JPWO2021029051A1 - プラント設備の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラント設備の製造にあたって、据付地での作業を軽減すること。【解決手段】モジュール３１〜３４を順番に製造地から据付地に搬送すると共にモジュール３１〜３４を製造したときの製造地の気温と、据付地に据え付けるときの据え付け地の気温と、の気温差に基づき配管部材５０の伸縮量を算出している。さらに複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けて基礎７の据付位置を調節すると共に、複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けて配管部材５０を移動させて、配管部材５０の端部の位置を調節してモジュール３１〜３４を据え付けている。【選択図】図８
Description
本発明は、配管を備えたプラント設備を製造する技術に関する。
流体の処理を行うプラントには、天然ガスの液化や天然ガス液の分離、回収などを行う天然ガスプラント、原油や各種中間製品の蒸留や脱硫などを行う石油精製プラント、石油化学製品や中間化学品、ポリマーなどの生産を行う化学プラントなどがある。
これらのプラントは、例えば塔槽や熱交換器などの静機器、ポンプなどの動機器などの多数の機器群を配置した構造となっている。そしてこれら機器群の間には、機器の間で流体の授受を行う多数の配管が接続されている。プラント内においてこれらの配管は、鉄骨材料などを組み合わせて構成される架構構造体によって支持される。
これらのプラントは、例えば塔槽や熱交換器などの静機器、ポンプなどの動機器などの多数の機器群を配置した構造となっている。そしてこれら機器群の間には、機器の間で流体の授受を行う多数の配管が接続されている。プラント内においてこれらの配管は、鉄骨材料などを組み合わせて構成される架構構造体によって支持される。
例えば特許文献１には、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）製造設備を複数のモジュールに分けて建造し、ＬＮＧ製造設備が設置される場所（据付地）まで輸送する技術が記載されている。しかしながら、特許文献１には、モジュールの建造地と、据付地とが遠く離れている場合に生じるおそれのある問題点については何ら記載されていない。
本発明は、このような背景の下になされたものであり、プラント設備の製造にあたって、据付地での作業を軽減する技術を提供することにある。
本発明のプラント設備の製造方法は、流体の処理を行うプラントに設けられ、流体が流通する配管を備えたプラント設備の製造方法において、
前記配管を構成する複数の配管部材を支持する架構構造体を有し、前記架構構造体の側面に形成された連結面を介して互いに横方向に連結されて前記プラント設備を構成するモジュールであって、前記プラント設備の据付地とは異なる製造地にて、前記連結面から前記複数の配管部材の端部が突出した複数のモジュールを製造する工程と、
前記製造地にて製造された複数のモジュールを、前記プラント設備の据付地に輸送する工程と、
前記複数のモジュールについて、各々、前記モジュールの輸送開始前の前記製造地の気温と、当該モジュールを輸送した後の前記据付地の気温との間の気温差による前記複数の配管部材の伸縮量を予め算出する工程と、
前記複数のモジュールの互いに連結される連結面が隣り合って対向するように前記据付地に予め配置された基礎に対し、前記複数の配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて当該基礎に対する前記モジュールの据付位置を調節する工程、もしくは複数の配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて前記架構構造体に支持されている配管部材の端部の位置を調節する工程の少なくとも一方を実施し、各モジュールを据え付ける工程と、
前記連結面同士が隣り合って配置された複数のモジュールの互いに対向する前記複数の配管部材の端部同士を接続して前記配管を形成し、前記プラント設備を製造する工程と、を含むことを特徴とする。
前記配管を構成する複数の配管部材を支持する架構構造体を有し、前記架構構造体の側面に形成された連結面を介して互いに横方向に連結されて前記プラント設備を構成するモジュールであって、前記プラント設備の据付地とは異なる製造地にて、前記連結面から前記複数の配管部材の端部が突出した複数のモジュールを製造する工程と、
前記製造地にて製造された複数のモジュールを、前記プラント設備の据付地に輸送する工程と、
前記複数のモジュールについて、各々、前記モジュールの輸送開始前の前記製造地の気温と、当該モジュールを輸送した後の前記据付地の気温との間の気温差による前記複数の配管部材の伸縮量を予め算出する工程と、
