Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo này trình bày tính cấp thiết của vấn đề nâng cao tính công nghệ trong quá trình chế tạo và lắp đặt hệ thống đường ống tàu thủy. Phân tích các đặc điểm công nghệ và đề ra các giải pháp trong quá trình này. Các phương án đề xuất cho phép rút ngắn chu trình thi công và giảm khối lượng làm việc trong phần đường ống khi thực hiện các đơn đặt hàng đóng tàu, cũng như tăng hiệu suất lao động trong các nhà máy đóng tàu.
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 [2].Phạm Thế Phiệt Bài tập học chất lỏng Trường Đại học Hàng hải [3] PGS.PTS Hoàng Văn Quý Thuỷ lực khí động lực Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1997 [4] Hồng Văn Q, Nguyễn Đình Lương, Lê Bá Sơn, Đỗ Hữu Thành, Lê Văn Thuận Cơ học chất lỏng ứng dụng Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội, 2005 [5] Phạm Văn Vĩnh Cơ học chất lỏng ứng dụng Nhà xuất Giáo dục, 2005 [6] Lê Danh Liên Cơ học chất lỏng ứng dụng Nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] www.Ansys.com NGHIÊN CỨU NÂNG CAO TÍNH CƠNG NGHỆ TRONG Q TRÌNH CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐƢỜNG ỐNG TÀU THỦY RESEARCH TO ENHANCE TECHNOLOGY IN THE FABRICATION PROCESS AND INSTALLATION OF MARINE PIPELINES (1) NCS ĐỖ TẤT MẠNH (2) PGS TSKH Sakhno K.N (1) Viện Cơ Khí, Trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam (2) Trường Đại Học Tổng Hợp Kỹ Thuật Quốc Gia Astrakhan, LB Nga Tóm tắt Bài báo trình bày tính cấp thiết vấn đề n ng cao tính cơng nghệ q trình chế tạo lắp đặt hệ thống đường ống tàu thủy Ph n tích đặc điểm công nghệ đề giải pháp trình Các phương án đề xuất cho phép rút ngắn chu trình thi cơng giảm khối lượng làm việc ph n đường ống thực đơn đặt hàng đóng tàu, tăng hiệu suất lao động nhà máy đóng tàu Từ khóa: đường ống tàu thủy, chế tạo, lắp đặt, bù lệch Abstract This paper presents the urgency of the issue to enhance technology in the fabrication and installation of pipe systems for ships Analyses the characteristics of technology and proposes the solutions in this process The proposed methods allow shorter cycle and reduce the volume of construction work in the pipeline to implement the orders of shipbuilding, as well as increasing labor efficiency in the shipyard Keywords: ship’s piping system, manufacture, installation, compensation Đặt vấn đề Tàu thủy đại ngày biết đến tổ hợp công nghệ phức tạp, tạo thành từ loại thiết bị, tổ chức khí kết cấu khác Để đảm bảo hoạt động thiết bị ta cần tới phục vụ hệ thống đường ống Với đời nhiều loại tàu với đặc thù mới, yêu cầu ứng dụng thiết bị phức tạp tất yếu kéo theo gia tăng số lượng đường ống với hình dáng khác cần phải lắp đặt phù hợp vào tàu Kiểu dáng kích thước để chế tạo đường ống riêng biệt xác định theo không gian lắp đặt tuyến đường ống Trong 30 năm trở lại tổng khối lượng lao động liên quan đến đường ống dẫn (chế tạo đường ống lắp đặt lên tàu) tăng từ 5% lên đến 10-20% so với tổng khối lượng lao động đóng tàu, cịn tàu cá cơng nghiệp lên đến 14-17% [1] Rất nhiều nguyên công lắp đặt đường ống nằm đường tới hạn quan trọng, trực tiếp ảnh hưởng đến tiến độ chung việc Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 72 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 đóng tàu Vì xu quan trọng việc đóng tàu ngày làm tăng hiệu sản xuất thông qua việc đưa công nghệ vào việc chế tạo đường ống theo liệu thiết kế chưa qua hiệu chỉnh chỗ Với trợ giúp tài liệu thiết kế liệu đủ để chế tạo lắp đặt đường ống cho phép phối hợp đồng thời với q trình đóng tàu giúp giảm thời hạn thực đơn đặt hàng đóng tàu Các cơng nghệ đưa địi hỏi định q trình thiết kế đường ống dẫn hệ thống, phải đảm bảo: độ xác lắp đặt ống thiết bị; giảm khối lượng lao động công việc lắp ghép; tăng chất lượng tính xác tài liệu hệ thống đường ống dẫn tàu thủy, dựa sở khoa học phương pháp thiết kế chúng, đảm bảo khả sản xuất lượng ống lớn mà hồn tồn khơng dùng đến