Теплоизоляция трубопроводов

Соотношение компонентов  – это соотношение компонента А и компонента В по массе при  переработке системы. Есть пенополиуретан компоненты, которые предусматривают  соотношение по массе 100:100 (т.е. «один  к одному»), 100:120 и даже 100:230. Соблюдение соотношения предельно важно  при получении эластичного или  интегрального пенополиуретана. 

Временем гелеобразования  называют время, которое прошло после  смешивания пенополиуретан компонентов  и когда смесь компонентов  переходит из состояния жидкости в гель.      Временем старта пенополиуретан компонентов называется время, прошедшее после смешивания двух компонентов и началом вспенивания или так называемым «поднятием» пенополиуретана. Пенополиуретан компоненты для напыления имеют достаточно малое время старта, поскольку пенополиуретан  должен как можно быстрее вспениться и отвердеть на поверхности. Самым малым временем старта обладают напылительные компоненты ППУ, которые напыляются на вертикальную поверхность или «над головой», чтобы система не стекала под действием силы тяжести. Для напыляемых пенополиуретан компонентов время старта, как правило, составляет от 3 до 7 секунд. У заливочных пенополиуретан компонентов наоборот, время старта увеличено. Это связано с тем, чтобы смешанные пенополиуретан компоненты могли успеть растечься по форме и равномерно заполнить всё пространство.         Временем подъема пенополиуретан компонентов называют время, в ходе которого пенополиуретановые компоненты увеличиваются в объеме.  Плотность пенополиуретана один из важных параметров в производстве жестких пенополиуретановых систем. Чем плотнее пенополиуретан, тем он прочнее. При производстве более плотного пенополиуретана увеличивается расход сырья, а соответственно и себестоимость конечного продукта.      Переработка пенополиуретан компонентов для заливки подразумевает качественное перемешивание  компонентов и заливку в пресс форму или подготовленную полость. Обычно ППУ системы для заливки состоят из 2 или 3 компонентов. Это полиол (компонент А), изоцианат (компонент В) и возможно катализатор (компонент С). Катализатор иногда специально добавляется в компонент А для уменьшения времени старта. Пенополиуретан компоненты, как правило, используются для производства формованных изделий от теплоизоляционных панелей и скорлуп из жесткого пенополиуретана до эластичных пенополиуретанов для мебели и интегральных ППУ для автомобильной промышленности. Некоторые компоненты ППУ, к примеру, для получения эластичных и интегральных пенополиуретанов могут состоять и более чем из трех элементов.  Из особенностей пенополиуретан компонентов для заливки стоит отметить увеличенное время старта. Это связано с тем, что заливка как правило, связана с изготовлением формованных деталей – скорлупы, панели, декор и т.п. Для того, чтобы получить качественное изделие, необходимо чтобы пенополиуретан компоненты растеклись по всей форме и приняли весь ее объем. Для этого при производстве изделий со сложной геометрической формой, большой длиной или объемом применяют заливочные пенополиуретан компоненты с временем старта до 60-80 секунд. Также, для производства пенополиуретана методом заливки используются компоненты, более зависящие от температурного режима. Под температурным режимом подразумевается и температура компонентов (причем рекомендованная температура для каждого из них может быть разной), и температура производственного помещения, и температура формы под заливку. Не соблюдение хотя бы одной из температур, как правило, приводит к бракованному изделию на выходе. Пенополиуретан компоненты для производства теплоизоляционных панелей и скорлупы ППУ требуют вначале разогрева формы. После 1-2 заливок форма становиться теплой ввиду того, что компоненты ППУ во время реакции выделяют тепло, и дальнейший нагрев как правило, не требуется. При производстве более сложных эластичных и интегральных ППУ изделий необходимо поддержание именно заданной технологическими параметрами температуры. В некоторых случаях приходится либо дополнительно подогревать форму, либо наоборот понижать ее температуру.         Во время реакции пенополиуретан компоненты прилипают к поверхности, поэтому при заливке в форму предусматривается антиадгезионная смазка, которая не позволяет вспененному пенополиуретану прилипнуть к металлической пресс форме. В качестве таких смазок используется литол, воск, солидол, различные силиконовые смазки или специализированные смазки серии Пента-120.    Пенополиуретан компоненты для заливки имеет широкий диапазон плотностей. Для производства теплоизоляционного слоя холодильников применяют компоненты с плотностями конечного продукта в 32-40 кг/м³. При изготовлении теплоизоляционных панелей и скорлупы ППУ применяют компоненты ппу с плотностями 50-70 кг/м³. Для производства элементов внешнего и внутреннего декора, элементов тюнинга автомобилей (спойлеры, накладки, и т.п.) используется химия с плотностями до 300 кг/м³ и выше. Одним из основных преимуществ использования теплоизоляции из пенополиуретана  является срок службы монтированной изоляции 30лет. Если взять для сравнения теплоизоляцию из минеральной ваты её срок службы 5 лет, причём после первого года службы её теплопроводность увеличивается.             Горючесть ППУ – изделий определяется по ГОСТ 12.1.044-84, класс горючести Г2 (горючий, трудновоспламеняемый). Применяя огнезащитные добавки при производстве ППУ – изделий, имеется возможность повысить диапазон рабочей температуры. Такого же эффекта можно достичь, если внутренняя часть скорлупы производится из более теплостойкого материала. 
ППУ устойчив к растворителям, кислотам и щелочам, не поражается грибком, не разрушается, не подвержен воздействию горячей воды, грызунов.

