EKATO

Проектирование

Механически безопасная, прочная и надежная конструкция

В настоящее время механически безопасная, прочная и надежная конструкция мешалки или установки является обязательным условием для экономичной и безотказной работы. Требования к механической конструкции оборудования значительно возросли, не в последнюю очередь из-за постоянно увеличивающихся размеров заводских единиц. Мы в EKATO сталкиваемся именно с этими проблемами!

В последние десятилетия в обрабатывающей промышленности наблюдается массовая тенденция к производству более крупных заводов и к расширению масштабов оборудования для достижения преимуществ «экономии на масштабе». Использование подхода «экономии масштаба» приводит к экономическим преимуществам. По мере увеличения размера оборудования себестоимость единицы продукции снижается. Это часто идет рука об руку с сокращением производственных линий и за счет роста процесса, то есть повышения производительности и объемов конечной продукции. Это особенно заметно в нефтехимической, пластмассовой и полимерной промышленности, в гидрометаллургии или в промышленных ферментерах, используемых в биотехнологии. В некоторых из этих отраслей объемы реакторов с 1990-х годов увеличились в десять раз.

EKATO тесно сотрудничает со своими заказчиками в разработке промышленных установок следующего поколения и вместе с ними разрабатывает соответствующие технологические решения с мешалками, включающие мешалки и соответствующие конструкции реакторов.

Самая большая проблема заключается в переносе проекта из экспериментального масштаба на завод по объему, часто в 100–1000 раз более крупный в мировом масштабе. По результатам испытаний наши специалисты проводят надежное и безопасное масштабирование не только с точки зрения технологии процесса, но и механически. Это часто подтверждается соответствующими анализами CFD. Конструкция мешалки и реактора для таких установок должна выдерживать самые высокие нагрузки, чтобы гарантировать нашим клиентам максимальную эксплуатационную надежность. Для этого перед началом строительства проводятся испытания методом конечных элементов различных компонентов, а также всей системы мешалки и реактора, чтобы гарантировать максимальный срок службы оборудования.

В соответствии со своей важностью метод конечных элементов (МКЭ) теперь нашел свое применение почти во всех мыслимых физических дисциплинах. Наиболее важными методами в области технологии смешивания, которые может выполнять EKATO, являются:

  • Расчеты структурной механики (эксплуатационная устойчивость, деформации)
  • Модальный анализ/анализ вибрации для оценки опасностей резонанса
  • Тепловые расчеты
  • Гидравлическая связь (частоты возбуждения, собственная частота, демпфирование жидкостью в емкости)

В дополнение к типичным статическим нагрузкам, вызываемым технологическим давлением и температурой, сосуды с мешалкой и их внутренние части подвергаются высоким циклическим нагрузкам, создаваемым мешалкой.

Мешалки с приводной мощностью до 4000 кВт, диаметром ленты мешалки более 6 м или диаметром вала более 500 мм — не редкость для EKATO. Общий вес таких мешалок часто превышает 100 тонн. Эти размеры приводят к огромным статическим и динамическим нагрузкам. Это требует еще более точного и надежного расчета сил, действующих на весь сосуд, его внутренние части и опорную конструкцию. EKATO может опираться на многолетний опыт в этой области, в которой методы расчета постоянно совершенствуются.

Одной из проблем при проектировании реакторов с мешалкой является координация интерфейсов между мешалкой, резервуаром и соответствующими внутренними устройствами, необходимыми для технологического процесса. Часто эти отдельные компоненты поставляются разными производителями, что может легко привести к проблемам координации и информирования. Из соображений производительности и экономии имеет смысл не только адаптировать мешалку к заранее определенному резервуару, но также разработать оптимальную общую концепцию вместе с оператором установки и производителем оборудования.

EKATO предлагает расширенные инженерные услуги и объем поставки, чтобы гарантировать клиентам эффективное и плавное продвижение проекта с минимальным количеством интерфейсов. Помимо мешалок, мы также заботимся о сопутствующих технологических процессах, таких как теплообменники, перегородки, оптимальное положение подающих и выпускных труб, а также проектирование резервуаров — все из одних рук.

