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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Herstellungsverfahren zur Montage einer Baugruppe nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die Erfindung betrifft insbesondere
die Herstellung einer Baugruppe für eine Luftdestillationskolonne,
die mit ihrem Traggerüst
umgeben und mit ihren funktionalen Einrichtungen ausgestattet ist.
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Die Installation einer Luftdestillationskolonne,
ihres Traggerüsts
und ihrer funktionalen Einrichtungen an einem industriellen Standort
ist ein komplexer Vorgang, insbesondere wegen der großen Abmessungen
und der hohen Masse dieser Strukturen, die die Verwendung aufwändiger Hebemittel,
den Einsatz zahlreicher Mitarbeiter und die Platzierung von besonderen
Vorrichtungen zum Schutz von Personen bedingen, insbesondere wegen
der Höhen,
in denen zu arbeiten sie gezwungen sein können.
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Die baugruppenförmige Vormontage einer Kolonne,
ihrer Tragstruktur und ihrer funktionalen Einrichtungen gestattet
es, eine derartige Installation zu vereinfachen. Eine derartige
Baugruppe wird im Allgemeinen im Produktionswerk hergestellt und dann
zum Installationsort transportiert, an dem die Zahl der durchzuführenden
Operationen daher begrenzt ist. Diese Vormontage ist zum Beispiel
insbesondere interessant, wenn der industrielle Standort schwierigen
klimatischen Bedingungen unterliegt oder wenn er sehr entfernt von
den Ansiedlungen des die Kolonne installierenden Unternehmens ist.
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Es existieren bereits mehrere Herstellungsverfahren
für eine
derartige Baugruppe.
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Gemäß einem ersten bekannten Verfahren wird
die Kolonne teilweise ausgerüstet
und dann das Traggerüst
um diese gebaut, indem schrittweise die notwendigen Verbindungen
hergestellt und die Ausrüstung
der Baugruppe schrittweise abgeschlossen wird.
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Gemäß einem zweiten Verfahren wird
mittels Hebemitteln die nicht ausgerüstete Kolonne in das Traggerüst eingeführt, wobei
eine von dessen großen Seitenflächen ganz
abgenommen ist, um den verschiedenen Handwerkern den Zugang zu ermöglichen,
die dann die notwendigen Verbindungen und die Platzierung der Einrichtungen
durchführen.
Bei den letzten Schritten dieses Verfahrens wird nach und nach die
große
Seitenfläche
des Traggerüsts aufgebaut
und die Ausstattung der Baugruppe wird an dieser großen Seitenfläche abgeschlossen.
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Gemäß einem dritten Verfahren,
das in der US-A-3750413
beschrieben ist, wird die Kolonne in horizontaler Position vorab
ausgerüstet,
in vertikaler Position errichtet und mit einer Isolierungsstruktur umgeben.
Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Derartige Verfahren sind komplex,
langsam und teuer, insbesondere wegen des wenigen Platzes, der den
verschiedenen Handwerkern zur Arbeit zur Verfügung steht. Dieser geringe
verfügbare
Platz kann ebenso einerseits zu Sicherheitsproblemen führen, da
mehrere Handwerker, insbesondere die Schweißer, gezwungen sind, in einem
reduzierten und begrenzten Raum zu arbeiten, und andererseits zu
Problemen einer Verzögerung
der Fertigung wegen einem Mangel an Flexibilität bei den Montage- und/oder
Bauvorgängen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese
zuvor genannten Probleme zu lösen,
indem ein einfacheres, wirtschaftlicheres und schnelleres Herstellungsverfahren
für Baugruppen
bereitgestellt wird, das es gestattet, die Sicherheitsprobleme und
die Montagefehler zu begrenzen.
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Gegenstand der Erfindung ist hierzu
ein Verfahren nach Anspruch 1.
