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LNGプラント

Courtesy of Qatargas Operating Company Limited

解析技術による高度設計技術

ダイナミックシミュレーション

プラントの異常発生時や立ち上げ時、緊急停止時の挙動を、冷凍Compressorなどを含めたプラントの詳細な設備モデルを構築しシミュレーションにより把握し、機器設計やシステムの安全対策の正当性の確認に利用します。そのほかにもキーとなるシステムの挙動把握に多用されています。LNG受入基地の場合は、変動するガス需要に対しての再ガス化設備の追随性をシミュレーションにより検討し、設備仕様決定や制御系設計に役立てています。

CFD解析(Computational Fluid Dynamics)

LNGプラントの機器や配管が大型化されると、これらに流れるガスや液が均一に流れにくくなる場合があります。このような場合、CFDで装置モデルを作り、流れ解析を行って実際の流れを推定し、改善案もCFDで検証します。CFDシミュレーションでは単なる熱と流れの解析だけではなく、混相流・燃焼・化学反応・攪拌槽といった非常に複雑な現象の解析にも適用し、実装置の設計・開発に直結した質の高い総合的な技術的検討・問題解決を行っています。

Air Fin Cooler周りの高温排気のCFD解析

構造解析技術

巨大な機器や配管及びそれらを支える構造物の強度チェック(応力はもちろんのこと変形も予測)やFlow Induced Vibratoin / Acoustically Induced Vibrationを含む振動による影響評価など、より安全で経済的なプラントを設計しています。

CFD解析と構造解析の連成解析によるFlow Induced Vibrationの検討

CFD解析

高度影響評価技術

プラントの3Dモデルを活用した高度影響評価技術は、オフショア設備の火災、爆発に対するリスク評価に利用されます。高度なCFD解析により、火災や爆発による影響をより正確に可視化でき、安全性と経済性を両立したプラントの設計や対策案を策定します。

CFD解析によるプラント内火災影響評価

CFD解析によるプラント内爆発影響評価

特徴

LNGプラントのような大型プラントでは、より高い安定操業性が要求されます。そのためにはより高い設計精度と安全への配慮が必要となり、更に従来の設計手法が単純に適用できない場面も度々遭遇します。言い換えれば、従来は一般化された設計手法(Design by Rule)を主体に設計を行っていましたが、設計の場面場面で必要に応じ解析を実施する手法(Design by Analysis)の適用の必要性が高まっています。
千代田は上記に示すような高度な設計技術を開発し実際の設計に適用しています。

適用可能な範囲

ダイナミックシミュレーション

  • 冷凍系:冷凍Compressorの緊急停止、再起動、バイパスバルブの要否検討。並列Compressorの停止、起動、繋ぎこみ。
  • 液化系:液化器停止時のLNG温度変動の確認。
  • スチーム系:スチームタービン停止・起動時の手順確認(ボイラ、レットダウン量、スチームタービンバイパスの挙動)。スチームユーザー停止時の挙動確認。
  • 燃料ガス系:燃料ガスCompressor停止時の系内圧力変動の確認。


CFD解析構造解析

  • Air Fin Cooler周りの高温排気拡散解析
  • FlareやVentからの高温排気の拡散解析
  • 配管および各種機器(ドラム、カラム、熱交換器)内の熱流動状況評価


構造解析

  • 熱応力による影響評価
  • FIV等による振動影響評価


高度影響評価技術

  • 漏洩・拡散解析による可燃性ガス雲サイズ、毒性ガス影響範囲等の評価
  • プール火災、ジェット火災等による影響範囲評価
  • ガス爆発による影響範囲評価