【温度・電流・流量】化学工場で破壊しやすい設備はポンプ

ポンプ保全

NEONEEETです。

この記事は、化学工場の機電系設計者・プラントエンジニアを対象にしています。

この記事を読むと、ポンプの破壊対策を考えることができます。

設備の破壊はめったに起こらない

化学工場の設備で「破壊」はめったに起こりません。

破壊にも定義がいろいろありますが、広義には

1つの物体が2つ以上に分割すること

という定義になるでしょう。

この定義だと配管の破壊はほぼ起こりません。

設備の中で最も壊れやすいものが「配管」

ノーメンテ・材質も低グレード

配管が設備よりも重要度が低いために、故障として最も起こりやすいのが配管です。

その配管ですら、「破壊」に至ることは少ないです。

配管の「穴開き」をして液が漏れることで気が付くことが普通ですから。

破壊のように、2つの物体にパックリと分割するトラブルは、本当に少ないです。

その中で、最も破壊が起こりやすいのが、実は「ポンプ」です。

今回は、ポンプの破壊に対する対策を考えます。

ポンプの設備破壊に対する対策4選

ポンプで破壊が起こるのはなぜでしょうか?

危険物5類のように外力を加えると、爆発するような液体を送る時に起こりえます。

ポンプは液体に対して強力な力を加えます。

ポンプ内の液体が締め切り状態にあるなかで、運転をすると内容物の温度は急上昇

温度が上がり圧力が上がり、ポンプの耐圧以上の圧力になった瞬間に

ポンプは破壊します。

木っ端微塵になります。

では、その対策を紹介しましょう。

電流値監視

真っ先にできることは電流値の監視です。

これはポンプのモーターを電気で動かしているため、

電気信号をDCSに取り込むだけですみ、手軽にできます。

これで分かることは、

締切運転の時には、通常よりも電流値が低い

ということ。

これを活用して、

ポンプ起動信号が出た後、ポンプの電流値を常時監視して、電流値が一定値以下となる時間帯が一定値以上存在する

という条件で、インターロックを掛けるという思想になります。

温度監視

今回のケースでは、電流値の監視は間接的なアプローチです。

これで防げなくなないですが、もっと確実な方法が温度計

温度が通常値よりも上がった瞬間にポンプを止める。

インターロック条件はこれだけです。

非常にシンプル。

シンプルがゆえに確実。

化学工場では好まれる表現ですね。

流量監視

これも電流値と同じく、間接的なアプローチ。

発想も電流値とほぼ同じです。

締切運転でポンプのエネルギーが流体のエネルギーに加わるわけであり、

締切運転をいかに早く察知するか。

その思想での流量監視です。

電流値に比べて、流量計が必要という問題があります。

電流値よりは正確にスピーディに情報を察知できます。

締切運転でトラブルが起こりそうなプロセス液を送る時に、

流量計を付けるケースはあまり多くはないでしょう。

流量計は、原料の投入・加熱スチーム・還流などに使うのが普通です。

安全性をアップさせるという意味で、流量計を付けても良いですが…。

液面監視

電流値・流量値と発想は同じ。

プロセス液の貯留タンクの液面計を活用します。

締切運転をしていれば、液面の変化はなくなります。

これを送り元・送り先の両方の液面計を監視して、インターロックを組むという発想。

流量計よりは即応性がないことが問題です。

ですが、貯留タンクや反応器には液面計を付けることが普通なので、

追加投資が必要ではありません。

投資削減という意味では、電流値・液面値を使うのが現実的でしょう。

特に安全性を高めたい場合に、温度値を追加するという発想になると思います。

最後に

ポンプのトラブルで破壊に結びつかない人も多いと思います。

危険物の種類によっては、このトラブルは起こりえます。

バッチ系化学工場でもそういうケースは多々あります。

この安全対策について一定の思考を持つことは、設備エンジニアにも必要なことでしょう。

この記事が皆さんのお役に立てれば嬉しいです。

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