Требования к технологическому процессу предприятия. Требования к технологическим процессам и оборудованию

Лекция 1б. Основные принципы и методика проектирования береговых и плавучих рыбообрабатывающих предприятий.

Строительство и реконструкция промышленных предприя­тий, в том числе рыбообрабатывающих заводов (комбина­тов) осуществляется по проектам, разрабатываемым соответству­ющими проектными организациями (институтами).

Под проектированием понимается разработка комплексной технической документации (проекта) содержащей технико-экономические обоснования, расчеты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для строительства или реконструкции зданий и сооружений или их комплексов.

Основным документом для разработки проекта завода являет­ся задание на проектирование, которое составляет заказчик про­екта совместно с проектной организацией.

Задание на проектирование является неотъемлемой частью контракта на разработку проекта. Значения показателей, которые приведены в задании, носят ограничивающий характер (не более или не менее каких-то величин). При дальнейшем проектирова­нии показатели стараются приблизить к указанным значениям в задании на проектирование. Рекомендуемый состав задания на проектирование сле­дующий:

- основание для проектирования (решение совета директоров, конкурс на размещение заказов по оказанию услуг для федеральных нужд, приказ директора и т.д.);

- вид строительства (новое строительство (новостройка); реконструкция; техническое перевооружение; расширение действующего предприятия)*;

- цель и задачи проектирования (определяются в соответствии с видом строительства), - место строительства (устанавливается при наличии нижеуказанных документов**);

- стадийность проектирования (одностадийная для технологически несложных объектов);

- требования по вариантной и конкурсной разработке (внедрение вари­антного проектирования, позволяющего сравнить разные вари­анты технологического и объемно-планировочного решения);

- особые условия строительства (при наличии таковых);

- основные технико-экономические показатели (согласно таблицы 1);

- требования к качеству, конкурентоспособности и эколо­гическим параметрам продукции (продукция более дешевая, чем у действующих предприятий подобного типа, или продукция должна иметь лучшее качество, более длительные сроки хранения, ори­гинальную упаковку и т. п.);

- требования к технологии (применения передо­вых технологий, высокопроизводительных агрегатов и эффек­тивных конструктивных решений);

- режим работы предприятия (одно-двух- трех-сменный);

Требования к архитектурно-строительным, объемно-планировочным и конструктивным решениям зданий и сооружений (отказ от излишеств в архитектурном оформлении зданий и сооружений);

- выделение очередей и пусковых комплексов, требования ПО перспективному расширению предприятия (не требуется для технологически несложных объектов);

- требования и условия к разработке природоохранительных мер и мероприятий (необходимость строительства очистных сооружений, возможность использования существующих, оценка направления движения воздушных масс и т.д.);

- требования к режиму безопасности и гигиене труда;

- требования по ассимиляции производства;

Требования по разработке инженерно-технических меро­приятий гражданской обороны и мероприятий по предупрежде­нию чрезвычайных ситуаций;

- требования по выполнению опытно-конструкторских и научно-исследовательских работ;

- состав демонстрационных материалов.

Каждый из разделов задания на проектирование может состоять изряда подразделов. В зависимости от вида строительства и объемаработ некоторые рекомендуемые разделы в зада­нии на проектирование могут отсутствовать.

Задание на проектирование должно содержать технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности намеченного строительства или реконструкции. В таблице 1 приведен примерный перечень подразделов для раздела «Основные технико-экономические показатели» зада­ния на проектирование.

После разработки, согласования и утверждения задания на проектирование и заключения контракта приступают к разра­ботке проекта.

Таблица 1 - Основные технико-экономические показатели

№п/п	Наименование показателей	Единица. измерения	Значение показателя
	Годовой выпуск готовой продукции в ассортименте в натуральном выражении, не менее:	т(муб)
	Общая площадь участка, не более	га
	Коэффициент застройки, не менее	коэфф.	0,25
	Коэффициент использования участка	коэфф.	0,4-0,55
	Периодичность работы (круглогодично, сезонно)
	Удельный расход на единицу мощности, не более:
	электроэнергии	кВт/час
	воды	куб. м.
	холода	кВт/час
	природного газа	тыс. куб. м.
	мазута	т
	угля	т
	Общая численность работающих, не более	чел.

Наряду с составлением технического задания на проек­тирование должны быть подготовлены следующие документы:

Решение местного органа исполнительной власти о предварительном согласовании места размещения объекта;

Акт выбора земельного участка для строительства и при­лагаемые к нему материалы:

Технические условия на присоединение проектируемого объекта к источникам

снабжения, инженерным сетям и комму­никациям;

Сведения о проведении с общественностью обсуждения о строительстве объекта;

Исходные данные на оборудование, в том числе индиви­дуального изготовления;

Материалы инвентаризации, оценочные акты и решения органов местной администрации о сносе и характере компенса­ции за сносимые здания и сооружения;

Заключение о качестве воды и другие сведения о характере социально-экономической обстановки, природных условий (почвенно-климатических и др.), состоянии природной окружаю­щей среды, источников ее загрязнений и т. п.;

Обмерочные чертежи существующих на участке строитель­ства зданий и сооружений,

подземных и наземных сетей и ком­муникаций;

Техническая нормативная документация на продукцию предприятия;

Заключения и материалы, выполненные по результатам обследования действующих предприятий, конструкций зданий и сооружений;

Технологические планировки действующих цехов, участ­ков со спецификацией оборудования и сведениями о его состо­янии, данные об условиях труда на рабочих местах;

Другие материалы.

В сложившихся условиях роль проектно-конструкторских орга­низаций по реконструкции существующих или созданию новых производств постепенно возрастает. Поэтому требуются высоко­квалифицированные специалисты в области проектирования ры­боперерабатывающих производств, которые должны уметь решать следующие задачи:

- разработки безотходных и малооперационных ресурсосбе­регающих технологий;

- использования в проектах агрегатированного, высокопро­изводительного оборудования;

- повышения коэффициента использования оборудования;

- замены простого оборудования на автоматическое и введе­ния на этой основе многостаночного обслуживания;

- применения в проектах трудосберегающих продуктов.

Перечисленные задачи не отражают полного перечня вопро­сов, который возникает при проектировании. Однако решение их способствует снижению себестоимости продукции. Следует по­мнить, что решение только технологических задач не позволит в дальнейшем реализовать проект. Необходимо решать вопросы промышленного строительства, санитарии, техники безопасности, защиты окружающей среды и ряд других. Рассмотрим более подробно некоторые из перечисленных выше задач, возникающих при проектировании.

Разработка безотходных, малооперационных, ресурсосберега­ющих технологий требует от проектировщика знаний в области существующих технологических схем производства и техноло­гических процессов, а также оборудования, необходимого для аппаратурного оформления производственных линий. Напри­мер, если при производстве пресервов «филе-кусочки в различ­ных соусах и заливках» использовать совмещенный с размораживанием посол, то по сравнению с технологией, в которой применен посол рыбы, разделанной на филе, имеют место завы­шенные расходы электроэнергии, воды, соли, обслуживающего персонала. Занимаемая площадь под оборудование увеличится примерно вдвое.

Увеличения выхода продукции при прочих равных условиях можно достичь, если заменить в технологии производства кон­сервов из копченой рыбы операцию горячего копчения на опе­рацию холодного копчения. Применяемое оборудование также влияет на технологию, как и выбор технологии на соответству­ющий подбор оборудования. Например, применяя конвейерные аппараты для получения готовых копченых изделий или полу­фабрикатов для консервов из копченой рыбы, можно значительно уменьшить количество технологических операций, а сам про­цесс производства будет полностью механизирован.

Безотходность производства может быть достигнута перера­боткой отходов на кормовые и технические продукты и т. п.