前記複数のモジュールの互いに連結される連結面が隣り合って対向するように前記据付地に予め配置された基礎に対し、前記複数の配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて当該基礎に対する前記モジュールの据付位置を調節する工程、もしくは複数の配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて前記架構構造体に支持されている配管部材の端部の位置を調節する工程の少なくとも一方を実施し、各モジュールを据え付ける工程と、
前記連結面同士が隣り合って配置された複数のモジュールの互いに対向する前記複数の配管部材の端部同士を接続して前記配管を形成し、前記プラント設備を製造する工程と、を含むことを特徴とする。
またプラント設備の製造方法は、以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記モジュールの据付位置を調節する工程を実施したとき、前記基礎に対する当該モジュールの据付位置の調節量の制限に抵触する場合に、前記配管部材の端部の位置を調節する工程を実施すること。
（ｂ）（ａ）において前記据付位置を調節して各モジュールを据え付ける工程にて、当該架構構造体に支持された複数の配管部材から選択した一の配管部材の端部の位置が予め設定された位置に配置されるように、前記据付位置の調節量を設定することと、
前記配管部材の端部の位置を調節する工程は、前記一の配管部材以外の配管部材に対して実施すること。
（ｃ）（ａ）において前記配管部材の端部の位置を調節する工程は、前記据付地に先に設置されたモジュール側の配管部材について実施すること。
（ｄ）前記各モジュールを製造する工程は、前記製造地にてプラント設備を製造した後、当該プラント設備を切断して複数のモジュールに分割する工程を含むこと。
（ａ）前記モジュールの据付位置を調節する工程を実施したとき、前記基礎に対する当該モジュールの据付位置の調節量の制限に抵触する場合に、前記配管部材の端部の位置を調節する工程を実施すること。
（ｂ）（ａ）において前記据付位置を調節して各モジュールを据え付ける工程にて、当該架構構造体に支持された複数の配管部材から選択した一の配管部材の端部の位置が予め設定された位置に配置されるように、前記据付位置の調節量を設定することと、
前記配管部材の端部の位置を調節する工程は、前記一の配管部材以外の配管部材に対して実施すること。
（ｃ）（ａ）において前記配管部材の端部の位置を調節する工程は、前記据付地に先に設置されたモジュール側の配管部材について実施すること。
（ｄ）前記各モジュールを製造する工程は、前記製造地にてプラント設備を製造した後、当該プラント設備を切断して複数のモジュールに分割する工程を含むこと。
本発明は、プラント設備の据付地とは異なる製造地にて製造した複数のモジュールを据付地に輸送して互いに配管部材を連結してプラント設備を構成するにあたり、前記モジュールの輸送開始前の前記製造地の気温と、当該モジュールを輸送した後の前記据付地の気温との間の気温差による配管部材の伸縮量を予め算出している。この結果、当該配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて、基礎の据付位置の調節や配管部材端部の位置調整を行うことが可能となるので、据付地への搬送後の位置調節作業を軽減することができる。
図１は、本実施の形態に係るプラント設備の製造方法を利用して建設されるプラントを示す平面図である。図１に示すプラントは、例えば流体である天然ガスから液化天然ガス（ＬＮＧ）を製造する処理を行うＬＮＧプラントであり、液化前処理や、前処理後の天然ガスの液化を行う多数の機器２群を備えている。またこれらの機器２群に囲まれるように当該ＬＮＧプラント内で取り扱われる各種の流体を各機器２間で授受するために、これらの流体が流通する配管５を支持するパイプラック３が設けられている（配管５については図３も参照）。
パイプラック３や機器２群は、プラント設備に相当する。以下、プラント設備であるパイプラック３について本例のプラント設備の製造方法を適用する場合について説明する。
パイプラック３や機器２群は、プラント設備に相当する。以下、プラント設備であるパイプラック３について本例のプラント設備の製造方法を適用する場合について説明する。
例えばパイプラック３は、多数の配管５を支持するための架構構造体を備え、その上面には多数の空冷式熱交換器（ＡＣＨＥ：Air Cooled Heat Exchanger）３００が配置されている。図２に示すようにパイプラック３は、細長い平面形状に構成され、長辺方向の長さは例えば４００ｍ程度にも達する。
上述の構成を備えるパイプラック３は、製造コストの低減などを目的として、据付地とは異なる製造地にて建設（製造）される場合がある。この場合には、完成したパイプラック３をプラントの敷地に輸送して設置することになるが、既述のようにパイプラック３は、４００ｍ程度にもなる巨大な構造物であり、そのまま輸送することは困難である。
そこでパイプラック３を製造地から、据付地に輸送するにあたっては、例えばパイプラック３を長辺方向に切断し、４つのモジュール３１〜３４に分割して輸送する。パイプラック３の切断にあたっては、架構構造体に支持された配管５が前記長辺方向に沿って切断される。以下、切断後の配管５を「配管部材５０」という。
