Tankların üretim öncesi 3 boyutlu modellenmesi” 

Tankların üretim öncesi 3 boyutlu modellenmesi neden proje bütçesinden %40'a kadar tasarruf sağlıyor?

Mühendislik pratiğimizde dijital prototipleme aşamasının terk edilmesinin kurulum aşamasında mali kayıplara yol açtığı onlarca vaka gözlemledik.Tankların üretim öncesi 3 boyutlu modellenmesiyalnızca müşteriye sunulmak üzere yapılan bir görselleştirme değil, aynı zamanda geometrinin doğrulanması, yüklerin hesaplanması ve yapının montajının kontrol edilmesinde kritik bir aşamadır. Bu aşamaya duyulan ihtiyaçla ilgili sorunun doğrudan cevabı basittir: Ayrıntılı bir üç boyutlu model olmadan, birkaç milimetrelik toleranslar veya mevcut iletişimlerle çakışmalar nedeniyle birbirine uyması fiziksel olarak imkansız olan parçaları sahada alma riskiyle karşı karşıya kalırsınız.

Büyük bir petrol rafinerisinin iki boyutlu çizimlere göre üretilmiş bir grup RVS-5000 tank bölümü aldığı bir durumla karşı karşıya kaldık. Temel üzerine monte etmeye çalışırken, boru deliklerinin boru hattı flanşlarıyla 15 mm örtüşmediği ortaya çıktı. Bunun nedeni, düz tasarımda dikkate alınmayan kaynak sırasında metalin büzülmesinde yatıyordu. Yeniden çalışma üç hafta sürdü; basit bir mürettebat ve vinç şirkete 2 milyon rubleden fazlaya mal oldu. Üretimden önce tankların tam 3 boyutlu modellemesi teknolojik olanaklar ve kaynak sırası dikkate alınarak yapılmış olsaydı, bu hata neredeyse iki saat içinde tespit edilecekti.

GOST 31385-2016 ve API 650 gereklilikleri gibi modern tasarım standartları, elemanların şekli ve konumundaki sapmalara karşı katı toleranslar gerektirir. Merdivenlerin, servis platformlarının ve solunum armatürlerinin bağlantı noktalarındaki tüm stres vektörlerini hatasız olarak manuel olarak hesaplamak neredeyse imkansızdır. Dijital model, makinede ilk metal levha kesilmeden önce bile yapının rüzgar ve kar yükleri altındaki davranışını simüle etmenize olanak tanır. Bu, tepkisel problem çözmeden önlemeye geçiştir.

Kapasitif ekipmanlar için teknik gereksinimler ve modelleme standartları

Bir tankın dijital ikizini oluşturma süreci, çizgilerin çizilmesiyle değil, düzenleyici çerçevenin ve müşterinin ilk verilerinin analiziyle başlar. Mühendisler tesisin hangi koşullar altında çalıştırılacağını açıkça anlamalıdır: bölgenin depremselliği, ortamın agresifliği, sıcaklık değişiklikleri ve sızdırmazlık gereklilikleri. Bu aşamadaki bir hata, sonraki tüm çalışmaları anlamsız hale getirir, çünkü mükemmel bir şekilde monte edilmiş bir model bile gerçek çalışma koşullarına uymayacaktır.

Modellemenin karmaşıklığını etkileyen önemli bir parametre rezervuar türüdür. Dikey çelik tanklar (VST) için kirişlerin kalınlığının hesaplanmasının doğruluğu kritik öneme sahiptir. Alt kiriş maksimum hidrostatik basınca maruz kalır ve kalınlığı 20-25 mm'ye ulaşabilir, üst kiriş ise 4-6 mm kalınlığında sacdan yapılabilir. Üç boyutlu ortamda, ürünün maliyetini doğrudan etkileyen metal atıklarını en aza indirecek şekilde sac kesimini optimize edebiliyoruz. Yazılım, standart haddelenmiş boyutları ve kaynakların konumu gerekliliklerini dikkate alarak optimum sac uzunluğunu otomatik olarak seçer.