Использование в проектах агрегативного, высокопроизводи­тельного оборудования , в котором один человек управляет не­сколькими операциями, способствует значительному сокраще­нию трудозатрат. Например, операции загрузки сельди, отреза­ния головы, хвостового плавника, удаления внутренностей, хреб­товых и реберных костей, а также снятия кожи можно осуще­ствить, используя разделочно-филетировочный комплекс VMK. В этом случае оператор только наблюдает за правильностью ведения процесса. Эти же операции можно выполнить с исполь­зованием трех последовательно установленных машин: разде­лочной, филетировочной и шкуросъемной. Причем в каждую из машин рыбу придется загружать вручную.

Повышение коэффициента использования оборудования будет способствовать снижению себестоимости продукции. Нецелесо­образно, чтобы производительность машины значительно превы­шала производительность линии на данной операции, так как чем выше производительность машины, тем больше ее стоимость. Следует отметить, что при увеличении производительности ма­шины на порядок ее стоимость может возрасти на два порядка.

Замена простого оборудования на автоматическое и введение на этой основе многостаночного обслуживания способствует снижению численности обслуживающего персонала. Однако такая замена будет целесообразна при больших производительностях. Следует помнить, что при выпуске рыбной продукции из всех затрат наибольшими является стоимость сырья, затем - затраты на воду, пар, электроэнергию, отопление. Затраты же на заработную плату обычно не превышают 8-15% от себестои­мости продукции. Поэтому иногда некоторые технологические операции целесообразно выполнять вручную, если при этом экономится сырье или же когда стоимость заменяющего обору­дования несоизмеримо велика по сравнению с мощностью пред­приятия.

Применение в проектах трудосберегающих продуктов способ­ствует повышению конкурентоспособности предприятий в ус­ловиях рыночной экономики. Трудосберегающие продукты адекватны по своему назначению традиционным рыбным про­дуктам, пользующимся спросом у населения, но позволяют бо­лее широко, чем традиционные, применять в производстве тех­нические средства и на этой основе снижать трудозатраты. При­мером трудосберегающего продукта могут быть шпроты, в кото­рых у кильки не удален хвостовой плавник. Особенно в доре­форменные годы были распространены шпроты, в которых у кильки был удален хвостовой плавник. Шпроты из кильки с хвостовым плавником вытеснили аналогичный продукт из киль­ки без хвостового плавника, так как трудозатраты при производ­стве шпрот из кильки с хвостовым плавником значительно ниже, а вкусовые качества находятся на одном уровне.

Важной задачей при проектировании рыбоперерабатываю­щих производств является также механизация и автоматизация управления технологическими процессами и управления произ­водством в целом.

Требования к технологическим процессам, оборудованию и его комплексам обуславливаются целью создания машинной технологии. Эта работа должна основываться на решении ряда принципиальных вопросов: определении оптимального варианта технологического процесса и разделения линии на участки, вычислении количества потоков и подборе машин, выборе транспортных и перегружающих устройств, пространственном размещении оборудования линии и т.д. Все эти задачи должны быть решены так, чтобы при соблюдении всех требований к качеству продукции издержки производства были наименьшими и линия имела высокие технико-экономические показатели.

Требования к технологическим процессам. Технологические процессы пищевых производств характеризуются многообразием, что вызывает большие трудности в комплексной механизации и автоматизации.

Под механизацией технологических процессов понимается применение энергии неживой природы. Благодаря механизации можно заменить труд человека там, где непосредственно изменяется состав и строение объекта переработки (соединение, разделение, формование и др.), но рабочий должен принимать непосредственное участие в управлении технологическим оборудованием, контролировать его работу, выполнять пуск, наладку и остановку оборудования.

Под автоматизацией технологических процессов понимается применение энергии неживой природы для выполнения и управления процессом без непосредственного участия людей. В автоматизированном технологическом процессе рабочий участвует в наладке и пуске оборудования только при нарушениях заданного режима эксплуатации оборудования.

Механизацию и автоматизацию технологических процессов проводят с целью замены тяжелого и монотонного физического труда, когда имеются вредные условия на предприятии и когда обеспечивается экономический эффект в результате повышения производительности труда и улучшения качества выпускаемой продукции.

Выбранный технологический процесс должен обеспечивать возможность механизации основных и вспомогательных технологических операций наиболее простыми способами, синхронизации операций на отдельных участках и удобство транспортирования полуфабрикатов.

Выбор оптимального варианта технологического процесса - сложный этап проектирования поточной линии, поэтому она должна создаваться на основе заранее отработанных технологических процессов для каждого этапа производства.

Технологический процесс для поточной линии следует рассматривать таким, чтобы в линии было наименьшее возможное число рабочих позиций и машин. Это позволит разместить линию на наименьшей площади и сократить затраты на оборудование, так как один сложный агрегат часто стоит меньше, чем несколько более простых.

В большинстве случаев для рационального решения вопросов необходимо не только оснастить линии механизмами и приборами, но и подготовить сам объект автоматизации технологических процессов к условиям механизации и автоматизации. Форму, размеры и другие показатели изделия следует внимательно исследовать с точки зрения возможности упрощения его изготовления (без ухудшения качества) и приведения этих показателей в соответствие с требованиями современной техники и возможностями автоматизации. Возникают ситуации, когда для удобства механизации принятые ранее параметры изделий изменяют.

При изготовлении продукции вручную на немеханизированных линиях различию форм, их типоразмерам и отклонениям в размерах особого значения не придавали. При создании же механизированных и автоматизированных поточных линий унификация и стандартизация изделий и полуфабрикатов, а также ограничение отклонений в размерах или других параметрах приобретают первостепенное значение. Нельзя, например, представить себе четкую работу заверточного автомата, если конфеты будут иметь значительные отклонения от номинальных размеров. Следовательно, системообразующим фактором линии является стабильность входных и выходных параметров процессов в машинах и аппаратах.

Создавая поточную линию, разработчики должны предусматривать применение наиболее интенсивных технологических режимов. Это позволит, с одной стороны, сократить размеры технологических линий, а с другой - повысить скорость обработки полуфабриката и увеличить объем продукции. Однако следует заметить, что при значительном форсировании режимов возможен и обратный результат. Например, повышение скоростей может привести к быстрому износу рабочих органов и частым простоям линии для их замены или регулирования, а также к ухудшению качества изделий, так как выбранный режим не будет соответствовать физико-химическим свойствам обрабатываемого материала, в частности его реологическим свойствам.

Таким образом, при чрезмерном увеличении скорости может снизиться надежность работы линии, возрасти простои для замены рабочих органов и ухудшиться качество изделий. Увеличивая скорость, можно, с одной стороны, уменьшить продолжительность обработки изделия, но, с другой стороны, это вызовет увеличение расходов на амортизацию, содержание и обновление рабочих органов ввиду уменьшения их износостойкости. Поэтому для каждого конкретного случая необходимо найти оптимальное значение скорости, при которой сумма расходов, отнесенная к единице готовой продукции, была бы минимальной.

Полуфабрикаты и изделия имеют ряд специфических свойств (липкость, текучесть и сыпучесть, непрочность поверхностных слоев и т.д.), которые следует учитывать при выборе транспортирующих устройств. Необходимо обеспечить удобство транспортирования, наименьшую возможность относительного движения (скольжения) изделий по рабочим поверхностям транспортирующих устройств и наименьшее число перемен положения и перевалок изделий. Как структура технологического потока, так и свойства и форма полуфабрикатов обуславливают иногда необходимость использования для транспортирования специальных приспособлений-спутников в виде форм, лотков, противней и т.д., которые обычно имеют гладкую поверхность.

Применение приспособлений-спутников значительно влияет на компоновку линии, так как появляются дополнительные конвейеры для возвращения освободившихся спутников к исходным позициям.

Требования к технологическому оборудованию. Прежде чем подбирать и проектировать оборудование поточных линий, необходимо определить не только типоразмеры предполагаемой к выпуску продукции, но и уровень специализации или универсальности линий, от которого в значительной мере будут зависеть конструкции машин. На предприятиях небольшой мощности, по-видимому, целесообразно устанавливать универсальные переналаживаемые линии. Крупные предприятия, напротив, желательно оснащать специализированными линиями, на каждой из которых можно будет выпускать изделия определенных типоразмеров. Необходимо принять во внимание, что стоимость переналаживаемой линии значительно выше, чем специализированной.