輸送されたモジュール３１〜３４の配管部材５０同士を接続し、再び配管５を形成することにより、据付地におけるパイプラック３の製造が行われる。
輸送されたモジュール３１〜３４の配管部材５０同士を接続し、再び配管５を形成することにより、据付地におけるパイプラック３の製造が行われる。
図３に示すようにパイプラック３を構成する架構構造体は、複数の階層を有し、各階層に、パイプラック３の長辺方向に伸びるように多数の配管５が配置されている。図示の便宜上、図３、７〜１３等では各階層に、配管５（配管部材５０）が１本ずつ支持された状態を模式的に示しているが、実際にはパイプラック３全体で６００本前後の配管５が支持されている。
このようなパイプラック３を、長辺方向に適当な位置で切断して複数のモジュール３１〜３４に分割すると、切断後の各モジュール３１〜３４の架構構造体の側面には、配管部材５０の切断された端部が突出した状態になる。切断により露出した各モジュール３１〜３４の側面は、他のモジュール３１〜３４と連結される連結面に相当する。
これらの分割されたモジュール３１〜３４はプラントの据付地に搬送されて順番に設置されることとなる。一方でパイプラック３の製造地と据付地とは数千ｋｍ以上離れている場合がある。また、各モジュール３１〜３４を輸送する輸送船や陸上トレーラーなどを用いて輸送するにあたって、分割後であっても１００ｍ程度の長さがあるモジュール３１〜３４を輸送可能な輸送機器は、数に限りがある。そのため、分割された後の個々のモジュール３１〜３４は、設置するタイミングに合わせて順番に製造地から敷地に輸送して据え付けが行われ、残りは製造地に待機させておく場合がある。これらの事情により、個々のモジュール３１〜３４を切り離した後、据付地に輸送して設置するまでには、例えば数か月程度の時間を要する場合がある。
上述のように、各モジュール３１〜３４を順番に輸送して設置するにあたっては、例えばパイプラック３の長辺方向の一端部を構成するモジュール３１が、まず据付地に輸送されて据え付けられる。次いで、設置されたモジュール３１に連結されるモジュール３２が据付地に輸送されて据え付けられる。残りのモジュール３３、３４についても同様の輸送、据え付け作業が実施される。なお以下、最初に設置されるモジュール３１から設置される順番に「第１〜第４のモジュール３１〜３４」と呼ぶものとする。
そして例えば第１のモジュール３１の据付に続いて、第２のモジュール３２を据え付けた後、連結面より突出している配管部材５０の端部同士が、例えば溶接により接続される。これにより第１のモジュール３１と第２のモジュール３２とが連結面を介して互いに横方向に連結される。この作業を繰り返し、第１のモジュール３１から第４のモジュール３４までを横方向に連結することにより、据付地にてパイプラック３が製造される。
しかしながら既述のように、モジュール３１〜３４の製造地と据付地とは距離が遠く、各モジュール３１〜３４の輸送に数カ月程度の時間がかかる場合がある。このため、製造地と据付地との間で気候が異なるだけでなく、季節の変化も加わり、モジュール３１〜３４の輸送開始前の製造地の気温と、当該モジュール３１〜３４を輸送した後の据付地の気温との間の気温差が大きくなる場合がある。
モジュール３１〜３４の輸送前後の大きな気温差は、例えば各配管部材５０の伸縮を引き起こす（図７）。伸縮量が大きくなると、各モジュール３１〜３４を、据付地にて切断時と同じ間隔で配置したとしても、連結面から突出している配管部材５０の端部同士が接触したり、離れて配置されてしまったりすることがある。特に、各配管部材５０は、その構成材料や長さなどにより、同じモジュール３１〜３４内に支持されている配管部材５０同士であっても、互いに伸縮量が異なる場合がある。
一方、溶接によって配管部材５０を連結するためには、端部同士の間に、配管５の切断時に削り取られる３〜６ｍｍ程度の範囲内の隙間を確保する必要がある。このとき、既述のように配管部材５０毎にその伸縮量が異なると、例えば各モジュール３１〜３４の連結面より突出する合計１２００本もの配管部材５０の端部が、互いに溶接可能な位置にあるか否かを確認しなければならない。さらに、溶接が困難なことが確認された配管部材５０については、端部の位置を個別に調節する必要がある。
上述の問題点を解決する手法の１つとして、例えば第１のモジュール３１と第２のモジュール３２とを切り離すときに、配管５をその長さ方向に２カ所の位置で切断し、短い接続用の配管部材５０（以下、「ポップピース」と呼ぶ）を切り出す手法が考えられる。そして、各モジュール３１、３２を据え付ける際に、ポップピースを介してこれらの配管部材５０を接続する。このとき、各モジュール３１、３２から突出する配管部材５０が伸張したことにより、端部同士の間隔が短くなった場合には、ポップピースを削るなどの長さを調節する。一方、配管部材５０が収縮したことにより、端部同士の間隔が長くなった場合には、当該間隔に合わせた新たなポップピースを準備する。
