メタノールシールドポンプ（詳しい方、お願いします！）

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この投稿は最終的にyuchenchfによって2017-5-18 08:35に編集されました。可燃性・爆発性の物質を輸送するシールドポンプが停止した場合、火災や爆発を引き起こす可能性はありますか？ 一、ケーススタディの状況：ある石油化学会社のメタノール分解水素製造装置において、メタノールを供給するポンプは大連帝国製のシールドポンプであり、工程の流れは以下の通りです。メタノール原料タンク→出口配管→出口バルブ→配管→シールドポンプ→水素製造装置への供給。メタノール分解水素製造装置の運転中、供給用シールドポンプP-7201Aは常に安定して動作し、装置の稼働開始前にはシステム全体が適切に置換されており、供給システムには漏れが一切ありませんでした。3月20日の正午14時に、メタノール原料タンクの出口バルブが故障で閉じた（または原料タンクの液面が極端に低下したことにより連動して出口バルブが閉じた）、その結果シールドポンプの入口にメタノールが供給されず、ポンプは空転し続けた。シールポンプの技術仕様：装置名　規格型番　搬送媒体　流量 m3/h　圧力 Mpa　温度 ℃　揚程 m　原料供給用シールポンプ　F21-317H4M-0506T1-BV　メタノール　30　1.0　40　100
二、分析、結論および予防策
上記の事例から、装置の稼働開始前に供給システム全体が適切に置換されており、システムに漏れはなかったことがわかる。稼働中のメタノール原料供給ポンプは、上流のメタノール原料タンクの出口バルブの故障により突然閉止し、シールドポンプの入口に供給される物質が途絶え、ポンプは無負荷で運転することになった。したがって、可燃性・爆発性物質を輸送するシールドポンプで、入口に物質がない場合、火災や爆発を引き起こす可能性はあるのでしょうか？この問題について、本ケースを踏まえて分析する。1、シールドポンプの動作原理と構造特性（1）シールドポンプの動作原理 シールドポンプはシールのないポンプであり、ポンプ本体と駆動用モーターが共に、送液媒体で満たされた圧力容器内に封入されている。この圧力容器には静止状態でのシールのみがあり、電線群によって回転磁界が生成され、ローターが駆動される。この構造は、従来の遠心ポンプにある回転軸のシール装置を廃止しているため、完全な無漏れを実現できる。シールドポンプはポンプとモーターを一体化し、モーターのローターとポンプのインペラーを同じ軸に固定しています。シールドケースを用いてモーターのローターとステーターを分離し、ローターは送液される媒体の中で回転し、その動力はステーターの磁場を通じてローターに伝達されます。（2）シールドポンプの構造　シールドポンプは遠心ポンプの特殊な形態であり、主にポンプ本体、インペラ、ステータ、ロータ、前後のガイドベアリング、シャフトカバー、およびプッシュプレートで構成されている。電動機とポンプが一体となっており、ステーターとローターの表面はそれぞれ非磁性の薄壁材料で覆われ、処理媒体から隔てられている。ローターは前後のガイドベアリングによって支えられ、輸送される媒体の中に浸っている。ローター軸端にはインペラが取り付けられており、軸シールのない構造となっていることで、漏れのない輸送を実現しています。 図一　シールドポンプの構造断面図　図二　シールドポンプの構造組立図　2、物質が火災や爆発を起こすために必要な条件　（1）物質が火災を起こすために必要な条件　火災とは、時間的または空間的に制御を失った燃焼のことである。一方、燃焼とは、可燃物が酸化剤と反応して発熱する現象で、通常は炎、発光、および（または）発煙が伴う。物質が燃焼するためには、燃焼の必要十分条件を満たさなければならない。必要条件：可燃物、助燃物、着火源のすべてが揃っていること；燃焼の十分条件：(1)一定の可燃物濃度；(2)一定の酸素含有量：(3)一定の点火エネルギー；(4) 抑制されていない連鎖反応。（2）物質が爆発するために必要な条件として、可燃性物質（可燃性ガス、蒸気、粉塵）と空気（または酸素）が一定の濃度範囲内で均一に混合し、予混合気を形成しなければならない。この予混合気が火源に触れることで爆発が起こり、この濃度範囲を爆発限界と呼ぶ。