Arayüz düğümlerine özellikle dikkat edilir. Taban ile duvarın birleşimi bir gerilim yoğunlaşma bölgesidir. Üretimden önce tankları 3 boyutlu modellediğimizde, bu düzenekleri doğrulamak için sonlu elemanlar analizini (FEA) kullanırız. Bu, 5-7 yıllık çalışmadan sonra çatlaklara yol açabilecek potansiyel metal yorulma bölgelerini belirlemenize olanak tanır. ISO 9001 standardı, tüm kalite kontrol adımlarının belgelenmesini gerektirir ve dijital model, tasarımın matematiksel olarak doğrulandığına dair kalıcı kanıt sağlar.

Yardımcı ekipmanı unutmayın. Merdivenler, platformlar, çitler, menholler ve borular genel modele entegre edilmelidir. Servis kapağının bir boru hattı tarafından engellenmesi veya bir merdivenin emniyet valfinin açılmasını engellemesi durumunda sıklıkla bir durum ortaya çıkar. Sanal montaj bu tür çarpışmaları ortadan kaldırır. Her elemanın parametrelerini belirliyoruz: GOST 12815'e göre boruların çapı, flanş tipleri, kapakların boyutları. Sistem, vana çevresinde gerekli servis alanlarının varlığını otomatik olarak kontrol eder.

Yatay tanklar (RGS) ve yer altı tankları için toprak ve temel halkaları ile etkileşim faktörü eklenir. Model, duvarlardaki toprak basıncını ve yüksek yeraltı suyu seviyelerine çıkma olasılığını dikkate almalıdır. Tankların üretim öncesinde 3 boyutlu modellenmesinin geoteknik mühendisliği alanına girdiği yer burasıdır. Tankı yerinde tutmak için gereken kuvvetleri hesaplayarak sadece geminin kendisini değil aynı zamanda ankraj sistemini de modelliyoruz. Bu faktörlerin göz ardı edilmesi, gövdenin deformasyonuna ve kaynakların basıncının düşmesine yol açar.

Her projenin belirli sertifikasyon gereksinimlerini karşılaması gerekir. Gazprom veya Rosneft tesislerinde çalışmak için genellikle hükümet standartlarından daha katı olan kurumsal standartlara uymak gerekir. Ekibimiz, bu gereksinimleri karşılamak için halihazırda test edilmiş standart bileşenlerden oluşan kitaplıkları kullanır. Bu, belgelerin denetleyici makamlar tarafından onaylanma sürecini hızlandırır. Önerilen çözümün ilk seferde endüstriyel güvenlik sınavını geçeceğinden emin olabilirsiniz.

Şirketin faaliyetlerinin temelini oluşturan da bu kalite ve uluslararası standartlara uygunluk yaklaşımıdır.Wuxi Kaisheng Elektrik Enerjisi ve Petrokimya Equipment Co., Ltd.. Karmaşık ısı transferi ve petrokimya ekipmanlarının tasarımı ve üretiminde uzmanlaşarak, titanyum kabuk ve borulu ısı eşanjörlerinden ASME yüksek basınçlı aparatlara kadar tüm ürünlerimize gelişmiş dijital modelleme ilkelerini uyguluyoruz. Korozyona dayanıklı alaşımlarla (Nikel N06625, Deniz Pirinç C46400, Paslanmaz Çelik 316/321) deneyimimiz ve PED ve ASME standartlarına sıkı uyum, ister boru levhası ister tank gövdesi olsun her parçanın, fiziksel üretim başlamadan önce tüm teknik nüanslar göz önünde bulundurularak oluşturulmasını sağlamamıza olanak tanır. Dijital modelin doğruluğunun, yüksek basınç ve agresif ortamlar altında gerçek ekipmanın güvenilirliğinin temelini oluşturduğu küresel müşteriler için özelleştirilmiş çözümler sunuyoruz.