しかしながらポップピースを用いる場合には、現場においてモジュール３１、３２を設置した後、各モジュール３１、３２から伸びる配管部材５０の端部の間の距離に合わせてポップピースの長さ調節を行わなければならない。またポップピースの両端を第１のモジュール３１側の配管部材５０の端部と、第２のモジュール３２側の配管部材５０の端部とに夫々溶接する必要があり、溶接の箇所が増えるなど、現場での作業が増大してしまう問題があった。
そこで本実施形態では、モジュール３１〜３４の輸送開始前の製造地の気温と、当該モジュール３１〜３４を輸送した後の据付地の気温との間の気温差による前記複数の配管部材５０の伸縮量を予め算出する。そして、当該伸縮量を相殺するようにモジュール３１〜３４の据付位置の調節、及び配管部材５０の位置の調節を行うことにより、原則として既述のポップピースを用いずにモジュール３１〜３４の連結を行う。
まず例えば各モジュール３１〜３４を据付地に輸送する前に、コンピュータにより各モジュール３１〜３４を設置するタイミングにおける配管の伸長量を算出する。表１は、配管部材５０の伸縮量を算出する計算表を示す。配管５の材質として、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、鉄、インバーなどが使用できる。
［表１］
まず例えば各モジュール３１〜３４を据付地に輸送する前に、コンピュータにより各モジュール３１〜３４を設置するタイミングにおける配管の伸長量を算出する。表１は、配管部材５０の伸縮量を算出する計算表を示す。配管５の材質として、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、鉄、インバーなどが使用できる。
［表１］
計算表には、各モジュール３１〜３４毎、すべての配管部材５０に配管番号が振られている。また各配管部材５０を構成する材質が入力されると、この材質ごとに単位温度変化当たりの線膨張率αが読み出され、配管部材５０ごとに対応付けて設定される。そして各モジュール３１〜３４の配管部材５０ごとに、製造地にてパイプラック３を分割して各モジュール３１〜３４を製造した直後の各配管部材５０の長さＬ１をレーザー計測などの手法により正確に測定し、配管部材５０毎に入力する。パイプラック３に設けられる配管５は、パイプラック３の長辺方向と交差する方向に屈曲する屈曲部分も含んでいるが、本実施例では、すべて配管５がパイプラック３の長辺方向に沿って伸びる直管と仮定し、前記長辺方向に沿った配管部材５０の長さを測定してＬ１としている。また、当該長さ測定を行った際の気温Ｔ１を測定する。
次いで、各モジュール３１〜３４が輸送され、据付地に据え付けられる時点における気温Ｔ２を予測する。気温Ｔ２の予測は、気象シミュレータなどを利用して気温Ｔ２の予測を行ってもよいし、過去の気象データから予測してもよい。
上述のように当該配管部材５０の長さ測定を測定した際の気温Ｔ１と、例えばシミュレーションなどにより予測される当該モジュール３１〜３４が据付地にて据え付けされるタイミングにおける据付地の予想気温Ｔ２と、が特定され、既述のコンピュータに入力される。
上述のように当該配管部材５０の長さ測定を測定した際の気温Ｔ１と、例えばシミュレーションなどにより予測される当該モジュール３１〜３４が据付地にて据え付けされるタイミングにおける据付地の予想気温Ｔ２と、が特定され、既述のコンピュータに入力される。
例えば前記コンピュータには、下記の式（１）が入力されており、表中に入力された各項目の値によりモジュール３１〜３４を据付地に据え付けたときに生じる各配管部材５０の伸縮量ΔＬが算出される。
伸縮量ΔＬ＝Ｌ１×α×（Ｔ２−Ｔ１） 式（１）
そして、各配管部材５０が算出された伸縮量分、伸縮したときに配管部材５０の両端の位置が製造時（気温Ｔ１の測定時）の位置から変化する変化量（単位は例えばｍｍ）が算出される。なお、例えば変化量の算出にあたっては、配管部材５０の中央などの所定の位置が、気温差（Ｔ２−Ｔ１）に係らず変化しないと仮定する。この場合には、表２に示すように、前記伸縮量ΔＬに基づき、各モジュール３１〜３４の連結面から突出する配管部材５０の端部位置の変化量を算出することができる。
［表２］
伸縮量ΔＬ＝Ｌ１×α×（Ｔ２−Ｔ１） 式（１）
そして、各配管部材５０が算出された伸縮量分、伸縮したときに配管部材５０の両端の位置が製造時（気温Ｔ１の測定時）の位置から変化する変化量（単位は例えばｍｍ）が算出される。なお、例えば変化量の算出にあたっては、配管部材５０の中央などの所定の位置が、気温差（Ｔ２−Ｔ１）に係らず変化しないと仮定する。この場合には、表２に示すように、前記伸縮量ΔＬに基づき、各モジュール３１〜３４の連結面から突出する配管部材５０の端部位置の変化量を算出することができる。
［表２］
そして各モジュール３１〜３４を設置するにあたって、配管部材５０の端部の位置の変化量を相殺するように据付位置の調節を行う。ここで配管部材５０の端部の位置の変化量を相殺するにあたっては、例えばモジュール３１〜３４を据え付けた後、各配管部材５０を個別に移動させて調節する手法を採用することも考えられる。しかしながら近年では現場での作業を軽減する要請があることからモジュール３１〜３４の据付後の配管部材５０の移動をできるだけ少なくすることが好ましい。
