1-1 配管技術とは ( 1 ) 配管と配管技術配管は英語の Piping に相当し必要な機能を満たすように設計製作据付けられた流体を輸送する管路をいいますそして配管は ( 2 ) で説明する配管コンポーネントにより構成されます配管の一例を図 1-1 に示します配管技術 (Pipi

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うたろうしんまつ
7 years ago
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1 第 1 章配管計画配管はよく心臓と多数の臓器をつなぎ血液を循環たとさせる血管に喩えられます血管のように施設内にはりめぐらされた配管網は臓器のような機器装置類とは設計の進め方手順などがかなり異なります本章ではそのことを念頭に置きながら配管技術とは何か配管技術者は何を学ぶべきか配管設計者の心構え配管設計の手順配管レイアウトを実施するときの原則などについて学びます

2 1-1 配管技術とは ( 1 ) 配管と配管技術配管は英語の Piping に相当し必要な機能を満たすように設計製作据付けられた流体を輸送する管路をいいますそして配管は ( 2 ) で説明する配管コンポーネントにより構成されます配管の一例を図 1-1 に示します配管技術 (Piping Engineering) とは配管を設計し製作据付けし装置を運転保守点検する技術です配管技術者 (Piping Engineer) は配管を計画設計施工管理保守する技術者です配管技術が支える産業分野は極めて広範囲で主な分野は図 1-2 のよ図 1-1 配管の例 8

3 第1 章配管計画うになります 9 図 1-2 配管技術が支える主な産業分野プラント配管といえば石油化学/ 石油精製プラントと電力プラントが入りますが主として前者の配管を指すことが多いです ( 2 ) 配管を構成するコンポーネント配管を構成するもの (Component) には管 (Pipe) 管継手 (Fitting) 弁 (Valve) スペシャルティ (Specialty) 配管支持装置 (Hanger Support) などがあります配管を構成するコンポーネントの代表的なものを表 1-1 に示します ( 3 ) 配管技術者に求められるもの配管技術者に求められ習得しておくべき主な工学知識経験を表 1-2 に示しますほかの職業も同じですが配管技術者にとって個々の配管設計業務を自ら体験することが重要です特に配管レイアウトはその経験を蓄積することが不可欠です配管技術者の仕事に対する心構えとして何が大切か筆者の経験を踏

4 コンポーネント表 1-1 配管を構成するコンポーネント主な品目管継目なし管 ( シームレス管 ) 継目管 ( シーム管 ) 管継手弁スペシャルティ配管支持装置伸縮管継手計器 ( 計装品 ) エルボ T( ティ ) レジューサマイタベンドキャップフランジフルカップリング仕切弁玉形弁アングル弁逆止弁バタフライ弁ボール弁調節弁安全弁ストレーナスチームトラップ検流器ラプチュアディスクフレームアレスタリジッドハンガバリアブルハンガコンスタントハンガ防振器レストレイントベローズ式フレキシブルチューブ流量計温度計圧力計基礎応用工学製品知識設計ノウハウと経験表 1-2 配管技術者に必要な工学知識数学物理学化学水力学機械力学材料力学熱力学伝熱工学基礎工学の応用管管継手バルブスペシャルティハンガサポート保温腐食防食規準 code 関連設備 ( 計装ポンプ塔槽熱交換器空調ケーブル土木建築など ) プロットプラン配管レイアウトサポート計画トラブルシューティングなどまえて挙げさせてもらえば次のようなことになります 1 直感的に捉える現象事象を理解するとき直感的感覚的な捉え方が重要です直感的な把握の 1 つのやり方はその現象をイメージ化することですフリーハンドの図や絵ポンチ絵マンガを使って現象を表します 2 想像を働かせるアメリカの先進的な構造設計技術者レフツェトリンの言葉私はあらゆることに注意を払い惨事を思い浮かべようと思っている私はい 10

5 第1 章配管計画つも恐怖に襲われる技術者にとって想像力と恐怖心は悲劇を避ける 11 最良の道具の 1 つですは含蓄のある言葉です 3 仮想演習を行う仮想演習なる言葉は失敗学の畑山洋太郎氏が最初に言い出した言葉ではないかと思います仮想演習は検討しようとする製品システムに対し設計に問題点が残っていないか起こり得るさまざまな状況を想定して図面や紙面の上で仮想的に機械装置を動かし力をかけて何が起こるかを考えることです 4 検証は論理的に定量的に評価検証は計算実験試験過去の実績評価など論理的定量的に行い後に説明責任を果たせるようエビデンスを残します 5 失敗の真因追及失敗したら同じ失敗の再発防止のため真の原因究明が不可欠です失敗により人間も技術も進歩します 6 トラブルは記録する過去を記憶しないものは誤りを繰り返すよう運命づけられているというアメリカの哲学者ジョージサンタヤナの言葉があります失敗や事故は必ずまだ熱いうちに記録に残し関係者の間に公開することです 7 現場現物主義設計者であってもこまめにサイトへ出向きサイトへ行ったら作業服に着替え現場に入ることこんなに大きいとは思わなかったこんな感じは予想外だったという感覚は現場でのみ得ることができますそういう経験を積み重ねることにより図面を見ただけで実物の大きさや空間の感じを掴みとることができるようになります 8 天は自ら助くるものを助く自分の力で努力する人には天が援助を与え成功に導いてくれるという意味のこの言葉は真実を言い当てているように思います

