Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы проектирования производств по переработке полимерных материалов. Учебное пособие.pdf
21
Рис. 3.4. Схема генерального плана завода труб и соединительных деталей
из полиолефинов мощностью 20 тыс. т/год:
1 – главный производственный корпус; 2 – корпус вспомогательных
производств; 3 – инженерно-бытовой корпус; 4 – склады готовой продукции
(располагаются на открытых бетонированных площадках
и обслуживаются козловым или башенным краном); 5 – склады сырья;
6 – объекты подсобного и энергетического хозяйства
Особенностью генерального плана экструзионных заводов мощностью 20 тыс. т продукции в год и выше является наличие железнодорожной ветки и развитой зоны погрузочно-разгрузочных работ, так
как грузооборот таких заводов составляет 20 и более вагонов в сутки.
Основным технико-экономическим показателем генерального
плана является общая площадь производственной территории в гектарах. Увеличение площади генерального плана связано с увеличением
затрат на ее основание. Длину территории определяют исходя из длины железнодорожных путей, которые должны обеспечивать требуемый фронт разгрузки сырья и погрузки готовой продукции. Длина территории должна быть в 2,5 – 3 раза больше ее ширины. Общая длина
железнодорожных путей является также важным показателем; чем
менее рационально их расположение, тем больше их длина и стоимость. И, наконец, третьим важным технико-экономическим показателем является число отдельно стоящих зданий.
22
Необходимо предусматривать максимально возможную блокировку отдельно стоящих зданий. Все здания и сооружения, входящие в
состав промышленного предприятия делят на две группы: основные
производственные здания (литьевое, трубное, прессовое, пленочное
производства, силосные склады сырья, установки каталитического
окисления и др.) и здания подсобно-производственного и обслуживающего назначения (ремонтно-механические и инструментальные цехи,
зарядная и компрессорная станции, столовые, бытовые корпуса и т.д.).
Кроме того, на территории размещаются все коммуникации, дороги и
транспортные средства.
Для получения нормативного коэффициента застройки для предприятий по переработке пластмасс в изделия, равного 0,5, необходимо
максимально блокировать производственные помещения. Обычно
блокируются литьевые и экструзионные производства, все вспомогательные службы. Не рекомендуется блокировать с другими производствами прессовые цехи, производства изделий из стеклопластиков.
Плотность застройки определяется в процентах как отношение
площади застройки к площади предприятия в ограде с включением
площади, занятой веером железнодорожных путей.
Площадь застройки определяется как сумма площадей, занятых
зданиями и сооружениями всех видов, включая навесы, открытые технологические, санитарно-технические, электрические и другие установки, эстакады и галереи, площадки погрузочно-разгрузочных
устройств, подземные сооружения (резервуары, погреба, убежища,
туннели, проходные каналы подземных коммуникаций), над которыми
не могут быть размещены здания и сооружения, а также открытые стоянки автомобилей, машин, механизмов и открытые склады различного
назначения при условии, что размеры и оборудование стоянок и складов принимаются по нормам технологического проектирования предприятий.
23
4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА
В данном разделе описывается технологическая схема производства. Рассматриваются основные технологические операции производственного процесса производства тары и упаковки, виды оборудования, находящегося на промышленном предприятии. Приводится методика по выбору и расчету количества основного технологического
оборудования.
4.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА
Технологическая схема производства дает наглядное представление о технологическом процессе. Задачей разработки технологической
схемы производства является проектирование комплекса взаимосвязанных процессов, обеспечивающих получение требуемых продуктов
нужного качества при минимальной себестоимости.
Технологическая схема должна отвечать следующим требованиям:
наименьшее количество оборудования, необходимого для по-
лучения нужного количества продукции;
минимальное вспомогательное производство;
минимальные производственные площади;
минимальный обслуживающий штат.
На выбор схемы влияют:
характер перерабатываемого сырья;
производительность цеха;
количество и качество продукции.
До начала разработки технологической схемы выясняют:
способы подачи сырья на производство и вывоз продукции;
требования и методы обезвреживания сточных вод и выбросов
в атмосферу;
анализируют технологические схемы аналогичных произ-
водств и данные новых научно-исследовательских работ;
выбирают метод получения продукции.
