MPD: проект значительно продвинулся

Два года назад в еженедельнике (№23, 2017 г.) было опубликовано интервью с заместителем главного инженера ЛФВЭ Николаем Дмитриевичем Топилиным, который отвечает за создание ярма магнита для MPD, фундамент в павильоне, рельсовые пути, систему перемещения MPD, крановое оборудование, последовательность сборки детектора.

Сегодня проект значительно продвинулся, в Дубну доставлены элементы магнитопровода, на строительной площадке готовится к сдаче павильон и уже установлен кран для монтажа детектора. За этими итогами стоит труд огромного числа специалистов, расчеты, усовершенствования, преодоление разного рода препятствий. И к самому факту создания или установки оборудования следует добавить качество: и строительство, и изготовление, и сборка ведутся с филигранной точностью. Так, полученные реальные отклонения геометрических размеров основных деталей магнитопровода, согласно протоколам контроля качества, в разы точнее заранее назначенных жестких допусков на изготовление. К примеру, охватывающий размер по параллельным посадочным граням 28-угольника опорного кольца выполнен с допуском -0,03...-0,06 мм при номинальном размере 5883 мм и допуске -0,1 мм, а несимметричность положения граней относительно общего центра составила 0,02 мм вместо назначенных 0,2 мм.

Николай Дмитриевич, два года назад мы писали о том, что чешским специалистам завода VHM в Витковице был передан комплект документов. Как дальше развивались события? Что имеется на сегодняшний день?

После того как был передан комплект рабочей документации для изготовления магнитопровода и сопутствующей технологической оснастки, подготовленный в конструкторском отделе ЛФВЭ С.Е.Герасимовым, Е.В.Беляевой, С.И.Суховаровым, чешские специалисты начали обрабатывать плиты, кольца, разместили часть комплектующих деталей и узлов конструкции на соседних заводах, и в 2017 году мы планировали провести контрольную сборку. Поковки для 28 балок они получили из Краматорска, а из Италии получили 4 стальных кольца - два для изготовления полюсов, два для опор. Это было давальческое сырье с нашей стороны, все остальное они закупали сами. Также мы предоставили в аренду технологическое приспособление - манипулятор для подъема балок и поворота их в воздухе на необходимый угол для монтажа. Но в середине 2017 года у завода VHM возникли неожиданные трудности финансового характера и выполнение нашего заказа стало под большим вопросом. Завод объявил себя банкротом. После тщательного изучения создавшейся ситуации специалистами ОИЯИ и проведения ими ряда консультаций и встреч с представителями дирекции завода в декабре 2017 года было принято решение о целевом финансировании партнерам VHM в счет существующего договора. Институт оплатил счета пяти заводам-партнерам на поставку сопутствующих материалов. Это позволило заводу VHM получить недостающие детали. После смены руководства 20 марта 2018 года завод заработал в полную силу, а к концу мая мы вышли на этап готовности к проведению контрольной сборки магнитопровода.

Начало контрольной сборки на VHM (Чехия): ложемент собран, монтаж балки (плиты) №1.

Таким образом получилось отставание на год. Это как-то отразилось на общих сроках проекта NICA?

Если помните, два года назад сроком сдачи павильона MPD был указан июнь 2018 года. Сейчас на календаре сентябрь 2019 года, но павильон не готов. По сегодняшней ситуации на стройке мы только в феврале-марте 2020 года можем начать сборку нашего магнитопровода. Так что задержка с изготовлением магнитопровода никак не повлияла на общий ход работ.

В итоге на VHM были изготовлены детали магнитопровода и была выполнена контрольная сборка. Расскажите, как это происходило.

