Преимущества применения современных клапанов Metso Automation (Neles-Jamesbury) при крупных модернизациях и проектных и монтажных работах
Горобченко С. Л.
ЗАО МЕТСО АВТОМАТИЗАЦИЯ, Санкт- Петербург
ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
За время, в течение которого эксплуатируется комбинат, производится множество усовершенствований, модернизаций, локальных установок клапанов и арматуры, отличающихся от заданных в проекте. Часто меняется композиция, граммаж бумаги, начинают производиться новые виды бумаг. Для бумагоделательного производства частые переключения в смену, небольшие партии бумаг от чековой до практически картонов также являются очевидной проблемой для клапанов, рассчитанных на определенный вид выпускаемой бумаги.
В тоже время, как правило, модернизируется только оборудование, а арматура остается неизменной и заказы арматуры на замену производятся по старым или устаревшим спецификациям, не отражающим современных технических решений, закладываемых МЕТСО в новые образцы арматуры. Проектными и монтажными организациями при различных модернизациях, приобретении нового оборудования, превышении проектной мощности, как правило, не уделяется вопросам доведения до новых показателей вспомогательного оборудования, включая клапаны и арматуру.
По этим вопросам необходимо рассмотреть вопросы организации взаимодействия между проектными организациями и МА. К таким вопросам относятся отсутствие перерасчетов клапанов и арматуры при проведении модернизаций технологических потоков. Так, при выводе мощностей из потока и снижении производительности, клапаны оказываются значительно большего размера, чем требуется для оптимального регулирования. При этом они теряют способность к качественному регулированию в оптимальном диапазоне открытия. При вводе новых мощностей клапаны могут работать за пределами рекомендуемого максимального диапазона открытия, при этом способность к регулированию теряется.
ПРОБЛЕМЫ ПЕРЕРАСЧЕТОВ
В расчетах указывается, как правило, только основное оборудование, насосы, емкости и др., без учета необходимости согласования с работой клапанов.
Проектными организациями пока не разрабатываются технические обоснования перевода на интеллектуальную арматуру. Для этого необходима разработка плана мероприятий по созданию инфраструктуры подачи воздуха как основы подготовки такого перевода совместно с проектно-монтажными организациями по следующим позициям:
- разработка обоснования для компрессорной станции специально под цели КИП и А.
- Включение фильтров - осушителей в схему
- Доведение качества воздуха до требуемых параметров
- Разработка новых мест установки клапанов для улучшения регулирования процессов
ТРЕБОВАНИЕ УНИФИКАЦИИ
Неоднократные модернизации, ремонты, аварийные замены клапанов, естественный и моральный износ клапанов, их устаревание в связи с появлением новых разработок завода изготовителя выявляют слабые места и в клапанном хозяйстве. Докупается оборудование разных производителей, где клапаны ориентированы на потребности поставщика и договорные отношения фирмы изготовителя оборудования и поставщика клапанов, а не потребности комбината - заказчика. Используются старые технические решения, например, использование только шиберных задвижек там, где более эффективно использовать более современные поворотные затворы, шаровые краны. В ряде случаев используются угловые вентили, хотя здесь уже показана эффективность замены их на шаровые краны. Используются старые решения на базе шаровых клапанов, которые не учитывают возможности установки вместо них сегментных клапанов и др.
Унификация клапанного хозяйства упрощает вопросы проектной подготовки, технического сопровождения, внесения изменений в проекты поставок оборудования от различных производителей. При использовании клапанов разных производителей есть трудности в создании клапанных узлов, например, регулирующий клапан – расходомер, клапан с бустер элементом, клапан с эко-фильтром, клапан с дополнительным контроллером контроля за состоянием протечек. Не всегда работоспособной оказывается триада клапан-привод-позиционер, поскольку все они могут иметь разные характеристики и плохо сочетаться друг с другом.
Решение задачи унификации клапанов в таком разрезе позволит резко повысить вероятность прогноза неисправности и соответственно своевременного ремонта или замены оборудования.
ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ПРОГРАММЫ СОТРУДНИЧЕСТВА
1. Перерасчет клапанов других производителей на клапаны и арматуру НЕЛЕС, как наиболее используемые в ЦБП.
1.1. Перерасчеты клапанов по спецификациям других инжиниринговых компаний, выбранных комбинатом в качестве поставщика. Их перерасчет и на вспомогательных хозяйствах позволит получить значительно более высокие показатели унификации и взаимозаменяемости клапанов.
1.2. Перерасчеты клапанов при снижении проектной мощности и снижении производительности
2. Перерасчеты клапанов при изменении исходного состава сырья, при переходе на другой граммаж бумаги, перерасчет клапанов при переходе на другие виды бумаг. Выполнение расчетов экономии удельных расходов щепы, щелоков, повышения выхода целлюлозы, химикатов, наполнителей, проклеивающих веществ, пара, воды, и др. при переходе на клапаны с тонким регулированием.
