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序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇设备设计标准范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
1设计的原理
化工设备设计主要是在把握设计标准的基础上,设计出安全合理经济的产品。标准规范介绍了各种形式化工设备的设计原理和规则。熟悉化工设备的设计原理,需要了解化工设备的结构和计算模型。化工设备根据结构的不同,具有不同的计算模型,卧式容器的计算模型是对称外伸悬臂梁,塔器的计算模型是多自由度振动体系。总的来说,化工设备的计算模型可以从结构、受力和约束三方面来分析。化工设备的结构由外壳、内件和支座等组成,外壳多为圆柱壳体或球壳。约束指的是设备的支撑方式,包括支座、鞍座、裙座和球罐支柱等。受力主要是压力、液柱静压力和接管载荷等。不同形式的设备承受不同的载荷,并且主次载荷并不相同,比如,卧式容器和换热器不考虑横向风载荷,但是塔器和球罐需要考虑风载荷(且是主要载荷),还需考虑水平风力和水平地震力。总而言之,化工设备设计的原理包括结构的设计和计算。结构设计主要是确定不同设备的外形和内件形式,使其满足工艺要求;结构计算主要是确定计算模型,使设备及零部件满足强度、刚度、稳定性和使用寿命的要求。此外,设计是制造的上游工序,因此,设备设计还要考虑制造和检测的要求[1]。
1.1工程设计方法
化工设备的设计包括零部件的设计和总体设计。具体设计方法上包括材料选择、结构选型和尺寸计算、材料选择需要考虑工艺介质和各种材料的物理化学和机械加工性能等。结构选型一方面指的是工艺的设备选型,另一方面指的是设备的强度计算模型,比如开孔补强方法采用补强圈还是厚壁管或者增加壳体壁厚的整体补强。尺寸计算指的是确定满足工艺要求和设备强度要求的尺寸。零部件的设计可分为标准件的选型和非标件的设计。对于标准件的选型来说,需要设计者充分了解标准件的适用范围,做到既满足工艺和结构要求,又经济合理。当设备的设计条件超出标准件的使用范围时,就需要设计者设计非标件。对于非标件的设计,需要设计者从计算模型上把握产品的合格标准,在满足产品要求的前提下,追求设计的最优化。非标件的设计经常使用经验对比的设计方法,主要是参考标准件和竣工图纸的形状和尺寸作为初始参数,补充输入新的设计参数,利用SW6的校核模式来验证是否合格,若合格则可采用,否则需要修改尺寸,重新校核,直至合格。这种方法既可以借鉴原有的成功经验,又同时满足计算的要求,提高了非标件设计的效率。总体设计是将整个设备作为一个计算模型,重点考查零部件之间的连接方式以及连接后产生的局部应力,同时分析整个设备在整体载荷下的安全问题,比如塔器在风载荷、地震载荷和内压共同作用下的应力响应。SW6是化工设备计算软件,包括零部件设计和设备设计。利用计算机的计算方便性,结合理论知识,可以提高设计的效率和产品的品质。
1.1.1化工设备的壁厚
化工设备是根据弹性失效和弹塑性失效准则来设计的。壁厚尺寸是设备满足载荷和工艺要求的关键尺寸。理解化工设备各种壁厚的含义对于合理准确的设计至关重要。计算壁厚指的是满足强度要求的厚度,这是强度要求的厚度,以解决设备在这种载荷下可不可以用的问题。最小壁厚大多是刚度要求的厚度,解决设备变形的问题。腐蚀裕量保证了设备的使用寿命(对均匀腐蚀来讲)。设计厚度是强度和使用寿命要求的厚度,等于计算厚度(或最小厚度)加腐蚀裕量,所以,设计厚度可以保证设备在使用寿命内的强度安全。筒体的名义厚度=设计厚度+负偏差C1+圆整,圆整量是富裕的厚度,此类富裕厚度反映出设备的最大允许工作压力往往大于设计压力。封头的名义厚度需要考虑制造减薄率,封头的最小成形厚度只有大于等于设计厚度,才能保证封头的强度和使用寿命。
1.1.2不同设备壁厚的决定因素
不同的设备有不同的计算模型,因此,不同的设备也就具有不同的关键厚度。关键厚度指的是决定受压元件名义厚度的关键因素要求的厚度。球罐的关键厚度是内压、开孔补强、a点组合应力决定的厚度中最大者。根据经验,球罐壳体的壁厚,大多由支柱和壳体相交最低点的应力决定。卧式容器的关键厚度是内压、开孔补强、鞍座应力决定的厚度中的最大者。一般来说,中低压卧式容器的壁厚大多是由鞍座处壳体厚度决定的。塔器的关键厚度是内压、开孔补强、地震力和风压决定的厚度中的最大者。中低压塔的最大壁厚是由地震力和风压共同决定的。大型储罐的壁厚是由内压(氮封压力)、风压、地震力、物料和自重决定的。一般来说,壁厚主要由液柱静压力或内压决定。除此之外,对于一些特殊的容器,我们还需要特别考虑接管载荷对壳体厚度的要求,比如高温高压反应器封头上接管载荷对封头壁厚的要求。了解不同设备的关键厚度,对于我们掌握化工设备的安全设计至关重要。
1.2设计标准
