Дробемётная обработка металлоконструкций котельной: технология и оборудование

Одноэтажный модуль проще во всём: в производстве, в перевозке, в монтаже, в обслуживании. Поэтому переход к нескольким этажам всегда должен иметь причину, а не быть решением по умолчанию.

Ценой этажа дальше называем сумму удорожания каркаса, перекрытий, путей сообщения и грузоподъёмных устройств, приходящуюся на один дополнительный уровень.

Сравнивать её нужно не со стоимостью котельной, а со стоимостью площадки, которую этот этаж освобождает.

Расчёт выполнен делением полезной площади на число уровней с надбавкой 8 процентов на лестничные клетки, монтажные проёмы и площадки обслуживания. Реальное пятно уточняется компоновкой оборудования.

Основной сценарий. Котельная мощностью 60−100 МВт в одноэтажном исполнении требует пятна размером примерно 60×30 м с учётом проходов и зон обслуживания. На действующем предприятии такого свободного участка обычно нет, а если есть — он занят перспективным развитием производства.

Переход к двум этажам сокращает пятно почти вдвое при сохранении полезного объёма. Иногда именно это делает проект реализуемым на выбранной площадке.

Причина техническая и куда более интересная. Питательная вода на выходе из деаэратора находится в состоянии насыщения, то есть при малейшем снижении давления вскипает. На всасе питательного насоса это означает кавитацию, разрушение рабочего колеса и срыв подачи.

Единственный надёжный способ создать необходимый подпор — поднять деаэратор над насосом. Требуемая высота обычно составляет от 7 до 12 м в зависимости от параметров и характеристики насоса. Одноэтажное здание такую отметку не даёт, и деаэратор приходится ставить на отдельную эстакаду. Второй этаж решает задачу естественным образом.

Отдельные схемы сами по себе тяготеют к вертикальной компоновке. Котлы-утилизаторы с вертикальным газоходом, водоподготовка с фильтрами высотой 3−4 м, бункерные схемы подачи топлива — всё это удобнее размещать в несколько уровней.

Есть и обратные примеры. Оборудование, которое требует частой разборки и выкатки, лучше держать на первом этаже вне зависимости от общей компоновки.

Распределение оборудования по этажам подчиняется трём соображениям: масса, потребность в обслуживании и технологические связи. Нарушение любого из них создаёт проблему на весь срок эксплуатации.

Схема типовая. Конкретное распределение определяется составом оборудования и высотой котлов.

Правило простое: тяжёлое вниз. Водогрейный котёл мощностью 20 МВт с водой в контуре весит десятки тонн, и передавать эту нагрузку через перекрытие означает многократно утяжелять несущий каркас.

Исключения бывают, но каждое обходится дорого. Если аппарат необходимо поднять, под него проектируют локальное усиление с передачей нагрузки на колонны, а не на перекрытие.

Оборудование, которое разбирают раз в год, стоит на первом этаже. То, что проверяют раз в квартал, допустимо поднять. Ориентир прямой: если для ремонта требуется выкатить узел из здания, он должен стоять на отметке ноль.

Отдельная категория — насосы. Их обслуживают часто, они тяжёлые и они вибрируют. Все три признака говорят за первый этаж.

Здесь многоэтажная котельная перестаёт быть модульной коробкой и становится полноценным зданием со всеми вытекающими расчётами. Разница с одноэтажным модулем принципиальная.

В одноэтажном здании вибрация от насоса уходит в фундамент и гасится грунтом. В многоэтажном она распространяется по каркасу и может попасть в резонанс с собственной частотой перекрытия.

Последствия неприятные: усталостные трещины в сварных узлах, разбалтывание фланцевых соединений, ложные срабатывания приборов и невозможность находиться на этаже без защиты слуха. Устранять постфактум почти невозможно — приходится усиливать перекрытие или менять оборудование.

Профилактика на стадии проекта: расчёт собственных частот перекрытия с проверкой отстройки от рабочих частот оборудования не менее чем на 20−25 процентов, виброизолирующие опоры под агрегаты, гибкие вставки на трубопроводах.

Многоэтажная котельная приезжает на площадку не одним блоком. Модули стыкуются и по горизонтали, и по вертикали, и вертикальные стыки требуют другой точности.

Именно поэтому контрольная сборка на заводе имеет здесь особую ценность. Собранная в цехе конструкция показывает все несовпадения до отгрузки, когда исправление стоит часов, а не недель работы на высоте.

Эксплуатирующая организация оценит проект именно по этому разделу, причём через год после ввода. Узкая лестница и площадка, на которой невозможно развернуться с ключом, портят впечатление от самого удачного технического решения.

