Өндіріске дейін резервуарларды 3D модельдеу» 

Неліктен резервуарларды өндіруге дейін 3D модельдеу жоба бюджетінің 40% дейін үнемдейді

Біздің инженерлік тәжірибемізде біз цифрлық прототиптеу кезеңінен бас тарту орнату сатысында қаржылық шығындарға әкелген ондаған жағдайларды байқадық.Өндіріске дейін резервуарларды 3D модельдеубұл тұтынушыға ұсыну үшін жай ғана визуализация емес, геометрияны тексерудің, жүктемелерді есептеудің және құрылымның құрастырылуын тексерудің маңызды кезеңі. Бұл кезеңнің қажеттілігі туралы сұраққа тікелей жауап қарапайым: егжей-тегжейлі үш өлшемді модельсіз сіз бірнеше миллиметрлік төзімділіктер немесе қолданыстағы коммуникациялармен қайшылықтар салдарынан физикалық түрде бір-біріне сәйкес келмейтін бөліктерді сайтта алу қаупі бар.

Біз ірі мұнай өңдеу зауыты екі өлшемді сызбалар бойынша дайындалған RVS-5000 цистернасының секцияларының партиясын алған жағдайға тап болдық. Оны іргетасқа жинауға тырысқанда, құбырларға арналған тесіктер құбыр фланецтерімен 15 мм сәйкес келмейтіні анықталды. Мұның себебі дәнекерлеу кезінде металдың шөгуінде болды, бұл тегіс дизайнда ескерілмеді. Қайта өңдеу үш аптаға созылды; қарапайым бригада мен кран компанияға 2 миллион рубльден астам шығын әкелді. Технологиялық мүмкіндіктерді және дәнекерлеу ретін ескере отырып, өндіріске дейін резервуарларды толық 3D модельдеу жүргізілсе, бұл қате екі сағаттың ішінде іс жүзінде анықталған болар еді.

ГОСТ 31385-2016 және API 650 талаптары сияқты заманауи дизайн стандарттары элементтердің пішіні мен орналасуындағы ауытқуларға қатаң төзімділікті талап етеді. Баспалдақтардың, қызмет көрсету платформаларының және тыныс алу арматураларының бекіту нүктелеріндегі барлық кернеу векторларын қатесіз қолмен есептеу мүмкін емес. Цифрлық модель машинада металлдың бірінші парағы кесілгенге дейін жел мен қар жүктемесі кезінде құрылымның әрекетін модельдеуге мүмкіндік береді. Бұл проблеманы реактивті шешуден алдын алуға көшу.

Сыйымдылығы бар жабдыққа қойылатын техникалық талаптар және үлгілеу стандарттары

Резервуардың цифрлық егізін жасау процесі сызықтарды сызудан емес, нормативтік базаны және тұтынушының бастапқы деректерін талдаудан басталады. Инженерлер нысанның қандай жағдайда жұмыс істейтінін нақты түсінуі керек: аумақтың сейсмикалық болуы, қоршаған ортаның агрессивтілігі, температураның өзгеруі және герметикалық талаптар. Осы кезеңдегі қате барлық кейінгі жұмыстарды мағынасыз етеді, өйткені тіпті тамаша құрастырылған модель нақты жұмыс жағдайларына сәйкес келмейді.

Модельдеу күрделілігіне әсер ететін негізгі параметр резервуардың түрі болып табылады. Тік болат резервуарлар (VST) үшін хордалардың қалыңдығын есептеудің дәлдігі өте маңызды. Төменгі хорда максималды гидростатикалық қысымды бастан кешіреді және оның қалыңдығы 20-25 мм жетуі мүмкін, ал жоғарғы хордалар қалыңдығы 4-6 мм парақтан жасалуы мүмкін. Үш өлшемді ортада біз парақтарды кесуді өнімнің өзіндік құнына тікелей әсер ететін металл қалдықтарын барынша азайтатындай етіп оңтайландыра аламыз. Бағдарламалық қамтамасыз ету стандартты прокат өлшемдерін және дәнекерленген жіктердің орналасуына қойылатын талаптарды ескере отырып, парақтардың оңтайлы ұзындығын автоматты түрде таңдайды.