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Gemäß besonderen Ausführungsformen kann
das Verfahren eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- – die äußere Struktur
wird vorab mit zumindest einem Teil zumindest einer funktionalen
Einrichtung vor dem Einschieben der inneren Struktur in diese ausgestattet,
- – wenn
die innere Struktur eine Struktur zur Einschließung zumindest eines Fluids
einer Temperatur ist, die von derjenigen der äußeren Struktur erheblich verschieden
ist, wird die äußere Struktur
mit zumindest einem Teil zumindest einer Einrichtung vorab ausgestattet,
der dazu bestimmt ist, im Wesentlichen im thermischen Gleichgewicht
mit dieser zu sein,
- – wenn
die innere Struktur eine Struktur zur Einschließung zumindest eines Fluids
einer Temperatur ist, die von derjenigen der äußeren Struktur erheblich verschieden
ist, wird die innere Struktur mit zumindest einem Teil einer Einrichtung
vorab ausgestattet, der dazu bestimmt ist, im Wesentlichen im thermischen
Gleichgewicht mit dem Fluid zu sein,
- – die
innere Struktur wird in die äußere Struktur
eingeschoben, indem sie auf Schienen verschoben wird, die in der äußeren Struktur
vorgesehen sind, die im Wesentlichen horizontal angeordnet ist,
- – die äußere Struktur
ist zumindest ein Teilstück
eines Traggerüsts
der inneren Struktur.
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Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein Verfahren
zur Installation eines Aufbaus vor Ort mit einer inneren Struktur
zur Einschließung
von Fluid, die dazu bestimmt ist, zumindest einen Teil einer Fluidlieferungsanlage
zu bilden, mit einer äußeren Struktur,
die die innere Struktur umgibt, und mit funktionalen Einrichtungen,
die zumindest an der inneren Struktur angebaut sind, wobei dieser
Aufbau eine insbesondere vertikale Längsachse aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass vor Ort eine Baugruppe errichtet wird, das wie oben beschrieben
hergestellt wurde.
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Die Erfindung wird durch das Studium
der folgenden Beschreibung besser verstanden werden, die nur ein
Beispiel betrifft und auf die folgenden beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt:
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die 1 und 2 sind Perspektivansichten, die
eine Destillationskolonne beziehungsweise ihr Traggerüst darstellen,
die erfindungsgemäß vorab ausgerüstet werden,
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die 3 und 4 sind Perspektivansichten, die
zwei aufeinanderfolgende Phasen der Einschiebung der Kolonne der 1 in das Traggerüst der 2 darstellen, und
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5 ist
eine schematische Ansicht eines Querschnitts der Kolonne und des
Traggerüsts
der 4, die die Positionierung
der Kolonne relativ zu dem Traggerüsts darstellt.
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Die 1 und 2 geben eine Luftdestillationskolonne 1 und
ihr Traggerüst 2 vor
der Montage zur Herstellung einer Baugruppe wieder.
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Die Kolonne 1 von im Großen und
Ganzen zylindrischer Form mit Achse Δ1 umfasst ein Destillationshauptteilstück 3 und
ein Hilfsdestillationsteilstück 4 oder
"Minarett" von merklich geringerem Durchmesser, das eine Verlängerung
des Hauptteilstücks 3 an
seinem oberen Ende (in 1 links)
bildet. Das Hauptteilstück 3 umfasst
den Mitteldruckabschnitt, den Niederdruckabschnitt und den Hauptverdampfer-Kondensator.
Die Kolonne 1 a besitzt zum Beispiel eine Länge von
ungefähr
15 Metern.
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Die Kolonne 1 ruht auf zwei
beabstandeten wiegenförmigen
Querträgern 5 mit
Positionen in Längsrichtung
wie sie weiter unten beschrieben werden.
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Diese wiegenförmigen Träger 5 sind mit Fußplatten 6 mit
Rollen versehen, deren Achsen quer zur Kolonne 1 liegen.
Ein metallischer Schutzgürtel 7 umgibt
die Kolonne auf Höhe
jedes wiegenförmigen Querträgers 5.