Proses adımları: konseptten kontrol edilebilir makine verilerine kadar

Bir model oluşturmanın çalışma süreci sıkı bir şekilde düzenlenmiştir ve ihlali kabul edilemez olan sıralı adımlardan oluşur. İlk aşama, başlangıç ​​verilerinin toplanmasıdır. Müşteriden, depolanan ürünün hacmini, türünü, iklim tasarımını ve özel gereksinimleri belirten bir teknik spesifikasyon talep ediyoruz. Bu aşamada genellikle teknik özelliklerde, tasarıma başlamadan önce ortadan kaldırdığımız çelişkileri keşfederiz. Örneğin, bir müşteri, küçük parçalara ayrılmadan demiryolu ile taşınması teknolojik olarak imkansız olan belirli bir çapta bir tank talep edebilir, bu da kurulum maliyetini önemli ölçüde artırır.

1. Kavramsal modelleme ve düzen.Bu aşamada ana bileşenlerin genel boyutlarını ve konumunu belirleyen basitleştirilmiş bir model oluşturulur. SP 4.13130 ​​uyarınca yangın kesicileri gözlemleyerek nesnenin tahsis edilen alana uyup uymadığını kontrol ediyoruz. İlerde gereksiz bükülmelerin ve hidrolik dayanımların önüne geçebilmek için ürünün giriş ve çıkış noktalarının bir an önce belirlenmesi önemlidir. Aşamanın sonucu onaylanmış genel bir diyagramdır.
2. Tasarım detayları ve mukavemet hesaplamaları.Mühendisler, tüm duvar kalınlıklarını, takviyeleri ve takviye halkalarını hesaba katarak geometrinin tamamını oluşturmaya başlar. Gerilim-gerinim durumunu hesaplamak için sonlu elemanlar yöntemi kullanılır. Farklı yükleme senaryolarını simüle ediyoruz: dolu hacim, kuvvetli rüzgarlarda deponun boş olması, basıncı suyla test etme. Hesaplama izin verilen gerilimlerin aşıldığını gösterirse geometri otomatik olarak ayarlanır; takviye halkaları eklenir veya sac kalınlığı artırılır.
3. Birimlerin ve bağlantıların geliştirilmesi.Tüm kaynakların, cıvatalı bağlantıların ve contaların işlendiği en emek yoğun aşama. Kaynak tipini (alın, fileto), kaynak ayağını ve dikiş uygulama sırasını gösteren kaynaklı bağlantıların 3 boyutlu modellerini oluşturuyoruz. Bu, kesme planları ve kaynak akış şemaları oluşturmak için kritik öneme sahiptir. Burada bağlantı tipinin seçiminde yapılacak bir hata, üretim sırasında hatalara yol açacaktır.
4. Çarpışma ve parazit kontrolü.Özel yazılım, parçaların kesişme noktalarını tespit etmek için tüm montajı tarar. Sistem, bir borunun kirişin içinden geçtiği veya bir merdivenin çatıya dayandığı yerleri kırmızı renkle vurgular. Bu çelişkileri sanal olarak ortadan kaldırıyoruz ve kurulum sahasında taşlama makinesiyle yüzlerce saatlik tam ölçekli ayarlamalar yapmaktan tasarruf ediyoruz. Montaj sonrası tahribatsız muayene (ultrasonik muayene, radyografi) alanlarının erişilebilirliği de kontrol edilir.
5. Uygulama dokümantasyonunun ve CNC kodlarının oluşturulması.Son aşama, modeli üretim için bir dizi talimata dönüştürür. Her parçanın boyutları, toleransları ve işaretleriyle birlikte çizimleri otomatik olarak oluşturulur. Plazma ve lazer kesim makineleri için eğeler oluşturularak 0,5 mm'ye kadar kesim doğruluğu sağlanır. Malzeme listeleri (BOM'lar), fazla stok olmadan zamanında metal sipariş etmek için satın alma departmanı tarafından oluşturulur ve kullanılır.