В мае-июне прошлого года завод вышел на этап готовности проведения контрольной сборки магнитопровода. 4 июня я и два механика из ОИЯИ прибыли на завод. Там было подготовлено должным образом место для сборки на полу в одном из цехов VHM, установлены ложементы, проведены измерения - точность установки двух опорных поверхностей составила порядка 0,1-0,2 мм. Поэтому сборку самого магнитопровода начали оперативно с 5 июня, монтировали по 2-3 балки в день. Завершили монтаж 21 июня, но этим сборка не закончилась. После того, как были установлены 28 балок и два опорных кольца, на которые балки опираются, примерно месяц две бригады по два человека сверлили отверстия под штифты диаметром 33 мм с использованием двух станков на магнитной подушке (магнитопровод выполнен из магнитной стали). Было просверлено около 700 отверстий, все штифты поставлены с помощью азота с натягом (технология, позволяющая обеспечить точность положения и неподвижность деталей - прим. ред.). Это придало сборке всей конструкции жесткость, все элементы между собой были связаны. Мне бы хотелось отметить участие в работах по контрольной сборке в Чехии наших сотрудников Ивана Хренова и Сергея Блонского, которые пришли к нам на работу 8 лет назад в качестве разнорабочих. За это время они прошли ряд обучающих курсов и получили специальности стропальщиков, сварщиков, машинистов козловых кранов и операторов радиоуправляемых кранов. Получили 5-й разряд крановщика, что дает им право работать с грузами до 100 тонн. Они принимали непосредственное участие как в контрольной сборке магнитопровода, так и сверлении высокоточных отверстий под штифты. Понятно, что они станут одними из тех, кто будет вести сборку магнитопровода в ОИЯИ.

Иван Хренов (слева) и Сергей Блонский на поверхности собранного магнитопровода.

По окончании установки штифтов полностью собранный магнитопровод без полюсов был испытан на жесткость. Для этого под один из углов установили 400-тонный домкрат, и конструкция поднималась до тех пор, пока вторая точка не оторвалась от пола. После снятия нагрузки конструкция приняла первоначальную форму. Таким образом мы получили достоверную информацию о том, что во время передвижения нашего магнитопровода по рельсам в приямке будет осуществляться полный контакт по всем 4 опорам, а локальная нагрузка на бетон снизится вопреки ожидаемой в два раза. Это очень важно, во-первых, в целях сохранения самого бетона, чтобы он не разрушался, не проседал. Во-вторых - если нагрузка на катки будет достигать максимальной, это может привести к преждевременному износу транспортных катков либо их поломке.

После завершения испытаний предстояло перевезти магнитопровод в Дубну. Этому масштабному действию даже был посвящен сюжет на телеканале в Чехии. Как все происходило?

В июле 2018 года мы завершили испытания, после этого заводу было нужно какое-то время на разборку магнитопровода (общей массой более 620 тонн) для подготовки деталей к транспортировке: очистить от масла, стружки, восстановить лакокрасочное покрытие. Параллельно они заканчивали изготовление полюсов и транспортных опор полюсов. Это процедура затянулась практически до конца года. 19 декабря 2018 года мы получили от завода официальное письмо, что можем начать вывозить магнитопровод в Дубну. Начали с самого сложного и тяжелого. Первые 4 машины были отправлены в феврале, а в марте мы получили опорные кольца (диаметром почти 7 метров весом по 45 тонн) и полюса (диаметром 4,5 метра весом 47 тонн). Почему это самое сложное? Мы столкнулись с проблемой растаможивания груза - ни один таможенный пост в России не имеет въездных ворот на их складскую территорию шириной более 5 метров, мы не могли завезти наши кольца без дополнительных организационных усилий. Для того чтобы растаможить наш груз, на территории ОИЯИ возле 205-го корпуса мы создали зону временного таможенного контроля (ЗВТК). Для этого подключили ряд служб Института.

Два опорных кольца диаметром 6,7 м и два полюса в ЗВТК на территории ЛФВЭ.

Неоценимую помощь оказали Владимир Неаполитанский, Татьяна Конвенсарова, руководитель службы Евгений Босин и другие сотрудники из службы материально-технического снабжения (СМТС) ОИЯИ. Специалисты из лаборатории нашли подходящую площадь на территории ЛФВЭ, разработали чертежи. Благодаря этому мы смогли открыть ЗВТК и растаможить сначала опорные кольца, а позже, в июне-июле этого года, остальные компоненты магнитопровода и техоснастки, включая негабаритные изделия. 26 июля транспортировка магнитопровода из Чехии полностью завершилась, 30 июля закрыли ЗВТК. Полностью магнитопровод был привезен на 37 трейлерах, 8 из которых везли негабаритный груз с обязательным сопровождением. Здесь следует отметить качественную работу транспортной компании "АЕТ Транс", г. Санкт-Петербург (генеральный директор А.А.Торгашов, его заместитель А.В.Лащухин), которая выполнила все транспортные операции исключительно четко, как зимой, так и летом, день в день.

