パイプライン関連論文

Thread Content

この投稿は、2016年3月23日20時31分に凉思期刊网によって最終的に編集されました。『工業用圧力配管の配置に関する私見（参考用）』凉思期刊网 www.liangsiqikan.com【要約】：本稿では、工業用圧力配管の配置についての見解を述べています。圧力配管の定義と分類について述べた後、圧力配管設計の手順を簡潔に説明し、圧力配管の配置に関する原則として「全体配置・局所調整」を提案する。配管配置の過程で注意すべき点、配管設計における各専門分野との調整や応力解析などについて簡潔に述べ、最後に自身の実務経験に基づき配管配置についてまとめ、工業用配管設計の目的と要求としての経済的合理性についての理解を示す。 【キーワード】：圧力配管；工業用圧力配管；圧力配管の配置；経済合理性；圧力配管の等級についての序論：圧力配管とは、一定の圧力を利用してガスや液体を輸送するための管状の装置であり、その範囲は、最高使用圧力が0.1MPa（表圧）以上のガス、液化ガス、蒸気媒体、または可燃性、爆発性、毒性、腐食性を持ち、最高使用温度が標準沸点以上の液体媒体で、かつ公称直径が25mm以上の配管と定められている。工業生産において、圧力配管は最も広く利用されている。我が国の経済が日々発展する中、新たに建設される工場も増え続けており、発注者の要求と生産上の目的の両方を満たす工業用圧力配管の配置図を、短期間でどのように設計するかは、すべてのプロセス設計者が考えなければならない問題である。数年間の実務経験に基づき、圧力配管を迅速かつ適切に設計する方法について、経済的合理性も考慮しながら述べる。1、圧力配管とは何か　広義には、圧力配管とは、管内の媒体が何であれ、内部圧力または外部圧力に耐えるすべての配管を指します。圧力配管とは、流体の輸送、分配、混合、分離、排出、計量、制御、および停止を行うための配管の一部であり、管、継手、フランジ、ボルト接続部、ガスケット、バルブ、その他の構成部品や耐圧部品、そして支持部品からなる組立体である。我が国で「圧力配管の安全管理及び監視規定」が制定されて以来、「圧力配管」という言葉は、監視対象となる配管を指す専用語となった。「圧力配管の安全管理及び監督規定」第2条では、圧力配管を「生産や生活において使用され、燃焼や爆発、中毒などの重大な危険を引き起こす可能性のある特殊な機器」と定義している。国務院が2003年6月1日に施行した「特殊設備安全監察条例」において、圧力配管はさらに「一定の圧力を利用してガスまたは液体を輸送するための管状の設備」と明確に定義されており、その範囲は、最高使用圧力が0.1MPa（表圧）以上であり、かつガス、液化ガス、蒸気媒体、または可燃性・爆発性・毒性・腐食性を有し、最高使用温度が標準沸点以上である液体媒体を扱う、公称直径が25mm以上の配管と規定されている。したがって、現在言われている「圧力配管」とは、管内または管外に圧力がかかることだけでなく、その内部を流れる媒体が「ガス、液化ガス、蒸気」または「燃焼・爆発、中毒、腐食を引き起こす可能性のある液体」であり、一般的な意味での圧力配管ではない。工業プロジェクトで扱われるのはほとんどが圧力配管であるため、設計にあたっては「特殊設備安全監察規則」の要求に厳密に従い、圧力配管規格に基づいて配管を設計しなければならない。圧力配管は種類によって、長距離輸送配管、公共配管、工業配管、動力配管の4つに分類され、本稿では主に工業配管（GCクラス）の設計内容について論じる。工業用パイプラインとは、企業や事業所が所有し、プロセス媒体を輸送するためのプロセスパイプライン、公共工程用パイプライン、およびその他の補助パイプラインのことです。等級は、輸送される媒体の圧力、温度、毒性に応じてさらに3つの等級に分けられる。2、圧力配管の設計 2.1 まず、新しいプロジェクトが始まる際に、発注者との協議を通じて、そのプロジェクトで扱われる製品や生産量を把握し、発注者の要求に基づいて工程を決定します。次に、圧力配管の定義および分類に従って配管の種類を決定し、使用される媒体の性質に応じて配管の等級を決定します。最後に、自社が定める配管の温度・圧力に関する分類基準に基づき、そのプロジェクトにおける配管の等級表を作成します。工程フローを決定する際には、管径について計算して確認する必要があります。上記の作業が完了したら、圧力配管の配置を行う必要があります。2.2 圧力配管の配置：全体的なレイアウトに基づく部分的調整 配管の等級表が決定された後、プロセスフローおよび機器配置図に従って配管を配置する。