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1、工質の状態パラメータにはどのようなものがあるか?エンタルピーの意味とは何ですか?(1)状態パラメータには、温度(T)、比容積(υ)、圧力(p)、熱力学エネルギー(u)、エンタルピー(h)、およびエントロピー(s)がある。(2)基本状態パラメータ:温度(T)、比容積(υ)、圧力(p)(3)エンタルピー:質量がmキログラムの物質において、その内部エネルギーと圧力による位置エネルギーの合計をエンタルピーといい、単位はkJでHで表される。一方、質量が1kgで圧力がp、比容積がυの物質において、その内部エネルギーuと圧力による位置エネルギーの合計を比エンタルピーという。h=u+pυ2、音速とは何ですか?マッハ数とは何ですか?(これは以前大学で流体力学を学んだときに習ったことですが、もう忘れてしまったので補足します)(1)音速:連続媒体内で生じる微小な乱れによって伝わる圧力波の速度で、αで表されます。音速とも呼ばれます。これにより、音速は定数であることがわかる。気体の性質や状態に関連しているため、音速もまた状態パラメータである。流れているため、音速は一定の定数ではなく、気体の性質や気流速度の変化に応じて変わり、まずは力学的条件が必要となる。表す式を導き出すことができる、つまり。流速が変化する幾何学的条件のもとでは、流路内の各断面における気体の状態が絶えず変化していくため、各断面での音速も絶えず変化していく。そのため、音速には「局所音速」という呼び名がある。(2)マッハ数:気体の流速cとその場所の音速aの比をマッハ数と呼ぶ。Maで表す。したがって、Ma=c/a。Ma<1の場合、気流速度はその場所の音速よりも小さく、亜音速と呼ばれる;Ma>1のとき、気流速度はその場所の音速を上回り、超音速と呼ばれる;Ma=1のとき、気流速度はその場所の音速に等しい。3、気流の流速と圧力の関係(導出は省略し、結論のみを述べる):気流が流れる過程で流速が増加すると、圧力は必然的に低下する;圧力が上昇すると、流速は必ず低下する。圧力が低下するとエンタルピーが下がり、つまり熱エネルギーが減少するが、気流の流動過程において総エネルギーは保存されるため、運動エネルギーが増加し、すなわち気流の速度は必然的に上昇する。4、流速変化と気流流通断面積変化の関係(これを学ぶことは、後述のノズルの学習のための準備となる):気流速度が変化すると、パラメータの変化により気流流通断面積も変化する。等熵流動の基本方程式群から、流速の変化に有利な幾何学的条件を導き出すことができる。式からわかるように、流速が変化する際の気流断面積の変化の規則性は、流速が増加するか減少するかだけでなく、流速が亜音速気流か超音速気流かにも関係している。5、ノズル内の気流パラメータはどのように変化するか?異なる音速条件下での気流がノズル内を流れる際、断面積はどのように変化するのか?異なる音速状態の気流は、ノズル設計にどのような要求を課すのか?(この問題はノズル構造の設計意図について述べており、学ぶ価値がある*)(1)ノズル内の気流パラメータの変化:圧力が低下し、流速が増加する。(2)異なる音速条件下におけるノズル内の流れの断面積の変化:dp<0、dc>0。問題4の式から次のことが導き出せる:a、流れが超音速流の場合、マッハ数Ma>1であり、dA>0となり、流れの断面積は徐々に拡大する;b、気流が亜音速の場合、マッハ数Ma<1となり、dA<0であることが導かれ、気流の流路断面積は徐々に縮小する;c、気流が音速の気流の場合、マッハ数Ma=1となり、dA=0と導き出される。このとき気流の流路断面積は最小になる。(3)異なる音速状態の気流がノズル設計に求める要件:亜音速気流には漸縮ノズルを用いる必要がある;超音速気流には漸拡ノズルを用いる;気流が亜音速から超音速へと連続的に増加する場合、スケールノズル、またはラザールノズルと呼ばれるものを用いる必要がある。ノズルの断面形状が気流の断面形状に合致していることで、気流がノズル内で十分に膨張し、理想的な加速効果が得られる。各種ノズルの形状は図の通りです:6、タービンではどのような形状のノズルが使用されますか?