保安管理技術｜安全装置と計装の出題｜フェールセーフとフールプルーフが5回問われた【甲種化学】

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困っている人

範囲が広すぎて、計装と安全装置のどこから手をつければいいのか分からない。

フェールセーフとフールプルーフ、説明を読むたびに分からなくなる。

そんな悩みを解決します。

分量は多いですが、繰り返し出る論点は限られています。上位から順に潰すのが最短です。

最初に集計結果です。この分野は7つの問にまたがっています。

国試なら15問中3問、検定なら15問中4問。配点にして20〜27%になります。

ここを落とすと合格が遠のきます。 優先度は最高です。

全体像は保安管理技術15問の攻略を参照してください。

最頻出 ── フェールセーフとフールプルーフ（5回）

10年で5回、すべて「取り違え」として出題されました。 この分野の最重要論点です。

実際に出た5件

5回のうち3回が「動力源喪失時の弁の動作」です。これはフェールセーフ。

「間違って操作しても」という語があればフールプルーフです。

判定の決め手 ── 主語を見る

弁のフェールセーフ設計

どれが安全かはプロセスによって違います。 「全閉が安全」とは限らない。

冷却水の弁を全閉にすると、かえって暴走します。 だからFOにする。

→ フェイルセーフ設計／プロセス安全インターロック

流量計 ── オリフィスの圧力損失が3回

差圧式流量計の比較

ベンチュリの下流の広がり角は7〜8度と規定されています。これ以上急だと剥離して回復しません。

→ 配管の圧力損失

エッジ摩耗が効く理由

オリフィスの流量係数は、入口エッジの鋭さで決まります。 摩耗して丸くなると縮流が変わり、流量係数がずれる。

必要直管長 ── 上流が長い（R4検定問5ニ）

下流は短くてよいのは、測定点より後ろの乱れは影響しにくいから。

「上流を長く」と覚えてください。 実務でも配管設計の制約になります。

計測機器 ── 動く向きを問う

バイメタルは膨張率の小さいほうへ曲がる（2回）

まったく同じ誤り記述が2回出ています。 ここは確実に取ってください。

ブルドン管は圧力にほぼ比例（R3検定問5ハ）

比例だから目盛が等間隔になります。2乗なら目盛が詰まったり広がったりするはず。

ゲージグラスの反射式と透視式（R4国試問4ロ）

油水分離槽などでは透視式が必須になります。

制御方式 ── 定義のすり替え

フィードバックとフィードフォワード（R2検定問7イ）

実務では両方を組み合わせます。 フィードフォワードで大きく当てて、フィードバックで微調整。

カスケード制御と比率制御（R2検定問7ロ）

カスケードは「入れ子」、比率は「掛け算」と覚えてください。

外乱に速く反応できるのが利点です。冷却水温が変動しても、子ループが先に吸収する。

PID動作 ── 積分・微分は単独で使わない（R3検定問7ハ）

流量制御はPI（Dは使わない）が定石です。ノイズが多いから。

温度制御はPID。応答が遅いのでDで先読みします。

→ 安全計装システム／インターロック

安全弁と破裂板 ── 出題の中心

破裂板は負圧にも使える（R2国試問11ロ）

タンクが真空で潰れる事故は珍しくありません。蒸気洗浄後に冷えて負圧になる、など。

破裂板は定期交換が必要（R3国試問11ロ）

破裂板は高粘性・固着性の流体に適する（R4国試問11ロ）

両者を直列に組み合わせることもあります。破裂板で安全弁を腐食性流体から隔離する。

→ 安全弁の設計／破裂板（ラプチャーディスク）

規定吹出し量 ≧ 所要吹出し量（R3検定問10イ）

出口配管の圧力損失（R2検定問10ハ）

だから安全弁の出口配管は、太く短く、ポケットや絞りを設けないのが原則です。

→ 安全弁の設置基準／フレアシステム

緊急遮断装置 ── 法令とつながる

逆止弁では代替できない（R3検定問10ロ）

コンビ則では、内容積5,000 L以上の可燃性・毒性・酸素の液化ガス貯槽に緊急遮断装置が必要です。

→ 製造の技術上の基準（緊急遮断）

主要河川を横断する導管（R3検定問10ニ）

法令の内容がそのまま保安管理技術で出ています。

→ 事業所例問題の解き方（コンビ則）

緊急遮断弁は貯槽と同一基礎（R3国試問11ハ）

直感と逆なので狙われます。相対変位を作らないことが重要。

ウォータハンマは長距離配管のほうが大きい（R2国試問11ニ）

対策は「ゆっくり閉じる」です。緊急遮断弁でも閉止時間を設計します。

アキュムレータやサージタンクで圧力波を吸収する方法もあります。

シールと漏えい防止

ガスケット係数の定義（3回出題）

締付け力は y と m の両方から計算し、大きいほうを採用します。

金属リングガスケットはホットボルティングが必要（R3国試問8ロ）

なお運転中の増し締めは危険です。所定の手順と条件が必要になります。

→ 非定常作業の安全

軸封装置の使い分け（3回出題）

2回とも「オイルフィルムシールの適用先」を逆にしています。

ドライガスシールは異物に弱い（R2国試問8ハ）

無給油式のパッキン材質（R2検定問6ハ）

自己潤滑性のある材料を使います。油を使えないので、材料自体が滑る必要がある。

酸素圧縮機は必ず無給油式です（油との接触は発火に直結）。

→ 圧縮機の理論動力／酸素の取扱い

漏えい量は圧力差の平方根に比例（R4国試問8イ）

だから減圧よりも「穴を小さくする」ほうが効きます。 面積は比例だから。

スイング逆止弁は下から上（R2検定問10イ）

逆止弁の向きは、重力を味方につけるかどうかで決まります。

この分野の対策

1. フェールセーフとフールプルーフをキーワードで判定できるように（5回）
2. オリフィス＝圧力損失大／ベンチュリ＝小（3回）
3. 安全弁と破裂板の使い分けを表で固定
4. シールの適用先（ラビリンス＝漏れてよい／オイルフィルム＝漏れ不可）

読み方の手順

1. 「喪失・故障」か「誤操作」かを探す（フェールセーフ／フールプルーフ）
2. 大小・向きを表す語に印（大きい／小さい、上流／下流、上向き／下向き）
3. 「〜できない」「〜必要がない」を疑う
4. 比例か平方根かを確認

よくある失点

暗記カードにするならこれだけ

まとめ

• 10年で160記述。保安管理技術で最大の分野（全体の24%）
• 国試は問4・問8・問11、検定は問5・問6・問7・問10
• フェールセーフとフールプルーフのすり替えが5回。キーワードで判定できる
• オリフィスは圧力損失が大きい（3回）。ベンチュリは小さい
• バイメタルは膨張率の小さいほうへ曲がる（同一記述が2回）
• 破裂板は負圧にも使え、定期交換が必要で、高粘性流体に適する
• ラビリンス＝漏れてよい／オイルフィルム＝漏れ不可
• 漏えい量は圧力差の平方根に比例
• 緊急遮断弁は貯槽と同一基礎（相対変位を避ける）

次は防災設備・除害です。検知警報・除害・フレアを扱います。→ 防災設備の出題

実務側は安全弁の設計・破裂板・フェイルセーフ設計・安全計装システムへ。

保安管理技術の全体像は保安管理技術15問の攻略を参照してください。