我的第一份工作(十)

2009年秋天,刚好是scarabeo 9工程进展如火如荼的时光。烟台来福士的外包公司也达到了突破性的增长。相反,项目的进度可以说是非常艰难的,项目船东每天都在催促工程进度。分段合拢的速度也超过了以往的时间,当时听说项目经理直接在现场监督合拢进度。据说还有过许多外包员工与公司内员工产生不愉快事件的小插曲。
空气(Air)是世界留给人类最大的财富,它使得人类的科技产生了本质的变化。在日常生活中,很多设备以及系统都需要空气来维持。
船舶与海洋工程项目运行时需要空气产生额外的压力升降来维持运作。从而产生了压缩空气系统,该系统由空气压缩机、空气瓶、气液分离单元、自动控制单元、本地控制箱等等复杂的系统组件组成。
压缩空气产生的压力主要是供给主机运行使用,主机系统管路通常需要3.0Mpa压力。在使用过程中,主机所需要启动空气压力为2.5Mpa左右,而控制空气压力会比主机的启动压力小很多。实际使用是管路设计的0.8倍左右,不一样的主机启动空气是不同的。日常空气瓶所保留的压力也是非常小的,可能是1.0Mpa甚至更小的单位。海洋工程项目越复杂,所使用的压缩空气种类就越多,分成主空气瓶组、辅空气瓶组、日常压缩空气瓶组等等。
说到气体我认为压缩过的高压气体是最可怕的,假如有高压气体因为某些管路细微的裂缝或者针眼出现而被喷射出来,其所产生的压力是可以伤人的。不过压缩空气瓶正常良好的操作还不至于伤人,这是需要通力合作的。
空气压缩机是产生压缩空气的主要设备,空气压缩机产生的压缩空气是混合着大量油水的混合气体,气体初始会产生比较高的温度,而初始空气的分离是比较重要的过程。正因为如此空气分离单元(Air Separator Unit)成了压缩空气系统重要的一个配置。
空气分离单元是利用空气压力冲撞使气体中的液体沿着管壁落到装置底部,而气体则在其中徘徊缓冲后继续上行。在空气初始分离的过程中,有一个放泄操作。空气压缩机运行时最好不要进行类似操作,因为其压力可能保持非常高的状态,放泄的声音可能非常大。长时间不放泄还可能会造成空气分离单元积存太多液体使分离单元失去作用。
空气分离单元的设计是按照用途计算的,设计理念因人而异:
1.首先要预留出足够的空间,通常会用DN80左右的管子或者异径来进行设计。长度选择40cm到80cm都可以,甚至规格不同的要求可以特殊设计。要注意该设备所处的位置,不要因为设备过于奇特影响操作、影响进气、影响气体输出。
2.进入的混合气体的管子要预留在整个设备下部的1/3处,一定要保证设备底部有足够的液体空间。
3.输出气体要保证在设备的上部,一定要给气体有足够产生缓冲分离液体的空间。
4.放泄系统的管路会直接引导到污水井(Bilge Well),千万不要引导到非常近的距离,如果有太多的液体其释放的压力可能会导致油和液体弄的周围哪里都有。
5.如果系统要求或者厂家设备要求增加任何气体分离的附件,一定要根据说明书酌情增加。
以上是空气分离单元的设计要点,至于有其他形状的设计理念也可以的,只不过要符合船级社、船检、船东的审验。
压缩空气系统中的附件常常是最复杂多变的,有时候还需要给系统增加加热装置以保证系统空气的温度,压力也需要根据系统的分支的变化变换。空气分离单元最好是根据空气压缩机所产生的容积流量设计其容量,其产生的液体往往空气压缩机样本中有百分比说明,可以根据说明进行调整,该设备的材料使用并不多~
写到这,后面还会继续~

二零二零年六月十六日于锦州

我的第一份工作(九)

