Расчет эффективного использования рукавного метода

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1.      Общая часть………………………………………………………........

1.1   Обоснование проектируемого метода производства……………..

1.2   Характеристика исходного сырья………………………………….

1.3   Характеристика готовой продукции……………………………….

1.4   Физико-химическая характеристика проектируемого процесса переработки……………………………………………………………….

1.5   Описание технологической схемы производства. Нормы технологического режима………………………………………………

1.6   Технический контроль производства и качества продукции…….

1.7   Автоматизация и механизация процессов производства…………...............................................................................

2. Специальная часть……………………………………………………..

2.1   Материальные расчеты……………………………………………...

2.2   Выбор и расчет основного оборудования (технологические и тепловые расчеты)………………………………………………………..

2.3   Выбор вспомогательного оборудования. Технологическая оснастка……………………………………………………………………

2.4   Основные строительные и компоновочные решения……………..

3 Мероприятия по охране труда, противопожарной безопасности охране окружающей среды………………………………………………

3.1   Характеристика вредных факторов производства………………...

3.2   Основные правила безопасного ведения технологического процесса…………………………………………………………………...

3.3   Противопожарные мероприятия……………………………………

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Змн.

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Розробив

Производство пленки из ПЭВД

рукавным методом

Літ.

Аркуш

Аркушів

Перевірив

у

6

Реценз.

Н.Контр.

Затверд.

       3.4   Охрана окружающей среды…………………………………………………

       4 Организация и экономика производства……………………………………..

4.1 Организация производства (режим работы цеха).Схема управления производством. Расчет баланса рабочего времени одного среднесписочного работника……………………………………………………………………………

4.2 Расчет численности персонала………………………………………………..

4.3 Расчет годового фонда заработной платы……………………………………

4.4 Расчет затрат на единицу готовой продукции……………………………….

4.5 Экономическая оценка эффективности принятых в проекте технических решений……………………………………………………………………………..

Вывод

      Список использованных источников

Лист

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

ВВЕДЕНИЕ

Особое значение в настоящее время приобретают задачи повышения темпов роста и интенсификация общественного производства на основе достижений научно-технического прогресса, который, в свою очередь, невозможен без интенсивного использования пластических масс.

За минувшие годы созданы новые производства по выработке пластических масс и синтетических смол. Широкое применение нашли высокоэффективные технологические процессы с использованием агрегатов большой единичной мощности, средства автоматизации и механизации, компьютерной техники.

Промышленность пластических масс должна продолжать свое интенсивное развитие. Намечено продолжать дальнейшую химизацию сельского хозяйства за счет широкого использования полимерных материалов при изготовлении пленочных материалов различного назначения, труб, тары и т.п.; всестороннего применения пластмасс для машиностроения, радиопромышленности, строительства, электротехники и т.д. Предполагается проведение работ по созданию научных основ и разработке высокоэффективных технологических процессов переработки полимеров.

В ближайшее время научно-технический прогресс будет развиваться в направлении снижения трудоемкости и повышения производительности труда, увеличение эффективности использования сырья.

Необходимо отметить, что с каждым годом в самых различных отраслях народного хозяйства все шире используются полимерные пленочные материалы. Потребность в них непрерывно растет.

Пленочные материалы необходимо не только для сохранения качества и предотвращения потерь пищевых и сельскохозяйственных продуктов, но и для коренного совершенствования технологии пищевых производств, более рационального хранения продуктов в холодильниках и их транспортировки. Пленочные изделия широко используются в радиоэлектронике, электронике и т.д.

Применение полимерных пленок дают значительный экономический эффект.

Ассортимент полимерных пленок постоянно расширяется. Освоен выпуск тонких широкоформатных пленок из полиэтилена, армированных, термоусаживающихся тонких и толстых пленок. Тем не менее, темпы наращивания выпуска пленок пока недостаточны.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

8

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис.

Дата

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1                       ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО МЕТОДА ПЕРЕРАБОТКИ

Для производства полимерных пленок могут быть применены два метода: каландрование и экструзия.

Каландровый метод наряду со всеми достоинствами (более калибрование толщины пленок, быстрое изменение толщины в случае необходимости) обладает и рядом недостатков ( более громоздкие и дорогие оборудование, высокая энергоемкость, трудность получения тонких пленок).Поэтому он используется в основном для производств относительно толстых пленок.

Экструзионный метод наиболее распространен при производстве пленок из термопластов. По существу является единственным для получения пленок из полиолефинов. Он заключается в продавливании расплава через экструзионную формующую головку.

Преимущества экструзионного метода заключаются в том, что он обеспечивает непрерывность и стабильность процесса, точность размеров, высокое качество пленок и высокую производительность.

Формование пленок экструзией может осуществляться двумя способами:

-рукавным – выдавливанием расплава через кольцевой зазор;

-плоскощелевым – выдавливанием расплава через щель формующей головки.

Плоскощелевой способ используют главным образом при получении пленок из кристаллизирующихся полимеров, обладающих низкой вязкостью расплава. Процесс охлаждения пленки не вызывает затруднений. Быстрое и эффективное охлаждение пленочного потока позволяет использовать высокие скорости экструзии, улучшать оптические свойства пленок за счет высоких температур расплава, значительно снизить разнотолщенность  пленки  путем равномерного ее охлаждения по всей поверхности; благодаря отсутствию операции складывания рукава снижается вероятность образования складок на пленке.

Однако плоскощелевой метод имеет и ряд недостатков: плоские пленки обладают низкими физико-механическими показателями; их характеризует анизотропия свойств; ширина пленки ограничена размерами плоскощелевой головки.