Sürecin dosyaların atölyeye aktarılmasıyla bitmediğine dikkat etmek önemlidir. Model, ürüne yaşam döngüsü boyunca eşlik eder. Tasarımda değişiklik yaparken (örneğin, ek bir seviye sensörü takarken), değişiklikler önce dijital modelde yapılır, kontrol edilir ve ancak bundan sonra çalışma belgeleri güncellenir. Bu, bilgilerin servis sağlayıcılar için gelecek on yıllar boyunca güncel olmasını sağlar.

Üretimle entegrasyon: kesme doğruluğu ve kalite kontrolü

Sağladığı temel avantajTankların üretim öncesi 3 boyutlu modellenmesitasarım bürosu ile imalat atölyesi arasında doğrudan bir bağlantıdır. Çizimleri "kağıt üzerine" veya PDF formatında aktarmanın geleneksel yöntemi insan hatasıyla doludur: makine operatörü boyutu yanlış okuyabilir, toleransı unutabilir veya belgenin eski bir sürümünü kullanabilir. Dijital veri akışı bu olasılığı ortadan kaldırır.

3D sistemden aktarılan dosyalar doğrudan kesme kontrolörlerine yüklenir. Makine, karmaşık bir şeklin bir parçasını yüksek hız ve doğrulukla kesmek için bir komut alır. Örneğin, genellikle konik veya küresel bir şekle sahip olan bir tank tabanı yapılırken, alt yaprakların karmaşık bir kavisli sınırı vardır. Bu tür parçaların manuel olarak işaretlenmesi saatler alır ve düşük doğruluk sağlar. 3D modele dayalı otomatik kesim dakikalar alır ve konturun hassasiyeti, alt kısmı kaynak için minimum boşluklarla birleştirmenize olanak tanır, bu da elektrot ve tel tüketimini azaltır.

Kalite kontrolü, fiziksel parça gelmeden önce başlar. Modeli CMM programları oluşturmak için kullanıyoruz. Çerçeveler veya yüksek basınçlı borular gibi kritik bileşenler üretildikten sonra koordinat ölçüm makinesinde kontrol edilir. Doğrulama programı nominal bir 3D modele dayanmaktadır. Gerçek parçanın dijital modelden herhangi bir sapması mikron hassasiyetinde kaydedilir. Sapma GOST'ta belirtilen toleransın dışındaysa, parça genel yapıya kaynaklanmadan önce reddedilir veya düzeltme için gönderilir.

Bir diğer husus ise ön montajdır. Rulo veya ayrı bantlar halinde tedarik edilen büyük tanklar için sanal montaj gerçekleştiriyoruz. Bu, en uygun kurulum sırasını belirlemenize ve ağır elemanları yatırmak için ekipman geliştirmenize olanak tanır. Kaldırma sırasında ince duvarlı elemanların deforme olmaması için askı cihazlarının tam olarak nereye yerleştirilmesi gerektiğini biliyoruz. Uygulamamızda, yanlış askı düzeninin 1000 m³ hacimli bir tankın üst kayışının ovalliğine yol açtığı bir durum vardı. Geometrinin düzeltilmesi, krikoların kullanılmasını ve metalin ısıtılmasını gerektirdi, bu da çeliğin özelliklerini bozdu. Artık donanım süreçlerini hatasız olarak modelliyoruz.

Katkı teknolojilerinin kullanımı da sürecin bir parçası haline geliyor. Tank içi akış dağıtıcıları veya benzersiz destek yapıları gibi karmaşık düzenekler için, paslanmaz çelikte üretim öncesinde ergonomiyi ve akışkan dinamiğini test etmek amacıyla küçültülmüş bir versiyonunu 3D olarak yazdırabiliriz. Bu, özellikle hijyen gereksinimlerinin son derece yüksek olduğu ve herhangi bir boşluk veya durgunluk bölgesinin kabul edilemez olduğu gıda ve ilaç endüstrilerindeki tanklar için geçerlidir.

