Шаршунов_Кирик_Техоборудование мясокомбинатов. 1 Шаршунов В. А
 Скачать 17.49 Mb.
|
|
Глава 22. Особенности проектирования технологических линий и цехов мясоперерабатывающих предприятий 22.1. Определение основных показателей эффективности процессов, линий и оборудования Основная мера функциональной полезности и эффективности линии - ее производительность, а гарантия достижения высокой эксплуатационной производительности - надежность конструкции линии. Под производительностью технологической линии понимают способность ее перерабатывать или выпускать то или иное количество продукции за определенный промежуток времени. В продовольственном машиностроении различают три вида производительности: техническую П,теоретическую П т и эксплуатационную П э Техническая производительность.Она характеризует технические возможности линии, обусловленные технологическим процессом и конструкцией оборудования. При определении технической производительности принимают в расчет количество переработанной или выпущенной продукции, длительность непосредственной работы оборудования, а также дополнительные затраты сырья и рабочего времени, необходимые для успешного функционирования оборудования. Дополнительные затраты зависят от конструктивных особенностей оборудования, они предусмотрены технической документацией и учитывают наличие регламентированных возвратных отходов, дефектной продукции и потерь сырья, а также необходимость дополнительных затрат времени на выполнение вспомогательных операций и обслуживание оборудования. Техническая производительность - главный технико-экономический показатель продовольственного оборудования. По значению этого показателя, прежде всего, решают вопрос, можно ли использовать конкретную конструкцию в составе проектируемой линии. При создании новой линии значение технической производительности устанавливает заказчик, и она указывается в исходных требованиях и техническом задании. По значению этой производительности при проектировании линии необходимо рассчитать теоретическую производительность как линии в целом, так и ее составных частей. Теоретическая производительность. Ее рассчитывают по количеству переработанной или выпущенной продукции за период непосредственной работы оборудования без учета дополнительных затрат сырья и рабочего времени. Теоретическая производительность - важнейшая характеристика любой конструкции. Именно по ней выполняют кинематический и тепловой расчеты, определяют скорости движения рабочих органов, деталей, хладо- и теплоносителей, вычисляют потребляемую мощность, нагрузки, рабочие объемы, габаритные размеры и многие другие параметры оборудования. Поэтому в процессе разработки линии важно проанализировать взаимосвязь между заданной технической производительностью и проектируемой или теоретической производительностью. Эту взаимосвязь характеризуют коэффициентом использования К и теоретической производительности: П = П т К и 22.1. 629 Согласно вышеизложенным определениям, теоретическую и техническую про- изводительность можно представить в виде следующих зависимостей: П т = М н /Т н, , 22.2 n m П т = ( М н - Σ М i ) / (Т н + Σ Т i ) , 22.3 i=1 i=1 где М н - номинальное (заданное) количество продукции, подлежащее переработки или выпуску; Т н - номинальная (заданная) продолжительность непосредственной работы линии; n Σ М i = М 1 + М 2 + … + М n - сумма регламентированных потерь 1-го, 2-го, …n-го i=1 m компонентов сырья и материалов, составляющих Σ Т i = Т 1 + Т 2 + …Т m – сумма дополнительных затрат времени 1-го, 2-го, … m-го этапов технологического процесса, где выполняются дополнительных операций и обслуживание оборудования. Каждое отдельное значение потерь и дополнительных затрат времени можно выразить в долях номинальных значений М n и Т m , тогда предыдущая формула приобретает вид: n m П = М н (1 – Σ μ i ) / Т н i + Σ τ i ) , 22.4. i=1 i=1 n где Σ μ i = μ 1 + μ 2 + … + μ n - сумма долей регламентированных потерь 1-го, i=1 2-го, …, n-го компонентов сырья и материалов относительно величины М н ; m Σ τ i = τ 1 + τ 2 + … + τ m – сумма дополнительных регламентированных i=1 затрат времени 1-го, 2-го, …m-го этапов технологического процесса относительно величины Т н, Тогда согласно формулы 1.1 величину К и можно определить по формуле n m К и = П / П т = (1 - Σ μ i ) / (1 + Σ τ i ) . 22.5 i=1 i=1 Соответственно формулу 2.2 можно преобразовать в более удобный вид m n П т = П ( 1 + Σ τ I ) / (1 - Σ μ i ). 22.6 i=1 i=1 Из этой формулы видно, что значения теоретической и технической производи- тельности совпадают только при одном условии - полном отсутствии регламентированных потерь сырья и дополнительных затрат рабочего времени. При увеличении этих потерь и затрат для обеспечения заданной технической производительности необходимо проектировать линию с повышенной теоретической производительностью. Для этого требуется увеличить интенсивность обработки продукта, скорости и размеры рабочих органов, поверхность теплообмена и др. В конечном счете, при постоянном значении технической производительности приходится увеличивать габаритные размеры и материалоемкость, потребление электроэнергии, хладо- и теплоносителей, производственные площади и расход сырья. Таким образом, снижаются практически все технико-экономические показатели линии. Напротив, если при проектировании удается свести к минимуму регламентированные потери сырья и дополнительные затраты рабочего времени, то значение 630 коэффициента использования теоретической производительности приближается к единице, а значения технико-экономических показателей линии повышаются. Можно выделить две основные группы способов уменьшения регламентированных потерь сырья