タービンのノズルは、一般的に図に示すような斜め切りノズルとして作られています。では、なぜタービンのノズルを斜め切りノズルにするのでしょうか?一つの理由は、ノズルからの気流が適切な方向で動翼に入り、動翼を駆動して仕事をさせるためです。もう一つの理由は、ノズル出口の圧力が臨界圧力より低い場合、蒸気は喉部のAB断面で音速の流れにしかなれず、斜め切断部は徐々に拡大するため、蒸気はその斜め切断部でさらに膨張し、斜め切断出口断面で超音速の流れとなるからである。7、タービンステージの反動度は?(1)定義:いわゆる反動度とは、蒸気がタービンの動翼列内で膨張する程度を指す。記号ρで表す。(2)アルゴリズム:反動度は、動翼列における蒸気の理想的なエンタルピー降下hb(等熵エンタルピー降下とも呼ばれる)と、そのステージ全体の停止状態での等熵エンタルピー降下との比率に等しい。次の式の通り:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps77.tmp.jpg (3)式が表す意味:反動度が0のときは、hb=0に相当し、これは蒸気が動翼列内で膨張せず、ノズル内でのみ膨張することを示している。このような段階は、比較的純粋な衝動段階である。一般的に言われる反動段とは、反動度が約0.5の段のことで、その蒸気はノズルと動翼列においてほぼ同じ程度に膨張する。反動段の効率は純粋な衝動段よりも高いため、一般的な衝動段にはある程度の反動度が含まれている。8、インパルス段、反動段、速度段の関係:(1)インパルス段:純インパルス段では、蒸気はノズルの羽根車内でのみ膨張し圧力が低下し、動羽根車内では膨張せず圧力は変わらない。その動羽根は対称形状であり、動羽根の入口設置角は出口設置角と等しく、つまり動羽根車内の気流の速度(相対速度)の大きさは理論上一定に保たれる。しかし羽根の曲率によって気流の方向が変わり、動羽根に衝撃力が生じてタービンインペラを回転させ、仕事を生み出す。純粋な衝動段の作動能力は高いが、流動効率が低く、現代のタービンではもはや使用されていない。(2)反動段:反動段においては、蒸気はノズル内で膨張して加速するだけでなく、蒸気流が動翼列の流路を通過する際にもさらに膨張して加速する。つまり、動翼列内では、気流の方向が変化するだけでなく、その相対速度も増加するのである。したがって、動翼はノズル出口の高速気流による衝撃力だけでなく、蒸気が動翼列を離れる際の反力も受けるため、反動段では衝撃力による仕事と反力による仕事の両方が生じる。蒸気が動翼列内で膨張し加速するため、推力と反動力の合力によってインペラが回転して仕事を行うので、反動段の効率は推進段よりも高いが、作業能力は小さい。(3)速度段:速度段の特徴は、1つのインペラに2列または3列の動翼列が設けられており、2列の動翼列の間にはシリンダーに取り付けられた、動かないガイド翼列が1列存在することである。9、現代の高出力・高パラメーター蒸気タービンでは、なぜ第1段にはほとんどが二重速度段が採用されるのか?多段式タービンの第1段には、しばしば二重速度段が採用される。これにより、速度段を通過した後の蒸気の圧力と温度が大幅に低下し、機械全体の段数を減らしてタービンの体積をコンパクトにできるだけでなく、速度段の後方にあるシリンダーやブレードなどの部品に求められる金属材料の要件も低減され、結果としてタービンのコストを削減することができる。10、タービンのシリンダーは作動時にどのような力に耐えなければならないのでしょうか?(1)シリンダー内外の圧力差により、シリンダー壁に一定の力が作用する;(2)シールプレートとノズルがシリンダーに作用する力は、シールプレートの前後の圧力差および蒸気流がノズルを通過する際の反作用力によって生じるものである;(3)シリンダー自体およびシリンダーに取り付けられた各部品の重量;(4)軸受台がシリンダーと一体に鋳造されているか、または軸受台がボルトでシリンダーに接続されている機種では、シリンダーはローターの重量およびローターの回転時に生じる不均衡な力も支えている;(5)吸気・排気管がシリンダーに及ぼす力;(6)タービンが運転中、シリンダーの各部には温度差によって生じる熱応力が存在する。