JP7442393B2 - 吊構造物及び吊設工法 - Google Patents

Description

本発明は、吊構造物及び吊設工法に関する。

下記特許文献１には、汽水分離器ならびにそれを備えたボイラ装置が開示されている。この背景技術は、縦型の円筒形をした胴と、当該胴の内部に水と蒸気の２相流体を胴内周面の接線方向に沿って供給する流入管と、２相流体から分離された蒸気を胴の上部から流出させる上部流出管と、２相流体から分離された水を胴の下部から流出させる下部流出管を備えた汽水分離器に関するものである。

特開２００８－２６１５３８号公報

ところで、上記汽水分離器は、気液分離機能に加え、タンク機能を併せ持つものであり、特許文献１の図１に記載されているように、円筒形かつ長尺状の胴を備える機械構成要素である。すなわち、この汽水分離器は、ボイラ装置の架構に縦姿勢で設置され、上部が汽水分離器として機能し、下部が蒸気ドレインを貯留するドレインタンクとして機能するものである。このような長尺状の汽水分離器を架構に設置する場合、従来では、汽水分離器の端部にクレーンの玉掛けワイヤを掛け回すことによって縦姿勢で吊上げていた。

しかしながら、このような汽水分離器に対する玉掛け作業は、極めて高度の玉掛け技能を有する熟練者でないと行い得ず、このような熟練者を所望の時期に確保することは、近年の人手不足の現状では極めて困難である。したがって、汽水分離器を吊上げる際に高度な玉掛け技能を必要としない汽水分離器の設置工法の開発が極めて重要である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、対象物を吊上げる際に高度な玉掛け技能を必要としない吊上用構造物及び吊設工法の提供を目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、吊構造物に係る第１の解決手段として、搬送装置の玉掛けワイヤが係合する第１係合部材と、対象物に設けられた一対の突起部に各々係合する一対の第２係合部材と、該一対の第２係合部材と前記第１係合部材とを接続する一対の吊り部材とを備える、という手段を採用する。

本発明では、吊構造物に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１係合部材は、ボイラ架構を構成する本設吊材であり、前記ボイラ架構と合体させることによって前記対象物を吊持する、という手段を採用する。

本発明では、吊構造物に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記第１係合部材は、前記突起部と略平行な軸周りに回動自在に前記吊り部材と連結する、という手段を採用する。

本発明では、吊構造物に係る第４の解決手段として、上記第１～第３のいずれかの解決手段において、前記第２係合部材は、２軸周りに回動自在に前記吊り部材と連結する、という手段を採用する。

本発明では、吊構造物に係る第５の解決手段として、上記第１～第４のいずれかの解決手段において、前記対象物は汽水分離器である、という手段を採用する。

本発明では、吊設工法に係る解決手段として、上記第１～第５のいずれかの解決手段に係る吊構造物を前記対象物と一体化させた状態で吊上げて吊設する、という手段を採用する。

本発明によれば、汽水分離器を吊上げる際に高度な玉掛け技能を必要としない吊構造物及び吊設工法を提供することが可能である。

本発明の一実施形態におけるボイラの概略構造を示す模式図である。 本発明の一実施形態における吊構造物Ｔを示す正面図である。 本発明の一実施形態における吊構造物Ｔを示す側面図である。 本発明の一実施形態における吊構造物Ｔのボイラ架構Ｋへの接続状態を示す上面図である。 本発明の一実施形態におけるタンク付汽水分離器Ｓをクレーンで吊った状態を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る汽水分離器設置工法の工程を示す工程図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
最初に、本実施形態に係る吊構造物Ｔ及び汽水分離器設置工法（吊設工法）が適用されるボイラの概略構造を説明する。このボイラは、図１に示すようにボイラ架構Ｋにボイラ本体Ｈ及びタンク付汽水分離器Ｓ等が支持された構造を備える。