и дополнительных затрат рабочего времени: проектно-конструкторские и организационные. Основные виды потерь сырья: неполное извлечение полезных компонентов при первичной его переработке, производственные потери и дефектная продукция. При проектировании и конструировании линии необходимо выбирать техноло- гические операции и конструкции, которые обеспечивают подготовку и обработку сырья, необходимые для высокой степени извлечения полезных компонентов. Например, в линиях получения растительного масла единственный способ, обеспечивающий практически полное извлечение масла, — это экстракция; в линиях производства сахара и крахмала для повышения выхода конечных продуктов необходимо эффективно выполнять соответственно операции резки свекловичной стружки и измельчения кашки. Для сокращения потерь сырья необходимо: - обеспечить герметичность транспортных устройств, чтобы исключить распыл сыпучих или утечку жидких продуктов; - выбрать способы и конструкции для формования изделий с исключением обрезков и облоя; - выполнить конструкции с возможной самоочисткой рабочих органов и емкостей; - исключить загрязнение отходов и смывных вод с целью их повторного использования в производстве; - оптимизировать режимы пуска и остановки линии, чтобы сократить количество дефектной продукции при неустановившемся режиме работы. Организационные методы уменьшения потерь сырья - это, например, сокращение сроков переработки первичного сырья, увеличение продолжительности непрерывной работы оборудования (включая круглосуточную работу). Дополнительные затраты рабочего времени связаны с выполнением внецикловых операций на технологическом оборудовании. Внецикловыми операциями называются систематически повторяющиеся операции обслуживания оборудования, обуловленные требованиями конструкции, указанные в эксплуатационной документации и имеющие определенные циклы, не совпадающие с рабочими, технологическими и кинематическими циклами оборудования. Затраты времени на выполнение внецикловых операций определяют при конст- руировании оборудования, исходя из режима его работы: - для оборудования, работающего по сменам, - из условий двухсменной работы его в сутки; - для оборудования, работающего круглосуточно (сахарное, хлебопекарное, крахмалопаточное и другие производства), - из условий трехсменной работы его в сутки. Например, производительность сепаратора 30000 л/сут. Сепаратор непосредственно работает 22 ч/сут. Продолжительность выполнения внецикловых операций 2 ч (разборка, мойка и т.п.). К внецикловым операциям относятся, например, замена рулонов упаковочных материалов и замена рабочих органов при смене ассортимента выпускаемой продукции, очистка рабочих органов и емкостей и т.п. Техническое обслуживание и ремонт оборудования, связанные с нарушениями его работоспособности, не относятся к регламентированным простоям и их учитывают при определении эксплуатационной производительности. Эксплуатационная производительность.Она характеризуется отношением количества качественной продукции к промежутку времени, за который она переработана или выпущена в реальных условиях эксплуатации с учетом промежутков времени, затраченных непосредственно на выпуск продукции, собственных простоев линии (связанных с внецикловыми операциями), а также простоев по организационным причинам, не зависящим от конструкции оборудования. 631 Если руководствоваться соображениями, изложенными выше при обсуждении теоретической и технической производительностей, то эксплуатационная произво- дительность может быть определена по формуле n m П э = П ( 1 - Σ μ (э)i ) / ( 1 + Σ τ (э) i ), 22.7 i=1 i=1 n где Σ μ (э)i = μ (э)1 + μ (э)2 + … + μ (э)n – сумма долей эксплуатационных i=1 потерь 1-го, 2-го, … n-го компонента сырья и материалов относительно величины М н ; m Σ τ (э) i = τ (э) i = τ (э)1 + τ (э)2 + … + τ (э)m - сумма долей эксплуатационных i=1 нерегламентированных затрат времени 1-го, 2-го, …, m-го этапов технологического процесса относительно величины Т н Анализ этой формулы показывает, что при увеличении эксплуатационных потерь сырья и затрат времени эксплуатационная производительность уменьшается относительно технической производительности. Соответственно снижаются технико-экономические показатели линии, обусловленные ее теоретической производительностью. К причинам указанных эксплуатационных потерь и затрат, в частности, относятся: несоответствие требованиям ГОСТа, ТУ и другой нормативно-технической документации показателей качества исходного сырья, тары, упаковочных и других материалов, параметров электроэнергии, пара, воды, сжатого воздуха и др.; неэффективная организация эксплуатации оборудования, несвоевременный ремонт, отсутствие запасных частей, инструментов, смазочных и других материалов; отсутствие или низкая квалификация обслуживающего персонала; несвоевременная подача на производство сырья, тары, упаковочных материалов и др. Обеспечение надежности линии.Надежностные свойства линии характеризуют стабильность и продолжительность проявления ее функциональных свойств, к которым, в первую очередь, относятся производительность, качество выпускаемой продукции, потребление ресурсов. В процессе эксплуатации эти показатели со временем снижаются: производительность падает, увеличиваются потери сырья и количество дефектной продукции, возрастает энергопотребление, повышается трудоемкость обслуживания. Это является следствием изнашивания, старения составных частей линии, повышения восприимчивости их к случайным перегрузкам, помехам, отклонениям от нормы свойств перерабатываемого сырья, внешней среды, что, в конце концов, приводит к отказам оборудования и линии в целом. 