JP2015140764A - ポンプ設備構造物およびその構築方法 - Google Patents
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Description
例えば、建屋構築と同時に機器据付を行うことが出来ないため、同時作業を進めることができない。従って、建屋の作り直しを行わない場合、プラントの設備完成までには長期の施工期間が必要となる。
そのため、前記したように、土木建築工事と設備業者は、互いに独立した別施工である場合が殆どであり、各々別時期に独立して施工が行われるため、また、土木建築精度と機械組立精度は、それぞれ要求される精度が大きく異なるため、一度施行された設備取合部が合わないという不具合が生じることがある。特にポンプとそれを駆動するエンジンやモーターなどの駆動機については回転する軸の中心を一直線上に配置する芯出しが必要であり、現地で多数の工程が必要である。そのため、設備取合部に不具合があると一旦施工完了した場所を設備業者にて再ハツリ・再据付・再塗装、機器変更などの作り直しにより対応することになり、手戻り作業が非常に多い。
また、吸水槽の形状は吸込渦発生やポンプ排水能力等の理由から決められた土木構造とするため、現地にて水槽構築を行う必要があり、従来、汎用化は行われていなかった。
図1は、本発明に係る実施形態のポンプ設備の内部を示す一部切り欠き斜視図であり、図2は、図1のA方向矢視図である。
本発明は、プラント建設工法に関わり、特にプラント設備に好適なモジュール構造物およびプラント建設に係る技術である。
本発明の構造物を適用するプラントの一例として、排水ポンプ設備Sを対象として以下説明する。
排水ポンプ設備Sは、中心部の排水ポンプ1のほか、多数の設備機器から構成されており、排水ポンプ1の周囲には各種の設備機器および多数の小配管が構成されている。
排水ポンプ1、各種の設備機器、多数の小配管は、構築される同じ大きさのユニットUに据え付けされる。
<ユニットU>
各ユニットUは、同じ大きさを有して、コンテナ様の直方体形状を有している。ユニットUのサイズはすべて同一サイズで構成するので、増設・入替が容易な構造である。つまり、ユニットUは複数段積み重ねが可能な構造とされている。
また、ユニットUの天井は取り外し可能な構造とし、ラフタークレーンにてユニットU、および設備機器を取り外せる特長をもつ。
枠状の支持枠hは、前上支持枠h1、前下支持枠h2、前右支持枠h3、前左支持枠h4、後上支持枠h5、後下支持枠h6、後右支持枠h7、後左支持枠h8、上前後右支持枠h9、上前後左支持枠h10、下前後右支持枠h11、および下前後左支持枠h12を有している。
なお、ユニットUが、外部空間に露出しない場合やユニットUが内部に配置される場合には、板部iは適宜設けることなく構成してもよい。例えば、建屋内では基本的に壁面の板部iは不要であるので、ユニットUの板部iは屋外壁になる場合のみの構成となる場合が多い。このように、ユニットUの板部iは、必要に応じて設ければよい。これにより、屋外壁には板部iを設け、屋内には板部iを設けないなど、フレキシブルな設計が可能である。
各板部iは、設備の状況に応じて、開口が形成されたり、蝶番でドアが形成され開閉自在に構成されたり、その態様は設備に応じて任意に形成される。
板部i(i1、i2、i3、i4、i5、i6)は、例えば、厚さ2mm程度の波形の鋼板が用いられる。板部iは波形の鋼板とすることで、平らな鋼板より強度が高められている。
なお、天板i1は、開閉自在な構造とされており、設備機器(1、3、4など)の設置、メンテナンス、また、設備機器が取り出し自在である。そこで、天板i1は、前上支持枠h1、後上支持枠h5、上前後右支持枠h9、および上前後左支持枠h10にボルトにより固定され、脱着自在または開閉自在な構造とされている。
排水ポンプ設備Sは、予め工場内において、ユニットU内で各種の設備機器が組み立てられ精度出しが行われ、その後分解されて現地に輸送され、現地でユニットU内に再組み立てされる。そのため、排水ポンプ設備Sは、現地での構築が極めて容易であり、短納期で構築され、かつ、各設備機器の位置精度が高いという優れた特徴をもつ。
図4(a)は、排水ポンプ下の吸水槽周辺および排水ポンプの固定用のポンプベース周りの側断面図であり、図4(b)は、ポンプベースの高さ調整用のシムを示す側面図である。