3. Перерасчеты клапанов для улучшения качества и технологии. Эффективно при частых сменах технологических режимов и нестабильности качества, при повышении давления пара и температур, среднего содержания взвешенных частиц.
3.1. Перерасчеты клапанов на наиболее ответственных участках процессов и трубопроводов (наличие или вероятность процессов вскипания, гипсации, кавитации и др.)
3.2. Перерасчеты клапанов после получения диаграмм процесса для прогнозирования эффективности применения тех или иных клапанов с целью снижения колебательности процесса.
3.3. Перерасчеты клапанов в сопряженных технологических потоках при установке оборудования на других участках и сильно влияющих на баланс.
3.4. Анализ потерь тепла и пара на разогрев арматуры и возможность установки клапанов и арматуры с обогревом ( до 3- 5% потерь может приходиться на потери в арматуре)
3.5. Применение более современных технических решений по пароконденсатным системам на основе повышения стабильности регулирования, за счет стабильности подачи пара, отвода конденсата, точного поддержания дифференциала давления. Например, одной из задач является снижение колебаний давления пара с 10-15 кРа до 2 кРа, при этом прогнозируемое снижение неравномерности влажности в машинном направлении по бумажному полотну может достигать до 60%.
4. Перерасчеты клапанов при изменении систем гидротранспорта. Перерасчеты клапанов при обосновании перехода на нержавеющие трубы. Замена трубопроводов из черных сталей на нержавеющие с одновременным повышением компактности и установкой современных клапанов. Перерасчеты клапанов при подключении новых трубопроводов к действующим
5. Перерасчеты клапанов при интеллектуализации клапанов.
5.1. Перерасчет и обоснование перехода с аналоговых позиционеров на интеллектуальные на конкретных технологических процессах. Например, комплексный перерасчет клапанов на всей технологической линии с обоснованием перехода на интеллектуальные клапаны.
5.2. Обоснование перевода ручной арматуры на арматуру с управлением от привода и интеллектуализация при установке позиционеров
5.3. Перерасчеты клапанов на интеллектуальные при вводе в работу автоматизированных систем управления, в т.ч. и локальных.
5.4. Комплексные технико-экономические расчеты эффективности установки интеллектуальных клапанов, например, NELES Cv или интеллектуальных позиционеров как в целом так и по потокам. Например, с учетом практических данных по среднему отклонению процесса, отражаемых в виде диаграмм процесса можно показать, как снижение колебательности процесса с 4-5% до 1-1.5% при замене шаровых клапанов на сегментные и сегментные NELES Cv, т.е. снижение колебательности процесса до 80% позволит сократить расходы на потребление химикатов, пара, и др в комплексе по установкам и по процессу.
5.5. замена шиберных задвижек на поворотные заслонки в частности на вакуумных системах. В настоящее время на ряде предприятий используются шиберные задвижки, иногда просто снятые с массного потока. Это приводит к потере как минимум 20% вакуума.
6. Разработка клапанных узлов для узких мест производства. Перерасчеты клапанов с целью разработки клапанного узла – установки бустера, местного фильтра и др.
7. Новые проектные решения с целью компактного размещения производства, например, установки трубопроводных разводок в ограниченном пространстве. Цель в т.ч. достигается и применением компактной арматуры с компактными приводами, меньшего веса, укладывающихся в зоны обслуживания клапанов. Технико-экономический эффект при этом достигается за счет снижения общей протяженности трубопроводов и нагрузки на насосы, общего веса трубопроводов, возможности в момент допроектирования создавать зоны обслуживания и установки клапанов, снижения тепловых потерь на трубопроводах, упрощения схем разводок и поиска неисправностей и в целом, возможности группового обслуживания трубопроводов. Пересмотр трубных обвязок часто позволяет снизить затраты на монтажные работы и работы по обслуживанию до 40%. Использование готовых узлов, элементов и секций, централизованно изготовленных в трубозаготовительных цехах, позволяет в значительной степени упростить технологию и организацию монтажа, особенно внутрицеховых и обвязочных трубопроводов. Это в 5-6 раз снижает объемы работ, выполняемых на монтажной площадке. Сроки монтажа могут упасть в 3-4 раза.
8. Применение в проектах комплексных современных решений, Так, по примеру проектно-инжиниринговой компании Якко-Пори, при использовании специальных программ для компактного размещения трубопроводов, эффект достигается при снижении веса клапанов и арматуры, например, при замене наиболее габаритных шиберных задвижек, применении более перспективных решений при проектировании привода, применение специальных позиционеров. Это позволяет снизить вес арматуры к весу труб с 15% до 7-10% и ниже. Существующие характеристики характеристик веса арматуры и других сопряженных элементов к весу труб приведены в табл.