22.2. Проектирование технологической линии Современная технологическая линия - сложнейший технический объект. Прошло время приспособлений, устройств, отдельных машин и аппаратов, которые использовали при производстве пищевых продуктов. Сложности объекта соответствуют и многоаспектные вопросы организации создания линии. Все эти вопросы должны знать не только руководитель, но и рядовые разработчики: исследователи технологических процессов, конструкторы машин и аппаратов, проектировщики, изготовители, монтажники и эксплуатационники линий. Только в этом случае повысится эффективность самого процесса создания линий. Предпроектные изыскания.Создание или модернизацию технологических линий, как правило, осуществляют на базе результатов законченных научно-исследовательских работ (НИР) по разработке и совершенствованию действующих технологических процессов. Такие НИР могут быть выполнены отраслевыми научно-исследовательскими организациями с 632 проведением теоретических и экспериментальных исследований фундаментального и прикладного характера. Наряду с этим на этапах определения исходных требований, технического задания и эскизного проекта, как правило, возникает необходимость провести дополнительные теоретические и экспериментальные изыскания. Задачи и содержание предпроектных изысканий включают в себя следующие работы: - анализ научно-технической информации, чтобы изучить состояние вопроса в исследуемой области технологии и техники; - технико-экономическое обоснование создания линии нового поколения; - технологические исследования, чтобы определить оптимальные параметры технологического процесса; - технические исследования с целью выбора оптимального конструктивного исполнения линии и ее составных частей; - патентный поиск. Анализ научно-технической информации. Состояние вопроса изучают по монографиям, справочникам, каталогам, статьям в научной периодической печати, а также путем ознакомления с неопубликованной отчетной научно-технической информацией отраслевых НИИ и КБ, занимающихся аналогичной тематикой. Из этих информационных материалов получают сведения о назначении и области применения исследуемого производства, о свойствах исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции, о научных основах применяемой технологии, об устройстве и принципе действия оборудования, о задачах и опыте усовершенствования технологии и техники, о современных достижениях в смежных передовых отраслях и за рубежом. Технико-экономическое обоснование (ТЭО).При создании линии нового поколения это обоснование производят, сравнивая технические и экономические показатели базового и проектируемого образцов линий. За базовый образец принимают наиболее близкий по устройству и назначению отечественный или зарубежный аналог действующей линии. При сравнении технических показателей базового и проектируемого образцов учитывают, прежде всего, показатели назначения, в частности производительность, габаритные размеры, потребление энергоресурсов, материалоемкость, а также характеристики надежности: безотказность, долговечность и ремонтопригодность. Крайне важное значение имеет показатель, определяемый как удобство санитарной обработки. При сравнении экономических показателей базового и проектируемого образцов учитывают не только их цены, но и затраты, связанные с транспортированием и монтажом оборудования, с капитальным строительством при подготовке зданий и помещений, с текущим обслуживанием и эксплуатацией линии. Не менее важный этап технико-экономического обоснования создания новой линии - расчет годового экономического эффекта, когда за базовый образец принимают оборудование, подлежащее замене. Целесообразность новой разработки может подтвердить только положительный годовой экономический эффект, представляющий собой годовую экономию приведенных затрат, т.е. сумму капитальных вложений и текущих затрат, приведенных к одной соразмерности в соответствии с нормативным коэффициентом экономической эффективности. Капитальные вложения - это единовременные затраты на создание новой линии, в частности стоимость научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, стоимость изготовления опытного образца, его транспортирования и монтажа, затраты на реконструкцию или строительство зданий и вспомогательных производств, а также остаточная стоимость заменяемого оборудования. Весьма важный показатель - срок 633 окупаемости капитальных вложений, т.е. период, в течение которого капитальные вложения соизмеряются с экономией от внедрения. Положительный экономический эффект, получаемый от внедрения новой линии, обусловлен снижением затрат производственных ресурсов на выпуск готовой продукции. Основные статьи дополнительного дохода при внедрении новой линии следующие: увеличение объема готовой продукции, сокращение уровня дефектной продукции, отходов и низкосортной продукции, экономия энергоносителей, уменьшение численности производственного персонала и т.п. Таким образом, достижение наибольшего положительного годового экономического эффекта возможно при снижении капитальных вложений и затрат производственных ресурсов. Технологические исследования.Эти исследования включают в себя изучение и анализ организации производства, принципов технологических процессов и способов преобразования исходного сырья в готовую продукцию, методов оценки качества исходного сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а также систем контроля параметров процессов. Технологические исследования, как правило, проводят на действующих линиях и в производственных лабораториях предприятий. Результаты исследований используют при разработке исходных требований, технического задания и выполнении технологической части проекта. |