Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы проектирования производств по переработке полимерных материалов. Учебное пособие.pdf
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический университет»
П. С. БЕЛЯЕВ, Д. Л. ПОЛУШКИН,
П. В. МАКЕЕВ, И. В. ШАШКОВ, А. С. КЛИНКОВ
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРОИЗВОДСТВ
ПО ПЕРЕРАБОТКЕ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Утверждено Учёным советом университета
в качестве учебного пособия
для студентов старших курсов направления 29.03.03
«Технология полиграфического и упаковочного производства»,
профиль «Технология и дизайн упаковочного производства»
Учебное электронное издание
Тамбов
Издательский центр ФГБОУ ВО «ТГТУ»
2020
1
УДК 678.002.8(075)
Б44
ISBN 978-5-8265-2327-8
Рассмотрена последовательность проектирования предприятий и
цехов по переработке полимерных материалов. Описаны объём, содержание и порядок разработки проектной документации. Особое
внимание уделено технологическим схемам производства изделий из
полимерных материалов. Даны представления о генеральном и ситуационном планах, классификации производственных зданий и сооружений, их объёмно-планировочных и конструктивных решений. Широко освещены основные элементы конструкций производственных
зданий. Приведены мероприятия по организации рабочих мест.
Предназначено для студентов старших курсов направления
29.03.03 «Технология полиграфического и упаковочного производства», профиль «Технология и дизайн упаковочного производства».
ISBN 978-5-8265-2327-8
© Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего образования
«Тамбовский государственный технический
университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ»), 2020
ББК Л719.96:Ж6я73
Б44
Р е ц е н з е н т ы:
Доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «КИСМ»
ФГБОУ ВО «ТГТУ»
М. В. Соколов
Кандидат технических наук, старший научный сотрудник,
главный инженер ООО «НИИРТМаш»
В. В. Бастрыгин
Беляев, П. С.
Основы проектирования производств по переработке по-
лимерных материалов [Электронный ресурс] : учебное пособие /
П. С. Беляев, Д. Л. Полушкин, П. В. Макеев, И. В. Шашков,
А. С. Клинков. – Тамбов : Издательский центр ФГБОУ ВО
«ТГТУ», 2020. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). – Системные
требования : ПК не ниже класса Pentium II ; CD-ROM-дисковод ;
34,3 Mb ; RAM ; Windows 95/98/XP ; мышь. – Загл. с экрана.
УДК 678.002.8(075)
ББК Л719.96:Ж6я73
Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком.
Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.
2
3
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время динамично развивающаяся упаковочная отрасль промышленного производства является одним из важнейших
звеньев мировой производственной инфраструктуры, связывающей
воедино многие сферы производства, торговли и потребления.
Значительное количество упаковочных изделий производят из
различных полимерных материалов. Это обусловлено высокой эффективностью их применения, выгодным сочетанием технологических и
рабочих характеристик, эксплуатационной надежностью и возможностью замены ими упаковки из традиционных материалов.
Все технологические процессы производств по переработке полимерных материалов можно разделить на пять основных стадий:
1. Подготовка сырья и материалов.
2. Изготовление композиций и смесей.
3. Изготовление полуфабрикатов в виде гранул, таблеток и др.
4. Производство конкретного изделия.
5. Обработка готовых изделий.
Все указанные выше технологические процессы осуществляются
на разнообразном оборудовании, которое группируется по типам, видам и размещается в производственных цехах или участках.
Подготовка инженера в области создания тары и упаковки предусматривает приобретение студентами значительного объема теоретических и практических знаний, позволяющих решать широкий круг
инженерных и прикладных задач.
Целью настоящего учебного пособия является формирование у
студентов следующих составляющих компетенций:
знание общих понятий и содержания этапов проектирования
новых и реконструкции действующих производств по переработке
полимерных материалов при производстве упаковки;
знание основных элементов конструкций зданий, вспомога-
тельных цехов и служб, и требования к ним;
знание инженерного и сетевого обеспечения производства;
умение выбора и расчета количества основного технологиче-
ского оборудования в зависимости от особенностей процесса производства упаковки.