排水ポンプ設備Sで汲み上げられる排水が貯留される吸水槽2は、地中に構築される。吸水槽2は、個別製作でも対応可能であるが汎用化を考慮し、規格化されるボックスカルバートbx1での施工を示す。
排水ポンプ1の据え付けでは、ボックスカルバートbx1、建屋床(ユニットUの底板i2)、主ポンプ吸込管1sのそれぞれの間で水密性を保つ必要がある。
そこで、ポンプベース1bは吸水槽2を成すボックスカルバートbxに直接設置される。また、ポンプベース1bは水平度、垂直度の各精度を所定値内に確保する必要があるため、吸水槽2を成すカルバートbx1の施工後、現地にて、水平度および垂直度の各レベル調整しながら、排水ポンプ1を設置する。
そして、排水ポンプ1は、ボックスカルバートbx1に固定されたポンプベース1bに、排水ポンプ1の取り付け部1tに挿通されるボルトboが螺着されることで、固定される。
図5(a)は、減速機を据付台上に設置し、レベル再調整の機構であるジャッキボルトを備える構成を示す正面図であり、図5(b)は、その減速機周りの上面図である。なお、減速機4、エンジン3は、説明を分かり易くするためにボックス形状で表現している。
ユニットU内の底板i2に鉄骨フレーム(図示せず)が配置されている。底板i2の鉄骨フレームの上に、据付台d1、d2がボルトで接合される。
据付台d1の上にエンジン3が設置され、据付台d2の上に減速機4が設置される。
据付台d2の上には、ボルト支持板s1〜s8が立設されており、ボルト支持板s1〜s8には、それぞれジャッキボルトj1〜j8が移動自在に螺着されている。
なお、排水ポンプ設備Sの他の設備機器も、減速機4と同様、ジャッキボルトj1〜j8などのレベル再調整できる機構を備える構成としてもよい。
図6は、図1のB方向矢視図であり、図7は、図1のポンプ設備の上面図である。
図6、図7に示すように、真空ポンプ、空気圧縮機等の補機設備9は、設置する配管を短く、配線rをまとめた電線管を集約して敷設するなどの設備メンテナンスのし易さなどを考慮した狭小化設計により、ユニットU10の床面を成す底板i2の適切な場所にまとめて、集約して設置する。これにより、ユニットU内のスペースが広く使えるとともに、作業スペースも広がり、ユニットU内のスペースが有効に活用できる。
図8(a)は、ユニット間の固定とユニット間の配管の接続を示した正(側断)面図であり、図8(b)は、ユニット間の固定とユニット間の配管の接続を示した上面図である。図9(a)は、図8(a)のユニット間の固定箇所を斜め上方から見た斜視図であり、図9(b)は、テンプレートtpを示す斜視図である。
配管k1、k2は、それぞれユニットUに固定されるサポートs1、s2に固定され支持される。
図9(a)、図9(b)に示すように、ユニットU間の底板i2同士の連結は、テンプレートtpを用いる。
つまり、ユニットU間の底板i2同士の連結は、テンプレートtpの取り付け穴tp1に挿通したボルトbtで、ユニットU間の底板i2同士または鉄骨枠の支持枠h同士を固定し、工場と同じ状態を再現し、工場と同じ連結精度を達成する。
換言すれば、テンプレートtpの貫通孔の取り付け穴tp1が所定位置に形成され、ユニットUに形成された穴を、テンプレートtpの取り付け穴tp1の所定位置に合わせて固定することで、ユニットU間の連結が工場と同じ連結精度を出して行える。
図10(a)は、1ユニットU内に収めた制御盤の配置例を示す上面図であり、図10(b)、(c)は、1ユニットU内に収めた制御盤の配置の詳細例を示す上面図である。
排水ポンプ設備Sの制御を担う制御盤Cは、1ユニットU内に納めるように狭小化設計を行い、部品の配置スペースや配線の効率化を図っている。
図10(a)に示すように、制御盤Cが配置されるユニットUは、引き込み受電盤C1が配置されるスペースUaと、変圧器C2が配置される変圧器室Ubと、操作盤C3が配置されるスペースUcとに、区分けされ配置される。変圧器室Ubには、ドアdr1が設けられ、スペースUcには、ドアdr2が設けられる。
変圧器室Ubには、変圧器C2が載置される。
図11(a)は、ユニット間の配線接続の構成を示す上面図であり、図11(b)は、端子ボックスの扉を開けた状態のユニット間の配線接続部の構成を斜め上方から見た斜視図である。