设计标准是设计的依据。设计者只有熟悉设计标准的内容,理会设计标准表达的内涵,才能准确地利用好标准,设计出合格的产品。标准按照设计内容可以分为设备级标准、零部件标准和施工标准。设备标准包括塔设备、换热设备、反应设备、储运设备标准。零部件标准包括钢制管法兰、紧固件、垫片标准、设备法兰、支座等标准。除此之外,了解压力容器的材料标准,在已知的介质和环境条件下,选择合适的材料,保证结构的安全和使用寿命。我国标准的特点是相互联系,相辅相成,所以学习标准不可只见树木不见森林。首先,就单个标准来讲,要把握标准的使用范围和选择原则;其次,由于我国标准是层层相关的,包括法规、规范、行业标准等,因而使用标准时不仅要把握该标准本身,还要结合与该标准相关的其他标准,这样才能更透彻地理解标准的含义,更准确地把握标准,设计出更优秀的产品。随着社会和学术的发展,标准规范也在不断更新,各个国家的标准也存在差异[2-3]。对于更先进、更经济的新标准来说,老标准相对保守,不经济,存在不足。所以设计者要不断学习新标准,学习新的设计方法和设计理念,这样才能做到与时俱进,设计出更加安全可靠、经济合理的产品。
1.3绘图
图纸是设计理念和结果的表达。化工设备由于其结构的特点,其绘图方法也和一般的机械制图不太一样。绘图对于化工设备的设计十分重要:一是可以表达设计理念;二是可以确定零部件的配合尺寸;三是可以检查设计中的一些干涉问题。化工设备的绘图顺序是先按比例绘制所有的零件图,之后利用配合关系组装出总图。当零件之间,特别是内件之间存在干涉时,需要重新修改零件尺寸,校核验证,直至没有干涉为止。在绘制整体的装配图后,需要绘制零件之间的节点图,比如焊接节点图、局部放大节点等。之后添加必要的制造、检验和安装使用的技术要求。最后,统计材料,填写明细表,完成绘图。绘图中的尺寸可以分为两类:一类是计算出来的精确尺寸,比如工艺的筒体内径和管口尺寸,设备强度计算出的筒体壁厚等;另一类是规则经验尺寸,也就是说该类尺寸不需要经精确的公式计算,只是根据规则和经验而定的,比如高温塔器裙座的过渡段的长度要大于五倍的保温层厚度,且不小于500mm;焊缝间距宜大于三倍壁厚且不小于150mm等。因此,绘图尺寸来自于设计者的计算和设计规则。传统的CAD绘图方法自动化程度不高,生产效率低。随着计算机的发展,更加智能的绘图方法不断出现,大大提高了绘图效率和准确性,比如,交互化、智能化的化工设备CAD绘图系统、PVCAD系统等[4-5]。
2存在的问题和建议
化工设备的设计标准都有一定的使用范围,实际设计中往往会超出标准的使用范围,比如计算模型不同、载荷工况不同等。因此,设计者不仅要把握标准的内容,。在有标准的时候严格使用标准,在没标准可以参照的时候,要依据相关的知识,运用合理的简化和计算方法,设计出合格的产品,比如螺纹锁紧环换热器、夹套搅拌容器等。这类设备的设计一方面可以利用经验对比法,参考以前的图纸进行结构设计;另一方面要根据力学的原理,建立力学模型,进行计算校核;此外,利用有限元法可以对复杂的结构进行分析设计、优化设计或校核等。设计标准的层次和行业众多,针对同一问题,可能不同的标准具有不同的表达方式或者侧重点。设计者不仅要把握标准的内容,更要理解编制标准者的初衷,把握标准的原理。在众多的标准中选择最适合产品工况条件的标准进行设计。设计中需要经常使用标准件,使用标准件可以方便设备的设计和制造。标准件可以直接选择型号,不必再进行计算。但是,实际设计中,当我们选择了标准件,同时需要修改标准件的某个尺寸时,此时的标准件就不能算标准件了,必须重新计算,合格后才可选用,比如,球罐人孔法兰盖,可以选择标准件,如果需要在法兰盖中心再接一个排凝管,此时法兰盖就算是非标件了,需要重新计算。类似的问题还有标准法兰的内径选择,一般标准法兰并不给出法兰内径,只是要求法兰内径与对接的接管内径相同。由于接管和法兰的计算模型不同,接管的壁厚和法兰应力校核需要的直边段厚度不一定相等[6]。因此,对此类情况下的标准件,在苛刻工况下,为了安全可靠,应进行必要的校核后再选用。
3结论
化工设备的工程设计方法包括设计的原理、标准和绘图方法。设计原理是设计的根本,设计标准使设计更加规范和准确,绘图是设计思路和计算结果的表达,设计原理和图纸相辅相成。只有了解了化工设备的计算原理和设计标准,才能设计出安全经济合理的产品。
作者:范强强 单位:安徽实华工程技术股份有限公司
参考文献
[1]陈建俊.从制造角度看化工设备的设计[J].化工设备与管道,2005,42(6):1-7.
[2]丁伯民.对压力容器有关标准的一些看法[J].化工设备与管道,2008,45(2):1-3.
[3]丁伯民.压力容器标准应用的探讨[J].化工设备与管道,2001,38(2):5-10.
[4]林杰.交互式、智能化化工设备CAD系统的开发[J].化工设备与管道,2012,49(3):47-49.