4
1. ПРОЕКТНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
В данном разделе представлен состав задания на проектирование
промышленного предприятия и исходные материалы. Дано обоснование мощности проектируемого производства. Указаны основные экономические показатели строительства объекта, объем, содержание и
порядок разработки проектной документации.
1.1. СОСТАВ ЗАДАНИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Созданию предприятия предшествует разработка технической документации, которая дает возможность осуществить строительство
зданий и сооружений, отвечающих необходимым требованиям, организовать технологический процесс производства и обеспечить выпуск
продукции.
• Технической документацией называется комплекс техниче-
ских материалов, содержащих описание (с принципиальными обоснованиями, расчетами и макетами) предназначенных к постройке, расширению или реконструкции предприятий, зданий, сооружений и
установок.
• Проектом называется графическое и текстовое выражение
строительства объекта.
• Промышленное предприятие – комплекс зданий и сооруже-
ний, предназначенный для проведения технологических процессов,
направленных на получение целевой продукции, и включающий в себя
всю необходимую инфраструктуру.
• Производство – комплекс производственных процессов.
• Производственный процесс – технологический процесс,
направленный на получение целевого продукта. Всякий производственный процесс включает в себя труд и средства производства.
Средства производства состоят из средств труда и предметов труда.
• Состав промышленного производства включает в себя:
технологические процессы, промышленное оборудование (основное,
вспомогательное и пр.), трудовые ресурсы.
• Производственная мощность – максимально возможный
объем выпуска продукции в единицу времени при наиболее полном
использовании производственного оборудования и площадей по
прогрессивным нормам, передовой технологии и организации производства.
5
• Узкое место производства – несоответствие мощности от-
дельных цехов минимальной мощности соответствующего подразделения, т.е. цеха, имеющего меньшую производственную мощность,
чем другие ведущие цеха предприятия.
Проектирование химических производств осуществляется проектными организациями по заданию заказчика. Задание на проектирование является основным документом, на основании которого проектная организация приступает к разработке проекта [1].
Задание на проектирование включает в себя:
1. Наименование предприятия.
2. Основание для проектирования (разрешение органа власти).
3. Район, пункт и площадку строительства.
4. Номенклатуру продукции и мощность производства.
5. Режим работы предприятия (количество смен работы в сутки,
продолжительность в часах рабочей недели, а также расчетное количество праздничных дней в году).
6. Специализацию предприятия и кооперирование.
7. Источники снабжения предприятия металлом, топливом, во-
дой, энергией.
8. Условия по очистке и сбросу сточных вод.
9. Автоматизированные системы управления производством
(АСУП).
10. Расширение предприятия в будущем.
11. Сроки строительства, очередность и порядок ввода мощно-
стей, пусковые комплексы. Крупные и сложные предприятия следует
проектировать по очередям (3–4 года). Может быть предусмотрен ввод
предприятия отдельными пусковыми комплексами в целях ускорения
ввода мощностей и выпуска продукции по частям для повышения эффективности капитальных затрат, уменьшения незавершенного производства в строительстве и ускорения отдачи от капиталовложений.
12. Основные технико-экономические показатели (мощность;
численность работающих; общий размер капиталовложений на промстроительство и др.).
13. Жилищное и культурно-бытовое строительство.
14. Требования к промышленной эстетике.
15. Требования по разработке вариантов проекта (в случаях при-
менения неосвоенной или особо сложной технологии производства).
16. Стадийность проектирования (в две стадии – технический
проект и рабочая документация или в одну стадию – технорабочий
проект).
6
17. Требования рекультивации (разработка проекта восстановле-
ния (рекультивации) нарушенных земель).
18. Особые задания и условия (проектирование экспериментальной базы, инженерных корпусов, учебно-производственных сооружений и др.).
19. Исходные материалы (обоснование инвестиций строительства
объекта; разрешение на выделение площади под строительство и др.).
20. Наименования генеральной проектной организации и строительной организации – генерального подрядчика [1, 2].
Исходные материалы.