そこでモジュール３１〜３４を据え付ける際にモジュール３１〜３４自体の据付位置をずらして設置し、配管部材５０の位置の変化を相殺する。据付位置をずらす手法としては、据付地の地盤に設けられた後述の基礎７に対するモジュール３１〜３４の据付位置を調節する。モジュール３１〜３４の据付位置を調節するための調節量（オフセット値）の設定手法については後述する。
そこでモジュール３１〜３４を据え付ける際にモジュール３１〜３４自体の据付位置をずらして設置し、配管部材５０の位置の変化を相殺する。据付位置をずらす手法としては、据付地の地盤に設けられた後述の基礎７に対するモジュール３１〜３４の据付位置を調節する。モジュール３１〜３４の据付位置を調節するための調節量（オフセット値）の設定手法については後述する。
ここで図４に示すように、各モジュール３１〜３４は柱脚６を備え、据付地の地盤に予め設置された基礎７の上に柱脚６を接続することにより、モジュール３１〜３４の据付がおこなわれる。同図中に記載されているように、地盤に打設されたコンクリート７１に対して基礎７の下部側の本体部７０を埋め込むことにより、基礎７が固定されると共に、基礎７の配置位置が決められる。
上述のように予め配置位置が固定された基礎７に対して柱脚６を接続するにあたっては、例えば各基礎７の中心と柱脚６の中心とが揃った状態を基準位置とする。一方で、先に説明したモジュール３１〜３４の据付位置の調節を行うにあたっては、例えば配管部材５０の端部の変化量を相殺する方向に、前記基準位置からずらして柱脚６を接続する。
こうした据付位置の調節は、例えば図５に示すように、基礎７の上端部及び柱脚６の下端部に各々フランジ７２、６１を設け、フランジ７２、６１の固定位置をずらすことにより実施することができる。
しかしながら、基準位置からの柱脚６の位置ずれが大きくなると基礎７を曲げる方向に働く力が大きくなってしまうため、基礎７に対する柱脚６の接続位置をずらすことによる据付位置の調節には制限がある。本例では、基準位置に対する柱脚６のずれ量（既述の調節量に相当する）は、最大１０〜１５ｍｍ程度を許容範囲としている。
しかしながら、基準位置からの柱脚６の位置ずれが大きくなると基礎７を曲げる方向に働く力が大きくなってしまうため、基礎７に対する柱脚６の接続位置をずらすことによる据付位置の調節には制限がある。本例では、基準位置に対する柱脚６のずれ量（既述の調節量に相当する）は、最大１０〜１５ｍｍ程度を許容範囲としている。
従って、図６に示すように、オフセット値に基づいて、基礎７に対するモジュール３１〜３４（柱脚６）の据付位置の調節を行う場合であっても、前記調節量は基礎７の許容範囲（上述の例では１０〜１５ｍｍ程度）に制限される。
後述の手法により求めるオフセット値が本例の基礎７の許容範囲内の値となっている場合には、当該オフセット値に基づいて据付位置を調節し、配管部材５０の端部の位置の変化量分を相殺する。一方、算出したオフセット値が前記許容範囲を超える場合（オフセット値の制限に抵触する場合）には、据付位置の調節にて相殺しきれない変化量分は、例えば個別の配管部材５０について端部の位置調節を行う。
後述の手法により求めるオフセット値が本例の基礎７の許容範囲内の値となっている場合には、当該オフセット値に基づいて据付位置を調節し、配管部材５０の端部の位置の変化量分を相殺する。一方、算出したオフセット値が前記許容範囲を超える場合（オフセット値の制限に抵触する場合）には、据付位置の調節にて相殺しきれない変化量分は、例えば個別の配管部材５０について端部の位置調節を行う。
以上に説明した手法に基づいて、製造地にて製造したモジュール３１〜３４を据付地に輸送、据え付け、パイプラック３を製造する工程の具体例について図８〜図１３を参照しながら説明する。
始めに図３を用いて説明したように、まず製造地にてパイプラック３を製造し、当該パイプラック３を切断して複数のモジュール３１〜３４に分割する（モジュールを製造する工程）。
始めに図３を用いて説明したように、まず製造地にてパイプラック３を製造し、当該パイプラック３を切断して複数のモジュール３１〜３４に分割する（モジュールを製造する工程）。
モジュール３１〜３４を分割したら、各モジュール３１〜３４の配管部材５０の長さを計測し、既述の手法により、これらのモジュール３１〜３４を各々、据付地に輸送した後の気温差による各配管部材５０の伸縮量を算出する（配管部材５０の伸縮量を算出する工程）。
しかる後、この伸縮量を相殺するように、各モジュール３１〜３４の据付位置の調節量であるオフセット値を求める。
しかる後、この伸縮量を相殺するように、各モジュール３１〜３４の据付位置の調節量であるオフセット値を求める。
オフセット値を求める手法の一例を述べると、最初に据付地に輸送される第1のモジュール３１については、当該第1のモジュール３１に支持されている配管部材５０の変化量を基に隣り合うモジュール３１、３２の配管部材５０同士の干渉量を算出し、その最大値に基づきオフセット値を決定する。ただし、ある一部の配管部材５０が突出して大きい干渉を起こす場合、該当配管５を物理的に移動することにより、オフセット値を小さくすることも同時に考える。