我自2008年11月加入工程集团有限公司以来,在部门领导的关怀指导下,无论在思想上,还是在工作学习上,都有了明显的提高,保质保量完成了领导交给的各项工作任务,取得了一定的成绩,并于2011年7月通过工程师职称的评审。
一、业务能力:
自工作以来,一直严格要求自己,在工作中不断学习提高自己的各项业务技术水平。目前,我已熟练掌握了本专业的各项技术规范和设计标准,具备了较强的独立开发设计能力。在完成自己工作的同时,我也积极帮助年轻同志学习进步,指导他们完成设计工作。
二、工作业绩:
自工作以来,坚持一不怕苦,二不怕累的精神,坚信只有实干苦干才能创造成就。对领导交给的各项工作任务,从不挑肥拣瘦。自通过中级工程师的评审后,参与了首条****生产线的研发、制造、安装调试工作。期间先后担任了项目负责人、现场监造、检验员和调试员并完成了**生产线整线传动的安装、调试等工作。完成了生产线整线输送辊道的设计,作为专业分负责人完成了**生产线和**生产线的设计。目前作为专业分负责人正在进行**生产线的设计。
自任职工程师以来,共取得授权专利8件(发明1件)、撰写论文3篇;参与设计的“**生产线过程控制系统”获得第八次建材行业优秀工程勘察设计计算机软件奖二等奖”。
在保证工程项目按时、保质保量完成的同时,本人也承担了一定的工程设计工作,先后完成了15个单机设备的方案设计并指导单机设计人员完成设计工作;作为审核人员,完成了12台套单机设备的审核工作;作为主要设计员和设计员完成了10台套单机设备的设计工作;
从2012年至2014年,一直在“**有限公司”进行驻厂,期间参与完成了公司首条****线的中试工作。在制造阶段完成了输送辊道部分的供应商筛选、输送辊子的样品实验、监造、验收工作;安装阶段,指导完成了输送辊道的安装和调试;工艺调试阶段配合完成了**线的性能调试。自2014年至今多次前往项目现场提供技术支持。
在生产、安装和调试工作期间,经常到生产车间与工人师傅沟通交流,向他们学习生产知识,了解设备的安装流程和安装技术,同时了解设备的可改进之处。同时积极配合公司在业主方和设备供应商处驻厂提供技术支持。这些实践经历,丰富了我的现场经验,提高了我对设备设计、生产工艺的理解和问题处理能力,对我研发和设计更加可靠、简洁、高效的设备大有益处。
三、学习提升:
根据设计中出现的问题和自身业务上的不足,有计划地加强和弥补机械专业知识;针对目前从事的**设备设计,学习工艺原理以及核心设备的结构和设计要求。
在工作之余,学习了三维设计并使用到设计中来;加强英语学习并参加公司的英语培训。
在建筑设计中,建筑设计、结构设计毫无疑问是老大哥,他们的工作量大,每平米的设计费最高。把范围缩小到设备设计,电气设计和给排水设计的每平方设计费也比暖通设计费高,是不是就可以断定暖通设计虽然好找工作但是工资很低呢?我看不然,建筑设计虽然每平米设计费高,但是参与项目的人多,平均下来每个人的设计面积就少。再看暖通设计,设计费不高,但是一个项目通常就是几个暖通设计人员设计,所以人均设计面积大。这样算来暖通设计人员的薪资并不比其他设计人员的薪资低。在职称方面,以重庆职称薪酬为例,注册建筑设计师的职称大概一年能拿8万,注册结构设计师的职称大概一年能拿15万,注册电气设计师的职称一年大约能拿12万,而注册暖通设计师的职称一年能拿到18万。通过上组数据可以知道暖通设计师在薪资方面比其他行业要稍强。
以下是某些设计单位人员薪酬的例子:上海华东院:第1~2年:基本工资1800,每月发奖金2000,每个项目有提成,大概是整个设计费的1,参加的人分成,1年发了奖金15000左右(已经填补预发的奖金)第2年收入60000多。第3年:工资加奖金7万,外来收入20000,年收入9万。第5年:工资加奖金10万,外来收入30000,年收入13万。上海轻工院:第1年:基本工资1200。第2年:年收入50000多。第5年:年薪8万,外来收入6万,总收入14万。
2关于暖通设计行业的前景
我国大部分地区冬冷夏热,这就对空调的需求非常大,而空调的布局,中央空调风口的设计,主机的布局,空调水系统的走向这些都需要暖通设计人员来设计。大型商场、大型演播厅、体育馆、博物馆等场所又必须安装中央空调和防排烟设备,这些都离不开暖通设计人员。在北方,城市都需要供暖,供暖管道的布置,供暖设备的选型,都是由暖通人员来设计操作的。而在南方,随着城市现代化的加速,国民生活水平越来越高,很多家庭用户都在使用中央空调,更多的建筑物都在进行暖通设计,可以说暖通现象无处不在。暖通这个行业提高了人们生活的质量水平,为整个人类的生活品质做出了杰出贡献。
对于刚毕业的暖通大学生,可以先从一个小暖通施工员做起,积累经验。随着经验的积累,阅历的增长,潜力不可限量。有了实际经验后可转设计,这样理论用实际就能结合应用。也可以直接进入设计行业,刚起步工资不高,工作一段时间后,接手大项目后工资会有一个飞速的增长。进入工厂做一个技术人员也是个不错的选择,从基层管理人员慢慢升到高层管理人员都是很容易的。
3暖通行业在设计行业中的地位
前文提到过,在整个设计行业中,建筑设计和结构设计是设计中的“老大哥”,就算在设备设计中,暖通设计也要紧跟电气设计和给排水设计来修改设计方案。所有方案都要按照甲方要求来修改,是不是暖通设计在设计行业中的地位不高呢?我来举一个项目例子。工程名称:江津四面山消防站。场地概况:本项目位于重庆市江津区四面山镇,项目地块东西距离约200米,南北距离约225米。地块位于四面山,景观资源良好。该工程周边为规划道路,交通方便;拟建场地地面高程在1081.00~1094..00m之间,最大高差13m。工程概况:本项目总建筑面积3118.04平方米,建筑使用性质为办公/宿舍,其中支队执勤楼层数为3F/-1F,训练塔层数为6F。设计内容:卫生间的通风设计;洗衣房等房间的通风设计;公共厨房的通风设计。
