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 Ки, 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;
ρпл – плотность плиты, кг/м;
n – число этажей пресса;
Кф – 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:
=τуд(S+∆S), (7)
где τуд – 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 τпр, 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 ρпл = 1000кг/м3.
τц 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.
τц=8+1=9мин.
Суточная производительность технологической линии по производству твердых плит в данном случае будет равна:
Годовая производительность:
Ппр=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 Псуш. 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;
ρпл – плотность изготовляемой плиты, кг/ м3. В расчетах принимают
ρпл = 250 кг/ м3;
Ки – коэффициент использования сушилки, К и =0,915;
Кр – коэффициент разрывов, учитывающий наличие разрывов между плитами, находящимися на одном этаже сушилки;
(9)
где l – длина плиты, мм;
lр – длина разрыва, мм;
Кф– коэффициент, учитывающий потери плит на испытания;
Кф= 0,9976;
τц – время прохождения плитой рабочей длинны сушилки, мин.
τц 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%. τц =f(S). Для расчетов ориентировочно можно принимать τц =550 ÷112 мин. для S=25÷8мм. τц 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 Р2должен 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 Р2 | |||||
| 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 Р2следует 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 Тс - 350
размером 6500x1200x6; породный состав сырья - береза; пресс марки ПР-10 с числом этажей 25. Расчетная плотность плиты - 850 кг/м3. Из [6] определяем τц= 344 с = 57 мин.
Тогда суточная производительность технологической линии
будет равна:
Годовая производительность:
Ппр=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]:
Пч = 60 x v x b x Kи x Kв, 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;
Кв – коэффициент, учитывающий выход товарной продукции при форматной резке плитного полотна (0,95);
Ки – коэффициент использования пресса. Принимается как в производстве ДВП сухим способом и производстве ДСтП.