ボイラ架構Ｋは、鋼材等の強度部材を組み合わせた大型構造物であり、地上に所定面積かつ所定高さに構築されている。このボイラ架構Ｋは、ボイラ本体Ｈ及びタンク付汽水分離器Ｓ等を吊持するための十分な強度を確保するために、図示するように長尺状の強度部材を縦横に組み合わせた構造を備える。

ボイラ本体Ｈは、このようなボイラ架構Ｋに支持された吊り構造物であり、微粉炭等の燃料を燃焼させることによって発生する熱を用いて水を気化させ、水蒸気を成果物として発生させる。すなわち、このボイラ本体Ｈは、表面（ボイラ壁）や内部に設けられた多数の水熱管を用いて内部で燃料を燃焼させて得られる燃焼ガスから熱回収することにより、多数の水熱管内を流れる水を加熱して気化させる。

このようなボイラ本体Ｈで生成された水蒸気は、完全な水蒸気（気体）ではなく、気化しきれなかった水分（液体成分）を含む二相流である。ボイラ本体Ｈは、このような二相流を多数の水熱管から回収してタンク付汽水分離器Ｓに供給する。

タンク付汽水分離器Ｓは、このようなボイラ本体Ｈから供給された二相流を気液分離する装置であり、本発明の対象物の相当する。このタンク付汽水分離器Ｓは、図示するように長尺状かつ中空状の管体であり、吊構造物Ｔを用いることにより縦姿勢つまり管軸方向が鉛直方向となる姿勢でボイラ架構Ｋに吊持されている。

ここで、本実施形態におけるタンク付汽水分離器Ｓは、気液分離機能に加え、タンク機能を備えるものである。すなわち、このタンク付汽水分離器Ｓは、上部が汽水分離器として機能し、下部が上記液体成分を貯留するドレインタンクとして機能する。

このようなタンク付汽水分離器Ｓは、ボイラ架構Ｋに吊持させるために、図２Ａに示すように一対のトラニオンｓ１を備える。これらトラニオンｓ１は、タンク付汽水分離器Ｓの一端部近傍において、管軸に直交する円形断面の周面と当該円形断面の中心を通る直線とが交差する２点に各々設けられている。すなわち、一対のトラニオンｓ１は、タンク付汽水分離器Ｓの管軸に直交する直線がタンク付汽水分離器Ｓの表面と交差する位置、つまり管軸に対して対称な位置に設けられた円柱状の突起部である。

このような長尺状のタンク付汽水分離器Ｓでは、高さ方向の途中部位から内部に供給された二相流を気液分離することにより、一端部（上端部）から水蒸気を排出し、また他端部（下端部）から水分を排出する。タンク付汽水分離器Ｓから排出された水蒸気は、過熱器を経た後に、ボイラの成果物として蒸気タービン等の外部設備に供給され、水分はボイラ本体Ｈに還流する。

吊構造物Ｔは、このようなタンク付汽水分離器Ｓとボイラ架構Ｋとの間に介在し、タンク付汽水分離器Ｓを鉛直姿勢でボイラ架構Ｋに懸架させる。この吊構造物Ｔは、タンク付汽水分離器Ｓをボイラ架構Ｋに据え付ける前の段階、つまりタンク付汽水分離器Ｓが地上に載置された状態においてタンク付汽水分離器Ｓに一体に取付られており、クレーン（搬送装置）によってタンク付汽水分離器Ｓと共に吊上げられてボイラ架構Ｋに懸架される。

すなわち、この吊構造物Ｔは、ボイラ架構Ｋを構成する本設吊材であり、ボイラ架構Ｋと合体することによってタンク付汽水分離器Ｓ（対象物）を吊持する。より詳細には、この吊構造物Ｔは、図２Ａ～図２Ｃに示すように、第１係合部材１、一対の第２係合部材２及び一対の吊り部材３を備える。

第１係合部材１は、クレーンの玉掛けワイヤＷ（図３参照）が係合する構造体であり、クレーンに係合する機能、ボイラ架構Ｋの一部を構成する機能及びタンク付汽水分離器Ｓを吊持する機能とを併せ持つ。この第１係合部材１は、図２Ａ～図２Ｃに示すように共に本体部１ａ、４つの吊ピース１ｂ及び一対の本体連結部１ｃ等を備えている。