通风设计:卫生间通风系统:公共卫生间排风量按10次/h换气次数算,值班室配套的卫生间排风量按5次/h换气次数算;洗衣房通风系统:排风量按16次/h换气次数算;公共厨房设机械排风系统,其中:排油烟65%,全面通风35%(风机设备为暂定,待厨房工艺布置明确后由;专业公司设计安装,且排油烟应经处理达到国家有关标准后排放。);自然补风。排风换气次数取40次/h。节能设计:所选用的机电设备均采用符合国家现行标准规定的高效节能产品,各设备的能效比及性能系数均符合国家现行标准中之规定值;风机能效限定值执行《通风机能效限定值及能效等级》GB19761-2009;该项目所选购的分体式空气源热泵型空调器,其能效比应满足重庆市《公共建筑节能设计标准》(GB501892005)及《公共建筑节能设计标准》(DBJ50-052-2006)中的要求。
噪声与振动控制设计:通风机均选用高效、低噪声及振动小的设备;通风机基础均设置橡胶或弹簧减振器、配套电机设隔音罩;通风机与管道连接处设防火软接头、减振支、吊架以减振隔噪;根据室内噪声允许标准控制通风系统风管内空气流速。施工说明:风管材料拼接方式应视材料而定,对镀锌钢板风管一般而言,宜采用咬口连接。不得采用影响其保护层防腐性能的焊接连接方法;排烟风管当布置于吊顶内时,其外部需设置隔热层。隔热层的材料为岩棉板,厚度为25mm;沿墙或柱敷设的风管外皮到墙边或柱的距离若图中没有注明,则圆形风管采用50mm~150mm,矩形风管不少于200mm;风管组合后的所有采用咬口接缝处需涂密封胶,排风系统涂于外侧,送风系统涂于内侧;风管上的防火阀、排烟阀应设置独立的支、吊架,安装方向与位置正确;风管与设备的进出口应设置柔性接管段,采用防火革,长度150~200mm;风管、吊装式风机、吊装式消声器和消声弯头等支吊架一般采用M16带钻膨胀螺栓固定于梁、柱、墙上及楼板下。应确保膨胀螺栓的位置正确和牢固可靠;防烟、排烟、通风和空气调节系统中的管道,在穿越隔墙、楼板及防火分区处的缝隙应采用防火封堵材料封堵严实。
【关键词】机械设备;配合;装配技术
引言
很多产业对机械单件设计的无论精度要求抑或装配要求都有着很好的标准,而传统意义上的机械设备配合与公差往往无法满足实际的加工需求。设备配合的装置技术凭借生产周期短、费用支出少以及不影响机械设备质量等一系列特点,在国内外机械设备的零件设计中广泛应用。
1.机械设备中配合的装配特点及要求
1.1机械设备中配合的装配特点
机械设备中配合通常是按照某个单件的标准尺寸来配制或说是复制零件进行加工的一个手段[1],一般意义上,在实际应用阶段,偏差会把先加工零件的尺寸作为最初尺寸,并配合公差当做立足点,其设备配合手段可通过互换生产要求作为标准展开对应的选择。以国内现状来说,机械设备中配合标准化已经成为很多设计厂家最为普及的一种装配的配合手段。但是在实际的机械设计阶段,如要发挥更好的标准化作用,则必须要按照实际的要求与生产技术为标准,且在对应的装配图上实施标识,以便更好的实现机械设备设计及质量需求。
1.2机械设备中配合的装配要求
在配合中装配制作单件时,需要以对应单件的尺寸、先加工工件、配制件、技术要求、测量要求以及标准作为标准[2],完成单件的加工制作。如果拿到对应单件时,则需要首先对其展开互换性的生产选取,以确保配置的结果和配合的公差保持一致。之后,用配制配合手段对单件实施配制。在对单件工件展开加工时,必须要首先对部分加工难度较大的或是对单件加工精度要求更高的零件展开加工。基于此,再适宜地择取比较容易实现的公差或是已注明公差尺寸的极限偏差零件实施与之对应的加工,装配阶段可互换性的生产配合公差作为标准,来择期最合适的设备中配合件的公差。配合公差比过程中,可以把先加工的实际尺寸当成配件偏差来选取最合适的配合公差。配合的装配阶段,不仅不受单件形状、表面粗糙度的影响,也不会因为配合比的降低,而导致公差基数标准降低。在测量阶段,除了需要达到一致的测量背景外,还应当择取相同的测量装置及校对量具,最好由同一组操作人员实施对应的测量。惟其如此,方可最大程度上确保测量精度。另外,还应当在装配设计图和零件设计图上把配合比通过基准孔、基准轴以及加工工件实施注明,以确保机械设计的整体质量[3]。
2.机械设备殊配合的装配技术应用举例和说明
以φ3000mm零件的孔和轴为例,根据实际要求配合的最大间隙和最小间隙分别为0.45mm、0.14mm。按照加工工厂的生产背景对其实施配合装配。
2.1明确公差配合代号
首先,采取基孔制。
其次,明确孔轴公差的等级。
Tf’=|Xmax-Xmin|=|0.450-0.140|=0.310
设TH=TS=Tf’/2=0.310/2=0.155。查标准公差数值表,φ300IT6的公差为0.135mm。取孔公差=轴公差=IT6,孔尺寸为φ3000H6(+0.135)。上述公式中,TH为孔的公差;TS为轴公差。
最后,按照最小间隙0.140mm明确偏差代号,根据互换性的配合要求择取配合为φ300H6/f6,最大间隙和最小间隙分别为0.415mm、0.145mm。在配合的装配图注明φ3000H6/6fMF,抑或是φ3000F6/h6MF。
2.2明确最先加工单件
如果先加工单件定为孔,就能够获得了一个比较容易实现的公差。H8在单件的图标注:φ3000H8MF。如果根据没有标注公差尺寸的偏差进行加工,就可注明为:φ3000MF。
2.3装配件
装配件为轴,按照已经明确的配合公差择取最优的公差带。如果择取f7,φ3000f7,此时最大间隙和最小间歇分别为0.355mm、0.145mm,配合图注明φ3000f7MF。