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Das Traggerüst 2 ist ein Metallskelett
von im Großen
und Ganzen parallelepipedischer Form mit vier Längspfosten 8, die
auf jeder großen
Seitenfläche
des Traggerüsts 2 durch
Querträger 9 und
Diagonalverstrebungen 10 verbunden sind. Die mittlere Längsachse
des Traggerüsts 2 wird
mit Δ2 bezeichnet
und ist horizontal angeordnet.
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Dieses Traggerüst 2 ruht auf vier
Füßen 11 mit
einstellbarer Höhe.
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Erfindungsgemäß wird die Kolonne 1 und das
Traggerüst 2 hinsichtlich
der Montage einer Baugruppe vorab ausgerüstet.
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So wird die Kolonne 1 auf
ihrer Außenfläche vorab
mit einem Phasenseparatortopf 12 und ihrer Austrittsleitung 13 für flüssigen Stickstoff,
mit einer Flüssigkeitsrückstromleitung 14,
einem Wärmetauscher 15 und
ihrer Flüssigkeitszufuhrleitung 16 und schließlich mit
einer Gasaustrittsleitung 17 ausgestattet.
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Der Separatortopf 12 kann
ebenso mit einer (nicht dargestellten) Austrittsleitung für gasförmigen Stickstoff
versehen werden.
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Diese Einrichtungen werden an die
Kolonne 1 montiert, indem für den Fachmann klassische Techniken
verwendet werden.
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Der Separatortopf 12 weist
eine im Großen und
Ganzen zylindrische Form auf und ist an der Kolonne 1 mit
seiner Achse im Wesentlichen parallel zu der Achse Δ1 befestigt.
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Der Topf 12 wird auf Höhe seines
unteren Teils (in 1 rechts)
mit seiner Austrittsleitung 13 versehen, die an der Kolonne 1 befestigt
wurde. Diese Leitung 13 umfasst einen geraden Hauptteil 18 mit einer
parallel zur Achse Δ1 angeordneten
Achse, der mit dem Topf 12 verbunden ist, und einen U-förmigen Teil 19 für den Anschluss
nach außen,
der im Wesentlichen quer zur Kolonne 1 liegt und den Teil 18 verlängert. Wenn
die Kolonne 1 vor Ort in Betrieb ist, gestattet dieser
Separatortopf 12 die Produktion von reiner Flüssigkeit,
die mittels der Leitung 13 zu Speicherelementen außerhalb
der Kolonne gebracht wird.
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Die Flüssigkeitsrückflussleitung 14 wird
an der Kolonne 1 befestigt und umfasst einen geraden Hauptteil 20 mit
einer parallel zur Achse Δ1 angeordneten
Achse und einen U-förmigen
Anschlussteil 21, der im Wesentlichen quer zur Kolonne 1 liegt.
Der Teil 20 ist mit einem Ende mit dem Abschnitt 3 verbunden und
an einem anderen Ende mit dem Teil 21.
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Der Wärmetauscher 15 besitzt
eine im Großen
und Ganzen zylindrische Form und ist mit seiner Achse im Wesentlichen
parallel zu der Achse Δ1 an der
Kolonne 1 befestigt.
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Der Wärmetauscher 15 ist
auf Höhe
seines unteren Teils mit seiner Flüssigkeitszuführleitung 16 verbunden,
die an der Kolonne 1 befestigt wurde. Diese Leitung 16 umfasst
einen geraden Hauptteil 22 mit einer zur Achse Δ1 parallelen
angeordneten Achse und einen U-förmigen Anschlussteil 23,
der im Wesentlichen quer zur Kolonne 1 liegt und den Teil 22 verlängert.
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Die Gasaustrittsleitung 17 ist
mittels eines Knieteils 24 mit dem Kopf des zusätzlichen
Abschnitts 4 der Kolonne 1 (in 1 links) verbunden. Diese Leitung 17 ist
längs der
Außenfläche der
Kolonne 1 parallel zur Achse Δ1 befestigt.