Интерфейс түйіндеріне ерекше назар аударылады. Астыңғы және қабырғаның түйіскен жері кернеудің шоғырлану аймағы болып табылады. Өндіріс алдында резервуарларды 3D моделін жасағанда, біз осы жинақтарды тексеру үшін соңғы элементтер талдауын (FEA) қолданамыз. Бұл 5-7 жыл жұмыс істегеннен кейін жарықтарға әкелуі мүмкін ықтимал металл шаршау аймақтарын анықтауға мүмкіндік береді. ISO 9001 стандарты сапаны бақылаудың барлық қадамдарының құжаттамасын талап етеді, ал цифрлық модель дизайн математикалық түрде тексерілгенін тұрақты дәлелдейді.

Көмекші жабдық туралы ұмытпаңыз. Баспалдақтар, платформалар, қоршаулар, люктер мен құбырлар жалпы үлгіге біріктірілуі керек. Жағдай жиі қызмет көрсету люкі құбырмен бітелгенде немесе баспалдақ қауіпсіздік клапанының ашылуына кедергі келтіргенде пайда болады. Виртуалды жинақ мұндай соқтығыстарды жояды. Біз әрбір элементтің параметрлерін белгілейміз: ГОСТ 12815 бойынша құбырлардың диаметрі, фланецтердің түрлері, люктердің өлшемдері. Жүйе клапанның айналасында қажетті қызмет көрсету аймақтарының болуын автоматты түрде тексереді.

Көлденең резервуарлар (RGS) және жер асты резервуарлары үшін топырақ пен іргетас сақиналарымен әрекеттесу коэффициенті қосылады. Модель қабырғалардағы топырақ қысымын және жер асты суларының жоғары деңгейінде көтерілу мүмкіндігін ескеруі керек. Бұл жерде өндіріске дейін резервуарларды 3D модельдеу геотехникалық инженерия саласына ауысады. Біз резервуарды орнында ұстау үшін қажетті күштерді есептей отырып, кеменің өзін ғана емес, сонымен қатар бекіту жүйесін де модельдейміз. Бұл факторларды елемеу дененің деформациясына және дәнекерленген жіктердегі қысымның төмендеуіне әкеледі.

Әрбір жоба арнайы сертификаттау талаптарына сай болуы керек. «Газпром» немесе «Роснефть» нысандарында жұмыс істеу үшін көбінесе мемлекеттік стандарттарға қарағанда қатаңырақ болатын корпоративтік стандарттарды сақтау қажет. Біздің команда осы талаптарды қанағаттандыру үшін сынақтан өткен стандартты құрамдастардың кітапханаларын пайдаланады. Бұл бақылаушы органдардың құжаттаманы бекіту процесін жылдамдатады. Ұсынылған шешім бірінші рет өнеркәсіптік қауіпсіздік сараптамасынан өтетініне сенімді бола аласыз.

Сапа мен халықаралық стандарттарға сәйкестікке дәл осындай көзқарас компания қызметінің негізі болып табылады.Wuxi Kaisheng Electric Power and Petrochemical Equiment Co., Ltd.. Күрделі жылу тасымалдағыш және мұнай-химиялық жабдықтарды жобалау және өндіруге маманданған біз барлық өнімдерімізге – титан құбырлы жылу алмастырғыштардан ASME жоғары қысымды аппараттарына дейін озық цифрлық модельдеу принциптерін қолданамыз. Коррозияға төзімді қорытпалармен (Никель N06625, Marine Brass C46400, Тот баспайтын болат 316/321) тәжірибеміз және PED және ASME стандарттарына қатаң сәйкестік, түтік парағы немесе резервуар корпусы болсын, физикалық өндіріс басталар алдында барлық техникалық нюанстарды ескере отырып жасалғанын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Біз жаһандық тұтынушылар үшін теңшелген шешімдерді ұсынамыз, мұнда цифрлық модельдің дәлдігі жоғары қысым мен агрессивті ортадағы нақты жабдықтың сенімділігінің негізіне айналады.