2.4配制间最大尺寸
最大限度上测试出实际尺寸加工孔φ3000.195mm,就需要计算装配轴的最大尺寸。
如图1所示,需要在装配图上注明根据互换性生产的配合代号,其作用主要是让制造人员明白原配合要求情况,并且也确立了有关配件的形状、位置公差及表面粗糙度等要求不应当因为配制配合而降低。
假如没有标注,就需要按照没有标注公差尺寸的最大偏差实施加工。对于装配零件,就需要在相关标准的择取合适的公差带以实现根据互换性原则的生产要求。根据互换性零件生产的最大间隙(0.415mm)和最小间隙(0.145mm)展开。在确立采用7fMF后,最大间隙为0.475mm(f8)和0.355(f7),最小间隙为0.145mm。相比于最初的设计,和0.450mm差别不是很大。
需要注意的是,加工基准件生产中一定要确立公差等级并加以标注,假使没有进行标注就一定要根据公差尺寸的极限偏差数值实施相应的加工。对配制件而言,就需要按照现实的加工需求择取最合适的公差带,从而实现交互性的生产需求。以当前加工工厂的现状来看,部分企业在进行机械零件的小批量生产期间,还有采取大批量的互换生产模式,为了降低废品率,在实际加工阶段会用最大实体实施加工,这就导致零件实际尺寸普遍和实体的极限尺寸相当,在孔和轴装配之后的机械出现偏紧和偏松的情况。在此形势下,机械设备设计的公差与配合不仅会增加成本,也会导致后期的装配愈发的困难,严重者会致使机械设计不能够满足设计标准与使用要求。而特殊配合的装配技术可以更好的达到机械设备的需求,但是如果要实现更好的现实所需,还还应当对机械设计中的配制配合的展开持续深入的研究。
3.结语
综上所述,在进行机械设备的设计过程中,对于零件小批量生产尺寸超过3000mm抑或是部分公差等级标准相对比较高的配合件,采取特殊配合的装配技术,不仅可以明显扩大零件制造的极限公差,通过较低精度的单件装配成有高配合精度的配合件,且确保零件的使用功能,还可以降低制造的加工成熟,是解决使用要求和制造成本矛盾的一种可行的工艺措施,对机械设备的零件加工有重要的现实意义。
参考文献
[1]徐丽笑.除锈钢刷专用生产设备的设计及性能分析[D].南昌航空大学,2011.
关键词:电气安装;电气装置;配电设备
Abstract: along with the continuous application of building distribution equipment, how to design the electric power distribution equipment science is the modern civil building construction quality is the important component of the modern civil building electrical technology is power, electronics, electrical equipment and electrical technology as the means to create and maintain and improve the people's living or working life environment of electricity, light, sound, cold and warm environment of a comprehensive technical science of interdisciplinary, it is set in high voltage and ba and integration of the organic integration.
Keywords: electrical installation; Electrical installation; Power distribution equipment
中图分类号:TU855文献标识码:A文章编号:
1 配电设备设计质量控制分析
1.1 加强图纸会审,消除存在隐患
建筑工程施工前,要求相关专业人士共同参与图纸会审工作,图纸会审工作的优劣程度决定了整个建筑工程的质量,同样决定电气施工的质量。这就要求电气专业必须认真做好图纸会审,切实做到消除在以后施工过程中存在的每一处 隐患,以免造成经济损失,要严格审图,把影响电气设备安装工程质量、使用功能等方面的隐患与问题尽量在图纸会审时解决。因此在图纸会审时应加强注意以下几点:
(1)配电设备工程施工图是否齐全,纵观整套施工图,核对图纸目录,查看图纸中施工各个详细控制技术要点。照明、通讯、有线电视进户预埋套管的位置、标高是否合理。
(2)电气施工的系统图、平面图、大样图、通用图及引用图集的标准图是否统一。动力配电、控制设计是否与其他相关专业的要求一致。
(3)应注意土建结构图中墙、梁、柱的位置和电气器具的对称布置、光照度等, 应该在施工前做出详细方案,避免带来一定的麻烦。
1.2 电气设备选型分析
建筑配电设备原材料的选购和施工质量控制息息相关,确保电气设备质量,以及安装工程的材料、构配件,是确保电气施工安全的重要保障。在具体安装过程中,对于电气材料的各种电气性能试验均应按规范要求进行,对于电气设备选型采购应注意以下几点:
(1)优选采购人员,提高他们的政治素质和质量鉴定水平。防止个别人在建设过程中利用职权牟取私利,同时可以减少可能出现的工程质量问题,保证公司的信誉。挑选具有一定专业知识、忠于事业、守信于项目经理人的采购人员,提高采购工作人员的积极性,确保配电设备材料采购质量。
