノイズは図８の枝管０２がＴ字型に分岐された入口部におい て、剥離流れによる渦０４が発生する。これをキャビティノイズと称し、その渦 の周波数は（２）式によって求められる。

【０００６】 ｆ_K ＝（Ｖ／ｄ）×〔（ｎ−α）／（Ｍ＋ (１／ＫV ) ）〕…（２） 但し、Ｖ：主流流速（m/s)、ｄ：枝管径（ｍ）、ｎ：振動モード次数、 α，ＫV ：実験定数、Ｍ：マッハ数である。

【０００７】 （１）式と（２）式から横軸にＬ／ｄ、縦軸に周波数ｆの関係をグラフに表す と図７のようになる。 図において、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はおのおの１次，２次，３次の共鳴周波数 の曲線ｆで、ｆ_K1，ｆ_K2，ｆ_K3が配管固有値でおのおの１次，２次，３次のキャ ビティ周波数を示し、その交点（斜線の丸印で図示）Ｐが気柱共鳴周波数ｆとキ ャビティノイズｆ_K との一致点である。

【０００８】 このようにキャビティノイズによる周波数ｆ_K と気柱共鳴周波数ｆが配管固有 値と一致した時が最も大きな気柱共鳴が発生することになる。配管設計段階でこ れを防止するための方策を見出すことは非常に困難であることから、発生時の対 策を見出しておくことは重要な課題である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は前述のような課題を解決するために、ボイラ配管系の枝管内の入口部 に同枝管の流路を分離する仕切板を配置し、この仕切板により枝管の径を実質的 に変更し、この径の変更によって同枝管のノイズの周波数を変え気柱共鳴を避け るようにしたものである。

【００１０】 即ち、本考案は、ボイラ配管系路の蒸気を外部に放出するための安全弁を取付 ける分岐した枝管内の入口部に配置され、同枝管の中心軸上で同枝管の流路を分 離する仕切板を有し、同枝管内の振動騒音の周波数を変えるための配管振動騒音 防止装置を提供するものである。

【００１１】

【作用】

本考案は前述のような手段であるので、枝管内の入口部の仕切板が枝管内の流 路を分離するために枝管の直径は変更され、変更後の見かけの径は分離された部 分の径となりもとの直径より小さくなる。これによってキャビティノイズの周波 数は径が変化して振動騒音発生時の周波数をより高めることになり、気柱共鳴周 波数との合致条件を外すことになる。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。図１は本考案 の第１実施例に係る配管振動騒音防止装置の正面図、図２はそのＸ−Ｘ矢視図、 図３は本第１実施例の斜視図である。本考案は前述の気柱共鳴周波数ｆとキャビ ティノイズによる周波数ｆ_K が一致しないように振動騒音が発生したときは、前 述の（１）式又は（２）式で示す周波数のどちらか一方を低く又は高くする策を 考えれば良い。

【００１３】 即ち、ｎ，Ｖ，Ｌ，ｄを変更することで可能となる。しかし、Ｖ（流速）はボ イラ運転条件に関係することであり変更は不可能であり、同様にＬも配管設計上 他の物理的要件から簡単に変えられない条件となっている。本考案ではｄを操作 することによって振動騒音防止の手段とするものである。

【００１４】 そのために、第１実施例においては図３に示す十字形仕切板５を図１に示すよ うに枝管２の入口中心軸上に配置したものである。蒸気発生用主配管１のＴ字型 配管となる枝管２部に見かけの管径ｄ' を形成するように十字形仕切板５を取付 けたもので、仕切板５の面は安全弁作動時に流路抵抗になることを小さくするた め、多孔板となっている。この状況を図３に示す。

【００１５】 この場合の見かけの管径ｄ' とは、十字形仕切板５で４等分されたおのおのの 部分の等価な直径を示すもので仕切られた部分の断面積に等しい円とした時の直 径に相当する。