Манипулятор в работе. Подъем балки весом 16 тонн с поворотом для монтажа.

При сборке магнитопровода успешно применялся манипулятор, который мы заблаговременно привезли из ЦЕРН и предоставили чешским специалистам для выполнения контрольной сборки. Потом его вернули в ОИЯИ отдельным грузом. Данный манипулятор был изготовлен в 2002 году в Словакии по заказу ОИЯИ и 4 года применялся в ЦЕРН для сборки адронного тайл-калориметра установки АТЛАС. Данное уникальное технологическое изделие идеально подошло для монтажа 16-тонных балок магнитопровода длиной 8,5 м.

В апреле мы знакомили читателей с ходом строительных работ по проекту NICA. Тогда стали появляться первые элементы 80-тонного крана для сборки детектора. Напомню, что он устанавливается еще до того, как павильон MPD "обрастет" стенами, а для перемещения детектора в павильоне предусмотрены рельсовые пути. Что происходит сейчас на этом объекте?

Кран изготовлен компанией "УРАЛКРАН" по заказу ОИЯИ. Исключительной особенностью этого крана является то, что при грузоподъемности основного крюка в 80 тонн его минимальная скорость перемещения составляет всего 0,05 м/мин. (обычно эта скорость составляет 1-2 м/мин.). Низкая скорость была заложена в технических требованиях на кран специально, это позволит комфортно и безопасно вести монтаж "деликатных и нежных" детекторов и их частей. Вторым положительным моментом является радиоуправление краном с пола. Это также крайне важно: оператор может находиться в непосредственной близости от объекта монтажа и визуально контролировать процесс.

Статические испытания крана г/п 80 тонн. Вес контрольного груза 100 тонн.

Кран в павильоне MPD смонтирован и испытан. Для его испытания мы изготовили набор контрольных грузов общим весом 100,5 тонн. Груз наборный, это позволит нам испытывать своими силами все краны в лаборатории, а их на сегодня более 60 единиц различной грузоподъемности от 3,2 до 80 т. В июне-июле мы подготовили все сопутствующие разрешительные документы. 28 августа приезжал главный инспектор центрального управления Ростехнадзора, кран был сдан в эксплуатацию. Второй кран (близнец первого), для сборки детектора SPD, начнем монтировать по согласованию со строительной компанией "ШТРАБАГ" в октябре.

Теперь про рельсы. Наш детектор MPD был изначально запланирован на вес 1000 тонн. Проектная организация ЗАО "Комета", делая расчет здания, отметила, что локально бетон не выдержит этих нагрузок, нужно укреплять пол. Еще в 2014 году я предложил усилить пол посредством укладки стальных плит толщиной 100 мм в зоне рельсовых путей. В 2016 году эта идея была воплощена в строительных чертежах и в ноябре 2018 года строители, заливая бетоном приямок, заложили анкерные стержни для монтажа этих фундаментных плит. При монтаже эти плиты были установлены с использованием лазерного трекера и зафиксированы. Мы получили неплоскостность верхней поверхности плит на уровне 0,2 мм на длине 19 метров. То есть в масштабах стройки мы получили машиностроительные допуски. Плиты всю зиму находились под открытым небом, и после наступления теплой погоды в апреле 2019 года мы повторно произвели измерения неплоскостности верхней поверхности фундаментных плит. Получили 0,4 мм, то есть, учитывая точность измерений, можно сказать, что положение плит не изменилось.