 

 3.2Скорлупы из пенополиуретана как теплоизоляционный материал описание

Теплоизоляционные полуцилиндры (скорлупы) из пенополиуретана (ППУ) применяются  для теплоизоляции газо- нефтепроводов, трубопроводов горячего и холодного водоснабжения, инженерных сетей химических и нефтехимических производств, цистерн, хранилищ, емкостей и других промышленных объектов, оборудования рефрижераторной и криогенной техники и диапазоне температур от -190С до +140С.      Теплоизоляционные изделия из пенополиуретана для изоляции трубопроводов изготавливаются в виде полуцилиндров (для больших диаметров – сегменты 120 или 90 градусов), тройников, отводов и других изделий по необходимым техническим требованиям.   Главными преимуществами теплоизоляционных скорлуп из ППУ, кроме своих теплотехнических характеристик, являются: низкая трудоемкость монтажа, возможность многоразового использования, быстрый доступ к поврежденным участкам, в отличие от технологии «труба в трубе» скорлупы устанавливаются на действующий трубопровод. Так же хотелось бы отметить опрятный, эстетичный вид трубопровода изолированный скорлупами из пенополиуретана.                                               
         Теплоизоляционные скорлупы могут быть выполнены с дополнительной облицовкой из стеклопластика, стеклоткани, фольги и других материалов.            На трубопровод полуцилиндры монтируются с помощью проволочных или ленточных хомутов, стяжек, скоб или клеевых составов.

3.3 Технология изготовления скорлуп из пенополиуретана

Для изготовления скорлуп  из пенополиуретана  способом заливка  необходимо: пеногенератор, формы для  заливки, полиол (компонент А), изоцианат (компонент В), стеклопластик РСТ - 430Ф также необходим компрессор подачи сжатого воздуха или подключение к сетевому источнику сжатого воздуха, давлением 0,4-0,6   МПа.       Суть технологии изготовления скорлуп из пенополиуретана с покрытием из стеклопластика заключается в том, перемешанные компоненты заливаются в форму, на заранее уложенный в эту форму стеклопластик необходимого размера, где происходит их вспенивание и застывание. При заливки компонентов в форму необходимо учесть, что перемешанные компоненты обладают высокой адгезией, поэтому необходимо смазывать верхнюю часть формы антиадгезионной смазкой. Так же при изготовлении скорлупы ППУ требуется вначале разогреть формы. После 1-2 заливок форма становиться теплой ввиду того, что компоненты ППУ во время реакции выделяют тепло, и дальнейший нагрев как правило, не требуется.   После заливки форма закрывается и выдерживается в течении 10 минут.             Смесь при вспенивании начинает увеличиваться в объёме, создаёт давление внутри формы до 0,4 МПа, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности при раскрытии форм.         Ввиду того, что при пенообразовании излишки пены могут выходить наружу через небольшие не плотности конструкции формы, необходимо после извлечения скорлупы очистить форму от излишков.

