CC BY
64
УДК 629.5.06.001.2:621.643 ББК 39.459.9-022
К. Н. Сахно
МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ (ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОРАБОТКИ) ТРАСС ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБ БЕЗ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ПО МЕСТУ
K. N. Sakhno
METHODS OF PROJECTION (TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTAL WORK) OF PIPELINE ROUTES FOR MANUFACTURING PIPES WITHOUT MEASURING SIZES AT PLACE
Представлена методологическая проработка вопроса изготовления и монтажа судовых трубопроводов без снятия размеров по месту. Внедрение методики способствует повышению эффективности судостроительного производства путем совершенствования технологий изготовления и монтажа труб, ориентированных на сокращение циклов постройки и снижение трудоёмкости трубопроводных работ при выполнении судостроительных заказов.
Ключевые слова: трубопроводы, проектирование, изготовление, монтаж.
Methodological developmental work of problem of manufacturing and mounting of ship pipelines without measuring sizes at place is presented. Introduction of methods contributes to increasing in efficiency of shipbuilding production by means of perfecting technologies of manufacturing and mounting of pipes directed to reducing cycles of building and decreasing labour-intensiveness of pipeline works when carrying out ship-building orders.
Key words: pipelines, projection, manufacturing, mounting.
Технологическая проработка проектирования расположения трубопроводов и определение компенсационных возможностей проектной трассировки [1-6] проводятся в автоматизированном режиме, с использованием САПР-трубопроводов, и начинаются после прокладки трасс, до расстановки соединений и путевой арматуры. Входными параметрами являются данные, полученные в результате формирования 3Б-модели трассировки трубопроводов в проектируемом помещении.
1. Трубопровод делится на части, ограниченные жёстко фиксированными соединениями, в дальнейшем - трассы.
2. В качестве исходных данных трасса представляется ломаной линией, где сломы -это места погибов. Каждая точка ломаной зафиксирована в системе координат.
3. На основании геометрических данных линии трубопровода выполняют построение расчётной модели области компенсации трассы, расположив её центр в последней точке трассы.
4. Для сравнения вводят параметры области отклонений в виде параллелепипеда, расположив его центр в последней точке трассы.
5. Область компенсации поглотила область (параллелепипед) отклонений. Это означает, что любые отклонения, выявившиеся в процессе монтажа трассы, могут быть компенсированы смещением трассы при монтаже из готовых труб за счёт поворотов в свободных соединениях, расположенных на параллельных участках или на прямых трубах. Трасса соответствует первому уровню компенсационных возможностей. Все трубы трассы могут изготавливаться по проектной информации без уточнения размеров по месту.
6. Составляется список (база данных) параллельных участков и, если потребовалось, и прямых участков, использованных в формировании области компенсации. Впоследствии указанная информация используется в процессе анализа трасс после расстановки соединений и путевой арматуры.
7. Область компенсации поглотила только часть области отклонений, являясь двумерной поверхностью или плоской фигурой, которая не поглощает объёмный параллелепипед отклонений полностью. Трасса квалифицируется трассой второго уровня.
8. Проводится поиск участков, расширение в направлении которых сделает область компенсации объёмной. Определяется величина расширения по участку для полной компенсации. Участков с необходимым направлением в трассе может оказаться несколько. Список таких участков с величиной расширения сохраняется в базе данных.
9. По окончании анализа составляется список параллельных участков и, если потребовалось, и прямых участков, использованных в формировании области компенсации. Указанная информация и список (см. п. 8) используются в процессе анализа трасс после расстановки соединений и путевой арматуры.
10. Область компенсации представляется прямой линией. Трасса квалифицируется трассой третьего уровня. Это означает, что данную трассу в процессе монтажа из готовых труб можно перемещать только в одном направлении - по линии компенсации.
11. Для полной компенсации необходимо преобразовать линию в объёмную фигуру. Осуществляется поиск в трассе пары участков, при расширении по одному из которых линия компенсации преобразуется в плоскую фигуру, а при расширении в направлении второго участка область компенсации станет объёмной. Определяются величины расширений по каждому из двух участков для компенсации. Пар участков с необходимыми направлениями в трассе может оказаться несколько. Список таких пар участков с величинами перемещений сохраняется в базе данных.
12. По окончании анализа составляется список параллельных участков и, если потребовалось, и прямых участков, использованных в формировании области компенсации. Указанная информация и список (см. п. 11) используются в процессе анализа трасс после расстановки соединений и путевой арматуры.
13. Область компенсации не образовалась: трассу в процессе монтажа из готовых труб невозможно перемещать. Это короткие трассы, в которых нет параллельных участков и длина прямых участков недостаточна для назначения прямых труб. Трасса квалифицируется трассой четвёртого уровня и требуется корректировка.
