機器

発電所や電力システムにおいて、発電機の系統と母線を接続する際には同期投入が行われます。 この記事では、同期投入とはなにか、同期投入を行うために必要な条件について解説します。 同期投入とは 同期投入（シンクロナイゼーション）は、発電機が電力網に接続される際に、発電機の電圧、周波数、および位相角を電力網と一致させるプロセスです。 このプロセスにより、発電機が電力網にスムーズに連携し、電力の安定供給が確保されます。 同期投入が適切に行われない場合、発電機と電力網の間で電圧や周波数の不整合が生じ、重大な損傷や運用 ...

発電所などで一般的に利用されている復水タービンよりも効率の良いとされているタービンとして軸流タービンがあります。 本記事では、軸流タービンの基本構造と仕組み、そのメリットとデメリットについて解説します。 軸流タービンとは 軸流タービンは、流体が軸に沿って直線的に流れるタイプのタービンです。 流体（通常はガスや蒸気）は、タービンのブレードを通過しながら、そのエネルギーを回転運動し、発電や機械の駆動を行います。 軸流タービンは、流体の運動エネルギーを直接回転運動に変える効率的な設計が特徴で、主に火力発電所など ...

産業施設やプラントの運用において、安全性を保つための圧力管理は非常に重要です。 過剰な圧力が発生すると、設備の損傷や事故の原因となり得るため、適切な圧力解放装置が必要です。 ラプチャーディスクと安全弁はその代表的な例ですが、それぞれの特徴や設置目的には明確な違いがあります。本記事では、ラプチャーディスクの設置目的と安全弁との違いについて解説します。 ラプチャーディスクとは ラプチャーディスクは、過圧保護を目的とした安全装置の一種です。主にプロセス産業や化学工場など、高圧の流体を取り扱う場所で使用されます。 ...

発電所では、エネルギーの安定供給と環境保護の両立が求められます。 その中で、排出ガスの管理は非常に重要な課題です。特に火力発電所では、燃焼によって窒素酸化物（NOx）が生成され、これは大気汚染の原因となります。 発電所に尿素水があるのは、このNOxを削減するためです。本記事では、尿素水の役割とその効果について詳しく説明します。 尿素水とは 尿素水は、尿素（CO(NH2)2）を水に溶かした液体です。 この液体は、SCR（選択触媒還元）装置で利用されることで知られています。SCR装置は、排ガス中のNOxを無害 ...

発電機は電力供給の中心的な役割を果たしており、その種類は多岐にわたります。その中でも、同期発電機と誘導発電機は一般的に使用される二つの主要なタイプです。 この記事では、同期発電機と誘導発電機の違いと、それぞれの用途について解説します。 同期発電機とは 同期発電機は、発電機の一種で、発電機の回転子（ローター）が電力供給する電力網の周波数に同期して回転する装置です。これにより、発電機の回転速度が一定であれば、出力する交流電力の周波数も一定となります。 同期発電機の基本構造は、回転子と固定子（ステーター）から成 ...

ストレーナは、流体システムにおいて異物や不純物を取り除くために使用される重要な機器です。 その中で、ストレーナに差圧計が設置されているのを見たことがある方もいるのではないでしょうか。本記事では、ストレーナに差圧計をつける理由について解説します。 ストレーナとは ストレーナは、流体（液体や気体）の中に含まれる固形物や異物を捕捉するための装置です。 流体がストレーナを通過する際に、フィルターが異物を取り除き、クリーンな流体だけが下流に送られます。これにより、ポンプやバルブ、熱交換器などの重要な機器が異物による ...

工事現場では、構造物の固定や設備の設置のために「先埋めアンカー」や「後打ちアンカー」を使用するのが一般的です。 この記事では先埋めアンカーと後打ちアンカーの違いと使い分けについて解説します。 先埋めアンカーとは 先埋めアンカーは、コンクリートの打設前に設置されるアンカーのことで、基礎工事の段階であらかじめ計画され、型枠の中にセットされます。 コンクリートが打設されると同時にアンカーが固まり、コンクリートと付着することにより、非常に高い引張強度を持つことが特徴です。 先埋めアンカーのメリット、デメリットをま ...

