Проект линии термоусадочной пленки

ТОКА С ИНВЕРТЕРОМ 37,5 кВтMO-AC-050-HDASМощность 6-ти полюсного двигателя37,5 кВтМощность инвертера (встроенный)37,5 кВтЭКСТРУЗИОННАЯ ГОЛОВА LDDIE-LD-270Экструзионная голова спирального типа, диаметром 270ммЩель1.5 ммКоличество зон контроля температуры 4Мощность нагревателей22кВтВОЗДУШНОЕ КОЛЬЦО ДВУХШЕЛЕВОЕКольцо для воздушного охлаждения рукава 1 компл.ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯEM-HDAS065ABОтдельная панель управления с комплектом встроенных высококачественных электрических деталейТермоконтроллеры (для экструдера – 3 шт.; для фильтра – 1 шт.; для головы – 4 шт.)8 шт.УСТРОЙСТВО ВЫТЯЖКИ РУКАВАTU- HDAS-1700-AТипрегулируется по высотеВысота регулируется в диапазоне1000 ммПривод валов протяжки, двигатель переменного тока с инвертором 1,5 кВтПривод дополнительного вала протяжки 0,4кг/мДвигатель с редукторомСкорость вытяжки рукава0-60 м/минПневматический привод подьема/опускания валов вытяжкиШирина валов протяжки1500 ммВысота устройства вытяжки рукава (или 6 метров по согласованию)7000 ммСкладывающее устройствоИз деревянных реекВентилятор обдува с гибкими рукавами и распределителем воздуха, с двигателем переменного тока с инвертором5 кВтНАМОТЧИК С АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ РОЛЕЙWD-WAP-1700-AНамоточное устройство контактного типа1 компл.Обрезка плёнки: автоматическая обрезка летящим ножом при достижении заданного значения длиныСмена ролей:Нажатием кнопкиСкорость намотки60 м/минМаксимальная ширина намотки1600 ммМаксимальный диаметр намотки900 ммДвигатель протяжки40 кг/мДвигатель намотки40 кг/м«Банановал» для разглаживания материала при его намотке, штØ 90 мм х 1700 ммБарабан намотки (резиновый)Ø 250 мм х 1700 ммПневмовал намотки (2 шт.)Ø 76 мм х 1700 ммЗАПАСНЫЕ ЧАСТИSTD-EQ-HDAS-65Нагреватель цилиндра1 шт.Нагреватель головы1 шт.Термоконтроллер1 шт.Амперметр1 шт.Магнитный контактор1 шт.Кнопка 2 шт.Предохранитель1 шт.Расчет диаметра экструзионной головки.Диаметр головы экструдера:D=Kx2/π/nmaxгде К – ширина развернутого рукава термоусадочной пленки, мм;nmax – максимальный коэффициент раздува (nmax=2,5-3).К=b+2xcгде b – ширина рукава, мм;с – ширина фальца, мм.К=800+2х175=1150 ммD=1150х2/3,14/2/7=270 ммМинимальный размер рукава:Hmin=Dxπ/2xnmin,где nmin – минимальный коэффициент раздува (nmin=1,8).Hmin=270х3,14/2х1,8=763,02 мм.Максимальный размер рукава:Hmax=Dxπ/2xnmaxHmax=270х3,14/2х2,7=1144,53 ммПараметры рукавной заготовки.Разнотолщинность в основном зависит от коэффициента раздува, так как растяжение рукава под действием сжатого воздуха происходит преимущественно в наиболее тонкой части. При большом коэффициенте раздува незначительная погрешность при регулировке выходной щели головки служит причиной значительной разнотолщинности пленки.Количественно вытяжка может быть оценена степенью вытяжки εв:εв=Vпл/Vэ,где Vпл – скорость движения пленки после тянущих валков, равная линейной скорости вращения тянущих валков, м/мин;Vэ – скорость выхода экструдера из головки, м/мин.εв=45/15=3Толщина пленки δпл=δэ/(εвхnmax)Здесь δэ – толщина экструдата;nmax – максимальный коэффициент раздува рукава (nmax=2,7).δпл=0,57/(3х2,7)=0,07 мм=70 мкмРасчет параметров червяка.Выбираем для производства термоусадочной пленки экструдер фирмы HDAS-65-1700.Производительность экструдера Q=130 кг/ч.Параметры червяка:а) Диаметр червяка Dшнек=65 мм;б) L/D=30, откуда рабочая длина шнека L=30х65=1950 мм;в) Зона дозирования Lд=9хD=9х65=585 мм;г) Зона сжатия Lc=1хD=1х65=65 мм;д) Зона питания Lз=L-Lд-Lc=1950-585-65=1300 мм;е) Шаг винтовой нарезки t=D=65 мм;ж) Ширина гребня витка b=0,08xD=5,2 ммз) Зазор между гребнями витка и цилиндром δ=0,003хD=0,195 мм;и) Средняя глубина нарезки гребня в зоне дозирования hср=3,5 мм;к) Число заходов червяка I=1.