14. Проводится корректировка, которая заключается в изменении конфигурации трассы с целью создания параллельных участков или в удлинении участков для прямых труб. Создание в трассе участков для прямых труб можно осуществить уменьшением условной длины прямых труб, без изменения геометрических параметров линии трассы.
15. Проводится повторный анализ трассы. Корректировка осуществляется до квалификации трассы, соответствующей одному из первых трёх уровней.
16. Дальнейшие действия проводятся с трассами после расстановки соединений и путевой арматуры. На некоторых участках появляются путевые соединения - трасса разделяется на отдельные трубы.
17. Повторный анализ компенсационных возможностей трассы проводят, исключив из расчёта взаимно параллельные участки без соединений, а список прямых участков заменяют списком образовавшихся прямых труб. Повторный анализ может оставить трассу на первоначальном уровне компенсационных возможностей или перевести трассу на более низкий уровень.
18. У трассы, перешедшей на более низкий уровень, необходимо переставить соединения на участки трассы, попавшие в первые два списка, полученные до расстановки соединений.
19. Провести повторный анализ, если по проектным соображениям не на все участки списков (базы данных) удалось переставить или установить дополнительные соединения. Трассы, на которых это удалось, можно без повторных расчётов перевести на первоначальный уровень компенсационных возможностей.
20. Провести дополнительную корректировку трассы, которая и после частичной перестановки соединений осталась на четвёртом уровне компенсационных возможностей. Корректировка осуществляется до квалификации трассы, соответствующей одному из первых трёх уровней.
21. Сохранить в базе данных список позиций всех труб трасс первого уровня компенсационных возможностей.
22. У трасс второго уровня выбрать трубы, концевыми участками которых стали участки для расширения области компенсации. Выбрать среди них крайнюю в трассе, если их две - выбрать с меньшей величиной расширения. Если крайних нет, выбрать одну с наименьшей величиной расширения.
23. Включить выбранную трубу (см. п. 22) в список забойных труб, назначив на соответствующем конце припуск, равный величине расширения. Остальные трубы трассы отправить в список (см. п. 21).
24. У трасс третьего уровня компенсационных возможностей выбрать трубы, на концах которых оказалась одна из пар участков для расширения области компенсации. Выбрать среди них крайнюю в трассе, если их две - выбрать с меньшими величинами расширений. Если крайних нет, выбрать одну с наименьшими величинами расширений.
25. В случае отсутствия труб, на концах которых расположена одна из указанных пар участков, провести корректировку трассы, переставив или добавив соединение на один из участков, составлявших пару участков для расширения, попавшую в соответствующий список (см. п. 11). Соединение надо установить для создания трубы, концевые участки которой составляют пару участков для расширения.
26. Включить выбранную (см. п. 24) или созданную (см. п. 25) трубу в список забойных труб, назначив на концах припуски, равные соответствующим величинам расширений. Остальные трубы трассы отправить в список (см. п. 21).
27. Создать список забойных труб, включив в него одну трубу из каждой трассы второго и третьего уровней компенсационных возможностей - трубу с припусками.
28. Создать список (базу данных) труб, изготавливаемых по проектной информации окончательно - основных труб (изготавливаемых в задел). В список включаются все трубы первого уровня компенсационных возможностей и трубы второго и третьего уровня компенсации, не вошедшие в список забойных труб.
Выполнение вышеизложенных пунктов методики (пп. 1-28) решает задачу уменьшения количества забойных труб и даёт возможность провести операции по изготовлению (до операции установки соединений) забойных труб одновременно с изготовлением основных труб, т. е. труб, изготавливаемых в задел.
Следующие пункты методики, реализуемые в процессе проектирования трассировки трубопроводов, ориентированы на уменьшение отклонений, возникающих при изготовлении основных труб, и на управление оставшимися отклонениями с целью уменьшить их влияние на отклонения трассы в процессе её монтажа из полностью готовых основных труб.
29. Проводится анализ рассматриваемой трассы трубопровода. Трубопровод проходит через непроницаемые переборки и палубы, подсоединяется к оборудованию и механизмам, а также имеет путевую арматуру, закреплённую на фундаментах. Каждая часть трубопровода, разделённая этими конструкциями, и является рассматриваемой трассой.
30. При анализе учитывается:
а) наличие или отсутствие в трассе трубы, имеющей технологический припуск на концевом участке;
б) отсутствие или необходимость контроля зазора трассы в конкретном месте;
в) направление этого контроля;
г) расположение трубы, имеющей припуск, относительно трубы, на участке которой контролируется величина зазора;
д) совпадение или несовпадение направлений припуска и контролируемого зазора.