2009年H1N1流感在世界范围内疯狂的传播,因为次贷危机的影响,世界经济开始崩溃式的下滑。2009年智能手机开始不断的冲击功能机市场,人们为了追求美好生活及便利的移动工作方式选用了智能手机。自此世界上出现了名目繁多的手机品牌,至今手机市场每年的迭代仍旧非常频繁。
烟台来福士海洋工程在2009年正值项目众多的时候,各个项目组频繁的招募外包公司到公司承包各种专业的合同。我记得当时工作每天除了上班还是上班,经常加班到晚上8点以后。经常加班确实是非常痛苦的事情,你无法让自己的生活有任何的舒适感,甚至多了太多没日没夜的烦恼。
我当时被统一调到Scarabeo 9项目做机械布置的工作,工作的范围以领导的话说是很多、很繁杂的,称之为旧项目遗留下的问题。俗话说算是背锅的。
在这个世界上占地最多的是气体,气体是航空业最常用的,在海洋工程中也有使用。在海洋工程中使用最广泛的是液体,项目中用的最多的是水。海水和淡水是海洋工程甚至造船业最重要的两种液体。其中,淡水冷却系统中有一个设备是船厂自行建造的,它叫膨胀水箱(Expansion tank)。
水(Water,化学方程式:H20)在不同的温度下体积会有不同的变化,但水的质量却不曾改变。动力主机或者发电机运行的过程中需要淡水和海水对发热的部分进行冷却以保证设备在固定的温度下运行,以达到设备的材质不会产生形变。
膨胀水箱是系统中的最重要的服务节点,它的功能是给系统补充淡水,调节冷却系统的压力,淡水的投药往往也在膨胀水箱内进行,投药一般是水垢分散剂等药物。在冷区靠港或者抛锚的过程中,膨胀水箱在淡水冷却系统中还能调整系统水的温度,以保证开航需要。海员称之为暖缸。
膨胀水箱的设计往往是根据淡水冷却系统需求设计,在主机的要求中大多数会要求膨胀水箱取系统10%的容积作为水箱容积。系统设备包括淡水冷却泵、管式冷却器(板式冷却器)、柴油机等等设备以及管路内水的体积。水的体膨胀系数通常会选择0.000208/摄氏度(20度取值),计算的时候可以取0.00021/摄氏度。算一下每立方米每升高一度大概会产生200多毫升的体积。中速主机冷却系统里的水并不太多,因此船东方面通常认可1吨作为膨胀水箱的容积取值。65度左右是系统中取值较为正常的稳定值,而系统达到80度以上的时候就说明系统不太稳定需要检查问题或者原因。
1吨膨胀水箱设计需要注意的问题并不复杂:
1.膨胀水箱的位置高于系统主机3米到5米,通常在机舱2层,其位置最好便于维护,有的设计者把放泄口放在箱子的侧面,所以膨胀水箱使用时间久了要通过人孔盖打开箱子清理箱底的淤泥。
2.设计容积要比箱子要求的容积大15%到20%以保证膨胀水箱的放泄和溢流孔的能起到作用,如果系统有发电机作为淡水冷却系统的分支还要继续增加膨胀水箱的容积。
3.放泄、进水、循环、溢出、透气孔的位置要明确,一定要考虑船舶与平台横倾与纵倾过程中循环口不会进气。通常要考虑左右摇摆五度到二十度左右的情况。循环与溢出管路均不能设置阀门,否则淡水泵的水就无法循环了,而溢出的水也会从透气孔排出。
4.由于膨胀水箱的体积较小,所以人孔盖与液位计的位置最好有段距离,保证人孔盖开启与关闭的操作过程中不会对液位计造成损坏。
5.投药口可以设置在膨胀水箱上部或者直接用人孔盖也可以,方便的话放在顶部算是比较好的,说白了一个盲板法兰就能解决的事儿,不过船检未必会同意这种奇怪的设计。很多国内船的膨胀水箱会有侧面一个人孔盖而顶部也有一个盖子。
6.防锈等涂装是膨胀水箱必须的工艺流程。
7.开式与闭式淡水冷却系统的膨胀水箱不同,所以设计方式并不相同。多数海工装备和船舶会选择开式膨胀水箱,其安全程度更高,便于操作。
8.膨胀水箱体积大于2吨的时候水箱内要增加结构加强筋以保证设备能通过船检的审查,即使不审查也要加的,因为膨胀水箱算得上是小型结构件。
膨胀水箱我最开始做的时候就奇怪为什么会用8mm、10mm的钢板,因为很多空调系统或者太阳能热水器的水箱的材质是很薄的。这个原因我不想多解释,船检检查膨胀水箱应当算一个小型结构件,而船厂也未必有4mm甚至更薄的钢板供应。膨胀水箱所占有的重量不多,切割的剩余钢板就可以制造。
膨胀水箱在很多系统中都有应用,大型中央空调系统,恒压恒温供水系统,大型太阳能热水器阵列的实验集群设备。在24小时的温度与压力变化中膨胀水箱起着至关重要的作用。
写到这吧,后面还会继续。

