船舶舱体管路系统焊接接头定位装置的设计.pdf

制造与工艺 Manufacturing and Process2023.7 今日制造与升级 130 引言在船舶舱体内部，为满足特殊使用需求，分布有具备复杂化结构组成的管路系统，其通常经由数量较多且经历过折弯处理技术环节的管道组件通路结构，以及型号各异的管道接头技术组件经由焊接加工处理方式而形成。在型号产品舱体空间内部，通常分布有与管道技术组件接头结构相对应的安装接口，客观上仅需将已经完成焊接加工处理的管道技术组件安装在对应的接口位置，就可以将完整的管路系统装配到舱体空间中。为缩短生产周期，通常需要预先完成针对管路系统的焊接加工处理过程，继而将管路系统整体安装配置到舱体空间内部。对于已经完成焊接加工处理的管路系统，只有控制确保不同管道接头技术位置间呈现的相对空间位置和相对空间方向（管道技术组件开口朝向）具备较高水平的精确度，才能确保后续开展的装配技术环节顺利推进。1定位装置发挥的主要作用（1）用于对调节控制质量要求较高的重要调节系统，致力于提升调节阀组件的定位精确性与可靠性。（2）用于阀门组件两端压差较大（P 1.00MPa）的技术场所。通过提升气源压力，支持增大执行技术机构的输出力，继而克服液体物质围绕阀芯产生的不平衡力，减小行程误差。（3）当被调介质为高温、高压、低温、有毒、易燃、易爆时，为了防止对外发生泄漏，往往将填料压得很紧。因此阀杆组件与填料间的摩擦力相对较大，此时用定位装置能克服时滞。（4）在被调介质物质为黏性流体物质或含有固体悬浮物成分时，用定位装置能克服介质对阀杆移动过程施加的阻力。（5）用于大口径的调节阀组件，继而增大执行机构的输出推力。（6）当调节器组件与执行器组件距离在60.00m以上时，用定位器组件能克服控制技术信号的传递滞后问题，改善阀门组件的动作反应速度。（7）改善调节阀组件的流量特性。管路技术系统焊接接头位置定位技术装置发挥的主要功能，在于指向两个彼此独立的管道技术组件的接头位置发挥夹持作用，继而模拟处理其基于管路技术系统内部具体所处的相对空间位置与方位关系。在一根管道组件的焊接加工结束后，应将定位装置拆除，调整定位装置的姿态，随后完成对其他管道组件的焊接加工处理。通过多次重复相同操作步骤，实现对管路系统整体的焊接加工处理。2结构设计的总体思路2.1使用功能分析梳理目前，管路技术系统焊接接头位置定位技术装置在具体运用过程中应当具备的使用功能，主要涉及如下方面。（1）模拟分析空间内部两个具体点位的相对位置关系，即模拟分析技术空间内部两个不同管道技术组件接头位置呈现的相对性位置关系。（2）模拟分析上述两个点位对应的空间坐标系之间的相对位置关系。在已经判断确定两个彼此独立存在的管道技术组件接头结构所处相对位置关系前提下，模拟分析两个管道技术组件接头结构的相对性空间范围，即管道技术组件开口位置的空间朝向特征。（3）支持实现上述两个空间坐标系在特定范围之内的冗余转动过程。要确保两个独立存在的管道技术组件接头结构能够在适当程度范围之内实施相对运动，继而促使其他管道技术组件开口部位，能够规避定位装置运用中施加摘要在管路系统内部，设计并且运用具备优良性能的管道组件接头位置定位技术装置，有助于改善管道组件焊接处理环节的总体实施效率，降低管路系统安装建设过程的经济成本，满足管路系统使用者提出的各项基本需求，发挥出最佳应用技术效果。文章简要分析管路系统焊接接头定位装置设计的过程。