特に急速な起動、停止、および運転条件の変化時には温度変化が大きくなり、シリンダーやフランジに大きな熱応力による熱変形が生じます。1、多層シリンダーの中間層になぜ蒸気を通すのか?理由は二つある。(1)タービンに多層シリンダーを採用する場合、通常、内外のシリンダーの間に中圧の蒸気を導入する。機組が正常に運転しているとき、内筒の温度が非常に高いため、その熱が絶え間なく外筒に放射され、外筒の過熱傾向が生じます。このとき、中間層の蒸気流が外筒を冷却する役割を果たします。(2)機組が冷態で起動する際、内外のシリンダーをできるだけ迅速に同時に加熱し、動的・静的な膨張差や熱応力を低減して起動時間を短縮するため、このときサンドイッチ層の蒸気流がシリンダーを加熱する役割を果たす。2、ノズルと隔壁の役割は何ですか?(1)ノズル:ノズルはタービンを構成する主要な部品の一つです。その働きは、蒸気の熱エネルギーを高速の蒸気流の運動エネルギーに変換し、その高速蒸気流を一定の方向にノズルから噴出させて動翼列に入らせ、インペラを回転させて仕事を行わせることです。第1段ノズルは、シリンダーの高圧側にある専用のノズル室に直接取り付けられている。(へへ、ノズルの写真をいくつか送ってみますね)ノズルの外形(上下それぞれ半分)ノズルのアーチ部分の写真 file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps78.tmp.jpg file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps79.tmp.jpg (2)隔壁:隔壁はノズルを取り付けるためのもので、各段のインペラーを仕切る役割をします。衝動式タービンの各段は、一枚の隔板と一つのインペラで構成されている。反動式タービンは隔壁式構造を採用せず、各段のノズル羽根(静翼列とも呼ばれる)が直接シリンダーに取り付けられている。同様に、いくつか写真を見てみましょう:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps7A.tmp.jpg file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps7B.tmp.jpg 3、タービンの第1段のノズルにはどのような特徴がありますか?第1段ノズルは、シリンダーの高圧側にある専用のノズル室に直接取り付けられ、複数の弧状部分に分かれている。第1段ノズルの作動蒸気圧が高いため、その容積流量は小さくなる。流動損失を低減し、第1段ノズルの羽根に一定の高さを持たせるために、通常第1段ノズルは部分的にのみ蒸気が供給されるように作られ、つまりノズルは円弧の一部にのみ配置される。各ノズルアーチセグメントは、それぞれの調整用蒸気バルブによって直接制御され、負荷の要求に応じてタービンへの蒸気供給量を調整するために使用される(現在は基本的に4つの調整弁があり、ノズルは上下に分かれており、上部に2つの蒸気導管、下部に2つの蒸気導管があり、それぞれが対応するノズルアーチセグメントに接続されている)。したがって、第一段ノズルは調整段ノズルとも呼ばれる。4、膨張差に関する資料*(「私は青春を電力に捧げる」の方に感謝します。これは彼から最近学んだもので、自分なりの簡単な分析も加えています。間違っていたらご指摘ください)(1)膨張差の定義:タービンローターとシリンダーの相対的な膨張を、膨張差と呼びます。*通常、ローターの膨張がシリンダーの膨張より大きい場合の膨張差を正の膨張差とし、シリンダーの膨張がローターの膨張より大きい場合の膨張差を負の膨張差と定めている。シリンダーの分類によって、高差、中差、低I差、低II差に分けられる。膨張差の値は非常に重要な運転パラメータであり、膨張差が許容範囲を超えると、熱保護装置が作動して主機が遮断されます。(2)膨張差が正の値へと増大する主な要因を簡潔に述べると、以下の通りである:a、起動時のウォームアップ時間が短すぎる、または加速や負荷の増加が急すぎる。