Рукавный метод получил наибольшее распространение в крупнотоннажном производстве пленок из полиэтилена высокого давления. Он наиболее универсален, позволяет быстро и легко изменять размеры пленочного рукава в процессе производства. При этом нет необходимости в смене формующего инструмента.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

9

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Изменение размеров рукава достигается изменением степени раздува вытяжки.

Одновременная двухсторонняя ориентация при раздуве и вытяжке дает возможность получать пленки с высокими физико-механическими показателями. Метод дает возможность получать пленки шириной до 12 метров.

Сравнительно дорогое оборудование, высокая степень автоматизации и механизации процесса делают рукавный метод экономически наиболее выгодным.

1.2   ХАРАКТЕРИСТИКА ИСХОДНОГО СЫРЬЯ

Исходным сырьем при экструзии пленки является полиэтилен высокого давления (низкой плотности), получаемый полимеризацией этилена при высоком давлении в трубчатых реакторах и реакторах с перемешивающим устройством с применением инициаторов радикального типа. Данный полиэтилен гостирован ГОСТ 16337-77 и должен удовлетворять требованиям полиэтилена высокого давления, изготовляемому для нужд народного хозяйства и для поставки на экспорт.

Полиэтилен легко формируется и сваривается в изделия сложных форм, он стоек к ударам, вибрационным нагрузкам, химически стоек, отличается высокими электроизоляционными показателями, имеет низкую плотность.

Полиэтилен, получаемый при высоком давлении, представляет собой полимер с молекулярной массой около 300000. Линейная, в основном, структура цепей определяет значительную степень кристалличности полимера около 60%. При повышении температуры степень кристалличности уменьшается и при 115о С, полиэтилен становится аморфным.

Макромолекулы полиэтилена представляют собой цепи, состоящие из звеньев этилена –СН2 –СН2-, на концах которых содержится некоторое количество групп –СН3, и имеющие боковые ответвления. Длинные ответвления располагаются параллельно основной цепи и не мешают кристаллизации полимера, тогда как короткие, снижают степень кристалличности.

Полиэтилен- твердый материал, белый в толстом слое, бесцветный в тонком.

Для данного производства применяют полиэтилен высокого давления базовой марки 15803-020, ГОСТ 16337-77.

Плотность, г/см3                                                                                 0,9190±0,002                                                              

Показатель текучести расплава(номинальное значение) с допуском, г/10мин,не более                                                                                                   2,0±25

Разброс показателей текучести расплава в пределах партии %, не более    ±12

          Количество включений, шт, не более                                                                    8

Температура хрупкости, С                                                                                 -100

          Предел текучести при растяжении, МПа                                                              9

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

10

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа                                             11

Относительное удлинение при разрыве, %                                                      600

Модуль упругости при сжатии, МПа                                                           90-130

       Поставляется полиэтилен упакованным в полиэтиленовые мешки массой по 25 кг.

Гарантийный срок хранения ПЭВД -2 года.

1.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Пленка полиэтиленовая выпускается в соответствии с требованиями  ГОСТ 10354-82.Исходным сырьем для него служит полиэтилен высокого давления и его композиции, содержащие красители, стабилизаторы, скользящие, антистатические и модифицирующие добавки.

Пленка применяется в сельском хозяйстве, водохозяйственном строительстве, в качестве упаковочного материала в различных отраслях народного хозяйства, для изготовления товаров народного потребления и других целей.

Проектом предусмотрен выпуск пленки марки Н, которая предназначена для изготовления изделий народного потребления, упаковки и бытового назначения, не окрашенной, стабилизированной.Толщина пленки – 0,1 мм.

Пленка не должна иметь трещин, запрессованных складок, разрывов, отверстий. По физико-механическим показателям пленка должна соответствовать следующим значениям:

Прочность при растяжении, МПа

в продольном направлении                                                                      14,7

в поперечном направлении                                                                       13,7

Относительное удлинение при разрыве  

в продольном направлении                                                                       330

в поперечном направлении                                                                       400

Статистический коэффициент трещин                                                  0,1-0,5

Пленку наматывают в рулоны пластмассовые втулки, шпули, картонно-бумажные стержни. Рулоны пленки упаковывают в один – два слоя бумаги или пленочных отходов с последующим закреплением на торцах. Масса рулона при ручной погрузке не более 50 кг, при механизированной не более 500кг.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

11

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

            Каждому рулону прикрепляют или вкладывают под первый слой пленки ярлык с указанием представителя – изготовителя, условного обозначения пленки, ширины рукава, марки полиэтилена, номера партии и рулона, массы нетто и массы брутто, длины пленки в рулоне, даты изготовления, номера стандарта, фамилии упаковщика.

Пленку хранят в крытых складах, исключающих прямое попадание солнечных лучей, при температуре от 5 до 40 0С, на расстоянии 1 м от нагревательных приборов.

Гарантийный срок хранения пленки марки Н без добавок – 10 лет, с добавками – 1 год со дня изготовления.

1.4 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ

При обычных условиях полиэтилен находится в кристаллическом фазовом состоянии. При его нагревании с возрастанием температуры повышается тепловая энергия макромолекул, увеличивается их подвижность, разрушаются кристаллические образования. Макромолекулы приобретают клубкообразную или спиралевидную форму и начинают перемещаться относительно друг друга. Полиэтилен из твердого агрегатного состояния переходит в расплав.

У полимеров кристаллической структуры этот переход происходит в узком интервале температур.