关键词管路系统；焊接接头位置；定位装置；设计；研究分析中图分类号U664.5 文献标志码A船舶舱体管路系统焊接接头定位装置的设计翟超，朱宝会（招商局金陵船舶（威海）有限公司，山东威海264200）制造与工艺 Manufacturing and Process14 今日制造与升级 2023.7的干涉。从直观性视角观察分析，功能1的实现过程，需要依靠3个不同空间方向上的位移自由度；功能2的实现过程，需要依靠3个不同空间方向上的转动自由度，换言之，在同时具有6个自由度条件下，就能确保主要功能点位均充分实现。但是，在3个不同空间方向上的位移自由度实现过程中，通常需使用具备较大尺寸的工作空间，客观上会提升定位装置的结构复杂程度，增加定位装置的生产制造经济成本，提升各类工作人员在使用定位装置过程中的总体难度。在技术活动空间中，实际涉及的任何矢量均能借由二维空间层面发生的转动变化过程，促进其末端位置能够落到具备单一化方向的坐标轴之上，继而在位移自由度层面上将三维立体空间形式转化降低成一维空间形式。鉴于此种背景，可以考虑运用两个转动自由度与一个位移自由度，针对原本需要的3个位移度展开转化替代环节。除此之外，为支持实现功能3（两个空间坐标系在特定范围之内的冗余转动过程），则还需要提供一个冗余自由度技术因素，也就是说，还需要再增加一个具备不同空间方向的转动自由度技术因素。遵照上文论述介绍的相关内容，可以具体获取到围绕管路技术系统焊接接头位置定位技术装置整体设计方案的简图，如图1所示。从整体设计方案展开分析，管路技术系统焊接接头位置定位技术装置主要包含两个3自由度转动平台组成部分，以及一组直线运动副组成部分，直线运动副组成部分上搭载一个转台技术结构，推进完成直线运动过程，管道技术组件接头结构由专用夹具分别被固定在两个独立设置的三维转台技术结构上。三维转台三维转台直线运动副图1 整体设计方案的简明图示2.2整体设计方案简述管路技术系统焊接接头位置定位技术装置的整体结构。如图2。底板平台主要针对定位技术装置提供支撑条件，且放置在高度适当的支撑架上，促使操作平台设置在人员能够到达且持续站立的位置，确保相关人员在针对管路系统焊接接头定位装置实施操作过程中得到便利。底板平台直线导轨三维转台转台底座电缆保护链管接头夹具电机减速器齿轮齿条防尘罩图2 管路系统焊接接头定位装置的整体结构示意图要要运用高精确度三维转台，通过安装光栅尺组件，确保其运动过程中的空间位置始终具备充分精确度。要将两个三维转台分别安装在独立设置的转台底座结构上。要确保两个转台和对应底座中的一组处在固定状态，另一组被安装在直线导轨上，能执行直线运动过程，借由齿轮组件和齿条组件执行驱动功能。要在两个独立的三维转台上分别安装管路系统焊接接头定位装置，针对管道组件的接头位置实施固定处理，继而在与其他装置相互结合条件下，支持实现针对管道组件接头位置的模拟定位分析。源于三维转台实际具备的承载能力有限，在基于管道组件接头位置完成针对管道通路结构的焊接处理环节后，在管路结构承受的重力因素作用下，通常会形成较大力矩。由此，在实际开展各项操作环节过程中，通常需要选择运用三脚架或者是吊绳等开展针对管路结构的固定处理，发挥辅助性支撑作用。2.3管道技术组件接头位置的夹具设计源于管道技术组件接头位置实际展现的类型多样性，因而在开展夹具设计工作过程中，确保能够满足各种规格尺寸的管道技术组件接头位置的装卡技术要求。综合考量各方面的技术限制因素，针对夹具选择运用分离式设计方法，如图3所示。从具体内容分析，图3（a）表示的是夹具底座，图3（b）表示的是夹具主体，夹具底座被安装配置在三维转台之上，夹具主体结构插入到夹具底座位置的孔洞中，并用螺销固定，如图3（c）所示。