Выбор и расчет основного технологического оборудования

 

Объем выпускаемой продукции определяется по производственной мощности предприятия (цеха). Это обоснованный годовой выпуск, приведенный к определенному виду продукции. Производная мощность определяется по головному агрегату. В производстве древесных плит головным агрегатом является горячий гидравлический пресс или сушилка.

В общем виде производственная мощность М определяется по формуле

М = П x Ф

где П – производительность головного агрегата.

Ф – фонд времени работы головного агрегата.

Годовой фонд времени работы предприятия (цехов) по производству древесных плит, включенных в перечень производств с непрерывным процессом работы, приведен в таблице 2.1

 

Таблица 2.1 Годовой расчетный фонд рабочего времени цехов древесных плит

Режим	Количество дней
При производстве ДСтП	При производстве твердых, сверхтвердых и полутвердых ДВП	При производстве мягких ДВП
Праздничные дни
Капитальный ремонт
Профилактика	331	331	331
Итого нерабочих дней
Приведенные рабочие дни

 

Приведенное число дней (суммарное время). Остановки на профилактический ремонт устанавливаются графиком, утвержденным на предприятии. Например, через каждые 5….10 дней – остановка потока.

 

Следует отметить, передовые предприятия сокращают продолжительность капитального ремонта, тем самым увеличивают годовой фонд времени работы предприятия.

Расчетное число рабочих часов в году при 304 рабочих днях

составляет

304 x 3 x 8=7296,

где 3 – число работающих смен в сутки;

8 – продолжительность рабочей смены, ч.

Расчетный фонд времени работы головного агрегата по различным техническим и организационным причинам полностью не используется, поэтому для корректировки этого вводится коэффициент использования оборудования К_и, значение которого установлено: при производстве ДВП по мокрому способу производства 0,915; при производстве ДСтП,OSB – 0,85; при производстве ДВП, MDF по сухому способу производства – 0,825.

Часовая производительность головного агрегата (пресса) выражается следующими формулами:

 

(1)

 

(2)

(3)

где 60 – число минут в ч;

b – ширина готовой плиты после обрезки;

l – длина готовой плиты после обрезки;

s – толщина готовой плиты;

ρ_пл – плотность плиты, кг/м;

n – число этажей пресса;

К_ф – коэффициент, учитывающий потери плит, связанный с

физико-механическими испытаниями. Его принимают равным:

для твердых ДВП Кф = 0,996; для других плит Кф = 0,997.

– продолжительность полного цикла прессования

= _пр+ _всп

– продолжительность прессования плит в прессе.

Определяется в зависимости от характеристики исходного сырья, выпускаемых плит и технического состояния гидравлического пресса;

– вспомогательное время на загрузку и выгрузку плит (для мокрого способа производства ДВП Тв = 1мин, для сухого -0,78 мин, для ДСтП, OSB, MDF– 1,2 - 2 мин)

 

Исходя из вышеизложенного, суточная производительность составит:

 

(4)

(5)

(6)

 

Продолжительность цикла прессования определяется по нормативным данным или расчетным путем.

При прессовании древесностружечных плит продолжительность прессования можно определить расчетным путем по формуле:

=τ_уд(S+∆S), (7)

 

где τ_уд – удельная продолжительность прессования в минутах на 1 мм

толщины получаемой в прессе плиты (см. табл. 2.2);

S – толщина готовой плиты, мм;

∆S – припуск толщины плиты на шлифование, мм.

Пример расчета.

Вид продукции: плиты Р3, по EN312 плотностью 700 кг/м³, размером 1570x3500x16мм; пресс марки ПР-6Б с числом этажей 16, температура плит пресса 170°С.

Из табл. 2.2 определяем удельную продолжительность прессования τ _пр, а затем вычисляем продолжительность теплового цикла:

_пр =0,32*(16+1,5)=5,6 мин.

= _пр+ _всп =5,6+2=5,6мин,

тогда:

;

Годовая мощность М = 252 х 304 = 76608 м³

При одно- или двухэтажных прессах цикл прессования древесностружечных плит значительно сокращается. Эти данные приведены в рекомендованной литературе [5].

 

Таблица 2.2 Удельная продолжительность горячего прессования древесностружечных плит, ДСтП

 

Температура плит пресса, 0C	Удельная продолжительность прессования, мин/мм при плотности плит, кг/м3
Трехслойные плиты
	0,31	0,33	0,35	0,38	0,42	0,45
	0,25	0,27	0,28	0,32	0,34	0,37
	0,22	0,24	0,26	0,28	0,30	0,32
	0,20	0,22	0,24	0,26	0,28	0,30
		0,20	0,22	0,24	0,26	0,28
Продолжение таблицы 2.2
			0,20	0,22	0,24	0,26
				0,20	0,20	0,24
Пятислойные плиты
			0,39	0,42	0,47	0,52
			0,33	0,35	0,39	0,42
			0,29	0,31	0,33	0,37
			0,27	0,29	0,31	0,35
			0,25	0,27	0,29	0,31
			0,23	0,25	0,27	0,29
			0,21	0,23	0,25	0,27

 

Продолжительность цикла прессования древесноволокнистых плит по мокрому способу производства определяется характеристиками исходного сырья, выпускаемых плит и техническими параметрами гидравлического пресса. Основные технические данные наиболее распространенных на отечественных предприятиях марок прессов представлены в работах [1,5,6].

