JPS6133360Y2

JPS6133360Y2 -

Info

Publication number: JPS6133360Y2
Application number: JP1981072723U
Authority: JP
Priority date: 1981-05-20
Filing date: 1981-05-20
Publication date: 1986-09-29
Also published as: JPS57184400U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、ポンプを介設したパイプラインにお
いて、ポンプが事故などのため急停止した場合に
ポンプ下流側のパイプラインに生じる水柱分離現
象及びその後に起る再結合現象を、簡単な装置で
ポンプ揚程の増大を招くことなく防止するように
したパイプラインに関する。

第１図は従来の火力あるいは原子力プラントの
コンデンサ冷却水のパイプラインを示す模式図で
ある。第１図において、取水池０１から給水ポン
プ０２より取水されたコンデンサ冷却水は、コン
デンサ０３で熱交換をした後放水池０４へ放水さ
れる。

放水される水温は、熱交換作用により取水温よ
り高い、熱交換を効率よく達成するためには、取
水温はできるだけ低いことが要求される。従つて
取水池０１と放水池０４とは、できるだけ隔離し
て設けられる。そのため冷却水のパイプライン長
さは、数百米に及ぶことがしばしばある。

かかるパイプラインにおいて、給水ポンプが事
故で急停止すると（以後この動作をポンプトリツ
プあるいは、単にトリツプと記す。）、ポンプから
放水池に至るパイプラインの水圧は水撃現象によ
り低下する。このときの最小水圧が水の蒸気圧に
達すると水は蒸気化し、そこに蒸気域が生ずる。
これがいわゆる水柱分離現象である。もとより水
撃圧の発生は一時的なものである。従つて、水撃
圧が消滅するとき、蒸気域には再び水が突入す
る。その突入時に蒸気域が水で充満される瞬間、
水は衝突し合う状況になり、瞬間的に高い圧力が
発生する。これが再結合現象であり、このときの
圧力により機器が損傷をこうむる。

従つて、パイプラインでは、水柱分離現象と再
結合現象を確実に防止する方策を講ずる必要があ
る。

従来は、水柱分離及び再結合防止策として、(イ)
ポンプトリツプ時に、パイプラインに空気を吸引
させ再結合衝撃圧の発生を防止する。(ロ)パイプラ
イン０５に第２図のごとき中間放水池０６を設
け、水撃現象を緩和させる、等の方法が講じられ
てきた。

しかしこれらの方法によると、(イ)空気吸引法で
は、動作機器の構成要素が増大し、信頼性が低下
する欠点があり、また(ロ)中間放水池方式では、パ
イプライン０５から中間放水池０６に水が流出す
るとき、その流出速度をＶとすると、V²／２ｇ
の流出損失が生ずるとともに、水撃現象を遮断す
るためのせき０７を越流するときのエネルギ損失
（第２図中の△Ｈ）が生ずるため、給水ポンプの
揚程を増大する必要がある等の欠点があつた。

本発明は、上記事情に鑑み、ポンプを含む長大
パイプラインにおけるポンプトリツツプ時の水柱
分離及び再結合現象を防止するとともに、装置の
複雑化を招かず、また定常運転時においてもポン
プ揚程の増大を防止する目的で提案されたもの
で、ポンプを介設したパイプラインにおいて、ポ
ンプ下流側のパイプラインに上部が開口した中間
貯留槽を介設し、ポンプと中間貯留槽との間のパ
イプラインの少なくとも一部をその鉛直方向最上
部が中間貯留槽の下流側パイプラインの鉛直方向
最下部より下方に位置するように配設したことを
特長とする水柱分離防止用パイプラインを提供す
る。

本考案装置においては、ポンプより下流側のパ
イプラインに上部が開口した中間貯留槽を設け、
かつ従来の中間放水池方式のようにせきを設ける
代わりにポンプと中間放水槽との間のパイプライ
ンの少なくとも一部をその鉛直方向最上部が同サ
ージタンクの下流側パイプラインの鉛直方向最下
部より下方に位置するように配設したことによ
り、ポンプトリツプ時に、中間貯留槽からその下
流側出口にいたるパイプライン内の水は流出させ
るが、ポンプから中間貯留槽にいたるパイプライ
ン内の水の流出を防ぐことによつて中間貯留槽か
ら上流側の水柱分離現象を防止するようにしたも
のである。

従つて、本考案装置によれば、水柱分離現象を
効果的に防止できるとともに、従来の中間放水池
方式のように水撃現象を遮断するためのせきを設
ける必要がなく、そのためせき越流によるエネル
ギ損失がなくなり、ポンプ揚程の増大化を招くこ
とがない。

次に本考案装置の一実施例を図面に基いて説明
する。

第３図は本実施例の装置を示し、図において、
６はパイプラインの途中に設けられ上部が外部に
開放された中間放水池、８は中間放水池６の下流
側パイプラインで、その出口は末端放水池４に接
続されている。

５は中間放水池６の上流側に設けられた図示し
ないポンプと中間放水池６とを連結するパイプラ
インで、パイプライン５の最上部はパイプライン
８の最下部より鉛直方向に高さ△Ｚだけ下方に配
設されている。