Возможны три основных способа создания поточных линий:

Из новых специализированных машин, осуществляющих заранее отработанные технологические процессы;

Из действующего, соответствующим образом модернизированного и оснащенного технологического оборудования;

Из отдельных типовых элементов.

На практике осуществляют смешанные варианты, когда линии создают, например, из действующих машин, но на некоторых операциях применяют новое специальное оборудование.

По возможности следует включать в состав линий существующие проверенные типы машин, при необходимости следует модернизировать их.

Среди действующего парка машин имеется большое число таких, которыми можно комплектовать поточные линии при условии присоединения к ним специальных питающих и транспортирующих устройств. Целесообразно максимально использовать имеющиеся автоматы и полуавтоматы, а также другие машины, увеличив степень автоматизации их и снабдив соответствующими загрузочными и разгрузочными устройствами, а также приборами контроля.

При проектировании поточных линий серьезное внимание должно быть уделено соблюдению условий безаварийной работы, удобству обслуживания и технике безопасности. Выполнение этих требований может сказаться на компоновке линии.

Требования к формированию комплексов оборудования. Для синхронизации работы машин поточной линии длительность отдельных технологических операций должна быть одинаковая или кратная, а производительность машин должна быть выровнена.

Если машины, входящие в линию, имеют примерно одинаковую производительность, то можно применять сквозную однопоточную компоновку с транспортными устройствами, передающими полуфабрикат от одной машины к другой. Если же машины по производительности существенно отличаются друг от друга, то следует применять многопоточные линии с параллельной работой однотипных малопроизводительных машин в сходящихся или расходящихся потоках. Для этого необходимо применять специальные перегружающие и распределительные устройства и осуществлять специальную компоновку оборудования. В данном случае вследствие технологических причин возникнут независимые участки поточных линий. Каждый из участков должен иметь систему управления, связанную с другими участками, а также независимые системы автоматической транспортировки изделий и их ориентации. Таким образом, линия с различной в отдельных ее участках продолжительностью рабочего цикла, по существу, представляет собой несколько последовательных поточных линий, связанных друг с другом лишь общим для этих линий автоматическим управлением.

Помимо технологических факторов на компоновку линии часто влияет конфигурация цеха или здания, в которой предполагается размещение линий. Возможные повороты потока также вызывают необходимость введения дополнительных перегружающих устройств и деления линии на отдельные участки.

Разделение линии на участки усложняет и удорожает ее, так как вызывает необходимость установки перегружающих устройств, увеличение числа приводов конвейеров, электроаппаратуры и т.д. Однако многие технологические и строительные причины делают такое деление неизбежным.

Возможны отдельные случаи, когда разделение поточных линий на участки целесообразно, хотя это и сопряжено с усложнением и не является конструктивной неизбежностью. Так, при жесткой связи между машинами простои одной из них вызовут остановку всей линии; чем больше машин входит в линию, тем больше потерь производительности будет из-за простоев. Поэтому при большом числе взаимосвязанных машин иногда целесообразно создавать линию с нежесткой связью между машинами, разделив ее на независимые участки, и предусмотреть работу этих участков или в виде единого автоматизированного потока, или независимо друг от друга. Поместив между участками бункерные устройства или накопители с запасом полуфабрикатов или изделий, можно частично компенсировать простои участков, так как при простое одного участка остальные могут работать некоторое время за счет изделий, имеющихся в бункерах. Однако эффективность такого разделения линии на участки уменьшается вследствие усложнения и удорожания ее механизмов. Поэтому деление линий на большое количество участков не всегда целесообразно.

При большом числе взаимосвязанных машин линию следует делить на участки с промежуточными накопителями так, чтобы время простоев, а следовательно, и потери производительности на этих участках были одинаковыми. Количество, частота и причины простоев могут быть различными. Они зависят от конструктивного совершенства машин и степени надежности их работы, технического состояния, уровня организации производства и целого ряда случайных причин.

Эксплуатационная производительность поточной линии определяется эксплуатационной производительностью последнего участка или последней машины, которые помимо собственных простоев могут иметь простои, вызываемые простоями предыдущих участков линии.

Здесь следует отметить, что под временем простоя последнего участка следует понимать не только продолжительность его фактической остановки, но и время работы вхолостую, когда участок не останавливается, но продукции не дает. Например, при случайной остановке тестоделителя конвейерную печь останавливать нельзя, так как в пекарной камере находятся тестовые заготовки. Таким образом, печь некоторое время будет работать вхолостую, не давая продукции. При этом время холостой работы печи будет зависеть от продолжительности простоя тесто делительной машины.

Для того чтобы определить время простоя последней машины линии с гибкой связью между машинами, необходимо провести длительные эксперименты для получения статистических данных о частоте простоев оборудования и законе их распределения.

В поточных линиях с жесткой связью между машинами продолжительность простоя линии равна продолжительности простоя любой машины.

Таким образом, технологические линии состоят из комплексов оборудования. Функциональная структура линий просматривается настолько четко, что часто комплексы А, В и С называют самостоятельными линиями, например, линия для упаковки молока, линия для получения шоколадных масс и т. д.

Компонование линии - это прежде всего корректировка технологии, модернизация оборудования, создание средств управления технологическими процессами, связующими их в один большой процесс (технологическую систему), а не простое соединение машин и аппаратов в цепочку с помощью конвейеров разных типов.

Согласно ГОСТ 12.3.002 «Процессы производственные. Общие требования безопасности» безопасность производственных процессов обеспечивается:

Выбором применяемых технологических процессов, приемов, режима труда и порядка обслуживания производственного оборудования;

Выбором производственных помещений (уровни опасных и вредных производственных факторов в которых не должны превышать установленных санитарно-гигиеническими нормами величин);

Выбором производственных площадок (для процессов выполняемых вне производственных помещений);

Выбором исходных материалов, заготовок и полуфабрикатов (исходные материалы, заготовки и полуфабрикаты не должны оказывать вредного воздействия на работающих, а при необходимости их использования должны применяться соответствующие средства защиты работающих);

Выбором производственного оборудования;

Безопасным размещением производственного оборудования и организацией рабочих мест;

Механизацией и автоматизацией производственного процесса;

Выбором способа хранения и транспортирования исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства;

Профессиональным отбором и обучением работающих (лица, допускаемые к участию в производственном процессе должны соответствовать физиологическим, психофизиологическим, психологическим, а также антропометрическим особенностям характеру работы; периодически проверять состояние здоровья; иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работ; обладать знаниями требований безопасности);

Применением средств защиты которые обеспечивают: удаление опасных и вредных веществ и материалов из рабочей зоны, снижение уровня вредных производственных факторов до установленных санитарно-гигиенических нормативов, защиту работающих от действия опасных и вредных производственных факторов, как при нормальных технологических режимах, так и при возникающих нарушениях технологического процесса.

Производственные процессы должны быть пожаро- и взрывобезопасными и не должны загрязнять окружающую среду выбросами вредных веществ.

Требования безопасности к технологическим процессам. Проектирование, организация и проведение технологических процессов должно предусматривать:

Устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное воздействие;

Замену технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями при которых эти факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью;

Комплексную механизацию, автоматизацию и дистанционное управление технологическими процессами и операциями;

Герметизацию оборудования;

Применение средств коллективной защиты работающих;

Рациональную организацию труда и отдыха с целью профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда;

Своевременное получение информации о возникновении опасных и вредных производственных факторов на отдельных технологических операциях;

Систему контроля и управления технологического процесса, обеспечивающую защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования;

Своевременное удаление и обезвреживание отходов производства.

Устранение непосредственного контакта работающих с вредными веществами. В химической промышленности большинство технологических процессов исключает непосредственный контакт работающих с перерабатываемыми материалами, так как технологические процессы проводятся в герметически закрытой аппаратуре и капсулированном оборудовании. Кроме этого технологические процессы ведутся при дистанционном управлении и с применением средств механизации.