二零二零年五月二十五日于锦州

我的第一份工作(八)

2009年初,奥巴马先生就职美国总统。他是美国历史上第一位非裔美国总统。当年他也成为了诺贝尔和平奖的得主。这一年春节前,三鹿奶粉事件在石家庄法院宣判。我的同事大多数对国内奶粉产生了极其特别的反感,他们从国外或者香港等大陆以外地区购买牛奶已经成了规律。现在国内的奶粉市场不知道是什么状况,食品安全的阴影想来会对很多家乡人的心理产生影响。
钢结构是多数海洋工程平台和船舶必备的结构形式,设备往往也需要小型的钢结构来支撑其安装。英语叙述支撑设备的结构为Foundation,中文译为基座。
基础和基座不是同样的事物。基础讲的C15、C20等等强度的水泥构造支撑设备的矩形水泥块,而基座是A,B,D,E普通钢制作的支撑设备的钢结构。
海洋工程中使用的钢结构要用高强度钢,钢材符号用AH36表达,其屈服强度为355Mpa。有人会说用普通钢材也可以,Q345就完全可以胜任,但是某些船级社是不允许非认证的钢材作为平台用钢的,而且船厂通常配置的钢材厚度为8mm。因此多数情况下做海工的基座不需要特别考虑钢材的强度计算,而需要考虑其他设计要点。
1、要考虑手操作的焊枪可以完成焊接操作。我在初期设计的时候就被同事说过考虑不周,没有考虑到焊枪的空间而做了几次失败的基座作品。后来那同事早我几年离职去考研了。除了焊枪的空间还应该考虑到操作师傅的位置,有时候上游图纸已经确定了设备的位置,而基座的设计还不能丢掉原本的设计思路,最终导致焊接师傅根本无法看到焊接位置而无法进行操作。图纸的设计一定要从方方面面杜绝现场施工浪费时间和体力,否则这效率会让原本很优秀的项目变成鸡肋。
2、要考虑下层甲板和肋位是否能承受类似的应力,说白了就是设备的重量。假如焊接一个基座,设备安装后出海没有几天,下面钢板出现了变形,那么就是失败的结构,出现事故是早晚的问题。在我工作期间还没有遇见,类似的受力是与现场师傅焊接位置同等重要的因素。
3、要考虑设备安装后的振动,尤其是泵类的振动。那些没有加肘板的基座有时候会因为振动周期、振动频率而产生受力不均匀而使基座变形或者产生安全事故。当然类似强振动只需要考虑大设备,一般的设备高强度钢完全能胜任,几乎不用产生分析计算的问题。
4、要考虑涂装的空间问题,有时候基座焊接完后现场师傅做防锈处理,根本无法完成操作的事情有时候就会在小小的基座间产生。除锈、涂装看来是简单的工作,有时候却无法完成。
5、安装孔是设备用螺栓连接的特殊构造,孔的预留必须注意高度、大小,以保证安装可以顺利完成。
6、基座有时候还要特别注意设备附件,不要因为附件的构造而多次产生生产后的图纸更改,那是非常不值得的事情。
7、钢板的形状不能做得太奇怪,否则可能会被现场船东、船检或者船级社的验船师提出修改意见。
以上这7条约略是几百斤设备的设计思路,大型设备的基座一定要经过有限元分析、疲劳分析、振动分析、生命周期分析等等必要的结构分析。我们通常所见的船舶主机基座往往就是经过周密的分析而最终确定的。大型设备的基座多数情况下会与船体同时设计出图,所以大型设备的基座就是结构。
如果基座所在的环境属于非常规环境还需要更换更加优质的材料并且设计思路一定要考虑基座所在位置的功能性质。
写到这吧,后面还会继续!
二零二零年四月二十八日于锦州市

