THIẾT KẾ NHÀ MÁY CƠ KHÍ

LỜI NĨI ĐẦU Trong nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, vị trí then chốt ngành khí khẳng định Mơn học Thiết kế nhà máy khí cung cấp cho sinh viên ngành công nghệ chế tạo máy kiến thức kinh nghiệm chun mơn cần thiết thiết lập xí nghiệp cơng ty chế tạo sản phẩm khí, theo quy mô điều kiện sản xuất khác nhau, để đạt hiệu sản xuất định, phù hợp với nhịp độ phát triển chung kinh tế quốc dân Giáo trình dùng làm tài liệu học tập mơn học Mặt khác, giáo trình giới thiệu để nhà chuyên môn tham khảo Nội dung giáo trình trình bày đọng theo trọng tâm q trình thiết kế cơng trình khí có đề cập đến chức tổ chức sản xuất cụ thể sau: Chương Những vấn đề thiết kế nhà máy khí Chương Thiết kế, quy hoạch tổng mặt nhà máy khí Chương Thiết kế phân xưởng khí Chương Thiết kế phân xưởng lắp ráp Chương Thiết kế phân xưởng dụng cụ Chương Thiết kế phân xưởng sửa chữa khí Tập thể tác giả mong đợi trân trọng đón nhận ý kiến đóng góp người đọc nội dung chun mơn giáo trình để ngày hồn thiện Chương1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ THIẾT KẾ NHÀ MÁY CƠ KHÍ 1.1 Khái niệm chung 1.1.1.Ý nghĩa kinh tế, kỹ thuật xã hội Trong nghiệp xây dựng đất nước, nhu cầu ngành kinh tế đòi hỏi phải phát triển sức sản xuất hoàn thiện quan hệ sản xuất ngành khí Mặt khác phát triển phong phú với tốc độ cao khoa học kỹ thuật dẫn đến yêu cầu sản xuất khác lĩnh vực chế tạo máy phục vụ ngành ngành kinh tế Vì phải thiết kế cải tạo nhà máy khí để chế tạo sản phẩm khác theo chủng loại đặc tính kỹ thuật với hiệu kinh tế cao, nhằm đáp ứng nhu cầu ngành Thiết kế nhà máy khí lĩnh vực chun mơn quan trọng ngành khí, mang tính tổng hợp cao; thể mối quan hệ chặt chẽ khâu thiết kế kết cấu sản phẩm thiết kế công nghệ chế tạo, thiết kế trang thiết bị dụng cụ sản xuất, tổ chức sản xuất theo dây chuyền công nghệ Chất lượng cơng nghệ có ảnh hưởng lâu dài đến trình sản xuất nhà máy cải tạo xây dựng Như vậy, đề án thiết kế nhà máy khí kết q trình nghiên cứu, thiết kế kiểm nghiệm khoa học kỹ thuật phức tạp, phải giải đồng mặt kỹ thuật kinh tế, tổ chức lao động q trình sản xuất với tính thực tiễn hiệu cao Mặt khác, thiết kế cải tạo nhà máy khí cịn góp phần tận dụng lực lượng lao động dư thừa, nhằm đẩy mạnh sản xuất theo chiều rộng chiều sâu, tạo điều kiện tăng nhanh mức thu nhập quốc dân cải thiện đời sống nhân dân lao động toàn xã hội 1.1.2 Quá trình sản xuất sở thiết kế Nhà máy khí đơn vị sản xuất kinh doanh có tính chủ động độc lập tương đối hệ thống kinh tế quốc dân hoạt động theo chế thị trường có điều tiết vĩ mơ nhà nước chun vơ sản Nó có chức chế tạo mặt hàng khí để đáp ứng nhanh có hiệu tốt nhu cầu luôn thay đổi ngành kinh tế xã hội; đồng thời phải có đủ sức cạnh tranh thị trường khí nội địa quốc tế Quá trình sản xuất kinh nhà máy khí thường bao gồm nhiều cơng đoạn phức tạp có quan hệ chặt chẽ với (Hình 1.1.) Cơ cấu nhà máy khí thiết kế