(つまり、ウォームアップが不十分で、ローターとシリンダーブロックの膨張が均一でないということでしょう)b、シリンダーの間隔部やフランジの加熱装置において、加熱用の蒸気の温度が低すぎるか流量が少なすぎるため、蒸気による加熱効果が弱くなっています。(これも熱応力が原因で起こる)c、スライドピンシステムまたはベアリングプレートの滑動性が悪く、固着しやすい。(シリンダーブロックの膨張がスムーズでない原因となる)d、軸封用蒸気の温度が過度に高いか、軸封への蒸気供給量が多すぎるため、軸受部が過度に伸びてしまう。(ローターの膨張量が過大)e、機組の起動時に、蒸気圧力、温度、流量などのパラメータが過高である。(ローターが過度に熱くなり、シリンダーブロックの膨張がローターの膨張に追いつかない状態に相当する)f、スラストベアリングの摩耗により軸方向の変位が増大する。(ローターの跳動量が大きすぎる)g、シリンダーの断熱層の断熱性能が悪いか、断熱層が剥がれ落ちており、禁止されている季節にはタービン室の室温が低すぎるか、冷たい風が吹き込んでいる。(シリンダーブロックが冷却され、膨張がローターに追いつかない)h、二重シリンダーの間隔部に冷たい蒸気(または冷水)が流れ込む。(シリンダーブロックが冷却され、膨張がローターに追いつかない)i、膨張差指示器のゼロ点が不正確または接点が摩耗しているため、数値に誤差が生じる。j、多ローター機組における、隣接するローターの膨張差の変化がもたらす相互影響。k、真空変化の影響。(これでは理由がわからないのか?)l、回転速度の変化の影響。(これは上記と同じ)m、各段階の抽出蒸気量の変化の影響で、第一段階の抽出蒸気を停止すると、その影響は非常に大きくなる。n、ベアリングオイルの温度が高すぎる。o、機組の停止後の惰走過程における「ポアソン効果」の影響。(ボッサン効果とは何でしょうか??わからない)(3)膨張差が負の値に増大する主な原因:a、負荷が急速に低下するか、突然負荷が切り離されること。b、主蒸気温度が急激に低下するか、起動時の蒸気導入温度が金属温度を下回る。c、水の衝撃。d、シリンダーチャック、フランジ加熱装置の過度な加熱。e、軸封蒸気温度が低すぎる。f、軸方向変位の変化。g、ベアリングオイルの温度が低すぎる。h、起動時の回転速度が急上昇し、遠心力の影響でローターの軸方向寸法が縮小するため、特に低速域での変化が顕著になる。i、シリンダーの間隙に高温の蒸気が流れ込み、これは蒸気加熱装置から来ることもあれば、給気スリーブからの漏れ蒸気や軸封からの漏れ蒸気から来ることもある。起動時、一般的な装置では加熱装置を用いてシリンダーの膨張量を制御するが、ローターの膨張量は主にタービンの蒸気温度と流量、および軸封蒸気の温度と流量によって制御される。起動時の膨張差は一般的に正の方向に進行する。タービンが停止しているとき、負荷や回転速度が低下するにつれて、ローターの冷却速度はシリンダーよりも速くなるため、膨張差は一般的に負の方向に進行する。特にスライディングパラメータ停止時にはこの傾向が顕著であり、膨張差保護装置が作動するのを防ぐために、シリンダーの間隔部やフランジに冷却蒸気を供給するための蒸気加熱装置を使用する必要がある。タービンローターが停止すると、負の膨張差がさらに悪化する可能性があるため、悪影響を避けるために一定の温度のシール蒸気を維持する必要がある。1、タービンスライドピンシステムについて(タービンスライドピンシステムは、タービンの点検や運用管理において常に弱点であり、十分な重視もされてこなかった。また、タービンに関する学習においてもしばしば見過ごされがちだ。今日は補講として説明しよう)。まずはシステム図をご覧ください。file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps7C.tmp.jpg (1)タービンスライドピンシステムの役割:加熱時にシリンダーがスムーズに膨張できるようにし、シリンダーとローターの中心を一致させることで、事故の発生を防ぐ。スライドピンとは、シリンダープレートに設置され、シリンダーがスムーズに膨張・収縮できるようにする部品です。(2)スライドピンの分類:スライドピンの構造形態、取り付け位置、および機能の違いにより、スライドピンシステムは通常、縦ピン、横ピン、キャットクロー横ピン、斜めピン、角ピンなどで構成される。