一種LNG氣瓶內膽組對設備的設計與應用

楊義　丁濤　葉從歡

【摘 要】為了改變LNG氣瓶在制造過程中依然采用人工拼裝組對氣瓶內膽的生產方式，根據內膽焊接組對的精度要求，明確了本氣瓶內膽組對設備的設計目標是提高組對精度，實現自動化操作，提高生產效率。由應用結果可知：利用氣瓶內膽組對設備組對內膽，大大提高了工作效率和組對精度、降低了工人勞動強度。

【關鍵詞】LNG氣瓶；組對精度；組對設備

Design and Application of a Kind of New LNG Inner Tank Welding Assembly Tooling

YANG Yi DING Tao YE Cong-huan

（Department of Mechanical Engineering， Hubei Engineering University， Xiaogan Hubei 432000， China）

【Abstract】In order to change current mode of production by artificial assembly of inner tank in the manufacturing process of LNG storage tank. according to the accuracy requiremen of assembly welding of inner tank， confirmed the target of this welding assembly tooling design is improving assembly accuracy ，automatic operation， enhanced productivity. Moreover， result shows： this assembly greatly promotes process accuracy and efficiency.

【Key words】LNG storage tank； Assembly accuracy； Assembly tooling

0 引言

LNG作為清潔能源越來越受到人們的關注，而儲存LNG的氣瓶內膽是至關重要的設備。隨著全國各地LNG項目的落地，LNG氣瓶內膽的制造工藝也受到人們的廣泛關注[1]。氣瓶內膽一般由三部分組成：左右封頭和中間筒體[2]。圖1為LNG氣瓶內膽外觀圖。內膽的制造過程通常是：標準板料卷圓、縱縫焊接、縱縫探傷、封頭組對、環縫焊接、環縫探傷、試壓、氮檢漏等等。其中封頭組對工序是將左右封頭與中間筒體組對而成內膽。傳統的組對方法是采用由工人手工拼裝組對，效率低、成本高、對人工依賴強。本文介紹的一種氣瓶內膽組對設備是專門針對此道工序而設計的，通過此專用設備組對與手工組對相比具有操作簡便、組對效率高、工人勞動強度低、組對精度高等特點。圖2為LNG氣瓶內膽組對設備詳細結構圖。

圖1 LNG氣瓶內膽外觀圖

1.左封頭組件；2.中間筒體；3.右封頭組件

圖2 LNG氣瓶內膽組對設備詳細結構圖

1.左側減速電機；2.左側傳動絲杠；3.左滑動座；4.左封頭定位夾具；5.底架；

6.雙輸出軸電機；7.升降輥輪機構；8.右封頭定位夾具；9.右滑動座；

10.右側傳動絲杠；11.右側減速電機

1 LNG氣瓶內膽組對設備技術指標

1.1 設備技術指標

本設備主要用于取代目前手工組對，用于氣瓶兩端左右封頭組件與中間筒體段組件的裝夾定位點焊，并且在裝配過程中能夠實現封頭、筒體中心軸的自動找正和兩端封頭同時裝配到位。

通過對氣瓶內膽尺寸規格和設備組對自動化實現的具體要求，結合生產實際情況對自動化設備提出如下要求：

（1）該設備適用于外徑φ300mm至φ600mm的工件。

（2）定位精度：左右封頭和內筒體對裝時同軸度≤2mm。

（3）工件定位回轉高度814mm，可以做手動回轉角度：±360°。

1.2 氣瓶內膽組對設備結構和工作原理

設備采用臥式對裝結構，主要由底架、控制臺、左右封頭定位滑動機構和升降輥輪機構組成以及控制系統構成。

工作原理

左封頭定位組件裝入左端滑動座，并啟動左端三爪卡盤按鈕夾緊。右封頭定位組件裝入右端滑動座，并啟動右端三爪卡盤按鈕夾緊。中間筒體組件滾入裝配位置，啟動升降輥輪機構按鈕，將中間筒體組件頂起到合適的組對高度，啟動左右滑動設備按鈕，開始對中組對。組對完成后，將升降輥輪機構降下來，開始滾動翻轉點焊。