Важным технологическим параметром является температура плавления, которая определяет температурный интервал переработки полимера. Между температурой плавления и разложения полимер находится в вязкотекучем состоянии. Именно в этом состоянии полимер может перерабатываться методом экструзии. Реальный интервал температур переработки несколько уже, чем интервал  между температурами плавления и разложения, т. к. с одной стороны необходимо иметь достаточно подвижный расплав, а с другой - нужно избежать разложения полимера.

В процессе экструзии полиэтилен не претерпевает химических изменений и последовательно переходит из твердого состояния в расплав, а затем вновь в твердое состояние после выхода из формующей головки, т.е. при его переработке протекают в основном физические процессы – переход их одного агрегатного фазового состояния в другое. В червяке следует различать 3 зоны: зону загрузки под бункером машины, зону сжатия и дозирующую, примыкающую к формующей головке. В зону загрузке поступают твердые гранулы, которые сжимаются в более или менее монолитную пробку. В зоне сжатия гранулы распрямляются за счет наружного обогрева и тепла, выделяющегося при внутреннем механическом сдвиге, и расплав сжимается до образования гомогенной, свободной от пустот массы.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

12

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис.

Дата

Задача дозирующей зоны – нагнетать в формующую головку расплав при постоянных значениях температуры и давления.

При движении червяка  относительно неподвижного цилиндра создается напор, под действием которого расплав заполняет канал нарезки и движется в сторону формующей головки. Этот прямой поток, возникающий при этом давлении, действует в двух взаимно противоположных направлениях – в сторону головки и сторону  загрузки.

Давление в сторону загрузки вызывает снижение скорости прямого потока за счет обратного давления части расплава как вдоволь винтового канала червяка так и через кольцевой зазор между выступами нарезке червяка и внутренней поверхности цилиндра.

При выборе теплового режима необходимо помнить, что при низких температурах происходит значительная вытяжка пленки, сопровождаемая ориентацией молекулярных цепей и улучшение прочностных свойств. Высокая температура расплава обеспечивает более полную релаксацию напряжений, возникающих при выдавливании материала и приводящих к образованию на пленке нежелательных дефектов. Резкое снижение температуры расплавленного кристаллического полимера предотвращает рост крупных надмолекулярных образований, рассеивающих проходящих через пленку свет. В процессе получения пленки можно видеть линию, разделяющею расплавленный аморфный полимер от частично закристаллизованного. Эту линию называют линией кристаллизации. По ее конфигурации судят о равномерности толщины пленочного рукава по окружности.

1.5 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА. НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА

Гранулированный полиэтилен поступает в цеховой склад сырья упакованным в мешки массой по 25 кг. На складе хранится суточный запас сырья.

Мешки с полимером хранятся на стеллажах- этажерках (1), где они раскладывается по партиям. Каждая вновь поступившая партия анализируется лаборантами ЦЗЛ на соответствие основных технологических показателей требованиям ГОСТ.

Укладка и выемка мешков с сырьем на полки стеллажей осуществляется краном- штабелером (2) , который подает по мере необходимости мешки на растарочную упаковку (3). Здесь они разрезаются подвижными механическими ножами и полимер высыпается в накопитель растарочной упаковки. Централизованный пневмозагрузчик (4) подает гранулы полимера в промежуточный бункер (5), установленный на технологической площадке.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

13

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Подача сырья в бункера экструзионных агрегатов производится также системой пневмотранспорта. Величина единовременной подачи, а также промежутки времени, через которые происходит подача сырья, устанавливаются в зависимости от производительности оборудования.

Бункера экструзионных агрегатов (6) оборудованы устройствами для подогрева и подсушки гранул (7), которые обеспечивают циркуляцию горячего воздуха через слой полимера, его подсушку подогрев. Устройство обеспечивает подогрев гранул полимера до 90 0С.

Через загрузочное отверстие вращающимся червяком гранулы захватываются и транспортируются в результате его вращения. В процессе движения вдоль цилиндра материал уплотняется, расплавляется, пластицируется и гомогенизируется. Необходимое тепло обеспечивается за счет электронагрева и механической энергии вращения червяка.

Расплавленный и гомогенизированный материал продавливается через фильтрующий пакет, за счет чего обеспечивается очистка расплава от загрязнений. Фильтрующий пакет представляет собой решетку и набор щеток.

В проекте предусмотрена система с двухпозиционным расположением сеток и гидравлической системой их замены, что обеспечивает непрерывность технологического процесса и снижение потерь сырья на его наладку.

После фильтрации расплав подается в кольцевую угловую экструзионную головку (8), откуда выдавливается в виде рукава.

Рукав пленки раздувается подаваемым внутрь воздухом. Степень раздува регулируется в зависимости от принятого диаметра дюза головки, требуемой ширины рукава и толщины пленки. Рукав пленки имеет форму усеченного конуса на расстоянии от выхода из головки до цилиндрической части. Далее идет цилиндрическая часть, переходящая постепенно в сложенный плоский рукав. Складывание рукава осуществляется специальными складывающими щечками.

Сложенный рукав попадает в валки  приемно – тянущего устройства (9), которое оттягивает пленку с определенной скоростью, обеспечивая отбор пленки и ее продольную вытяжку.

Наиболее эффективное охлаждение пленки на участке от головки до приемно-тянущего устройства достигается регламентируемой (расчетной) подачей охлаждающего воздуха( t = 12-150С) как на наружную поверхность, так и внутренний рукав, что обеспечивает повышение производительности оборудования.