xây dựng theo trình sản xuất đặc trưng diễn nhà máy Để điều khiển quản lí q trình sản xuất nhà máy đạt hiệu cao, trước hết phải coi nhà máy khí hệ thống kỹ thuật phức tạp, có tổ chức hợp lý, nhằm thực trình sản xuất định, đạt tiêu kinh tế kỹ thuật quy định chất lượng số lượng sản phẩm, suất lao động, thời hạn giá thành sản xuất, đảm bảo cho sản phẩm có đủ sức cạnh tranh thị trường tiêu thụ ,tạo điều kiện hoàn vốn đầu tư sản xuất nhanh Nghĩa thiết kế nhà máy cần phải xác định phân tích xác mối quan hệ chặt chẽ phân xưởng phận sản xuất sở chương trình sản xuất chung theo luận điểm khoa học hệ thống kĩ thuật Việc xác định xác hợp lý chương trình sản xuất nhà máy theo yêu cầu xã hội sản xuất, theo trình độ khoa học kỹ thuật thực tế, thông qua hoạt động tiếp cận thị trường (Makerting) nhạy bén, có tính chất định đến hiệu sản xuất nhà máy; chương trình sản xuất định cấu nhà máy hai mặt kỹ thuật sản xuất tổ chức sản xuất; mà cấu nhà máy lại định tính chất q trình sản xuất nhà máy hoạt động (Hình 1.2) Các trình phụ trợ (B) Điều kiện ban đầu (C) Kết sản xuất (D) Quá trình chế tạo sản phẩm khí (A) A1 A2 A3 A4 Hình 1.1 Các cơng đoạn q trình sản xuất nhà máy A: Quá trình chế tạo sản phẩm khí, gồm cơng đoạn sản xuất khí: A1: Q trình chế tạo phơi, A2: Gia cơng chi tiết khí (cơ, nhiệt, xử lí bề mặt), A3: Lắp ráp sản phẩm khí, A4: Bao gói sản phẩm B: Các trình phụ trợ: cung cấp lượng, vận chuyển, bảo quản, bảo dưỡng, vệ sinh kỹ thuật, an toàn lao động, quản lý điều hành, đào tạo sinh hoạt đời sống… C: điều kiện ban đầu trình sản xuất (mặt hàng, sản lượng tiêu chất lượng – xuất – Giá thành – lãi…) D: Kết sản xuất: sản phẩm khí đạt tiêu chất lượng, suất thành khả cạnh tranh … I (IV) (IV) II III Hình 1.2 Quan hệ chuẩn bị sản xuất sản xuất I: Chuẩn bị sản xuất: tiếp cận thị trường, thiết kế thử nghiệm kết cấu sản phẩm, xác định nhu cầu cho sản xuất II: Bán sản xuất (sản xuất thử số sản phẩm ứng với số sê- ri 0) III: Thực q trình sản xuất với quy mơ định, theo hướng linh hoạt hóa sản xuất, đạt hiệu tốt chất lượng, suất, lãi suất … IV: Hoạt động tổ chức tối ưu Trong thời đại mà kinh tế thị trường hoạt động theo giám sát nhà nước phổ cập nhiều nước, khoa học kỹ thuật phát triển tốc độ cao, cạnh tranh để chiếm lĩnh thị trường tiêu thụ ngày gay gắt Q trình sản xuất có tính linh hoạt cao đóng vai trị định khả tiếp cận thị trường doanh nghiệp Có thể coi tính linh hoạt nguyên tắc hoạt động sản xuất kinh doanh công nghiệp chế tạo khí, quy mơ sản xuất hàng loạt nhỏ vừa phổ biến (chiếm khoảng 80 %) Ở nước phát triển, dây chuyền công nghệ linh hoạt (Flexble Manufacturing System-FMS) thiết lập từ thiết bị, trang bị sản xuất người máy công nghiệp (Industrial Robot – IR) điều khiển kĩ thuật số (Numerical Control) vi xử lí (Microprocessing), nghĩa dùng hệ điều khiển CNC (Computerised Nummerical Control), với vốn đầu tư lớn (khoảng vài vạn đến vài triệu USD) đóng