以下、順を追って紹介します。分かりやすいように、できるだけ画像も添えます。下図の通り:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps7D.tmp.jpg a、立销:立销とは、シリンダーを垂直方向に移動させるためのものです;b、縦軸ピン:縦軸ピンは案内ベアリングハウジングとシリンダーが軸方向に滑動するのを支える;c、横ピン:横ピンはシリンダーを横方向に滑らせ、縦ピン(または立ピン)と連動して膨張の固定点を決定し、これをデッドポイントと呼ぶ。凝縮式タービンの場合、デッドポイントは低圧排気口の中心またはその付近に多く配置される。これにより、タービンが加熱によって膨張しても、巨大で重い凝縮器への影響が小さくなる。(3)高圧・中圧シリンダーの上部クロープレート支持と下部クロープレート支持(まず2枚の写真を示す)
a、下部クロープレート支持方式:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps7E.tmp.jpg
b、上部クロープレートの中央分割面支持方式(以前の職場では上部クロープレートの水平中央分割面支持方式を使用していたが、写真は残っていないので、とりあえず構造図を見てみよう):file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps7F.tmp.jpg
(4)上部および下部シリンダーのクロープレート支持構造それぞれの長所と短所:
a、上部シリンダーのクロープレート支持:図からわかるように、この支持方式では荷重がかかる面とタービンシリンダーの水平中央分割面が同一平面上にあるため、シリンダーとタービンローターの中心をしっかりと合わせることができる。しかし、点検時には下部シリンダーのクロープレート部分に点検用のバラストを取り付けなければならず、そうしないと下部シリンダーが沈んでしまう。b、シリンダー下部のネコの爪状支持:その利点は、点検が容易で、点検用のブロックを取り付ける必要がないことです。欠点は、キャットクローの負荷面とシリンダーの中央分割面が同一平面にないことである。シリンダーが加熱されてキャットクローの温度が上昇し膨張すると、シリンダーの中心線が上昇する。一方、ベアリングハウジングに支持されるローターの中心は変わらないため、下部シリンダーとローター部品との間隙が狭くなり、深刻な場合には動摩擦や静摩擦が生じる。2、タービンの潤滑油は軸受内でどのように働くのか?軸受が動作する際、軸頸と軸受ブッシュの間に油膜が形成され、液体摩擦が生じることで、タービンが安全かつ安定して運転されます。潤滑油は下軸受の水平な接合面から侵入し、回転に伴って巻き込まれた油はまず軸と上軸受の間の隙間を通り、その後軸と下軸受の間の隙間を通って油膜を形成する。摩擦損失を減らし、油が循環して軸受の軸頸を冷却できるように、軸受のブラックアイアン面には油溝が刻まれており、接合面付近から両端に向かって延びている。これにより、油が軸受全体に均一に分布するようになっている。油は軸受内で潤滑された後、軸受の両端の隙間から流れ出ます。ベアリングハウジングに集まり、その後オイルパイプを通ってオイルタンクに戻る。3、タービンが運転中になぜ軸方向の推力が生じるのか?蒸気の作用として、ノズルから出た蒸気は動翼の運動方向(円周速度方向)と一定の角度をなしているため、蒸気が翼に及ぼす力には円周方向の力に加えて、軸方向の力も存在する。また、各段のインペラと動翼列の前後には圧力差が存在し、圧力差があれば軸方向の推力が生じる。したがって、高出力タービンの高中圧シリンダーおよび低圧シリンダーはいずれも逆対称に配置され、インペラーには奇数個のバランス孔が設けられている。これらはすべて、タービンローターの軸方向の推力を減少させるためのものである。もちろん、推力軸受は、蒸気タービンのローターの推力をバランスさせるための非常に重要な手段です。推力軸受の原理と点検についてですが(これはなかなか厄介なもので、以前東芝の600MW用推力軸受を何度か修理した経験から、少し心得があります)、一生懸命勉強して*、今後の勉強記録の中で特別に解説するつもりです。