このとき、例えば上記手法により求めたオフセット値が、第１のモジュール３１の一端側と他端側との間で相違する場合がある。この場合には、基礎７に対して第１のモジュール３１を接続する際の調節量も前記一端側と他端側で相違することになる。しかしながら、これら一端側、他端側の変化量の差分は、モジュール３１全体の大きさに比べてごく小さいため、当該差分値は架構構造体の撓み等により吸収される。
このとき、例えば上記手法により求めたオフセット値が、第１のモジュール３１の一端側と他端側との間で相違する場合がある。この場合には、基礎７に対して第１のモジュール３１を接続する際の調節量も前記一端側と他端側で相違することになる。しかしながら、これら一端側、他端側の変化量の差分は、モジュール３１全体の大きさに比べてごく小さいため、当該差分値は架構構造体の撓み等により吸収される。
オフセット値に基づき第１のモジュール３１の据付位置が決まったら、第２のモジュール３２の据付位置に係るオフセット値を求める。ここで第２のモジュール３２は、図７に示すように、第１のモジュール３１に連結される連結面同士が隣り合って対向するように配置される。一方、上述のように、第１のモジュール３１側の連結面については、既にオフセット値が決まっているので、当該オフセット値に基づいて据付位置が調節された結果、各配管部材５０の端部の位置を特定することができる。
そこで、第２のモジュール３２の前記連結面側の一端のオフセット値は、第１のモジュール３１側の配管部材５０の端部の位置を基準として決める。即ち、第２のモジュール３２側の配管部材５０の端部が、第１のモジュール３１側の配管部材５０の端部と溶接可能な位置に配置されるように、オフセット値を定める。
このとき、それぞれのモジュール３１、３２には、多数の配管部材５０が支持されているが、その中には、大口径であるといった理由により、動かして個別に端部の位置を調節することが困難な配管部材５０ａが含まれている。
このとき、それぞれのモジュール３１、３２には、多数の配管部材５０が支持されているが、その中には、大口径であるといった理由により、動かして個別に端部の位置を調節することが困難な配管部材５０ａが含まれている。
本例では、このような個別の位置調節が難しい配管部材５０ａを、オフセット値を決定するための「一の配管部材」として選択する。そして当該配管部材５０ａの端部同士が互いに接触せず、且つ、溶接可能な位置（端部の隙間が３ｍｍ〜６ｍｍ）に配置されるように、基礎７側の強度制約に起因する既述の制限の範囲内でオフセット値を定める。
一方、上述の手法によりオフセット値を定めた結果、個別の位置調節が困難な配管部材５０ａ以外の配管部材５０にて端部同士の接触や溶接困難な隙間が空いている場合には、架構構造体に支持された配管部材５０を動かしたり、端部を切断したりすることにより、個別の位置調節を行う（図８）。
一方、上述の手法によりオフセット値を定めた結果、個別の位置調節が困難な配管部材５０ａ以外の配管部材５０にて端部同士の接触や溶接困難な隙間が空いている場合には、架構構造体に支持された配管部材５０を動かしたり、端部を切断したりすることにより、個別の位置調節を行う（図８）。
発明者らは、上述の手法によりオフセット値を定めて据付位置の調節を行うと、６００本の配管５を構成する配管材料５０のうち、個別の位置調節が必要となるものは１〜２割程度、端部の切断が必要になるものは数本程度に低減できることを把握している。
以下、第２のモジュール３２の他端側と第３のモジュール３３の一端側との連結面の間、第３のモジュール３３の他端側と第４のモジュール３４の一端側との連結面との間についても上述の例と同様の手法により、オフセット値を決定できる。
即ち、先に据え付けられるモジュール３２、３３の他端側のオフセット値は、配管部材５０の変化量の平均値に基づき決定する。また。後から据え付けられるモジュール３３、３４の他端側のオフセット値は、先に据え付けられたモジュール３２、３３との連結面における個別の位置調節が困難な配管部材５０ａの端部の位置を基準として、配管部材５０ａ同士の端部の位置が溶接可能な位置となるようにオフセット値を決定する。残る第４のモジュール３４の他端側は、例えば配管部材５０の変化量の平均値に基づきオフセット値を決定してもよい。
即ち、先に据え付けられるモジュール３２、３３の他端側のオフセット値は、配管部材５０の変化量の平均値に基づき決定する。また。後から据え付けられるモジュール３３、３４の他端側のオフセット値は、先に据え付けられたモジュール３２、３３との連結面における個別の位置調節が困難な配管部材５０ａの端部の位置を基準として、配管部材５０ａ同士の端部の位置が溶接可能な位置となるようにオフセット値を決定する。残る第４のモジュール３４の他端側は、例えば配管部材５０の変化量の平均値に基づきオフセット値を決定してもよい。
以上にした各モジュール３１〜３４の据付位置の調節の検討（オフセット値の決定）と並行して、これらのモジュール３１〜３４のうち、一端側の第１のモジュール３１を、輸送船などの輸送機器に搭載し、製造地から、据付地に輸送する（図９、図１０モジュールを輸送する工程）。