mẫu hay hiệu chỉnh tàu; tăng phần trăm ống chế tạo từ 40 đến 60-70% (Hình 1) 28% 40% 32% Hình 1: Tỷ trọng ống chế tạo theo hướng công nghệ: – ống chế tạo sơ bộ; – ống chế tạo theo kích thước đo trường; – ống xoay trục Phƣơng hƣớng giải vấn đề Công nghệ chế tạo lắp đặt hệ thống đường ống truyền thống tính tốn trước tuyến đường ống thơng qua vị trí xây dựng đối tượng, với việc thống kê phân bố thiết bị, kết cấu khung hệ thống khác Khi độ xác cần thiết phải đạt thông qua khối lượng công việc hiệu chỉnh đáng kể liên quan đến thay đổi kích thước thành phần ống riếng rẽ, tiếp phải lắp đặt với loạt thao tác tay chỗ, ứng dụng mẫu công nghệ chuyên dụng Ngày khả chế tạo lắp đặt hệ thống đường ống tàu thủy đảm bảo việc sử dụng đoạn ống xoay trục Theo công nghệ hành đoạn ống xoay trục phải bù sai số trình chế tạo lắp ráp đường ống lắp đặt tuyến, kết cấu vỏ tàu, chi tiết máy thủy lực, khí, thiết bị Ống xoay trục phụ thuộc vào loại công dụng tàu, chiếm đến 20-40% số lượng đường ống chung (Hình 1) Điều làm tăng khối lượng lao động để chế tạo đường ống thời gian lắp ráp chúng, làm kéo dài đến tồn q trình đóng tàu [1,2] Mục đích việc nghiên cứu thiết lập sở lý thuyết với tảng đảm bảo tính cơng nghệ đường ống dẫn hệ thống tàu thủy dựa sở mơ hình hình học dạng ống khác khả điều chỉnh tuyến đường ống Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 73 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Tìm đoạn song song tuyến ống Tìm thấy? Khơng Hiệu chỉnh tuyến ống BẮT ĐẦU Tìm phần có đường ống thẳng Tìm thấy? Có Khơng Có Tìm phương án bù Tìm thấy? Tìm phương án tương ứng Tìm phương án cho đường ống thẳng Khơng Có Tìm thấy? Có Bù mức độ I Khơng có ống xoay trục – bù tồn ph n Bù mức độ II Có ống xoay trục đoạn chừa kích thước Khơng Có Tìm thấy? Khơng Phương án sử dụng đoạn chừa kích thước Có Một đoạn? Khơng Bù mức độ III Có ống xoay trục đoạn chừa kích thước Có Hai đoạn? Khơng Hình 2: Thuật toán xác định khả bù tuyến đường ống thiết kế Để đạt mục đích ta cần phải giải loạt vấn đề sau: a) Tạo triển vọng nâng cao tính công nghệ đường ống hệ thống tàu tổng đoạn thiết kế b) Trên sở phân tích cách tiếp cận đại việc thiết kế, chế tạo lắp đặt đường ống tàu để hoàn thiện khái niệm việc tăng tính cơng nghệ đường ống dẫn, giảm cần thiết phải đo kích thước chỗ q trình thực đơn hàng đóng tàu c) Hồn thiện sở lý thuyết phương pháp đánh giá độ xác việc chế tạo ống tổng đoạn thiết kế d) Trong khuôn khổ giả thiết mối liên quan hình dạng khả hiệu chỉnh tuyến đường ống ta thiết lập khả hiệu chỉnh độ dung sai tuyến ống dẫn mà bị giới hạn mối nối cứng cố định, chưa tính đến hình dạng ống xoay trục e) Cùng với mục đích ứng dụng kết việc nghiên cứu hệ thống tự động hóa thiết kế và chuẩn bị công nghệ sản xuất để hồn thiện mơ tả tốn học khả hiệu chỉnh tuyến đường ống f) Thực tổng hợp nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng lại lý thuyết tương ứng khái niệm chung g) Hồn thiện phương pháp luận việc tăng tính cơng nghệ đường ống hệ thống tàu sở mơ hình hình học dạng ống khả điều chỉnh tuyến đường ống dẫn Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 74 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Thuật toán xác định khả bù độ lệch kích thƣớc tuyến đƣờng ống Phương án đề xuất giải vấn đề liên quan đến cần thiết phải thực công đoạn thiết kế việc phân tích tuyến đường ống theo tính cơng nghệ đảm bảo cho khả chế tạo mà không cần đo kích thước chỗ Phân tích theo hướng xác định điều kiện khả bù độ lệch tọa độ kích thước mối tương quan vị trí với thành phần nối với tuyến đường ống, có tính đến dung sai việc chế tạo ống (Hình 2) Triển vọng ứng dụng kết nghiên cứu sử dụng chúng vào trình thiết kế, chế tạo lắp ráp hệ thống đường ống tàu thủy (Hình 3) Hệ thống tự động hóa đường ống Bố trí tuyến đường ống Xác định mức độ khả bù tuyến đường ống Phân phối đường ống vào tuyến Kiểm tra mức độ khả bù tuyến đường ống Kiểm tra ống đặc tính cơng