蒸気配管の大敵、ウォーターハンマー（スチームハンマー）に注意！
対策して工場設備の故障を未然防止するには？
もし起こってしまった場合の応急処置も

長時間停止した後の送気開始時 

長時間停止した後の送気開始時は、配管が冷えているため多量の初期ドレンが発生します。十分な暖気とドレン排出が必要です。 

バルブを急に開放したとき

蒸気バルブを急に開くと、冷えた配管へ大量の蒸気が流れ込み、短時間に多くのドレンが発生します。スチームトラップの排出能力を超えたドレンが滞留すると、ウォーターハンマーにつながるおそれがあります。 

配管がむき出しのとき

むき出しの配管は、季節を問わず外気温の影響を直接受けてしまいます。スチームハンマーが発生しやすいだけでなく、やけどやエネルギー効率低下を招く恐れがあります。

配管長が長いとき

長い配管は、短い配管に比べて外気に触れている面積や、圧力変化が起こる範囲が広いため、スチームハンマーが発生しやすくなります。ドレンは、横引き配管では配管の途中に、垂直配管では最下部に溜まりやすくなります。

対策① 配管に保温材を取り付ける

保温材は、配管と外気の寒暖差を減らしてスチームハンマーを防止します。また、やけど防止や省エネ効果も期待できます。
環境に合わせた厚みや、気候に合わせて寒冷地仕様のものを選ぶなど、きちんと保温できる保温材を取り付けることが大切です。

対策② バルブの急な開放をやめる

蒸気の送気開始時は、スチームトラップの排出状況に合わせて蒸気を徐々に供給し、配管を暖気することが重要です。電動弁と制御盤を組み合わせれば、送気開始時刻や開弁動作を自動化でき、作業者による操作のばらつきと作業負担を減らせます。 

対策③ スチームトラップを取り付ける

まずは配管にスチームトラップがついているか確認し、ない場合は取り付けを検討しましょう。スチームトラップがついているのにスチームハンマーが発生する場合は、必要量がついていなかったり、配管径に適していなかったり、配管の修理・改造時に管路が末端になってしまったり、詰まっていたりなどの要因が考えられます。太い配管の末端や、長い配管にあるスチームトラップは、特に注意しましょう。

対策④ ドレンが溜まらない配管設計にする

ドレンは低い方に流れていきます。そのため、配管の設計段階では、ドレン溜りが起きにくいように設計しますが、蒸気取り口を変えるなど、仕様変更した場合は注意が必要。周りの配管にも気を配らないと、思わぬところにドレン溜りが発生してしまう可能性があるので、ドレンが溜まらないように配管設計を見直しましょう。
どうしてもドレン溜りができてしまう場合は、スチームトラップで対策しましょう。

対策⑤ 立ち上げ時のヘッダードレンを速やかに排出する

蒸気立ち上げ時（ボイラ起動時）冷えた配管内に蒸気を送り込むと、配管内で冷やされドレン化します。特に立ち上げの際は配管自体が温まるまで熱を奪われ通常より多くのドレンが発生します。蒸気立ち上げ時のドレン（初期ドレン）は速やかに排出しないと配管内にとどまり、ウォーターハンマーの原因となります。特に蒸気ヘッダーにはドレンが溜まりやすい為、スチームトラップ任せにせずにバイパスを開くなどの対応が必要な場合があります。

対策②の事例紹介：
バルブの急な開放、閉止をやめる

タイマー制御によって蒸気送気を自動化し、蒸気バルブ開閉を行う工数の改善ができた

ボイラー室蒸気ヘッダーのバルブをお客様が毎朝操作していましたが、複数人が担当されているため、開き方が均一でなく時折工場側でスチームハンマーが発生していました。 
そこで、各系統に電動弁を設置し、タイマー制御によって電動弁を徐々に開放する自動送気システムを導入しました。 

これにより、作業者によるバルブ操作のばらつきを防止するとともに、スチームハンマーの発生リスクを低減できました。 

また、従来の手動操作を自動化することで、作業負担の軽減にもつながりました。 

対策③の事例紹介：
スチームトラップを取り付ける

電動弁付きトラップに変更し、蒸気温度が規定値に達するまでは電動弁を開き初期ドレン排除

お客様より相談いただき現場を確認しました。朝の蒸気送気時、工場末端にてスチームハンマーが発生しているので何とかしたいとの事でした。
調査をした結果、蒸気往の配管と同距離ドレンの還配管がボイラー室へ施工されており、そのため朝のドレンが多いタイミングではドレン溜まりが抜けず、スチームハンマーが発生している状態でした。
そこで、末端トラップの電動弁付きトラップへの変更を提案させていただきました。
電動弁付きトラップは温度制御を行い、蒸気温度が規定値に達するまでは電動弁を開き、初期ドレン排除に長けた設備です。
設置後、初期ドレンがきちんと排除されスチームハンマーは解消されました。

対策④の事例紹介：
ドレンが溜まらない配管設計にする

配管と末端トラップの位置を変更することで、ドレンが抜けやすい状態になり改善

朝の蒸気送気時、工場末端にてスチームハンマーが発生しているとのご相談を受け現場を確認しました。
現地を確認した結果、末端の配管がドレンの抜けない施工（逆さ鳥居配管）になっていました。
配管の変更を行うとともに、末端トラップの位置を変更することでドレンが抜ける状態に改善しました。
工事後、ドレンがきちんと排除されスチームハンマーは解消されました。

対策⑤の事例紹介：
ヘッダーの初期ドレンを速やかに排出する

温度センサーと電動弁で初期ドレンを自動排出するように改善

朝の立ち上げ時にウォーターハンマーが起こるため、お客様が手動でバイパス弁を操作し、蒸気ヘッダーのドレン抜きをされていました。温度制御で自動開閉するシステムを御提案いたしました。
今まで停止時にバイパス弁を開けて、立ち上げ時は少したってからバイパス弁を閉める作業をしていましたが、停止時の開け忘れや、立ち上げ後の閉め忘れなどのヒューマンエラーがなくなり、自動でドレン抜きが行えるようになりました。

配管施工ワンポイント

Y型ストレーナーを設置する場合

配管に対して水平にすることで、ドレン溜まりを少なくすることができ、ウォーターハンマー（スチームハンマー）発生を軽減させられます。

バルブ操作ワンポイント