プラント点検にドローンは使えるか｜設備別の可否と機体の選び方

工場やプラントの設備点検にドローンを使えるかは、設備ごとに答えが分かれます。密閉されたタンクや槽、ボイラー、煙突、ダクトの内部は、機体が通れる開口部があり、中身を抜いて洗浄・換気し、槽の中に爆発のおそれがない状態だと事業所が確かめていれば、GPSの届かない暗い空間でも撮影できます。反対に、細い工程配管や受水槽・貯水槽には機体を入れません。肉厚の数値も映像では測れない項目です。

発注前に施設側で確かめておくのは、開口部の寸法、中身を抜いた後の槽の状態、見つけたい劣化の種類の三つでした。下水道管やタンクの清掃を三十年以上続け、管内点検ドローン『フクロウ』で非GPSの槽や管の中を飛ばしている清美環が、設備ごとの可否と、IBIS2とELIOS 3を選び分ける基準を書きました。

密閉タンクの中でドローンは飛ばせるのか

密閉されたタンクの中でも、ドローンは飛ばせます。槽の中にはGPSの電波が届きませんが、機体に積んだカメラやセンサーが周りの壁を読み取って姿勢を保ち、足りない分は操縦者が映像を見て補うためです。

飛ばせるかどうかを分けるのは、機体の性能よりも設備側の三つの条件でした。

• マンホールや点検口など、機体が通れる大きさの開口部がある
• 内容物を抜いて洗浄・換気し、可燃性のガスや蒸気による爆発のおそれがない状態になっている
• 見つけたいものが、腐食や塗装のはがれ、堆積物のように目で見て分かる変化である

操縦者の技能も、飛ばせるかどうかに関わります。槽の中では機体を外から見られないため、操縦者は機体から届く映像だけを見て、壁との距離を測りながら進めます。屋外の空撮で経験を積んだ操縦者でも、非GPSの暗所で同じように飛ばせるとは限りません。清美環には、非GPSの暗所を映像だけで飛ばす熟練オペレーターが在籍しています。

プラント内の設備別に見たドローン点検の可否

工場やプラントの設備のうち、ドローンで内部を点検できるのは、人が入れる大きさの空間を持つ設備です。設備の種類ごとに、可否と条件を六つに分けて並べました。

大型タンク（球形・円筒形）の内部

球形タンクや円筒形タンクの内部は、ドローンで見られる範囲が広い設備です。側板の内面と溶接線、天井の骨組み、底板の上に積もった堆積物も、足場を組まずに映像で押さえられる範囲。消防法の屋外タンク貯蔵所にあたる油タンクや危険物タンクも対象になりえます。ただし、開放して内容物を抜いたうえで、槽の中に爆発のおそれがないことを事業所が確かめ、事業所がタンクごとの飛行計画を承認していることが前提です。マンホールの寸法だけでは決まりません。

地下タンクは、マンホールの寸法と内部の広さで可否が決まります。どのタンクでも、底板や側板の残りの厚さは映像では分かりません。肉厚の数値が要る場合は、超音波で厚さを測る機器を積んだドローンか、人による測定を別に組み合わせます。超音波の測定は機器を壁面に当てて測る接触式のため、映像点検とは別に計画を立てなければなりません。

反応槽・中間槽などの槽類

反応槽や中間槽は、内部の構造物しだいで可否が分かれる設備です。撹拌機の羽根や邪魔板、内部の配管が並ぶため、機体が当たらずに回り込めるかどうかで撮れる範囲が決まってきました。薬品タンクは、薬品を抜いて洗浄した後であれば対象になります。清美環は関西で薬品タンクの内部調査を担ってきました。

ボイラー本体・焼却炉・煙突

ボイラー本体や焼却炉、煙突は、設備を止めて冷ました後に内部を飛ばす設備です。炉の内壁の損傷や付着物、煙突の高所の内壁を、足場を組まずに撮影できます。清美環は北陸で、焼却炉の煙突を高さ約30メートルにわたって点検しました。

ダクト・ピット・天井裏

ダクトとピット、天井裏も、機体が通れる空間があれば点検できます。ダクトは断面の大きさ、ピットは水や汚泥の残り具合、天井裏は梁や配線の間を機体が抜けられるかで可否が決まってきました。

工場内の配管

工場内の配管は、口径によって答えが変わります。人が通れるほどの口径がある管は対象です。細い工程配管や排水管・配水管には、機体が物理的に入りません。内視鏡や管内カメラで調べる領域です。

受水槽・貯水槽と屋外の外面

受水槽と貯水槽には、清美環は機体を入れていません。万一の墜落が飲み水の衛生に影響するためです。タンクの外面や架構、煙突の外側のような屋外の開放空間は、GPSを使って飛ぶ機体で点検されることが多い部分で、清美環は設備の内部を受け持ってきました。屋外で飛ばす場合は、場所や飛ばし方によって航空法の許可・承認が要ることがあり、動いている設備の近くでは、爆発のおそれがある区域へ機体が入らないための安全対策も別に求められます。

可燃性ガスが残る槽に機体を入れない理由

可燃性のガスや蒸気が残る槽に機体を入れないのは、点検に使われるドローンの多くが防爆構造ではないからです。モーターや電装品が火花の元になりうるため、油タンクや溶剤を扱った反応槽では、ガスが残る状態で飛ばすことはできません。

