重型裝備產(chǎn)業(yè)基地工程設(shè)計論文

1、重型裝備產(chǎn)業(yè)基地工程設(shè)計論文 1項目特點及難點 大型模鍛件和重型裝備產(chǎn)品技術(shù)具有國際先進水平，研制生產(chǎn)所需占地面積大，耗能設(shè)備多，對生產(chǎn)工藝技術(shù)、廠房起重等級和公用配套設(shè)施要求高。一期工程涉及全廠性生產(chǎn)、辦公和公用輔助設(shè)施建設(shè)，生產(chǎn)設(shè)施包括重型裝備和模具制造、熱處理和模鍛中試生產(chǎn)。本項目建設(shè)廠址地處唐山市，自然條件惡劣，屬地震多發(fā)地帶，冬季寒冷，夏季降水集中，日最大降水量大。受廠區(qū)地塊、自然和市政配套條件的限制，廠區(qū)雨水工程只能與其東側(cè)的市政管線相接，雨水排放管線較長，一期工程設(shè)計既要滿足當期產(chǎn)品研制生產(chǎn)需要，又要統(tǒng)籌兼顧發(fā)展，需預留與后續(xù)工程建設(shè)的接口。若按傳統(tǒng)的設(shè)計方式，會存在建設(shè)占地多，

2、廠房吊車等級高、能源和材料消耗大，運行費用高，廠區(qū)雨水排放管線難與市政管線順利相接等問題。本項目對工程設(shè)計技術(shù)要求高、難度大。根據(jù)地塊形狀、生產(chǎn)工藝流程，為了達到物流短捷和節(jié)約用地的目的，本設(shè)計將全部生產(chǎn)功能集中于一座聯(lián)合廠房內(nèi)，所需燃料動力品種多達10余種，各種站房齊全，工程設(shè)計復雜，難度極大。 2工程設(shè)計創(chuàng)新點及亮點 本工程設(shè)計在國際上無成熟經(jīng)驗可借鑒的情況下，遵循科學合理、先進適用、解決當前、兼顧發(fā)展、經(jīng)濟可行的原則，在總圖布局、廠房建筑功能組合、結(jié)構(gòu)形式、生產(chǎn)工藝布局和制造工藝選擇、動力站房及輔助設(shè)施集成等方面進行創(chuàng)新設(shè)計，采用多項國際先進、國內(nèi)首創(chuàng)的設(shè)計技術(shù)，解決諸多關(guān)鍵設(shè)計難點，滿

3、足了項目建設(shè)目標。工程設(shè)計創(chuàng)新點及亮點有以下幾個方面。 2.1創(chuàng)新工藝設(shè)計 2.1.1在國內(nèi)首創(chuàng)多向模鍛成線生產(chǎn)工藝 聯(lián)合廠房內(nèi)配置自制的在國內(nèi)甚至世界上首臺套的40mn和120mn多向模鍛液壓機、機器人、加熱裝置、高壓水除磷裝置及鍛后處理設(shè)備等，組成國內(nèi)第一條以閥門多向模鍛件為主的中試生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線具有精密、高效、節(jié)能、安全、環(huán)保、適應(yīng)性強的特點，既能滿足模鍛件新產(chǎn)品中試需要，為大型多向模鍛件制造工藝提供試驗數(shù)據(jù)和技術(shù)保障，又可用于定型產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。線上配置高壓水除磷系統(tǒng)，自動去除模鍛件表面氧化皮，保證了鍛件質(zhì)量；除磷系統(tǒng)配置水處理裝置，實現(xiàn)了水的循環(huán)使用；在多向模鍛液壓前后配置機器人，

4、既保證產(chǎn)品質(zhì)量、效率高，又減輕了操作人員勞動強度。該生產(chǎn)線也是世界上技術(shù)最為先進的多向模鍛生產(chǎn)線。 2.1.2采用創(chuàng)新性的原位纏繞和安裝工藝技術(shù) 采用原位安裝工藝方法，即利用國內(nèi)首創(chuàng)的液壓頂升翻轉(zhuǎn)裝置，使本工程設(shè)計的聯(lián)合廠房在最大起重能力只有75t的情況下，實現(xiàn)了方便快速完成質(zhì)量高達300t的多向模鍛液壓機機架的制造和安裝（本工程中制造和使用的40mn和120mn多向模鍛液壓機機架質(zhì)量分別為90t和300t）。采用預應(yīng)力鋼絲預纏繞技術(shù)，提高了重型裝備產(chǎn)品的工藝性能，使機架結(jié)構(gòu)簡化，瘦身減重，節(jié)約占地，廠房起質(zhì)等級從300t降至75t，廠房高度降低，基礎(chǔ)及梁柱截面變小，使廠房用鋼量降低，同時使廠