配管配置にあたっては、全体的なレイアウトに基づき部分的に調整するという原則に従うことで、時間を節約しつつ合理的に配管を配置することができる。全体のレイアウトとは、装置の境界範囲に基づいて配管のルートを大まかに決定し、機器の位置が確定した上で、各配管のおおよその位置を定めることです；局部的調整とは、設計が基本的に完了した後、各関連専門分野とコミュニケーションを取りながら、配管の位置を調整することです。設計段階で、プロセス配管が共用配管や梁、柱と衝突する場合は、配管の高さや配管ルートを部分的に修正する必要があります。また、機器の接続口が変更される場合も配管を調整しなければなりません。大きな変更でない限り、全体的な配置は変わらず、関連する配管のみを修正します。配管の配置は一朝一夕に決まるものではなく、工学設計の性質上、図面の作成も一度で完成するわけではなく、随時修正が必要となります。上記の原則に従って配管を配置することで、状況に応じて調整は必要ですが、全体の設計プロセスにおいて労力と時間を節約でき、配管の配置も比較的合理的になります。この原則は、まず建築構造を決定するプロジェクトに非常に適しており、配管の配置は既に決定された機器配置図上で行うことができる。まず主管を配置し、その後に支管を配置する。主管の大まかな配置が決まったら、機器の接続口に基づいて支管の具体的な位置を決定し、局所的に調整する。2.3 関連する各専門分野との連携調整により配管の配置を調整し、このプロセスも設計が進行する中で同時に行われる。2.4 圧力配管の応力解析 一部の大口径で高圧の配管においては、分岐点や曲がり角で応力解析を行う必要がある。管径と壁厚を適切に調整する。以上は配管設計の大まかな手順について簡単に説明したものですが、より多くの配管設計においては、プロジェクトの製品生産量を算出し、それに基づいて配管の直径やポンプの揚程パラメータを決定する必要があります。要するに、配管配置の経済合理性は設計において重点的に考慮すべき事項であり、生産上のニーズや発注者の要求を満たす前提のもと、どのようにして短期間で配管設計を完了させるかは、すべての設計者が考えなければならない問題です。実務においては、全体配置を基本としつつ局部的に調整するという原則を用いることで、時間を節約し、不必要な労力の浪費を避けることができます。3. パイプライン配置設計において注意すべきいくつかの問題　圧力パイプラインは、輸送される媒体の性質が異なるため、設計にあたっては圧力、温度、および媒体の毒性といった要素がもたらす安全上の問題を総合的に考慮する必要がある。バルブの取り付け位置、圧力計や流量計などの設置、安全放出装置の操作が容易かどうか、配管の支持具の位置が適切かどうか、応力集中が起こりやすい場所には緩衝装置を設置する。プロセス配管の配置は、忍耐力と細心さが求められる丁寧な作業です。設計の初期段階で目的を明確にし、機器配置図に基づいてメインパイプラインの大まかな流れを頭の中でイメージし、中間の管廊を設置する必要があるかどうかを検討する。次に、配管の標準規格を把握することで、具体的には隣接する配管間の間隔、配管と近傍の構造物との間隔、管支持架の設置、バルブハンドルの高さなどが挙げられます。第三に、合理的に配置し、描画を開始して機器配置図を完成させ、工程フロー図を参照しながら、まず主管路から手をつける。全体的な配置に基づき局所的に調整する原則に従って、配管を開始する。第四に、適切な材料の選定が求められる。材料は工程上の要件を満たすと同時に、過度に保守的で無駄が生じないようにしなければならない。最後に、資料を正確に集計する。統計資料は細心の注意を払わなければならず、施工時に材料が間違っていることは、多くの配管設計者にとって最も厄介な問題です。資材の統計が正確であることは、発注者側の入札にとっても有利な根拠となり、工事実施時にコストを節約し、プロジェクトが経済的かつ合理的な目的を達成するのに役立ちます。経済が急速に発展する今日、コスト効率はすべてのオーナーが最も重視する問題です。設計者としては、図面の設計はオーナーのプロジェクトに対する要求に基づいて行われるべきです。したがって、経済的合理性はプロジェクト設計において常に重要な要素となります。優秀な工学設計者であるためには、仕事を期限内に完了させるだけでなく、設計図面も経済的かつ操作しやすいものでなければなりません。そうすることでオーナーの要求を満たしつつ、時間やスペースも節約できます。このような目的を達成できる図面こそが、優れた配管配置図と言えるのです。 参考文献：【1】『工業用金属配管設計規範』GB50316-2000【2】『圧力配管規範』GB/T20801-2006