2 氣瓶內膽組對設備組成及動作流程

2.1 設備組成

1）底架由框架、軌道安裝板、升降裝置安裝板、絲杠傳動裝置安裝板、電機安裝支板和地腳板等組成。其中框架主要由型材和鋼板焊接加工而成。焊接后經整體退火消除應力，再冷作修正焊接造成的變形，應力去除徹底，整體剛性好，長期使用不變形。

2）底架是所有零部件的承載體，其組焊而成后，各加工面及安裝孔均為焊后加工，保證形位精度；整體直線度偏差為1‰，全長范圍內不大于5mm。

3）左右滑動座通過導軌滑塊連接底架上做直線往復運動，運動的動力源由左右減速電機通過絲杠傳動提供。進給方式為無極變速，在移動過程中可以實現快進、慢進、快退功能，且移動平穩。當左右封頭與中間筒體對裝組對的時候，電機啟動滑動座對中移動，從而實現組對動作。

4）封頭定位夾具共有左右兩套，分別安裝在左右滑動座上，隨滑動座移動。并通過仿形爪和三爪氣動卡盤來定位和夾緊封頭，夾具與產品封頭接觸部分采用黃銅夾片，避免對產品外表面的擦傷。圖3為封頭定位夾具示意圖。

圖3 為封頭定位夾具示意圖

1.安裝座；2.四爪自定心卡盤；3.導向塊5）升降輥輪機構是由一臺雙輸出軸電機驅動左右兩臺安裝有輥輪的渦輪絲杠升降機構成。兩邊輥輪的升降模式為聯動模式，兩邊輥輪機構之間的高度能夠達到零偏差，從而保證筒體處于水平位置。圖4為升降輥輪機構示意圖。

圖4 升降輥輪機構示意圖

1.托板；2.安裝臺；3.雙輸出軸電機；4.渦輪絲杠升降機；5.輥輪托架

6）整機控制系統采用松下可編程控制器為主控單元，完成電路系統和氣路系統的控制。通過電纜線與設備主機相連，可以在電纜線長度允許的范圍內移動；電纜線外部采用橡膠軟管進行防護，以免出現電纜線被踩踏損壞的情況。

2.2 設備設備動作流程

1）組對設備初始狀態檢查，設備通電；急停按鈕（三處）松開；鑰匙開關打開；電源指標燈亮。

2）左封頭組件裝入左端封頭定位夾具，并啟動左端三爪卡盤按鈕夾緊。右封頭組件裝入右端封頭定位夾具，并啟動右端三爪卡盤按鈕夾緊。

3）中間筒體段組件放置在升降輥輪機構的左右輥輪上，啟動升降輥輪機構按鈕，將中間筒體組件頂起到與封頭同軸的位置。

4）啟動左右滑動座按鈕，開始對裝組對。

5）對裝完成后，將升降輥輪機構降下來，開始滾動翻轉點焊。

6）點焊完成后，氣動三爪卡盤松開，升降輥輪機構升起，左右滑動座回初始位，工件同升降輥輪機構一起落下，工件滾出到卸料小車。

3 結束語

通過設計人員與現場調試人員的共同努力，新研制的內膽組對機設備改變了該工序最初使用手工組對的現狀。整個設備裝卸工件方便，左右封頭夾具定位夾緊準確和可靠，左右封頭與中間圓柱部分對接準確和可靠，完全滿足客戶焊接時的組對要求，大大提高了工作效率和組對精度、降低了工人勞動強度。

【參考文獻】

[1]吳嶠.LNG儲罐基礎設計淺析[J].天津化工，2015，29（2）：53-56.

[2]楊國強.LNG 儲罐焊接技術研究[J].裝備制造技術，2015（8）：198-199.

[責任編輯：湯靜]