本体部１ａは、第１係合部材１の本体を構成しており、ボイラ架構Ｋの一部となる構造体である。この本体部１ａは、平行に対峙する一対の長尺状部材１ｄの両端近傍部位を一対の接続材１ｅで接続した構造体である。これら一対の長尺状部材１ｄは、同一形状つまり同一長さ、同一幅かつ同一厚の部材であり、上面が同一平面を構成している。

４つの吊ピース１ｂは、図２Ｂ、図２Ｃに示すように、一対の長尺状部材１ｄの両端部近傍かつ上面に離散的に固定された吊具である。これら４つの吊ピース１ｂには、クレーンの玉掛けワイヤＷ（図３参照）が各々接続される。すなわち、本実施形態に係る吊構造物Ｔは、４つの吊ピース１ｂに玉掛けワイヤＷが装着されることによってタンク付汽水分離器Ｓと共に吊上げられる。

ここで、同一長さの玉掛けワイヤＷを４つの吊ピース１ｂに各々接続して吊構造物Ｔを吊上げた場合、本体部１ａつまり一対の長尺状部材１ｄは、地面に対して略水平姿勢となる。すなわち、一対の長尺状部材１ｄの上面における４つの吊ピース１ｂの位置は、吊構造物Ｔの本体部１ａが略水平状態となるように設定されている。

一対の本体連結部１ｃは、下方に突出するように長尺状部材１ｄの中央に設けられた板状部である。各々の本体連結部１ｃには、吊り部材３の一端部（上端部）が係合ピン１ｆを用いて接続されている。この係合ピン１ｆは、図２Ｂに示すようにタンク付汽水分離器Ｓのトラニオンｓ１と平行な軸線を有する。

すなわち、一対の本体連結部１ｃのうち、一方の本体連結部１ｃには、一対の吊り部材３のうち、一方の吊り部材３の一端部（上端部）が係合ピン１ｆによって回動自在に接続され、また他方の本体連結部１ｃには、他方の吊り部材３の一端部（上端部）が係合ピン１ｆによって回動自在に接続されている。このような第１係合部材１は、タンク付汽水分離器Ｓのトラニオンｓ１と略平行な軸周りに回動自在に吊り部材３と連結する。

一対の第２係合部材２は、タンク付汽水分離器Ｓ（対象物）に設けられた一対のトラニオンｓ１に各々係合する構造体である。すなわち、一方の第２係合部材２はタンク付汽水分離器Ｓ（対象物）における一方のトラニオンｓ１に係合し、他方の第２係合部材２はタンク付汽水分離器Ｓ（対象物）における他方のトラニオンｓ１に係合する。各々の第２係合部材２は、図２Ａ～図２Ｃに示すようにＵ字状部材２ａ及び連結部材２ｂ等を備えている。

Ｕ字状部材２ａは、トラニオンｓ１に掛け回される正面視でＵ字状の板状部材である。このＵ字状部材２ａは、円柱状のトラニオンｓ１の外径に沿った曲率で湾曲すると共に内側曲面がトラニオンｓ１の外周面に当接する。このようなＵ字状部材２ａにおける内側曲面（当接面）は、トラニオンｓ１の中心軸線周りにトラニオンｓ１の外周面と摺動する摺動面である。

連結部材２ｂは、複数の板状部材からなる構造体であり、Ｕ字状部材２ａの両端部に回動自在に接続されると共に吊り部材３の他端（下端）に回動自在に接続される。すなわち、この連結部材２ｂは、Ｕ字状部材２ａの両端に各々接続される一対の第１接続部２ｃ及び当該一対の第１接続部２ｃを接続すると共に吊り部材３の他端（下端）に接続される第２接続部２ｄを備える。

各々の第１接続部２ｃは、所定間隔を隔てて対向する２枚の板状部材によって構成されている。各々の第１接続部２ｃは、図２Ｂに示すようにＵ字状部材２ａの端部を挟んだ状態で平行対峙しており、係合ピン２ｅを用いることにより回動自在な状態でＵ字状部材２ａに係合する。