После приемно-тянущего устройства пленки по направляющим роликам попадает на намоточное устройство (11). Предварительно перед намоткой специальное устройство (10) снимает накопленное статическое электричество.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

14

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

В проекте предусмотрена автоматическая смена рулонов, для чего в состав намоточного устройства вводится магазин для шпуль и приспособление для установки рулона на тележку.

Транспортировка рулонов производится напольным транспортом (12), представляющим собой бесконечную цепь с закрепленными на ней тележками, взаимодействующих с концевыми выключателями, которые смонтированы у каждого из агрегатов.

Далее контролеры ОТК (13) проверяют качество пленки, после чего происходит упаковка рулонов (14) , их взвешивание (15) и дальнейшая транспортировка на склад готовой продукции (16).

Возвратные отходы, образующиеся при наладке процесса, идут на повторную переработку в цех литья под давлением. Некондиционные отходы пленки в виде кусков используются для упаковки рулонов.

              Нормы технологического режима:

         материал ПЭДВ марки Н                                                                     15803-020

             скорость вращения шнека, об/мин                                                        40-60

             температура воды, охлаждающей червяк                                               12 ,0С        

             цилиндра

       1                                                                                                                    100-130

2                                                                                                                            110-140

3                                                                                                                           120-150

4                                                                                                                           130-160

головки

1                                                                                                                            130-160

2                                                                                                                           130-160

       3                                                                                                                    130-180

давление расплава, МПа                                                                                       до 18

температура подсушки гранул,0С                                                                              90

давление раздува рукава, МПа                                                                              0,15

По сравнению с действующим производством в проекте предусмотрен ряд мероприятий по повышению его эффективности:

      Механизация операций растаривания и складирования сырья, а также его транспортировки (предусмотрены в проекте штабелер, растарочная установка, система пневмотранспорта) позволяет снизить потери сырья на 0,2 % и высвободить одного подсобного рабочего в смену;

      Введение предварительного подогрева гранул дает возможность повысить производительность пленочных агрегатов в среднем на 15 %;

      Введение автоматической смены рулонов при намотке позволяет высвободить одного подсобного рабочего в смену.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

15

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Таблица  1.1 Виды брака и способы его устранения

1.6 ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВА И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ

Правильный и своевременный технический контроль производства и качества выпускной продукции из основных условий равномерной и ритмичной работы предприятия. Выпуск продукции с повышенным процентом брака приводит к излишним потерям рабочего времени, материалов, электроэнергии и разладке производственного процесса.

ДП.01.7.00.05.00.ПЗ

Арк

16

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Технический контроль производства необходимо направлять на обеспечение выпуска качественной продукции, которая должна соответствовать требованиям нормативно - технической документации, на уменьшение брака, на своевременное выявление технических неполадок и приведение технологического процесса к оптимальному режиму.

При производстве пленки предусмотрены следующие виды контроля: контроль качества поступающего сырья, текущий контроль основных технологических параметров процесса экструзии, контроль качества изготовляемой пленки.

Поступающее на склад сырье проверяют лаборанты ЦЗЛ, которые от каждой партии отбирают пробы и анализируют их по основным технологическим показателям.

Текущий контроль технических параметров процесса осуществляют машинист экструдера и технолог.

Готовая пленка проверяется контролерами ОТК по следующим показателям:

      внешний вид и качество поверхности;

      размерные характеристики (толщина, ширина) отклонения от номинальных значений;

      прочностные свойства.

В случае необходимости могут контролироваться и другие показатели (в зависимости от назначения пленки).

1.7 АВТОМАТИЗАЦИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА

Развитие промышленности и ускорение научно- технического процесса требуют осуществление курса на всемирное внедрение комплексной механизации и автоматизации, научное сокращение во всех отраслях численности работников, занятых ручным трудом, особенно на вспомогательных и подсобных работах.

В проектируемом производстве экструзионные агрегаты работают в автоматическом режиме, для чего они укомплектованы  устройствами, позволяющими стабилизировать технологические параметры процесса на заданном уровне.

Материальный цилиндр имеет 4 зоны, а экструзионная головка – 3 зоны электрообогрева. Регулирование температур в каждой зоне осуществляется независимо включением и отключением электронагревателей ( поз. 1 а, б, в-13 а, б, в).

ДП.0107.00.05.00. ПЗ

Арк.

17

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Датчиками температуры в каждой зоне служат термопреобразователем хромель-копелевые ТХК 2488 (поз. 1 а-13 а), которые установлены в корпусах цилиндра и головки. Вторичными приборами служат милливольтметры регулирующие, показывающие типа Ш 4529(поз. 1 б-13 б).

Включение и отключение электронагревалей обеспечивают пускатели электромагнитные типа ПМЕ- 114 (поз. 1 в-13 в) при получении сигнала от милливольтметров. Каждая зона нагрева имеет свою независимую систему контроля и регулирования температурного режима.

Давление расплава в головке контролируется при помощи монометра типа МП-63-01-1,0-16 МПа (поз. 15).

Скорость вращения шнека контролируется тахометром типа Т-2.

Для механизации операций складирования сырья, его растаривания и транспортировки в проекте предусмотрены штабелер, расторачная установка и система централизованного напорного пневмотранспорта.

Для транспортных операций в проекте используются электропогрузчик.

Для ремонтных и монтажных работ на участке предусмотрена кран-балка.

При транспортировке рулонов пленки предусмотрены система автоматической смены рулонов в пленочных агрегатах  и напольный транспортер.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

18

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

2        СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1      МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ

Цель выполнения материальных расчетов – определение необходимого количества сырья и учет количества отходов и потерь.

Проектируемое производство работает по прерывному графику (5 дней, 3 смены). Рабочая неделя – пятидневная.

