前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的重型装备产业基地工程设计论文，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
1项目特点及难点
大型模锻件和重型装备产品技术具有国际先进水平，研制生产所需占地面积大，耗能设备多，对生产工艺技术、厂房起重等级和公用配套设施要求高。一期工程涉及全厂性生产、办公和公用辅助设施建设，生产设施包括重型装备和模具制造、热处理和模锻中试生产。本项目建设厂址地处唐山市，自然条件恶劣，属地震多发地带，冬季寒冷，夏季降水集中，日最大降水量大。受厂区地块、自然和市政配套条件的限制，厂区雨水工程只能与其东侧的市政管线相接，雨水排放管线较长，一期工程设计既要满足当期产品研制生产需要，又要统筹兼顾发展，需预留与后续工程建设的接口。若按传统的设计方式，会存在建设占地多，厂房吊车等级高、能源和材料消耗大，运行费用高，厂区雨水排放管线难与市政管线顺利相接等问题。本项目对工程设计技术要求高、难度大。根据地块形状、生产工艺流程，为了达到物流短捷和节约用地的目的，本设计将全部生产功能集中于一座联合厂房内，所需燃料动力品种多达10余种，各种站房齐全，工程设计复杂，难度极大。
2工程设计创新点及亮点
本工程设计在国际上无成熟经验可借鉴的情况下，遵循科学合理、先进适用、解决当前、兼顾发展、经济可行的原则，在总图布局、厂房建筑功能组合、结构形式、生产工艺布局和制造工艺选择、动力站房及辅助设施集成等方面进行创新设计，采用多项国际先进、国内首创的设计技术，解决诸多关键设计难点，满足了项目建设目标。工程设计创新点及亮点有以下几个方面。
2.1创新工艺设计
2.1.1在国内首创多向模锻成线生产工艺
联合厂房内配置自制的在国内甚至世界上首台套的40MN和120MN多向模锻液压机、机器人、加热装置、高压水除磷装置及锻后处理设备等，组成国内第一条以阀门多向模锻件为主的中试生产线。该生产线具有精密、高效、节能、安全、环保、适应性强的特点，既能满足模锻件新产品中试需要，为大型多向模锻件制造工艺提供试验数据和技术保障，又可用于定型产品的批量生产。线上配置高压水除磷系统，自动去除模锻件表面氧化皮，保证了锻件质量；除磷系统配置水处理装置，实现了水的循环使用；在多向模锻液压前后配置机器人，既保证产品质量、效率高，又减轻了操作人员劳动强度。该生产线也是世界上技术最为先进的多向模锻生产线。
2.1.2采用创新性的原位缠绕和安装工艺技术
采用原位安装工艺方法，即利用国内首创的液压顶升翻转装置，使本工程设计的联合厂房在最大起重能力只有75t的情况下，实现了方便快速完成质量高达300t的多向模锻液压机机架的制造和安装（本工程中制造和使用的40MN和120MN多向模锻液压机机架质量分别为90t和300t）。采用预应力钢丝预缠绕技术，提高了重型装备产品的工艺性能，使机架结构简化，瘦身减重，节约占地，厂房起质等级从300t降至75t，厂房高度降低，基础及梁柱截面变小，使厂房用钢量降低，同时使厂房体量变小，减少了通风量和供热量，降低联合厂房造价，减少运行费用。采用原位缠绕安装工艺技术与常规工艺后。
2.2创新设计方法
2.2.1计算机模拟与缩比样机试验相结合
在多向模锻工艺方案的制定过程中，利用计算机模拟软件系统，对3～12in(1in=25.4mm)阀门阀体进行的多向模锻工艺模拟分析和比较，并通过1∶2.7缩比样机进行多向模锻成型实验研究，制定出稳定、可靠的大型多向模锻件生产工艺，实现了多型腔、复杂零件的锻造成型目标。通过模拟和试验证明，采用多向模锻工艺制造的阀体锻造毛坯与开式模锻工艺相比(见表2)，性优质好,尺寸精度高，节能节材。通过在加氢阀门和核电阀门行业的实际应用证明，高端阀门阀体采用多向模锻毛坯与采用铸件和锻焊结构件毛坯相比具有不可比拟的优点，能有效提高阀门的制造质量和使用性能，节能、节材效果显著，可替代进口高端锻件。
2.2.2采用技术先进的三维设计软件
本工程采用BIM三维设计软件进行三维可视化设计。各专业通过建立三维设计模型，实现了在设计过程中随时、精确地进行碰撞检测，可以有效地检测出机、电、水、暖通及动力等专业管道之间碰撞以及管道与结构构件和设备的碰撞问题，从而优化设计方案，保证设计质量，避免了后续现场施工过程中的管线调整，加快了施工进度，降低了施工投资，也方便后期运行期间设备和各种管线的维护和保养。
2.3创新建筑功能组合和结构形式
2.3.1创新生产建筑功能组合