Проверочный расчет экструдера.Расчет пластикационной производительности:Qрасч=αxn-βxΔP/μэ1-γxΔP/μэ2,где n=130 об/мин=2,17 об/с – частота вращения шнека;ΔР =8-110 Мпа – перепад давления;α – коэффициент, учитывающий расход расплава в нужном потоке, мм3;β – коэффициент, учитывающий расход расплава в обратном потоке, мм3;γ – коэффициент, учитывающий расход расплава в потоке утечек, мм3;μэ – эффективная вязкость, Нхс/см2.Коэффициент, учитывающий расход расплава в нужном потоке, считается по формуле:α=0,5хπхDшнекхIхhсрх(t/I-b)xcos2φгде φ – угол подъема винтовой линии.Угол подъема винтовой линии считается по формуле:˚Коэффициент, учитывающий расход расплава в обратном потоке, считается по формуле:Коэффициент, учитывающий расход расплава в потоке утечек, считается по формуле:Эффективная вязкость считается по формуле:где μ=3,6 Нхмек2/см2;m=0,3 – индекс текучести расплава;γ1,2 – скорость сдвига в винтовом канале червяка и в зазоре между червяком и стенкой цилиндра соответственно.γ1=114,40 мин-1γ2=2160,84 мин-1Эффективная вязкость:μэ1=2,29 Нхс/см2μэ2=0,29 Нхс/см2Рассчитаем пластикационную производительность:Qрасч=19195,5х2,17-0,03х9/2,29-0,001х9/0,29=41654,1 мм3/с=138 кг/чСравниваемый расчетную и табличную производительность:138 кг/ч>130 кг/чРасчетная величина Q больше чем в паспортных данных экструдера. Таким образом, выбранный экструдер обеспечивает требуемую производительность.3.4. Материальный баланс производстваМатериальный расчет составляется на 1 тонну готовой продукции, по стадиям разработанного технологического процесса. Они необходимы для определения количества основного и второстепенного оборудования, для выполнения экологических расчетов, объема склада, потребностей рабочих и т.д.Материальный баланс составляется для каждого вида материала и изделия постадийно от готовой продукции к исходному полимерному сырью путем последовательного присоединения потерь на каждой основной технологической операции. Понятно, что расчет потерь на каждой стадии ведется по массе материала, поступающего на эту операциюТаблица 3 – Материальный баланс производстваГодовая мощность производства10000 тПотери материала при экструзии пакетов, хранении и транспортировании0,4%экструзия пакетов2,5%при переработке возможного брака0,2%среднестатистическое количество бракованной продукции1,5%Расход материалаГотовые изделия и бракГотовые изделия1000 кгБрак продукции1000х1,5%=15 кгЭкструзия пакетовПленки норм.и с браком1015 кгБезвозвратные потери1015х2,5%=25,375 кгОбщий расход материала1040,275 кгПереработка возможного бракаБезвозвратные потери15х0,2%=0,03 кгОстаток от базы продукции14,97 кгХранение и транспортировкаБезвозвратные потери1040,375х0,4%=4,1615 кгСостав смеси для изделий с бракомВыход1015 кгПриход с переработки брака14,97 кгГранулы1015-14,97=1000,03 кгТранспортировка1040,375+0,03=1040,405 кгОкончательно на готовую программуГранулы1,00003х10000=10000,3 тПереработка15х03х10000=150 тТранспортировка1,040405х10000=10404,05 т3.5. Расчет количества экструдеровКоличество машин:где К=0,93 – коэффициент использования экструзионных агрегатов.Округляем до большего значения J=11 шт.3.6. Расчет количества смесителейВыбираем барабанный смеситель модели СПБ-50.Полный объем камеры смесителя – 50 л.Угол наклона продольной оси камеры к оси ее вращения - 60˚.Частота вращения камеры – 20-60 об/мин.Габаритные размеры – 1320х900х1300 мм.Массовая производительность данной мешалки при заполнении бака на 70%:Q=qxvxpгде q – удельная производительность;V – объем камеры;p – плотность материала.Q=0,7х50х1000х0,92/1000=32,2 кг/ч.Количество материала перерабатываемого в смесителях – 10% от количества отходов Мпер=150 т.