Номинальный фонд времени работы оборудования:

Тн = Тк - Тв ,                                                                                                   (2.1)

где Тк – число календарных дней в году;

Тв – число выходных и праздничных дней.

Тн = 365-114=251 день

Эффективный фонд времени работы оборудования:

Тэф = Тн - Тост ,                                                                                                                                   (2.2)

где Тн – номинальный фонд времени работы оборудования, дни;

Тост – плановые остановки для ремонта оборудования, дни.

Время, необходимое для плановых ремонтов оборудования и технологические простои:

Тост=,                                                                                                         (2.3)

где В – потери времени на простои, %

Тост== 19 дн

Тэф = 251 – 19=232 дн

Таблица 2.1 Ассортимент продукции

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

19

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Потери по стадиям процесса, % :

      при транспотировке – 0,2 (безвозвр.)

      при экструзии – 1;1 (0,4 – безвозвр. ; 0,7 – возвр.).

Определяем суточную производительность:

где N –проектная годовая мощность, т;

       Тэф- эффективный фонд времени оборудования, дни.

т

Определяем часовую производительность:

где   - время работы в течение суток, ч:

т

Расчеты ведем на годовой выпуск – 1840 тонн

a)     стадии экструзии

количество потерь общих – 1,1%

Определяем количество поступающего сырья на стадию:

где gс – количество готовых изделий, т;

          а -  количество потерь,%

g с =1860,465 т

Общие потери составляют:

1860,465-1840=20,465 т

В том числе:

- возвратных

т,

- безвозвратных

т.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

20

Змн

Арк

№ докум.

Підпис.

Дата

Таблица 2.2 Материальный баланс на стадии экструзии

б)Стадия транспортировки.

Количество потерь – 0,2%

Количество сырья:

Количество потерь:

Таблица 2.3 Материальный баланс на стадии транспортировки.

Таблица 2.4 Сводный материальный баланс.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

21

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Определяем расходный коэффициент:

Таблица 2.5 Расход сырья

Определяем расход сырья:

                               g /·Кр=92·1,01315=93,21 кг

g / - вес 1 тыс. м2 пленки,кг

2.2      ВЫБОР И РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Цель технологического расчета – определение основных параметров экструзионных агрегатов и их количества.

Шаг винтовой линии:

t = (0,8/1,2)Д                                                             (2.8)

где Д – диаметр червяка: (Д=9 см)

t=1·9= 9см

Толщина стенки витка: 90 мм

Δ = (0,06/0,1)Д                                                          (2.9)

Δ = 0,08·9=0,72

Угол подъема винтовой нарезки:

Φ=arctg(                                                          (2.10)

Φ=arctg(о

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

22

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Глубина канала в загрузочной зоне червяка:

                                            h1=(0,12/0,16)Д                                               (2.11)

                                            h1=0,14·9=1,26 см

Глубина канала в дозирующей зоне червяка:

h3=0,5                       (2.12)

где i – степень сжатия материала

(для ПЭВД i = 2).

h3=0,5 см

Длина дозирующей зоны:

L3=(0.4/0.6)L                                                                                         (2.13)

где L- длина червяка, см

L3=0.5·20Д=0,5·180=90 см

Объемная производительность экструдера:

Qv=                               (2.14)

где –n число оборотов червяка, об/мин;

∆Р – разность давлений расплава в начале и в конце дозирующей зоны н/см2

μ- эффективная вязкость расплава, н·с/см2.

Скорость сдвига:

Vс с-1                                                                            (2.15)

При данной скорости сдвига μ= 0,08 н·с/см2

Qv=см3/с

Весовая производительность экструдера:

Q=Qv··ρ·3.6

где Qv-объемная производительность, см3/с;

       ρ- плотность полимера, г/см3

Q=188,54·0,919·3,6=623,76 кг/ч

Производительность экструдера с учетом сопротивления оформляющей головки:

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

23

Змн

Арк

№ докум.

Підпис.

Дата

Qw=                                                               (2.16)

где α, β – постоянные прямого и обратного потоков,см3;

R- постоянная геометрии головки,см3

n- число оборотов червяка,об/мин

                                        (2.17)

см3

                                                        (2.18)

см3

Для кольцевого цилиндрического канала:

R=                                 (2.19)

где Д нар - наружный кольцевого канала, 40 см;

      Д вн- внутренний диаметр кольцевого канала, 38,5 см;

      l –длина канала, 45 см

R= см3

Для фильтрующей решетки:

R=                                                            (2.20)

где К,d0 – количество и диаметр отверстий в решетке, см

      S- толщина решетки, см

       К=220

      d0=0,025

      S=1 cv

R==0.00008 см2

Общая константа головки:

R=                                                             (2.21)

R==0.000079 см3

ПД.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

24

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Qw= см3/мин

Весовая производительность экструдера:

G= Qw·ρ·0,06=1933,2·0,919·0,06=106,6 кг/ч                 (2.22)

Мощность, необходимая для привода шнека:

N=3.2·10-4·Q·c·(Tp-To)                                                    (2.23)

где Q – производительность экструдера, кг/ч;

       с – удельная теплоемкость материала, Дж/кг·К;

       Т р – температура расплава, К;

       Т о –температура загрузочного материала. К;

N1 = 3,2·10-4·106,6·2500(423-363)=5117 Вт = 5,1 кВт

Количество экструзионных агрегатов:

                                                             (2.24)

где N – проектная мощность производства, кг/год;

       Тэф – эффективный фонд времени работы оборудования, дни;

        Τ время работы оборудования в течение суток, час;

        G – производительность экструдера, кг/ч;

        Ко – коэффициент использования оборудования, (0,92-0,94)

Принимаем 4 агрегата

Определяем скорость отвода пленки:

                                                          (2.25)

где G – производительность машины, кг/ч;

       δ – толщина пленки, см;

       В – ширина рукава.см;

см/мин

Степень продольной вытяжки рукава:

ЕВ=                                                        (2.26)

где Vот – линейная скорость отвода пленки, см/мин;

       Vэ – скорость течения расплава в кольцевом зазоре, см/мин.