5、房體量變小，減少了通風量和供熱量，降低聯(lián)合廠房造價，減少運行費用。采用原位纏繞安裝工藝技術(shù)與常規(guī)工藝后。 2.2創(chuàng)新設(shè)計方法 2.2.1計算機模擬與縮比樣機試驗相結(jié)合 在多向模鍛工藝方案的制定過程中，利用計算機模擬軟件系統(tǒng)，對312in(1in=25.4mm)閥門閥體進行的多向模鍛工藝模擬分析和比較，并通過12.7縮比樣機進行多向模鍛成型實驗研究，制定出穩(wěn)定、可靠的大型多向模鍛件生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)了多型腔、復雜零件的鍛造成型目標。通過模擬和試驗證明，采用多向模鍛工藝制造的閥體鍛造毛坯與開式模鍛工藝相比(見表2)，性優(yōu)質(zhì)好,尺寸精度高，節(jié)能節(jié)材。通過在加氫閥門和核電閥門行業(yè)的實際應(yīng)用證明，高端閥門閥

6、體采用多向模鍛毛坯與采用鑄件和鍛焊結(jié)構(gòu)件毛坯相比具有不可比擬的優(yōu)點，能有效提高閥門的制造質(zhì)量和使用性能，節(jié)能、節(jié)材效果顯著，可替代進口高端鍛件。 2.2.2采用技術(shù)先進的三維設(shè)計軟件 本工程采用bim三維設(shè)計軟件進行三維可視化設(shè)計。各專業(yè)通過建立三維設(shè)計模型，實現(xiàn)了在設(shè)計過程中隨時、精確地進行碰撞檢測，可以有效地檢測出機、電、水、暖通及動力等專業(yè)管道之間碰撞以及管道與結(jié)構(gòu)構(gòu)件和設(shè)備的碰撞問題，從而優(yōu)化設(shè)計方案，保證設(shè)計質(zhì)量，避免了后續(xù)現(xiàn)場施工過程中的管線調(diào)整，加快了施工進度，降低了施工投資，也方便后期運行期間設(shè)備和各種管線的維護和保養(yǎng)。 2.3創(chuàng)新建筑功能組合和結(jié)構(gòu)形式 2.3.1創(chuàng)新生產(chǎn)建筑

7、功能組合 根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝要求、各生產(chǎn)車間物流聯(lián)系，將多種生產(chǎn)功能通過創(chuàng)新性組合，集中設(shè)置在一座聯(lián)合廠房內(nèi)，包括：重型裝備制造（下料、焊接和裝配）、模具制造（特種加工、機械加工、模具裝配調(diào)試）、熱處理、多向模鍛件制造及各種公用配套站房（變配電所、液壓站、高壓除磷泵房、空壓站、匯流排間等10多種動力站房）、4層輔助生產(chǎn)及辦公用房，廠房功能多樣和復雜程度超過一個傳統(tǒng)的機械工廠，在國內(nèi)機械制造業(yè)中前所未有。采用聯(lián)合廠房，不僅節(jié)省用地，而且使多向模鍛件和重型裝備的生產(chǎn)工序緊湊、物流順暢，運距短，利于安全生產(chǎn)；各種公用配套站房置于負荷中心，管線短，線損小，節(jié)能節(jié)材，運行費用低。 2.3.2創(chuàng)新聯(lián)合廠房建

8、筑結(jié)構(gòu)形式 將模鍛壓機基礎(chǔ)與廠房鋼柱基礎(chǔ)聯(lián)合布置和上部結(jié)構(gòu)盡量脫開的形式，將結(jié)構(gòu)變形沉降差控制在合理安全的范圍內(nèi)，解決了兩種不同結(jié)構(gòu)形式的變形協(xié)調(diào)問題，也降低了廠房用鋼量。本廠房與同行業(yè)和二十二冶集團在曹妃甸建設(shè)的同類廠房相比用鋼量分別低14.5%和27.5%。液壓站半地下及外推布置形式，既將液壓站房一半置于廠房內(nèi)，一半置于露天庫，并采用半地下設(shè)計方案，在24m跨廠房內(nèi)既解決了工藝設(shè)備布置要求與廠房空間小的矛盾，又可以利用自然通風和采光條件，有利于液壓站房自然散熱，降低了因采用機械散熱帶來的能耗，很好地解決了復雜的通風、降噪和安全等諸多問題。 2.4采用先進適用雨水收集、回用和排放方案 本工程

