減圧弁を用いたパイプラインの圧力脈動と疲労破壊の機序解明および防止策の確立

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K07650
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 地域環境工学・計画学
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 稲垣 仁根 宮崎大学, 農学部, 教授 (30325732)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 減圧弁 / 低圧化パイプライン / 固有振動周期 / 自励振動的圧力脈動

研究成果の概要

減圧弁を用いた低圧化パイプラインにおける自励的圧力脈動の発生について、施設のデータにより管路の固有振動周期を求め、さらに現地実験により得られたデータに基づいて、減圧弁の2次圧制御により、上流部に発生した圧力波の周期を抽出して、自励振動的圧力脈動発生の検証を実施した。
この現象は、管路の固有振動周期と減圧弁の設置位置の組み合わせにより、減圧弁の上下流の管路の振動周期が奇数倍の時に、自励振動的圧力脈動が発生することを明らかにした。さらに、自励振動対策としては、サージステッキ等により管路の振動周期を上下流でずらすことが有効であることを示した。

自由記述の分野

農業農村工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

減圧弁を用いた低圧化パイプラインが普及すると，想定外の減圧弁の自励振動が発生して，設計圧力を超える高圧の圧力脈動が減圧弁上流部に生じ，さらに，これが減衰しないため，耐圧強度に余裕のない弁等の機材が破損するなどの事故が発生している．このように，減圧弁を用いた低圧化システムにおいて，これらの管路トラブルのメカニズムの究明と有効な対策を確立することが求められている．低圧化システムの自励振動的な圧力脈動現象の発生は，減圧弁を挟んだ上下流の管路の固有振動周期に起因することを強く示唆する結果が得られた．その結果に基づいて，管路の固有振動周期を用いた自励振動的圧力脈動発生の可能性評価方法を提案した．