Схемы размещения кранов в отрасли производства оборудования для опреснения морской воды — четыре категории: обратный осмос, испарение, мембраны, насосы и клапаны

Особенности отрасли производства оборудования для опреснения морской воды и потребности в подъёмно-транспортных работах

Производство оборудования для опреснения морской воды является важной составляющей стратегических новых отраслей промышленности Китая и ключевым средством решения проблемы нехватки пресной воды в прибрежных городах и на островах. Ожидается, что к 2026 году объем мирового рынка опреснения морской воды достигнет 280 млрд долларов США; Китай, являясь одной из крупнейших в мире баз по производству оборудования для опреснения морской воды, занимает около 25% мирового рынка. Оборудование для опреснения морской воды включает в себя четыре основные категории: мембранные модули обратного осмоса (RO), многоступенчатые дистилляционные испарители, намотку мембранных элементов, а также высоконапорные насосы и арматуру, а ассортимент продукции варьируется от прецизионных мембранных элементов (вес одного изделия составляет всего 5–50 кг) до крупногабаритных испарительных аппаратов-сосудов под давлением (вес одного изделия достигает 20–50 т), что предъявляет чрезвычайно разнообразные требования к комплектации кранов на производственных цехах.

Компания «Круд Хеви Индастриз» обладает обширным опытом в сфере производства оборудования для опреснения морской воды и предоставила целый ряд решений — от легких систем KBK до тяжелых 50-тонных двухбалочных мостовых кранов — для ряда отечественных промышленных парков по опреснению морской воды и предприятий по производству мембран. Особенности производства оборудования для опреснения морской воды заключаются в следующем: широкое использование коррозионно-стойких материалов, таких как титановые сплавы и дуплексная нержавеющая сталь; большой вес оборудования и высокие требования к точности обработки; а также строгие требования к чистоте цеха на некоторых этапах производства (например, при намотке мембран). Ниже приводится пошаговый анализ вариантов конфигурации кранов, исходя из технологических процессов производства четырёх основных категорий оборудования.

Схемы подбора и конфигурации кранов для четырёх основных категорий оборудования

🧪 Зона сборки модулей обратноосмотических мембран RO — схема среднемасштабного прецизионного подъема

Мембранные модули обратного осмоса (RO) являются ключевым компонентом оборудования для опреснения морской воды. Вес одного модуля составляет 0,5–3 т; он в основном состоит из мембранных элементов (включая мембрану, направляющую сетку и центральную трубку), корпуса под давлением (из стеклопластика или нержавеющей стали) и торцевых крышек. Процесс сборки включает: намотку мембранных элементов (выполняется на прецизионном автоматическом намоточном станке), установку мембранных элементов (установка мембранных элементов в корпус под давлением), герметичную установку торцевых крышек и испытание под давлением. Основные потребности в подъемных работах на сборочном цехе сосредоточены на трех этапах: перемещении мембранных элементов (0,1–0,5 т), загрузке корпусов под давлением на линию (0,3–2 т) и снятию готовых мембранных модулей с линии (0,5–3 т). Рекомендуется установить в зоне сборки один электрический однобалочный мостовой кран типа LD грузоподъемностью 5 т или 10 т в качестве основного оборудования с пролетом 12–24 м, классом тяжести A4 и высотой подъема 8–12 м. Если в цехе предъявляются требования к чистоте уровня ISO 8 или выше, рекомендуется использовать подъемный механизм из нержавеющей стали в сочетании с пылезащитным электрическим таловом, чтобы снизить риск загрязнения мембранных элементов металлической стружкой и пылью. Компания «Круд Хеви Индастри» может предоставить для цеха сборки мембран специальные решения по кранам, оснащенным защитными кожухами для обеспечения чистоты.

Для крупногабаритных RO-мембранных блоков (8-дюймовые мембраны × 7–8 шт., вес одного блока 2–3 т) рекомендуется дополнительно установить в основной зоне сборки один гибкий подвесной кран KBK или настенный консольный кран в качестве вспомогательного оборудования для рабочего места, чтобы обеспечить выполнение операций по поочередной установке мембранных элементов и монтажу уплотнительных колец. Система KBK с грузоподъемностью 0,5 т может гибко перемещаться по рельсам над рабочим местом, удобна в эксплуатации и не занимает площади на полу цеха. В зоне испытаний герметичности и гидравлических испытаний мембранных модулей необходимо установить подвесной кран с электродвижуной лебедкой грузоподъемностью 2 т или небольшой портальный кран, которые будут использоваться для переворачивания и перемещения мембранных модулей в процессе испытаний. Инвестиции в оборудование этой зоны составляют примерно 12–250 000 юаней.

