Основные принципы компоновки оборудования

Под компоновкой производственного цеха понимают: раз­мещение основного, вспомогательного и транспортного обору­дования в плане и пространстве помещения; определение фор­мы помещения и его размеров с учетом санитарных норм и норм техники безопасности, возможности разборки (сборки) обору­дования; увязку проектируемого помещения с генеральным пла­ном для обеспечения грузовых потоков и взаимосвязи между производственными цехами и другими объектами.

Первоначально составляют план цеха, намечают размеры отдельных объектов, после чего определяют конфигурацию про­изводственного корпуса, его габариты и составляют точный план всех отделений.

От выбора варианта компоновочного решения зависят эко­номичность проекта, капитальные затраты на строительство, затраты на дальнейшую эксплуатацию. Например, неудачно раз­мещенные коммуникации, чрезмерная разбивка на отделения, излишние транспортные средства, традиционная технологичес­кая схема, размещение оборудования без учета условий экс­плуатации — вот основные причины неконкурентоспособнос­ти будущего производства. Поэтому не следует чрезмерно дробить производственный корпус на отделения, так как большие цехи легче управляются, требуют меньшего числа рабочих вследствие возможности обслуживания одним человеком не­скольких аппаратов. При этом уменьшаются и капитальные затраты.

В отдельные помещения выделяют оборудование: с выделе­нием пыли (мукомольные отделения на жиромучных заводах); больших количеств тепла, влаги, дыма (автоклавные, сушиль­ные, коптильные отделения); связанные с переработкой вред­ных или пожароопасных или взрывоопасных материалов (экс­тракционные отделения); при приготовлении растворов щело­чей, кислот, для варки соусов, рассолов и протопки масла.

При компоновке производственных помещений отделения, связанные между собой функционально, размещают рядом, что­бы обеспечить кратчайший путь движения сырья и материалов. Например, по технологической схеме производства пресервов, цех условно разбит на 5 отделений: 1 — сырьевое отделение; 2 — отделение основных технологических операций; 3 — отделение для мойки и сушки пустых банок; 4 — отделение для варки соусов и заливок; 5 — упаковочное отделение. В этом случае может быть несколько вариантов конфигурации цеха (рис. 2.3).

Компоновка оборудования не обязательно должна быть пря­молинейной. Оборудование может размещаться и по ломаной линии (вариант 3 рис. 2.3), но при условии, что полуфабрикат не будет возвращаться в обратном направлении. Кратчайшее и последовательное движение полуфабриката от сырья к готовой продукции называют производственным потоком.

В зависимости от технологической схемы производства той или иной продукции производственный поток может быть го­ризонтальным, вертикальным и смешанным.

При горизонтальном потоке материалы перемещаются на уровне первого этажа из одной машины в другую. Горизонталь­ный поток используется для перемещения твердых и сыпучих материалов. Для передачи материала из одной машины в другую используют различные транспортеры, шнеки, элеваторы, ваго­нетки, электрокары.

Вертикальный поток в основном применяется в производ­стве с жидкими материалами. Такой поток движется по направлению сверху вниз.

Вариант 1

Вариант 2

Вариант 3

Рис. 2.3. Примерные схемы разбивки пресервного цеха на отделения

Например, материал насосом подается в верхнюю точку здания, а оттуда самотеком перемещается из одной машины в другую.

Смешанный производственный поток — это сочетание гори­зонтального и вертикального потоков. Он применяется при обработке твердых и жидких материалов. В рыбной промыш­ленности можно встретить все три вида производственных по­токов. После разбивки на отделения в последних размещают оборудование. Для этой цели вначале могут применять расчет­ный метод для ориентировочного определения площади поме­щения, а затем метод макетного проектирования. Возможна сразу планировка оборудования с помощью метода моделирования или макетного проектирования. При расчетном методе для каждого помещения определяется полезная площадь, занимаемая обору­дованием, Fп/0б, на основании имеющихся данных. Общая пло­щадь, Fo6, производственных помещений находится (с учетом проходов, проездов, лестниц, коридоров) из следующего выра­жения:

Fоб = Fп/об (2.44)

Киn

где Киn— коэффициент использования производственной пло­щади, зависящий от характера производства и назначения помещения.

Значения Киn следующие: для производственных помеще­ний Кип = 0,2 -0,5; для крупных складов Киn= 0,8-0,9; для мелких складов Киn= 0,5-0,7.

Полезная площадь определяется суммированием габаритной площади всех машин и аппаратов (с учетом расположения обо­рудования по высоте). Применяется также метод моделирова­ния и макетного проектирования [1].

Планировка моделированием производится на миллиметро­вой бумаге. Для этого из бумаги вырезают в масштабе 1 : 100 прямоугольники или кружки, соответствующие габаритам (дли­не, ширине, диаметру) отдельных машин и аппаратов. Эти мо­дели выполняют для всего основного и вспомогательного обо­рудования.