Необходимое количество смесителей:Jсм=0,1Мпер/(Q*Фб);Jсм=0,1*150*1000/32,2*2450=0,19.Округляем до большего значения Jcv=1 шт.3.7. Расчет количества дробилокКоличество дробилок определяется, исходя из количества бракованной продукции и действительного годового количества бракованной продукции и действительного годового фонда рабочего времени при работе измельчения в одну смену.При экструзии пленки в качестве дробилок выбираются последовательно агломератор, а затем гранулятор. Выбираем следующую установку: гранулятор со встроеннымагломератором модели YDN-V65.Параметры данногогранулятора представлены в табл. 4.Таблица 4 – Параметры линии грануляции YDN-V65МодельYDN-V65ПроизводительностьРР=100HDPE=120LDPE=140Общее потребление энергии, кВт79Энергозатраты на переработку 1 кг продукции, кВт0,25-0,4Общий вес машины, кг4500Диаметр шредера,мм650Привод шредера, кВт18,75Ножи, шт4 вращающиеся6 стационарныеДиаметр шнека, мм65Соотношение L/D30/1Скорость вращения шнека, об/мин0-150Нагреватель цилиндра, кВт18Охлаждение цилиндравоздухомКоличество зон контроля температуры, кВт0,1х4Главный двигатель, кВт30Нагреватель, кВт7Количество зон контроля температуры1Насос, кВт1,5Нагреватель, кВт1,9Привод, кВт0,75Количество зон контроля температуры1Способ охлаждения гранулводойГабариты устройства, мм1920х870х471Водяной насос, кВт0,75Мощность вибромотора, кВт0,38х2ЦентрифугавертикальнаяПривод, кВт3,75Размеры ленты, мм2900х330Количество агрегатов:Jдр=Mотх/Qдр*Фдргде Mотх – количество отходов, кг;Qдр – производительность линии грануляции;Фдр=Фд/З – действительный фонд рабочего времени, ч (7350/3=2450).Jдр=150*1000/130*2450=0,47Таким образом, необходима 1 дробилка.3.8. Расчет площадиДля принятия компоновочного решения используем сведения полученные ранее, т.е. количество и вид, как отдельных технологических операций, так и числом и размером основного и вспомогательного оборудования.Кроме того, известен перечень вспомогательных служб производственного цеха:а) отделение основного производства;б) цеховой склад сырья;в) участок подготовки сырья;г) участок переработки отходов;д) участок механической обработки изделий;е) участок технического контроля и сборки;ж) склад изделий;з) лаборатория проверки качества сырья;и) участок КИП и автоматики.Служба управления (начальник цеха, технологи и др.), а также социально-бытовые помещения (раздевалки, душевые, комнаты отдыха, пункты питания) целесообразно размещать в отдельном здании, соединенном с цехом краткой отапливаемой галереей.Поскольку настоящий проект носит упрощенный характер без подробной деталировки, то его компоновочная часть включает в себя только основной цех.Практикой строительства предприятия по переработки пластмасс установлено определенное соотношение площади занимаемых различными службами.Расчет площади предприятия начинается с основного производства. За основу берут количество основного оборудования и нормы рабочей площади на него.Количество экструдеров – 11 штук.Норма площади на единице оборудования – 50 м2.Общая площадь цеха без бытовых помещений:F=JxSF=11х50=550 м2Таблица 5 – Соотношение между производственными и вспомогательными площадямиНаименования отдела службF, %F, мОбщая площадь производства100882,6Производственная площадь82723,7Отделения подготовки сырья536,2Отделения переработки отходов857,9Основной производственный участок механической обработки, комплектования, упаковки, склад продукции1179,6Отделения экструзии76550Вспомогательная площадь18158,9Ремонтные, слесарные участки, кладовые, участки КИП и автоматики, вентиляционные камеры, трансформаторные и магистральные проезды1088,3Цеховые склад сырья326,5Цеховой силосный склад544,13.9. Расположение оборудованияЭкструзионные линии располагаются по своим типоразмерам, причем число однотипных машин на участке может быть от 2 до 10.