Для повышения безопасности предусматривается замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов на процессы и операции при которых данные факторы обладают меньшей интенсивностью . Так безопасность операций транспортирования вредных и пожароопасных веществ можно повысить переведя твердые вещества (аммиачную селитру, серу, едкий натр и др.) в растворы, суспензии или расплавы, которые можно передавать по трубопроводам; сыпучие вещества целесообразно передавать пневмотранспортом; а сухое измельчение твердых тел заменять мокрым размолом.

Механизации, автоматизация и дистанционное управление технологическими процессами. Это требование обеспечения безопасности технологических процессов играет большую роль в коренном улучшении условии труда, работающих на химических предприятиях.

Механизация технологических процессов позволяет заменить операции, выполняемые вручную, машинами и механизмами, тем самым уменьшить опасности, связанные с ними. Механизация вредных и опасных технологических процессов освобождает рабочего от выполнения тяжелых, утомительных и монотонных операции, уменьшает время контакта с вредными и опасными веществами.

Наиболее перспективна в химической промышленности механизация таких операций, как загрузка в аппараты и выгрузка из них сырья и готовой продукции; удаление и транспортирование отходов; затаривание и складирование, отбор проб и проведение различных замеров в аппаратах и емкостях.

Автоматизация технологических процессов - более высокая ступень обеспечения безопасных условий труда на производстве, является одним из самых прогрессивных направлений новой техники и играет существенную роль в обеспечении безопасности технологических процессов. В автоматизированном производстве значительно уменьшается количество выделяющихся в воздух производственного помещения вредных и пожароопасных паров, газов и пылей.

Автоматизация дает возможность управлять также такими технологическими процессами, которые вследствие их вредности, опасности или недоступности исключают непосредственное обслуживание человеком.

Дистанционное управление облегчает труд человеку и выводит его из опасной зоны, если эта зона не может быть изолирована. В химической промышленности наиболее широко применяется пять систем дистанционного управления: механическое, пневматическое, гидравлическое, электрическое и комбинированное.

Герметизация оборудования - одно из основных условий обеспечения безопасности технологических процессов. Особое значение она имеет при переработке токсичных и пожаро-, взрывоопасных сред, так как их утечка в окружающую среду может привести к профессиональным отравлениям, пожарам и взрывам.

Наиболее частыми причинами нарушения герметичности являются неплотности в соединениях деталей оборудования. Устранение или уменьшение степени неплотности достигается применением уплотнителей. Выбор тех или иных видов уплотнений определяется требуемой степенью герметизации и условиями эксплуатации оборудовании, в том числе давлением среды, температурой, скоростями движения и др.

15.3 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА

Для современного уровня развития химической промышленности характерна комплексная автоматизация производства и централизация управления, так как большая часть технологических, процессов потенциально опасна.

Дли автоматизации производственных процессов используют средства автоматического контроля и сигнализации, защиты и блокировки, управления и регулирования.

Значительные отклонения от заданных технологических параметров - температуры, давления и уровня продукта в аппарате, концентрации и процентного соотношения реагирующих веществ, очередности или времени загрузки реагентов - могут принести к крупным авариям, пожарам и взрывам.

Безопасность многих химических процессов (нитрования, хлорирования, сульфирования, окисления органических веществ) зависит от правильного дозирования реагирующих веществ, непрерывного перемешивания и поддержания заданной температуры.

Неравномерность загрузки, недостаточное перемешивание и охлаждение неизбежно приводят к появлению местных зон с высокой концентрацией и температурой, что сопровождается бурным окислением сырья, выделением значительного количества побочных газообразных продуктов и может привести к взрывам. Для многих отраслей промышленности характерно тепловое проявление химических реакций при процессах, т. е. выделение значительного количества тепла. К таким процессам относятся адсорбция, растворение, нитрование, галогенирование, алкилирование, щелочное плавление, сульфирование, полимеризация, окисление и т. п.

Многие реакции указанных процессов, сопровождаемых значительными тепловыми эффектами, при недостаточном отводе тепла из зоны реакции могут заканчиваться пожаром или взрывом, так как реагирующие и получающиеся вещества в большинстве случаев легковоспламеняющиеся горючие жидкости или газы, или вещества, бурно взаимодействующие при повышенных температурах.

Кроме того, скорость возникновения и распространения аварийного состояния во многих технологических, особенно химических процессах такова, что только специальные автоматические устройства и приборы могут надежно защитить их и своевременно локализовать возможную аварию, взрыв или пожар.

Автоматический контроль предельных значений технологических параметров, сигнализация, защита, управление различными процессами и их регулирование обеспечивают надежную и безопасную эксплуатацию установок, дают возможность исключить или своевременно предупредить перегрев или прогар аппаратов, их разрыв при избыточных давлениях, утечку продукта, образование взрывоопасных концентраций в аппаратах и помещениях, разложение веществ со взрывом или образованием пожароопасных побочных продуктов и самовозгорающихся соединений и т. п.

Приборы автоматического контроля регистрируют параметры технологического процесса и подают сигнал об их нарушениях. Это дает возможность обслуживающему персоналу своевременно принять необходимые меры и ввести процесс в безопасный режим. Ha химических предприятиях широко применяют три вида технологической сигнализации: контрольную, предупредительную и аварийную.

Контрольную сигнализацию применяют для автоматического извещения о работе и останове отдельных механизмов и машин, o положении запорных органов на коммуникациях.

Предупредительную сигнализацию применяют для автоматического извещения обслуживающего персонала о возникновении опасных изменений технологического режима, т. е. о достижении крайних, предельных значений технологических параметров, дальнейшее отклонение которых может привести к аварии, пожарам и взрывам.

Аварийная сигнализация служит для извещения обслуживающего персонала об аварийном отключении оборудования. Устройства аварийной сигнализации обычно связаны с системой защиты и блокировки. К аварийной сигнализации относится и специальная автоматическая пожарная сигнализация.

Приборы автоматической защиты сигнализируют об опасностях, связанных с отклонением от нормального хода рабочего процесса. При достижении предельных значений контролируемых параметров частично или полностью останавливают процесс, прекращают подачу сырья или теплоносителя, стравливают избыток паров и газов в атмосферу, открывают спускные устройства для отвода продукта или обеспечивают другие меры ликвидации опасности возникновения пожара, взрыва и аварии. Таким образом, эти приборы, не регулируют технологический процесс, но вмешиваются в него при критическом значении параметров без участия человека. Приборы автоматической защиты часто объединяют с устройствами предупредительной автоматической сигнализации. Эти приборы широко используют для защиты электрических машин и сетей от последствий коротких замыканий и перегрузок, предотвращения перегрева и повышения давления компрессорных установок, для предотвращения переполнения горючими жидкостями технологических аппаратов и образования взрывчатых концентраций в аппаратах и помещениях; для локализации развития пожара по вентиляционным и технологическим коммуникациям, автоматического тушения пожаров и т. п.

Автоматическая блокировка относится к особому виду автоматической защиты, она служит для предупреждения возможности неправильных или несвоевременных включений и отключений машин и аппаратов, в результате которых могут произойти аварии, пожары и взрывы.

Автоматическая блокировка широко применяется для предупреждения образования взрывоопасных концентраций в технологических установках, в производственных помещениях, в которых выделяются вредные и взрывоопасные пары и газы (блокировка газоанализаторов с вентиляционными установками) и т. п.

Блокировку применяют как при ручном, так и при автоматическом управлении, блокируя действия исполнительных органов, обеспечивающих включение последующих операций только после завершения предыдущих.

Автоматическое управление обеспечивает включение аппаратов или агрегатов, их остановку, торможение, реверсирование и строгое соблюдение последовательности операций по заранее заданной программе. Роль человека при этом заключается только в посылке начального (пускового) импульса.

Автоматическое управление чаще всего бывает дистанционным, оно обеспечивает согласованную и надежную работу оборудования, требуемые условия безопасности, а также исключает пожарную опасность.

