管路系液体過渡解析ソフトウェア　Advance/FrontNet/Ω　解析事例2

解析モデル
図1のようにメインラインに100t/hの水が流れており、ライン両端にリザーバを考えます。メインラインは上流から100mの位置に圧力制御弁が設置されており、上流から150mの位置にサブラインが設けられています。メインライン下流の弁が急閉した場合のパイプラインのサージ圧を解析します。

図1. パイプラインの概略図

解析目的
弁が急に閉鎖したときの最大水撃圧の値と、通常運転時の圧力を取り戻すまでの時間を調べます。

解析条件

表1. 解析事例2の解析条件

流体	水
メインライン長さ	200m
メインライン管径	10B
サブライン長さ	250m
サブライン管径	4B
圧力波速度	1290m/s
管の粗度	0.001
メインライン上流境界条件	圧力境界条件1.5MPaG
メインライン下流境界条件	流量境界条件90t/h
サブライン下流境界条件	圧力境界条件1kPaG
メインライン上流初期流量	100t/h
サブライン初期流量	10t/h
誤作動弁	3秒で全閉
圧力制御弁設定圧	1.0MPaG
圧力制御モニタリング	弁から下流5mの圧力
パイプライン分割幅	5m
クーラン数	0.7
解析モデル	制御系モデル 摩擦損失係数モデル

図2. 圧力制御弁の開度制御モデル

解析結果
時刻=100sでメインライン下流の弁が誤作動により急閉した場合のサブラインの上流から165mにおける圧力の時間変化を図3に示します。急閉直後は高いサージ圧が発生しているが、その後時刻=200sまでに圧力制御弁により、設定圧1MPaG付近に落ち着いていることが分かります。図4に同じ位置の時刻が102sから107sの間の圧力時間変化を示します。弁急閉が時刻=103sなので、その直後に高いサージ圧が発生していることが分かります。図5に圧力制御弁の開度の時間変化（ピンク）と誤作動弁の開度の時間変化（緑）を示します。下流弁の誤作動直後に、圧力制御弁が圧力を設定圧に保つために図4にある時間遅れやPID制御特性を伴って、開度を変化させていることがわかります。

図3. サブラインの上流から165mにおける圧力の時間変化（100sから200s）

図4. サブラインの上流から165mにおける圧力の時間変化(102sから107s)

図5. 圧力制御弁と誤作動弁の開度の時間変化

参考またはご協力

当社オリジナルのモデルによるものです。

水路メインラインの弁急閉時の圧力サージ解析まとめ 弁急閉時のサージ圧と圧力制御弁の応答の解析を行いました。 最大水撃圧と通常運転の圧力を回復するまでの時間を把握することができました。