我的第一份工作(七)

2008年第四季度,微软发布了Windows7的预览版本。Windows系统是多数台式电脑和便携电脑的主流应用系统。在电脑软件系统中Windows占有率一直高居不下。在服务器构建中windows也占据了不俗的市场份额。
Mpa是重要的单位,它可以表达的状况非常广泛。拉伸强度和屈服强度是评价工程材料强度的基本强度。往往材料列表或者规范中常会以此强度单位来衡量各种场合材料使用的界限。材料因为外部因素在单位面积上的内力表示应力,常用mpa表达。应力往往表达的范围多用于结构静力学、结构动力学等等。当然这种单位应用在工程结构中是十分恰当的,而它也时常会用在流体、气体等等介质中。通常会表达拥有气体、流体等介质的系统压力。当然,Mpa使用的环境是有介质的环境,可它不代表能使用在电路中,电路环境还需要用电压和电流来表示。
烟台来福士是承建大型海洋工程的公司,各种项目涉及行业十分广泛,所以类似奇奇怪怪的工程项目特别多。在2008年底以后我们部门(产品生命周期管理部)有了新一轮的调动,我办公的N办4楼北面有了新同事来工作。有趣的事情是负责三维仿真的小组也调离了N办4楼。随着部门间的调动,我也成功的再次调离了建模与工程图纸研发小组。这次调动也是部门主管的想法,而当时部门也面临着拆分组合。具体的部门变化与公司股权架构有着直接关系。在中集入股来福士,韩国同事撤出来福士时,中集设置了大量的观察员来观察公司的方方面面,后来观察员都成了公司领导。2008年到2009年走了很多管理层和基层同事。铁打的营盘流水的兵,固定资产不会长脚跑掉,而人可不是固定资产,所以人还是会走的。
2008年的春节过得其实很慢,但我这么一说就快了。2009年第一季度,韩国同事的项目几乎完结。中集的股权也得到了实际的应用。我所在的技术部也改制了。改变后的部门分为基础设计部、详细设计部、施工设计部、项目技术部、技术管理部。后来研发中心还增加了一些新部门并且还有了新一轮的改变,而彼时主要的部门还是基础设计、详细设计、施工设计这三个部门为依托给下游部门发放图纸、解决问题,接收上游部门的问题成了这个庞大部门的所亟待解决的问题。
部门新来的小组负责机械设备布置,虽然那么一说机械布置,可是组内承担的任务却是非常多的。我被调过来对机械布置图纸上的东西是不清楚的,部门改建后小组内旧项目承担的工作量很大。令人奇怪的事情是这个小组没有管理层指定的主管,而是由一位来自组内推举的大哥来做承上启下的工作。在部门改制以后小组直接由三级部门的助理经理来管理。看到这儿连我自己都很反感这些乱七八糟的职级划分。小组到组长,组长到主管,主管到助理经理、经理,三级经理到二级助理经理和经理,彼时还要经过技术管理部最后到整个部门主管的那里处理事情。小组的组长也很郁闷,他经常抱怨为什么他也要画图纸还得做主管的协调问题。还好我还是设计员,可以做自己的本职工作。
