Глава 4 технико-экономические расчеты и показатели эффективности систем обслуживания пртс-работ

В условиях нестабильности экономики технико-экономический расчет может иметь лишь условный характер, однако общая методика таких расчетов остается постоянной. Студентам же необходимо пока­зать, из каких элементов складываются единовременные (капиталь­ные) и ежегодные эксплуатационные затраты и как достигается годо­вой экономический эффект от реализации проектируемого ими комп­лекса.

4.1. Определение требуемой производительности, расчет количества подъемно-транспортного оборудования и рабочих

В любом складском комплексе промышленного предприятия постоянно функционируют основные грузопотоки: поступление грузов на склад с внешнего, (автомобильного и железнодорожного) транспор­та или отправление со склада на внешний транспорт, а также грузопо­токи отправления со склада в производство или поступление оттуда продукции. Кроме того, могут появляться грузопотоки внутрискладс-кие, связанные с подсортировкой при отправке или с созданием укрупненных транспортных единиц при приемке непакетированных грузов. В общем виде требуемое количество ПТО для обслуживания комплекса

(4.1)

где Z_гp — число грузопотоков в комплексе, одновременно обслуживаемых машинами данного типа; Q_pi - расчетная величина i-ro грузопотока, т/ч; q_{э i}- эксплуатационная производительность единицы оборудования данного типа на i-м грузопотоке, т/ч.

Списочное количество оборудования

Поскольку все процессы в складах имеют вероятностный харак­тер, для определения Z_rp требуется проведение статистического исследования. Для выполнения курсовых проектов рассмотрим необ­ходимость совмещения грузопотоков приближенно. Если складской комплекс в течение суток работает синхронно с технологическими цехами, то продолжительность грузопотоков (отправления Q^Т_О и пос­тупления Q^Т_П , связывающих склад с технологическими цехами, будет 16 ч/сут при двухсменной работе предприятия.

Одновременно с этими грузопотоками необходимо будет регуляр­но обслуживать грузопоток поступления (или отправления) грузов с внешнего автомобильного транспорта Q^а_п и Q^а_п. Что касается грузопотоков, связанных с обслуживанием внешнего железнодорожного транспорта, то его обслуживание может накладываться на другие грузопотоки, но возможна вероятность появления этого грузопотока и в свободное от других работ время. Однако, учитывая приоритет в обслуживании вагонов, приходится рассчитывать на совмещение по времени всех трех групп грузопотоков. Интенсивность работ на этих грузопотоках существенно различна, особенно если рассматривать работу в часовом режиме.

Далее приведена методика определения расчетных часовых грузопотоков. Так, для грузов, отправляемых со складов в техно­логические цеха или поступающих из цехов в склад, часовая интен­сивность грузопотока (т/ч)

(4.2)

где т — число грузопотоков, различающихся, например, по типоразмерам транспортной тары; Q_i^Т — среднесуточный грузопоток i-ro груза, поступающего из цеха в склад или отправляемого со склада в цех, т/сут (нетто); К_Т — часовой коэффициент нерав­номерности работы технологических цехов предприятия (в пределах рассматриваемого периода работы предприятия); К_T = 1,2...1,3, если нет других специальных указаний; Z_c — число смен работы склада в сутки, см/сут; Z_c может не равняться числу смен работы технологических цехов; обычно Z_c = 1,2 или редко 3 см/сут; t_см — число часов работы складов в смену, t_см = 8 ч/см.

Грузы, отправляемые со складов (например, готовая продукция) на внешний транспорт или поступающие (сырье) с него на склад, имеют часовую интенсивность в зависимости от вида и условий работы внешнего транспорта. Для грузопотоков, связанных с обслуживанием автомобилей (т/ч):

(4.3)

где Q_i^a — среднесуточный грузопоток i-ro груза, отправляемого со склада автотранспортом или поступающего на склад тем же способом, т/ч; K_сут — суточный коэффициент неравно­мерности работы средств автомобильного транспор­та; если в задании не указан К_сут , то он может быть принят по графику (рис. 4.1) в зависимости от величины годового грузопотока Q_г; t_с — число часов работы внешнего автотранспорта в сутки, ч/сут; как правило, t_c = 8 или 10 ч/сут, в отдельных случаях t_c = 16 или 20 ч (перевозка хлеба, зерна в период заготовок).