Приборы автоматического регулирования обеспечивают поддержание без участия человека заданных параметров технологических процессов, не допускают их отклонения в ту или иную сторону от заранее установленного безопасного значения и тем самым исключают возможность возникновения пожаров и взрывов.

В тех случаях, когда заданное значение регулируемой величины изменяется во времени по известному заранее закону, применяют программное регулирование.

Предупреждение аварий средствами автоматического контроля , защиты и блокировки.

Основными элементами любых схем автоматического контроля (рис. 9.2, а) являются: чувствительные воспринимающие элементы (датчики), линия связи (капилляр, электропровод), контрольно-измерительное (воспроизводящее) устройство, сигнальное контактное устройство и сигнальные лампы, звонки, сирены. Чувствительный - элемент устанавливают в аппарате или любой контролируемой зоне.

Датчик (чувствительный элемент) воспринимает изменения температуры, давления, уровня или другой контролируемой величины и по линии связи 2 передает соответствующие импульсы контрольно-измерительному устройству 3, которое фиксирует (показывает, записывает) эти изменения. Если приборы снабжены сигнальными устройствами 4, то при крайних критических значениях параметров сигнальные устройства замыкают сигнальные сети и включают лампы, звонки, сирены 5.

Основные элементы схем автоматической защиты (рис. 9.2, б) чувствительные элементы (датчики), линии связи, измерительное и сигнальное устройство или преобразователь энергии, сигнальные лампы, исполнительные органы, запорные, отсекающие или стравливающие органы.

При этой схеме в случае предельного отклонения в защищаемом аппарате какого-то параметра чувствительный элемент передает соответствующий импульс (пневматический, механический, электрический) измерительному устройству 3, сигнальному устройству 4 или преобразователю энергии 8 (преобразователь электрической энергии в пневматическую или пневматической в электрическую).

Измерительное устройство фиксирует величину параметра, сигнальное устройство обеспечивает подачу светового или звукового сигнала 5 и включение электрических сетей исполнительных органов 6. Исполнительные органы вызывают соответствующее перемещение запорных, отсекающих или стравливающих органов 7. Таким образом, схема защиты обеспечивает прекращение подачи продукта или теплоносителя в аппарат 9, стравливание или аварийный слив продукта через стравливающие органы 7.

Такая защита особенно характерна для химических предприятий (процессы нитрования, галогенирования, сульфирования, полимеризации, окисления и т. п.).

Основные элементы схем автоматической блокировки те же, что и в схемах защиты, но отличие состоит в характере их взаимодействия.

Например, по одной из таких схем (рис. 9.2, в) специальное устройство 8 блокирует действия двух исполнительных органов 6, что обеспечивает включение последующей операции только после завершения предыдущей. Если регулирующий прибор 3 через сигнальное устройство 4, исполнительный орган 6 и регулирующий орган 7 включил систему охлаждения и через некоторое время дал команду на проведение следующей операции, например, подачу какого-то сырья, но реакционная смесь еще не охладилась, то блокирующее устройство 8 не пропустит импульс на второй исполнительный орган 6 и регулирующий орган 7 не откроется, а следовательно, подачи сырья не произойдет.

Схемы блокировки, как правило, индивидуальны и мало похожи одна на другую, но сущность их действия аналогична во всех случаях.

Обеспечение надежности систем автоматики. Для повышения безопасности ведения некоторых технологических процессов в случае выхода из строя какого-либо элемента системы автоматики или отклонения параметра на опасную величину, в системе регулирования процесса следует предусматривать:

независимые, но параллельно работающие системы регулирования и защитных блокировок;

схемы блокировок, предотвращающих пуск установки до нажатия кнопки. Такие схемы исключают возможность аварий на производстве в результате самовольных выключений блокировок персоналом;

автоматические управление, в котором предусмотрено последовательное срабатывание защитных блокировок для остановки опасных производств с многостадийными технологическими процессами;

срабатывание системы защиты при поступлении сигнала от одного из датчиков взаимозависимых параметров, например, давление и расход потока, соотношение и температура процесса, температура и давление в аппарате;

установка нескольких параллельно работающих датчиков на каждый наиболее важный технологический параметр для сокращения случаев отказа, а также ложного срабатывания системы защиты при возникновении неисправности самого датчика. Выбор числа датчиков и схемы работы защитных устройств зависит от особенностей данного процесса.

Цель и задачи занятия

Цель занятия - освоить методику составления технологической схемы

2.Выбрать схему армирования ВКМ

3.Выполнить конструкторско-технологическую проработку изделия из

4.Выбрать технологический процесс изготовления изделий из ВКМ

5.Составить технологическую схему процесса

Введение

В существующих учебниках и специальных изданиях чаше всего при­водят описания известных технологических схем, т.е. последовательность операций и аппаратов, через которые протекает сырье, превращаясь в конеч­ный продукт, дают режимы (давление, температура и т.д.), приводят данные о размерах и мощности оборудования, экономическую информацию. Однако отсутствуют данные о том, как создавался технологический процесс, какие ступени развития прошел, какие показатели стремились достичь и каких дос­тигли. Все эти вопросы входят в стратегию разработки технологического процесса. Эмпирически сложившаяся методология создания технологического процесса включает последовательное выполнение работ на различных стади­ях (этапах). Разработку начинают с поисковых исследований, лабораторных исследований, проектирования и конструирования пилотных установок, их эксплуатации и получения исходных данных для проектирования укрупнен­ного производства. В эту последовательность вписываются этапы создания опытных партий продуктов, их испытаний и методик анализа, оценки у по­требителя, экономический анализ и создание систем автоматического регу­лирования и управления. Поэтому основная задача технолога - научиться хорошо разбираться в научных и технических вопросах, совокупность кото­рых определяет содержание любого технологического процесса, научиться мыслить категориями цельного процесса с учетом требований к качеству технологических разработок. Технолог-разработчик должен хорошо разби­раться в современных тенденциях развитии технологии, что крайне важно для правильной постановки задачи при выборе направления работ, при опре­делении технических решений в ходе разработки процесса. Только при такой постановки вопроса с учетом стратегии разработка технологических процес­сов возможно разработать эффективную технологическую схему практиче­ски любого производства, в том числе и производства изделий из ВКМ.

Теоретическая часть

Технология производства любого вида продукции - это совокупность всех операций, которые проходит сырье до получения из него целевого про­дукта. Совокупность последовательных операций, протекающих в соответст­вующих машинах и аппаратах (оснащенных средствами контроля и управле­ния) при соблюдении технологических режимов, в сочетании с подробным их описанием, называют технологической схемой.

Как правило, разработку технологической схемы проводят под конст­рукцию конкретного изделия, которое должно отвечать определенным тре­бованиям. В случае незначительных изменений в конструкции известного изделия производят корректировку и уточнения отдельных этапов и опера­ций технологического процесса и технологической схемы. При создании из­делий из новых материалов и принципиально новой конструкции разработку технологической схемы процесса производства изделий из ВКМ осуществ­ляют согласно схемы (см. рис. 3).

При разработке технологической схемы необходима тесная взаимо­связь этапов с целью их корректировки и уточнения при конструировании ВКМ, изделий из него, выборе технологии и аппаратурном оформлении все­го технологического процесса. Естественно, на первой стадии возможна только принципиальная разработка технологической схемы, заключающаяся в схематичном изображении отдельных операций предполагаемого техноло­гического процесса без указания используемого оборудования, режимов и т.д.

Рис. 3. Разработка технологической схемы производства изделий из КМ

Стройная и полная технологическая схема может быть получена при последовательном решении задач каждого этапа, взаимного согласования полученных результатов, их уточнения и корректировки и оформлении ком­плекта технологической документации.

В соответствии с техническим заданием (ТЗ) проводят предваритель­ную проработку нескольких вариантов конструкции изделия.Для каждого варианта конструкции производят выбор ингредиентов КМ, совместное со­четание которых позволит создать КМ с заданным уровнем механических свойств.