nghệ Đánh giá độ xác chế tạo ống Bản đồ cơng nghệ vẽ phác thảo đường ống Bản vẽ đường ống riêng rẽ Chương trình quản lý thi cơng đường ống Hình 3: Tổng hợp kết nghiên cứu hệ thống tự động hóa thiết kế tập hợp công nghệ chế tạo đường ống Khái niệm vùng bù trình tự lắp ráp đƣờng ống Quỹ đạo tuyến đường ống tạo thành điểm nối tiếp T1, T2, …, Tm Mỗi điểm điểm uốn (thay đổi phương tuyến đường ống) điểm nối ống với (không thay đổi phương tuyến đường ống) Phần đường ống mà có đoạn đầu đoạn cuối song song với dùng để dịch chuyển điểm cuối tuyến đường ống, quay đường ống điểm nối nằm đoạn đến ranh giới với cấu trúc lân cận Vùng mà vạch trình điểm cuối A = Tm gọi vùng bù sai số cho phép Hay gọi tắt vùng bù Việc xác định vùng bù có ý nghĩa quan trọng trình lắp ráp bù lệch cho tuyến đường ống [3,4] Khi quay cặp đường ống song song với tạo nên cung trịn S1 xác định theo phương trình: Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 75 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 ⃗⃗⃗⃗⃗ ( ) ( ) ⃗ ( ) ⃗⃗⃗⃗⃗ ( đó: F– điểm đường trịn, R – Bán kính đường tròn ⃗⃗⃗⃗⃗ – tọa độ tâm đường tròn ⃗ – véc tơ sở t – góc quay giới hạn [-α, β] α, β – góc giới hạn tạo thành điểm A mút cung tròn Vùng bù S2 tạo nên cung tròn: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ( ) ⃗⃗⃗ ( ( ) ) ⃗⃗⃗⃗ ( ) ⃗⃗⃗ ( ( ) ) ⃗⃗⃗⃗ ( ) ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ( Vùng bù S3 tạo nên cung tròn: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ( ⃗⃗⃗⃗ ( ) ) ⃗⃗⃗ ( ( ) ⃗⃗⃗ ( ( ) ) ⃗⃗⃗⃗ ( ) ( ) ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗ ( ( ) ) ( Khi xác định trạng thái thực tế điểm A, ta tính giá trị biến số t1, t2, t3, tức góc cần phải quay đường ống đầu nối mặt bích để bù sai lệch xảy Trình tự thực cơng việc liên quan đến đường ống khu vực riêng rẽ tàu, mà tương ứng với biểu đồ xây dựng cần tiến hành lắp ráp hệ thống đường ống, theo bước sau: Lắp ráp sơ ống chế tạo Điều chỉnh đấu nối ống xoay trục tàu, với có mặt máy chuyên dụng, nhà máy Chế tạo hoàn chỉnh ống xoay trục nhà máy (hàn mối nối ấn định, xử lý hóa chất,…) Lắp ráp ống xoay trục Thử bền đường ống Trên thực tế cơng việc tiến hành cơng trình diễn theo bước: + 5, việc chế tạo đoạn ống xoay trục thực lúc với trình chế tạo đường ống nói chung cách sơ bộ, từ cho phép uốn cong chúng tuyến riêng rẽ giai đoạn cuối công đoạn lắp ráp đường ống Thời gian gián đoạn hai công đoạn thi công giảm đáng kể tiết giảm bước trình chế tạo ống Như vậy, qua việc giảm khối lượng lao động liên quan đến đường ống, phương pháp tạo tiền đề để giúp rút ngắn thời gian đóng tàu Kết luận Việc thiết lập giải pháp mặt lý thuyết cách thức nêu giúp tăng cơng nghệ đường ống sở tạo mẫu hình học khả bù lệch tuyến đường ống Giải pháp loại bỏ cần thiết phải đo kích thước trường, tiến tới rút ngắn chu trình thi cơng giảm khối lượng làm việc phần đường ống thực đơn đặt hàng đóng tàu, tăng hiệu suất lao động nhà máy đóng tàu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sakhno K.N Các sở khoa học việc thiết kế chế tạo tuyến đường ống tàu thủy Tạp chí đóng tàu (Saint Petersburg, LB Nga) №6 2009 [2] Sakhno K.N Ph n tích thiết lập tuyến đường ống tàu thủy theo hướng công nghệ Tạp chí khoa học Trường đại học tổng hợp kỹ thuật quốc gia Astrakhan, LB Nga №2 2010 Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 76 ... tuyến đường ống, có tính đến dung sai việc chế tạo ống (Hình 2) Triển vọng ứng dụng kết nghiên cứu sử dụng chúng vào trình thiết kế, chế tạo lắp ráp hệ thống đường ống tàu thủy (Hình 3) Hệ thống. .. tạo sơ bộ; – ống chế tạo theo kích thước đo trường; – ống xoay trục Phƣơng hƣớng giải vấn đề Công nghệ chế tạo lắp đặt hệ thống đường ống truyền thống tính tốn trước tuyến đường ống thơng qua... phải lắp đặt với loạt thao tác tay chỗ, ứng dụng mẫu công nghệ chuyên dụng Ngày khả chế tạo lắp đặt hệ thống đường ống tàu thủy đảm bảo việc sử dụng đoạn ống xoay trục Theo cơng nghệ hành đoạn ống