Грузопотоки, связанные с обслуживанием вагонов, имеют наибольшую часовую интенсивность, так как для обслуживания одной подачи вагонов отводится, согласно договору с железной дорогой, время t _дог в пределах от 2,5 ч для сыпучих грузов до 4,5 ч для штуч­ных грузов (величины t_дог приводятся в заданиях).

Величины расчетных часовых грузопотоков поступления на склад или отправления со склада на фронте обслуживания вагонов

(4.4)

где Q_i^в — среднесуточный грузопоток i-ro груза, отправляемого со склада по железной дороге или поступающего на склад в вагонах, т/сут (нетто); К_в — суточный коэффициент неравномерности подачи вагонов для обслуживания; значения К_в приведены в заданиях; Z_под - число подач, на которые разбивают расчетное количество обслуживаемых за сутки вагонов; Z_noд = 1; 2 или 3 в зависимости от общего количества вагонов, подаваемых в сутки; т₀ - число групп вагонов в одной подаче; т₀ = n_под / n₀; n_под - число вагонов в одной подаче;

(4.5)

здесь G_в — средняя масса груза в одном вагоне, т/ваг, (нетто); п₀ — число одновременно обслуживаемых вагонов [см. (3.9)]; t₀ — дополнительное время на подготовительные и заключительные операции с каждой группой одновременно обслуживаемых вагонов; t₀=0,15 ч.

Если грузопотоки обслуживаются однотипным оборудованием, например электропогрузчиками, лифтами и др., и возможно совмеще­ние по времени обслуживания всех трех видов грузопотоков, то при расчете общего объема работ можно принять: расчетный грузопоток при обслуживании вагонов рассчитать по формуле (4.4), а грузопотоки внешнего автотранспорта и межцеховой принять по средним значе­ниям, т. е. без учета коэффициентов неравномерности, тогда суммар­ный расчетный грузопоток (т/ч)

Производительность основного ПТО, обслуживающего комплекс, определяют по-разному. Если в комплексе процессы перемещения выполняют конвейерные системы (преимущественно для сыпучих и жидких грузов), то их техническая производительность определяется параметрами этих машин и не зависит от местных условий их работы.

При обслуживании комплекса, в котором перемещают штучные грузы, применяют основное подъемно-транспортное оборудование периодического действия, техническая производительность которого зависит от местных условий, главным образом от расстояния переме­щения грузов.

Эксплуатационная производительность машин периодического действия на i-м грузопотоке (т/ч, нетто)

где q_i — техническая производительность машины, т/ч (нетто):

здесь G_i - масса груза, перемещаемого машиной за один рейс, т (нетто); T_i - цикл маши­ны, мин;

K_вр - коэффициент использования машины по времени; принимают К_вр= 0,7—0,8.

При разнице единичных масс перемещаемых грузов (G_i) на отдель­ных грузопотоках определяют средневзвешенную массу груза

(4.8)

где α_i- — доля грузопотока, в которой масса единичного груза (пакета) G_i, %.

Поскольку все годовые грузопотоки перерабатывающих предприя­тий планируют в тоннах (нетто), то и производительность машин следует выражать в тех же единицах. В тех случаях, когда штучные грузы укрупняют в транспортные единицы (пакеты или контейнеры), все расчеты целесообразно выполнять в таких единицах, переводя грузопотоки т/сут или т/ч (нетто) в другие единицы - ед/сут или ед/ч (нетто). В этом случае производительность машин периодического действия (ед/ч)

Время цикла основных ПТ машин (мин): для электропогрузчиков

(4.9)

где l - среднее расстояние перемещения груза, м; h_к - средняя высота подъема вил при установке груза, м;

или по графику (рис. 4.2),

для мостовых кранов-штабелеров полный цикл

(4.10)

