УДК 621.757

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА «УЛИКА» ПРИ МОНТАЖЕ АППАРАТОВ КОЛОННОГО ТИПА

 

THE USE OF THE LASER MEASURING COMPLEX “ULIKA” IN THE INSTALLATION OF COLUMN-TYPE APPARATUS

 

Качанов А.В. (ОАО «Волгограднефтемаш», г. Волгоград, РФ)

Качанов В.В.

Иванов В.В., Голованчиков А.Б.

(Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, РФ)

 

Kachanov A.V. (Joint Stock Company “Volgogradneftemash”)

Kachanov V.V.

Ivanov V.V.

Golovanchikov A.B. (Volgograd State Technical University)

 

       Рассмотрены проблемы обеспечения качества изготовления и сборки аппаратов колонного типа и внутренних контактных устройств.

        The problems of ensuring the quality of production and assembly of column-type apparatuses and internal contact devices are considered.

 

Ключевые слова: сборка, плоскостность, разметка, колонна, допуск, монтаж

Key words: assembly, flatness, markup, column, tolerance, mounting

 

Наиболее распространенной и сложной в изготовлении продукцией химического и нефтегазового машиностроения являются аппараты колонного типа с внутренними контактными устройствами (ВКУ). Работоспособность колонного аппарата в немалой степени зависит от того, насколько точно выполнены в процессе изготовления конструктивные параметры его элементов. Особое значение приобретает этот вопрос для изделий, состоящих из многочисленных узлов, объединенных в «систему», когда исполнение какого-либо узла (геометрия, допуски) зависит от других сопрягаемых узлов и деталей.

В последние десятилетия ХХ в. при производстве колонных аппаратов   сложилась специализация процессов, при которой, машиностроительные предприятия изготавливают колонны, строительно-монтажные организации выполняют монтаж их на фундамент и выверку, т.е. контроль отклонения от вертикали, а производители ВКУ устанавливают тарелки на опорные элементы приваренные внутри колонны и осуществляют наладку работоспособности колонного оборудования.

Колонные аппараты изготавливаются по техническим требованиям действующих ГОСТов и ПБ [1-2], согласно которым в качестве измерительной базы для разметки аппарата используется ось колонны, проекции которой на корпусе фиксируются, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, в виде четырех главных осей (рис. 1). Перпендикулярно оси колонны размечается базовая плоскость, относительно которой осуществляется установка и приварка опорных элементов ВКУ. Для выверки вертикальности оси колонны, при установке ее на фундамент, на двух смежных главных осях (расположенных под углом 90°) в верхней и нижней цилиндрической части корпуса, в соответствии требований ОСТ 36-18-77 [3] приваривают четыре бобышки.

Работоспособность колонных аппаратов, т.е. эффективность происходящих в них процессов, определяется в значительной мере тем, насколько точно относительно горизонта выставлены фракционирующие части тарелок. Тарелки устанавливают на опорные элементы (столики, полки, кольца), которые уже приварены к корпусу колонны при ее изготовлении с соблюдением отклонений размеров в пределах допуска п.7.5.3. ГОСТ 31838-2012 [1].   

Однако, при монтаже колонны на фундамент возможна погрешность отклонения оси колонны от вертикали. На практике часто обнаруживается, что при проведении повторных замеров перед установкой ВКУ, отклонение опорных элементов тарелок от плоскостности выходят за пределы допуска.

Анализируя данные замеров, авторами был сделаны предположения, что возможной причиной возникновения данной проблемы являются:

а) использование разных инструментальных баз: ось колонны при установке опорных элементов во время изготовления аппарата и образующая корпуса при выверке колонны на фундаменте;

б) остаточные деформации корпуса колонны возникшие в процессе транспортировки и/или монтажа [5];

Для определения влияния каждой из этих составляющих на величину фактических отклонений от горизонтальной плоскостности опорных элементов тарелок (ВКУ) в колонне, установленной на фундамент в проектное положение, был разработан лазерный измерительный комплекс «УЛИКА», включающий устройство для измерения отклонений от плоскостности (патент РФ № 2550317 [4]), разработана методика проведения замеров и программа обработки результатов измерений.

Универсальный лазерный измерительный комплекс «УЛИКА» (ИК) позволяет производить контроль следующих параметров при монтаже колонных аппаратов:

а) отклонение оси колонны от вертикали;

б) отклонение от горизонтальной плоскостности опорных элементов ВКУ;

в) горизонтальность переливных планок для регулирования величины гидрозатворов и уровня жидкости на тарелках (ВКУ);

г) прогиб (отклонение от плоскостности) активной поверхности тарелки.  