第１のモジュール３１が据付地に到着すると、予め算出したオフセット値に基づいて、前記伸縮量を相殺する方向に、基準位置からずらしつつ、基礎７に対して第１のモジュール３１を接続する（図１１、モジュールの据付位置を調節する工程、及びモジュールを据え付ける工程）。ここで、次の第２のモジュール３２が輸送されてくるまでの間に、第２のモジュール３２を据え付ける際に、個別の位置調節が必要となる配管部材５０については、移動や端部の切断などの作業を実施する（図８、配管部材の端部の位置を調節する工程）。
第１のモジュール３１が据付地に到着すると、予め算出したオフセット値に基づいて、前記伸縮量を相殺する方向に、基準位置からずらしつつ、基礎７に対して第１のモジュール３１を接続する（図１１、モジュールの据付位置を調節する工程、及びモジュールを据え付ける工程）。ここで、次の第２のモジュール３２が輸送されてくるまでの間に、第２のモジュール３２を据え付ける際に、個別の位置調節が必要となる配管部材５０については、移動や端部の切断などの作業を実施する（図８、配管部材の端部の位置を調節する工程）。
次いで、第２のモジュール３２を製造地から据付地に輸送し（図１２、モジュールを輸送する工程）、第１のモジュール３１との間で連結面同士が隣り合って対向する位置に、第２のモジュール３２を据え付ける（図１３、モジュールを据え付ける工程）。このとき、第２のモジュール３２の据付位置は、図７、図８を用いて説明した手法により決定したオフセット値に基づいて調節される。
既述のように、予め各配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けて、各モジュール３１、３２の据付位置、及び個別の配管部材５０の端部の位置が調節されている。この結果、互いのモジュール３１、３２の端部が溶接に適した隙間（３〜６ｍｍ）を介して対向する位置に配置される。その後隙間を介して対向する配管部材５０の端部同士を溶接により接続し、配管５を形成する。
以上に説明した手順に基づき、残る第３のモジュール３３、第４のモジュール３４についても輸送、据え付け位置の調節や配管部材５０の端部の位置の調節を行った後、配管部材５０の端部同士を接続して配管５を形成する。これらの工程の実施により、本実施の形態のプラント設備であるパイプラック３が製造される。
以上に説明したように、各モジュール３１〜３４の連結面を介して対向する配管部材５０の端部の位置が、各モジュール３１〜３４の製造地と据付地の気温差に起因して生じる配管部材５０の伸縮量を相殺するように調節されている。このため、ポップピースなどを用いることなく、両モジュール３１、３２の配管部材５０同士を接続することができる。
上述の実施の形態によれば、第１〜第４のモジュール３１〜３４を順番に製造地から据付地に搬送すると共にモジュール３１〜３４を製造したときの製造地の気温と、据付地に据え付けるときの据付地の気温と、の気温差に基づき配管部材５０の伸縮量を算出している。さらに複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けて基礎７の据付位置を調節すると共に、複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けて配管部材５０を移動させて、配管部材５０の端部の位置を調節してモジュール３１〜３４を据え付けている。従ってモジュール３１〜３４を据付地に据え付けたときに各モジュール３１〜３４の配管部材５０が接続するのに適した位置に配置されるため、現場での作業を軽減できる。
また本実施の形態では、各モジュール３１〜３４を据付位置の調節量に制限がある基礎７の上に載置する場合において、まず据付位置の調節により配管部材５０の伸縮量を相殺するように調節することでモジュール３１〜３４を設置後の現場の作業を少なくすることができる。
さらにパイプラック３に設置される配管５は、配管５ごとに太さや構造が異なるため、例えば一番移動が困難な配管部材５０の端部の位置を予め設定した位置に配置するようにモジュール３１〜３４の据え付け位置の調節を行ってもよい。そしてその他の配管部材５０を移動させて配管部材５０の端部の位置を調節するようにしてもよい。
さらにパイプラック３に設置される配管５は、配管５ごとに太さや構造が異なるため、例えば一番移動が困難な配管部材５０の端部の位置を予め設定した位置に配置するようにモジュール３１〜３４の据え付け位置の調節を行ってもよい。そしてその他の配管部材５０を移動させて配管部材５０の端部の位置を調節するようにしてもよい。
また配管部材５０の端部の位置を調節する工程において、据付地に先に設置されたモジュール３１〜３４側の配管部材５０について実施することが好ましい。
なお、据付地に予め配置された基礎７に対し、前記複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けてモジュール３１〜３４の据付位置を調節することと、複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けてモジュール３１〜３４に支持されている配管部材５０の端部の位置を個別に調節することとの双方を実施することは必須ではない。これらの調節のいずれか一方のみを実施して、もよい。