Общие режимные показатели процесса горячего прессования древесноволокнистых плит (ДВП) по мокрому способу производства, продолжительность цикла процесса горячего прессования с учетом толщины готовых плит, ширины нагревательных плит пресса и породного состава сырья устанавливаются по [3,6].

Пример. Вид продукции: твердые плиты (ДВП) размером 2700 x 1700 x 3,2мм; породный состав исходного сырья – хвойных – 50%, лиственных 50%; пресс РН–р–5325, число этажей – 25, размеры плит пресса 5700 x 1830 x 63мм. Расчетная плотность плиты ρ_пл = 1000кг/м³.

τ_ц для древесноволокнистых плит (ДВП) толщиной 3,2мм, при ширине нагревательных плит пресса 1830 мм, принимаем по [6] равным 8 мин.

Две плиты указанного формата получают в одном промежутке пресса. Время, затрачиваемое на выгрузку и загрузку плит внутри одного цикла для современных прессов, составляет 1 мин.

τ_ц =8+1=9мин.

Суточная производительность технологической линии по производству твердых плит в данном случае будет равна:

 

 

Годовая производительность:

 

П_пр= 33464 304=10173056 м²

Производительность, выраженная в тоннах, будет, соответственно, равна:

 

При изготовлении мягких плит (ДВП) головным агрегатом технологической линии является сушилка. Производительность роликовой сушилки П_суш. в производстве мягких древесноволокнистых плит (ДВП) определяют по следующей формуле:

 

(8)

где Т – продолжительность работы, мин. обычно определяется суточная

производительность (24 * 60 = 1440мин);

n – число этажей сушилки;

m – количество плит по ширине сушилки;

b – ширина готовой плиты, м;

L – полная рабочая длина сушилки, м;

ρ_пл – плотность изготовляемой плиты, кг/ м³. В расчетах принимают

ρ_пл = 250 кг/ м³;

К_и – коэффициент использования сушилки, К и =0,915;

К_р – коэффициент разрывов, учитывающий наличие разрывов между плитами, находящимися на одном этаже сушилки;

 

(9)

где l – длина плиты, мм;

l_р – длина разрыва, мм;

К_ф – коэффициент, учитывающий потери плит на испытания;

К_ф = 0,9976;

τ_ц – время прохождения плитой рабочей длинны сушилки, мин.

τ_ц зависит от режима сушки. Обычно сушку ведут в многоэтажной роликовой сушилке при температуре 170 –120 ⁰C с уменьшением температуры по зонам, относительная влажность древесноволокнистого полотна 70%, готовой плиты – 2%. τ_ц =f( S). Для расчетов ориентировочно можно принимать τ_ц = 550 ÷112 мин. для S=25÷8мм. τ_ц для плит толщиной 16мм. составляет 350 мин.

Характеристика сушилки должна быть представлена в исходных данных. В случае самостоятельного выбора следует ориентироваться на современную высокопроизводительную сушилку, технические данные которой приведены в табл.2.3

 

Таблица 2.3Технические данные роликовой сушилки фирмы Полимекс - Цекоп (ПНР) для производства мягких древесноволокнистых плит (ДВП).

Наименование показателей	Величина показателя
Максимальная производительность т/сутки
Число этажей
Рабочая ширина, м
Число зон сушки
Габаритные размеры, м (Д х Ш х В)	100x7x7
Установленная мощность электродвигателей, кВт

Пример. Вид продукции: мягкие плиты длиной 5,4 м, шириной 2,44 м, толщиной 16 мм, р _пл = 250 кг/м²; сушилка фирмы Полимекс-Цекоп: 14 этажей, рабочая ширина 5 м, длина сушилки 100м. Суточная производительность технологической линии в данном случае будет равна:

 

 

Годовая производительность

Прессование древесноволокнистых плит сухого способа производства ведут в многоэтажных прессах периодического действия [3,6].

При прессовании в гидравлическом 22-этажном прессе фирмы Диффенбахер плиты прессуют по циклограмме с однократным подъемом давления до максимального значения , равного 6,5 МПа, с кратковременной выдержкой и ступенчатым сбросом до нуля.