Критериям размещения агрегатов является для оператора удобное размещения шкафов и пультов управления, инструментов и приспособлений, сокращения до минимума маршрута движения оператора, обеспечения беспрепятственной доставки сырья и для транспортирования готовой продукции, полная безопасность обслуживающего персонала.Таблица 6 – Минимальное расстояние между червячными машинамиГеометрический размерРасстояние, м2Между осями машин (не менее)4Между элементами зданий (стен) и тыльными сторонами червячной машины2,5Проезд4Агрегаты для производства труб, кроме червячного пресса, включает калибратор, устройство охлаждения, тянущее устройство, маркератор, отрезное приспособление и приемное устройство, каждый агрегат имеет шкаф и пульт управления. Габариты всех перечисленных устройство приводятся в паспорте установки. Организационно агрегаты включают: стол управления, установка для подсушки сырья и пенвмозагрузчик.3.10. Общая планировка производстваНаибольший техник-экономический эффект при прочих равных условиях достигается при размещении оборудования на одном уровне, т.е. в здании одноэтажной конструкции.Основные геометрические характеристики здания из сборного железобетона: ширина пролета, шаг колонн и высота пролета.Пролет – расстояние между рядами колонн.Шаг – расстояние между колоннами по оси ряда.Пролет и шаг образует сетку колонн, они выбираются в соответствии с рекомендациями.Таблица 6 – Рекомендуемое строительное решениеПроизводстваПролет, мШаг колонн, мВысота, мПленка полиэтиленовая шириной до 1,5 м24127,2Ширину всех пролетов рекомендуется принимать одинаковой. Длина пролета должна быть кратной шагу колонн. Для соблюдения этого требования допускается корректировка площадей вспомогательных отделений и участков расположенных вдоль пролета.Высоту пролета выбирают исходя из габаритов оборудования, размеров транспортных средств с учетом гигиенических требвоаний. Расчетной является высота от пола до низа строительных конструкций (нижней точки формы пролета).Компоновка производственных отделений должна соответствовать последовательности материального потока по принятой технологической схеме (транспортировки сырья и продукции), не допуская встречных потоков.4. Техника безопасности и охраны трудаHSCE- серия подходит для плёнки типов HDPE, LDPE и LLDPE. Внимательно следите за жёсткостью рабочего материала, не пытайтесь использовать не пластиковые материалы, такие как металлы, дерево, камень и др. Нельзя использовать материалы с содержанием воды более 5 – 8%. Обычно установка машины производится в следующих условиях:1)Напряжение источника: 0.9 - 1.1 номинального напряжения2)Частота источника: 0.99 - 1.01 номинальной частоты3)Температура окружающей среды: 50C - 400C4) Высота: Высота не должна превышать 1000 м над уровнем моря. 5)Относительная влажность: не превышает 50% при 400C6)Воздух: Не содержит большого количества пыли, кислотных паров, коррозийных газов и соли.7)Избегайте попадания на машину прямого солнечного света или тепла, которое может изменить температуру окружающей среды. 8)Избегайте лишних вибраций.Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, обращайтесь в наше агентство или компанию.Эта машина была создана только для определённых целей. Мы настоятельно рекомендуем вам НЕ модифицировать машину и/или использовать её не по назначению. Если у вас есть вопросы, касающиеся назначения машины, то НЕ используйте её до тех пор, пока не получите детальную инструкцию от дилера.Инструкции по установке:Машина должна перемещаться только квалифицированным персоналом. Во время транспортировки машины никто кроме рабочих не должен стоять на рабочем пространстве.1. Пожалуйста, сверьтесь с инструкцией в спецификации и проверьте вес машины для правильного выбора погрузочного оборудования. Убедитесь, что вы используете вилочный погрузчик, достаточный для того, чтобы поднять машину. 