排水ポンプ設備Sにおける制御盤C(C1、C2、C3)から各機器の配線r(r1、r2)は、基本的にはユニットU間をまたがるので、現地にユニットUを据付後に配線引き回しでの接続とする。
なお、端子ボックスTx1、Tx2内のそれぞれの境界となる板部i自体を設けない構成としてもよい。
コネクタまたは分割型の端子台を用いることで、配線rの接続作業、再接続作業、メンテナンス作業などが容易になる。
試験終了後、現地への搬入のため、一旦、配線rの接続を外す。
ユニットUなどを現地に搬入し、各ユニットUを現地に設置した後、端子ボックスTxの扉Txaが開けられ、再度、工場での試験と同様なユニットU間の配線rの接続が行われる。配線rの接続終了後、端子ボックスTxの扉Txaが閉められる。そして、制御盤Cが置かれるユニットUの操作盤C3が操作され電源が入れられ、排水ポンプ設備Sが稼働される。
次に、排水ポンプ設備SのユニットUの組み立て法について説明する。
鉛直方向の1段目のユニットUの床面(底板i2または/および(前下支持枠h2、後下支持枠h6、下前後右支持枠h11、下前後左支持枠h12などの何れか(図3参照)))は耐震を考慮し、基礎ボルトにより強固に床面を基礎に据え付けする。
ユニットUは、水平方向への配置のほか、鉛直方向に積み上げも可能とする。
ユニットUの設置の基本は、図12(a)に示すように、ユニットU毎に密着させて、前記したテンプレートtpを用いて、隣接するユニットUをそれぞれ前記したリーマボルトrb1、rb2、通しボルトtb1、tb2、テンプレートtpなどを用いて、隣接するユニットU同士を接続する(図8、図9参照)。
隣接するユニットUを分離して設置し、隣接するユニットUの間に、調整用の壁Ckや天井Ctを組み込む形状とする。
具体的には、ユニットU間の接続は、工場の精度と等価にするために、前記した図9(b)に示すユニット間接続用のテンプレートtpを予め製作しておき、排水ポンプ設備Sの現地据付時に、テンプレートtp、リーマボルトrb1、rb2、通しボルトtb1、tb2などを用いて、ユニットU間の接続および据え付けを行う。
次に、排水ポンプ設備Sの機器構成のパターンについて説明する。
図14は、排水ポンプ設備Sの機器構成のパターンの例を示す図である。
図14のパターン1は、図15(a)、(b)に示す立軸ポンプ11と駆動源がディーゼルエンジン13の排水ポンプ設備S1の例である。図15(a)は、パターン1の排水ポンプ設備S1の正面図であり、図15(b)は、パターン1の排水ポンプ設備S1の上面図である。
ユニットU21には、機器類の電気配線(図示せず)が接続される端子ボックスTx11が設置され、制御盤の盤類C11が設置されるユニットU23には、盤類C11の配線(図示せず)が接続される端子ボックスTx12、Tx13が設置されている。
制御盤のユニットU23の端子ボックスTx12内の中継端子台の端子とユニットU21の端子ボックスTx11内の中継端子台の端子とは、前記したように、電気的に接続されている。
端子ボックスTx13の端子には、電柱から電源の引き込み線r9が接続されている。
自家発電設備JHからの配線rが燃料移送ポンプ29に接続されている。
図17(a)に示すユニットU27は、ユニットU24の上に固定され、ユニット27には、ユニットU24の自家発電設備JHに接続される消音器27aが設置されている。また、ユニットU28は、ユニットU22の上に固定され、ユニット28には、ユニットU22のエンジン23に接続される消音器27bが設置されている。
図17(b)に示すように、スペースが許せば、ユニットU27またはユニットU28の何れかに、2つの消音器27a、27bを設置してもよい。
図18(a)に示すように、立軸ポンプ31を駆動するモータ33の高さが、1階のユニットU31の天井に干渉する場合は、2階のユニットU32を設置する。そして、2階のユニット32に、チェンブロックCb1およびチェンブロック移動用のレールCr1を設置する。2階のユニットU32と1階のユニットU31との間の板部iは無しとする。
図14のパターン4は、横軸ポンプと駆動源がモータの場合の排水ポンプ設備S4の例である。
排水ポンプ設備S(S1、S2、S3)の構築は次の手順で行われる。
第1工程.まず、必要な分の同じ大きさのユニットUと、設備機器とが準備される。