Наши инженеры-проектировщики координируют интерфейсы на протяжении всего проекта, от производства и предварительной сборки до доставки, поддержки ввода в эксплуатацию и обучения.

Строительство и проектирование комплексных технологических установок требует идеального взаимодействия между такими дисциплинами, как технологические процессы, автоматизация и инжиниринг. На основе показателей и переменных процесса, определенных в технико-экономических обоснованиях и тестах, компоненты установки проектируются с использованием научно обоснованных методов масштабирования. Мы выявляем и объединяем требования, чтобы сформировать полностью функциональную установку. Проект установки или самих компонентов также включает такие методы, как анализ CFD и расчеты МКЭ, чтобы гарантировать функциональность и безопасность установки. Автоматизация играет центральную роль в оптимальном взаимодействии технологических установок. Она объединяет исполнительные механизмы и датчики установок в соответствии с требованиями процесса и потребностями клиентов. Степень автоматизации варьируется от полуавтоматической работы до полностью автоматических процессов с контролем рецептов, записью данных и документированием партии (BatchRecord). Интегрированные заводы построены для процессов в областях SOLIDMIX и UNIMIX. SOLIDMIX охватывает процессы сушки и смешивания твердых веществ, а UNIMIX предлагает решения для производства продуктов на основе суспензий или эмульсий в диапазоне от низкой до высокой вязкости. Диапазон технологических установок варьируется от предварительно спроектированных решений (короткие сроки поставки) для конкретных продуктов наших клиентов до инженерных решений, в которых реализованы конкретные процессы и требования клиентов.

В подразделении технологических установок EKATO предлагает комплексный пакет услуг и оборудования в качестве партнера по разработке и инжинирингу для технологических установок, участвующих в процессах перемешивания. Обладая специальными практическими знаниями и инновационными методами проектирования процессов и аппаратуры, EKATO предлагает концептуальное проектирование, базовое проектирование, выполнение, закупку и доставку, а также строительство и ввод в эксплуатацию системы.

На этапе разработки концепции EKATO определяет основные этапы процесса в контексте анализа процесса, а также баланса массы и энергии. При необходимости EKATO проводит испытания в собственной лаборатории с высокой устойчивостью к коррозии и на пилотных установках, в которых возможны рабочие условия до 100 бар и 300 °C. Проектирование масштабирования до нужного уровня основывается на 80-летнем опыте компании. Разработанные таким образом технологические концепции проверяются нашими специалистами на предмет осуществимости, а затем предоставляется предварительная приблизительная смета затрат.

На этапе базового проектирования EKATO затем технически и механически интерпретирует основные устройства в междисциплинарных проектных группах и определяет инженерные сети, а также концепцию управления и мониторинга. HAZOP проводится вместе с заказчиком. Вместе с дальнейшим анализом рисков постепенно разрабатываются схемы КИПиА и компоновка системы. После завершения базового проектирования система оценивается с точностью до нескольких процентных пунктов.

На этапе детализации команда проекта EKATO затем детально определяет оборудование, фитинги и инструменты и разъясняет их интерфейсы. По запросу они также будут поставлены EKATO. В этом случае EKATO берет на себя всю обработку заказа, включая технические вопросы, обеспечение качества и ускорение закупок от поставщиков и производителей компонентов.

EKATO выполняет механическую, гидравлическую и электрическую предварительную сборку установки, платформы или компонентов системы, а также необходимые пробные запуски и функциональные испытания (FAT). Окончательная сборка на месте и трубопроводы планируются и организуются опытными практиками и выполняются внутренним или внешним персоналом в зависимости от места установки и объема. Наши инженеры по вводу в эксплуатацию контролируют систему до тех пор, пока не будут получены требуемые результаты процесса.

Благодаря этому обширному спектру услуг и оборудования EKATO предлагает частичные или полные решения от идеи до технически и экономически обоснованного решения. Посредством пилотирования и многолетнего опыта в масштабировании технологического оборудования EKATO предлагает своим клиентам технологические гарантии и предоставляет производственные установки высокого качества.