vai trị định q trình sản xuất Cơ cấu nhà máy khí thực tế hai thành phần hợp thành kĩ thuật sản xuất tổ chức sản xuất, ứng với điều kiện sản xuất cụ thể, nhằm tạo điều kiện làm việc tối ưu cho người lao động (công nhân sản xuất) để đạt hiệu lao động tốt Q trình sản xuất ngành khí thường phân cấp bảng 1.1 Bảng 1.1 Hệ thống phân cấp trình sản xuất ngành khí Nhóm Nhóm 1: theo cấu Nhóm 2: theo cấu Nhóm 3: theo cấu trúc cơng nghệ trúc kỹ thuật trúc không gian Cấp Nguyên công Cấp Cấp Cấp Cấp Hệ thống công nghệ (máy, thiết bị phụ ) Chuỗi Hệ thống máy nguyên cơng (nhóm máy, đường dây máy) Q trình cơng Hệ thống/ dây nghệ chuyền gia công lắp ráp Quá trình sản xuất Hệ thống sản xuất Cấp Chỗ làm việc (trạm công nghệ) Công đoạn sản xuất Phân xưởng sản xuất Nhà máy khí (cơng ty khí = cơng ty con) Tổng cơng ty khí (công ty mẹ ) 1.1.3 Nội dung thiết kế Tùy theo điều kiện thiết kế cụ thể, vào chương trình sản xuất mức đầu tư vốn cho sản xuất mà công việc thiết kế nhà máy khí phân hai trường hợp sau: - Thiết kế cải tạo nhà máy, phân xưởng, phận sẵn có sở thay đổi mặt hàng, tăng sản lượng, thay đổi công nghệ chế tạo - Thiết kế nhà máy, phân xưởng, phận hoàn tồn Cơng việc thiết kế cải tạo nhà máy, phân xưởng, phận có sẵn việc phân tích thay đổi chương trình sản xuất nghiên cứu hoạt động sản xuất kinh doanh đề phương án cải tạo hợp lí nhằm tận dụng tối đa lực sản xuất có, đồng thời loại trừ hạn chế trình sản xuất Loại thiết kế không cần vốn đầu tư lớn có khả mang lại hiệu cao, tránh lãng phí vốn Đây trọng tâm công tác thiết kế nhằm đẩy mạnh sản xuất theo chiều sâu, tận dụng có hiệu lực sản xuất có sẵn sở, tạo điều kiện hồn thiện q trình sản xuất nhà máy khí với định hướng kinh tế mới, bối cảnh kinh tế thị trường nhiều thành phần sách mở cửa kinh tế đối ngoại để hịa nhập với tồn cầu nhà nước Cơng việc thiết kế nhà máy, phân xưởng phận hồn tồn việc phân tích tài liệu ban đầu sản phẩm, sản lượng, phương pháp công nghệ, tổ chức sản xuất, thời hạn đưa cơng trình vào hoạt động để đề phương án thiết kế hợp lí Loại thiết kế mang tính chất hệ thống hồn chỉnh, phải ứng dụng kịp thời thành tựu giải pháp tiên tiến kĩ thuật cơng nghệ, phải xác định xác nội dung sau: chương trình sản xuất, quy trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm, quy hoạch tổng mặt mặt phận, phương tiện vận chuyển, kho tàng, vật tư kĩ thuật để đảm bảo cho trình sản xuất đạt hiệu cao tương ứng với trình độ phát triển khoa học kĩ thuật mặt kỹ thuật sản xuất tổ chức sản xuất 1.1.4.Tổ chức công tác thiết kế Thiết kế nhà máy khí cơng việc tổng hợp phức tạp địi hỏi phải có cộng tác chặt chẽ tập thể chuyên gia khoa học kĩ thuật, quản lý kinh tế - kỹ thuật thuộc nhiều chuyên môn khác giai đoạn thiết kế Tập thể thiết kế phải tổ chức hợp lý theo chế thích hợp chủ nhiệm cơng trình quản lý điều hành Chủ nhiệm cơng trình phải có trình độ chun mơn khí chế tạo, phải kỹ sư khí, có khả tổ chức, điều hành tập thể thiết kế đạt hiệu tốt nhằm đảm bảo chất lượng thời hạn thiết kế cơng trình Tùy theo quy mơ cơng trình mà tập thể thiết kế phân công thành nhóm chun mơn đảm nhiệm thiết kế phần chun mơn, ví dụ: Nhóm khí, Nhóm điện kỹ thuật, nhóm xây dựng cơng nghiệp Chức Chủ nhiệm cơng trình phân chia cơng việc thiết kế hợp lý theo chuyên môn quản lý việc thực trình thiết kế, nhằm đảm bảo tiến độ thiết kế nhanh chất lượng thiết kế cao 1.1.5 Những quy định chung Nhà máy khí doanh nghiệp với hình thức sở hữu định phù hợp với kinh tế thị trường nhiều thành phần kinh tế hoạt động điều tiết nhà nước Nó đơn vị sản xuất – Kinh doanh hạch toán kinh tế tương đối độc lập, nhà nước (thông qua Bộ chủ quản sở Công thương tỉnh) cho phép xây dựng cải tạo để phát triển Khi thiết kế nhà máy khí cần phải tuân thủ pháp lệnh quy định quản lý kinh tế xã hội nhà nước như: Luật tổ chức doanh nghiệp, Luật đầu tư, Luật lao động, Luật đất đai, Luật bảo vệ tài nguyên môi trường Sau khái niệm theo quy định chung cần lưu ý thiết kế nhà máy khí:  Cơng trình đơn vị có tính chất độc lập kĩ thuật khơng gian nhà máy phân xưởng thiết kế, ví dụ: tịa nhà, trạm điện, kho  Một cơng trình thường gồm nhiều hạng mục cơng trình  Chủ đầu tư quan cấp cho vay vốn đầu tư xây dựng, mua sắm thiết bị cho cơng trình theo dự án đầu tư, ví dụ: Ngân hàng đầu tư phát triển, Ngân hàng tín dụng, Cơng ty cổ phần Chủ đầu tư chư dự án: nghĩa có chúc tự huy động tìm nguồn vốn cho cơng trình  Cơ quan thiết kế tổ chức đảm nhận chức thiết kế công trình, cung cấp tài liệu vẽ thiết kế cơng trình, đồng thời giám sát q trình thực hiện, đề án thiết kế cơng trình thiết kế xây dựng vận hành khai thác cơng trình Cơ quan thiết kế thường phòng thiết kế viện, ví dụ: Viện thiết kế cơng trình khí thuộc Cơng thương  Cơ quan xây lắp tổ chức chịu trách nhiệm xây dựng lắp đặt cơng trình (nhà xưởng thiết bị ) kể từ bắt đầu thi công đến bàn giao nghiệm thu, ví dụ: Cơng ty xây dựng, Cơng ty lắp máy Hiện hình thức đấu thầu công khai áp dụng để xác định quan: đầu tư, thiết kế, xây lắp cơng trình  Hạn ngạch cơng trình mức quy định thời giá trị vốn đầu tư xây dựng để phân cấp cơng trình theo: Cơng trình hạn ngạch cơng trình hạn ngạch  Tài liệu thiết kế bao gồm vẽ thuyết minh tồn cơng trình chuẩn bị thiết kế, thiết kế thi cơng Khi thiết kế cơng trình cần có tài liệu sau: - Hợp đồng thiết kế cơng trình - Luận chứng kinh tế kĩ thuật cơng trình - Các vẽ sản phẩm, phận, cụm, nhóm, chi tiết khí - Các tài liệu điều tra, khảo sát địa điểm xây dựng cơng trình - Các văn kí kết hợp tác (liên doanh, liên kết) thiết kế xây dựng cơng trình q trình sản xuất nhà máy sau (cung ứng vật tư kĩ thuật, lao động lượng, vốn, tiêu thụ sản phẩm, đào tạo nhân lực kĩ thuật ) Khi trình duyệt đề án thiết kế cơng trình cần có tài liệu sau: - Tập thuyết minh giải trình tồn cơng trình thiết kế gồm tồn nội dung tính tốn thiết kế cơng nghệ, kiến