(2)优选供货厂家。选择国家认证许可、具有知名度的厂家,进行实地考察,确保电气设备符合建筑施工要求,可直接订货,减少中间环节,有利于节约成本。要核实材料和设备的合格证、说明书装配图和试验报告等有关资料。做到不合格的设备和材料不采购、不验收、不使用。对进场的合格材料和设备要及时填写“工程材料报验单”,并附材料清单,材质证明(检验报告),经检验,认定合格后,方允许用于工程,并妥善保管,防止受潮、发霉、损坏。
进一步提高建筑电气原材料采购质量,为电气施工进一步提高质量控制。
1.3 配电设备安装分析
建筑配电设备设计水平的高低决定了建筑电气工程施工质量的成败,只有严格控制配电设备安装,加强施工过程设计,考虑周全,尤其是一些预埋管路设计,必须符合建筑施工要求,避免浪费,减少影响美观的控制点,因此在电气配电设备安装施工设计要加强注意以下几点:
(1)要认真分析建筑工程配电系统和变电系统以及建筑工程的类型,另外还要综合考虑室外景观的设计,对住宅内空调、电视机、洗衣机、厨房电炊事用具、电热水器等用电设备的用电插座数量进行严格的预算,特别要注意住宅建筑物的防雷设计和防电涌保护设计。
(2)配电能力需求,根据建筑工程设计,要求电气设备上下级容量配合符合技术要求,确保供电系统运行稳定、可靠,达到安全使用,减少存在的事故隐患。
(3)随着自动化程度越来越高,建筑屋内的弱点设备相继增加,专业性强,对电视信号、宽带通讯、门铃控制等弱电要全面考虑,弱电布线控制和强电控制线应隔离,应抓好线管、线槽施工质量的同时,着重对系统设备的功能进行控制,以防信号干扰。
2 配电系统节能技术分析
2.1 照明系统的节能分析
根据建筑工程的使用要求合理选用高效节能型光源,尽可能不选白炽灯;采用高效节能灯具;按照现行的建筑照明设计标准所规定的功率密度值的要求进行照明设计;居住建筑楼梯间、内走道等采用声控开关,室外有关的照明灯具采用光控开关等节能控制;宾馆类建筑的客房均采用节能控制开关;个别档次高的项目采用了照明控制系统等。
2.2 供配电系统的节能分析
主要是运输、转换等过程中进行节能减耗的方法。主要有以下途径:
(1)选用供电电压。在相同的供电情况下,电压越高,电能的损失越少;
(2) 选用简单的供配电系统,选购时注重产品质量;
(3)变压器容量选择合理,变压器使用数量据实际建筑物所需采购;
2.3 提高供配电系统的功率因数
由于线路上的电流是不能改变的,要减少线路的损耗,只有减少线路电阻,提高功率因数可以减少线路无功功率的损耗,从而达到节能目的。然而这部分损耗是可以避免的,具体措施分析如下:
(1) 减少用电设备无功损耗,提高用电设备的功率因数。在设计中尽可能采用功率因数高的用电设备如同步电动机等,电感性用电设备可选用有补偿电容器的用电设备等。
(2) 用静电电容器进行无功补偿,电容器可产生超前无功电流抵消用电设备的滞后无功电流从而达到提高功率因数同时又减少整体无功电流。在具体工程设计中有采用分散就地补偿和高低压柜集中补偿等方式,可根据具体情况具体分析。
参考文献
[1]冉茂才;刘江彩;裴祥友;;现代高层建筑的电气设计[J];山西建筑;2006年03期
[2]刘勇;建筑配电设备的选择及容量设计问题的探讨[J];硅谷;2009年10期
[3]王新宇;浅谈高层建筑供配电系统的设计[J];山西建筑;2009年10期
关键词:海洋石油平台;自控仪表;安全设计
中图分类号:S611文献标识码: A
引言:
海洋石油动力平台电力系统作为平台的核心,其好坏对平台能否工作起着至关重要的作用。为了提高海洋石油生产过程的安全性,关键装置上大都安装了安全仪表系统。在安全仪表系统的设计中,要求遵照IEC61508、IEC61511及AN-SI/ISAS84.01等国际安全标准,对工艺装置、工艺过程进行故障分析,采用风险评估确定所需的安全仪表功能的安全完整性等级,这样设计的安全仪表系统才能使安全仪表功能满足处理相应的事故。
一、我国海洋石油平台工业技术现状
我国海洋石油工业经历了50多年的发展历程,实现了突破性的发展,尤其是在1982年中国海洋石油总公司成立之后,我国海洋石油工业从合作开发走向了自主研发,逐渐建成了45个海上油气田,建造93座固定平台,并自主开发200m以内海上油气田的技术能力。
目前,我国海洋石油总公司已拥有了强大装备的大型海上起重铺管船,其中有3艘钻井装备作业达到水深300m以下,最大钻探水深可达500多米;大型的起重铺管设备的起重能力达到3800吨。近年来,我国海洋石油启动深水钻井、铺管装备等方面的研究,其中,FPSO建造速度和建造质量逐渐达到国际先进水平。
二、我国海洋石油装备的发展差距
近些年,我国在海洋石油平台方面取得了长足的进步和发展,但就我国海洋石油钻采装备技术的发展而言,与国际水平相比还存在差距。
(一)我国海洋石油平台的装备专业化程度较低
与国际发达水平相比,我国海洋石油平台的装备专业化程度较低,尤其是集团化、国际化的程序较差,大多数企业在技术投入上较少,自我创新意识不强。尤其是在常规陆地钻采、特殊地域钻采、海洋水上、海洋水下等全方位、全地貌的各种类型石油钻采设备产品的研发方面,技术和经验能力不足,导致我国海洋石油开采技术水平相对较低。
(二)我国海洋石油平台装备的配套能力相对较差
相对于海洋石油平台装备的配套国际水平而言,无论是在动力上,还是在控制和设备配套能力等方面,均存在较大差距。例如,就我国目前所使用于内钻机上的柴油机、变频器以及机械化工具等,基本上是从国外进口;在海洋钻井控制系统方面所使用的钻杆、隔水管、海洋水下设备的自动输送、安装等设备,在国外以及具备了良好的使用,而在我国国内则处理研究阶段。
(三)海洋石油平台装备的机构较少,投入不够