Proje uygulamasında ekonomik verimlilik ve riskin azaltılması

Birçok müşteri, tankların üretim öncesi derinlemesine 3 boyutlu modelleme maliyetini, tasarım aşamasında tasarruf etme amacıyla ek bir maliyet kalemi olarak algılıyor. Ancak deneyimlerimiz bunun tersini gösteriyor: Yüksek kaliteli modellemeye yatırılan her ruble, üretim, lojistik ve kurulum aşamalarında 10 ila 50 ruble arasında tasarruf sağlıyor. Bu tasarrufların yapısına detaylı olarak bakalım.

İlk olarak metal tüketiminin optimizasyonu. Manuel olarak tasarım yaparken, mühendisler genellikle "her ihtimale karşı" artırılmış güvenlik faktörlerini dahil ederler ve bu da çeliğin %5-7 oranında aşırı kullanımına yol açar. 5000 ton hacimli bir tank için bu onlarca ton fazla metaldir. 3D ortamdaki topoloji optimizasyon algoritmaları, yapının gücünü koruyarak fazla malzemeyi yük taşımayan alanlardan çıkarmanıza olanak tanır. Doğru ağırlık hesaplaması lojistik açısından da önemlidir: gizli fazlalıklar olmadan tam olarak ihtiyacınız olan metal miktarının taşınması için ödeme yaparsınız.

İkincisi, kurulum süresini azaltmak. Doğru bir 3D modelden yapılmış parçalar sahaya ulaştığında yapı elemanları gibi birbirine uyum sağlar. Parçaların yerel olarak ayarlanmasına gerek yoktur; bu, en yüksek düzeyde nitelik ve çok zaman gerektirir. Kurulum ekipleri daha hızlı çalışır ve ağır ekipmanların (vinçler, asansörler) kiralanması azalır. Büyük projeler için kurulum süresinin bir hafta bile kısaltılması, milyonlarca ruble tasarruf edilmesi ve tesisin daha erken devreye alınması anlamına gelebilir, bu da planlanandan önce kar elde etmeye başlar.

Üçüncüsü, şikayetleri ve garanti durumlarını en aza indirmek. Proje devreye alındıktan sonra keşfedilen tasarım hataları en maliyetli olanlardır. Çalışan bir tesiste arızalı bir ünitenin değiştirilmesi, özellikle de tank ürünle doluysa, prosesin durdurulmasını, ürünün boşaltılmasını, temizliği ve gaz tehlikeli çalışmayı gerektirir. Bu tür bir işin maliyeti birçok kez tankın maliyetini aşıyor. Tankların üretim öncesi 3D modellemesi bu tür senaryolara karşı sigorta görevi görerek sistemin ilk günden itibaren güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlar.

Yatırımcı açısından şeffaflık faktörünü de dikkate almakta fayda var. Üç boyutlu bir model, müşterinin gelecekteki tesisi görsel olarak değerlendirmesine, hizmet alanlarının konumunu ve lojistik rotalarını anlamasına olanak tanır. Bu, onay sürecini basitleştirir ve yükleniciyi "biz farklı hayal ettik" gibi iddialardan korur. Görsel bir modelle onaylanan açık bir teknik şartname, anlaşmazlıkların çözümünde hukuki açıdan önemli bir belgedir.

Sıkça Sorulan Sorular

1000 m³'lük bir tankın 3D modelleme süreci ne kadar sürer?

Bu hacimdeki standart bir dikey tank için, dayanım hesaplamaları ve çalışma belgelerinin oluşturulması da dahil olmak üzere tam tasarım döngüsü 5 ila 7 iş günü sürer. Bu süre müşteri ile genel yerleşim planı üzerinde anlaşmaya varılması aşamasını içerir. Örneğin karmaşık bir ısıtma sisteminin entegrasyonu veya özel malzeme gereksinimleri gibi standart dışı çözümler gerekiyorsa, bu süre 10-12 güne çıkabilir. Modelleme aşamasında acele etmek kaçınılmaz olarak üretimde hatalara yol açacağından bu sürelerin yapay olarak kısaltılmasını önermiyoruz.

İnşaat ruhsatı almak için hazır 3 boyutlu model kullanmak mümkün mü?