部门改制前的几个月我就在周围几个同事的帮助下开始做设备安装、设备基座图纸。工作的调动实际还没有脱离结构,只有螺栓连接才涉及到机械应用。因为我已经很久没用autocad制图了,所以对软件有些生疏。周围同事特别好,他们帮助我熟悉了他们所使用Autocad的点点滴滴。
设备安装有的复杂,有的不复杂。大型设备的安装是特别复杂的。比如二冲程的主机、四冲程的主机安装一遍一个人、两个人是不可能完成的,安装后还要试车,出现跑油、跳缸、缸套温度变化还得重新安装,调整发火间隙什么的。我制作设备安装图纸主要定义设备的连接方式,比如说螺栓连接、焊接连接等等。没有主机般复杂的安装过程。
螺栓的定义很广泛,通常情况下M1、M2等等紧固件属于螺钉,M8、M10、M12等等紧固件属于螺栓,没有螺帽的螺栓常称为螺柱,螺柱还分为双头螺柱、全螺纹螺柱、半螺纹螺柱等等。根据螺帽的的形式不同还分为蝶形螺栓、外六角螺栓、内六角螺栓、十字槽螺栓等等。螺栓等级分为4.8级、5.6级、6.8级、8.8级等等。螺母与螺栓是对应的连接件,螺母的形式多数是六角形的螺母,也有自锁螺母、防松螺母、蝶形螺母等等。螺栓螺母的材质、螺距、使用场地等等也是特别重要的因素。配套的平垫圈和弹簧垫圈得斟酌使用,紧固件配焊接也要谨慎使用。紧固件有很多网络资料可查询,介绍的很详细。有些特别使用场合的紧固件是需要特别注意的。如设备会产生振动,振幅和周期比较复杂的设备所使用的螺栓、螺母一定要用特别的紧固件。比如超高强度的螺栓、液压螺母等。螺栓、螺母的扭矩是安装中最重要的环节,扭矩不是一次完成的,往往最后一次拧紧才是扭矩最终的完成扭矩。正常螺栓标准扭矩值可以通过查表或者机械手册获得,非标螺栓、螺母的螺栓扭矩要根据公式计算获得,扭矩公式是扭矩系数×预紧力×螺纹公称直径,预紧力的公式是螺栓强度×螺栓公称应力截面积,扭矩的值是以米为单位的,而计算过程中多以毫米为单位,所以要注意单位的转换。最终的值常取0.8倍为实际应用值。
另外一种设备连接方式是焊接,焊接正常情况下很多施工设计的工作人员才懂得使用,而现场负责施工的老师傅更加熟练。焊接技能往往需要用大量焊条来锻炼,鲜有拿来就会用的聪明人。不过焊接产生的气味儿和有害身体的烟是大多数人不喜欢的。钢结构成型离不开焊接,工程结构物必须拥有合格的焊接才能通过验船师和船级社的校检。焊接分角焊、平焊、坡口焊等等,根据强度还分为熔透焊、半熔透焊。每个项目的焊接工艺是不同的,所以设备连接选用焊接时要特别关注项目内的焊接工艺。
余量与公差在设备安装时也挺重要,往往螺栓连接的设备并不需要注意,设备与基座只需要方向和螺栓孔对正就可以了。焊接却需要注意基座与设备的水平度,船用机械设备的安装往往是粗活儿,精细的活都在设备内部,所以保证设备内的液体在设备说明内的倾斜程度为最佳,一定要遵守设备说明书要求的安装条件。当然,水平在肉眼可见的水平度几乎可以满足大部分设备的要求。
写到这儿,后面还会继续。

二零二零年三月三十一日于锦州

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