где u_к, u_п, u_т — скорость соответственно крана, грузоподъемника и тележки, м/мин; Y и Z - число ячеек по длине и высоте стеллажа; 1_я и b_я - длина и ширина (глубина) ячейки стеллажа, м; Z_n — число ячеек (над полом до уровня перегрузочного устройства, как правило, Z_n = 0 или 1; h_я - высота ячейки, м; l₀ - длина между местом загрузки и нача­лом стеллажа, м, l₀ = 2 длины пакета груза; φ — коэффициент совмещения операций подъема с перемещением крана; 0 < φ < 1; e — коэффициент, зависящий от места подачи груза в зону крана: при подаче груза напротив крайнего стеллажа ε = 1,0; при подаче груза в середину пролета ε = 0,5; 1_м — длина моста крана, м; n_вр — частота вращения колонны крана, об/мин.

Принимая средние параметры серийных мостовых кранов-штабеле-ров ОП и ОК грузоподъемностью 1 т, время цикла (мин) для них можно приближенно вычислить:

(4.11) (4.12)

где /_к, /_т и h_n — средние значения длины пути соответственно крана, тележки, высоты подъема (опускания) грузоподъемника за один цикл, м; 0,6 мин - продолжительность переключения, разгона, замедления и поворота грузоподъемника.

Для стеллажного крана-штабелера с ручным управлением время цикла (мин)

(4.13)

Для стеллажного крана с автоматическим управлением операции подъема и передвижения крана могут быть совмещены, а дополнитель­ное время на установку сокращается и время цикла стеллажного крана (мин), работающего в автоматическом режиме:

(4.14)

где обозначения те же, что в формуле (4.10), только υ_кс и υ_{п с}- скорости движения и подъема стеллажного крана м/с; υ_г - скорость движения грузозахвата в глубину ячейки, м/мин; для модели крана СА υ_г= 7,5…15 м/мин.

Обозначение max означает, что из двух выражений в скобках необ­ходимо брать одно - большее.

Универсальным ПТ оборудованием в складах штучных грузов являются электропогрузчики, которые могут осуществлять работы как на фронтах погрузки-разгрузки, так и штабелирование и дештабе-лирование пакетированных грузов в зоне хранения, как правило, при штабельном хранении грузов. Поэтому требуемое для работы коли­чество электропогрузчиков, обслуживающих все участки комплекса:

где n_{ф. в} — число машин на фронте обслуживания вагонов; n_{ф. в} = 2 n_о.в, здесь n_о.в - число одновременно обслуживаемых вагонов [см. (3.9)]; n_ф.а — число погрузчиков, обслуживаю­щих фронт погрузки в автомобили; n_ф.а = n_о.а, тут n_о.а - число одновременно обслужи­ваемых автомобилей [см. (3.7)]; п_х.п и n_х.о — количество электропогрузчиков и электро-штабелеров, необходимое для обслуживания зоны хранения при поступлении груза в нее и отправки оттуда.

Во всех случаях, когда склад связан грузопотоками с техно­логическими цехами, их следует обслуживать дополнительным чис­лом электропогрузчиков

(4.15)

где Q^Т — расчетный часовой грузопоток между складом и технологическими цехами, т/ч (см. 4.4), при наличии транзитных потоков: фронт — цех или обратно, которые обслужи­ваются конвейерами,

здесь Q^T_общ и Q^T_транз - общий грузопоток в цех (или обратно) и транзитная часть грузо­потока; q^г_э — эксплуатационная производительность электропогрузчика на этом грузопото­ке, т/ч .

Грузопоток между зоной хранения и фронтами погрузки могут обслуживать те же погрузчики, которые выполняют погрузку в вагоны и автомобили, если при расчете времени цикла Т_э/п включены опера­ции их в зоне хранения, что справедливо при общей длине перемеще­ния груза погрузчиком в пределах 100 м. При больших расстояниях перемещения необходимо применять специальные тележки с тягачами для доставки грузов с фронтов выгрузки в зону хранения (или наобо­рот). В этом случае требуется раздельно определять количество по­грузчиков: на фронте погрузки с минимальным расстоянием перевоз­ки / = 20 м и в зоне хранения, по существу, осуществляются только операции погрузки-выгрузки и штабелирования.