2. Управление и транспортировка должны осуществляться квалифицированным персоналом. 3. При транспортировке можно использовать вилочный погрузчик, которым должен управлять квалифицированный водитель.4. Перед транспортировкой убедитесь в том, что все подвижные части закреплены на своих местах, а все подвижные аксессуары сняты с машины.5. Убедитесь в том, что силы вилочного подъёмника хватит для перевозки машины.6. Во время перевозки строго запрещается стоять на пути машины.7. Во время перевозки следите за равновесием машины.8. Для определения положения машины на вилочном подъёмнике смотрите следующий рисунок.Во время перевозки следите за равновесием машины.Убедитесь в прочности предохранителей при перевозке машины. Убедитесь в том, что прочности верёвки, лебёдки или вил достаточно для перевозки машины.Верёвки должны выдерживать как минимум трёхкратный вес машины. Безопасность на линиях выдува плёнкиПри запуске убедитесь в том, что все необходимые температуры установлены, и все области прогреты до нужной температуры до начала работы шнека.Даже малый контакт с металлическим поверхностями может привести к серьёзным ожогам вокруг переходника и экструзионной головы из-за высокой теплопроводности металла.При работе рядом с Экструзионной головой необходимо одевать теплоизолирующие перчатки.Никогда не приближайтесь к выходному отверстию экструзионной головы во время запуска, так как расплавленный материал может вылететь наружу. Электронная панель управления должна быть сухой, чтобы избежать поражения электричеством.Во время намотки плёнки не кладите руки между захватывающими роликами, так как механическая система, закрывающая ролики, может развивать большую силу и может легко прищемить.Пол вокруг необходимо содержать как можно более чистым и сухим, поскольку на гранулах или пролитой воде можно поскользнуться. При работе необходимо использовать обувь на нескользкой подошве. При работе необходимо использовать обувь на нескользкой подошвеПри работе на высоте НЕОБХОДИМО держаться за поручни. После того, как гранулы помещены в коробку для материала, следите за тем, чтобы в неё не попадали разные примеси, особенно металлическая стружка. Убедитесь в том, что вы отключили напряжение перед проведением ремонта.Заключение и выводыВ ходе дипломного проекта была поставлена задача проектирования технологической линии по производству термоусадочной пленки на основе ПЭНП для групповой упаковки. Следовало разработать рекомендации по выбору оборудования и назначить режимы переработки полимерного сырьяДля решения поставленной задачи была выбрана экструзионная линия HDAS-65-1700.Линия выбиралась исходя из требований параметров рукавной пленки, а именно степени раздува, степени вытяжки и толщины пленки.Линия включала в себя следующие комплектующие: экструдер, устройство вытяжки рукава, складывающее устройство из деревянных реек, намотчик с автоматической сменной ролей «спина к спине».В данном дипломном проекте были произведены следующие расчеты: расчет диаметра экструзионной головы, расчет параметров червяка, расчет пластикаицонной производительности, механические расчеты червяка, расчет количества экструдеров и периферийного оборудования, расчет площади производства.Список использованной литературы1. Красовский В.Н. Сборник примеров и задач по технологии переработки полимеров. – Минск: Высшая школа, 1975. – 318 с.2. Лебедева Т.М. Экструзия полимерных пленок и листов. – СПб: Профессия, 2009. – 216 с.3. Абдель-Бари Е.М. Полимерные пленки. – СПб: Профессия, 2005. – 352 с.