発電機の運用において、無効電力の制御は非常に重要です。発電機の無効電力を制御するために使用されるのがAQR（自動無効電力調整装置）です。 本記事では、AQRの基本的な仕組みとその制御原理、導入する目的について解説します。 AQRとは AQRとは、自動無効電力調整装置のことで発電機の無効電力出力が設定した値（Var）になるように、界磁電流を制御します。 例えば、受電端のAQR制御とは、受電端の無効電力を設定した値に調整することを意味します。 発電機の制御にはAQRの他にもAPFR（自動力率調整装置）やAVR ...

発電機は通常、電力を系統に供給しますが、何らかの事情により電力を受け取ると電動機として稼働します。 この記事では発電機のモータリングとは何かについて解説しています。 発電機のモータリングとは 発電機のモータリングとは、発電機が他の電源から電力の供給を受けて、電動機として回転する現象のことを言います。 通常の蒸気タービン発電機の場合、高温高圧の蒸気がガバナを通って蒸気タービンに供給され、蒸気の熱落差により、発電機が仕事をして電力を系統に送ります。 これが、ボイラー等の事情により供給する蒸気量が不足すると、発 ...

火力発電所などに設置される非常に重要な熱交換器の一つに復水器があります。 この記事では、復水器とは何か、その役割や種類について解説します。 復水器とは 復水器とはタービンで仕事を終えた蒸気を冷却し、凝縮させるための大型の熱交換器です。 ランキンサイクルで発電を行う場合に利用されます。一般的には冷却水を循環させて蒸気の持つ凝縮潜熱を冷却塔で排熱するのがほとんどですが、水源が確保できないなどの理由から空気冷却などを行う場合もあります。 復水器の器内をどれだけ高真空にできるかによって発電所全体の効率が大きく変わ ...

機器を動かす制御盤の１つに「現場操作盤」があります。 この記事では現場操作盤と制御盤の違いやメリット、デメリットについて解説します。 現場操作盤とは 現場操作盤とは機器を操作するための簡易な盤のことを言います。制御盤の場合は、機器の一連の動きがPLCやリレー、調節計等によって制御を行いますが、現場操作盤の場合は「運転、停止」などのような簡易な動きをさせるのが一般的です。 DCSでの中央制御室からの命令と現場操作盤を用いた現場での操作命令の両方を受ける場合は次のような図になります。 現場操作盤には「現場、中 ...

流量計には様々な型式がありますが、その中でも大きく分けて瞬時流量を示すものと積算流量を示すものの２通りがあります。 この記事では流量計の瞬時流量と積算流量の違いについて解説します。 瞬時流量とは 瞬時流量とはその瞬間に流れている流体の量を表す指標で単位はkg/h、ton/h、L/hなどで表されます。流量計からの信号の種類は4-20mAなどの電流信号とする場合が多いです。 主に工場やプラントで流量を監視したり、制御する場合は瞬時流量が用いられることがほとんどです。制御盤と接続する場合はセンサー電源を共用させ ...

プラントの安定稼働を実現させる弁の１つにタービンバイパス弁があります。 この記事ではタービンバイパス弁とは何か、その役割や作動する状況について解説します。 タービンバイパス弁とは タービンバイパス弁とは主蒸気から蒸気タービンをバイパスさせて直接復水器へ接続するラインに設置する制御弁のことを言います。タービンバイパス弁から主蒸気をバイパスさせ、復水器へ送ることを「蒸気を復水器へダンプする」といいます。 一般的にはタービンが何らかの事情によりトリップした場合に開弁させ、主蒸気配管の急激な圧力変動を抑えることを ...

プラントを安定的に稼働させるために設置される制御弁の１つとして放蒸弁があります。 この記事では放蒸弁とは何か、その役割や作動する状況について解説します。 放蒸弁とは 放蒸弁とは蒸気を放出することで一次側配管の蒸気圧力を下げるために設置される制御弁です。 放蒸弁の一次側に圧力センサーを設置し、設定圧力以上になると放蒸弁が開度を調整しながら放出させる蒸気量を制御し、圧力を一定に保ちます。 放出される蒸気の量によっては流速が100m/s程度と速くなり、騒音が発生するので放蒸弁二次側には騒音低減用のサイレンサが設 ...