Возможно применение ИК «УЛИКА» при изготовлении колонных аппаратов в цехе машиностроительного предприятия для разметки корпуса колонны.

В состав измерительного комплекса «УЛИКА» (Рис. 2) входят:

– ротационный лазерный нивелир HV401 (точность  ± 0,5 мм / 10 м);

– приемник лазерного излучения HL700 (точность измерений 0,5 / 1,0 / 2,0 мм);

– цифровой лазерный дальномер DLE 150 (погрешность измерений ±2 мм);

– координатно – поворотный стол нивелира;

– стойка приемника лазерного излучения с микролифтом корректора положения и магнитным держателем.  

Рисунок 1- Разметка корпуса колонного аппарата

Рисунок 2- Аппаратура измерительного комплекса

 

 

     Методика измерения отклонений от плоскостности опорных элементов тарелок колонны (основана на способе измерения отклонений от плоскостности [4])

 

Для проведения измерений на элементах внутренних опорных устройств размечают точки замеров с расстоянием между ними по дуге 300 мм.

Ротационный лазерный нивелир, с горизонтальной ориентацией видимой световой плоскости, устанавливают в центре поперечного сечения колонны таким образом, чтобы плоскость светового луча проходила на 250-300 мм выше поверхности опорных элементов проверяемой тарелки (рис. 3). На первую точку плоскости опорного элемента для замера устанавливается стойка приёмника лазерного излучения с закреплённым на ней прибором. С помощью беззазорного микролифта показание «0» шкалы его фотоприёмника совмещается по высоте со световой плоскостью ротационного лазерного нивелира (Рис. 4). В дальнейшем, перемещая стойку с приёмником излучения в следующие точки замеров, по шкале прибора считывают показания и заносят их в таблицу данной тарелки для выполнения расчетов. Такие же измерения проводят для всех остальных тарелок с заполнением соответствующих таблиц. Обработка результатов измерений посредством компьютерной программы позволяет получить визуальное представление о положении опорных элементов тарелки, установленной на фундаменте колонны, обозначить опорные элементы, выходящие за пределы допусков на плоскостность и оценить величину необходимой коррекции.  

Рисунок 3- Измерение плоскостности опорных элементов.

 

Рисунок 4- Стойка с приемником лазерного излучения

 

Разработанная для ИК «УЛИКА» компьютерная программа, позволяет решить обратную задачу, виртуально совмещая в пространстве ось колонны с вертикалью, исключив погрешность установки колонны на фундамент, рассчитать отклонение от плоскостности опорных элементов тарелок при их разметке и приварке, для оценки качества изготовления колонного аппарата (рис. 5).

Рисунок 5 - Финальный отчет программы «УЛИКА»

 

Выводы

Универсальный измерительный комплекс «УЛИКА» (ИК) и методики измерений отклонений: оси колонного аппарата от вертикали и опорных элементов тарелок от плоскостности, были опробованы при стендовых испытаниях на ОАО «Волгограднефтемаш».

Предлагаемый ИК, методика измерений и программа расчетов, в сравнении с существующими, обладает следующими преимуществами:

1.  Высокая точность измерений с представлением результатов в цифровом виде, возможность дублировать полученные результаты при проведении контрольных замеров.

2.  Оперативность управления ИК позволяет уменьшить трудозатраты и сократить время на выполнение измерений.

3.  Автономность, высокая степень готовности к проведению измерений.

4.  Компактность ИК позволяет работать внутри колонны с использованием, строительных лесов, подмостий и лестниц.

Универсальный лазерный измерительный комплекс «УЛИКА», основанный на способе измерения отклонений от плоскостности [4], можно использовать при изготовлении колонных аппаратов в цеховых условиях машиностроительного предприятия, выверке вертикальности аппарата при монтаже на фундамент, установке и регулировке ВКУ для повышения эффективности работы массообменных колонных аппаратов, и в других отраслях промышленности.

 

Список использованных источников

1.      ГОСТ 31838 – 2012 Аппараты колонные. Технические требования. EN 13445: 2002, NEQ 15 с.

2.      ПБ 03-584-03 Правила проектирования, изготовления и приемки сосудов и аппаратов стальных сварных. М.: ЗАО НТЦ ПБ, 2009.

3.      ОСТ   36 – 18 – 77 Приспособление для выверки аппаратов колонного и башенного типов. Отраслевой стандарт.

4.      Патент РФ № 2550317 МПК G 01 B 11/30.  Способ измерения отклонений от плоскостности / В.В. Иванов, В.В. Качанов.  Опуб. 10.05.15.

5.     Иванов В.В., Осипенко А.П., Лазарев А.В., Качанов В.В. Предотвращение деформирования атмосферных колонн при монтаже // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2009. №9. С. 46-47.