(昔の写真を探して見てみましょう。より直感的に理解できます)下の図は高圧・中圧ローターの配置と蒸気の流れ方です:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps80.tmp.jpg 下の図は低圧ローターの配置と蒸気の流れ方です:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps81.tmp.jpg 下の図はインペラーに設けられたバランス孔です:file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps82.tmp.jpg 1、発電機における一般的な水素漏れ箇所の対処法と重要な注意点(自分でまとめたもので、以前の投稿でも掲載したことがあります。今日は再び分析し、9番目の項目を追加しました。温度*とします)(1)水素配管の砂目や亀裂:該当部分を隔離し、補修溶接するか新しい配管に交換する(両端を塞ぎ板でしっかり閉じ、砂目や亀裂のある配管部分に不活性ガスまたは二酸化炭素を吹き込んで清掃する)。(2)水素システムのバルブシャフト、フランジからの水素漏れ:締め付け試験を行い、効果がなければガスケットやロッドを交換する(銅製の工具を使用してゆっくりと締め付ける)。(3)水素システムの排出バルブ、排気バルブの内部漏れ:隔離交換またはオンライン封止。(4)発電機ステーター温度の出線フランジからの水素漏れ:締め直すか、停止してガスケットを交換する。(5)発電機のシールパッキンからの漏れ:1)シールオイルの圧力が低すぎて漏れが発生している場合は、シールオイルの圧力を適切に上げるが、発電機にオイルが入り込むのを防ぐため、過度に高くしてはならない。2)シールリングの摩耗が過度に進んで漏れが発生した場合は、機械を停止し水素を排出する。置換が完了したらシールリングを分解して点検し、研削によってシールギャップを適切な状態に調整した後、再び取り付ける。摩耗がひどい場合は新しいシールリングに交換する必要がある。また、シールベースと発電機の接触シール面のシール状態を確認する必要があり、ここも漏れが発生しやすい箇所です。(シールプレートから漏れている様子のオンライン写真を皆さんに見せます。見てください、シールオイルが外に吹き出しています)file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml\wps83.tmp.jpg (6)シールプレート付近の主軸の軸受の摩耗が過度に進んでおり、それが漏れの原因となっています。摩耗が少ない場合は、シールプレートのシールギャップを調整すればよいですが、摩耗が激しい場合は、可能であれば主軸にレーザー修復処理を施すべきです。(7)発電機本体の外殻に砂目やひび割れがある場合:可能であれば圧力をかけたままで漏れを止めることができる。しかし、圧力をかけたままの処置では漏れが止まらず、機器の安全な運転が危険にさらされる場合は、停止して補修溶接を行うか、メーカーに対応策を依頼する必要がある。(8)発電機の水素冷却器の漏れ:これもよく見られる漏れ箇所ですが、発見するのも最も手間がかかります。一般的に、各水素冷却器の上部には排気ドアがあり、この水素冷却器の冷却水を隔離するために使用される(水素冷却器を隔離するには発電機の負荷を下げる必要があり、発電部門と協議して適切な対応を行う必要がある。そうしないと、発電機のコイルの温度が過度に上昇し、停止してしまう可能性がある)。排気ドアを開け、水素検出器を排液口に向けることで、その水素冷却器から水素が漏れているかどうかを確認できる。漏れている水冷器を特定したら、作業許可証を発行し、その水冷器を隔離する。次に、水冷器の給水室および末端のシールカバーを取り外し、水素検出器を使って漏れている水冷器の熱交換管を特定してマークを付ける。そして、銅製の塞ぎ栓を使って、漏れている熱交換管の両端をしっかりと塞ぐ。(総遮断数は、総熱交換管数の10%を超えてはならず、漏れた熱交換管の数が多すぎる場合は、停止して新しい管に交換する必要がある)。