Процесс қадамдары: тұжырымдамадан басқарылатын машина деректеріне дейін

Модельді құрудың жұмыс процесі қатаң реттелген және ретті қадамдардан тұрады, олардың бұзылуына жол берілмейді. Бірінші кезең - бастапқы мәліметтерді жинау. Клиенттен сақталатын өнімнің көлемін, түрін, климаттық дизайнын және арнайы талаптарын көрсететін техникалық сипаттаманы сұраймыз. Бұл кезеңде біз техникалық сипаттамалардағы қарама-қайшылықтарды жиі анықтаймыз, оларды жобалау басталғанға дейін жоямыз. Мысалы, тұтынушы белгілі бір диаметрлі резервуарды сұрай алады, оны шағын элементтерге бөлшектемей, теміржол арқылы тасымалдау технологиялық тұрғыдан мүмкін емес, бұл орнату құнын күрт арттырады.

1. Концептуалды модельдеу және макет.Бұл кезеңде негізгі компоненттердің жалпы өлшемдері мен орналасуын анықтайтын жеңілдетілген модель жасалады. Біз SP 4.13130 сәйкес өрт үзілістерін сақтай отырып, нысанның бөлінген аумаққа сәйкестігін тексереміз. Болашақта қажетсіз иілулерді және гидравликалық кедергілерді болдырмау үшін өнімнің кіру және шығу нүктелерін дереу анықтау маңызды. Кезеңнің нәтижесі бекітілген жалпы диаграмма болып табылады.
2. Дизайн бөлшектері және беріктік есептеулері.Инженерлер қабырғаның барлық қалыңдығын, қатайтқыштарды және арматуралық сақиналарды ескере отырып, толық геометрияны салуға кіріседі. Кернеу-деформация күйін есептеу үшін соңғы элементтер әдісі қолданылады. Біз әртүрлі жүктеу сценарийлерін имитациялаймыз: толық көлем, қатты желдегі бос резервуар, сумен сынақ қысымы. Егер есептеу рұқсат етілген кернеулерден асып кеткенін көрсетсе, геометрия автоматты түрде реттеледі - қатайтатын сақиналар қосылады немесе парақтың қалыңдығы артады.
3. Бірліктер мен қосылыстарды дамыту.Ең көп еңбекті қажет ететін кезең, онда барлық дәнекерлеулер, болттармен жалғаулар мен тығыздағыштар өңделеді. Біз дәнекерленген қосылыстардың 3D үлгілерін жасаймыз, оларда дәнекерлеудің түрін (түйінді, филе), дәнекерлеу аяғын және моншақтарды қолдану ретін көрсетеміз. Бұл кесу жоспарлары мен дәнекерлеу ағынының диаграммаларын жасау үшін өте маңызды. Мұнда қосылым түрін таңдаудағы қате өндіріс кезінде ақауларға әкеледі.
4. Соқтығыстар мен кедергілерді тексеру.Мамандандырылған бағдарламалық қамтамасыз ету бөлшектердің қиылысуына бүкіл жинақты сканерлейді. Жүйе құбырдың арқалық арқылы өтетін жерлерін немесе төбеде тұрған баспалдақтарды қызыл түспен белгілейді. Орнату орнында бұрыштық тегістеуішпен жүздеген сағаттық толық масштабты реттеулерді үнемдей отырып, біз бұл қайшылықтарды виртуалды түрде жоямыз. Құрастырудан кейін бұзылмайтын бақылауға (ультрадыбыстық бақылау, радиография) аймақтардың қолжетімділігі де тексеріледі.
5. Құрастырылған құжаттаманы және CNC кодтарын жасау.Соңғы кезең модельді өндіріске арналған нұсқаулар жинағына айналдырады. Өлшемдері, рұқсаттары және таңбалары бар әрбір бөліктің сызбалары автоматты түрде жасалады. Файлдар 0,5 мм-ге дейінгі кесу дәлдігін қамтамасыз ететін плазмалық және лазерлік кесу машиналары үшін жасалады. Сатып алу бөлімі металға уақытында, артық қорсыз тапсырыс беру үшін материалдар вексельдерін (БМБ) жасайды және пайдаланады.