6 1-2 配管設計の手順石油化学プラントや石油精製プラントにおいてはプロセス配管とユーティリティ配管の 2 つに分類することができますプロセス配管とはプラントにある機器相互をつなぐ製品製造に直接かかわる配管で装置へ原料を供給する配管装置から出る製品を送り出す配管ポンプ塔ドラム熱交換器などの機器相互を連絡する配管などから成りますユーティリティ配管とは水空気蒸気燃料窒素配管などですプラント配管における一般的な配管設計手順を図 1-3 に示しますプロットプラン : プラント内の機器架構その他諸設備の配置図のことです主要配管ルートも含まれます最初は機器などの外形図が揃わず概念的な図面ですが資料が揃ってくるにつれより詳細かつ確定的なものとなってゆき最後に完成したプラントの図となります P&ID: 流体の流れを機器計装とともに示した配管計装線図配管仕様書 : 配管の設計製造据付け材料調達などにおいて守図 1-3 配管設計の流れ 12

7 第1 章配管計画るべき法規規格標準などを明示し配管全般および各ラインに 13 対する遵守事項禁止事項を明らかにします配管クラス : プラントの配管を重要度設計圧力温度などによりクラス分けしクラスごとに使用する配管コンポーネントのタイプ材質 Sch.No(7-3 参照 ) などを規定したもの標準的な配管クラスにグループ化することによりプラントごとラインごとに各コンポーネントの仕様を決めたり記述する労力が省けますラインリスト :P&ID には各配管ラインに識別番号としてライン番号がついていますそのライン番号ごとに管の口径厚さ設計圧力 / 温度配管クラス保温 / 保冷の有無などを記した一覧表です配管レイアウト : 配管ルートを計画することおよび配管ルートの示された図をいう配管レイアウトはプラントの土建や諸設備の設計部門に情報を与えるという重要な任務を負っています配管のほかに配管ルートを計画するうえで必要な情報はすべて本図に含まれますすなわち建屋壁柱パイプラック開口部機器ケーブルトレー空調ダクト通路プラットフォーム機器引抜き代等々配管ルートの引き方の原則については本章 1-3 参照アイソメ図 : 工場でスプールを製造また現地で配管を据付けるための図面でライン No. ごとに配管を等角投影で描く通常 not to scale( 縮尺どおりでない ) で描かれる図には溶接開先材料表備考などが示されていますプレファブ : 本設の工場または現場の仮設工場でスプールを製作すること現場の工数を減らすため工場でかなり大きなユニットに組んでから現場へ搬入することもありますスプール : プレファブされる配管の 1 単位輸送や現場搬入が可能な大きさとします強度計算 : 第 2 章参照配管フレキシビリティ : 第 3 章参照圧力損失計算 : 第 4 章参照

8 1-3 配管レイアウトの原則 ( 1 ) 配管は空間設計配管設計が他の機械の設計と大きく異なるのはその空間設計にあります空間設計はプラントの空間において配管と共存し設計据付けなどが同時進行してゆく土木建築各種機器塔槽電気計装空調などと協調し調和をはかりつつ運転しやすい保守点検に便利なそして消費エネルギーと建設コストにむだのない配管レイアウトを実現してゆくことですそのためには配管設計者には 4 大力学 ( 材料力学水 ( 流体 ) 力学機械力学熱力学 ) 配管固有の技術知識のほかに関連設備に関する幅広い知識そしてほかの事業者や他部門との協調の精神が求められます空間設計の最も基本となるプロットプラン ( 機器配置 ) は配管レイアウトの構想を具体的に構築しつつ作成されます配管レイアウトは P&ID プロットプラン建屋図機器外形図等々により計画を進めますがその際考慮することとして 1 ラインの目的機能を理解しそれらを満足させるものであること 2 運転操作アクセス ( 必要箇所へ近よること ) に問題のないこと 3 耐圧熱膨張応力振動など強度上問題のないこと 4 配管据付け上問題のないこと 5 安全に対し問題のないこと 6 保守点検に問題のないこと 7 むだがなくコストの低減化が図られていること 8 美観が考慮されていることなどがありますプラントには多種多様な機器が設置されており各機器のそれぞれの機能を満足させるためその機器に接続する配管にはその機器特有の配慮が必要なことが多いその説明はあまりに多岐にわたるのでここ 14