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Der Topf 12, die Leitungen 13, 14, 16 und 17 und
der Wärmetauscher 15 sollen
von Fluiden durchströmt
werden, deren Temperaturen merklich unter der Temperatur des Traggerüsts 2 liegen,
das heißt, der
Umgebungstemperatur an dem Ort, an dem die Kolonne installiert werden
soll.
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Das Traggerüst 2 wird vorab mit
einer inneren Leiter 25, Schienen 26 zum Einschieben
der Kolonne 1, einem Instrumentierungskanal 27 und
einem wegen der Klarheit der Beschreibung nicht dargestellten Schutzblech
versehen.
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Die Leiter 25 ist längs zum
Inneren des Traggerüsts 2 auf
einer der großen
Seitenflächen
des Traggerüsts 2,
die mit 28 bezeichnet ist, angeordnet. Sie ist dafür vorgesehen,
den Zugang zu der Baugruppe zu gestatten, wenn diese letztere wie
weiter unten beschrieben vor Ort aufgerichtet wird.
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Die Schienen 26 sind Längsschienen,
die im Inneren des Traggerüsts 2 auf
der Transportfläche 29 des
Traggerüsts 2 (in 2 unten) angeordnet sind.
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Der Instrumentierungskanal 27 umfasst
auf einer Längstragplatte
befestigte Instrumentierungsrohrleitungen, Instrumentierungskabel
und eine Gaszufuhrleitung, die für
die Klarheit der Figuren skizzenhaft wiedergegeben sind. Der Instrumentierungskanal 27 ist
eine funktionale Einrichtung, die es gestattet, den Betrieb der
Destillationskolonne 1 vor Ort zu steuern. Die Instrumentierungsrohrleitungen
umfassen Leitungen zur Fluidentnahme. Die Gaszufuhrleitung gestattet
es, ein Gas zuzuführen,
um ein Isoliermittel, das zwischen der Kolonne 1 und dem
Traggerüst 2 wie
weiter unten beschrieben platziert ist, von Feuchtigkeit frei zu
halten.
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Es ist vorgesehen, dass der Instrumentierungskanal 27 und
insbesondere seine Tragplatte beim Betrieb der Kolonne 1 merklich
weniger kontrahieren als die an der letzteren befestigten Einrichtungen.
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Das Traggerüst 2 ist ebenso maximal
mit den Schutzblechteilen bedeckt. Diese Blechteile sind insbesondere
außen
auf allen Seiten des Traggerüsts mit
Ausnahme der Seite 29 und dem Boden 30 des Traggerüsts (in 2 rechts) angeordnet. Diese Blechteile
sollen eine Schutzhülle
und Wärmeisolationshülle für die Kolonne
bilden.
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Nachdem die Kolonne 1 und
das Traggerüst 2,
wie bezüglich
der 1 und 2 beschrieben, vorab ausgestattet
wurden, wird für
die horizontale Ausrichtung der Achse Δ2 gesorgt, indem die Einstellungen der
Füße 11 angepasst
werden. Für
diese Positionierung kann gesorgt werden, indem Wasserwaagen oder
eine andere, für
den Fachmann klassische Technik verwendet wird.
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Wie in den 3 und 4 dargestellt
wird die Kolonne 1 dann in das Traggerüst 2 durch Einschieben
eingeführt,
indem man die Fußplatten 6 auf
den Schienen 26 mittels einer Seilwinde 31 rollen
lässt, die über ein
Kabel an dem oberen Ende (in 3 links)
der Kolonne 1 befestigt ist.
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Die Kolonne 1 wird in Längsrichtung
in dem Traggerüst 2 platziert,
so dass die zwei wiegenförmigen
Querträger 5 sich
jeweils gegenüber
den Querstreben 9 jeder der großen Seitenflächen des
Traggerüsts 2 befinden.
Die Längspositionen
der wiegenförmigen
Querträger 5 relativ
zu der Kolonne 1 werden durch Durchführung geeigneter Messungen
daher so gewählt,
dass dieses Resultat erhalten wird.