Заказчик выдает проектной организации вместе с заданием ис-
ходные материалы для проектирования, основными из которых явля-
ются:
а) обоснования инвестиций строительства объекта;
б) акт выбора земельного участка для строительства объекта;
в) технические условия на присоединение проектируемого объек-
та к источникам снабжения, инженерным сетям и коммуникациям;
г) исходные данные по оборудованию, в том числе индивидуаль-
ного изготовления;
д) необходимые данные по выполненным научно-исследовательским и опытно-конструкторским работам, связанным с созданием
технологических процессов и оборудования;
е) технические характеристики продукции будущего пред-
приятия;
ж) другие необходимые материалы.
Задание на проектирование и исходные материалы готовит заказчик с привлечением проектировщика и отраслевого научно-исследовательского института. Это задание составляется на базе утвержденных обоснований инвестиций с учетом схем развития районов,
где будет строиться проектируемый объект.
Задание ориентирует проектную организацию на разработку документации с учетом последних достижений науки и техники с тем,
чтобы будущее предприятие было технически передовым, выпускало
продукцию высокого качества при научно обоснованных нормах затрат труда, сырья, материалов и топливо-энергетических ресурсов.
На данном этапе выполнения работ, как и в течение всего процесса проектирования, используется внутренняя и внешняя информация.
Составными частями внутренней информации являются материалы технического архива и библиотеки проектной организации, а также
опыт и квалификация самих проектировщиков.
7
Слагаемыми внешней информации являются: исходные данные,
получаемые от заказчика и исследовательских институтов; регламенты
предприятий – аналогов и другие сведения по проектируемому объекту, поступающие извне (электронная почта, интернет). Конечным результатом переработки внутренней и внешней информации является
разработка проектной документации.
1.2. ОБОСНОВАНИЕ МОЩНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРОИЗВОДСТВА
Объем производства и ассортимент продуктов будущего предприятия предусматривается обоснованием инвестиций. Генеральный
проектировщик должен при составлении задания анализировать ассортимент продуктов и мощность производства. Мощность нового предприятия определяется потребностью рынка не менее чем на пять лет
вперед с возможностью расширения производства. Для определения
потребности рынка в проектируемых продуктах используют статистический метод.
Статистический метод предполагает изучение рынков сбыта и
построение так называемой S-кривой прогнозирования их развития
(рис. 1.1).
Различают четыре характерные стадии развития рынков сбыта:
I – инкубационная стадия (постепенное расширение рынка);
II – стадия роста (экспоненциальное расширение рынка);
III – стабилизация;
IV – сокращение рынка.
Рис. 1.1. Кривая прогнозирования
8
Анализ статистики потребления продуктов позволяет определить:
относится ли спрос на них к периоду роста или стабилизации.
Одним из статистических методов контроля потребности в продуктах широкого потребления является сравнение предполагаемой
динамики их выработки со статистикой роста производства этих продуктов в наиболее технически развитых странах.
Таким образом, статистический метод позволяет прогнозировать
темпы роста потребления данного продукта, что дает возможность
устанавливать очередность ввода мощностей, начиная с опытнопромышленных установок и кончая крупными производственными
цехами [3].
Экономические показатели.
Предварительные экономические показатели будущего производства, как правило, берутся из опыта работы завода-аналога или определяются проектировщиком по упрощенным ориентировочным расчетам. Определив расходы сырья, материалов и энергетики на выпуск
единицы товарной продукции; капитальные затраты на строительство
зданий и сооружений; приобретение и монтаж оборудования, приборов, коммуникаций; штаты проектируемого объекта, можно оценить
себестоимость продукции.
Себестоимость выпускаемого предприятием продукта складывается из следующих частей:
а) затраты на сырье, из которого получают готовый продукт, затраты на вспомогательные материалы; при расчете этой статьи себестоимости из затрат вычитают стоимость утилизированных отходов;
б) энергетические затраты на электроэнергию, пар, горячую воду,
высококипящие теплоносители;
в) оплата труда рабочих, обслуживающих технологическое оборудование;
г) цеховые расходы: оплата труда управленческого персонала и
вспомогательного производственного персонала, расходы на отопление и вентиляцию, на ремонт и обслуживание оборудования, на мероприятия по охране труда и технике безопасности;
д) общезаводские расходы на обслуживание общезаводского хозяйства, управленческого аппарата;
е) амортизационные расходы.
