Главный конструктор нефтяного, газового, химического оборудования

Главный конструктор нефтяного, газового, химического оборудования
Константин Владимирович Ефанов

В монографии приведены компетенции главного конструктора в области нефтяного, газового, химического и атомного оборудования.

Константин Ефанов

Главный конструктор нефтяного, газового, химического оборудования

Компетенции главного конструктора

Объекты представляют собой технологические установки, состоящие из ряда оборудования статического (колонны, аппараты колонного типа, емкости, кожухотрубчатые теплообменники с прямыми или спиральными трубами), динамического (насосы, компрессоры, АВО), печей, металлоконструкций, железобетонных конструкций, трубопроводной обвязки инженерных сетей.

Компетенции конструкторов можно разделить на несколько ступеней:

– общетехнические,

– специализированные,

– междисциплинарные,

– коммерческие (для перехода на директорские должности).

Разработка документации выполняется по ЕСКД и СПДС.

Используя эти данные, можно соотнести компетенции и иерархию должностей конструкторов.

На коммерческом уровне Генеральный конструктор, он же директор, рассматривает развитие всей отрасли заказчика (нефтепереработка, газовая промышленность, атомная или химическая), определяет какое оборудование будет востребовано в будущем и под это видение изменяет номенклатуру продукции, выполняет предварительные конструкторские проработки для подготовки в будущем востребованной продукции.

Главный конструктор должен иметь знания о тендерной работе, уметь рассчитывать цены на оборудование, составлять бюджет. Знание тендерной процедуры позволяет подготовить лучшее из всех предложение «технику» для участия в тендере.

Междисциплинарный уровень соответствует главному конструктору и главному конструктору проектов. Компетенции этого уровня позволяют выполнить междисциплинарное проектирование всей технологический установки, всех связанных дисциплин, и входящего в неё оборудования. Главный конструктор должен знать СПДС и ЕСКД и строительное проектирование и технологию машиностроения.

На специализированном уровне специалист может проектировать отдельное оборудование или металлоконструкции. Специалист должен иметь специальное образование, знать устройство установок, оборудования, методику проектирования оборудования, прочностных и технологический расчетов оборудования. Этому уровню соответствуют главные специалисты-конструкторы и ведущие конструкторы. Отличие между ними в том, что главными специалистами являются наиболее опытные из ведущих и утверждают все решения по направлению.

На общетехническом уровне конструктор занимается относительно простой работой по выполнению чертежей или по ЕСКД или по СПДС. Конструктор выполняет деталирвочные чертежи, типовые работы. Специального образования не требуется, достаточно технического со знанием предмета «детали машин».

На междисциплинарном уровне конструктор приобретает часть компетенций технолога (по процессу) по технологическому расчету аппарата. Простейший пример – подбор перемешивающего устройства, более сложные примеры теплогидравлический расчет теплообменных аппаратов и АВО, более сложными являются расчеты сепараторов, колонн. По результатам технологического расчета определяются объем в пропорции аппарата.

Отработка на гидродинамику, т.е. расчет движения газовой и жидкостной среды в аппарате выполняется в программах методом конечных элементов. Исходными данными является результат технологического расчета, например, внутреннее пространство аппарата. А уже МКЭ определяются застойные зоны, распределение поля скоростей и температур, делаются выводы по изменению конструкции и управлению работой аппарата и др.

Для насосов расчет выполняется сразу МКЭ. Насосы относятся к специальности гидромашин и гидропривода, если в целом как гидравлические устройства. А вот инженерные системы и подбор насосов изучается в строительных специальностях. Здесь специалисты по гидромашинам и не обладают необходимыми компетенциями, они смогут работать только на уровне специализации – выполнять расчет проточной части МКЭ и оформлять чертежи на насосы. По специальности оборудования нефтепереработки и машин и аппаратов химической технологии изучаются и конструкции насосов, и инженерные сети для подбора. Эта специальность является наиболее оптимальной для междисциплинарного специалиста по насосам, затрагивающим вопросы машиностроения и проектирования.

Технолог дает внутренний объем, конструктор добавляет толщину стенки.

Расчет выполняют по нормам и МКЭ. Расчет по нормам может выполнить конструктор общетехнического уровня. Для этого не нужны глубокие знания теории прочности. А для расчета МКЭ необходимо уже знать теорию оболочек, науку о сопротивлении материалов (прикладную теорию упругости). В случае применения МКЭ конструктор несет ответственность за результат расчета, а при работе в специализированных программах, только за правильность построения 3D-модели. Конструктору специализированного уровня советуют связанные междисциплинарные расчеты МКЭ, совместного действия на конструкцию нагрузок и температур.

Конструктор специализированного уровня знает теорию оболочек и имеет представление о распределение напряжений по сечению аппарата. Он может правильно подбирать геометрическую форму элементов, позволяющую снизить напряжения – руководствуясь принципом минимального изменения кривизны. Конструкторы общетехнического уровня могут и не знать распределение эпюры по сечению эллиптического днища и назначение отбортовки. В то время как специализированный конструктор может нарисовать эпюру напряжений для любого элемента и при необходимости включить такие элементы как отбортовка в конструкцию. Простейший пример – переходное кольцо для приварки высокопрочной трубы к 09Г2С. Элемент делается с переходом для обеспечения прочности утоненной части и выполнения термообработки шва между сталями трубы и обечайки. Более сложный пример – краевая задача врезки штуцера. На ядерных реакторах или тяжелых нефтяных аппаратах делают штуцеры делают из поковки с плавным переходом от обечайки корпуса к отверстию в штуцере с целью снижения перепада кривизны и связанных с ней краевых усилий. А для простых колонн просто вваривают штуцер, укрепленный накладкой.

Перечисленные компетенции конструктора со специализацией позволяют спроектировать аппарат любой сложности в составе технологической схемы, но не позволяют спроектировать с нуля аппарат в блочном исполнении или небольшую технологическую установку.

Добавлении компетенций по электрике, слаботочным системам и оборудованию, системам автоматизации, расчету технологических схема в программе HYSYS, системам отопления и вентиляции, аспектам газоснабжения, водоснабжения и канализации, переводит конструктора на междисциплинарный уровень.

Главный конструктор должен знать и машиностроительные вопросы изготовления оборудования и строительное проектирование, касающееся проектирования установок. От специализированного конструктора вопросы проектирования установок не требуются, например, ему не обязательно знать как выполняется гидравлический расчет трубопровода и рассчитываются железобетонные конструкции.

Не зависимо от того, работает главный конструктор в машиностроении или проектировании, ему необходимо знать состав работ, выполняемых при проектировании. Этот состав в рамках раздела ТХ (МТС, АТХ, ТХм) одинаковый не зависимо от того машиностроение это или строительство. Например, для машиностроительного изделия на колесной базе грузового автомобиля имеется технологическая схема трубопроводов, электрическая схема. Машиностроительное изделие устанавливается на строительную конструкцию и для полноты понимания, конструктор должен знать металлоконструкции.