В июле этого года представители компании "ПЕЛКОМ Дубна Машиностроительный завод" по договору с нами произвели монтаж подрельсовых плит и самих рельсовых путей. В подрельсовых плитах при изготовлении на заводе НКМЗ (г. Краматорск) заранее были выполнены отверстия для установки болтов крепления. На фундаментных плитах ответных отверстий не было, поскольку невозможно было знать заранее их положение после монтажа. Поэтому при монтаже подрельсовых плит их правильное положение определялось с использованием лазерного трекера с привязкой к строительным осям здания. Было просверлено порядка 1000 отверстий под болты М24 и штифты диаметрами 20 мм и 30 мм с применением двух станков на магнитной подушке, затем бригада зафиксировала подрельсовые плиты совместно с фундаментными. После этого с помощью лазерного трекера были установлены рельсы и закреплены на подрельсовых плитах.

Рельсовые пути в приямке павильона MPD. Рабочие поверхности закрыты кожухами.

Прямолинейность боковой поверхности базового рельса на длине 30 метров составила 0,17 мм. Второй показатель - неплоскостность верхней поверхности рельс на рабочей длине, где будет перемещаться наш магнитопровод, выполнена лучше чем 0,4 мм (разработчик магнитопровода НЕВА-МАГНИТ допускал неровность рельсовых путей до 6 мм). Это очень важные параметры для последующей сборки высокоточного оборудования. Это тоже наша большая конструкторско-технологическая победа. Таким образом, рельсы есть, кран готов, магнитопровод доставлен. Ждем готовность здания.

Правильно ли я понимаю, что основная работа сделана, осталась только сборка в павильоне?

Ну что вы! Магнитопровод, конечно, сложное техническое изделие, но это, как говорится, только цветочки… Кстати, надо отметить, что параллельно с перечисленными работами создавалась система перемещения (СП) магнитопровода. Она изготовлена, находится на складах СМТС. Как только здание MPD будет передано нам для работы в нем, на рельсовых путях мы установим два ложемента, разместим их соосно, соединим балками и установим нижнюю плиту магнитопровода (№1), проведем измерения формы полученной основы для сборки магнитопровода. На этом этапе выполним монтаж системы перемещения, сборку транспортных опор полюсов, монтаж креплений к ложементу, проведем предварительные испытания СП. Потом полный монтаж под надзором представителей компании ASG (г. Генуя), которая изготавливает для нас криостат и является по договору главным надзирателем по качественному изготовлению всех компонент магнита. Проведя контрольные измерения геометрических размеров магнитопровода и его форм поверхности, мы частично разберем магнитопровод до уровня 13 балок в сборке с установленными опорными кольцами. На этом этапе привозим и устанавливаем криостат внутрь магнитопровода, юстируем его положение и устанавливаем 15 верхних балок. К концу этого монтажа мы должны иметь в готовом виде верхнюю неподвижную горизонтальную технологическую платформу для размещения криогенного оборудования и боковую подвижную 4-этажную платформу. Подвижная платформа предназначена для размещения стоек с электрооборудованием - источников питания, регистрирующей аппаратуры и так далее. После подключения криостата к источникам питания и к криогенной системе намечено проведение магнитных измерений поля, создаваемого криостатом.

По результатам измерения карты магнитного поля возможна корректировка положения криостата относительно магнитопровода. Для этого опорные узлы под криостат спроектированы так, что позволяют зафиксировать криостат относительно магнитопровода с возможностью юстировки его положения плюс-минус 20 мм по трем осям. Для чего это делается? Магнитная ось криостата может не совпасть с его геометрической осью. Это покажут дальнейшие магнитные измерения. После монтажа криостата и полюсов в середине следующего года намечены магнитные измерения всего комплекса.

То есть магнит будет готов. И на этом ваша часть работы завершена?

После того как мы измерим магнитное поле, магнитопровод возвращается на стартовую позицию. И тогда начнется суперответственный этап работ по созданию MPD: монтаж его внутренних детекторов. Придут новые люди. Задача многогранная: за каждой подсистемой стоят свои команды из физиков, инженеров, техников. Но общее руководство монтажом и интеграцией подсистем остается за главным инженером MPD и конструкторским отделом ЛФВЭ.

Галина МЯЛКОВСКАЯ,
фото Николая ТОПИЛИНА.