По назначению методы переработки пластмасс разделяются на
подготовительные, основные и завершающие.
Методы предварительной подготовки сырья: смешение (часто
сопровождается диспергированием), вальцевание, таблетирование,
сушка и предварительный подогрев, гранулирование.
24
Основные методы переработки полимеров: литье под давлени-
ем, экструзия, выдувное формование, прессование, каландрование,
термоформование [5, 6].
Завершающие методы.
Назначение этих методов – придание готовым изделиям определенного внешнего вида, создание неразъемных соединений из отдельных элементов изделия. Важнейшие из этих методов:
1. Механическая обработка изделий.
2. Сварка и склейка.
3. Нанесение декоративных покрытий.
Основные технологические операции производственного процесса переработки полимерных материалов в изделия:
1. Завоз и прием сырья.
2. Входной контроль сырья.
3. Хранение сырья на заводских и цеховых складах.
4. Растаривание сырья.
5. Подготовка сырья к переработке.
6. Транспортирование сырья с участка подготовки на участок
формования.
7. Формование изделий.
8. Контроль готовых изделий.
9. Упаковка готовых изделий.
10. Транспортировка на склад готовой продукции.
11. Переработка отходов производства.
В зависимости от типа производства, вида перерабатываемого материала, конструктивной сложности изделий некоторые из перечисленных технологических операций могут отсутствовать, быть совмещенными друг с другом или их количество увеличено.
Рассмотрим некоторые из перечисленных технологических операций.
Завоз и прием сырья. В соответствии с условиями договора по-
ставки между изготовителями сырья и перерабатывающим предприятием полимерные материалы могут поставляться в контейнерах, мешках, цистернах, емкостях, ящиках и другой таре.
Контейнеры с помощью подъемных устройств разгружаются из
полувагонов или платформ и транспортируются на специальную контейнерную площадку заводского склада. Сырье в мешках транспортируется из вагонов транспортерами, укладывается партиями на поддоны
и перевозится на заводской склад.
Из цистерн сырье пневмотранспортом подается в силосы
(емкости).
25
Входной контроль сырья. Сырье, поступающее от предприятийпоставщиков, сопровождается соответствующей документацией, где
указываются его технические характеристики. Входной контроль проводится в заводских лабораториях для определения свойств сырья и
соответствия этих показателей величинам, указанным в сопроводительных документах.
Хранение сырья. Заводской склад необходимо проектировать из
расчета 10 – 15 суточного запаса сырья для выполнения производственной программы. Крупнотоннажные партии сырья, поступающие
в цистернах или контейнерах, следует хранить в силосах объемом более 100 м3.
Сырье, поступившее в мешках, хранится партиями, оптимальным
является стеллажный способ хранения на поддонах. Для улучшения
использования высоты помещений применяются штабелеры, осуществляющие установку и выем пакетированного сырья. При автоматизированных производствах рекомендуется применять и автоматизированные склады хранения сырья, представляющие собой систему силосов (емкостей), оборудованных указателями уровней. Сырье из силосов подается к месту переработки с помощью пневмотранспорта,
включающегося автоматически при понижении уровня сырья в бункере перерабатывающей машины.
Подготовка сырья. Подготовка полимерных материалов выпол-
няется в зависимости от технических условий их переработки, требований к качеству готовой продукции, поверхности изделий и их окраске. В отделении подготовки могут выполняться операции сушки сырья
и смешения его с концентратами красителей.
Применяют обычно цилиндрические сушилки или устройства для
нагрева и подсушки гранул производительностью 100…450 кг/ч.
Для смешения исходного сырья с добавками рекомендуется применять скоростные смесители СС-100 или смесители центробежные
СЦ-300. Смешение сырья с красителями производится с помощью
устройств, устанавливаемых над загрузочными бункерами.
Переработка отходов. При изготовлении изделий литьем под
давлением, прессованием, вакуумным формованием, экструзией с раздувом образуются возвратные и безвозвратные отходы производства.
Безвозвратные отходы представляют собой потери в виде газообразных выделений (продукты деструкции полимеров), потери при механической обработке изделий.