すなわち、第１接続部２ｃ及びＵ字状部材２ａは、Ｕ字状部材２ａの端部を中間層とする三層状態に平行対峙しており、三層を貫くように係合ピン２ｅが挿通されている。このような第１接続部２ｃ及びＵ字状部材２ａの接続構造では、第１接続部２ｃとＵ字状部材２ａとが係合ピン２ｅ周りに回動自在である。

第２接続部２ｄは、上述した第１接続部２ｃと同様に、所定間隔を隔てて対向する２枚の板状部材によって構成されている。この第２接続部２ｄは、図２Ａに示すように吊り部材３の他端（下端）を挟んだ状態で平行対峙しており、係合ピン２ｆを用いることにより回動自在な状態で吊り部材３に係合する。

すなわち、第２接続部２ｄ及び吊り部材３は、吊り部材３の端部（下端部）を中間層とする三層状態に平行対峙しており、三層を貫くように係合ピン２ｆが挿通されている。このような第２接続部２ｄ及び吊り部材３の接続構造では、第２接続部２ｄと吊り部材３とが係合ピン２ｆ周りに回動自在である。

このような第１接続部２ｃ及び第２接続部２ｄを備える連結部材２ｂは、軸線方向が異なる２種類の係合ピン２ｅ、２ｆによってＵ字状部材２ａ及び吊り部材３に接続されている。したがって、このような連結部材２ｂを備える第２係合部材２は、２軸周りに回動自在に吊り部材３と連結する。

ここで、第２接続部２ｄにおける係合ピン２ｆの軸線方向は、第１接続部２ｃにおける係合ピン２ｅの軸線方向に対して直交している。すなわち、第２接続部２ｄにおける係合ピン２ｆの軸線方向は、トラニオンｓ１の中心軸線方向と同一方向であり、これに対して第１接続部２ｃにおける係合ピン２ｅの軸線方向は、トラニオンｓ１の中心軸線方向に対して直交する関係にある。

一対の吊り部材３は、上述した第１係合部材１と第２係合部材２とを接続する構造体である。各々の吊り部材３は、本体連結部材３ａ、第１アイボルト３ｂ、第２アイボルト３ｄｃ及びネジ継手３ｄ等を備えている。

本体連結部材３ａは、所定間隔を隔てて対向する２枚の板状部材によって構成されている。この本体連結部材３ａは、図２Ａに示すように一端部（上端部）が本体連結部１ｃを挟んだ状態で平行対峙しており、第１係合部材１の係合ピン１ｆを介して回動自在な状態で本体連結部１ｃに係合する。また、この本体連結部材３ａは、他端部（下端部）が第１アイボルト３ｂの一端部（上端部）を挟んだ状態で平行対峙しており、係合ピン３ｅを用いることにより回動自在な状態で第１アイボルト３ｂに係合する。

すなわち、本体連結部材３ａの一端部（上端部）及び本体連結部１ｃは、本体連結部１ｃを中間層とする三層状態に平行対峙しており、三層を貫くように係合ピン１ｆが挿通されている。このような本体連結部材３ａの一端部（上端部）及び本体連結部１ｃの接続構造では、本体連結部材３ａと本体連結部１ｃとが係合ピン１ｆ周りに回動自在である。

また、本体連結部材３ａの他端部（下端部）及び第１アイボルト３ｂの一端部（上端部）は、第１アイボルト３ｂの一端部（上端部）を中間層とする三層状態に平行対峙しており、三層を貫くように係合ピン３ｅが挿通されている。このような本体連結部材３ａの他端部（下端部）及び第１アイボルト３ｂの一端部（上端部）の接続構造では、本体連結部材３ａと第１アイボルト３ｂとが係合ピン３ｅ周りに回動自在である。