ボイラーや焼却炉などで投入物が燃えた後に出てくる灰は、大きく分けて主灰（しゅばい）と飛灰（ひばい）があります。 この記事では主灰と飛灰の違いについて解説します。 主灰と飛灰の違い 主灰：焼却炉の炉底に落下した灰でボトムアッシュ（bottom ash）とも呼ばれる。 飛灰：風に飛ばされて集塵機などで採取される灰でフライアッシュ（fly ash）とも呼ばれる。 主灰と飛灰の違いを図で表すと次のようになります。 ごみ焼却施設のボイラーを例にとると、主灰はゴミが燃え切った後に最後に底から出てくる灰で、ごみ中に含ま ...

複数の機器が一体となったユニットでは電気配線をシンプルにするために「ジャンクションボックス（JB）」が用いられます。 この記事では電気配線におけるジャンクションボックス（JB）とは何か、その役割について解説します。 ジャンクションボックス（JB）とは ジャンクションボックス（JB）とは、電気工事において電線同士を接続させるための箱のことを言います。 複数の機器を配線する際に配線ルートをシンプルにするために用いられ、ジョイントボックスと呼ばれることもあります。 ジャンクションボックスを用いることで、電気配線 ...

バルブや配管を接続するフランジにはJIS10Kなどの後ろにFFやRFという種別が記載されています。 低圧ではFFとRFでどちらを使っても問題ない場面が多いので使い分けが良く分からないという方も多いのではないでしょうか？ この記事では、フランジの座面形状を表すFFとRFの違いについて解説します。 FFとRFの違い FF FFはFlat Face（フラットフェイス）の略で上の図のようにガスケットの座面を全面に仕上げたものを言います。主にJIS10K、JIS20K、JPI150、JPI300などの低圧で使用され ...

給排水系統や空気系統では負荷変動を抑えるためにバッファータンクが良く用いられます。 この記事では排水系統などで良く利用されるバッファータンクについて解説します。 バッファータンクとは バッファータンクとは気体や液体を一時的に貯留させるためのタンクです。レシーバータンクとも呼ばれ、給排水系統や空気系統などに設置されます。 バッファータンクを設けることで、設備のイニシャルコスト低減や工場の安定性を向上させることが出来、大きければ大きいほど変動許容率が上がります。 バッファータンクの役割 バッファータンクの役割 ...

ポンプや制御弁など重要な機器を保護するためにはストレーナーは必須です。 この記事では大口径の配管に良く採用されているバケットストレーナーとは何か、また、メリットデメリットについて解説します。 バケットストレーナーとは バケットストレーナーはバケット状のメッシュにて流体内の異物を取り除くための機器です。小口径で良く利用されるY型ストレーナに比べると大口径で利用されることが多い機器です。 内部のバケットは上部のカバーを取り外すことで取り出すことができ、定期的に洗浄を行うことで目詰まりなどを防止します。上部のカ ...

現在、多くの火力発電所ではランキンサイクルの中でも再生サイクルが用いられています。 この記事では再生サイクルで必ず用いられる給水加熱器とは何かについて解説します。 給水加熱器とは 給水加熱器とは、蒸気タービンの抽気蒸気を利用してボイラー給水を加熱するための熱交換器です。給水加熱器を設置した熱サイクルを再生サイクルと呼び、発電所で良く利用されるランキンサイクルをより高効率にするものとされています。 一般的に復水器から脱気器までの間に設置するものを給水の圧力から低圧給水加熱器、脱気器からボイラーまでの間に設置 ...

配管に用いられるバルブの選定時に時折見かける「脈動水」「静流水」と呼ばれる用語があります。この記事ではこれらの用語がどのような状態の水を指しているか解説します。 清流水とは 清流水の定義は次のようになります。 静流水(steady flow) 定義：周期的な変動、脈動のない水流。温度、圧力、速度などが一定を示す状態の水を指します。(バルブ用語（JIS B 0100）) 実際の清流水のイメージを以下の図を使って解説します。 図で配管中を流れている水は、各ポイント(点A-C)によって流速が異なります。 しかし ...