9 第1 章配管計画では配管レイアウトを計画するにあたり共通的なごく基本的な事項 15 について説明します ( 2 ) パイプラック配管の原則パイプラックは配管を集中的に通すメイン通路であり配管はここに集まりまたここから出て行きますパイプラックは鉄骨構造の空間に渡した棚のようなもので通す配管の量により棚は 1 段の場合と 2 段またはそれ以上の場合があります ( 図 1-4 参照 ) はりラックの下を通路とする場合は最下段の梁の下面配管が最下段の棚の下を抜けるときは管の最下面が原則 2.1 m 以上となるようにラックの高さを決めますラック上の配管配置の注意点は 1 同じ梁上では梁の強度上径の大きな重い配管はラックの柱近くに径の小さい軽い配管は梁の中央付近に置く 2 配管用ラックが 2 段以上になる場合は配管が漏えいし下の配管に掛かっても危険のない流体の配管を上の段に置くしたがってユーティリティ配管を上段にプロセス配管を下段に置くのが一般的ですケーブルは最上段のラックに置く ( 図 1-5 参照 ) 図 1-4 パイプラック

10 3 ラックの右側の機器へ接続される配管はラックの右側に左側の機器へ接続される配管はラックの左側に置く方がシンプルな配管となります ( 図 1-5 参照 ) などです図 1-5 ラック上の配管 ( 側面図 ) ( 3 ) 配管ルートの一般原則 1 建屋内の配管については空の航路のように配管ルートの通行規制を設けておくと整然とした配管配置とすることができますすなわち各フロアごとに東西方向と南北方向に走る配管の設置高さを変え交差するとき干渉しないようにする ( 図 1-6 の ( イ ) 参照 ) 2 配管はなるべくまとめて走らせるその結果サポートを共通化できスペースを効率よく使うことができます 3 配管はなるべく壁に沿ってまた柱の近くを走らせるこれによりスペースとサポートを効率化できます 4 通路プラットホーム ( 操作台 ) 上にある配管はその下面の高さが原則 2.1 m 以上あること 5 大径配管と勾配のある配管や斜めの配管は他の配管に先駆けてルートを決める後から配管の間を縫って斜め配管のルートを探すのは難しい場合が多い ( 図 1-6 の ( ロ ) 参照 ) 6 飽和蒸気配管はドレンの滞留防止のため一般に 1/50 以上の下りドレン勾配をつける 16

11 第1 章配管計画7 管径は保温保冷の厚さを加味した径で計画のこと隣接する管 17 図 1-6 配管ルートの一般原則の例機器構造物との最小間隔を確保する ( その際配管熱膨張や地盤沈下さらにフランジボルトの取外しなど考慮 ) 8 壁床に近い配管は現場での配管溶接作業に支障のないスペースを確保する 9 タイミングよく電気計装部門とケーブルダクトとの干渉を含めスペースの調整をしておく 10 パトロール通路弁操作計器点検などの作業場また機器弁など分解点検のためのスペースをとっておく 11 熱応力が許容値内に入る適度なフレキシビリティ (3-4 項参照 )

12 のある配管とするしかし過ぎたるは及ばざるがごとしのたとえのとおり過度なフレキシビリティは配管が不安定となり振動や揺れを招きやすいので要注意 12 配管の始点から終点までスルーして眺めてエレベーション的に問題のないこと ( 例えば逆勾配エアポケットドレンポケットフラッシュしそうな箇所など ) 13 ポンプキャビテーション防止の観点からポンプ吸込み配管は圧力損失をできるだけ小さくするそのため曲りを少なく最短距離で配管する ( 特に水槽がポンプより下にある場合や水槽が負圧になる場合 ) 14 ポンプ性能の低下を防止するためポンプ吸込み配管は空気だまりのない配管とする 15 同じ機器が並列に設置されている場合は流量が均等に流れるように要求される場合がありますこのようなケースでは分岐管の部分は対称 ( シンメトリック ) になる配管ルートとする ( 図 1-6 の ( ハ ) 参照 ) 16 フラッシュが危惧されるような流体ではキャビテーション防止のため機器を出たら水平に配管せず垂直または急勾配で下げるような配管ルートとし圧力損失が大きくなる前に静水頭をかせぐこと ( 図 1-6 の ( ニ ) 参照 ) 豆知識スプール (13 頁 ) の語源 Spool は糸巻きのこと元来は糸巻きに形状が似た両端にフランジのあるプレファブ管を指しましたが現在はフランジの有無に関係なくプレファブされたピースを指します 18

１章_設計図書を作成する.indd

１章_設計図書を作成する.indd 第 1 章設計図書を作成する設計図書には CAD やパソコンなどを使いシステマチックに能率よく作成されるものと配管レイアウトのように多様なエンジニアリングと他部門との調整のため多大の工数を要するものとがあります作成する文書には配管仕様書ラインリスト各種計算書 ( 耐圧強度熱膨張応力圧力損失他 ) など作成する図面には配管レイアウト配管組立図アイソメ図配管スプール図などがあります