ユーザインタビュー 株式会社荏原エリオット 様 コンプレッサ・タービンの開発にANSYS Workbenchを活用
「非常に使いやすく、非定常などの高度な解析が行えます」

株式会社荏原エリオット 様

CAEのあるものづくり Vol.25|公開日:2016年11月

今回のインタビューでは、荏原エリオット様にご協力いただきました。

コンプレッサ、蒸気タービン、ガスエキスパンダ、ブロワ、ガスタービンといったターボ機械の専業メーカー、荏原エリオット様。2002年に1910年創業の米国エリオット社と経営統合し、全世界で事業を展開されています。深い知識と技術力に裏打ちされた高品質なターボ機器は、石油精製・化学分野を中心とした多くのプラントの心臓部を支えています。

ここでは、ANSYS MechanicalおよびANSYS CFXを使って、コンプレッサや蒸気タービンの設計をされている部門に話をお伺いし、導入経緯や解析事例などをご紹介いただきました。

今回お話をお伺いした方々
生産革新推進部 部長 柏井 正裕 様
エンジニアリング統括
 コンプレッサ設計部 詳細設計課 主任 高野 克之 様
 タービン設計部 詳細設計課 主任 眞鍋 雅英 様

(以下、お客様の名前の敬称は省略させていただきます。)

目次
  1. コンプレッサとタービンの専業メーカー。専用ツールならではの高度な機能と、操作性を評価しANSYSを導入。
  2. ANSYSの操作方法は独学で習得。
    サイバネットのサポートを活用。
  3. 極めて高い安全性が求められるため、過去の実績は特に重要。
    データ管理は今後も重要なテーマ

コンプレッサとタービンの専業メーカー。専用ツールならではの高度な機能と、操作性を評価しANSYSを導入。

- お客様の事業内容についてお聞かせください。

柏井 - 荏原エリオットは産業用のコンプレッサとタービンの為のターボ機械専業メーカーです。2002年に荏原製作所気体機械事業部を荏原エリオットとして分社し、米国エリオット社との統合経営を開始しました。主に石油・ガスプラントや化学プラントで用いられるコンプレッサや、その駆動機である蒸気タービンなどを製造しています。

- 業界のトレンドについてお聞かせください。お客様の業界では、何が課題になっているのでしょうか?

柏井 - 良いものを低コストかつ最短納期で製造することが求められます。その要求は近年ますます強くなってきており、デジタルデータの活用の幅が広がっています。

例えば、十数年前にコンプレッサをモデルチェンジしたのですが、パーツを溶接で接合する製缶という手法から、材料の塊から部品を削り出す工法に変えています。これにより設計データをそのまま機械加工に活かせるようになりました。機械で行うことで人件費が抑えられるだけなく、より正確に納期の見積もりができるようになっています。

シミュレーションは、元来ターボ機械の分野では、比較的古くから普及していたと思います。ターボ機械の流れの問題は非常に複雑で、現象を詳細に理解することは困難です。さらにコンプレッサのような大型装置になると、実物のサイズで実験することもできないため、シミュレーションで得られる知見は貴重なのです。昔は米国の研究開発部門に大半のシミュレーションを任せていたのですが、日本の細かなニーズに対応するために、今では我々も日常的に様々な解析を行うようになりました。

- 製品の導入経緯をお聞かせください。

柏井 - 以前は3次元CADに付属した解析ツールで構造解析を行っていたのですが、非定常問題などの解析機能や、ポスト処理機能などに物足りなさを感じるようになり、専門メーカーのツールを導入することになりました。

そこで出会ったのがANSYS Workbenchです。当時、ANSYSというとANSYS Mechanical APDLのような、専任者向け操作環境のイメージがありましたが、Workbenchはそのイメージを覆すものでした。非常に使いやすく、CADやCAD付属の解析ツールともそん色のない使い勝手で、非定常などの高度な解析が行えます。また、当時から流体構造連成なども視野に入れていたため、構造解析だけではなく流体解析など、広範な物理領域をカバーしている点も魅力でした。

高野 - Workbenchは結果も見やすいですし、ケーススタディを何回も行う場合でも、プロジェクト管理画面上で一元管理してくれるので、非常に分かりやすいです。CAD付属の解析ツールと比較しても、かなり使いやすいと思います。

- 解析事例をご紹介ください。

眞鍋 - 自分はタービンの設計を担当しており、流体解析と構造解析の両方を実施しています。双方向連成とまでいかなくても、構造解析を行う際に、流体解析で求めた圧力や温度を荷重として利用しています。

図1はタービンの流体-構造連成解析です。まずANSYS CFXによる流体解析で内圧をもとめ、得られた圧力バランスを構造解析の荷重として用い、応力を算出しています。解析規模をおさえるために構造解析はハーフモデルを利用していますが、モデルのつなぎ目の値がおかしくならないように、流体解析はフルモデルで計算し...

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