                                       (2.27)

где G – производительность экструдера, кг/ч;

       0,81 – плотность расплава ПЭ при 140-150 0С, г/см3;

        Дд – диаметр дорна, см;

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк.

25

Змн

Арк

№ докум.

Підпис.

Дата

          t – зазор головки, см

,                                                                         (2.28)

где Ер - степень раздува (Ер=2)

= см

см3/мин

ЕВ=%

Тепловой расчет экструдера

Цель теплового расчета- определение мощности электронагревателей.

Тепловой баланс процесса имеет вид:

Nмех+Nнагр=NQ+Nпот+Nохл                                                                    (2.29)

где Nмех – тепловыделение за счет механической работы червяка, Вт;

       Nнагр – мощность электронагревателей на материальном цилиндре,Вт;

       NQ – мощность, требуемая для нагревания полимера в цилиндре, Вт;

       Nпот – тепловые потери с поверхности цилиндра в окружающий воздух, Вт;

       Nохл – мощность, расходуемая на нагрев охлаждающей воды во внутреннем канале червяка и загрузочной зоне материального цилиндра, Вт;

Nмех=3,52·10-4·Q·с(Т2-Т1),                                           (2.30)

где Q – производительность экструдера, кг/ч;

       с – удельная теплоемкость полимера, Дж/кг·К;

       Т1 и Т2 – температура полимера в зоне загрузке и в зоне дозирования соответственно, К.

Nмех=3,52·10-4·106,6·2500(463-363)=8528 Вт

NQ=Q·c(T2-T1)·,                                                  (2.31)

где Q – производительность экструдера, кг/ч;

       с – удельная теплоемкость полимера Дж/кг·К;

       Т1 и Т2 – температуры полимера в зоне загрузке и в зоне дозирования, К.

NQ= Вт

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

26

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Nпот=F·α·∆T,                                                      (2.32)

где F –площадь наружной поверхности цилиндра( по теплоизоляции) , м24

      α – коэффициент теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием, Вт/м2·К;

      ∆Т – разность температур наружной поверхности теплоизоляции цилиндра и окружающего воздуха, К

F=π·L·Д,                                                              (2.33)

где Д – диаметр цилиндра( по теплоизоляции) , м;

       L – длина цилиндра, м;

F=3.14·0.3·2.8=2.63 м2

α=9,74+0,07·50=13,24 Вт/м2·К

Nпот2,63·13,24·50=1741 Вт

Nохл=GB·CB·∆ТB                                                 (2.34)

Nохл=0,41·44190·9=15461 Вт

Общая мощность электронагревателей равна:

Nнагр=NQ+Nпот+Nохл-Nмех,                                (2.35)

Nнагр=7402+1741+15461-8528=16 кВт

Фактическая мощность электронагревателей равна 27,7 кВт

Nфакт > Nрасч, что удовлетворяет условию теплового баланса.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

27

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис.

Дата

Техническая характеристика агрегата УРП-1500

Пленочный агрегат состоит из экструдера с бункером, угловой пленочной головки, охлаждающего кольца, складывающих щек, приемно-тянущего устройства, эстакады, намоточного устройства.

Экструдер состоит из привода, червяка, материального цилиндра, питателя, система обогрева и охлаждения, станины, экструзионной головки.

Привод обеспечивает вращение червяка и регулирование числа его оборотов.

Червяк является одним из основных узлов экструдера. Внутри червяка высверлен канал, в который подается охлаждающая вода. Изготовлен червяк из высококачественных сталей.

Материальный цилиндр состоит из двух частей: первая (загрузочная) имеет рубашку для охлаждения водой, вторая (собственно цилиндр) состоит из отдельных секций и снабжена системами обогрева. Изготовлен цилиндр из двух частей – корпуса и запрессованной в нем гильзы, которая выполнена из легированной стали.

В экструдере обогревают цилиндр и головку. В качестве нагревателей применяют электронагревательные элементы омического сопротивления. Нагреватели объединяют в секции, обогревающие отдельные участки – зоны. Чтобы охладить быстрее перегретую зону, используют воздушное охлаждение. Воздух нагоняют воздуходувкой, обслуживающей одну зону.

Приемно-тянущее устройство состоит из устройства для принудительного охлаждения пленочного рукава; раздвижных панелей, складывающих пленочный рукав; тянущих обрезиненных валков, осуществляющих продольную вытяжку рукава и намоточного устройства.

Бункер агрегата оборудован устройством для прогрева и подсушки гранул полимера с помощью подачи горячего воздуха.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

28

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис.

Дата

2.3      ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Технологическая оснастка.

