【役割分担・業務効率化】化学設備の設計計算でメーカーに依頼する方が良い部分

図面化学設備メーカー

NEONEEETです。

メーカーに計算を依頼しました。

結果は検証しましたか?

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、化学設備の設計計算でメーカーに依頼する方が良い部分について知ることができます。

化学設備の設計計算でメーカーに依頼する方が良い部分

化学設備の設計計算でメーカーに依頼する方が良い部分について紹介します。

化学工場のユーザーエンジニアは設備の詳細設計をすることはありません。

技術的な計算式を使うチャンスはあまり多くはありません。

手計算でも基礎的な部分に限定します。

細かい計算は誰かに依頼します。

設備の設計だけでなく、配管の設計、工事の設計などいろいろな箇所で同じ。

これは役割分担の世界。

現場に極めて違い部隊でありながら、やや概念設計に近い部分を担うので、

ものごとを決定するための設計ができない

と自身の職場を否定的に考える人もいます。

自分の設計がどんな役割があるのか理解できれば、前向きにもなりますが

なかなか理解できないものです。

できる範囲で言語化していき、若手エンジニアの一助になればと思います。

タンクの板厚

化学工場のユーザーエンジニアはタンクの板厚計算くらいまでは行いましょう。

タンク自身の設計では、以下の要素を順番に行います。

  1. タンクの容量
  2. タンクの径と高さの選定(レイアウト・耐震耐風などを考慮)
  3. 設計条件からタンクの板厚計算
  4. ノズル設計

化学工場の機電系エンジニアは、プロセスエンジニアから1のタンク容量に関する情報が提示されます。

〇m3のタンクが欲しい!

これをもとに、機電系エンジニアは実際の形を考えます。

標準図があるから2のタンク径と高さを選ぶ工程は実際にはほぼ一瞬です。

とはいえ例外があるかもしれないので、エンジニアがチェックすべき項目として残り続けます。

3もほぼ標準化されているかもしれませんね。

板厚計算は最終的にはメーカーに依頼します。

しかし、機電系エンジニアは3の板厚はちゃんとチェックしておいた方が良いです。

タンクの見積を複数のメーカーに依頼すると、各社で板厚がバラバラだからです。

板厚が違う分だけコストがダイレクトに変わります。

プラントの運転を行うためにどの板厚がいいのか、メーカーと協議をしないといけません。

  • コスト重視で板厚が低いメーカーを採用するのか、
  • 安全性を過剰に重視して板厚を上げたメーカーに、1ランク板厚を下げさせると一番札にならないか。

板厚の計算はタンクの基本設計と詳細設計の引き渡し部分と考えることもできます。

設計条件と板厚を決めた後で、4のノズル個数を決めたら、

メーカーがノズル周りの強度計算を行います。

開口部の強度補正のための当て板の寸法を決めたりしますね。

これは私も計算したことがありません。メーカーの計算結果を見ているだけです。

メーカーの技術計算を見ていると、「難しそうなことをしているな」「頭がいい人しかできないのだろうか」などと尊敬していたこともありました。

今では、その呪縛から逃れることができましたが・・・。

プロセスエンジニアが機電系エンジニアを見ている時も同じように思っているかもしれませんよ。

プロセスエンジニアが機電系エンジニアに対して、上から偉そうに言っているように機電系エンジニアは感じるかもしれませんが、

同じような光景を機電系エンジニアもメーカーに対して感じますよね。

もしかしたらメーカーも機電系エンジニアに対して同じように思ってるかもしれませんね。

ポンプの動力

ポンプの動力はメーカーに依頼します。

ユーザーエンジニアは流量や揚程を選定します。

プロセス全体をみて圧損計算を行ったりしますね。

これはユーザーエンジニアにしか分からない部分です。

流量と揚程が分かってもポンプのモーター動力を決めることはできませんよね。

動力計算をしようとすると、ポンプ効率やモーター効率の情報が必要です。

ある程度はユーザーエンジニアにも選定可能です。

最終的にはメーカーに依頼した方が良いです。痛い目を見ません。

タンクの板厚と同じ構図です。

複数のポンプメーカーに見積を依頼すると、あら不思議。

効率の違いが如実に表れます。

高効率のメーカーに依頼する方が当然お安くすみます。

その違いを評価するためにも、動力計算の推定はユーザーエンジニア自身が行って、

メーカーの結果を検証できるようにしておいた方がいいですね。

熱交換器の強度計算

熱交換器の強度計算もメーカーに依頼した方が良いでしょう。

ユーザーエンジニアが行うのは伝熱面積の計算までです。

伝熱面積を決める熱計算を行うと、チューブ径・チューブ本数・配列やシェル径などの基本寸法を決めることになります。

タンクの径・高さと同じ思想です。

設計圧力や設計温度の条件も提示すれば、強度計算自身はメーカーに依頼しましょう。

チューブシートの強度計算やノズルの計算など、タンクの計算と似ている部分がありあンス。

どちらも圧力容器の計算というカテゴリーでは同じですからね。

最後に

化学設備の設計計算でメーカーに依頼する方が良い部分について紹介しました。

タンクの板厚・ポンプの動力・熱交換器の伝熱面積

個々の設備の基本仕様を決める機電系エンジニアと、個々の設備の詳細仕様を決めるメーカーとの関係性。

プロセス全体から見た設備の基本仕様を決めるプロセスエンジニアと、プロセス中の個々の設備の詳細仕様を決める機電系エンジニアの関係性と同じです。

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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