第2工程.ユニットUに置かれる設備機器(1、3、4など)のうち精度出しが必要な機器は、工場内(製造現場)においてユニットU内で組み立てられ、精度出しが行われた後、分解される。
第4工程.ユニットU同士がテンプレートtp、リーマボルトrb1、rb2、通しボルトtb1、tb2などを用いてボルト締めにより連結されることで、ユニットUが現場に設置される。そして、ユニットUの天板i1を外した空間から、ラフタークレーンRcにより設備機器がユニットU内に設置される。なお、レベル精度が必要な機器(排水ポンプ1など)の設置は、レベル精度出し後、固定され設置される(図4(a)、(b)参照)。
第6工程.ユニットUの天板i1がボルト締めにより取り付けられる。
第7工程.設備機器の配線rの電気的接続が行われる(図11(a)、(b)参照)。
なお、第4工程から第6工程は、適宜必要に応じて行われる。
以上で、排水ポンプ設備S(S1、S2、S3)が完成する。
構築に際しては、図19(a)に示すように、ラフタークレーンRcでユニットUを移動させ、ユニットUを水平方向に設置したり、鉛直方向に積み上げて設置できる。また、ユニットU内に設置される設備機器(3、4、5など)は、図19(a)に示すように、ユニットUの天板i1を外して上方から、設置できる。
また、設備機器のメンテナンスなどを行う場合には、ユニットUの天井の天板i1近くに、取り付け、取り外し自在のチェンブロック移動用のレールCr1(Cr2)とチェンブロックCb1(Cb2)を用いて行うので、メンテナンスなどが容易である。また、チェンブロック移動用のレールCr1(Cr2)とチェンブロックCb1(Cb2)は、そのままにしておいてもよいし、必要なければ、容易に撤去できる。
そのため、従来の常設の天井クレーンが不要となる。
また、ある実施例の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
1s 吸い込み管
2 吸水槽
3 エンジン(設備機器)
4 減速機(設備機器、精度出しが必要な設備機器)
9 補機設備(設備機器)
11 立軸ポンプ(設備機器)
13 ディーゼルエンジン(設備機器)
21 横軸ポンプ(設備機器)
23 エンジン(設備機器)
26 補水槽(設備機器)
27 真空ポンプ(設備機器)
28a 空気圧縮機(設備機器)
28b 空気槽(設備機器)
29 燃料移送ポンプ(設備機器)
31 立軸ポンプ(設備機器)
33 モータ(設備機器)
bx1 ボックスカルバート
bxa 開口部(開口)
Cb、Cb1、Cb2 チェンブロック(機器移動手段)
Cd、Cd1、Cd2 端子台
Cr1、Cr2 レール(機器移動手段案内部)
h 支持枠(支持枠材)
h1 前上支持枠(支持枠材)
h2 前下支持枠(支持枠材)
h3 前右支持枠(支持枠材)
h4 前左支持枠(支持枠材)
h5 後上支持枠(支持枠材)
h6 後下支持枠(支持枠材)
h7 後右支持枠(支持枠材)
h8 後左支持枠(支持枠材)
h9 上前後右支持枠(支持枠材)
h10 上前後左支持枠(支持枠材)
h11 下前後右支持枠(支持枠材)
h12 下前後左支持枠(支持枠材)
i1 天板(天井板、天井)
i2 底板
i3 前板
i4 後板
i5 右側板(側板)
i6 左側板(側板)
ia 開口(開口部)
r、r1、r2 配線(電気配線)
S、S1、S2、S3 排水ポンプ設備(ポンプ設備構造物)
tp テンプレート部材
tp1 取り付け穴
Tx1、Tx2 端子ボックス(筐体)
Txa 扉
U、U1、U2、U3、…… ユニット
Claims (13)
- 構造物を構成する同一サイズの直方体形状の複数のユニットと、
前記ユニット内に設置され、天井が形成される上方側の空間から、取り外しできて入れ替え交換可能な設備機器とを備え、
前記複数のユニットは、水平方向に並んで、または、鉛直方向に積み重ねて構成される
ことを特徴とするポンプ設備構造物。 - 前記設備機器のうちの幾つかは、現地で据え付けられる前に、予め前記ユニット内に据え付けられ位置調整される
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 所定の位置に複数の取り付け穴が形成され、隣接する前記ユニットが前記取り付け穴を挿通してボルト締めされることで前記ユニットが予め定められた位置に位置決め固定されるテンプレート部材を備える