ポンプを選定する際に重要な指標としてNPSHがあります。 NPSHの考え方を間違えて、ワンポイントでポンプを選定すると非定常な運転時に異常が発生しポンプが故障するなどの事故につながります。この記事ではポンプのNPSHについて、考え方や計算方法を解説します。 NPSHとは NPSHはNet Positive Suction Headの略でポンプを選定する際に、どの程度の流入水頭を確保できるかを示す指標で単位はm（メートル）で表されます。 NPSHにはNPSH available（有効吸込ヘッド）とNPSH ...

液体の輸送に必要な機器であるポンプは工場の稼働状況や時間帯によっても、必要な液量が変わる現場が多いです。 そんな場合はポンプの台数制御を行うという考え方があります。 この記事ではポンプの台数制御とは何か、そのメリットやデメリットについて解説します。 ポンプの台数制御とは ポンプは２４時間稼働させることが多く、流体を吐出するには大きなエネルギーが必要です。一方、使用先の必要量（ここでは負荷と呼びます）はいつも最大とは限りません。 そこで無駄なエネルギーを削減するための方法の一つとして「複数台のポンプを設置し ...

火力発電プラントで良く利用されているタービンに抽気復水タービンがあります。 この記事では、抽気復水タービンとは何か、メリットや制御方法について解説します。 抽気復水タービンとは 抽気復水タービンとは蒸気タービンの中段から低圧の抽気蒸気を取り出すことができるタービンです。最終段の排気は復水器により復水に戻ります。 主蒸気を全量復水器に送る復水タービンと比べると電力として取り出せる仕事は減りますが、抽気蒸気を加熱源として給水の加熱やプロセス等に利用することでプラント全体のエネルギー効率を向上させることが出来ま ...

発電機やタービンの制御として代表的なものにドループ制御とアイソクロナス制御があります。 この記事では、ドループ制御とアイソクロナス制御の違いについて解説します。 ドループ制御とは ドループ特性とは速度垂下特性とも呼ばれ「発電機の周波数が低下すると負荷率が増加し、周波数変化を抑制するように働く特性」のことを言います。 同期発電機の周波数が変動した時に、どの程度の負荷変動があるかは発電機特性の速度調定率によって決まります。例えば次の図のように速度調定率が4%の同期発電機が50Hz、負荷率50%で運転している場 ...

蒸気タービンの制御は用途によって様々ですが、大きく分けるといくつかのパターンに分類することが出来ます。 この記事では、蒸気タービンの制御方法についてまとめています。 蒸気タービンの制御方法 蒸気タービンの制御方法は大きく分けると次の４パターンに分かれます。 発電電力制御 発電用の蒸気タービンで最も多く利用されているのが発電電力制御です。発電機の出力が設定値になるように、ガバナ（制御弁）を開閉させ、蒸気タービンに供給する蒸気量を調整します。 主に売電を目的とした発電プラントで用いられます。発電機の出力を一定 ...

ポンプを選定するときに、どのぐらいの大きさのモーターが必要になるのか計算で求めたいことってありますよね。今回はポンプの流量や差圧から軸動力を求める方法について解説したいと思います。 ポンプの軸動力を計算する方法 ポンプの軸動力は次の手順で求めることが出来ます。 ポンプの流量を求める ポンプの必要差圧を求める 流量と差圧をかける ポンプ効率で割る 実際に例を交えて解説します。 ポンプの流量を求める まず、ポンプの必要流量を求めます。 特に計算式があるわけではなく、使用先でどれだけの流量が必要かをリストにして ...

バルブや配管の接続方式について考えるとき、同じ溶接接続方式でもSW（ソケットウェルド）とBW（バッドウェルド）のどちらが良いのか迷うことってありますよね。 今回は、SW（ソケットウェルド）とBW（バッドウェルド）の使い分けについて解説したいと思います。 SW（ソケットウェルド）とBW（バッドウェルド）の使い分け まず、SW（ソケットウェルド）とBW（バッドウェルド）の違いは次のようになります。 SW（ソケットウェルド）：差込み溶接式 BW（バッドウェルド）：突合せ溶接式 SW（ソケットウェルド）は差込み溶 ...