为规避已经完成焊接加工处理环节的管道技术组件之间发生相互干涉，已经完成安装环节的管道技术组件接头结构通常要避免处在转台设备的中心位置，要稍稍偏离中心位置适当距离。（下转第17页）制造与工艺 Manufacturing and Process2023.7 今日制造与升级 17梁法兰和支腿法兰错位和对筋符合工艺要求；轮胎吊主构件处于自由状态下测量门框开档、对角线。尺寸检查符合要求后安装法兰连接处螺栓。检查门框法兰间间隙，不允许有较大间隙情况下扳紧螺栓。螺栓安装严格按初拧、中拧、终拧依次进行。门框竖立后龙门架质量控制要求同门框拼装。4 质量控制成果分析（1）法兰式主构件制作质量提升，法兰式主构件质量控制方案是针对门框拼装后出现的筋板、自由边错位、门框尺寸超差等质量问题提出的新制作检验标准。通过新方法的有效实施，改善轮胎吊法兰式主构件制作及接头拼装质量，减少了门框拼装过程中的返工。2016年制作的突尼斯轮胎吊门框拼装时支腿大梁接头、支腿鞍梁接头由于筋板错位开刀借正、法兰自由边错位打磨等产生了大量的返工，返工费用接近5000元/台。运用了以上总结的新质量控制方法。2017年以后制作的法兰式轮胎吊项目，门框接头位置未出现筋板、法兰自由边错位现象，门框拼装尺寸符合图纸尺寸。（2）门框拼装效率提升，法兰式主构件钢结构制作质量直接影响门框拼装质量。通过新检验方法报验合格的法兰式主构件在门框在拼装过程中大梁、支腿、鞍梁可以做到任意拼对，互换，无需配对安装。门框法兰螺栓终拧在1d 内完成后可竖立门框，门框拼装工期提高近50%。5 结束语轮胎吊法兰式主构件门框拼装过程中出现筋板错位、法兰自由边相互错位、龙门架总装尺寸超标等问题，返工过程中延误项目进度，增加制作成本。因此法兰式主构件在钢结构制作过程中需要严格控制各道工序施工质量，保证最终门框法兰装配质量和效果。参考文献1 美国焊接学会.美国钢结构焊接规范：ANSI/AWS/D1.1M：2008S.2010.2 交通部水运司.港口起重机械设计手册M.北京：人民交通出版社，2001.作者简介任晓洪（1985），男，江苏江阴人，本科，工程师，主要研究方向为质量控制。图3 大梁机加工后法兰斜度测量（a）夹具底座（b）夹具主体（c）夹具总装图3 管道技术组件接头位置夹具示意图从管路技术系统焊接接头位置定位技术装置内部夹具的主体机构展开分析，需要在夹具主体基座上开90的 V形槽，将管道组件接头位置中间立方体对应的两个邻接面作为基本定位面，将管道组件的接头位置设置到 V 形槽上，通过锁紧螺钉顶压紧片组件发挥的作用，将管道组件的接头位置沿着 V 形槽的分布方向完整压紧处理，与此同时，还要在基座上安装两个扣箍，将沿着 V 形槽方向的两个管道组件的开口位置完全扣住，且运用弹簧组件将其卡锁死。在围绕管路系统焊接接头位置定位装置开展设计过程中，要归纳现有研究结论，以及型号产品生产制造企业提出的需求，确保实际设计开发的定位装置，能够满足各类实际需求。3结束语文章介绍了一种围绕管路系统焊接接头位置的定位装置设计思路，其主要功能，是在围绕型号产品管路系统开展焊接加工处理过程中，针对接头位置开展定位，其能够在缺乏舱体实物的技术情形下支持实现围绕完整化管路技术系统的焊接加工处理，在显著缩减生产装配时间条件下，（下转第44页）（上接第14页）自动化技术与应用 Automation Technology and Application44 今日制造与升级 2023.7表2 直流换流站无功消耗直流换流站无功消耗中涉及的参数换流站 1换流站 2额定值最大值额定值最大值直流电压 Ud（kV）800790755754直流电流 Id（kA）5000505050005050有功功率 Pd（MW）8000800075157595无功消耗 Qdc（Mvar）4800525042304470换相电抗 Xc（p.u.）11.012.09.09.5.