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニットは、
前記ユニットの骨組みを形成する支持枠材と、
前記支持枠材に固定され取り付け取り外し自在である天井板とを
備えることを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニットは、
前記ユニットの骨組みを形成する支持枠材で形成され、
前記支持枠材にそれぞれ固定される天井板と底板と前板と後板と前後方向に延びる左右の一対の側板のうちの少なくとも何れかを備える
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニットは、前記ユニットの骨組みを形成する支持枠材を用いて構成される
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記設備機器を吊り下げ移動させる機器移動手段と、
前記ユニットの天井付近に取り付けられるとともに取り付け取り外し自在であり、前記機器移動手段に取り付けられ移動自在である前記機器移動手段案内部とを
備えることを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニット内の複数の前記設備機器にそれぞれ接続される複数の電気配線と、
前記ユニット内の隅部に配置され、前記電気配線が接続される端子をもつ端子台とを備え、
一の前記ユニット内の前記端子台の前記端子と、隣接する他の前記ユニット内の前記端子台の前記端子とが電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニット内の前記設備機器にそれぞれ接続される電気配線と、
前記ユニット内の隅部に配置され、前記電気配線が接続される端子をもつ端子台とを備え、
一の前記ユニット内の前記端子台の前記端子と、隣接する他の前記ユニット内の前記端子台の前記端子とが、前記一のユニットに設けられる開口部と前記他のユニットに設けられる開口部とを通して、電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニット内の前記設備機器に接続される電気配線と、
前記ユニット内の隅部に配置され、前記電気配線が接続される端子をもつ端子台とを備え、
一の前記ユニット内の前記端子台の前記端子と、隣接する他の前記ユニット内の前記端子台の前記端子とが、前記一のユニットに設けられる開口部と前記他のユニットに設けられる開口部とを通して、電気的に接続され、
前記一のユニットの前記端子台と、前記他のユニットの前記端子台とは、開閉自在な扉をもつ筐体に覆われている
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記ユニット内のある領域に補機設備がまとめて配置される
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 前記設備機器の一つであり、吸い込み管を有するポンプと、
前記吸い込み管が挿入される開口が設けられる吸水槽とを備え、
前記吸水層は、ボックスカルバートで構成される
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ設備構造物。 - 構造物を構成する同一サイズの直方体形状の複数のユニットと、
前記ユニット内に設置され、入れ替え交換可能な設備機器とを
備えるポンプ設備構造物の構築方法であって、
前記ユニット内に設置される前記設備機器のうち精度出しが必要な前記設備機器は、前記ポンプ設備構造物が構築される現地で設置される前に予め、前記ユニット内で組み立てられ、精度出しが行われた後に分解され、
前記現地において、前記複数のユニットは、水平方向に並んで、または、鉛直方向に積み重ねて構築され、
前記ユニットの天井が形成される上方側の空間から、前記設備機器が前記ユニット内に設置されるとともに、前記設備機器のうち前記精度出しが必要な前記設備機器はレベル精度出し後、固定されて設置され、
前記設備機器の配線の電気的接続が行われる
ことを特徴とするポンプ設備構造物の構築方法。
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