В случае стеллажных складов или складов штабельного хранения с обслуживанием зоны хранения мостовыми кранами-штабелерами число электропогрузчиков необходимо только для работы на фронтах, при небольших, как правило, расстояниях перевозки из зоны (или в зону) хранения, а также для выполнения случайных работ по переме­щению пакетов вдоль фронта из зоны работы одного крана в зону работы другого. При этом

(4.16)

Списочное количество электропогрузчиков учитывает особеннос­ти их работы (не более одной смены в сутки), а также то, что 15 % требуется на ремонт:

(4.17)

где n^т — число погрузчиков, необходимых для обслуживания грузопотока от склада к технологическому цеху (или обратно) в одну смену. При работе в 2 или 3 смены должны быть предусмотрены сменные батареи в количестве соответственно 2 n или 3 n единиц на каждый погрузчик.

Количество кранов-штабелеров, необходимых для обслуживания зоны хранения, определяют, исходя из двух условий: достаточной производительности для обслуживания грузопотоков в зоне хранения и обеспечения обслуживания всей площади зоны хранения. Порядок расчета такой. Определяют требуемое количество кранов по произво­дительности обслуживания зоны хранения. Поскольку на промышлен­ных предприятиях происходит либо поступление сырья, тары с внеш­него транспорта в склады, либо отправление продукции, то для обе­спечения необходимой производительности определяют требуемое число кранов:

в складах сырья и тары п_к = п_п"п'_о ,

в складах готовой продукции n_к= n^''_о+ n^'_п

где n''_п — число кранов на приеме груза в зону хранения с фронтов выгрузки вагонов и автотранспорта (в случае их совмещения):

(4.18)

n₀^' — количество кранов для обслуживания отпуска из зоны хранения в технологические цеха:

(4.19)

n^''_о — число кранов для отпуска груза из стеллажей и отправки на фронты погрузки, принимают по суммарному грузопотоку Q^в_о и Q^а_о [см. (4.4) и (4.3)], тогда

(4.20)

n^'_п — число кранов, требуемых для обслуживания грузопотока приема груза на складах из технологических цехов:

(4.21)

Q^т_п - часовая интенсивность потока груза, поступающего в зону хранения из цехов, т/ч; q_к — эксплуатационная производительность крана на приеме грузов из цехов [см. (4.11)...(4.14)].

Как правило, часовые грузопотоки, связанные с работой на фрон­тах погрузки (разгрузки), значительно более интенсивны, чем грузо­потоки между складом и цехами предприятия.

Полученное количество кранов должно обеспечивать обслужива­ние всей площади зоны хранения. Краны-штабелеры, как правило, перемещаются вдоль длинной стороны склада, а по ширине склада размещается требуемое их количество. В складах большой грузо­вместимости, обслуживаемых мостовыми кранами-штабелерами с кабиной, определяют (уточняют) ширину склада (см. рис. 3.13):

(4.22)

где /_п — длина пролета здания склада, м; принимают из ряда /_п = 12,18 или 24 м, что соот­ветствует нормальному ряду пролетов опорных мостовых кранов: L_K - 10,5; 16,5 и 22,5 м грузоподъемностью 1,0 т.

В складах, обслуживаемых стеллажными кранами, количество кранов по условиям обслуживания площади склада (n_площ), как правило, превышает количество кранов, требуемых по производитель­ности:

(4.23)

Если количество стеллажных кранов, необходимых по условиям обслуживания площади всей зоне обслуживания (n_площ), значительно больше, чем требуется по условиям производительности (n_к), то целе­сообразно принять один из двух вариантов. Первый вариант - отка­заться от применения стеллажных кранов и перейти на обслуживание мостовыми кранами-штабелерами, при необходимости снизить число ярусов хранения. При этом число кранов (n_к) принимают по требуемой производительности, а величину их пролетов (L_к) или ширину складов (В_с) - из уравнения (4.22).

Второй вариант - устройство трансбордерных тележек для обеспе­чения работы каждому стеллажному крану в нескольких проходах, т. е. увеличить число обслуживаемых каждым краном рядов стелла­жей и уменьшить общее требуемое количество кранов. При этом, однако, конструкции довольно сложные и дорогие.