触发/关断角（）15181718换相重叠角（）27.626.722.122.2空载直流电压 Udio（kV）2362392172195 结束语无功补偿控制策略在 800kV 换流站中的应用，对电力系统的稳定性和运行质量具有至关重要的作用。通过合理的无功补偿控制，可以实现电压的稳定控制，提高无功功率的传输能力，降低潮流损耗，并优化电力传输效率。在当前电力系统规模不断扩大的背景下，无功补偿控制策略为电力系统的可靠运行和高效运行提供了有效手段。随着科技的不断进步，新的控制算法和装置不断涌现，为无功补偿控制策略的发展提供了新的可能，想要在实际应用中取得更好的效果，仍需进一步研究和改进无功补偿控制技术。参考文献1 陶鑫，赵强，朱森，等.800kV扎鲁特换流站无功控制策略及其定值优化J.内蒙古电力技术，2021（1）：139-141.2 邓京.800kV换流站交流滤波器绝缘配合优化方法研究D.广州：华南理工大学，2021.3 马泽乔，陈霄，张天宇.换流站无功补偿系统综述J.轻松学电脑，2021（6）：93-95.4 马晓伟，董少鹏，孙剑影，等.基于粒子群算法的直流换流站分布节点无功补偿自动配置方法J.制造业自动化，2022（8）：44-46.5 朱宏超，沈轶君，熊鸿韬，等.调相机与静态无功补偿装置的容量配置和协调控制策略J.电力科学与技术学报，2021，36（6）：91-93.6 王邕.高压换流站交流侧滤波装置设计研究J.中州煤炭，2021，43（7）：189-195，224.7 王典浪，曹鸿，李国艮，等.某换流站交流PLC噪声滤波器调谐单元故障分析J.电力电容器与无功补偿，2022（3）：83-84.8 王秋楠，晋宏杨，刘东，等.LCC-高压直流输电系统换流站无功电压控制问题综述J.电力电容器与无功补偿，2023，44（2）：10-17.作者简介宋寒星（1996），女，山东滕州人，本科，助理工程师，主要从事直流输电、换流站控制保护、换流变压器和滤波器场等领域的研究。（上接第17页）确保实际获取的装配技术精度满足技术标准要求。本次设计的定位技术装置的主要特点，在于机构相对简单，整体结构较为简洁，空间占地面积相对较小，容易在工业企业厂房建筑物内部开展安装布置环节。总体造价成本相对处在较低水平，使用过程中执行的技术操作步骤较为简单，不需要使用额外辅助工具等。将本次设计的定位技术装置在管路技术系统焊接加工处理过程中加以结合运用，能够保持较高精确度，促使管路技术系统的焊接加工处理与舱体生产制造同步实施，继而提升总体生产效率，缩短产品生产过程持续时间，帮助企业在相同时间内获得更多的经营利润。参考文献1 潘元憨，杨达梅.某钻采船高压泥浆管路系统应力分析及设计优化J.广东造船，2023，42（2）：31-33.2 周学志，胡海萍，潘国华.船舶燃油输送系统管路串水清洁工艺应用J.广东造船，2023，42（2）：65-67.3 王洪博，杨扬仲夫，王晓文，等.压力介质对带引压管路压力测试系统动态特性影响J.计量学报，2023，44（4）：568-574.4 徐瑞，孔令海，窦培林，等.通用型FPSO消防水系统管路应力分析及优化J.舰船科学技术，2023，45（8）：56-61.作者简介翟超（1982），男，山东淄博人，本科，工程师，主要研究方向为轮机工程。