Для проведения операций по складированию мешков с сырьем в складском помещении установлен кран-штабелер стеллажный с телескопическим захватом и следующей технической характеристикой:

Транспортировка гранулированного полимера в бункера экструзионных агрегатов осуществляется при помощи системы централизованного пневмотранспорта со следующими параметрами:

Определяем диаметр трубопроводов и расход воздуха:

Скорость транспортирующего воздуха:

Vc=α·,                                                       (2.36)

где α – коэффициент зернистости материала;

       ρ – плотность материала, г/см3

Vc=24 м/с

Диаметр трубопроводов:

dтр=,                                            (2.37)

где Qp – расчетная производительность установки, т/ч;

       μ – весовая концентрация смеси, кг/кг.

dтр=,м

Расход воздуха:

,                                    (2.38)

м3/мин

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

29

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

Для предварительного прогрева и подсушки гранулированного сырья бункера экструзионных агрегатов оборудованы сушилками-подогревателями СГ-300 со следующей характеристикой:

Необходимое количество электропогрузчиков:

,                                (2.39)

где N – количество транспортируемых изделий или сырья в год, т;

       і – среднее число транспортных операций на одно изделие;

       Тэф – эффективный фонд работы, дни;

       τ – время работы в течение суток, ч;

       g – средняя загрузка транспортного средства, т;

       Тз – время загрузки, мин;

       Тр – время разгрузки, мин;

       к – коэффициент использования оборудования.

Формулирующим инструментом при производстве пленок рукавным методом служит кольцевая угловая пленочная головка, снабженная комплектом сменных дорнов и матриц.

Для получения пленки равномерной толщины конструкция головки должна обеспечивать плавное течение расплава по всей выходной щели. При переходе из экструдера в головку поток расплава должен быть повернут на 900, поэтому внутренние каналы головки рассчитаны таким образом, чтобы не допустить большей скорости течения расплава на стороне ближе к экструдеру.

Ширина кольцевой щели головки составляет около 0,5 мм (для пленок толщиной 25-50 мкм). Вокруг выходной щели расположены установочные болты, при помощи которых производят регулировку концентричности мундштука и дорна для получения равномерной толщины пленки. Размеры головки определяются требуемыми размерами пленки, а диаметр кольцевой щели обычно равен 1/3 ширины рукава пленки. Обогревается головка электрическими обогревателями кольцевого типа.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

30

Змн

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

2.4      ОСНОВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ И КОМПОНОВОЧНЫЕ РЕШЕНИЯ

Участки по выпуску пленки располагается в одноэтажном промышленном здании, которое построено из стандартных железобетонных конструкций.

Несущими элементами здания служат железобетонные колонны расположенные сеткой 6*12 метров. На колонны навешены стеновые керамзитобетонные панели толщиной 300 мм.

Высота помещения до низа несущей конструкции перекрытия – 10,8 м.

Фундаменты под колоннами столбчатые, бетонные.

Кровля здания уложена на панельные перекрытия и состоит из цементной стяжки, плитного утеплителя и гидроизоляции.

Полы на участке бетонные, покрыты плиткой ПВХ.

Экструзионные агрегаты  устанавливаем в один ряд на расстоянии 1,5 м от наружной стены. Ширину проезда принимаем 3,5 м. Тогда ширина здания с учетом размеров агрегатов составит:

в=1,5+7+3,5=12 м

Ширину прохода агрегата принимаем 2 м. С учетом количества агрегатов и их габаритов длина основного помещения составит:

l=3.5∙4+2∙5=24 м

Определяем площадь, занимаемую оборудованием:

F0=к∙f                                                                                                (2.40)

где к – коэффициент перехода к общей площади;

        f – площадь, занимаемая единицей оборудования, м2;

        n – число единиц оборудования.

F0=1,5∙7,0∙3,5∙4=147 м2

Определяем площади прохода и проезда:

Fпр=1,5∙24+3,5∙24=120 м2

Площадь основного производственного помещения:

Fосн=147+120=267 м2

Для участка хранения и подготовки сырья и участка упаковки выделяем помещения с учетом хранения суточного запаса полимера, габаритов установленного оборудования, зон его обслуживания и размеров проходов и проездов:

Fуп=Fподг=6·9=54 м2

Для бытового помещения и мастерской выделяемы помещения площадью

Fм=Fбыт=3·6=18 м2 ,

которых достаточно для работающих на участке.

Общая площадь участка:

F=267+54+54+18+18=411 м2

Остальные необходимые помещения являются общими для всего цеха и на чертеже не указаны.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

31

Змн

Арк

№докум

Підпис

Дата

3            МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА, ПРОТИВОПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ,ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

3.1      ХАРАКТЕРИСТИКА ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ ПРОИЗВОДСТВА

Производственная окружающая среда является важнейшей санитарно-гигиенической характеристикой условий труда. Она оказывает существенное влияние на работоспособность человека, его самочувствие, производительность труда.

Производственная среда характеризуется температурой воздуха: (в холодный период должна быть 17-23 0С, в теплый не более-28 0С ), скоростью движения воздуха (оптимальная 0,2-0,4 м/с), относительной влажностью (оптимальная 40-60%), тепловым излучением от нагретого оборудования и людей.

При экструзии полиэтилена возможны выделения в воздух летучих продуктов термоокислительной дейструкции, а именно:

При соблюдении оптимальных технологических режимов количество выделяющихся вредных веществ незначительно.

Для удаления из помещения вредных выделений, избытка тепла участок оборудован системами общеобменной приточно-вытяжной и местной вентиляции. Местные отсосы удаляют вредные вещества непосредственно от мест их выделения, а система общеобменной вентиляции обеспечивает необходимый воздухообмен в помещении.

Работа вытяжной вентиляции сблокирована с работой экструзионного оборудования. Работающие на участке обеспечиваются спецодеждой, которая защищает тело человека от вредных воздействий.

Условия работы на участке вредные, поэтому оплата труда машинистов экструдера производится по повышенным расценкам, ежегодный отпуск увеличен. Уровень шума на участке не должен превышать 85 дБА, освещенность не ниже150 лк.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

32

Змн

Аркт

№ докум.