【００１６】 図３に示す十字形仕切板５の幅Ｈは枝管２の内側に完全に接しても良く、又、 このＨの寸法は少くともｄ／２よりも大きければ良いものである。又、長さにつ いては特に制限はなく、構造的に満足するものであれば良いものである。仕切板 ５を枝管２内に取付ける場合を考えると、幅Ｈは枝管２の内径ｄに等しくして溶 接、等で十字形仕切板５の端部を管内面に固定するのが好ましいが、流路抵抗を 減少させるために幅Ｈを枝管２の内径より小さくする場合には、十字形仕切板の 下端部又は上端部の１部分のみ枝管２の内面に固定し、他の部分は枝管２の内径 ｄの１／２程度まで小さくしても良い。

【００１７】 このような十字形仕切板５を枝管２の中心軸上に配置することにより前述の(2 ) 式の直径ｄがｄ' に変化することになり、（ｄ＞ｄ' ）振動騒音発生時の周波 数をより高めることになり、（１）式の気柱共鳴周波数との合致条件を外すこと になり気柱共鳴現象を避けることができるものである。

【００１８】 図４は本考案の第２実施例に係る配管振動騒音防止装置の正面図、図５はその Ｙ−Ｙ矢視図、図６は本第２実施例の斜視図である。これらの図において、符号 １，２，３，Ｄ及びｄは図１乃至図３に示す第１実施例と同じであるのでそのま ま引用して説明し、又、本実施例での管径ｄ’についても第１実施例と同様な機 能であるのでそのまま引用して説明する。

【００１９】 これらの図において、本第２実施例の構造は、主配管１に枝管２が取付けられ 、Ｔ字型配管となる枝管２の部に管径ｄ’となる円筒１５を取り付け、枝管２と 円筒１５の固定に十字型となるように４枚の補強材１６を取り付けたものである 。円筒１５並びに補強材１６の面は安全弁作動時に流路抵抗になることを小さく するため、多孔板となっている。この状況を図６に示す。

【００２０】 このような円筒１５と補強材１６からなる仕切板を枝管２の中心軸上に配置す ることにより第１実施例と同様に前述の（２）式の直径ｄがｄ’に変化すること になり、（ｄ＞ｄ’）振動騒音発生時の周波数をより高めることになり、（１） 式の気柱共鳴周波数との合致条件を外すことにより気柱共鳴現象を避けることが できる。

【００２１】 以上説明の第１実施例及び第２実施例における効果を図７に示すが、気柱共鳴 点Ｐが、キャビティ周波数ｆ_K1，ｆ_K2，ｆ_K3の配管固有値がそれぞれ点線で示す Ｆ₁ ，Ｆ₂ ，Ｆ₃ に変更されるので、Ｐ' 点へ移動することになり、振動騒音発 生時の周波数がより高くなり、合致条件を外して気柱共鳴現象を避けることにな る。

【００２２】

【考案の効果】

以上、具体的に説明したように、本考案は仕切板を設けることにより、現在稼 動中の安全弁、電磁式逃し弁の取付位置の変更をする必要がなく、気柱共鳴が防 止でき、気柱共鳴防止装置の構造が簡単なため、安価な改造費で済む。又、振動 ・騒音が効果的に防止されることとなり、環境改善に役立つものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例に係る配管振動騒音防止装
置の正面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視図である。

【図３】図１で用いられる十字形仕切板の斜視図であ
る。

【図４】本考案の第２実施例に係る配管振動騒音防止装
置の正面図である。

【図５】図４のＹ−Ｙ矢視図である。

【図６】図４で用いられる仕切板の斜視図である。

【図７】振動騒音発生の周波数と配管寸法との関係を示
す線図である。

【図８】従来の安全弁を用いた配管の構成図である。

【符号の説明】

１ 主配管 ２ 枝管 ３ 安全弁 ５ 十字形仕切板 １５ 円筒 １６ 補強材

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ配管系路の蒸気を外部に放出する
   ための安全弁を取付ける分岐した枝管内の入口部に配置
   され、同枝管の中心軸上で同枝管の流路を分離する仕切
   板を有し、同枝管内の振動騒音の周波数を変えるための
   配管振動騒音防止装置。