Табл. Показатели комплектации трубопроводов
| № | наименование | Количество деталей и арматуры |  |
| | % к весу труб | На 100 м, шт |
| 1 | Запорно-регулирующая арматура | 15,0 | 5 |
| 2 | Опоры и подвески | 2,4 | 10 |
| 3 | фланцы | 5,47 | 20 |
| 4 | отводы | 3.12 | 15 |
| 5 | Штампованные тройники | 0,80 | 4 |
| 6 | переходы | 0.17 | 1,5 |
| 7 | заглушки | 0,10 | 2,0 |
| 8 | Крепеж ( болты, гайки, шпильки) | 0,2 | 500 |
Учитывая, что на многих комбинатах установлено множество клапанов МЕТСО (Neles, Jamesburry) готовы предложить услуги по техническому аудиту арматуры и перерасчету ее параметров в соответствии с сегодняшним состоянием дел и планами по развитию предприятий. Для этих целей предлагаем следующий план нашей совместной работы:
1. на первом этапе мы совместно с вашими специалистами (технологи, КИП и механики) проведем перерасчет клапанов на каждом из участков, с целью приведения их в соответствие с сегодняшними характеристиками по специальным программам и предоставим варианты установки клапанов взамен установленных.
2. На 2 м этапе по результатам подготовим предложения по наиболее критическим клапанам взамен установленных и которые помогут снять слабые места и усилить возможности регулирования процессов.
3. В случае Вашего согласия мы поставим новые клапаны, выпускаемые по последним спецификациям МЕТСО взамен устаревших. Старые клапаны мы возьмем по программе создания обменного фонда клапанов и арматуры. При этом возможно существенное уменьшение стоимости клапана.
ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УСЛУГ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО СЕРВИС ЦЕНТРА МЕТСО АВТОМАТИЗАЦИЯ ДЛЯ ПРОЕКТНО-МОНТАЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
Общий вес деталей и арматуры в технологических внутрицеховых трубопроводах достигает до 28% от веса труб. При снижении общего веса арматуры за счет замены наиболее тяжеловесных шиберных или клиновых задвижек на поворотные заслонки, в ряде случаев монтажные операции упрощаются и такелажные работы могут быть заменены средствами простой механизации.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ СЕРВИСНОГО ЦЕНТРА ДЛЯ ПРОЕКТНО - МОНТАЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ
1. Подготовка клапанного узла в мастерских монтажной организации с участием сервис инженера сервисцентра, включая эко-фильтр, бустер, масло-водоотделитель, привод, контрольно-измерительные приборы и др. для монтажа на месте не отдельных узлов, а целого комплекта.
2. Монтаж арматуры внутрицеховых трубопроводов с участием сервис инженера. Из общего веса внутрицеховых трубопроводов примерно 63% приходится на участки, имеющие сложную конфигурацию, 37% на прямолинейные участки. Из них линии и участки трубопроводов сложной конфигурации с условным проходом более 50 мм, как правило, монтируются из узлов, которые могут быть заранее изготовлены монтажными участками в трубозаготовительных цехах с установкой арматуры и тестированием всего узла. Трубопроводы диам. менее 50мм монтируют на месте, их вес в общем объеме как правило, меньше 5%. Однако, по объему работ они занимают до 24%. В этом случае участие специалистов сервис центра в шеф монтаже клапанов и арматуры должно происходить и на монтажной площадке. Показатели трудоемкости основных операций монтажа приведены в табл.
- Табл. Показатели удельной трудоемкости основных операций монтажа внутрицеховых трубопроводов, %
| № | Наименование показателя | % |
| 1 | Сборка и установка лесов и подмостей | 7,6 |
| 2 | Подвозка и выгрузка со склада на площадку для укрупнительной сборки | 4.2 |
| 3 | Приемка изделий, расконсервация и комплектование линий трубопроводов | 13,2 |
| 4 | Разметка мест прокладки трубопроводов | 4 |
| 5 | Установка опор и подвесок | 5,3 |
| 6 | Укрупнительная сборка вместе с арматурой и подача узлов трубопроводов к месту монтажа | 10,6 |
| 7 | Установка узлов и блоков в проектное положение | 10,8 |
| 8 | Установка арматуры, приборов контроля. Автоматики .которые не вошли в состав узлов и блоков | 2,9 |
| 9 | Выверка и закрепление узлов блоков и отдельных деталей трубопроводов | 6,4 |
| 10 | Сварка монтажных стыков и их обработка | 6,4 |
| 11 | Гидравлическое или пневматическое испытание трубопроводов | 5,3 |
| 12 | Изготовление или монтаж трубопроводов с Ду менее 50мм | 23,3 |
4. Увеличение производительности труда при монтаже арматуры трубопроводов достигается максимальной индустриализацией монтажных работ за счет заводского изготовления деталей трубопроводов, централизованного изготовления клапанных узлов и секций и монтажа укрупненными блоками в составе готовых обвязочных узлов для непосредственного подсоединения к аппаратам и оборудованию. Например, монтаж внутрицеховых трубопроводов готовыми узлами повышает производительность труда на 35% по сравнению с монтажом по месту и снижает себестоимость монтажа на 10%.