目前,我国还没有具备十分专业的分布面广、系统研究性较全面、综合能力强的海洋石油装备研究机构,在石油钻采装备及钻井工艺方在装备技术投入方面,关键试验设施、设备及软件技术相对缺乏;从事专业研究的技术人员较少,科研投入不足;我国企业和油田的抗风险能力较差。
二、海洋石油平台自控仪表系统的安全设计
(一)电缆通道设计
电缆通道应该选择在距离平台热源和油管线比较远的位置,如果受到场地因素的限制,电缆通道与热管线交叉,则两者之前需保持一定的安全距离,并采取措施进行防护,譬如电力电缆、通信电缆、自控电缆,需要以分层敷设的形式,将高压电力和低压电力严格分开。尤其是高压电缆,要尽量与通信室、起居室等保持安全距离,并视情况选用电缆筒,同时按照防水和防火的要求,保护好穿过舱壁的电缆。
(二)设备位置布置
电气设备的布置位置,有室内布置和室外布置两种类型,前者主要布置在配电室、主控室内,同时也是电气设备位置布置的重点。其中配电室的电气设备,主要有盘柜和电箱两种,均需要按照设计标准规范要求,所选择的位置便于设备的操作和维修,并且在电气设备的上方,不能够穿越油管、水管和蒸汽管等,因为这些管线一旦泄露,将对设备产生极大的威胁。除此之外,设计时候还应该划分出危险区域,在这些区域布置电气设备,要求达到一定的防爆等级,并采用防爆挠形管等进行保护。
(三)电缆敷设
电缆的敷设,其走向控制室设计重点,并在敷设的同时,安装导线板、电缆框和电缆桥架等,按照设计图纸的要求,控制好电缆及其他设备的规格和型号等。如果电缆需要穿越舱壁或者甲板,则需要在舱壁和甲板等之上钻孔,但为了避免钻孔对舱壁或者甲板造成损伤,要求控制好钻孔的大小和位置,按照防水和防爆的要求,采用电焊和气割的方式,焊接桥架、导线板、电缆框等。
(四)自拉仪表系统的设计
海洋石油平台自控仪表系统接地设计的原则及注意事项可总结为以下几点:
1.对于海洋石油平台自控仪表系统工作接地设计,同一个屏蔽层、信号回路、排扰线接地时不能有一个以上的接地点,以避免形成海洋石油平台自控仪表系统地电位差,给海洋石油平台自控仪表系统带来干扰和不安全因素。如果不可能避免海洋石油平台自控仪表系统多点接地,在海洋石油平台自控仪表系统中则应当用导线将多个接地点连接起来,以消除地电位差。
2.海洋石油平台自控仪表系统接地系统设计中,海洋石油平台自控仪表系统不同的接地子系统应遵循相互独立的原则,即在海洋石油平台自控仪表系接地总干线之前不应混接,对于海洋石油平台自控仪表系统单独设置接地体的接地系统,宜分别接到不同的海洋石油平台自控仪表系统接地体(接地电极)上。
3.海洋石油平台自控仪表系统接地电阻是接地系统中的一个非常重要的数,电阻值越低说明接地性能越好,其值不能高于4几。此外对海洋石油平台自控仪表系统接地导线的截面积、导线的连接方式接地连接点的选择也要进行严格设计。
4.于钢质结构平台,海洋石油平台自控仪表系统的保护接地工作接地均可直接连接在海洋石油平台上,但两点不得连在一起。
5.缆托架宜16m做一个接地,屏蔽电缆的屏蔽层必须接地。
6.地线宜选用多股铜线,对于海洋石油平台自控仪表系统的接地,应采用独立的接地极。
7.保护接地应牢固、可靠、可通过接地干线连接到电气接地网上,也可以直接与钢结构连接;一般来讲,使用DC24V为电源的现场仪表、变送器等无特殊要求的可不作保护接地。
8.海洋石油平台自控仪表系统现场接地绝不能利用储存、输送可燃性介质的金属设备、管道以及与之相连的金属构件接地。
9.在海洋石油平台自控仪表系统接地系统设计中,不同的海洋石油平台自控仪表系统接地子系统应当遵循相互独立的原则,即在海洋石油平台自控仪表系统接地总干线之前不应当混接,对于单独设置海洋石油平台自控仪表系统接地体的接地系统,宜分别接到不同的接地体(接地电极)上。
(五)防爆防护设计
根据爆炸形成的原理,当可燃性混合气体中的可燃物的比例低于爆炸下限时,不会形成爆炸,但可能形成燃烧;当混合气体中的可燃物的比例高于爆炸上限时,虽然理论上不会产生爆炸,也不会形成燃烧,但是,若再混进一些气体,则极易形成爆炸性混合气体。所以当可燃物的比例高于爆炸上限时也是一种非常危险的情况。
防爆、防护设计就是选择可以消除形成爆炸和燃烧条件的自控仪表,通过消除火源、密闭可燃物、隔离空气而达到防爆防护的目的,从而提高平物、隔离空气而达到防爆防护的目的,从而提高平台整体的安全性。
海洋石油平台自控仪表系统可根据石油平台火灾危险区的等级和范围、危险区内气体的级别和组别及有关的安全数据进行选择,除了选择适当的海洋石油平台自控仪表系统防爆型式之外,还要选择适当的结构防护型式,以适应环境的要求。若危险区具有多种爆炸性混合物时,则应当根据最易引燃的物质进行选择。
(六)其他建议措施
整个海洋石油平台按照图纸严格设计,除了以上的设计建议,以下几方面的安全措施,需要作为设计工作的辅助补充。一方面是安全设计理念的加强,海洋石油平台电气设备设计的专业性,要求在设计的同时,提高设备的安全性能。设计人员应该在参详设备设计标准的基础上,融入安全设计理念,并根据海洋石油平台对电气设备的性能需求,对电气设备的安全标准进行适当调整。另一方面是安全设计能力的提高,随着海洋石油平台电气设备功能的增加,设计人员需要在兼顾功能实现的基础上,不断研究开发出新的安全保护措施,从侧面要求设计人员要进一步提高设备安全设计的能力。
三、结束语
海洋石油平台的安全仪表系统,作为海上平台生产的最重要的保护屏障,它的可靠性与安全性直接关系着海上的安全生产与运行。正确遵循标准对设计好的安全仪表系统进行评估计算,对不满足要求的系统及时进行改进,可以有效地保障人员和生产设备的安全,保证海洋石油平台生产的安全稳定运行。
参考文献:
[1]兰志刚.海洋石油平台导管架阴极保护数值仿真研究[D].中国科学院研究生院(海洋研究所),2012.
