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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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In
der US-A-5617742 wird eine Säuleninnenstruktur
beschrieben, die entlang einer Längsachse einer
Außenstruktur
in diese eingeschoben ist.
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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 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 1a 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.