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Dann werden zwischen der Kolonne 1 und dem
Traggerüst 2 fünf Schraubwinden 32 (5) auf Höhe jedes wiegenförmigen Trägers 5 platziert,
das heißt
während
der Herstellung insgesamt 10 Winden für die Baugruppe 33.
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Die Kolonne 1 wird in Längsrichtung
in dem Traggerüst 2 derart
platziert, dass die zwei wiegenförmigen
Träger 5 jeweils
gegenüber
von Querträgern 9 von
jeder der großen
Seitenflächen
des Traggerüsts 2 liegen.
Die Längspositionen
der wiegenförmigen
Träger 5 relativ
zur Kolonne 1 wurden daher mittels Durchführung geeigneter
Messungen so gewählt,
dass dieses Resultat erhalten wird.
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Dann werden zwischen der Kolonne 1 und dem
Traggerüst 2 fünf Schraubwinden 32 (5) auf Höhe jedes wiegenförmigen Trägers 5 platziert,
das heißt
für die
Baugruppe 33 im Laufe der Herstellung insgesamt 6 Winden.
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Wie durch 5 dargestellt ist, werden für jeden
wiegenförmigen
Querträger 5 eine
vertikale Winde 32 zwischen der Kolonne 1 und
einer Querstrebe 9 der großen oberen Seitenfläche (in 5) des Traggerüsts 2 und
zwei horizontale Winden 32 jeweils zwischen der Kolonne 1 und
einer Querstrebe 9 einer vertikalen großen Seitenfläche (in 5) des Traggerüsts 2 angeordnet.
Die inneren Enden dieser drei Winden 32 liegen an dem die
Kolonne 1 umgebenden Gurt 7 an und sind daran
angeschweißt
und ihre äußeren Enden
sind an den mit dem Traggerüst 2 verknüpften Querstreben 9 befestigt.
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Zwei vertikale Winden 32 sind
zudem zwischen der Unterseite des wiegenförmigen Querträgers 5 und
einer Querstrebe 9 der Seite 29 des Traggerüsts 2 angeordnet.
Die oberen Enden sind an dem wiegenförmigen Querträger 5 befestigt
und die unteren Enden an dem Traggerüst 2.
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Dann werden die Fußplatten 6 unter
den zwei wiegenförmigen
Querträgern 5 entfernt,
wie es in 5 dargestellt
ist. Die Kolonne 1 wird dann relativ zu dem Traggerüst 2 so
positioniert, dass ihre Achsen Δ1 und Δ2 parallel
sind und eine erwünschte
Relativposition aufweisen. Die Relativposition dieser zwei Achsen
kann mittels einer Visiervorrichtung ermittelt werden oder indem
eine weitere, für
den Fachmann klassische Technik eingesetzt wird.
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Diese Relativposition kann modifiziert
werden, indem die Einstellung der Winden 32 angepasst wird.
Vorzugsweise wird sie so gewählt,
dass die Kolonne 1 im Wesentlichen in einer mittigen Position des
Traggerüsts 2 angeordnet
ist, das heißt
derart, dass Δ1 und Δ2 im
Wesentlichen zusammenfallen und die Längsachse der Baugruppe 33 bilden.
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Sobald die relative Positionierung
der Kolonne 1 und des Traggerüsts 2 beendet sind,
werden sie fixiert, beispielsweise durch Arretierung der Muttern der
Winden 32.
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Das Ausrüsten der Baugruppe 33 wird
dann abgeschlossen, indem man das Anschlussende der Leitung 13 durch
die Schutzblechteile des Traggerüsts 2 führt und
die Rohrleitungen und die Kabel des Instrumentierungskanals 27 an
die entsprechenden Teile der Kolonne 1 anschließt.
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Ein klassisches Isoliermittel wird
dann zwischen der Kolonne 1 und dem Traggerüst 2 platziert.