[2]田斌宾.海洋石油平台海缆击穿故障的研究[D].天津大学,2012.
[3]周涛.在役海洋石油平台立管极限载荷研究[D].兰州理工大学,2013.
[4]黄海滨.海洋石油平台建造阶段作业风险管理研究[D].天津大学,2011.
一、空调室外机摆放位置不合适。不利于空调散热。
有些住宅设计进深较大,面宽小,为了争取尽可能多的自周围冷量堆积.无法对流,对下层住户的室内制热有影响。所以凹槽中尤其是进深深面宽小的凹槽中不适宜布置空调外机位。
二、空调室内机位置不合理。室内机位置与电源、连接空调内外机的冷媒管预留洞匹配不合理。
有的卧室床布置在一侧,空调布置在床的对面,空调风口对着床头;有的书房空调风口对着书桌座椅,从人的使用舒适角度来说都不太合理,设计应考虑空调使用时风口不直接对着人的方向吹。有的房间原本该摆放衣柜或者书柜的位置上方布置了空调机位.对柜子的选择和摆放造成了影响。有的房间空调位置在房间一角,而电源插座和冷媒管预留洞在另一侧或者对角,造成住户使用不方便,这是因为设计未能认真核对,施工时直接按图来做所造成的。三、空调外机搁板的设置。《江苏省住宅设计标准》要求对客厅、卧室等设置空调外机搁板,搁板位置统一设计,很多住宅空调搁板确实有统一设计,但在实际使用中,却面临着如下几种情况。
1.空调外机位置不合理外机位设置离开室内机的位置过远,造成外墙冷媒管过长,不经济且影响美观,如图2。
2.外机尺寸不适合。空调外机根据匹数都有不同的尺寸,虽然不同的空调品牌外机尺寸会有些不相同.但尺寸差别不会过于悬殊,设计时应该根据较大的尺寸设计,以满足住户对空调品牌选择的多样性。空调机位设计过小,空调外机就无法在该位置摆放安装,用户使用时只能在空调机搁板外的位置安装空调外机.如图3,结果是冷媒管不得不拉长.影响经济和美观。
3.外机装饰不合理。有的外机位尺寸合适,位置比较合理,但装饰没有考虑外机散热,一般空调外机对散热有较高的要求,像大金空调要求空调外机外侧装饰开口率达到80%以上。如果使用过密的空调百叶,后期用户则不得不拆卸装饰百页,以满足空调外机散热,百叶拆除后影响立面观感,如图4。
4.外机位置不利于检修。有的外机位装在墙的另一侧,旁边也没有可以开启的窗户进入空调机位,导致安装和后期维修的不便设计时应在墙上设置开启的窗户或者检修门比较合适。
四、未考虑连接空调内外机的冷媒管修饰。
一般布置空调外机位时.设计往往只考虑空调外机位的遮挡,而没有关注冷媒管对外立面的影响,如图2。所以设计前应考虑好冷媒管出墙面孔洞与空调外机位的位置关系,或是在后期做统一的遮挡。
综上所述,空调的使用与住宅的适用、美观和经济性密切相关,其他设备例如太阳能热水器、地暖、新风系统等也是同样道理,所以住宅设计应认真考虑与设备的一体化问题。为了更好地解决两者之间的矛盾,建议从以下方面着手设计。
1.建筑设计在初期定位时,就要考虑未来需为住宅配置的设备,然后了解设备的性能和对安装的需求,把这些都作为设计需要考虑的条件,统筹考虑建筑设计。例如地暖的使用就需要考虑地面增加的尺寸高度对门窗、室内净高的影响,也需要考虑相应的设备的位置。
2.建筑在指定初期方案时,各类设备所需要的基本条件,管线预留尺寸.设备位置的摆放和尺寸预留等都必须作为建筑设计条件的一部分与建筑平面功能布局,例如室外机设备平台的位置大小,等等。
3.建筑设计要注意节能设计要求,降低设备能耗。