🔥 Зона сборки испарителей — схема подъема тяжелых сосудов под давлением

Испарители с многоступенчатой дистилляцией (MED) и механическим сжатием пара (MVC) являются тяжелым оборудованием в системах опреснения морской воды: вес одного испарителя составляет от 10 до 50 т, диаметр — от 2 до 5 м, а длина — от 6 до 20 м. Технологический процесс изготовления испарителя включает: скручивание корпуса → сварка кольцевого шва → монтаж трубной решетки → прокладка теплообменных труб → сборка корпуса → испытание под давлением. Это этап производства оборудования для опреснения морской воды, требующий наибольших подъемных работ, для чего необходима система мостовых кранов с большой грузоподъемностью, большим пролетом и высоким подъемным усилием. Рекомендуется установить в цехе по производству испарителей двухбалочный мостовой кран грузоподъемностью 50/10 т или 32/5 т, с пролетом 24–36 м, классом нагрузки A6 (частое использование при высоких нагрузках) и высотой подъема 14–20 м. Основной крюк грузоподъёмностью 50 т предназначен для подъёма и переворачивания корпуса испарителя, а вспомогательный крюк грузоподъёмностью 10 т — для погрузки и разгрузки таких деталей, как трубные доски и торцевые крышки. Скорость движения главной тележки регулируется с помощью частотно-регулируемого привода (5–40 м/мин), скорость движения поворотной тележки — с помощью частотно-регулируемого привода (3–20 м/мин), подъем осуществляется с двумя скоростями (3 м/мин при полной нагрузке и 8 м/мин без нагрузки).

Учитывая, что изготовление испарителей включает в себя сварку с глубоким фаском и операции по переворачиванию корпуса, кран должен быть оснащен поворотной подъемной балкой или C-образным подъемным приспособлением. Компания «Круд Хеви Индастриз» может разработать и изготовить специальные подъемные приспособления, которые в сочетании с основным крюком крана обеспечат безопасное переворачивание корпуса испарителя. В зоне прокатного стана для корпуса необходимо установить вспомогательный мостовой или полупортальный кран грузоподъемностью 10–20 т, предназначенный для подачи толстых стальных листов и помощи при прокатке. Подъемные работы в зоне сварочных позиционеров могут выполняться основным краном, дополнительное оборудование не требуется. Общие инвестиции в подъемное оборудование цеха по производству испарителей составляют примерно 65–120 000 юаней, что является самым затратным этапом в производстве оборудования для опреснения морской воды. Компания «Круд Хеви Индастриз» обращает внимание: к несущей способности фундамента цеха по производству тяжелых испарителей предъявляются высокие требования; фундамент рельсового пути должен быть рассчитан на нагрузку не менее 20 т/м, а высота консолей стальных колонн цеха должна составлять не менее 16 м.

🔄 Зона намотки мембранных элементов — решение для прецизионного подъема легких грузов

Мембранные элементы (также называемые мембранными рулонами) являются основными компонентами модулей обратного осмоса (RO); процесс их изготовления включает: раскрой мембранных листов → укладку направляющих сеток → намотку мембранных листов → намотку и отверждение стеклопластика → обрезку торцов → проверку эксплуатационных характеристик. Вес одного мембранного элемента составляет всего 5–50 кг, однако к точности намотки предъявляются чрезвычайно высокие требования (контроль зазора между мембранными листами на уровне 0,1 мм), а температура и влажность в цехе должны постоянно поддерживаться на постоянном уровне (23 ± 2 °C, относительная влажность 50 ± 51 TP3T). Ввиду небольшого веса мембранных элементов и их большого количества краны в этой зоне в основном используются для выполнения трёх операций: подачи сырья, перемещения полуфабрикатов и упаковки готовой продукции. Рекомендуемое решение — система гибких подвесных кранов KBK грузоподъемностью 125–250 кг. Одно- или двухпутные рельсы KBK прокладываются вдоль линии производства, обеспечивая полный цикл перемещения: от зоны хранения рулонов мембранных листов → станции намотки → зоны отверждения → зоны проверки → зоны упаковки готовой продукции. Система KBK использует ручной привод, отличается лёгкостью хода, бесступенчатой регулировкой скорости и не создаёт пылевого загрязнения в чистом цехе.

