Экономические аспекты оптимизации смыкания прессов для изготовления ДСтП

 

Плотников С.М., Руденко Б.Д. (СибГТУ, Красноярск, РФ)

 

The effect of reduction of a cycle of pressing is considered at use of system of optimum rapprochement of a press of the big format for manufacturing of wood boards.

 

В России древесностружечные плиты прессуют в основном в одно- и многоэтажных прессах периодического действия. При загрузке пресса его этаж (этажи) размыкают на максимальную высоту, рассчитанную на загрузку наибольшего по толщине стружечного брикета вместе с полкой загрузочной этажерки, поэтому путь Н_п, проходимый подвижной плитой пресса до соприкосновения с поверхностью прессуемого материала,  может составлять 20 см и более. Операция прессования древесностружечных плит (ДСтП) является «узким местом» в производственном потоке, она ограничивает производительность остальных операций и всей линии. Повысить производительность оборудования без изменения технологии и больших капвложений возможно за счет вспомогательного параметра – продолжительности смыкания большеформатного пресса периодического действия. При этом скорость смыкания плит пресса осуществляется по экспоненциальному закону, при котором скорость выдувания воздуха из межплитного пространства не превышает допустимого значения на всем протяжении периода смыкания  [1].

Экономический эффект от снижения периода смыкания пресса для 1м³ изготовляемой плиты находим из выражения:

Э = α_с∙ С₁ – (И_2С – И₁) – Е_н (К_2С – К₁),               (1)

где  С₁ – себестоимость 1 м³ древесностружечной плиты;

 (К_2С – К₁) – разность удельных капвложений при использовании предлагаемой системы смыкания пресса и базовой системы, руб/м³;

Е_н – нормативный коэффициент использования капвложений. Для срока окупаемости средств, затраченных на модернизацию оборудования, равного 2,5 года,  Е_н = 0,4.

И₁, И_2С – годовые эксплуатационные издержки соответственно до и после использования автоматической системы смыканием пресса. Введение дополнительных датчиков (толщины стружечного брикета, анемометров) и усложнение гидравлической системы пресса повышает эксплуатационные издержки. Для предприятия средней мощности с годовым объемом производства плит 50∙10³ м³ принимаем  (И_2С – И₁) = 15  руб. на один м³ изготовляемой плиты.

α_с – коэффициент повышения производительности линии за счет сокращения периода смыкания плит пресса:

,                                            (2)

где  t_сэ – период смыкания плит пресса по предложенной экспоненциальной зависимости;

t₁ –  период смыкания с равномерной скоростью (традиционный способ);

Т –  время цикла.

Коэффициент α_с зависит от многих параметров. Для получения его конкретного значения примем следующие допущения:

- Время прессования (продолжительность выдержки стружечно-клеевой композиции в прессе) в современных прессах составляет 10 с на 1 мм толщины готовой плиты [2]. Сокращение этого времени связано с проведением прессования при высокой температуре в сочетании с другими методами интенсификации процесса прессования. Принимаем Т = 10 h_п,  где h_п – толщина изготовляемой плиты [мм];

- Время смыкания пресса t_сэ по экспоненциальной зависимости в три раза меньше времени смыкания с равномерной скоростью t₁. Это справедливо, в частности, при скорости выдувания воздуха V_x = 1 м/с и равномерной скорости смыкания V_y = 0,01 м/с [1]. Тогда с учетом того, что

t₁ – t_сэ = t₁ - t₁ = t₁ ,

 выражение (2) будет иметь вид:

      ;                                           (3)

Толщина исходного подпрессованного стружечного брикета  (ковра) в 3 раза превышает толщину готовой плиты h_п;

просвет между прессующими плитами Н_п составляет 200 мм [2].

Время смыкания пресса с равномерной скоростью определяется из выражения:

 ,                                (4)

где Н_п – межплитное расстояние;

h_к – толщина исходного стружечного брикета.

С учетом принятых выше допущений выражение (2) принимает вид:

                          .                           (5)

Коэффициент α_с минимален при изготовлении толстых древесных плит,  т.к. при этом сокращается время смыкания плит пресса t₁ из-за большой толщины исходного стружечного пакета, а время цикла Т возрастает. Зависимость коэффициента повышения производительности линии α_с от толщины изготовляемых плит представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Зависимость коэффициента α_c от толщины изготовляемой плиты: 1 – V_y = 0,005 м/с;  2 – V_y = 0,01 м/с

 

При изготовлении плит толщиной 17 мм для скорости смыкания прессующих плит V_y = 0,01 м/с получим α_с = 0,058.    Тогда  при  себестоимости продукции  С₁ = 4000 руб./м³  и  разности  удельных капвложений (К_2С – К₁) = 50 руб./м³ эффект от оптимизации смыкания пресса составит:

Э = 0,058 ∙ 4000 – 15 – 0,4 ∙50  =  197 руб.

Для предприятия с объемом производства А₂ = 50∙10³ м³ в год это соответствует годовой экономии 9,8 млн.руб.

  Со снижением толщины изготовляемых плит экономический эффект резко возрастает, а с увеличением толщины - снижается. Эффект рассчитан для площади прессующих плит 10 м². Для более крупных прессов, т.е. при увеличении данной площади, скорость выдувания воздуха из межплитного пространства увеличивается, поэтому приходится проводить смыкание с более низкой скоростью V_y. При этом коэффициент повышения производительности α_с возрастает, вместе с ним будет получен больший экономический эффект.

При сокращенном режиме прессования, получаемого, например, при использовании повышающего теплопроводность стружечно-клеевой композиции модификатора Скар-Лет 104 Ультра, время прессования может быть уменьшено почти вдвое. При этом коэффициент α_с также возрастет вдвое, и ускоренное смыкание пресса даст значительный экономический эффект.

Литература

1. Плотников, С. М. Оптимизация операции по смыканию плит крупноформатных прессов для изготовления ДСП / С. М. Плотников // Деревообрабатывающая промышленность. – 2008. - № 4. – С. 7-9.

2. Справочник по производству древесностружечных плит / Под ред. И. А. Отлева и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лесн. пром-сть, 1990. – 384 с.