На миллиметровую бумагу в масштабе 1 : 100 наносят внут­ренние размеры здания и раскладывают модели оборудования в той последовательности, в которой должен протекать техноло­гический процесс. Длина цеха определяется длиной производ­ственных линий, а ширина — их количеством.

При размещении машин и аппаратов решается вопрос об их взаимной увязке по горизонтали и вертикали. В линии предус­матриваются необходимые транспортные устройства (насосы, шнеки, элеваторы и пр.) и сборники для хранения полуфабри­катов.

Благодаря использованию моделей можно, переставляя их на бумаге, изыскивать оптимальные решения [1].

При макетном проектировании пользуются моделями эле­ментов здания, цеховых строительных конструкций, основного и вспомогательного оборудования, трубопроводов и пр. Модели изготовляют преимущественно из пластмассы в 1/50-1/100 на­туральной величины.

Проект выполняют на большом гладком столе, на котором наносят сетку координат, а затем собирают все детали здания и расставляют машины и аппараты. Желательно использование метода «мягкой посадки» деталей, основанного на упругих свой­ствах пластмасс. В этом случае отпадает необходимость в соеди­нении деталей болтами, клеем и прочими видами креплений. Отдельные элементы модели проекта можно легко переставлять и менять, сохраняя его общую целостность.

Макет составляют совместно технологи, механики, строите­ли, сантехники и другие специалисты.

Когда оптимальное решение проекта найдено, макет фото­графируют, используя цветовые контрасты. Полученные фото­снимки легко читать. При макетном проектировании отпадает надобность в вычерчивании и копировке чертежей, устраняют­ся возможные при этом ошибки, значительно ускоряется про­цесс проектирования.

При строительстве рыбоперерабатывающих предприятий широко используются типовые производственные линии, вы­пускаемые отечественными машиностроительными заводами и зарубежными фирмами.

Машины и аппараты типовых линий подобраны так, что на всех стадиях процесса они обеспечивают заданную производи­тельность. Основное технологическое оборудование линий увя­зано между собой. Сырье и полуфабрикаты передаются с про­цесса на процесс непосредственно или при помощи транспорт­ных устройств различных типов. Ручная передача и перевозка тележками, как правило, исключена. Привязка типовых произ­водственных линий в плане и пространстве помещения осуще­ствляется в основном методом моделирования.

Планировка оборудования является одним из наиболее от­ветственных этапов проектирования. Объемно-планировочные решения могут быть весьма различны в зависимости от творчес­кого подхода проектировщика; однако имеется ряд положений общего характера, которые нужно соблюдать, чтобы достигнуть хороших результатов [2].

При планировке оборудования отдельные машины и аппа­раты связывают между собой в единую производственную ли­нию. Очень часто продукт может быть передан с одной машины на другую непосредственно. В этом случае их устанавливают вплотную одна к другой.

Для взаимной увязки машин их располагают иногда по вер­тикали одну под другой, избегая при этом устройства местных возвышений в здании.

Производственные линии должны быть поточными; для этого оборудование расставляют в последовательности, соответствую­щей протеканию технологического процесса.

Для обеспечения поточности не обязательно расставлять оборудование строго прямолинейно (рис. 2.4).

В ряде случаев отдельные производственные линии должны быть связаны между собой. Это бывает в тех случаях, когда две или несколько линий на определенном процессе объединяются в одну линию или же, наоборот, одна линия разделяется на отдельные потоки.

При проектировании необходимо учитывать следующие ус­ловия:

— оборудование необходимо размещать по возможности ближе друг к другу;

— выбирают схемы размещения оборудования с минималь­ным числом промежуточных передаточных конвейеров;

— оборудование размещают таким образом, чтобы было удоб­но и безопасно обслуживать его, производить ремонт, разборку и сборку;

— при размещении оборудования должны быть предусмот­рены возможности удаления отходов, подвода пара, воды, элек­троэнергии;

— в местах передачи полуфабриката транспортерами в ма­шины или из машин на транспортеры не должно происходить травмирования сырья и материалов;

— при нанесении на план транспортных устройств необхо­димо уточнить в каждой модели место входа и выхода сырья, полуфабрикатов, продукции и места подключения электродви­гателей;

— в цехе должны быть предусмотрены проходы в зависимо­сти от расположения дверей в помещении, указаны габариты площадок и лестниц.

При компоновке следует учитывать прочность строительных конструкций. Например, нельзя подвешивать оборудование над оконными и дверными проемами. Если все же возникла необ­ходимость такого размещения оборудования, то должны быть предусмотрены укрепляющие конструкции (стойки, колонны). Следует следить за тем, чтобы сырье и полуфабрикаты не делали петель и не возвращались в те места, откуда они поступили. Нужно учитывать также главные и запасные выходы, склады сырья, материалов и готовой продукции. От их расположения зависит и направление производственного потока. На плани­ровке определяют положение рабочих мест, потребность в ин­вентаре. Одновременно предусматривают технические средства для подачи сырья, материалов, отвода отработанного продукта и отходов, и, если надо, предусматривают методы для учета результатов ручного труда.