Для загрузки рулонов мембранного материала (вес каждого рулона — 50–150 кг) можно использовать небольшой однобалочный кран с электроваяжкой или пневматический балансировочный подъемник грузоподъемностью 250–500 кг при высоте рельсов 3–4 м. Для укладки готовых мембранных элементов в зоне упаковки требуется система KBK, оснащенная электроталейным краном или вакуумным подъемником, что повышает эффективность работы. Компания «Круд Хэви Индастриз» рекомендует ограничить инвестиции в подъемное оборудование цеха по производству мембранных элементов суммой от 50 000 до 120 000 юаней, сделав основной упор на систему KBK, при этом особое внимание следует уделить беспыльной конструкции оборудования: все движущиеся детали должны иметь закрытую конструкцию или быть оснащены пылезащитными кожухами, а поверхность рельсов должна быть оцинкована или изготовлена из нержавеющей стали, чтобы избежать загрязнения мембранного материала ржавчиной и смазкой. Система подъёма всего цеха по производству мембранных элементов должна быть включена в систему управления условиями окружающей среды цеха для единого управления.

⚙️ Зона сборки клапанов высоконапорных насосов — решение для прецизионной сборки средне- и тяжелогрузного оборудования

Высоконапорные насосы и арматура являются силовым ядром и элементами управления потоком жидкости в системах опреснения морской воды; к ним относятся многоступенчатые центробежные высоконапорные насосы (весом 2–12 т), устройства рекуперации энергии (весом 1–5 т), арматура высокого и низкого давления (весом 0,1–2 т) и трубопроводные узлы. Технологический процесс изготовления насосов и клапанов высокого давления включает: литье и механическую обработку корпуса → сборку рабочего колеса и вала → установку уплотнений → комплексные испытания в сборе → окраску и отгрузку. Процесс сборки требует частого подъема с помощью крана различных корпусов насосов, двигателей и испытательного оборудования, при этом к центрированию ротора насоса высокого давления предъявляются чрезвычайно высокие требования (биение торца ≤ 0,05 мм), поэтому удары и вибрации во время подъема должны строго контролироваться. Рекомендуется оборудовать монтажную зону одним двухбалочным мостовым краном грузоподъемностью 16/3,2 т или 20/5 т, с пролетом 18–30 м, классом работы A5, оснащенным подъемным механизмом с частотно-регулируемым приводом (минимальная скорость подъема 0,6 м/мин) и беспроводным дистанционным управлением. Основной крюк грузоподъёмностью 16 т предназначен для подъёма корпуса высоконапорного насоса и электродвигателя, а вспомогательный крюк грузоподъёмностью 3,2 т — для подъёма клапанов, трубопроводной арматуры и испытательного оборудования.

В зоне испытательного стенда для высоконапорных насосов (где проводятся гидравлические испытания и проверка рабочих характеристик) необходимо установить электрический однобалочный кран грузоподъемностью 5–10 т или настенный консольный кран для перемещения корпусов насосов и испытательного оборудования. Для предприятий, одновременно производящих высоконапорные насосы и крупногабаритные арматурные узлы, рекомендуется установить в центре зоны окончательной сборки двухбалочный мостовой кран грузоподъемностью 20/5 т, обслуживающий основные рабочие места, а также несколько KBK-кранов или консольных кранов грузоподъемностью 2–5 т для отдельных участков сборки арматурных узлов. В рамках комплексных решений, предлагаемых компанией «Круд Хеви Индастриз» для производителей насосов и арматуры высокого давления, конфигурация, включающая основной кран и вспомогательные краны KBK, требует инвестиций в оборудование в размере примерно 30–60 000 юаней и позволяет удовлетворить потребности в сборке 500–1000 насосов высокого давления в год. В зоне крановых путей рекомендуется укладывать рельсы из высокоизносостойкой стали (QU70), а несущая способность фундамента должна быть рассчитана на 12 т/м, что обеспечит резерв для будущего увеличения производственной мощности.

Сравнение схем конфигурации кранов по четырём основным категориям оборудования

Ключевые показатели кранов в отрасли производства оборудования для опреснения морской воды

Пять ключевых факторов при выборе кранов для производства оборудования по опреснению морской воды

Во-первых, антикоррозионное проектирование должно осуществляться на раннем этапе. Условия в цехах по производству оборудования для опреснения морской воды являются особыми: в цехе с мембранами обратного осмоса (RO) наблюдается высокая влажность (в связи с очисткой и испытанием мембранных элементов), в цехе с испарителями происходит улетучивание пара, а в цехе с насосами и клапанами — испарение гидравлического масла и смазочных мастик. Эти факторы окружающей среды требуют, чтобы стальные конструкции кранов подвергались комбинированной антикоррозионной обработке: горячему цинкованию или нанесению эпоксидного грунтового покрытия с высоким содержанием цинка в сочетании с полиуретановым финишным покрытием, а степень защиты электрических шкафов должна быть не ниже IP54. Стандартная схема антикоррозионной защиты компании «Круд Хеви Индастриз» гарантирует отсутствие заметной коррозии кранов в цехах по производству оборудования для опреснения морской воды в течение 8–10 лет.