31. Результатом анализа трассы является определение её категории:
1) в трассе нет труб с припуском и нет контролируемой трубы;
2) в трассе есть труба с припуском и нет контролируемой трубы;
3) в трассе нет трубы с припуском, но есть контролируемая труба;
4) в трассе есть труба с припуском и есть контролируемая труба, направление припуска совпадает с направлением контролируемого направления, а труба с припуском расположена по ходу монтажа перед контролируемой трубой;
5) в трассе есть труба с припуском и есть контролируемая труба, направление припуска совпадает с направлением контролируемого направления, а труба с припуском расположена по ходу монтажа за контролируемой трубой;
6) в трассе есть труба с припуском и есть контролируемая труба, направление припуска не совпадает с направлением контролируемого направления, а труба с припуском расположена по ходу монтажа перед контролируемой трубой;
7) в трассе есть труба с припуском и есть контролируемая труба, направление припуска не совпадает с направлением контролируемого направления, а труба с припуском расположена по ходу монтажа за контролируемой трубой.
Если труба с припуском одновременно является контролируемой трубой, то расположение припуска на первом от начала монтажа трассы конце трубы относит её к трубам, расположенным до контролируемого направления, а если на втором конце, то к трубам, расположенным после контролируемого направления.
32. Для каждой трубы проекта определяются возможные направления и величины перемещения соединений в процессе их установки (используется расчётная программа). В качестве допускаемых погрешностей изготовления (резки и гибки) труб используются данные завода-строителя.
33. Определяется принадлежность трубы к конкретной категории трассы - это необходимо для выбора направления, в котором останутся отклонения после установки соединений на эту трубу; правильный выбор направления позволит уменьшить отклонения трассы.
34. В трассе первой категории трубы собираются в направлении, имеющем наименьшую величину перемещения. Выбранные направление и величина указываются в чертеже трубы в качестве допустимого отклонения конструктивных размеров трубы (допуска).
35. В трассе второй категории выбираются трубы, у которых ни одно из направлений не совпадает с направлением припуска. Направление, имеющее наименьшую величину перемещения, выбирается для указания в чертеже трубы в качестве допустимого отклонения конструктивных размеров.
У труб, имеющих направление, совпадающее с направлением припуска, запоминается рассчитанная величина перемещения. Последовательно величина перемещения каждой трубы сравнивается с величиной компенсационных возможностей припуска. Величина компенсационной возможности припуска равна расстоянию от конца трубы, на котором назначен припуск до начала погиба, но не больше величины припуска.
После каждого сравнения величина компенсационной возможности припуска уменьшается на величину перемещения сравниваемой трубы. Трубы, у которых после сравнения величина компенсационной возможности припуска оказалась больше, собираются в направлении, совпадающем с припуском. Выбранные направление и величина указываются в чертеже трубы в качестве допустимого отклонения конструктивных размеров трубы. Номер трубы записывается в технические указания трубы с припуском. Оставшиеся трубы собираются в направлении, имеющем наименьшую величину перемещения.
36. В трассе третьей категории трубы делятся на две группы:
- трубы, расположенные до контролируемой трубы;
- трубы, расположенные после контролируемой трубы.
Контролируемая труба входит в первую группу. Трубы, расположенные до контролируемой трубы, делятся на две подгруппы:
- трубы, имеющие одно направление компенсации, совпадающее с контролируемым направлением;
- трубы, имеющие направление, не совпадающее с контролируемым направлением.
Трубы первой подгруппы собираются в этом единственном направлении, величина перемещения указывается в чертеже трубы в качестве допустимого отклонения конструктивных размеров трубы. Указанная величина учитывается при составлении размерной цепи отклонения трассы в контролируемом направлении.
Трубы второй подгруппы собираются в направлении, не совпадающем с контролируемым направлением, имеющем наименьшую величину перемещения. Выбранные направление и величина указываются в чертеже трубы в качестве допустимого отклонения конструктивных размеров трубы.
Трубы второй группы собираются как трубы трассы первой категории.
37. В трассе четвёртой категории трубы делятся на две группы:
- трубы, расположенные до контролируемой трубы;
- трубы, расположенные после контролируемой трубы.
В первой группе выбираются трубы, имеющие направление, совпадающее с контролируемым направлением (и припуском). Среди них выбираются трубы, у которых это направление единственное. Такие трубы собираются как трубы трассы второй категории, имеющие направление, совпадающее с направлением припуска, до трубы, у которой величина перемещения в направлении припуска превысит оставшуюся величину компенсационной возможности припуска. Затем такие же действия проводятся с трубами, имеющими два или три координатных направления компенсации. Остальные трубы, начиная с трубы, у которой величина перемещения превысила оставшуюся величину компенсационной возможности припуска, собираются в направлении, не совпадающем с контролируемым направлением (и припуском).
Трубы второй группы собираются как трубы трассы первой категории.
38. В трассе пятой категории трубы делятся на две группы:
- трубы, расположенные до контролируемой трубы;
- трубы, расположенные после контролируемой трубы.