根据产品生产工艺要求、各生产车间物流联系，将多种生产功能通过创新性组合，集中设置在一座联合厂房内，包括：重型装备制造（下料、焊接和装配）、模具制造（特种加工、机械加工、模具装配调试）、热处理、多向模锻件制造及各种公用配套站房（变配电所、液压站、高压除磷泵房、空压站、汇流排间等10多种动力站房）、4层辅助生产及办公用房，厂房功能多样和复杂程度超过一个传统的机械工厂，在国内机械制造业中前所未有。采用联合厂房，不仅节省用地，而且使多向模锻件和重型装备的生产工序紧凑、物流顺畅，运距短，利于安全生产；各种公用配套站房置于负荷中心，管线短，线损小，节能节材，运行费用低。
2.3.2创新联合厂房建筑结构形式
将模锻压机基础与厂房钢柱基础联合布置和上部结构尽量脱开的形式，将结构变形沉降差控制在合理安全的范围内，解决了两种不同结构形式的变形协调问题，也降低了厂房用钢量。本厂房与同行业和二十二冶集团在曹妃甸建设的同类厂房相比用钢量分别低14.5%和27.5%。液压站半地下及外推布置形式，既将液压站房一半置于厂房内，一半置于露天库，并采用半地下设计方案，在24m跨厂房内既解决了工艺设备布置要求与厂房空间小的矛盾，又可以利用自然通风和采光条件，有利于液压站房自然散热，降低了因采用机械散热带来的能耗，很好地解决了复杂的通风、降噪和安全等诸多问题。
2.4采用先进适用雨水收集、回用和排放方案
本工程位于唐山市，夏季降水集中，日最大降水量为184mm，年均降雨量623mm，最大降水量1140mm。由于厂区东西方向较长，一期工程只能向东面学院路排水，而此路上的市政预留接口底标高较浅（26.77m），厂区雨水设计若采用重力流，按采用国家标准最低管道坡度设计末端雨水管道底标高为26.10m，低于市政预留接口标高，导致无法排至市政管网。本工程采用雨水收集与传统重力流雨水排放相结合，在重力流能够直接排至市政管网的区域，仍采用重力流方式；而在联合厂房及周边绿地采用雨水收集利用方式，有效解决了采用常规雨水排放设计方案使厂区雨水管线无法与市政预留接口相接的难题；采用环保型PE渗透式雨水井与PP模块化的储存净化一体化雨水利用构筑物相结合的设计方案，具有便于施工修护和后期雨水收集系统扩容的特点，同时通过雨水厂区回用系统管网，将收集的雨水用于厂区景观、道路浇洒和绿化，实现每年节约水源300m3以上。本工程雨水收集方案经过2年多的运行考验证明，达到了设计要求。特别是投运第一年恰逢唐山汛期强降雨，日最大降水量接近历史最高水平（当年7月20日最大降雨量168mm），厂区经雨水收集后，多余的雨水也能快速有效排至市政雨水管网。
2.5采用系统工程方法，统筹优化动力设施及供应系统设计方案
联合厂房内生产功能齐全，包括下料、焊接、加工、装配、热处理和锻造，相当一个工种齐全的机械制造厂，生产动力需求品种繁多庞杂（据不完全统计达12种），包括：天然气（2种参数）、压缩空气、二氧化碳、混合气、氧气(2种参数)、甲醇、丙酮、氨气、液氧、液氮等，在国内外机械制造业中罕见。各气体的制备必须由本项目自行解决，设计难度极大。本设计贯彻节能环保理念，采用系统工程方法，统筹布置站房，使其靠近负荷中心，实现分区分品种入户计量，有效降低能耗，方便能源管理。通过三维设计方法布线，既满足生产工艺要求，又保证了各种管线布置井然有序，合理安全，有效降低施工周期，减少施工费用。
2.6取得多项技术成果效益斐然
本项目于2010年5月中标，于2011年12月竣工验收投产。本工程设计采用的创新设计技术，保证了大型多向模锻件及重型装备制造产业化基地一期工程建设按期顺利完成，并形成了一些独具特色的技术成果，部分已应用或拟在同类工厂设计中应用：建成了国内第一条大型多向模锻件生产线，现已成功研制生产出多向模锻件，应用于核电、加氢等高端阀门阀体，是填补国内空白、替代进口的高端阀门锻件；成功研制生产出的世界首台套应用预应力缠绕和原位安装技术的40MN和120MN多向模锻液压机已应用于本工程大型多向模锻件生产线上；正在研制的300MN多向模锻液压机已被列入国家重点支持和国产化的重大技术装备目录，拟应用于本项目二期工程。产业基地建设对促进自主研发的大型多向模锻件和重型装备产业化具有重大贡献，在国内装备制造业影响很大。中冶集团、二十二冶集团在唐山主持召开的“大型多向模锻设备及工艺研讨会”上，与会的国内驰名的20多位老领导、专家、院士、学者经研讨，并观看40MN多向模锻液压机的热试之后一致认为，该产业基地是一个填补国内空白的项目。该基地是以预应力缠绕和原位安装技术为核心建立的国内第一个大型多向模锻及重型装备产业化基地，项目建设实现多项技术创新，关键工艺技术达到国际先进水平，制造技术属世界一流。该基地已成为国家和河北省示范工程和技术推广基地，对带动阀门等相关行业产品结构升级和技术进步具有划时代、革命性的意义。创新技术成果推广应用后，大型多向模锻件的生产节材37%以上，节约燃料40%以上，后续加工节能20%以上，制造周期短、成本降低30%以上。采用本工程设计技术，使重型装备制造和用户厂房用钢量节省50%以上，综合造价降低的30%以上，运行电能消耗降低近50%，已取得显著的经济效益和社会效益。
作者：刘苏 单位：中国中元国际工程有限公司