Выбор ингредиентов и их возможных сочетаний производят в соот­ветствии с методическими указаниями к лабораторной работе по курсу «Строительная механика» (Метод., указания: Богатеев Г.Г. «Изучение проч­ностных характеристик элементов строительных конструкций из ВКМ в за­висимости от технологических факторов» - Казань, КГТУ, 1998 г.).

Выбор ингредиентов КМ

Основными характеристиками для выбора волокнистого материала яв­ляются относительная стоимость С=Ц-р/0в и удельные прочность-oVp и уп­ругость Е в /р (Ц -цена, р - плотность волокнистого наполнителя, -с в и -Е в - прочность при растяжении и модуль упругости соответственно).

С учетом комплекса требований ТЗ и при C=min, -ав/р = п1ах и Ев/р=тах осуществляют выбор наполнителя.

При выборе геометрической формы наполнителя учитывают их влияние на распределение нагрузки в композиции, на механизм разрушения КМ, а также учитывают размеры и конструкцию изделия, условия эксплуа­тации и др.

Для изделий малой толщины и сплошной конфигурации предпочти­тельнее использовать высокодисперсные наполнители (порошки и т.д.), т.к. они легко распределяются в связующем.

В случае использования волокнистого наполнителя (волокна, нити, жгуты) прочность наполнителя в изделии используется максимально.

Замена монолитных волокон полыми (капилярными) позволяет резко увеличить проч­ность и жесткость изделий присжатии иизгибе, однако их использование в изделиях, работающих на растяжение, не эффективно.

(при растяжении)

(при сжатии)

где - толщина слоя связующего между волокнами;

Относительное удлинение при разрыве матрицы и волокна со­ответственно;

Разрушающее напряжение при сжатии однонаправленного КМ;

G - модуль сдвига связующего.

При создании КМ с требуемыми выбор оптимального соотношения ингредиентов осуществляют по зависимостям:

,

где и V B - пределы прочности и объемная доля волокон в КМ;

Предел текучести матрицы;

И Е м - модуль упругости волокна и матрицы соответственно.

Для полной реализации механических свойств волокон в КМ необхо­димо соблюдение условия

Определение оптимальной степени наполнения производят из соот­ношений или по номограмме (см. рис. 4).

Диаметр волокна,мкм

Рис. 4. Зависимость толщины пленки связующего от диаметра волокон

при однонаправленном расположении волокон и различной

степени наполнения.

и

,

Где - минимальная толщина прослойки связующего между волок­нами;

D - диаметр волокна;

V BV - объемное содержание волокон;

Коэффициент капиллярности; d н

И - внутренний и наружный диаметры полого волокна.

Выбор схемы армирования осуществляют на основании данных о распределении силового поля и характера нагружения, направлений и значе­ний действующих сил, углов армирования и количество волокон в каждом направлении.

В общем случае при выборе схем армирования придерживаются сле­дующих принципов:

-ориентация элементарных волокон или нитей в КМ одномерна в направлении вектора приложенной нагрузки;

-объемное содержание волокон должно быть большим и стремить­ся к своему предельному значению;

-волокна в системе равнонагружены и работают одновременно;

Число перекрещивающихся слоев (для многослойных КМ) долж­но быть одинаковым;

-волокна (слои) должны быть качественно склеены между собой.

При использовании в качестве наполнителей тканых материалов в ос­новном придерживаются вышеприведенных принципов. При этом учитыва­ют (для конкретных условий эксплуатации КМ) и вид прилагаемой нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, кручение).

Таким образом, выбирая форму, размеры и материал наполнителя, можно получить достаточно точные данные о том, из какого материала дол­жен быть второй компонент КМ.

Выбор матрицы (связующего). Полимерная матрица является важ­нейшим компонентом КМ, определяющим его технологические и эксплуата­ционные свойства. В качестве матрицы в КМ используют отверждаемые эпоксидные, полиэфирные и др. термореактивные смолы, а также полимер­ные термопластичные материалы. Матрица (связующая композиция) должна обладать определенным комплексом свойств, среди которых можно выде­лить:

Наличие реакционно-способных функциональных групп (-С-С-,
-СООН,-SН и др.) О

Достаточная для переработки вязкость;

Хорошая смачивающая способность по отношению к материалу на­полнителя и хорошая адгезия;

Адгезия матрица - наполнитель должна быть больше когезионной прочности связующего;

Обладать высокой скоростью отверждения;

Не выделять при отверждении низкомолекулярных побочных про­дуктов;

Должна обеспечивать идеально-упругое поведение материала КМ и др.

Для улучшения физических, механических, технологических и специ­альных характеристик КМ в состав связующего вводят наполнители, добав­ки, пластификаторы. Пластификаторы, в свою очередь, должны обладать следующими основными свойствами:

Способностью совмещаться с полимерами;

Малой летучестью;

Способностью проявлять пластифицирующее действие при повы­шенной температуре;

Химической стойкостью, которая должна быть не ниже, чем у пла­стифицируемого полимера;

Не должны экстрагироваться из полимера.

Такая последовательность выбора ингредиентов КМ позволяет проек­тировать и создавать композиционные материалы с заданными свойствами, выбирать прогрессивные технологические процессы переработки КМ в из­делия.

Матричными материалами могут быть металлы и их сплавы, орга­нические и неорганические полимеры, керамика и другие вещества. Одним из основных требований, предъявляемых матричным материалам, является условие непрерывности по всему объему КМ.

Другой компонент - наполнитель является прерывным, разделенным в композиции и считается усиливающим или армирующим.

Такими компонентами чаще всего являются тонкодисперсные порош­кообразные частицы или волокнистые материалы различной природы.

КМ характеризуется следующими признаками:

Состав и форма компонентов КМ определены заранее;

Компоненты, присутствуют в количествах, обеспечивающих задан­ные свойства материала;

Материал является однородным в макромасштабе и неоднородными в микромасштабе (компоненты различаются по свойствам, между ними су­ществует явная граница раздела).

При использовании в КМ высокодисперсных наполнителей, которые хаотически располагаются в материале, механические свойства таких мате­риалов одинаковы во всех направлениях. Такие материалы называют изо­тропными.

Ориентирование наполнителя (обычно волокнистого) обуславливает анизотропию свойств (т.е. различие механических свойств материала в раз­ных направлениях).

При однонаправленной ориентации волокон КМ можно считать трансверсально-изотропными; они имеют плоскость изотропии yz, пер­пендикулярную направлению армирования вдоль оси х (рис. 5).

Рисунок5-Модель однонаправленного(трансверсально-изотропного)композиционного пластика с основными схемами распределения напряжений

Другой разновидностью ориентированных КМ являются ортотропные материалы, армируемые волокнами или тканями с продольно-поперечной укладкой (рис. 6). В этих КМ образуются три взаимно ортогональные плос­кости симметрии механических свойств (ху, xz, zy).

В общем случае композиционные материалы представляют собой гете­рогенные системы, состоящие из двух или более фаз, между которыми есть четкая граница раздела. Каждый компонент в КМ сохраняет свои индивиду­альные свойства и имеет свое конкретное назначение. Как правило, матрица воспринимает нагрузку и передает ее наполнителю.

Варьируя типом наполнителя и матричного материала, их взаимодей­ствием и схемой расположения в КМ, можно получать изделия с заданным сочетанием механических свойств (рис. 7).

Рис. 7. Новый комплекс свойств КМ

На заключительной стадии из нескольких отбирают один из вариантов изделия с соответствующими ингредиентами КМ и производят отработку конструкции изделия на технологичность, т.е. производят конструкторско-технологическую проработку. Такую проработку производят в соответст­вии с ГОСТ (14.201-73), который устанавливает основные задачи, последова­тельность их решения, систему технологичности изделия и стадии их опре­деления.