Во-вторых, для крупнотоннажных кранов в цехе по производству испарителей требуется специальное подъемное оборудование. Для подъема и переворачивания корпусов испарителей класса 50 т необходимо использовать специальное подъемное оборудование C-типа или поворотную подъемную балку; нельзя использовать универсальные крюки для прямой работы. Компания «Круд Хеви Индастриз» может изготовить на заказ поворотные подъемные приспособления в соответствии с диаметром и длиной испарителя заказчика, оснащенные функцией автоматического гидравлического поворота, что обеспечивает безопасный поворот при подъеме с одним крюком в двух точках. Коэффициент безопасности подъемных приспособлений рассчитан на 4-кратную номинальную нагрузку и подтвержден испытаниями на нагрузку.

В-третьих, на цехе по производству мембранных элементов необходимо использовать краны с системой пылезащиты. К чистоте мембранных элементов предъявляются чрезвычайно высокие требования (класс ISO 8 и выше), а движущиеся детали обычных кранов могут вызывать загрязнение железной стружкой и пылью. Решение компании «Круд Хеви Индастриз» по обеспечению безпыльной среды включает: замену обычных рельсов из углеродистой стали на рельсы из нержавеющей стали или оцинкованные рельсы, закрытые редукторы и корпуса электроталей, замену чугунных колес на бесшумные колеса из полиуретана, а также использование смазки пищевого класса и герметизацию всех соединений. Система KBK в цехе по производству мембранных элементов полностью изготовлена из нержавеющей стали, что гарантирует полное отсутствие загрязнения.

В-четвертых, узел клапанов высоконапорного насоса должен быть оснащен функцией регулирования скорости с помощью частотно-регулируемого привода. Такие этапы монтажа, как центрирование ротора высоконапорного насоса, установка рабочего колеса и монтаж механического уплотнения, предъявляют чрезвычайно высокие требования к стабильности крана и точности микроперемещений. Решение с частотно-регулируемым приводом и функцией микроскопической скорости, рекомендованное компанией «Круд Хеви Индастриз», позволяет настроить скорость подъема на 0,6 м/мин. В сочетании с аналоговым управлением с помощью пульта дистанционного управления (регулировка скорости с помощью кулисного переключателя) это обеспечивает высокую точность плавных операций подъема и опускания груза, что позволяет избежать повреждения сопрягаемых поверхностей корпуса насоса в результате резких ударов.

В-пятых, необходимо рационально планировать поэтапные инвестиции. Производственные линии предприятий по изготовлению оборудования для опреснения морской воды обычно строятся партиями с постепенным увеличением производственных мощностей. Что касается инвестиций в крановое оборудование, рекомендуется в первую очередь обеспечить закупку тяжелого оборудования для цеха испарителей и цеха сборки высоконапорных насосов и арматуры, а в зонах сборки мембранных модулей и намотки мембранных элементов сначала использовать гибкую систему KBK, которую впоследствии можно будет модернизировать по мере увеличения производственных мощностей. Компания «Круд Хеви Индастриз» может предложить план поэтапного внедрения, предусматривающий поэтапное добавление второго или третьего крана в пределах одного цеха, при этом фундамент рельсовой системы и система электроснабжения будут построены единовременно в соответствии с окончательным проектом.

Krud Heavy Industry — эксперт в области крановых решений для производства оборудования по опреснению морской воды

Компания «Круд Хеви Индастриз» на протяжении многих лет специализируется в сфере кранового оборудования для производства оборудования по опреснению морской воды; ассортимент её продукции охватывает все виды оборудования: от сборки мембранных модулей обратного осмоса до производства испарителей, намотки мембранных элементов и сборки высоконапорных насосов и клапанов. От разработки проектов до поставки оборудования и пожизненного технического обслуживания компания «Круд Хеви Индастриз» предоставляет производителям оборудования для опреснения морской воды комплексные решения в области подъемно-транспортного оборудования на протяжении всего жизненного цикла, а её продукция экспортируется в ключевые регионы опреснения морской воды, такие как Ближний Восток, Юго-Восточная Азия и Северная Африка.