機器の据え付け方式には様々な種類がありますが、多く利用されているのがケミカルアンカーを使用した方法です。 非常にメジャーな方法ですが、そもそもケミカルアンカーって何？という方もいるかと思います。 そこで今回はケミカルアンカーを使用する目的やメリットについて解説したいと思います。 ケミカルアンカーとは （出展：Yahooショッピング「ケミカルアンカー」） ケミカルアンカーは化学反応によって樹脂を固め、寸切りボルトを固定するものです。 そもそもアンカーボルトは機器を据付ける際にコンクリート基礎に機器を固定させ ...

機器の据付について記載のある仕様書などに「タッププレート、ボルト、ナットを付属する」などという文言を見たことはないでしょうか？ 普段あまり目にすることのない言葉なので、初めて見る人にとっては何に使用するのか分かりにくいかと思います。そこで今回は、機器の据付になぜタッププレートが必要なのかについて解説したいと思います。 タッププレートとは （出典：Yahooショッピング「リテーニングプレート　タップタイプ」） タッププレートは一般的にタップ（ねじ穴）加工された金属のプレートの事を言います。工事の現場では主に ...

購買仕様書などの取合点でよく「相フランジ」という言葉を見ます。 汎用的な機器を扱う場合はあまり聞きなれない言葉ですが、認識を間違っていると工事の際に部品が足りないなどのトラブルにつながります。 今回は、相フランジとは何かについて解説したいと思います。 相フランジとは 相フランジとは特殊なフランジ規格の場合、機器と接続するために用意する相手側のフランジのことを言います。 まず、一般的なフランジ接続の場合、機器側と配管側で次のように接続されます。 フランジの間にパッキンを挟み、ボルト、ナット（BNP）で固定し ...

工場で使う飲料水や、製品の原料溶液、処理する工場排水など、産業分野において水質を正しく測定することは重要です。 指標の１つでもある濁度は、「単位が曖昧で、よくわからない」という方も多いのではないでしょうか。今回は、濁度の単位と測定原理の違いについて、解説していきたいと思います。 濁度とは 濁度とは字の通り「水の濁り」を表します。しかし、例えば導電率(S/m)のような明確な単位はなく、単に「度」と言われます。これは、濁度が基準の溶液に対してどの程度、試料が濁っているかを示す単位であるからです。 基準となる標 ...

ボイラー効率を向上させる機器の一つに空気予熱器があります。 今回は空気予熱器とは何かについて解説したいと思います。こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらも合わせてご覧ください。 空気予熱器とは 空気予熱器はボイラーに送る燃焼用の空気を加熱する熱交換器のことを言います。 似たような役割をする機器にエコノマイザがありますが、エコノマイザはボイラー給水と排ガスを熱交換させるのに対して、空気予熱器は燃焼用の空気との熱交換を行います。 熱源はエコノマイザと同様に排ガスの事もあれば、プ ...

大型の生産ラインなどを見ていると、制御弁が並列に数台設置されているのを見たことがないでしょうか？ 制御弁は流量を自動で制御してくれるので、大きいものを１台つけておけば問題なさそうですが、あえて並列設置をしているのには理由があります。 今回は制御弁を並列設置する理由について解説します。こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 制御弁を並列設置する目的 制御弁を並列に設置するのは次のような理由からです。 制御性を上げる 立ち上げ速度を緩やかにする 制御弁を並列に設置する ...

抽気タービンには抽気蒸気の圧力を制御する方法として内部抽気圧力制御と外部抽気圧力制御があります。 今回はそれぞれの違いについて解説します。こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 内部抽気圧力制御とは 内部抽気圧力制御は蒸気タービンのユニット内に圧力制御弁を組み込み、抽気圧力を一定にする制御方式です。図に表すと次のようになります。 内部抽気圧力制御の場合、抽気圧力を一定にするようにユニット内部の制御弁が動くので、タービン中段から取り出す抽気圧力が一定になります。一方 ...