可燃性混合物の濃度は、爆発限界内にある場合にのみ爆発が起こり、爆発下限未満では爆発も発火もしない；爆発限界を超えても爆発はしないが、燃え上がることがある。3、メタノールの特性 メタノールは、揮発性が高く、無色で、可燃性かつ毒性を持つ有機化合物で、分子量は32.04、沸点は64.7℃です。メタノールは可燃性があり、その蒸気は空気と混ざって爆発性の混合物を形成する。明火や高温によって燃焼・爆発を引き起こす可能性がある。酸化剤と接触すると化学反応を起こしたり、燃焼を引き起こしたりする。4、ケーススタディについては、本問題を踏まえ、以下のようにこの事例を用いて分析する。（1）シールポンプの原理およびその構造図（図1および図2）からわかるように、シールポンプには回転軸用のシール装置がなく、つまり動的シールは存在せず、静的シールのみであり、静的シール点は5箇所しかない。シールポンプの静止シール部、シール部にあるベアリングハウジング、モーターアセンブリの下部にあるベアリングハウジング、ポンプケーシングの入口フランジ、出口フランジ、排気接続部　数：11111　（2）給料系統の運転状況を分析すると、スイッチを入れる前にシステムは既に適切に置換されており、システム全体に漏れはなく、そのため他のシステム部品から空気（酸化ガス）がシステム内に混入する可能性は排除されている。また、システム内に可燃性物質も存在しない。（3）メタノールは揮発性が高いため、メタノール原料タンクの出口バルブが故障して閉じてしまうと、シールドポンプの入口には物質がなくなるが、依然として多量の揮発性メタノールガスが存在し、システムの配管内には可燃性ガス（揮発性メタノールガス）が充満する。（4）インレットでの供給が途絶えた状態でシールドポンプを空転させると、ポンプのベアリングが摩耗して破損する。早期に発見しない場合、深刻な事態となり、シールドポンプのステーターやローターのシールケースが損傷し、モーターのステーターが媒体と接触して漏電することになる。したがって、シールポンプを長時間無負荷で運転すると、ベアリングやシールリングが損傷し、ポンプやモーターが過熱する。その結果、作業環境には高温度のエネルギーや電気スパークなどの発火源が存在することになる。（5）シールポンプは、ステーターおよびローターのシールカバーが最も厳しい状態で損傷した場合でも、ポンプ本体の損傷を防ぎ、5つの静止シール部が漏れなく機能すれば、漏れのない状態を維持することができる。火災・爆発の条件：可燃性ガス（揮発性メタノールガス）＋燃焼促進剤（システムの置換が適切で漏れがなく、燃焼促進剤となる空気や酸素も存在しない）＋着火源（高温の熱源または電気スパーク）5、結論　シールドポンプ以外のその他のシステム機器が正常で漏れがなく、システムの稼働前に置換が適切に行われ、シールドポンプの外部に重大な損傷がないという前提の下では、システム内部に燃焼促進剤（空気や酸素）が不足しているため、ガスが燃焼するための十分かつ必要な条件を満たしていない；また、システム全体の機器や設備に漏れはなく、周囲の環境にも可燃物がないため、ガスが燃焼するための十分かつ必要な条件も満たされていない。したがって、可燃性・爆発性物質を輸送するシールドポンプは、製造運転中に上流のバルブに故障が生じて入口に物質が供給されない（断材）場合でも、火災や爆発を引き起こすことはありません。予防策：シールポンプは漏れのないポンプであり、可燃性・爆発性、または有毒な媒体の輸送に使用されますが、各種安全対策が適切に実施されず、ポンプの故障が早期に発見されない場合、故障が拡大して媒体が漏れ出し、火災や爆発事故を引き起こす可能性があります。したがって、以下のような安全対策を講じるべきです。6．予防措置（1）装置を稼働させる前に、装置の稼働計画に厳密に従い、可燃性・爆発性の媒体を輸送するシステムを適切に置換して合格させなければなりません。（2）システム全体の機器や設備が正常で、漏れがないかを確認する。（3）設備の巡回点検を強化し、早期に故障を発見する。（4）可燃性・爆発性の媒体を輸送するシールドポンプなどの重要な設備については、監視を強化し、設計規格に従って安全警報装置や連動装置を追加することができる。（5）普段から機器のメンテナンスと点検をしっかり行う。