При размещении технологического оборудования необходи­мо соблюдать следующие нормы проходов и расстояний:

— проходы между рядами оборудования должны учитывать интенсивность потоков людей и грузов, габариты транспортных средств и грузов, направления движения грузов;

— при движении транспорта в одном направлении ширина прохода должна быть не менее максимальной ширины гружено­го транспорта плюс 1,4 м;

— при встречном движении — не менее двойной максималь­ной ширины груженого транспорта плюс 1,5 м;

— основные проходы в местах постоянного пребывания людей — шириной не менее 2 м;

— проходы между машинами и аппаратами, а также между аппаратами и стенами помещений при необходимости кругового обслуживания — не менее 1 м, при периодической проверке и регулировке — не менее 0,8 м;

— расположение машин и аппаратов в непосредственной близости к стене (0,4-0,5 м) допускается только в случаях, когда машина или аппарат на стороне, обращенной к стене, не имеет движущихся частей и когда в промежутке между стеной и ма­шиной (аппаратом) не предусмотрено выполнение производ­ственных или ремонтных работ;

— при установке конвейеров с двухсторонним расположени­ем рабочих мест за рабочими местами должны быть предусмот­рены проходы с обеих сторон шириной не менее 1 м;

— при установке конвейеров с односторонним расположе­нием рабочих мест должен быть проход указанной ширины с одной стороны (со стороны рабочих мест), при этом с другой стороны должен быть обеспечен доступ для осмотра и смазки движущихся частей конвейера;

Рис. 2.4. Комплекс оборудования производства полуфабриката для консервов из копченой рыбы:

1 – устройство для раскладки рыбы на сетки конвейера; 2 – конвейер подсушки; 3 – аппарат для копчения рыбы в слое; 4 – дымогенератор СГ-2; 5 – конвейер ковшовый; 6 – устройство для подогрева рыбы до 40 град.С; 7 – набивочная машина Н2-ИНА-115; конвейер ленточный; 9 – бланширователь Н2-ИТ2Г.

— приводная часть машин и транспортеров при установке должна располагаться от стен и колонн на расстоянии не менее 1 м;

— дымогенераторы к автоматизированным коптильным ус­тановкам должны устанавливаться с оптимальным удалением не более 6 м;

— вспомогательное оборудование на площадках и консолях можно установить вплотную к стенам, если это не мешает его обслуживанию.

Ширина пешеходных галерей, если в одной смене работает менее 400 чел., должна быть более или равна 1,5 м. При коли­честве работающих в одной смене от 500 до 600 чел. ширина галерей принимается 2 м и более. Высота галерей и эстакад принимается не менее 1,9 м при временном проходе и более 2 м, если проход регулярный. На такой же высоте должны быть ус­троены площадки для оборудования и проходы под оборудова­нием. В некоторых случаях, если оборудование загромождает путь в цехе, устраивают переходные мостики с перилами. Над открыто движущимся продуктом переходные мостики ставить нельзя во избежание загрязнений. Оборудование, установлен­ное ниже уровня земли, должно выступать над полом не менее чем на 0,8 м или должно быть ограждено. В случае обслуживания аппаратов периодического действия электрическими таля­ми при их размещении необходимо учитывать радиус закругле­ния монорельса (2 м и более) и возможность перемещения груза только под монорельсом. Монорельс устанавливается над полом на высоте не менее 4 м и крепится непосредственно к потолку или балкам, закрепленным на стенах.

Большая часть оборудования устанавливается на фундамен­тах. Конфигурация фундамента определяется формой и разме­рами оборудования, для которого он предназначен. Глубина заложения фундамента зависит от массы машины, характера ее работы, степени вибрации и прочности грунта.

На каждом рыбообрабатывающем предприятии для хране­ния сырья должен быть предусмотрен холодильник или холо­дильная камера-аккумулятор. Емкость камер хранения сырья устанавливается в зависимости от характера производства, но не менее 2 суток.

При определении площадей охлаждаемых складов для хра­нения сырья, готовой продукции и прочих охлаждаемых склад­ских помещений следует предусматривать:

— в камерах, непосредственно за грузовой дверью, свобод­ную от грузов площадку 3,5 х 3,5 м;

— ширину проездов — 1,6 м;

— в камерах площадью до 100 м2— проезд не предусматри­вать;

— отступы от гладких стен, пристенных колонн и охлажда­ющих приборов —шириной не менее 0,3 м.

На технологических чертежах проставляют следующие раз­меры: общую длину и ширину зданий; длину пролетов и шаг колонн; длину и ширину всех отделений цеха, общую высоту здания от пола до конька крыши; высоту отдельных этажей от пола до перекрытия: отметку уровня полов; высоту фонарей в крыше; ширину и высоту оконных и дверных проемов, площа­док, приямков; высоту монорельсов; расстояние между рядами монорельсов и от рядов монорельсов до стен; установочные размеры оборудования — расстояния между осями производ­ственных линий от осей крайних производственных линий до стен, от отдельных машин и аппаратов до стен. Размеры обору­дования на чертеж не наносят.