 

Трудоёмкость технологических операций

Наименование операция	Время на выполнение     мин
Смазка формы	0,5
Укладка стеклопластика в  форму	0,3
Впрыск композиции в форму	0,2
Закрытие формы	0,2
Выдержка	10
Открытие формы	0,2
Выемка изделия	0,5
Чистка формы	0,5
Итого:	12,4 или               0,2н/час

Таблица2 

Проанализировав, данные из таблицы №2 видим, что выдержка в форме составляет 10 минут это то - время когда от работника не требуется никаких действии кроме осуществления контроля, а остальные операции, где требуется физическая сила, составляет  2,4 минуты (144 сек). Для повышения производительности во время выдержки можно задействовать 4 дополнительные формы, повысив производительность в 5 раза. Такой производительности можно добиться, используя «принцип карусели» Карусель вращается вокруг своей оси, перемещая по окружности, установленные на ней формы. Нет необходимости перемещаться оператору. После впрыска в первую форму оператора осуществляет поворот конвейера так, что под Заливочной Головкой оказывается вторая, затем треть, четвёртая форма. После четвёртой формы вынимает изделие и повторяет операции уже с выемкой чисткой форм.          Соответственно за рабочую смену 8 часов можно изготовить 38 скорлуп или подготовить изоляцию для 19 метров трубопровода.

 

 

 

 

 

4 Расчёт экономической  эффективности проекта

4.1Расчёт себестоимости производства скорлуп из пенополиуретана

Расчёт себестоимости  производим на единицу выпускаемой  продукции с наиболее распространенными параметрами трубопровода нуждающегося в теплоизоляции d=159 мм.  

 

С=М.з.+З.п.+Соц.страх.+А.+Э.з.        руб/шт;       (12)

где

М.з - затраты на материалы, сырьё руб;

З.п. – затраты на заработную плату основных рабочих руб;

Соц.страх. – отчисления на социальное страхование руб;

А.- отчисления  амортизации руб;

Э.з- затраты на используемую энергию руб;

Материальные затраты  определяем с учётом  расхода  материалов необходимых для утепления 1метра трубопровода, так как теплоизоляционная скорлупа представляет собой полуцилиндр материальные затраты определяем:

                    М.з.=    _руб/шт ;          (13)

где

R_ппу- расход пенополиуретана при заливки кг;

С_из.ппу- стоимость одного кг жидкого пенополиуретана принимаем 106 руб/кг

F_c.п.- площадь стеклопластика необходимого для теплоизоляции м²

С_с.п.- стоимость одного м² стеклопластика принимаем    руб/м²

М.з._{из ппу57}==52,2;       

М.з._{из ппу76}==61,64;         

М.з._{из ппу108}==76,49;    

М.з._{из ппу159}==100,5;      

М.з._{из ппу219}==127,3;

М.з._{из ппу273}==144,2.

Расчёт заработной платы  находим по выражению:

 

                           З.п. = (Т+Пр) 1,15          руб/шт;           (14)

где

Т – оплата по тарифу определяется как произведение часовой тарифной ставки и трудоёмкости на единицу продукции из табли №2 =0,2н/час

Тарифную ставку принимаем  работника 4 разряда =27,52руб, тогда

 

Т=0,227,52=5,5 руб.

 

Пр - оплата премиальных при 100% выполнении плана по выпуску продукции определяется Пр=Т0,4 руб.

 Пр=5,50,4=2,2 ;

1,15 - уральский коэффициент;

З.п .= (5,5+2,2)1,15=8,85. 

Определим сумму начисленной  амортизации на единицу продукции

 

А=                     руб/шт;        (15)

где

Н.С. - начальная стоимость оборудования, принимаем сумму затраченную на приобретение оборудования согласно приложению №1  261290 руб;

К- норма амортизации в процентах к первоначальной стоимости на единицу продукции.

 

К =                  % ;                (16)

где

g – количество изготавливаемых изделий за 8-ми часовую рабочую смену шт;

s - количество рабочих смен в месяц, принимаем 21смену;

n – срок полезного использования оборудования      принимаем 120 месяцев;

g = = 40;

К= 100% = 0,001 %;

 

А= = 2,61 .

