JP2014048222A - 弁自励振動評価装置および弁自励振動評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流量調整弁の自励振動を評価すること。
【解決手段】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４Ａと、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特性マップ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３と、を含む。
【選択図】図１

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。

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。

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。

特開２０１２−０３２１６８号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図１は、本発明の実施形態１に係る弁自励振動評価装置の構成図である。 図２は、配管系の系統図を示す概略図である。 図３は、本発明の実施形態１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。 図４は、本発明の実施形態１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。 図５は、本発明の実施形態１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。 図６は、本発明の実施形態１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７は、本発明の実施形態１の変形例に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８は、本発明の実施形態２に係る弁自励振動評価装置の構成図である。 図９は、本発明の実施形態２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。 図１０は、本発明の実施形態２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。 図１１は、本発明の実施形態２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。 図１２は、本発明の実施形態２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１３は、本発明の実施形態２の変形例に係る原子力設備における作業計画支援装置の処理手順を示すフローチャートである。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (8)

1. 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弁自励振動評価装置。
2. 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請求項１に記載の弁自励振動評価装置。
3. 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請求項１または２に記載の弁自励振動評価装置。
4. 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請求項３に記載の弁自励振動評価装置。
5. 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弁自励振動評価方法。
6. 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請求項５に記載の弁自励振動評価方法。
7. 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請求項５または６に記載の弁自励振動評価方法。
8. 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請求項７に記載の弁自励振動評価方法。

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