Процесс файлдарды цехқа жіберумен аяқталмайтынын атап өткен жөн. Модель өнімнің бүкіл өмірлік циклі бойымен бірге жүреді. Конструкцияға өзгерістер енгізу кезінде (мысалы, қосымша деңгей датчигін орнату) өзгерістер алдымен цифрлық үлгіге енгізіледі, тексеріледі, содан кейін ғана жұмыс құжаттамасы жаңартылады. Бұл ақпараттың қызмет жеткізушілері үшін ондаған жылдар бойы жаңартылып тұруын қамтамасыз етеді.

Өндіріспен интеграция: кесу дәлдігі мен сапаны бақылау

беретін басты артықшылығыӨндіріске дейін резервуарларды 3D модельдеу, конструкторлық бюро мен өндірістік цех арасындағы тікелей байланыс болып табылады. Сызбаларды «қағазға» немесе PDF пішіміне берудің дәстүрлі әдісі адам қателігіне толы: машина операторы өлшемді қате оқуы, төзімділікті ұмытуы немесе құжаттың ескірген нұсқасын пайдалануы мүмкін. Сандық деректер ағыны бұл мүмкіндікті болдырмайды.

3D жүйесінен экспортталған файлдар кесу контроллеріне тікелей жүктеледі. Машина күрделі пішіннің бөлігін жоғары жылдамдықпен және дәлдікпен кесу командасын алады. Мысалы, көбінесе конустық немесе сфералық пішіні бар резервуар түбін жасау кезінде төменгі жапырақшалар күрделі қисық шекараға ие. Мұндай бөлшектерді қолмен белгілеу бірнеше сағатты алады және төмен дәлдік береді. 3D үлгісін пайдаланып автоматты кесу бірнеше минутты алады, ал контурдың дәлдігі дәнекерлеуге арналған ең аз бос орындармен түбін жинауға мүмкіндік береді, бұл электродтар мен сымның шығынын азайтады.

Сапаны бақылау физикалық бөлік келгенге дейін де басталады. Модельді CMM бағдарламаларын жасау үшін қолданамыз. Рамалар немесе жоғары қысымды құбырлар сияқты маңызды құрамдас бөліктер дайындалғаннан кейін олар координаттарды өлшейтін машинада тексеріледі. Тексеру бағдарламасы номиналды 3D үлгісіне негізделген. Сандық модельден нақты бөліктің кез келген ауытқуы микрон дәлдікпен жазылады. Егер ауытқу ГОСТ-та көрсетілген рұқсат етілмелі шегінен тыс болса, бөлік жалпы құрылымға дәнекерленгенге дейін қабылданбайды немесе түзетуге жіберіледі.

Тағы бір аспект алдын ала құрастыру. Орамдар немесе жеке белдіктер түрінде жеткізілетін үлкен цистерналар үшін біз виртуалды құрастыруды жүзеге асырамыз. Бұл оңтайлы орнату ретін анықтауға және ауыр элементтерді қисайтуға арналған жабдықты әзірлеуге мүмкіндік береді. Көтеру кезінде жұқа қабырғалы элементтерді деформацияламау үшін итергіш құрылғылар қай жерде орналасуы керек екенін нақты білеміз. Біздің тәжірибемізде дұрыс емес ілмек схемасы көлемі 1000 м³ резервуардың жоғарғы белдеуінің сопақтығына әкелген жағдай болды. Геометрияны түзету үшін домкраттарды қолдану және металды қыздыру қажет болды, бұл болаттың қасиеттерін нашарлатты. Енді біз такелаждық процестерді міндетті түрде модельдейміз.

Аддитивті технологияларды қолдану да процестің бір бөлігіне айналуда. Резервуардағы ағын дистрибьюторлары немесе бірегей тірек құрылымдары сияқты күрделі жинақтар үшін тот баспайтын болаттан жасалған өндіріс алдында эргономика мен сұйықтық динамикасын тексеру үшін кішірейтілген нұсқаны 3D басып шығаруға болады. Бұл әсіресе гигиеналық талаптар өте жоғары және кез келген бос орындар немесе тоқырау аймақтары қабылданбайтын тамақ және фармацевтика өнеркәсібіндегі резервуарларға қатысты.