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Zuletzt werden Schutzmittel für die offenen Bereiche
der Baugruppe 33 angeordnet, die zum Beispiel aus wasserdichten
Hauben bestehen.
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Die Baugruppe 33 ist dann
bereit, an einen industriellen Standort transportiert zu werden.
Sobald es vor Ort ist, wird die Baugruppe 33 mittels Hebemitteln
entlang ihrer Längsrichtung
errichtet.
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Die unteren Enden (in 4 rechts) der Längstöpfe 8 sind
auf Füßen mit
einstellbarer Höhe angeordnet.
Mittels zum Beispiel einer Visiervorrichtung oder einer anderen,
für den
Fachmann klassischen Technik wird dann für die vertikale Ausrichtung der
Achse Δ2 gesorgt.
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Da die Achse Δ1 der Kolonne 1 parallel
zu der Achse Δ2 des
Traggerüsts 2 ist,
sorgt man durch Modifizierung der jeweiligen Höhe der Füße, auf denen das Traggerüst 2 ruht,
für die
vertikale Ausrichtung der Kolonne 1, die für einen
guten Betrieb notwendig ist.
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Dann wird die Einstellung der Baugruppe 33 relativ
zu dem Boden des industriellen Standortes fixiert.
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Schließlich beendet man das Positionieren der
Schutzblechteile auf der Transportseite 29 der Baugruppe 33 und
schließt
die Einrichtungen der Baugruppe 33 an die Umgebung außerhalb
von diesem an.
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Die erfindungsgemäße vorherige Ausstattung der
Kolonne und des Traggerüsts
ermöglicht
es verschiedenen Handwerkern parallel an diesen zwei Strukturen
zu arbeiten, ohne sich zu behindern, wobei die Reihenfolge des Platzierens
der Einrichtungen an dem Traggerüst
der Kolonne frei ist im Gegensatz zu den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung
von Baugruppen.
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Die Sicherheit wird daher verbessert
und man kann an praktisch allen Seiten jeder Struktur arbeiten.
Auch die Risiken von Konzentrationen giftiger Gase in den umschlossenen
Bereichen wird reduziert. Schließlich kann man das Traggerüst im Freien bauen
und ausstatten, während
man durch die Schutzblechteile vor Witterungseinflüssen geschützt ist.
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Die Zahl der in dem Traggerüst angebrachten
Zugangsöffnungen
ist im Vergleich zu klassischen Baugruppen begrenzt, wodurch die
Demontage/Wiedermontageoperationen des Traggerüsts begrenzt werden und es
ermöglicht
wird, die Schutzblechteile im voraus auf drei großen Seitenflächen des
Traggerüsts
anstelle von im Allgemeinen zwei bei den herkömmlichen Verfahren zu platzieren.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendeten Traggerüste
sind aus diesem Grund starrer und damit leichter transportierbar,
als bei den herkömmlichen
Verfahren zur Montage von Baugruppen.
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Schließlich genügt eine Seilwinde für das Durchführen des
Einschiebens und das Verfahren bedarf daher nicht der Verwendung
großer
Hebemittel in der Werkstatt wie bei den früheren Verfahren zur Montage
einer Baugruppe.
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Es hat sich ein Zeitgewinn für die Herstellung von
25 bis 30% im Vergleich zu den herkömmlichen Herstellungsverfahren
herausgestellt. Die Außenstruktur
kann auf allgemeinere Weise eine Wärmeisolierungsstruktur sein
und die Innenstruktur kann zum Beispiel ein Tiefsttemperaturvorratsbehälter sein,
das heißt
ein Fluid bei einer Temperatur enthalten, die um zumindest ungefähr 100°C niedriger
als die Umgebungstemperatur ist.
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Man kann das erfindungsgemäße Verfahren auch
einsetzen, um Baugruppen von Teilstücken von inneren und äußeren Strukturen
herzustellen, wobei die innere Struktur dann zum Beispiel ein Teilstück einer
Kolonne und die Außenstruktur
ein Teilstück
des zugehörigen
Traggerüsts
ist.