trúc xây dựng, thống kê sơ đồ, biểu đồ, vẽ xây dựng theo luận Kinh tế Xã hội - Môi trường - Các vẽ mặt tổng thể mặt phận cơng trình - Các vẽ kiến trúc nhà xưởng cơng trình - Các vẽ thi cơng xây dựng cơng trình - Các số liệu kinh tế cơng trình (năng lực hiệu sản xuất, hiệu đầu tư, thời hạn hoàn vốn đầu tư ), nêu cụ thể cho hạng mục cơng trình ( phân xưởng, phận) Các tài liệu trình duyệt hợp thành đề án kinh tế cơng trình thiết kế, bao gồm tập thuyết minh giải trình vẽ thiết kế cần thiết công nghệ sản xuất thi cơng xây dựng cơng trình 1.2 Nội dung kinh tế, kỹ thuật tổ chức cơng trình thiết kế Nhà máy phân xưởng thuộc ngành khí chất hệ thống kỹ thuật phức tạp, tổ chức tối ưu theo điều kiện quy mô cụ thể, nhằm đạt hiệu kỹ thuật, kinh tế định Như vậy, thiết kế nhà máy khí cần phải nghiên cứu giải triệt để vấn đề kinh tế, kỹ thuật tổ chức trình sản xuất diễn nhà máy phân xưởng, theo phương pháp xử lý hệ thống 1.2.1 Nội dung kinh tế Xác định chương trình sản xuất bao gồm: loại sản phẩm, sản lượng, thời hạn tồn tại, giá thành ước tính theo khả cạnh tranh thị trường sở hoạt động tiếp cận thị trường tiêu thụ ngồi nước (Marketing) Tìm hiểu dự trù nguồn cung cấp nhu cầu cho q trình sản xuất cơng trình (ngun liệu phụ, nhiên liệu, khí nén, nước điện, lao động ) Phối hợp với quan chức để điều tra, khảo sát, lựa chọn địa điểm xây dựng cơng trình, ví dụ: Bộ kế hoạch đầu tư, Cục An ninh quốc gia, Cục xây đô thị, Văn phòng kiến trúc sư trưởng, Viện quy hoạch khí, Bộ Y tế, Bộ Khoa học cơng nghệ môi trường, Bộ lao động thương binh xã hội với mục đích xác định địa điểm xây dựng cơng trình đảm bảo hợp lí mặt : quy hoạch kinh tế quốc phòng , cung cấp vật tư kỹ thuật, lao động, bảo vệ môi trường, tiêu thụ sản phẩm Xác định quy mơ cấu tạo cơng trình (cơng trình lớn, vừa, nhỏ) Lập kế hoạch dự kiến mở rộng phát triển nhà máy sau Lập phương án liên doanh, liên kết sản xuất với xí nghiệp lân cận Giải cụ thể vấn đề cung cấp vốn đầu tư, thiết bị, vật liệu xây dựng sở phối hợp trách nhiệm với quan có liên quan phía đối tác xây dựng cơng trình Nghiên cứu lập phương án giải vấn đề đời sống, sinh hoạt văn hóa phúc lợi xã hội lực lượng lao động nhà máy thiết kế 1.2.2 Nội dung kỹ thuật Thiết kế q trình cơng nghệ dây chuyền sản xuất để chế tạo sản phẩm khí (Chế tạo phôi, gia công nhiệt, kiểm tra chất lượng, lắp ráp, bảo quản, bao gói ) theo chương trình sản xuất nhà máy thiết kế trọng tâm quan trọng phức tạp Chất lượng thiết kế thử nghiệm giải pháp dây chuyền công nghệ chế tạo sản phẩm khí có ảnh hưởng trực tiếp đến nội dung thiết kế khác đến chất lượng chung đề án thiết kế nhà máy khí Xác định thời gian cần thiết để chế tạo sản phẩm toàn sản lượng Tính tốn, xác định số lượng, chủng loại, trang thiết bị dụng cụ công nghệ cần thiết ứng với công đoạn, phân xưởng sản xuất (chế tạo phôi, gia công nhiệt luyện, lắp ráp, kiểm tra ) Xác định bậc thợ số lượng công nhân