При проектировании новых предприятий и расширении действующих обычно пользуются технико-экономическими данными заводованалогов.
Проведем анализ влияния увеличения мощности предприятия на
себестоимость его продукции и на капитальные затраты.
9
Такие составные части себестоимости, как затраты на сырье,
практически не зависят от объема производства.
Увеличение мощности производства обычно связано с ростом
объема реакционной и вспомогательной аппаратуры. Этот рост приводит к снижению удельных расходов электроэнергии, уменьшению теплопотерь в окружающую среду.
В большей степени от объема производства зависит себестоимость цеховых и общезаводских расходов. С увеличением мощности
эти затраты остаются приблизительно на одном уровне, следовательно,
удельные расходы снижаются.
Таким образом, при возрастании объема производства снижение
себестоимости продукции может произойти за счет уменьшения энергетических, цеховых и общезаводских расходов.
Влияние мощности производства на капитальные затраты может
быть описано следующими выражениями.
Стоимость комплектного оборудования
С = С'K, (1.1)
где С' – стоимость оборудования для меньшей базовой мощности; K –
коэффициент увеличения мощности; – масштабный фактор, зависящий от типа оборудования и изменяющийся в пределах 0,2–1,0.
Общие капитальные вложения, необходимые для строительства и
монтажа, изменяются от мощности по следующей зависимости:
Q = Q'Kn, (1.2)
где Q' – капиталовложения для меньшей базовой мощности; n – масштабный фактор, изменяющийся в пределах 0,38–0,98.
Для согласования и утверждения проектно-сметной документации следует руководствоваться Градостроительным кодексом Российской Федерации (ст. 48, 49) и Постановлениями Правительства Российской Федерации № 87 от 16 февраля 2008 г. «Положение о составе
разделов проектной документации и требованиях к их содержанию» и
№ 145 от 05.03.2007 г. «О порядке организации и проведения государственной экспертизы проектной документации и результатов инженерных изысканий» (с изменениями от 29.12.2007 г., 16.02.2008 г.).
Исходные данные для подготовки проектной документации
должны быть представлены в соответствии с Постановлениями Правительства Российской Федерации № 840 от 29.12.2005 г. «О форме градостроительного плана земельного участка», № 20 от 19.01.2006 г.
«Об инженерных изысканиях для подготовки проектной документации, строительства, реконструкции объектов капитального строительства», № 83 от 13.02.2006 г. «Об утверждении Правил определения и
10
предоставления технических условий подключения объекта капитального строительства к сетям инженерно-технического обеспечения и
Правил подключения объекта капитального строительства к сетям инженерно-технического обеспечения».
В связи с полученным заданием на проектирование проектная организация составляет проектную документацию.
1.3. ОБЪЕМ И СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
1. Общая пояснительная записка включает в себя:
• основание для разработки проекта;
• исходные данные для проектирования;
• краткую характеристику предприятия и входящих в его со-
став производств;
• данные о проектной мощности и номенклатуре, качестве,
конкурентоспособности, технологическом уровне продукции, сырьевой базе, потребности в топливе, воде, тепловой и электрической энергии, комплексном использовании сырья, отходов производства, вторичных энергоресурсов, сведения социально-экономической и экологической обстановки района строительства.
2. Генеральный план и транспорт.
Даются краткие характеристики района и площадки строительства; решения и показатели по ситуационному и генеральному плану,
внутриплощадочному и внешнему транспорту, выбору вида транспорта, основные планировочные решения.
3. Технологические решения содержат: данные о производствен-
ной программе; характеристику и обоснование решений по технологии
производства; данные о трудоемкости изготовления продукции, механизации и автоматизации технологических процессов; состав и обоснование применяемого оборудования; решения по применению малоотходных и безотходных технологических процессов и производств,
вторичному использованию ресурсов; предложения по организации
контроля качества продукции; решения по организации ремонтного
хозяйства и др.
4. Управление производством, предприятием и организация
условий охраны труда рабочих и служащих.
5. Архитектурно-строительные решения.