ここで、本体連結部材３ａの一端部（上端部）と本体連結部１ｃとに挿通される係合ピン１ｆの軸線方向及び本体連結部材３ａの他端部（下端部）と第１アイボルト３ｂの一端部（上端部）とに挿通される係合ピン３ｅの軸線方向は、図２Ａに示すようにトラニオンｓ１の中心軸線方向に対して平行である。

第１アイボルト３ｂは、長尺板状部材であり、一端部（上端部）が本体連結部材３ａの他端部（下端部）に係合ピン３ｅを介して接続され、他端部（下端部）がネジ継手３ｄを介して第２アイボルト３ｃの一端部（上端部）に接続されている。このような第１アイボルト３ｂは、上述したように本体連結部材３ａに対して回動自在であるが、第２アイボルト３ｃに対して固定構造である。

第２アイボルト３ｃは、第１アイボルト３ｂと同様に長尺板状部材であり、一端部（上端部）が第１アイボルト３ｂの他端部（下端部）にネジ継手３ｄを介して接続され、他端部（下端部）が第２係合部材２の係合ピン２ｆを介して第２接続部２ｄに接続されている。このような第２アイボルト３ｃは、第１アイボルト３ｂに対して固定構造であるが、第２係合部材２に対して回動自在である。

ネジ継手３ｄは、第１アイボルト３ｂと第２アイボルト３ｃとを固定状態に接続する接続具である。すなわち、このネジ継手３ｄは、ボルト及びナットによって第１アイボルト３ｂの他端部（下端部）と第２アイボルト３ｃの一端部（上端部）とを締結するものである。

次に、このような吊構造物Ｔを用いた汽水分離器設置工法（吊設工法）の吊設工法について、図４を参照して詳しく説明する。

この汽水分離器設置工法では、図４（ａ）に示すように、初期状態としてタンク付汽水分離器Ｓ（対象物）が横倒し状態で地上に置かれている。そして、図４（ｂ）に示すように、吊構造物Ｔをタンク付汽水分離器Ｓに接近させ、さらに図４（ｃ）に示すように吊構造物Ｔをタンク付汽水分離器Ｓに係合させる。

すなわち、連結部材２ｂが分離された状態のＵ字状部材２ａをタンク付汽水分離器Ｓのトラニオンｓ１に嵌め合わせ、この後にＵ字状部材２ａの両端部に連結部材２ｂを固定することによって、吊構造物Ｔとタンク付汽水分離器Ｓとを一体に合体させる。この合体状態において、タンク付汽水分離器Ｓは略水平姿勢で地上に載置され、吊構造物Ｔは鉛直姿勢でタンク付汽水分離器Ｓに係合している。

この合体作業が完了すると、略水平姿勢の吊構造物Ｔに設けられた４つの吊ピース１ｂに玉掛けワイヤＷを接続する。この玉掛け作業では、吊構造物Ｔの本体部１ａを構成する一対の長尺状部材１ｄの上面（略鉛直姿勢）に配置された４つの吊ピース１ｂに玉掛けワイヤＷを接続すればよいので、高度な玉掛け技能を必要としない。

すなわち、本実施形態に係る汽水分離器設置工法（吊設工法）では、吊り専用の吊構造物Ｔに玉掛けワイヤＷをすればよいので、タンク付汽水分離器Ｓ（対象物）を吊上げる際に高度な玉掛け技能を必要としない。

このような玉掛け作業が完了すると、玉掛けワイヤＷをクレーンで吊上げることによって略水平姿勢のタンク付汽水分離器Ｓを鉛直姿勢とする（図４（ｄ）参照）。そして、クレーンによってタンク付汽水分離器Ｓをさらに吊上げることによって、図４（ｅ）に示すように、本設吊材である吊構造物Ｔがボイラ架構Ｋよりも上方となる位置までタンク付汽水分離器Ｓを移動させる。

そして、図４（ｆ）に示すように、吊構造物Ｔをボイラ架構Ｋに吊り下ろし、吊構造物Ｔの本体部１ａにおける両端部つまり一対の長尺状部材１ｄの両端部をボイラ架構Ｋに固定する。すなわち、本実施形態に係る汽水分離器設置工法では、吊構造物Ｔをタンク付汽水分離器Ｓ（対象物）と一体化させた状態で吊上げて吊設する。