sản xuất: số lượng kỹ thuật viên, lực lượng quản lý phục vụ sản xuất Xác định khối lượng giải pháp cung cấp phôi liệu, nhiên liệu, lượng, nước cho công đoạn phân xưởng sản xuất Lập sơ đồ vận chuyển, xác định phương tiện vận chuyển phân xưởng phận sản xuất toàn nhà máy Giải vấn đề vệ sinh kỹ thuật, môi trường, an tồn lao động, phịng chống cháy nổ , đảm bảo điều kiện thơng gió - chiếu sáng mơi trường làm việc thích hợp, bố trí thao tác chỗ làm việc khoa học để lao động với chất lượng suất cao Xác định nhu cầu diện tích, bố trí hợp lý mặt sản xuất phân xưởng phận tổng mặt nhà máy Xác định kết cấu kiến trúc nhà xưởng cho hạng mục cơng trình Những nội dung kỹ thuật có quan hệ chặt chẽ với nhóm thiết kế gồm kỹ sư công nghệ chế tạo máy giải 1.2.3 Nội dung tổ chức Xác định cấu hệ thống quản trị điều khiển nhà máy; quy định phòng, ban, phân xưởng, phận; nêu rõ chức đơn vị điều hành hội đồng quản trị, công ty (Ban điều hành), Hội đồng doanh nghiệp Tổ chức hệ thống quản lý kỹ thuật sản xuất - kinh doanh nhà máy từ Phó giám Đốc kỹ thuật, phịng kỹ thuật/cơng nghệ, kỹ thật viên, quản đốc phân xưởng đến công nhân sản xuất dây chuyền công nghệ Lập phương án tổ chức quản lý lao động, bồi dưỡng chuyên môn, đào tạo lao động (thi nâng bậc thợ, đào tạo lại, đào tạo nâng cao) Tổ chức bảo vệ máy Giải hoạt động sinh hoạt trị, văn hóa xã hội lực lượng lao động nhà máy Tóm lại, tập thể thiết kế nhà máy khí phải nắm vững giải tốt nội dung kinh tế tổ chức trình thiết kế; mà chủ yếu phần thiết kế thử nghiệm q trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm khí Nhóm thiết kế cơng nghệ cho sản phẩm tự giải toàn nội dung giao cho nhóm chun mơn thiết kế phần, tùy theo mức độ phức tạp quy mô công trình, yêu cầu đảm bảo cho nhà máy thiết kế hệ thống đồng mặt kỹ thuật, tổ chức kinh tế, phù hợp với phát triển khoa học kỹ thuật điều kiện cụ thể; cho trình sản xuất nhà máy đạt hiệu cao đáp ứng nhu cầu xã hội 1.3 Tài liệu ban đầu Trước tiến hành thiết kế nhà máy, tập thể thiết kế phải nghiên cứu thận trọng số liệu điều tra phương hướng lâu dài mục đích cụ thể, nhằm thực nhiệm vụ kinh tế định theo định hướng phát triển chung khoảng thời gian tương đối dài hàng chục năm kinh tế quốc dân Tập thể thiết cần kiểm tra độ tin cậy liệu ban đầu trước tiến hành thiết kế công trình 10 ... xưởng, phận) Thiết kế thi cơng 1.6 Hồ sơ trình duyệt để thẩm định đề án thiết kế nhà máy khí Đề án thiết kế cơng trình Nhà máy khí bao gồm tập thuyết minh (giải trình thiết kế) vẽ thiết kế công nghệ,... thời gian Hợp đồng thiết kế Quá trình thiết kế nhà máy khí: Thiết kế kỹ thuật (công nghệ, kiến trúc) Thiết kế thi công xây dựng Luận chứng (dự án) Đề án thiết kế nhà máy Thiết kế mẫu Điều kiện... thi) cơng trình, đảm nhận thiết kế kỹ thuật (công nghệ kiến trúc) thiết kế thi công cho cơng trình 21 Q trình thiết kế nhà máy khí thường gồm hai giai đoạn thiết kế kỹ thuật thiết kế thi cơng