巷で話題のオイルヒーターですが、電気代が高いという評判もあるため、実際のところどうなのかを計算してみました。 この記事では、オイルヒーターの電気代を計算する方法やエアコン、灯油ヒーターと比較してどうなるのかを熱計算の観点から解説しています。こちらの動画で会話形式でも解説しています。 オイルヒーターの原理 まず、オイルヒーターで部屋を暖めるのは次のようになります。 電気ヒーターでオイルを温める。 オイルが循環してパネルが温まる。 パネルからの放熱で部屋が温まる。 オイルヒーターという名前ですが、オイルまあく ...

蒸気タービンを設置する場合には、セットでグランドコンデンサーを設置するのが一般的です。 今回は、グランドコンデンサーをなぜ使用するのか良く分からないという方に向けて、グランドコンデンサーを設置する目的を解説したいと思います。 グランドコンデンサとは グランドコンデンサーとはタービンの軸封部から発生する漏れ蒸気や空気の吸い込みを防止するシール蒸気を凝縮させるための機器です。 発電機にせよポンプにせよ、蒸気でタービンを回し仕事を得る場合は必ず車室を貫通するローターが存在します。このローターは常に回転するため、 ...

配管の選定をしていると、サイズだけではなく材質や強度、接続方式、保温、塗装など考えないといけないものがたくさんあって迷いますよね。 今回は、その中でも迷いやすい「電縫管とシームレス管の違い」について解説したいと思います。 電縫管（溶接管）とは 電縫管は板状の鋼を円形に成形し、接続部を電気抵抗溶接によって接合したものです。炭素鋼鋼管、ステンレス鋼管。低合金鋼管など様々な材質の配管が製造できます。 8A程度の小径から650A程度の大口径まで幅広く対応でき、連続的に生産できるのでコストも安く抑えることが出来ます ...

燃料のエネルギーを電気と熱として有効に利用する方法の一つに背圧タービンがあります。 今回は蒸気タービンの一つ、背圧タービンについて解説したいと思います。 背圧タービンとは 背圧タービンは蒸気タービンの一種で排気圧力が大気圧以上のタービンです。 排気をプロセス加熱として利用することで、全体の熱効率を大幅に向上させることが出来ます。コージェネレーションシステムやコンバインドサイクルなどで良く利用されているタービンです。 また、大型のプラントでは発電目的以外でも電動ポンプと同じ用途で並列に設置し、停電時のバック ...

冷却塔（クーリングタワー）では循環水を気化させることで温度を下げるため、補給水中の不純物は何もしなければどんどん濃縮していくことになります。 これを防ぐために一定量をブローして補給水と入れ替える必要がありますが、どの程度ブローしないといけないかは濃縮倍数によって決まります。 プラントを設計する場合には冷却塔での濃縮倍数は使用する水量に大きく影響を与えるので注意が必要です。今回は、冷却塔の濃縮倍数について解説したいと思います。 濃縮倍数とは 濃縮倍数とは、冷却塔に補給する水に対し、どれだけ濃縮させることを想 ...

ボイラーの運転動作の一つに連続ブローというものがあります。普段、ボイラーを扱う方にとっては当たり前のことですが、初めて見た方は何のために連続ブローを行っているのか分からないこともあるかと思います。 今回は、ボイラーの連続ブローとは何か、また缶底ブローとの違いについて解説したいと思います。 連続ブローとは 連続ブローとは、ボイラー缶水で不純物が濃縮するのを防止するために缶水の一部を連続的に外部に排出することを言います。一般的には電磁弁や電動弁などの自動弁を一定周期ごとに開閉させることでブロー量を制御していま ...

発電所や大型プラントなどで良く利用されているタービンに抽気タービンがあります。 復水タービンの場合は、全ての蒸気が復水器に入るので出力の計算も分かりやすいですが、抽気タービンになるとどうやって出力を決めればいいのかわからないという方もいるかと思います。 そこで、今回は抽気タービンを使用した場合の出力計算方法について解説したいと思います。 抽気タービンとは 抽気タービンは、駆動蒸気の全てを復水器に回さずにタービン後段で一部取り出すように作られたタービンです。 取り出した低圧の蒸気はプロセスの加熱用に利用した ...