 

Отчисления на социальное страхование составляют 34%, фонда  заработной платы, так как расчёт ведётся, на единицу продукции, получаем:

 

Соц.страх. =           руб;         (17)

 

Соц.страх. = = 3.

 

В связи с трудностью расчёта  и не большой величиной затрат (3,5 Квт/час), не продолжительной работой установки (на одну единицу изделия работает 0,2 мин.), малым расходом сжатого воздуха(400-500л/мин), расчёт затрат энергии предлагаю не производить.

С₅₇ =52,2+8,85+2,61+3 =66,17;

С₇₆ =61,64+8,85+2,61+3 = 75,61;

С₁₀₈ =76,49+8,85+2,61+3 = 90,46;

С₁₅₉ = 100,25+8,85+2,61+3 = 114,22.

С₂₁₉ = 127,3+8,85+2,61+3 = 141,76

С₂₇₃ = 144,2+8,85+2,61+3 =158,66

 

   4.2 Определение стоимости потерь тепловой энергии одним метром трубопровода изолированным пенополиуретаном

 

Р_ппу=Q_ппуz_m              руб./сез;       (18)

 

где 

Q_ппу - тепловые потери через изоляцию из пенополиуретана по расчётным тепловым потерям на период отопительного сезона Гкал/сез.м;

z_m- стоимость одного Гкал тепловой энергии для предприятия принимаем 598,75 руб/Гкал;

 

 

Pппу₅₇=0,0428598.75=25,62;     

Pппу₇₆=0,0515598.75=30,83;      

Pппу₁₀₈=0,0658598.75=39,39;      

Pппу₁₅₉=0,0884598.75=52,92;

Pппу₂₁₉=0,11351598.75=67,9;

Pппу₂₇₃=0,137598.75=82,02.

 

4.3 Определение  материальных затрат на  материалы   для трубопроводов утеплённых  минеральной ватой

Для проведения сравнения, и  определения экономического эффекта  считаю необходимым произвести расчет материальных затрат на утепление трубопровода традиционным утеплителем минеральной  ваты. 

В данный момент для теплоизоляции  трубопровода отопления и горячего водоснабжения используется минеральная  вата покрытая слоем стеклопластика РСТ-430, креплением служит вязальная  проволока диаметром 1,2мм. Так как  расход и стоимость вязальной  проволоки в сравнении не велика, затратами на её приобретение пренебрегаем.

М.з_из.м.в.=V_из С_из+F_c.п.м.в.С_с.п.   руб/м;       (19)                     

где

V_из- объём минеральной ваты   м³;

С_из- стоимость одного м³ минеральной ваты руб/м³;

F_c.п.- площадь стеклопластика необходимого для теплоизоляции м²;

С_с.п.м.в.- стоимость одного м² стеклопластика руб/м²;

Так как используемая минеральная  вата предлагается производителем  в рулонах  0,854м³ по цене 1149руб./рул. принимаем для 1 м³   1345,4руб/м³

Используемый стеклопластик  предлагается в рулонах 1001 м по цене 32 руб/м² .

М.з._{из.м.в.57}=0,0241345,4+0,5632=50,2       

М.з._{из.м.в.76}=0,0271345,4+0,6332=56,48                              

М.з._{из.м.в.108}=0,0321345,4+0,7432=66,73

М.з._{из.м.в.159}=0,0401345,4+0,9332=83,57

М.з._{из.м.в.219}=0,051345,4+1,1532=90,6

М.з._{из.м.в.273}=0,0581345,4+1,3432=120,9

4.4 Определение  стоимости потерь тепловой энергии  одним метром трубопровода изолированным  минеральной ватой

 

Р_из.м.в.=Q_{из.мв.сез.}z_m           руб./сезм ;   (20)             

где 

Q - тепловые потери через изоляцию по расчётным тепловым потерям на период отопительного сезона (Гкал/сез.м);

z_m- стоимость одного Гкал тепловой энергии для предприятия принимаем 598,75руб.

P_{из.м.в.57}=0,09303 598,75=55,70;      

P_{из.м.в.76}=0,1121 598,75=67,11;      

P_{из.м.в.108}=0,1421 598,75=85,08;