С трубами первой группы осуществляются такие же действия, как с трубами такой же группы трассы третьей категории.
Трубы второй группы собираются как трубы трассы второй категории.
39. В трассе шестой категории трубы также делятся на две группы:
- трубы, расположенные до контролируемой трубы;
- трубы, расположенные после контролируемой трубы.
В первой группе выбираются трубы, имеющие направление, совпадающее с контролируемым направлением. Среди них выбираются трубы, у которых это направление единственное. Такие трубы собираются в этом единственном направлении, величина перемещения указывается в чертеже трубы в качестве допустимого отклонения конструктивных размеров трубы. Указанная величина учитывается при составлении размерной цепи отклонения трассы в контролируемом направлении.
Трубы, имеющие направление, совпадающее с направлением припуска, собираются как трубы трассы второй категории до трубы, у которой величина перемещения в направлении припуска превысит величину компенсационной возможности припуска. Остальные трубы собираются как трубы трассы третьей категории. Если компенсационные возможности припуска не исчерпаны трубами первой группы, то такие же действия проводятся и с трубами второй группы. Остальные трубы второй группы собираются как трубы трассы первой категории.
40. В трассе седьмой категории трубы делятся на две группы:
- трубы, расположенные до контролируемой трубы;
- трубы, расположенные после контролируемой трубы.
Трубы первой группы, не имеющие направления, совпадающего с направлением припуска, собираются как трубы трассы третьей категории.
Трубы, имеющие направление, совпадающее с направлением припуска, собираются как трубы трассы второй категории с той разницей, что оставшиеся трубы собираются в направлении, не совпадающем с контролируемым направлением, имеющем наименьшую величину перемещения.
Трубы второй группы собираются как трубы трассы второй категории.
41. После назначения направлений и величин перемещения соединений каждой трубы (допусков) надо выполнить следующие действия.
В технических указаниях трубы с припуском должны быть перечислены все номера труб, установку соединений на которые необходимо проводить до установки соединений на эту трубу с припуском. Речь идёт о трубах, у которых в процессе выбора направления, предусматривалось сообщение номера в технические указания трубы с припуском. Указание выглядит следующим образом: «До установки соединений должны быть изготовлены следующие номера труб: ...». Данное указание используется в связке с другим указанием: «Первое (второе) соединение до пригонки трубы сдвинуть от теоретического положения в направлении оси . на величину, равную сумме фактических с соответствующим знаком отклонений труб, номера которых перечислены в предыдущем пункте».
42. Выполнение указанных действий позволяет уменьшить величину зазора в контролируемом направлении. В размерную цепь определения величины контролируемого зазора необходимо включать только величины перемещений соединений труб (допусков), у которых в про-
цессе выбора направления было отмечено соответствующее требование. Другие трубы, собираемые с отклонением в контролируемом направлении, в размерную цепь не включаются, так как их фактические отклонения будут компенсированы при сборке трубы, имеющей припуск.
Если величина контролируемого зазора недостаточна для компенсации отклонений, то при увеличении зазора корректировкой трассы (изменением параметров ломаной линии) необходимо выполнить действия методики с самого начала, за исключением случаев, когда корректировка связана только с изменением размеров забойной трубы.
Заключение
Внедрение методики способствует повышению эффективности судостроительного производства путем совершенствования технологий изготовления и монтажа труб, ориентированных на сокращение циклов постройки и снижение трудоёмкости трубопроводных работ при выполнении судостроительных заказов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сахно К. Н. Повышение технологичности трубопроводов судовых систем // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. - 2011. - № 1. - С. 73-77.
2. Сахно К. Н. Компенсация отклонений при сборке труб с соединениями // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. - 2011. - № 2. - С. 43-48.
3. Сахно К. Н. Анализ трассировки судовых трубопроводных систем на технологичность // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. - 2010. - № 2. - С. 14-18.
4. Сахно К. Н. Научные основы компенсации отклонений трасс судовых трубопроводных систем // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. - 2010. - № 1. - С. 30-36.
5. Сахно К. Н. Основные результаты научных исследований в области трассировки судовых трубопроводов // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. - 2009. - № 1. - С. 88-90.
6. Сахно К. Н. Научные основы проектирования трасс судовых трубопроводных систем // Судостроение. - 2009. - № 6. - С. 60-63.
Статья поступила в редакцию 28.06.2012
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Сахно Константин Николаевич - Астраханский государственный технический университет; канд. техн. наук, доцент; доцент кафедры «Судостроение и энергетические комплексы морской техники»; k.sakhno@mail.ru.
Sakhno Konstantin Nickolaevich - Astrakhan State Technical University; Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor; Assistant Professor of the Department "Shipbuilding and Energetic Complexes of Marine Equipment"; k.sakhno@mail.ru.