Evet, bilgi modelleme (BIM) formatında yürütülen modern tasarım dokümantasyonu uzman kuruluşlar tarafından kabul edilmektedir. Ancak devlet sınavını geçebilmek için modelin gerekli hesaplama notları, açıklayıcı not ile desteklenmesi ve GOST R 21.1101 gerekliliklerine uygun olarak hazırlanması gerekir. Şirketimiz, tasarım bürosunun mührü tarafından onaylanmış, DWG/PDF formatlarında hem üç boyutlu model hem de geleneksel çizimler dahil olmak üzere eksiksiz bir belge seti sunmaktadır. Bu, tüm yetkililerin sorunsuz geçişini garanti eder.

İşin tamamlanmasının ardından müşteriye hangi dosya formatlarını sağlıyorsunuz?

Modeli, çoğu CAD sisteminde (SolidWorks, Kompas-3D, AutoCAD, Inventor) açılan STEP veya IGES gibi evrensel formatlarda müşteriye aktarıyoruz. Tasarımların 3D baskısı ve PDF belgeleri için STL formatı da sağlanmaktadır. Talep edilmesi halinde belirli bir tasarım sisteminin native dosyalarının aktarımı da mümkündür. Müşterinin gelecekte bağımsız olarak değişiklik yapmasına veya modeli personel eğitimi için kullanmasına olanak tanıyan montaj ağacı yapısının ve malzeme özelliklerinin geometri ile birlikte iletilmesi önemlidir.

Modele göre üretilen tankın hatasız olacağını garanti ediyor musunuz?

Modelleme, tasarımda tasarım ve geometrik hataların olmamasını sağlar. Bu, tüm parçaların birbirine doğru şekilde oturacağı ve yapının tasarım yüklerine dayanacağı anlamına gelir. Ancak ürünün kalitesi aynı zamanda üretim teknolojisine (kaynak kalitesi, metal özellikleri, kaynakçının nitelikleri) uygunluğuna da bağlıdır. Modeli referans olarak sunuyoruz ancak üretim sürecinin kontrolü üreticinin sorumluluğundadır. Bununla birlikte, doğru bir modelin varlığı, gelen kontrolü ve işin kabulünü büyük ölçüde basitleştirerek insan hatası olasılığını azaltır.

Sonuç ve sonraki adımlar

Endüstriyel inşaatın rekabet ortamında hayatta kalabilmek için dijital tasarım yöntemlerine geçiş bir zorunluluk haline gelmiştir.Tankların üretim öncesi 3 boyutlu modellenmesilüks olmaktan çıktı ve öngörülebilir sonuçlar, güvenlik ve maliyet etkinliği sağlayan bir endüstri standardı haline geldi. Bugün bu aşamayı göz ardı etmek, yarın kaza ve maddi kayıp riskini bilinçli olarak kabul etmekle eşdeğerdir.

ŞirketWuxi Kaisheng Elektrik Enerjisi ve Petrokimya Equipment Co., Ltd.Gerçek projenizin örneğini kullanarak size mühendislik merkezimizin yeteneklerini göstermeye hazırım. Gelişmiş 3D modelleme teknolojisini titanyum, nikel alaşımları ve özel çeliklerden ağır iş ekipmanları üretiminde onlarca yıllık deneyimle birleştirerek, en zorlu rafineri ve enerji ortamlarında güvenilir performans gösteren çözümler sunuyoruz. Bize giriş verilerini sağlayın; geleneksel yaklaşım ile modern teknolojiler arasındaki farkı görebilmeniz için anahtar düğümün test simülasyonunu gerçekleştireceğiz. Modası geçmiş yöntemlerin işinizi engellemesine izin vermeyin.

Önde gelen bir tasarım mühendisine danışmak için bugün bizimle iletişime geçin. Görevlerinizi tartışacağız, en uygun çözümü seçeceğiz ve tasarımın maliyetini 24 saat içinde hesaplayacağız.Sipariş tankı tasarım hesaplamasıve gelişmiş metal yapı teknolojilerine hemen erişin.