飛ばせるのは、内容物の抜き取りと洗浄、換気を済ませ、槽の中に爆発のおそれがなく火気を使ってよい状態だと事業所が確かめた後です。国のガイドラインが飛行前に確かめる事項として挙げるのは、槽の中でのガス検知の実施。周りの設備が動いている場合は、機体がマンホールから外へ出ないようにする対策も飛行計画に入れます。危険物タンクの点検を計画するときは、清掃と換気の日程を先に固め、換気の後ろに置くのがドローンの飛行の順番。

プラント構内でドローンを飛ばすときの安全管理には、消防庁・厚生労働省・経済産業省の3省連絡会議がまとめた「プラントにおけるドローンの安全な運用方法に関するガイドライン」があり、現行は2022年4月改訂のVer3.0です。ガイドラインが示すのは、飛行の目的とルート、リスクアセスメント、事故が起きたときの対処を書いた飛行計画書を作り、事業所の側で承認する流れ。構内での飛行を認める社内の手順が決まっていない場合は、発注前に保安の担当部署とガイドラインを読み合わせておくことが欠かせません。

定期修理の工程のどこで飛ばすか

化学プラントの定期修理でドローンを飛ばすなら、槽を開放して洗浄と換気を終えた直後、足場を組む前が向いています。映像で全体を見て詳しく調べる箇所を先に絞れば、足場を組む範囲と、人が入って調べる範囲を、絞った箇所に限れるからです。

人が槽に入る作業では、酸素欠乏症等防止規則にもとづく酸素濃度の測定や換気、監視人の配置を省けません。機体だけを入れて操縦者が槽の外から中を見る段階で、避けられるのは入槽の危険。ただし、槽が酸素欠乏の危険がある場所にあたる場合、人が中で行う抜き取りや洗浄の工程にはこの規則がかかります。機体を入れる前の槽内のガス検知も、ガイドラインが飛行前の確認事項に挙げています。どの工程が規則の対象になるかは、事業所の安全衛生の担当者と確かめてください。

清美環のスクリーニング調査は、全体を先に飛んで異状が疑われる箇所をふるい分け、要注意の箇所だけを本格調査で詳しく撮る二段階の進め方です。定修の日数が決まっている現場ほど、先に絞る工程の分だけ、後ろの作業の日程に余裕を持たせられるでしょう。映像と報告書はデータで納品するため、足場を組む箇所を決める社内の打ち合わせにそのまま使えます。

IBIS2とELIOS 3を選び分ける基準

清美環は、非GPS環境に特化した小型のIBIS2と、球体のガードで機体を囲ったELIOS 3を、現場の条件に合わせて使い分けています。

開口部が小さく、奥へ入り組んだ設備はIBIS2

マンホールが小さい槽や断面の狭いダクト、梁の間を抜けて進む天井裏では、小型のIBIS2が第一の候補になるでしょう。開口部を通れるかどうかが最初の関門になる設備では、機体が小さいほど入れる設備が増えるためです。

構造物が多く、壁に寄せて撮る設備はELIOS 3

撹拌機の羽根や内部配管が並ぶ反応槽、管が壁一面に並ぶボイラーの内部のように、当たりやすい構造物が多い空間では、ELIOS 3を選ぶのが順当でしょう。ガードが構造物に触れても機体とプロペラが守られるので、内壁や溶接線に近づけて撮影できます。

プラントのドローン点検の費用を決める条件

プラントのドローン点検の費用は、設備の数と大きさ、撮る範囲、報告書の作り込みで決まります。清美環では、事例をもとに現場ごとにお見積りを出してきました。

人が入る点検と比べて費用が下がるのは、足場の組立と解体、入槽のための測定と監視の手配が要らなくなる部分です。とりわけ見落とされがちなのが、内容物が入っていた槽や、可燃性のガスや蒸気が残るおそれのある設備では、内容物の抜き取りと洗浄、換気をドローンで点検する場合も先に済ませるという点でしょう。こうした設備では清掃の費用がドローン点検に切り替えても残るため、比較するときは清掃を含めた総額で並べます。

見積りを早く正確に出すために、施設側で用意しておくと話が進む情報は五つあります。

• 設備の図面（内径、高さ、開口部の寸法）
• 内容物と、抜き取り・洗浄・換気の予定
• 定期修理の日程と、飛ばせる時間帯
• 見つけたい劣化の種類と、優先して見たい箇所
• 構内でドローンを飛ばすための社内手続き

外注先を選ぶときは、非GPSの槽内で撮った映像と報告書の見本を見せてもらうと、飛ばせる技能と納品物の質を一度に確かめられるでしょう。

プラント点検のドローン委託は『フクロウ』へ

清美環の管内点検ドローン『フクロウ』は、プラントの大型タンクやボイラー、焼却炉、煙突、ピット、ダクトの内部点検を、非GPSの暗所を飛ばす熟練オペレーターと二つの機体で引き受けています。本業は下水道管・排水管の清掃とタンク清掃で、点検で見つけた底のスラッジや詰まりを、そのまま清掃まで一括でお任せいただけます。

実績としては、関西での薬品タンクの内部調査、北陸での焼却炉の煙突約30メートルの点検、中部での中規模の下水道管約100メートルの調査を担ってきました。ドローンを保有していても槽内を飛ばせない点検・調査会社からは、操縦だけの委託も操縦委託のお問い合わせで承っています。