なお、据付地に予め配置された基礎７に対し、前記複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けてモジュール３１〜３４の据付位置を調節することと、複数の配管部材５０の伸縮量を相殺する方向に向けてモジュール３１〜３４に支持されている配管部材５０の端部の位置を個別に調節することとの双方を実施することは必須ではない。これらの調節のいずれか一方のみを実施して、もよい。
この他は、複数のモジュール３１〜３４は、予め製造したパイプラック３などのプラント設備を切断して形成する場合に限定されない。複数のモジュールを個別に製造した後、据付地に搬送して、横方向に連結してプラント設備を製造してもよい。
また、上述の例では複数のモジュール３１〜３４を連結して製造するプラント設備はパイプラック３に限定されるものではない。天然ガスの液化を行うＬＮＧプラントの他、天然ガス液の分離、回収などを行う天然ガスプラント、原油や各種中間製品の蒸留や脱硫などを行う石油精製プラント、石油化学製品や中間化学品、ポリマーなどの生産を行う化学プラントなど、各種のプラントに設けられる各種機器が設けられ、これらの機器に接続された配管５を支持した架構構造体であるラックを有するプラント設備に対しても、本発明は適用することができる。
また、上述の例では複数のモジュール３１〜３４を連結して製造するプラント設備はパイプラック３に限定されるものではない。天然ガスの液化を行うＬＮＧプラントの他、天然ガス液の分離、回収などを行う天然ガスプラント、原油や各種中間製品の蒸留や脱硫などを行う石油精製プラント、石油化学製品や中間化学品、ポリマーなどの生産を行う化学プラントなど、各種のプラントに設けられる各種機器が設けられ、これらの機器に接続された配管５を支持した架構構造体であるラックを有するプラント設備に対しても、本発明は適用することができる。
３ パイプラック
５ 配管
７ 基礎
３１〜３４ モジュール
５０ 配管部材
５ 配管
７ 基礎
３１〜３４ モジュール
５０ 配管部材
Claims (5)
- 流体の処理を行うプラントに設けられ、流体が流通する配管を備えたプラント設備の製造方法において、
前記配管を構成する複数の配管部材を支持する架構構造体を有し、前記架構構造体の側面に形成された連結面を介して互いに横方向に連結されて前記プラント設備を構成するモジュールであって、前記プラント設備の据付地とは異なる製造地にて、前記連結面から前記複数の配管部材の端部が突出した複数のモジュールを製造する工程と、
前記製造地にて製造された複数のモジュールを、前記プラント設備の据付地に輸送する工程と、
前記複数のモジュールについて、各々、前記モジュールの輸送開始前の前記製造地の気温と、当該モジュールを輸送した後の前記据付地の気温との間の気温差による前記複数の配管部材の伸縮量を予め算出する工程と、
前記複数のモジュールの互いに連結される連結面が隣り合って対向するように前記据付地に予め配置された基礎に対し、前記複数の配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて当該基礎に対する前記モジュールの据付位置を調節する工程、もしくは複数の配管部材の伸縮量を相殺する方向に向けて前記架構構造体に支持されている配管部材の端部の位置を調節する工程の少なくとも一方を実施し、各モジュールを据え付ける工程と、
前記連結面同士が隣り合って配置された複数のモジュールの互いに対向する前記複数の配管部材の端部同士を接続して前記配管を形成し、前記プラント設備を製造する工程と、を含むことを特徴とするプラント設備の製造方法。 - 前記モジュールの据付位置を調節する工程を実施したとき、前記基礎に対する当該モジュールの据付位置の調節量の制限に抵触する場合に、前記配管部材の端部の位置を調節する工程を実施することを特徴とする請求項１に記載のプラント設備の製造方法。
- 前記据付位置を調節して各モジュールを据え付ける工程にて、当該架構構造体に支持された複数の配管部材から選択した一の配管部材の端部の位置が予め設定された位置に配置されるように、前記据付位置の調節量を設定することと、
前記配管部材の端部の位置を調節する工程は、前記一の配管部材以外の配管部材に対して実施することと、を特徴とする請求項２に記載のプラント設備の製造方法。 - 前記配管部材の端部の位置を調節する工程は、前記据付地に先に設置されたモジュール側の配管部材について実施することを特徴とする請求項２に記載のプラント設備の建設方法。
- 前記各モジュールを製造する工程は、前記製造地にてプラント設備を製造した後、当該プラント設備を切断して複数のモジュールに分割する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のプラント設備の製造方法。
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