このような装置において、パイプラインにおけ
るポンプトリツプ時の流動現象を第４図により説
明する。

第４図中、ａはトリツプ前の流動状態、ｂはト
リツプ後にある程度時間を経過した時の流動状
態、ｃはさらに時間が経過した時の流動状態を示
す。

トリツプ時は、中間放水池６の水位は、末端放
水池４のそれに比し、中間放水池６から末端放水
池４に至る間のパイプラインに流量Ｑを流すに必
要な水頭だけ高い。しかし、トリツプにより、ポ
ンプの給水量が急激すると、中間放水池６は、サ
ージタンクとして動作し、第４図ｂに示すごとく
その水面６ａは、末端放水池水面４ａより低下す
る。この水面低下はさらにつづき一般に第４図Ｃ
のような流れとなる。しかし中間放水池６よりポ
ンプ側のパイプライン５では、その最上部が、末
端放水池４側パイプライン８の最下部より低いた
めに、水が吸引されることはなく、従つて水切れ
等の不具合が生じない。

このように本装置では、中間放水池の位置を、
水撃現象解折結果に基づきポンプ下流側の適宜な
場所を選定することにより、水柱分離現象を防止
する作用を有する。また上述のごとく、トリツプ
後の時間経過後でも不具合は生じない。さらに、
トリツプ前の定常運転状況においては、中間放水
池の水のエネルギは、中間放水池から末端放水池
へ水を流すに必要なだけあればよい。

すなわち、第２図に示す従来の中間放水池にお
いて、せき越流により生じていたエネルギ損失
は、本装置では生じなく、従つてポンプ揚程の増
大を招かないという利点がある。

次に本考案装置の別の実施例を第５，６図に基
いて説明する。

第５図は本実施例の装置を示し、図において、
１１はパイプライン上流側の取水池、１２はパイ
プラインに設けられた給水ポンプ、１４はパイプ
ライン下流側の放水池、１６はパイプラインの途
中に設けられた上部が開口した小型サージタン
ク、１５はポンプ１２と小型サージタンク１６と
を連結するパイプライン、１８は小型サージタン
ク１６と放水池１４とを連結するパイプラインで
ある。

パイプライン１５には、一部鉛直下方に下降し
た部分１５ａが設けられ、その下降部分１５ａの
最上部はパイプライン１８の最下部より鉛直方向
に△Ｚの差だけ下方に位置している。

なお、サージタンク１６の配置位置は、水撃圧
解折結果から水柱分離現象を防止し得る位置とし
て求められる。

このような装置において、パイプラインにおけ
るポンプトリツプ時の流動状態を第６図によつて
説明する。

第６図中、ａはトリツプ前の流動状態、ｂはト
リツプ後ある程度時間が経過した時の流動状態、
ｃはさらに時間が経過した時の流動状態を示す。
トリツプにより、ポンプの給水量が急減すると、
第６図ｂに示すごとくサージタンク１６の水面１
６ａが低下する。この水面低下は、一般に第６図
ｃのような流れになるまでにいたる。しかしサー
ジタンク１６よりポンプ１２側のパイプライン１
５ａでは、その最上部が放水池側パイプライン１
８の最下部より低いために、水が吸引されること
はなく、従つて、水切れは生じない。このためサ
ージタンク１６の上流側には水柱分離現象が生じ
ない。

このように本装置では、サージタンクの位置を
適切に選択することにより、ポンプトリツプ時の
水柱分離は防止され、またトリツプ後の時間経過
に対しても水切れは生じない。

また、サージタンクは小型でよいので、サージ
タンク下部の流路は連続した同一直径のパイプラ
インと同様にすることができ、従つて第２図に示
す従来の中間放水池を設ける場合に比し、流出損
失水頭（水の流出速度をＶとするとV²／２ｇ）
も生せず、また水撃現象を遮断するためのせきを
設ける必要がないため、せきを越流するためのエ
ネルギ損失も生ずることなく、従つて前記実施例
に比べてもポンプ揚程の増大防止効果が一層顕著
である。

以上のように、本考案装置によれば、ポンプを
介設したパイプラインにおいて、ポンプが事故な
どのため急停止した場合に生じる水柱分離現象及
びその後に起る再結合現象を装置の複雑化及びポ
ンプ揚程を招くことなく効果的に防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のコンデンサ冷却水のパイプライ
ンを示す模式図、第２図はパイプラインに従来の
中間放水池を設けた場合を示す縦断面図、第３図
は本考案装置の一実施例を示す模式図、第４図は
第３図の装置における水流の流動状態を順を追つ
て示す模式図、第５図は本考案装置の別の実施例
を示す模式図、第６図は第５図の装置における水
流の流動状態を順を追つて示す模式図である。０１，１１……取水池、０２，２……給水ポン
プ、０３……コンデンサ、０４，４，１４……末
端放水池、５，８，１５，１８……パイプライ
ン、６……中間放水池、１５ａ……パイプライン
１５の下降部分、１６……小型サージタンク。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

ポンプを介設したパイプラインにおいて、ポン
プ下流側のパイプラインに上部が開口した中間貯
留槽を介設し、ポンプと中間貯留槽との間のパイ
プラインの少なくとも一部をその鉛直方向最上部
が中間貯留槽の下流側パイプラインの鉛直方向最
下部より下方に位置するように配設したことを特
長とする水柱分離防止用パイプライン。