Конструирование изделия - это комплексное решение системы взаимосвязанных и взаимообусловленных задач, связанных с обеспечением:

Конструктивно-геометрической определенности (задачи синтеза
конфигурации изделия);

Механической организации (разработка несущей конструкции изде­лия);

Технологичности изделия;

Вибростойкости и ударопрочности;

Химической стойкости к агрессивным средам и т.д.

Технико-экономической эффективности и конкурентоспособности.

Изделие из ВКМ может быть представлено как система деталей опре­деленного функционального назначения. Некоторые детали системы могут быть выполнены из металлов, другие - из неметаллических материалов (ке­рамика, полимеры и др.), а основные детали - из ВКМ.

Затем производят рационализацию и оптимизацию конструкции из­делия, т.е. производят ее совершенствование.

Для окончательного варианта конструкции производят технико-экономическую оценку.

Выбор технологического процесса получения ВКМ и переработки его в изделие осуществляют с учетом природы и структуры выбранных ин­гредиентов КМ, видом используемого полуфабриката (препрега), конструк­ции изделия, метода формования и обработки, назначением изделия и усло­виями его эксплуатации.

При разработке и выборе технологического процесса необходимо со­блюдение общих требований, а именно:

1. Равномерно распределять волокна (жгуты) в матрице, с заданным шагом, геометрией ячейки и характером армирования.

2.Обеспечивать прочную адгезионную связь между наполнителем и матрицей, а также между матричными слоями.

3.Полностью уплотнять КМ (если к изделию не предъявляют специ­альных требований).

4.Сохранять целостность волокон и их исходной прочности.

5.Обеспечивать возможность последующей сварки, пайки, склеивания и клепки.

С этой целью производят выбор последовательности выполнения тех­нологических операций в соответствующих аппаратах (установках) и составляют принципиальную схему технологического процесса производства КМ и переработки его в изделия.

Выбранная технологическая схема должна удовлетворять комплексу требований, а именно, быть:

Передовой;

Экономичной;

Обеспечивать выпуск высококачественной продукции, конкуренто­способной на рынке и т.д.

Основой технологической схемы производства является разрабаты­ваемый технологический процесс. Глубина и достаточная полнота разра­ботки выбранного процесса позволяет определить типы и количество обору­дования, потребное количество основных и вспомогательных материалов, топлива, всех видов энергии, рабочей силы, необходимые площади, типы и размеры зданий, сооружений и т.д.

Технологическая подготовка включает:

1.Разработку технологических процессов (операций) и определение их последовательности.

2.Выбор и расчеты оборудования и установления режимов их работы.

3.Определение потребной технологической оснастки, проектирование и изготовление специального инструментария.

4.Систему организации рабочих мест и транспортирования сырья, ма­териалов или обрабатываемой продукции.

5.Разработку прогрессивных норм затрат рабочего времени, сырья, материалов, энергии и т.д.

6.Проектирование организации технического контроля.

Принципы выбора форм технологических документов

Всякое материальное производство - это процесс создания матери­альных благ, представляет собой естественное условие человеческой жизни и является материальной основой других видов деятельности.

Промышленное производство складывается из циклов. Производст­венный цикл - период времени от запуска исходного сырья, материалов, полуфабрикатов в производство по установленному на данном предприятии технологическому процессу до полного изготовления и сдачи продукции на склад, потребителю. Производственный цикл определяется для деталей, со­ставных частей и изделия в целом и характеризуется длительностью цикла и структурой цикла, т.е. имеется в виду соотношение между длительностя­ми операций и временем перерывов в цикле.

Промышленное изделие - изделие, изготовленное промышленным способом на основе серийной технологии, обладает относительно устойчи­вой формой и свойствами законченного продукта (т.е. не является сырьем, заготовкой, элементом конструкции).

Для промышленного производства изделий разрабатывают комплекты технологической документации в соответствии с выбранным технологиче­ским процессом.

Выбор технологической документации применительно к условиям конкретного производства обусловлен следующим:

Типом и видом производств;

Стадией разработки документации;

Выбором технологического процесса для изготовления изделия и его составных частей (в том числе и ремонта);

Наличием отдельных видов специфического оборудования.

В свою очередь выбор состава форм технологических документов за­висит от объема выпуска продукции и ее номенклатуры. Для предпри­ятий с небольшим объемом производства разработку технологического про­цесса выполняют на формах маршрутных карт, а также в виде технологи­ческих инструкций.

Маршрутные карты используют на рабочих местах вместе с конст­рукторской документацией.

Предприятия, отличающиеся большим объемом выпуска изделий, ис­пользуют, как правило, операционную технологию - подробное описание выполняемых действий каждого исполнителя на рабочем месте.

Документы общего назначения

Технологическая инструкция предназначена для описания техноло­гических процессов, повторяющихся при изготовлении или ремонте изделий, правил эксплуатации средств технологического оснащения.

К таким документам относят, прежде всего, титульный лист и карту эскизов.

К документам специального назначения относят: маршрутную кар­ту, карту технологического процесса, операционную карту, карту типовой операции и т.д.

Маршрутная карта - предназначена для маршрутного или маршрутно-операционного описания технологического процесса или указания
полного состава технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта изделия (его составных частей), включая контроль и
перемещение по всем операциям различных технологических методов в тех­
нологической последовательности с указанием данных об оборудовании,
технологической оснастке, материальных затратах, нормативных и трудовых
затратах.

Технологическая оснастка - совокупность приспособлений для ус­тановки и закрепления заготовок и инструментов, выполнения сборочных операций, а также для транспортирования заготовок, деталей или изделий.

Карта технологического процесса - предназначена для операцион­ного описания технологического процесса изготовления или ремонта изделия в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки или ремонта, с указанием переходов, технологических режимов и данных о средствах технологического оснаще­ния, материальных и трудовых затратах.

Операционная карта - предназначена для описания технологиче­ской операции с указанием последовательного выполнения переходов, дан­ных о средствах технологического оснащения, режимах и трудовых затратах (применяют при разработке единичных технологических процессов).

Карта технологической информации - предназначена для указания дополнительной информации, необходимой при выполнении отдельных операций (технологических процессов) и связанной с применением уникаль­ных средств технологического оснащения, прогрессивных методов изготов­ления или ремонта изделия.

Маршрутное описание техпроцесса - сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов.

Маршрутно-операционное описание техпроцесса - сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте в последователь­ности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах.

Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемого на одном рабочем месте.

Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического ос­нащения при постоянных технологических режимах и установке.

Технологическое проектирование начинают с разработки маршрут­ной технологии, т.е. с установления последовательности выполнения основ­ных операций и использования групп оборудования. По маршрутной техно­логии за каждым участком закрепляют обрабатываемые в нем виды продук­ции и составляют спецификации потребных для их изготовления (обработки) оборудования и материалов.

Вслед за маршрутной (в разделе технико-технологические расчеты) разрабатывают более детальную пооперационную технологию. Важнейшим требованием к технологическому процессу является ее единство, т.е., начиная от подготовки сырья и материалов и заканчивая вы­пуском продукции все процессы производства должны быть связаны в еди­ную технологию. Соблюдение этого требования является основой высоко­производительной работы проектируемого промышленного предприятия.

Практическая часть

Выбор и составление принципиальной и технологической схемы осу­ществляют в соответствии с требованиями ТЗ к изделию, а также с учетом результатов выбора ингредиентов КМ и возможных и рациональных техно­логий его создания и переработки.

ИЗ всего имеющегося парка оборудования, используемого для получе­ния ингредиентов ВКМ, их подготовки к процессу создания ВКМ и получе­ния из него полуфабрикатов, производят выбор наиболее экономичных и производительных установок (стандартного оборудования), потенциально пригодных для осуществления технологического процесса.

За основу технологического процесса выбирают схему процесса, про­веренного производственной или опытной практикой. Для наглядности и об­легчения работы целесообразно составить черновую маршрутную техноло­гию в виде схемы с указанием на каждой операции применяемого оборудо­вания по существующему техпроцессу, заданной суточной производительно­сти и предлагаемые изменения в технологическом процессе.