Лестницы между этажами проектируют с уклоном не круче 1:1 для основных путей, вертикальные лестницы допускаются только для доступа к редко обслуживаемым узлам. Ширина маршей и площадок принимается с учётом переноса оборудования, а не только прохода человека.

Площадки обслуживания над взрывными предохранительными клапанами топки и газоходов, а также над мазутными форсунками выполняют сплошными — это прямое требование норм по котельным установкам.

Число эвакуационных выходов и их расположение определяются по противопожарным нормам. Для многоэтажного здания это как минимум две независимые лестничные клетки либо лестница плюс наружная эвакуационная лестница.

Нормы прямо требуют предусматривать инвентарные грузоподъёмные устройства для ремонта узлов оборудования и трубопроводов массой более 50 кг. В одноэтажной котельной это решается мостовым краном или талью на монорельсе под кровлей.

В многоэтажной задача сложнее. Понадобятся монтажные проёмы в перекрытиях с закрываемыми крышками, монорельсы над проёмами и продуманная траектория выноса каждого тяжёлого узла до места, куда подъедет автопогрузчик.

Проверка компоновки простая: возьмите самый тяжёлый съёмный элемент на верхнем этаже и мысленно доведите его до ворот. Если траектория упирается в трубопровод или в колонну, компоновку меняют.

Тёплый воздух собирается наверху, и на третьем этаже летом бывает на 10−15 градусов жарче, чем на первом. Это влияет и на условия труда, и на работу электроники в шкафах автоматики.

Решается организованной вытяжкой с верхней зоны и раздельным регулированием притока по этажам. Шкафы автоматики при этом стараются не поднимать выше второго уровня.

Многоэтажный модуль предъявляет к производству требование, которое не всякий завод может выполнить: помещение достаточной высоты для сборки конструкции целиком.

Сборочный пролёт с потолками 17 м позволяет собрать и проверить здание высотой до 3 этажей в заводских условиях. Модули стыкуются, выверяется геометрия, монтируются межэтажные лестницы, проверяется совпадение всех проходок трубопроводов и кабельных трасс.

Альтернатива — сборка по частям с первой проверкой стыковки уже на объекте. Работает, но каждое несовпадение исправляется на площадке, часто на высоте и часто зимой.

1. Подготовка фундамента с повышенными требованиями к горизонтальности — перекос основания на многоэтажной конструкции накапливается по высоте.
2. Установка модулей нижнего уровня и их выверка по осям и отметкам.
3. Стыковка модулей верхних уровней с контролем вертикальности каркаса.
4. Межмодульный монтаж инженерных систем по вертикальным стоякам.
5. Монтаж наружных лестниц, площадок и ограждений.
6. Герметизация межмодульных швов и восстановление контура теплоизоляции.
7. Индивидуальные испытания систем и комплексное опробование.

Сроки монтажа многоэтажных котельных большой мощности составляют от 4 до 15 недель в зависимости от количества модулей и сложности обвязки. Разброс объясняется именно межмодульными работами, а не установкой блоков как таковой.

Многоэтажная котельная дороже одноэтажной той же мощности. Вопрос в том, за счёт чего разница компенсируется и когда компенсируется вообще.

Основные статьи — усиленный несущий каркас, межэтажные перекрытия, лестницы и площадки, грузоподъёмные устройства, более сложная система вентиляции. К этому добавляется удорожание монтажа за счёт работ на высоте и увеличенного объёма межмодульных соединений.

Ориентировочно разница по стоимости самого здания составляет 25−40 процентов при сопоставимом составе оборудования. Доля здания в общей стоимости котельной невелика, поэтому итоговое удорожание проекта оказывается заметно скромнее.

Экономия площади не превращается в экономию объёма. Суммарный строительный объём здания при переходе к нескольким уровням почти не меняется, а с учётом лестничных клеток и монтажных проёмов слегка растёт. Рассчитывать на снижение затрат на отопление и вентиляцию самого здания не стоит.

Не решает многоэтажность и вопрос подъезда: крупногабаритное оборудование всё равно завозится через ворота первого этажа, и требования к подъездным путям остаются прежними.

Приведённые диапазоны удорожания отражают порядок величин для типовых промышленных объектов. Публичной статистики по стоимости многоэтажных модульных котельных в разрезе мощностей не публикуется, и для конкретного проекта разница считается сметой, а не по проценту.

При мощности до 10−15 МВт вертикальная компоновка почти всегда проигрывает. Оборудования немного, площади требуется мало, а весь набор дополнительных конструкций приходится строить в полном объёме.

Не оправдана она и там, где площадка позволяет развернуться горизонтально, а эксплуатирующая служба немногочисленна. Обслуживание трёх уровней требует больше времени и людей, чем обход по одной отметке.