Экономикалық тиімділік және жобаны жүзеге асырудағы тәуекелді азайту

Көптеген тұтынушылар резервуарларды өндіруге дейін тереңдетілген 3D модельдеу құнын жобалау кезеңінде ақша үнемдеу үшін қосымша шығындар ретінде қабылдайды. Дегенмен, біздің тәжірибеміз керісінше көрсетеді: жоғары сапалы модельдеуге салынған әрбір рубль өндіріс, логистика және орнату кезеңдерінде 10-нан 50 рубльге дейін үнемдейді. Осы жинақтардың құрылымын егжей-тегжейлі қарастырайық.

Біріншіден, металл тұтынуды оңтайландыру. Қолмен жобалау кезінде инженерлер көбінесе қауіпсіздік факторларын «қандай жағдайда болса да» қосады, бұл болаттың 5-7% артық қолданылуына әкеледі. Көлемі 5000 тонна резервуар үшін бұл ондаған тонна артық металл. 3D ортасындағы топологияны оңтайландыру алгоритмдері құрылымның беріктігін сақтай отырып, жүк көтермейтін аймақтардан артық материалдарды алып тастауға мүмкіндік береді. Салмақты дәл есептеу логистика үшін де маңызды: сіз жасырын артықшылықсыз, қажетті металл мөлшерін дәл тасымалдау үшін төлейсіз.

Екіншіден, орнату уақытын қысқарту. Нақты 3D үлгісінен жасалған бөлшектер сайтқа келгенде, олар құрылыс элементтері сияқты бір-біріне сәйкес келеді. Бөлшектерді жергілікті түрде реттеудің қажеті жоқ, бұл ең жоғары біліктілікті және көп уақытты қажет етеді. Монтаждау бригадалары жылдам жұмыс істейді, ауыр техниканы (крандар, көтергіштер) жалға алу азаяды. Ірі жобалар үшін орнату уақытын тіпті бір аптаға қысқарту миллиондаған рубльді үнемдеуді және мерзімінен бұрын пайда әкелетін нысанды ертерек пайдалануға беруді білдіреді.

Үшіншіден, шағымдар мен кепілдік жағдайларын азайту. Жобаны іске қосқаннан кейін анықталған дизайн қателері ең қымбат болып табылады. Жұмыс істеп тұрған зауытта ақаулы қондырғыны ауыстыру, әсіресе резервуар өніммен толтырылған болса, процесті тоқтатуды, өнімді ағызуды, тазалауды және газ қауіпті жұмыстарды талап етеді. Мұндай жұмыстың құны резервуардың өзіндік құнынан бірнеше есе асып түседі. Резервуарларды өндіруге дейінгі 3D модельдеу жүйенің бірінші күннен сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ететін осындай сценарийлерден сақтандыру қызметін атқарады.

Инвестор үшін ашықтық факторын да ескерген жөн. Үш өлшемді модель тұтынушыға болашақ нысанды визуалды түрде бағалауға, қызмет көрсету аймақтары мен логистикалық бағыттардың орналасуын түсінуге мүмкіндік береді. Бұл мақұлдау процесін жеңілдетеді және мердігерді «біз оны басқаша елестеттік» сияқты шағымдардан қорғайды. Көрнекі үлгімен расталған нақты техникалық спецификация дауларды шешу кезінде заңдық маңызы бар құжат болып табылады.

Жиі қойылатын сұрақтар

1000 м³ резервуарды 3D модельдеу процесі қанша уақытты алады?

Осы көлемдегі стандартты тік резервуар үшін беріктік есептеулерін және жұмыс құжаттамасын құруды қоса алғанда, толық жобалық цикл 5-тен 7 жұмыс күніне дейін созылады. Бұл кезең тапсырыс берушімен бас макетін келісу кезеңін қамтиды. Егер стандартты емес шешімдер қажет болса, мысалы, күрделі жылу жүйесін біріктіру немесе материалдарға арнайы талаптар, мерзім 10-12 күнге дейін артуы мүмкін. Біз бұл мерзімдерді жасанды түрде қысқартуды ұсынбаймыз, өйткені модельдеу сатысындағы асығыс өндірістегі қателіктерге әкеледі.

Құрылысқа рұқсат алу үшін дайын 3D моделін пайдалануға болады ма?