9、位于唐山市，夏季降水集中，日最大降水量為184mm，年均降雨量623mm，最大降水量1140mm。由于廠區(qū)東西方向較長，一期工程只能向東面學院路排水，而此路上的市政預留接口底標高較淺（26.77m），廠區(qū)雨水設(shè)計若采用重力流，按采用國家標準最低管道坡度設(shè)計末端雨水管道底標高為26.10m，低于市政預留接口標高，導致無法排至市政管網(wǎng)。本工程采用雨水收集與傳統(tǒng)重力流雨水排放相結(jié)合，在重力流能夠直接排至市政管網(wǎng)的區(qū)域，仍采用重力流方式；而在聯(lián)合廠房及周邊綠地采用雨水收集利用方式，有效解決了采用常規(guī)雨水排放設(shè)計方案使廠區(qū)雨水管線無法與市政預留接口相接的難題；采用環(huán)保型pe滲透式雨水井與pp模塊化的儲存

10、凈化一體化雨水利用構(gòu)筑物相結(jié)合的設(shè)計方案，具有便于施工修護和后期雨水收集系統(tǒng)擴容的特點，同時通過雨水廠區(qū)回用系統(tǒng)管網(wǎng)，將收集的雨水用于廠區(qū)景觀、道路澆灑和綠化，實現(xiàn)每年節(jié)約水源300m3以上。本工程雨水收集方案經(jīng)過2年多的運行考驗證明，達到了設(shè)計要求。特別是投運第一年恰逢唐山汛期強降雨，日最大降水量接近歷史最高水平（當年7月20日最大降雨量168mm），廠區(qū)經(jīng)雨水收集后，多余的雨水也能快速有效排至市政雨水管網(wǎng)。 2.5采用系統(tǒng)工程方法，統(tǒng)籌優(yōu)化動力設(shè)施及供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計方案 聯(lián)合廠房內(nèi)生產(chǎn)功能齊全，包括下料、焊接、加工、裝配、熱處理和鍛造，相當一個工種齊全的機械制造廠，生產(chǎn)動力需求品種繁多龐雜（據(jù)

11、不完全統(tǒng)計達12種），包括：天然氣（2種參數(shù)）、壓縮空氣、二氧化碳、混合氣、氧氣(2種參數(shù))、甲醇、丙酮、氨氣、液氧、液氮等，在國內(nèi)外機械制造業(yè)中罕見。各氣體的制備必須由本項目自行解決，設(shè)計難度極大。本設(shè)計貫徹節(jié)能環(huán)保理念，采用系統(tǒng)工程方法，統(tǒng)籌布置站房，使其靠近負荷中心，實現(xiàn)分區(qū)分品種入戶計量，有效降低能耗，方便能源管理。通過三維設(shè)計方法布線，既滿足生產(chǎn)工藝要求，又保證了各種管線布置井然有序，合理安全，有效降低施工周期，減少施工費用。 2.6取得多項技術(shù)成果效益斐然 本項目于2010年5月中標，于2011年12月竣工驗收投產(chǎn)。本工程設(shè)計采用的創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)，保證了大型多向模鍛件及重型裝備制造產(chǎn)

12、業(yè)化基地一期工程建設(shè)按期順利完成，并形成了一些獨具特色的技術(shù)成果，部分已應(yīng)用或擬在同類工廠設(shè)計中應(yīng)用：建成了國內(nèi)第一條大型多向模鍛件生產(chǎn)線，現(xiàn)已成功研制生產(chǎn)出多向模鍛件，應(yīng)用于核電、加氫等高端閥門閥體，是填補國內(nèi)空白、替代進口的高端閥門鍛件；成功研制生產(chǎn)出的世界首臺套應(yīng)用預應(yīng)力纏繞和原位安裝技術(shù)的40mn和120mn多向模鍛液壓機已應(yīng)用于本工程大型多向模鍛件生產(chǎn)線上；正在研制的300mn多向模鍛液壓機已被列入國家重點支持和國產(chǎn)化的重大技術(shù)裝備目錄，擬應(yīng)用于本項目二期工程。產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)對促進自主研發(fā)的大型多向模鍛件和重型裝備產(chǎn)業(yè)化具有重大貢獻，在國內(nèi)裝備制造業(yè)影響很大。中冶集團、二十二冶集團在唐山主持召開的大型多向模鍛設(shè)備及工藝研討會上，與會的國內(nèi)馳名的20多位老領(lǐng)導、專家、院士、學者經(jīng)研討，并觀看40mn多向模鍛液壓機的熱試之后一致認為，該產(chǎn)業(yè)基地是一個填補國內(nèi)空白的項目。該基地是以預應(yīng)力纏繞和原位安裝技術(shù)為核心建立的國內(nèi)第一個大型多向模鍛及重型裝備產(chǎn)業(yè)化基地，項目建設(shè)實現(xiàn)多項技術(shù)創(chuàng)新，關(guān)鍵工藝技術(shù)達到國際先進水平，制造技術(shù)屬世界一流。該基地已成為國家和河北省示范工程和技術(shù)推廣基地，對帶動閥門等相關(guān)行業(yè)