Сброс давления до Р₂ должен быть не менее 30 с, что исключает повреждение древесноволокнистых плит выходящей из них парогазовой смесью и образование пузырей на поверхности.

Давление прессования устанавливается на 0,8 - 1,0 МПа меньше, чем давление пара, соответствующее температуре прессования. Ниже приведена эта зависимость:

Температура плит пресса,0С	200-210	210-220	220-230	230-240
Удельное давление Р2,МПа	0,9-1,1	1,3-1,5	1,6-1,8	1,9-2,1

 

После выдержки при давлении Р₂ следует медленное снижение давления и размыкание плит пресса.

 

Таблица 2.4 Циклограмма прессования твердых древесноволокнистых плит (волокно из смеси пород, влажность волокна 8 ± 1%, температура прессования220-225°С).

Фазы прессования	Продолжительность прессования, с, плит толщиной, мм
Смыкание плит пресса
Упрессовка
Выдержка при давлении Р1
Сброс давления до Р2
Выдержка при давлении Р 2
Сброс давления до
Размыкание плит пресса
Горячее прессование
Разгрузка, обдув пресса, загрузка
Общий цикл прессования

 

При прессовании плит в гидравлическом 25-этажном прессе ПР-10М прессование плит осуществляют, как и в прессе фирмы Диффенбахер, по циклограмме с однократным подъемом давления (табл.2.5).

Выдержка плит в прессе производится при максимальном давлении Р₁ = 5,5 МПа.

Продолжительность сброса давления от Р₁ до Р₂ должна быть не менее 30 с.

Величина удельного давления Р₂ определяется следующей зависимостью:

Температура плит пресса,0С	190-200	200-210	210-220	220-230
Удельное давление Р2,МПа	1,1-1,2	1,2-1,4	1,4-1,5	1,6-1,8

 

После выдержки при давлении Р₂ следует медленное снижение давления до нуля. Время сброса давления до нуля составляет в зависимости от толщины плиты 30-60 с.

При увеличении влажности волокна выше 9% производится сокращение продолжительности выдержки при максимальном давлении на 10-20 с, увеличение продолжительности "сушки" на 1 мин, снижение давления Р₂ до 0,5-1,0 МПа.

При влажности волокна менее 7% необходимо увеличить продолжительность выдержки при максимальном давлении на 30 с.

При сухом способе производства прессование полутвердых плит необходимо осуществлять с использованием дистанционных планок, как это делается при изготовлении древесностружечных плит. Толщина дистанционных планок должна быть равна толщине выпускаемых плит плюс припуск на шлифование поверхности, т.е. при толщине 10 мм -10,7 мм, при толщине плит 12 мм -12,7 мм.

Тепловой цикл для толстых плит ориентировочно должен быть увеличен в сравнении с данными для плит 8 мм, соответственно на 20 и 40%.

 

Таблица 2.5 Технологические режимы прессования твердых древесноволокнистых плит в прессе ПР-10М (влажность волокна 8±1%,температура прессования - 205° С)

Наименование показателей	Породный состав сырья, толщина плит толщина плит
Береза	Осина	Хвойные породы	Смесь пород
5 мм	6мм	6мм
Давление прессования: - при Р1, МПа удельное манометрическое	5,5 20	5,5	5,5	5,5	5,5
- при Р2, МПа удельное манометрическое	1,5 5,5	1,25 4,5	1,25 5,5	1,4 5,0	1.4 5,0
Фазы циклограммы прессования, с:
- смыкание плит пресса
- подъем давления до Р1
- выдержка при Р1
- сброс давления до Р2
- выдержка при Р2
- сброс давления до нуля
- размыкание плит пресса
Общая производительность цикла, с

Пример: Вид продукции: твердые плиты Т_с - 350

размером 6500x1200x6; породный состав сырья - береза; пресс марки ПР-10 с числом этажей 25. Расчетная плотность плиты - 850 кг/м³. Из [6] определяем τ_ц= 344 с = 57 мин.

Тогда суточная производительность технологической линии

будет равна:

Годовая производительность:

 

П_пр =34286 x 304=10423036м² _, V =10,4млн. м²

 

Производительность, выраженная в тоннах, будет соответственно равна:

При прессовании древесноволокнистых и древесностружечных плит на установках непрерывного прессования [5]:

 

П_ч = 60 x v x b x K_и x K_в, м²/ч (10)

 

где v – скорость конвейера пресса, обеспечивающая требуемый цикл прессования в зависимости от толщины изготовляемой плиты и других факторов, м/мин.

 

L – длина участка горячего прессования в прессе, м;

b – ширина ковра, м;

К _в – коэффициент, учитывающий выход товарной продукции при форматной резке плитного полотна (0,95);

К _и – коэффициент использования пресса. Принимается как в производстве ДВП сухим способом и производстве ДСтП.