Иә, ақпараттық модельдеу (BIM) форматында орындалған заманауи конструкторлық құжаттаманы сараптамалық ұйымдар қабылдайды. Дегенмен, мемлекеттік сараптамадан өту үшін үлгі қажетті есептік жазбалармен, түсіндірме жазбамен толықтырылуы және ГОСТ Р 21.1101 талаптарына сәйкес ресімделуі керек. Біздің компания үш өлшемді модельді де, конструкторлық бюроның мөрімен расталған DWG/PDF пішіміндегі дәстүрлі сызбаларды да қамтитын құжаттардың толық жинағын ұсынады. Бұл барлық органдардың кедергісіз өтуіне кепілдік береді.

Жұмысты аяқтағаннан кейін тапсырыс берушіге қандай файл пішімдерін бересіз?

Біз модельді тұтынушыға CAD жүйелерінің көпшілігінде (SolidWorks, Kompas-3D, AutoCAD, Inventor) ашылатын STEP немесе IGES сияқты әмбебап форматтарда береміз. Сондай-ақ дизайн мен PDF құжаттамасын 3D басып шығаруға арналған STL пішімі берілген. Сұраныс бойынша белгілі бір дизайн жүйесінің жергілікті файлдарын тасымалдауға болады. Құрастыру ағашының құрылымы мен материал атрибуттары геометриямен бірге берілуі маңызды, бұл тапсырыс берушіге болашақта өз бетінше өзгерістер енгізуге немесе персоналды оқыту үшін модельді пайдалануға мүмкіндік береді.

Үлгі бойынша шығарылған резервуардың ақаусыз болуына кепілдік бересіз бе?

Модельдеу дизайн және геометриялық дизайн қателерінің болмауына кепілдік береді. Бұл барлық бөліктердің бір-біріне дұрыс сәйкес келетінін және құрылымның жобалық жүктемелерге төтеп беретінін білдіреді. Дегенмен, өнімнің сапасы өндіріс технологиясының (дәнекерлеу сапасы, металл қасиеттері, дәнекерлеушінің біліктілігі) сәйкестігіне де байланысты. Біз үлгіні анықтама ретінде береміз, бірақ өндіріс процесін бақылау өндірушінің жауапкершілігі болып қала береді. Дегенмен, дәл модельдің болуы кірісті бақылауды және жұмысты қабылдауды айтарлықтай жеңілдетеді, адам қателерінің ықтималдығын азайтады.

Қорытынды және келесі қадамдар

Цифрлық жобалау әдістеріне көшу өнеркәсіптік құрылыстың бәсекелестік ортасында өмір сүрудің қажеттілігіне айналды.Өндіріске дейін резервуарларды 3D модельдеусән-салтанат болуды тоқтатты және болжамды нәтижелерді, қауіпсіздік пен үнемділікті қамтамасыз ететін салалық стандартқа айналды. Бұл кезеңді бүгін елемеу ертеңгі апаттар мен қаржылық шығындардың тәуекелдерін саналы түрде қабылдаумен бірдей.

КомпанияWuxi Kaisheng Electric Power and Petrochemical Equiment Co., Ltd.Мен сіздің нақты жобаңыздың мысалын пайдалана отырып, сізге біздің инженерлік орталықтың мүмкіндіктерін көрсетуге дайынмын. Жетілдірілген 3D модельдеу технологиясын титаннан, никель қорытпаларынан және арнайы болаттан жасалған ауыр салмақты жабдықты өндірудегі ондаған жылдық тәжірибемен үйлестіре отырып, біз ең қатал тазарту және энергетикалық орталарда сенімді жұмыс істейтін шешімдерді ұсынамыз. Бізге кіріс деректерін беріңіз және біз негізгі түйіннің сынақ модельдеуін іске қосамыз, осылайша сіз дәстүрлі тәсіл мен заманауи технологиялар арасындағы айырмашылықты көре аласыз. Ескірген әдістерге бизнесіңізді тоқтатуға жол бермеңіз.

Жетекші инженер-конструктормен кеңес алу үшін бүгін бізге хабарласыңыз. Біз сіздің тапсырмаларыңызды талқылаймыз, оңтайлы шешімді таңдаймыз және дизайн құнын 24 сағат ішінде есептейміз.Тапсырыс резервуарларының конструкциясын есептеужәне металл конструкциясының озық технологияларына қазір қол жеткізіңіз.