Технологическую схему производства составляют, начиная с фазы по­лучения ингредиентов КМ или их подготовки, и заканчивают операцией укупорки изделия и поставкой потребителю. На последующих этапах в ре­зультате технологических и технических расчетов технологическая схема может быть уточнена и несколько видоизменена.

Описание технологической схемы должно быть кратким и четким. В нем должны быть указаны последовательность производственных операций, схемы переходов обрабатываемых материалов с операции на операцию, и указаны отличительные особенности предлагаемой технологической схемы производства. В описании необходимо также указать - что дает такое (та­кие) нововведение с точки зрения улучшения технологического процесса, повышения производительности и улучшения качества изделий, уменьшения экономических затрат, улучшение санитарно-гигиенических условий произ­водства, экологичности и т.д.

При проектировании новых производств разработчик должен само­стоятельно разработать всю технологическую схему производства, опираясь на знания, полученные за время обучения в университете и при прохождении производственной практики на предприятиях отрасли.

При разработке технологических схем производства необходимо пре­дусмотреть все основные мероприятия по реконструкции действующих ус­тановок и операций:

1. Обеспечение технического прогресса внедрением прогрессивных технологических процессов.

2. Интенсификация технологических процессов и всего производства за счет использования новых высокопроизводительных видов оборудования, модернизации существующего оборудования, а также за счет применения более мощных агрегатов и узлов технологических установок.

2.Повышение качества продукции.

3.Внедрение комплексной механизации трудоемких работ на всех ос­новных и вспомогательных операциях, а также комплексной автоматизации всех производственных процессов.

4.Обеспечение безопасных условий труда и т.д.

Если изменений, вносимых в технологическую схему известного про­изводства, много, то необходимо свести их после детального обоснования в таблицу по примерно следующей схеме (форме):

Таблица 1-Перечень изменений, вносимых в технологическую схему производства

С учетом изложенные положений и требований составляют принципи­альную технологическую схему (каркас), на которую на последующих заня­тиях на основании выполненных исследований, выбора и расчетов оборудо­вания, материального баланса и др. будут нанесены конкретные данные по каждой операции, тип и количество оборудования, нормы расхода, загрузки и потери сырья и материалов, контролируемые параметры технологического процесса и их техническое оснащение средствами автоматизации, регулиро­вания и управления и т.д.

После уточнения и согласования с преподавателем разработанная принципиальная технологическая схема должна быть защищена авторами на практическом занятии.

При оформлении текстового материала необходимо соблюдение соот­ветствующих ГОСТ.

Контрольные вопросы

1. Цель и задачи занятия.

2.Технология производства, технологическая схема производства из­делий.

3.Основные задачи технолога.

4.Принципиальная схема разработки технологической схемы произ­водства изделия из ВКМ.

5.Конструирование изделия и отработка его на технологичность.

6.Основные требования, предъявляемые к технологическому процессу на стадии его разработки.

7.Технологическая подготовка производства.

8.Маршрутная, пооперационная технология.

9.Основные принципы создания передовых технологий.

При
проектировании, организации и осуществлении технологических процессов для обеспечения безопасности должны предусматриваться следующие меры: устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами, комплектующими изделиями (узлами, элементами), готовой продукцией и отходами производства, оказывающими опасное и вредное воздействие; замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или не превышают предельно допустимых концентраций, уровней; комплексная механизация, автоматизация, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями при наличии опасных и вредных производственных факторов; герметизация оборудования или создание в оборудовании повышенного или пониженного (фиксируемого по прибору) давления (по сравнению с атмосферным); применение средств защиты работающих; разработка обеспечивающих безопасность систем управления и контроля производственного процесса, включая их автоматизацию внешней и внутренней диагностики на базе ЭВМ; применение мер, направленных на предотвращение проявления опасных и вредных производственных факторов в случае аварии;
применение безотходных технологий замкнутого цикла производств, а если это невозможно, то своевременное удаление, обезвреживание и захоронение отходов, являющихся источником вредных производственных факторов; использование системы оборотного водоснабжения; использование сигнальных цветов и знаков безопасности в соответствии с ГОСТ 12.4.026-76; применение рациональных режимов труда и отдыха с целью предотвращения монотонности, гиподинамики, чрезмерных физических и нервно-психических перегрузок; защита от возможных отрицательных воздействий природного характера и погодных условий.
Требования к производственным помещениям. Производственные помещения должны соответствовать требованиям действующих строительных норм и правил.
Уровни опасных и вредных производственных факторов в производственных помещениях и на рабочих местах не должны превышать величин, определяемых нормами.
Производственные помещения должны быть оборудованы таким образом, чтобы обеспечивалась эвакуация людей при пожарах и авариях в соответствии со СНиП 21.01-97.
Устройство инженерных сетей производственных помещений по условиям их эксплуатации должно соответствовать требованиям безопасности.
Требования к исходным материалам. Исходные материалы, заготовки, полуфабрикаты не должны оказывать вредного действия на работающих. При необходимости использования исходных материалов, заготовок и полуфабрикатов, которые могут оказывать вредное действие, должны быть применены соответствующие средства защиты работающих.
При использовании в технологическом процессе новых исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, а также при образовании промежуточных веществ, обладающих опасными и вредными производственными факторами, работающие должны быть заранее информированы о правилах безопасного поведения, обучены работе с этими веществами и обеспечены соответствующими средствами защиты.
Использование новых веществ и материалов разрешается только после утверждения в установленном порядке соответствующих гигиенических нормативов.
Требования к размещению производственного оборудования и организации рабочих мест. Размещение производственного оборудования должно обеспечивать безопасность и удобство его эксплуатации, обслуживания и ремонта с учетом: снижения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов до значений, установленных стандартами ССБТ, санитарными нормами; безопасного передвижения работающих (а также посторонних лиц), быстрой их эвакуации в экстренных случаях, а также кратчайших подходов к рабочим местам, по возможности, не пересекающих транспортные пути; кратчайших путей движения предметов труда и производственных отходов с максимальным исключением встречных грузопотоков; безопасной эксплуатации транспортных средств, средств механизации и автоматизации производственных процессов; использования средств защиты работающих от воздействия опасных и вредных производственных факторов; рабочих зон (рабочих мест), необходимых для свободного и безопасного выполнения трудовых операций при монтаже (демонтаже), обслуживании и ремонте оборудования с учетом размеров используемых инструментов и приспособлений, мест для установки, снятия и временного размещения исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства, а также запасных и демонтируемых узлов и деталей; площадей для размещения запасов обрабатываемых заготовок, исходных материалов, полуфабрикатов, готовой продукции, отходов производства, нестационарных стеллажей, технологической тары и аналогичных вспомогательных зон; площадей для размещения стационарных площадок, лестниц, устройств для хранения и перемещения материалов, инструментальных столов, электрических шкафов, пожарного инвентаря и аналогичных зон стационарных устройств; площадей для размещения коммуникационных систем и вспомогательного оборудования, монтируемого на заданной высоте от уровня пола или площадки, подпольных инженерных сооружений (коммуникаций) со съемными или открывающимися ограждениями и аналогичными зонами коммуникаций; разделения на роботизированных участках рабочих зон промышленных роботов и обслуживающего персонала.
Размещение производственного оборудования, коммуникаций, исходных материалов, заготовок, полуфабрикатов, готовой продукции и отходов производства в производственных помещениях (на производственных площадках) не должно создавать опасных и вредных производственных факторов.
Размещение производственного оборудования и коммуникаций, которые являются источниками опасных и вредных производственных факторов, расстояние между единицами оборудования, а также между оборудованием и стенами производственных зданий, сооружений и помещений должно соответствовать действующим нормам технологического проектирования, строительным нормам и правилам, утвержденным в установленном порядке.
Рабочие места должны иметь уровни и показатели освещенности, установленные действующими строительными нормами и правилами.
Организация рабочих мест должна отвечать требованиям безопасности с учетом эргономических требований, устанавливаемых в государственных стандартах на конкретные производственные процессы, производственное оборудование и рабочие места.