К возвратным отходам относят: некондиционную продукцию, полученную в наладочном режиме, литниковые системы, облой, изделия,
подвергающиеся техническому контролю.
26
Возвратные отходы после переработки (дробление, грануляция)
используются в качестве добавок к исходному сырью (10…15%), если
это разрешено техническими условиями либо служат для изготовления
неответственных деталей.
Переработку отходов (при использовании их для изготовления
тех же изделий) целесообразно организовывать непосредственно у
формующей машины. При централизованной переработке отходов
рекомендуется дробить их на роторных измельчителях типа ИПР-150 и
ИПР-300 и затем гранулировать.
В целом по цеху доля безвозвратных отходов составляет 4…5%,
а возвратных отходов – до 10% выпуска готовой продукции и зависит
от перерабатываемого сырья и требований к готовым изделиям.
При разработке технологической схемы переработки полимерного
сырья в изделия излагается сущность операций и их последовательность,
дается описание работы основного и вспомогательного технологического
оборудования, транспортных средств и грузоподъемных механизмов.
Принципиальная технологическая схема определяет полный
состав элементов и связей между ними, а также дает подробную информацию о принципах работы производства (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Принципиальная технологическая схема:
1 – система транспортеров; 2 – поддон; 3 – электропогрузчик;
4 – цеховой склад сырья; 5 – стол подъемный; 6 – растарочная установка
мешков; 7 – контейнер технологический; 8 – шкаф сушильный;
9 – машина литьевая; 10 – станок зачистной; 11 – дробилка; 12 – гранулятор;
13 – стол контроля качества продукции и упаковки
27
Схема вычерчивается на листе любого формата без соблюдения
масштаба. Элементы могут располагаться на схеме в произвольном
порядке. Основное и вспомогательное оборудование вычерчивается
упрощенно. Желательно соблюдение соотношения размеров оборудования.
На схеме указывают пути движения сырья, полуфабрикатов, продукции и возвратных отходов. При необходимости намечают подвод
теплоносителя и хладоагента, воздуха. Иногда на схеме указывают
точки установки измерительных приборов для контроля основных
технологических операций.
Рекомендуется разрабатывать несколько вариантов принципиальной технологической схемы. Сравнение основных технико-экономических показателей каждого варианта схемы позволит остановиться на
оптимальном варианте.
После выбора оптимальной технологической схемы выполняют
материальные расчеты, выбирают и рассчитывают количество основного и вспомогательного оборудования и его взаимное расположение.
4.2. ВЫБОР И РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Все виды оборудования, находящиеся на промышленном пред-
приятии, по назначению подразделяются на четыре группы:
♦ производственное (основное);
♦ вспомогательное;
♦ подъемно-транспортное;
♦ энергетическое.
К производственному оборудованию относятся все рабочие ма-
шины, станки, аппараты, занятые непосредственно выполнением операций основного технологического процесса. В этом оборудовании
происходит изменение формы, изменение состояния или свойств сырья, материалов, заготовок и полуфабрикатов.
Вспомогательное – это оборудование, не участвующее непосред-
ственно в изготовлении готовой продукции, но выполняющее работы
по обслуживанию нужд основного производства предприятия.
К вспомогательному оборудованию цеха относятся:
• оборудование для ремонта и оснащения основного производ-
ственного оборудования, инструментов и приспособлений;
• оборудование заводских лабораторий и для учебных целей;
• санитарно-техническое оборудование (отопительные агрегаты,
кондиционеры, вентиляторы, насосы и т.д.).
28
Подъемно-транспортное оборудование промышленных предприятий подразделяется на общезаводское (внутризаводское), межцеховое
и внутрицеховое. Основное его назначение – механизация трудоемких
подъемно-транспортных и погрузочно-разгрузочных работ в производственном процессе предприятия.
К энергетическому оборудованию относят: паросиловые и элек-
тросиловые установки; оборудование электрических подстанций, котельных, тепловых пунктов, бойлерных, компрессорных и т.п.
При выборе (из альтернативных вариантов) технологического
оборудования необходимо руководствоваться его эффективностью,
которая выражается в форме критерия эффективности, учитывающего
особенности и характеристики оборудования.