Підпис.

Дата

3.2      ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОГО ВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Проектируемый участок по санитарно-гигиеническим условиям относится к группе 2.

В организации техники безопасности решающие значение имеют следующие мероприятия: борьба с воздействием вредных веществ, предотвращение ожогов, обеспечения электробезопасности, предупреждение производственного травматизма, предупреждение взрывов и пожаров, устройство вентиляции и отопления, правильная окраска помещений и оборудования, борьба с производственным шумом.

К работе на экструзионных допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж по технике безопасности, о чем делается запись в специальном журнале.

Все электрооборудование должно быть обязательно заземлено. Все движущие части оборудования должны быть ограждены. Не допускается загромождение рабочих мест и проходов. К ремонту механического и электротехнического оборудования допускается только специально обученный персонал, сдавший экзамен по правилам ведениям работ и технике безопасности.

Запуск экструдера необходимо осуществлять только после нагрева зон корпуса и головки до заданных температур и выдержки при этих температурах в течение 25-30 минут до полного прогрева головки и экструдера.

При эксплуатации экструзионного агрегата необходимо контролировать термически нагруженные соединения, которые могут быть ослаблены вследствие колебаний температуры.

Для очистки червяка и головки от прилипшего полимера следует применять только латунные или медные скребки во избежание образования царапин.

Эксплуатация экструзионного оборудования разрешается только при наличии письменного свидетельства инспекции по технике безопасности об исправности всех предохранительных и защитных устройств, систем вентиляции в помещении.

Машинист экструдера при обслуживании нагретой головки и корпуса во избежание ожогов должен работать в защитных рукавицах.

При переписывании гранул и движении пленки могут возникать значительные заряды статического электричества, поэтому устанавливаются специальные устройства для их снятия.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

33

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

3.3      ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

Проектируемое производство по степени пожарной безопасности относится к категории В (по СНиП2 М..2 82).

Полиэтилен горюч. Его температура воспламенения 3060С, нижний предел взрывоопасной концентрации пыли полиэтилена 45 г/м3.

Наиболее важным фактором предупреждения возникновения пожара является нормализация метеорологических условий, которые должны соответствовать требованиям, предъявляемым к помещениям с незначительным избытком явного тепла при категории работ средней тяжести.

Производственные и бытовые помещения необходимо содержать в чистоте. К технологическому оборудованию должен быть свободный доступ. Не допускается загромождение проходов, проездов, выходов.

Участок снабжен первичными средствами пожаротушения – пожарными щитами, укомплектованными пенными огнетушителями ОП-10 и углекислотными ОУБ-5 , ведрами, топорами, ломами, асбестовыми одеялами. Предусмотрена разводка пожарохозяйственной воды, которая подведена к пожарным гидрантам, укомплектованным брезентовыми рукавами и стволами.

На участке смонтирована автоматическая пожарная сигнализация, дающая сигнал при возникновении пожара.

Планировка участка позволяет в случае возникновения пожара обеспечить быструю эвакуацию людей.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

34

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

3.4      ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Наиболее эффективным методом борьбы с загрязнением атмосферного воздуха являются технологические мероприятия, направленные на уменьшение или ликвидацию выбросов, а именно:

─      автоматизация и механизация производственных процессов;

─      герметизация оборудования;

─      укрытие транспортирующих средств, а также других видов оборудования, выделяющих  вредные вещества.

Основная часть выделяющихся в ходе технологического процесса газообразных вредных веществ улавливается системами местной вытяжной вентиляции и при выбросе рассеивается в атмосфере специальными рассеивающими насадками. Содержание вредных веществ в выбросах в атмосферу значительно ниже допустимых концентраций, поэтому очистка от них не предусматривается.

Пылесодержащие выбросы проходят очистку от пылевых частиц в рукавных фильтрах, задерживающих до 99%примесей.

С целью экономии водопотребления все технологическое оборудование, потребляющее воду, подключено к оборотной системе водоснабжения.

Отходы полиэтилена, образующиеся в ходе производства, направляются для повторного использования, что делает применяемую технология малоотходной.

Вокруг предприятия создана зеленая санитарно-защитная зона, вносящая значительный вклад в очистку атмосферного воздуха.

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

35

Змн

Арк

№ докум.

Підпис

Дата

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 .Брагинский В.А. Экструзия.-Л.:Химия, 1980ю

2..Брагинский В.А. Переработка пластмасс / Справочник.-Л.:Химия,1985.

3. Барцыхин Е.А.,Шульгина Э.С.  Технология пластических масс.-Л: Химия. 1982,328 с.

4.Торнер Р.В, Акутин М.С. Оборудование заводов по преработке пластмасс.-М.: Химия, 1986.

5. Гуль В.Е., Акутин М.С. Основы переработки пластмасс. Справочник.-Л.: Химия, 1985, 400 с.

6. Фишер Э Экструзия пластических масс./Пер. с англ.-М.:Химия, 1970.

7.Оленев Б.А.,Мордкович Е.М.,Колошин В.Ф. Проектирование производств по переработке пластических масс.-М.:Химия,1982,253 с.

8. Козумин Н.А.., Соколов В.Н., Шапиро А.Я. Примеры и задачи по курсу оборудования заводов химической промышленности.-М.: Машиностроение, 1966.

9. Методические указания по курсу и дипломному проектированию.-Д.: ДГТЭХТ,2006

ДП.0107.00.05.00.ПЗ

Арк

Змн

Арк

№ докум.

Підпис.

Дата