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机械安全,坚固和可靠的设计

如今,机械上安全,坚固且可靠的搅拌器或设备设计对于经济且无故障的运行必不可少。 对设备机械设计的需求已大大增加,这不仅是因为工厂单位规模的稳步增长。 我们在EKATO正面临着这些挑战!

近几十年来,流程工业出现了制造更大的工厂单元和高档设备以实现“规模经济”的巨大趋势。 追求“规模经济”方法会带来成本优势。 随着设备尺寸的增加,单位产量的生产成本降低。 这通常与生产线的减少和工艺增长密切相关,即更高的生产力和产量。 这在石化、塑料和聚合物行业、湿法冶金或生物技术中使用的工业发酵罐中尤其明显。 在其中一些行业中,自 1990 年代以来,反应器体积增加了 10 倍。

EKATO 正与其客户密切合作开发下一代工业设备,并与他们一起开发合适的搅拌器技术解决方案,包括搅拌器和相应的反应器设计。

最大的挑战在于从中试规模到体积通常大 100 - 1,000 倍的世界规模工厂的设计转移。 根据测试结果,我们的专家不仅在工艺技术方面而且在机械方面进行了可靠、安全的放大。 这通常得到相应 CFD 分析的支持。 此类设备的搅拌器和反应器设计必须能够承受最高负载,以确保我们的客户获得最大的运行可靠性。 为此,在施工前对各种组件以及搅拌器和反应器的整个系统进行有限元计算,以确保设备的最长使用寿命。

根据其重要性,有限元方法 (FEM) 现在已进入几乎所有可以想象的物理学科。 EKATO 可以执行的混合技术领域中最重要的方法是:

  • 结构力学计算(运行稳定性、变形)
  • 用于评估共振危害的模态/振动分析
  • 热计算
  • 流固耦合(激励频率、固有频率、容器中流体的阻尼)

除了由过程压力和温度引起的典型静态载荷外,搅拌容器及其内部构件还受到搅拌器产生的高循环应力的影响。

驱动功率高达 4,000 kW、搅拌桨叶直径超过 6 m 或轴直径超过 500 mm 的搅拌器对于 EKATO 来说并不罕见。 这种搅拌器的总重量往往超过100吨。 这些尺寸导致巨大的静态和动态负载。 这需要对作用在整个容器、其内部构件和支撑结构上的力进行更加精确和可靠的计算。 EKATO 可以借鉴该领域数十年的经验,其中计算方法不断得到进一步发展。

搅拌反应釜设计中的一项挑战是搅拌器、容器及其过程所需的相关内部构件之间的界面协调。通常,这些单独的组件由不同的制造商提供,这很容易导致协调和信息问题。出于生产力和经济性的原因,不仅使搅拌器适应预定义的容器,而且与工厂操作员和设备制造商一起制定最佳的整体概念是有意义的。

EKATO 提供扩展的工程服务和供应范围,以保证客户在项目中以尽可能少的接口高效和顺利进行。除了搅拌器,我们还负责相关的工艺技术,例如热交换器、挡板、进料和排放管的最佳位置以及容器工程——所有这些都来自单一来源。

我们的项目工程师在整个项目中协调接口,从制造和预组装到交付、调试支持和培训。

完整工艺工厂的建设和设计需要过程技术、自动化和工程学科之间的完美互动。根据可行性研究和测试中确定的关键数据和过程变量,使用基于科学的缩放方法(放大)设计工厂组件,确定并组合需求以形成功能齐全的工厂。工厂或组件本身的设计还包括 CFD 分析和 FEM 计算等方法,以确保工厂功能和安全。自动化在过程工厂的最佳交互中起着核心作用。这根据工艺要求和客户需求结合了工厂的执行器和传感器。自动化程度从半自动操作到带有配方控制、数据记录和批次文档 (BatchRecord) 的全自动过程。集成工厂是为 SOLIDMIX 和 UNIMIX 领域的工艺而建造的。 SOLIDMIX 涵盖固体干燥和固体混合过程,而 UNIMIX 则提供生产低至高粘度范围的悬浮液或乳液基产品的解决方案。工艺工厂的范围从针对客户特定产品的预制解决方案(短交货时间)到实施特定流程和客户要求的工程解决方案。

在工艺装置部门,EKATO 作为基于搅拌工艺的工艺装置的开发和工程合作伙伴,提供全面的服务和设备包。 凭借来自工艺和设备工程的实用专业知识和创新方法,EKATO 提供概念设计、基础工程、执行、采购和交付以及系统的构建和调试。

在工程的概念阶段,EKATO 在工艺分析以及质量和能量平衡的背景下定义了基本工艺步骤。 如有必要,EKATO 会在其自己的高度耐腐蚀实验室和中试设备中进行测试,在这些设备中,工作条件可高达 100 bar 和 300°C。 所需的规模扩大到运营规模是基于 80 年的专业知识。 我们的专家会检查以这种方式开发的工艺概念的可行性,并提供初步的粗略成本估算。

在基础工程阶段,EKATO 然后在技术和机械上解释跨学科项目团队中的主要设备,并定义实用程序以及控制和监控概念。 HAZOP 与客户一起进行。 伴随着进一步的风险分析,P&ID和系统布局将逐步完善。 随着基础工程的完成,系统会在几个百分点内进行成本评估。

在详细设计阶段,EKATO 项目团队会详细指定设备、配件和仪器,并阐明它们的接口。 根据要求,EKATO 也将提供这些。 在这种情况下,EKATO 将通过技术、质量和交货时间表接管整个订单处理,加快组件供应商和制造商的步伐。

EKATO 执行设备、模块设备或系统组件的机械、液压和电气预组装,以及必要的测试运行和功能测试 (FAT)。 现场最终组装和管道由经验丰富的从业人员计划和组织,并根据安装地点和范围由内部或外部人员实施。 我们的调试工程师会监督系统,直到证明所需的工艺结果。

凭借这种全面的服务和设备,EKATO 提供了部分或完整的解决方案,从构思到技术和经济上合理的解决方案。 通过中试和在工艺工程设备放大方面的多年经验,EKATO 为客户提供工艺保证并提供高质量的生产设备。