このように吊構造物Ｔをボイラ架構Ｋに固定することによって、吊構造物Ｔ及びタンク付汽水分離器Ｓ（対象物）は、ボイラ架構Ｋによって支持可能な状態となる。このような固定作業が完了すると、図４（ｅ）に示すように玉掛けワイヤＷが吊構造物Ｔの４つの吊ピース１ｂから取り外されて、タンク付汽水分離器Ｓ（対象物）の設置作業が終了する。

このような本実施形態によれば、上述したように玉掛け作業において高度な玉掛け技能を必要としないことに加え、吊構造物Ｔを本設吊材として構成しているので、作業効率が良い。すなわち、吊構造物Ｔが本設吊材でない場合には、クレーンを用いて吊構造物Ｔを地上に搬送する必要があり、この搬送作業の分、クレーンの占有時間が長くなるので、クレーンを他の設備の搬送に使用することができない。

また、本実施形態に係る吊構造物Ｔは、上述したように複数個所が回動自在に構成されているので、タンク付汽水分離器Ｓ（対象物）に対して過度の荷重を掛けることなく、タンク付汽水分離器Ｓ（対象物）を吊上げることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、図２Ａ～図２Ｃに示した詳細構造の吊構造物Ｔを採用したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、図２Ａ～図２Ｃの詳細構造はあくまでも一例であり、要求される吊り機能を満足するものであれば他の構造のものを採用してもよい。例えば、トラニオンｓ１（突起部）の先端部に係合孔（貫通孔）が形成されたフランジ部を設け、上記係合孔にピンを介して係合する吊構造物を採用してもよい。

（２）上記実施形態では、タンク付汽水分離器Ｓを対象物としたが、本発明はこれに限定されない。本発明は、タンク付汽水分離器Ｓ以外の対象物にも適用可能である。また、本発明における対象物は、ボイラを構成する機器に限定されない。

（３）上記実施形態では、搬送装置としてクレーンを用いたが、本発明はこれに限定されない。搬送装置として、クレーンに代えて例えばウインチやジャッキ等を用いてもよい。

Ｋ ボイラ架構
Ｈ ボイラ本体
Ｓ タンク付汽水分離器
ｓ１ トラニオン（突起部）
Ｔ 吊構造物
Ｗ 玉掛けワイヤ
１ 第１係合部材
１ａ 本体部
１ｂ 吊ピース
１ｃ 本体連結部
１ｄ 長尺状部材
１ｅ 接続材
１ｆ 係合ピン
２ 第２係合部材
２ａ Ｕ字状部材
２ｂ 連結部材
２ｃ 第１接続部
２ｄ 第２接続部
２ｅ 係合ピン
２ｆ 係合ピン
３ 吊り部材
３ａ 本体連結部材
３ｂ 第１アイボルト
３ｃ 第２アイボルト
３ｄ ネジ継手

Claims (5)

1. 搬送装置の玉掛けワイヤが係合する第１係合部材と、
   対象物に設けられた一対の突起部に各々係合する一対の第２係合部材と、
   該一対の第２係合部材と前記第１係合部材とを接続する一対の吊り部材と
   を備え、
   前記第１係合部材は、ボイラ架構を構成する本設吊材であり、前記ボイラ架構と合体させることによって前記対象物を吊持する
   ことを特徴とする吊構造物。
2. 前記第１係合部材は、前記突起部と略平行な軸周りに回動自在に前記吊り部材と連結することを特徴とする請求項１に記載の吊構造物。
3. 前記第２係合部材は、２軸周りに回動自在に前記吊り部材と連結することを特徴とする請求項１または２に記載の吊構造物。
4. 前記対象物は汽水分離器であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の吊構造物。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の吊構造物を前記対象物と一体化させた状態で吊上げて吊設することを特徴とする吊設工法。

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