В качестве критериев эффективности используют как экономические критерии в виде различных технико-экономических показателей
(средняя прибыль, приведенные затраты), так и технологические кри-
терии (качественные и количественные показатели выпускаемой продукции, энергетические параметры).
Значения критериев эффективности зависят не только от типа
выбираемого оборудования, его конструктивных параметров и режимов функционирования, но и от технологических свойств машины
или аппарата (чувствительности, надежности, управляемости и
сложности).
Чувствительность технологического оборудования – это свойство
объекта изменять характеристики своего функционирования под влиянием малых изменений режимных и технологических параметров сырья, а также внешних возмущающих воздействий.
При проектировании предприятий и цехов по переработке полимерных материалов следует выбирать технологическое оборудование,
малочувствительное к изменению собственных параметров и внешних
возмущающих воздействий.
Надежность технологического оборудования – это свойство объекта сохранять качество своего функционирования при выполнении
заданных условий эксплуатации и ремонта.
Понятие надежность тесно связано со способностью оборудования в течение определенного времени сохранять работоспособность
(безотказность); приспосабливаться к обнаружению и устранению
причин, вызывающих отказы (ремонтопригодность) и к длительной
эксплуатации (долговечность).
Управляемость технологического оборудования – это свойство
объекта достигать определенных техническим заданием целей (произ-
29
водительности, качества продукции и т.д.) при ограниченных ресурсах
управления в реальных условиях эксплуатации.
Исходными данными для расчетов количества основного технологического оборудования служит годовая производственная программа по объему и ассортименту изделий, которая дается в задании
на проектирование.
Расчетное количество единиц (шт.) основного производственного
оборудования определяется по следующей зависимости:
д
расч
Ф93,0
Т
E
, (4.1)
где Т – годовой фонд времени работы оборудования, расходуемый на
выполнение годовой программы, машино-часов; Фд – действительный
годовой фонд времени работы оборудования в часах; 0,93 – коэффициент, учитывающий потери времени на обслуживание рабочего места и
оборудования, подготовительно-заключительное время, отдых и личные надобности персонала.
Годовой фонд времени работы оборудования находится по
формуле
3600
Qt
T
, (4.2)
где Q – годовая программа выпуска изделий (производственная мощность цеха) тыс. шт.; t – время на изготовление одного изделия, с.
Если годовая программа выражается в объемных или массовых
единицах (м3, т), то время на ее выполнение определяется как
П
Q
T
, (4.3)
где П – производительность машины, м3/ч или т/ч.
Действительный годовой фонд времени работы оборудования
рассчитывается по формуле
,Ф)(192,0Ф
нтрд
KK
(4.4)
где 0,92 – коэффициент использования оборудования, учитывающий
возможные простои машин из-за отсутствия сырья, электроэнергии,
внезапных остановок; Kр = 0,05 – коэффициент потерь времени на ремонт оборудования; Kт = 0,025 – коэффициент, учитывающий технологические простои оборудования; Фн – номинальный годовой фонд
времени, ч.
30
С учетом двух выходных дней в неделю номинальный годовой
фонд времени определяется по формуле
,)15(8Ф
н
KnN
(4.5)
где N = 52 – число недель в году; n – число праздничных дней в году;
K – количество рабочих смен в сутках; 8 – продолжительность рабочей
смены, ч.
Технологическое оборудование по степени унификации подразделяется на стандартное и нестандартное.
Стандартное технологическое оборудование выпускается предприятиями химического машиностроения, а нестандартное может изготовляться на самом предприятии.
Нестандартное оборудование проектируется для конкретного технологического процесса на заданную производительность.
Выбор типа нестандартного оборудования и разработку задания
на его проектирование осуществляют технологическая служба (отдел
главного технолога) с привлечением специалистов других профилей
(механиков, электриков и др.).
Задание на проектирование должно содержать:
• эскиз оборудования с указанием его технологического назна-
чения;
• краткое описание принципа действия оборудования;
• перечень требований к техническим характеристикам сырья
(плотность, вязкость, токсичность, огнеопасность, взрывоопасность
и т.д.) [1].