Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng suất 4100 tấnnăm - Chương 6

Thiết kế phân xưởng sản xuất màng mỏng PVC năng suất 4100 tấnnăm - Chương 6.

Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò Chương 6 : CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CHỌN THIẾT BỊLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò Trong tất cả qúa trình sản xuất,khi nhập nguyên liệu ta luôn tính toán đến việc tổn thất nguyên liệu trong dây chuyền sản xuất để đảm bảo năng suất của sản phẩm làm ra. Khi tính cân bằng vật chất ta tuân thủ qui tắc sau:Tổng khối lượng chất vào = tổng khối lượng chất ra + tổng khối lượng tổn haoDo vấn đề máy cán mỗi khi gia nhiệt lên thì tốn nhiều điện,thời gian …Nên ta chọn số giờ làm việc mỗi ngày là 24h và số ca làm việc mỗi ngày là 3 ca (1 ca = 8h).Số ngày làm việc trong một năm của nhà máy là.Nlv = 365 – (N1 + N2 +N3) trong đó Nlv :Số ngày làm việc trong năm N1: số ngày nghỉ hàng tuần 46 ngàyN2 :số ngày nghỉ lễ trong năm 9 ngàyN3 :số ngày nghỉ để bảo trì, sữa chữa máy móc 10 ngày Nlv = 365 – (46 + 9 + 10) = 300 ngày . 6.1.Cân bằng vật chất.6.1.1.Năng xuất sản phẩm cho một ngàyTổng năng suất của nhà máy là 4100tấn/1 năm .Ta chọn màng mỏng có đặc tính như sau :• Dày 0.1mm• Khổ 1.37• Một cuộn sản phẩm dài 1000m ± 100m.nặng 80-100kg• Tỷ trọng 0.199g/m2• Năng suất tính cho một năm : Nn = 23000m2 * 0.199g/m2 *3*300 = 4100tấn • Năng suất tính cho 1 ngày Nng = Nn /Nlv = 4100/300 = 13.67 tấn /ngày.• Năng suất cho 1 giờN1h = Nng/24h = 13.67/24 = 569.58kg/1h• Năng suất cho 1 ca N1ca = N1h * 8h = 569.58*8 =4.57tấn/caLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò 6.1.2 Sơ đồ qui trình công nghệ 6.1.3. Dữ liệu tính toán :• Năng suất sản xuất là 4100 tấn/năm Gọi A là nguyên liệu PVC và phụ gia được cân cho vào máy trộn a% là hao hụt trong quá trình trộn do nguyên liệu bám vào thành máy trộn cho a = 0.1% B là nguyên liệu từ máy trộn cho vào máy nấu C là nguyên liệu từ máy nấu chuyển sang máy nghiền D là nguyên liệu từ máy nghiền chuyển sang máy lọc D1 là phế ở máy lọc d là hao hụt trong quá trình lọc thay lướilọc cho d = 0.5% E là nguyên liệu từ máy lọc chuyển sang máy cán E1 là phế liệu khi cán e là tỉ lệ phế phẩm sau khi cán cho e=0.4% F là màng từ máy cán đem đi quấn cuộn F1 là biên liệu trong quá trình tách biên chia cuộn cho F1 = 0.1% f là hao hụt trong quá trình tách biên chia cuộn cho f = 0.5% G là bán thành phẩmLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Nguyên liệuTrộnNấu NghiềnLọc Cán a =0.1% A B C D E FBán thành phẩm GCắt biên,Quấn cuộn G D1,d=0.5% E1,e =0.4% phế F1,f = 0.5% Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò X là phế liệu tái chế đượcX là phế liệu bán đix là hao hụt trong quá trình phế tái sinh cho x = 1% B = (1- a%)*A (6.1)D1=D*d = 4157.94*0.5% =E1 = E*e = 4137.15*0.4% = D =(1-d%)*C +F1%*F (6.2)E =(1- d%)*D (6.3)F = (1- e%)*E (6.4)G =(1- f%)*F (6.5)Từ 6.5 ta tính được F = G/(1-f%) = 4100/(100 -0.5)*100 = 4120.60tấnTừ 6.4 ta tính được E = F/(1-e%) = 4137.15 tấn Từ 6.3 ta tính được D = E/(1-d%) = 4157.94 tấn Từ 6.2 ta tính được C = D/(1-d%) + 0.1*4120.60= 4178.83 + 41.20 = 4182.95tấn Từ sơ đồ trên ta suy ra B = C =4182.95 tấn Từ 6.1 ta tính được A = B/(1-a%) = 4187.14tấn Phế liệu tái sinh được X = 0.5*4157.94 + 0.4*4137.15 + 0.5*4120.60 = 57.94tấnPhế liệu bán X1 = (1-x)*X = (1-1%)*57.94 = 57.36tấn.Hiệu suất của sản xuất là H = G / A*100% = 4100 / 4187.14*100 = 97.92%Vậy tổng khối lượng nguyên liệu cần dùng trong 1 năm là 4187.14 tấn 6.1.4.Sơ đồ qui trình công nghệ in hoa6.1.5 Dữ liệu tính toán :Từ sản lượng sản xuất màng mỏng với năng suất 4100 tấn/năm, phụ thuộc vào nhu cầu khách hàng,thiết bò . Vì vậy lượng màng mỏng được chuyển qua công đoạn in hoa với sản lượng 960 tấn/năm Gọi L là bán thành phẩm chuyển qua máy in LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Bán thành phẩmInCắt biên ,quấn cuộnSản L5M5N5M1,m = 2.5% Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò M là màng được in songM1 là phế liệu trong quá trình cắt biên,quấn cuộnm là hao hụt trong quá trình cắt biên chia cuộn cho m = 2.5%Dựa vào sơ đồ trên ta có :L = MN = (1-m%)*M Từ đó ta tính được M = N / (1 –m%) =960 / (1-2.5%) = 984.62tấn M1 = m%*M = 2.5*984.62 = 24.62 tấnHiệu suất của sản xuất là H =N/M *100 = 960/984.62*100 = 97.50 %Vậy khối lượng bán thành phẩm cần phải đưa vào trước khi in là 984.62 tấn6.1.6 Đònh mức nguyên liệu cần dùng Dựa vào thành phần các chất có trong đơn pha chế và các giả thiết về thời gian ta đònh mức nguyên liệu sử dụng trong 1 năm, 15 ngày, 1 ca sản xuất.Theo sơ đồ khối của qui trình công nghệ cán màng tổng nguyện liệu dùng trong 1 năm là: 4187.14 tấn MPCV = 56.3%*4187.14 = 2357.36(tấn)Nguyên liệu PVC cần dự trữ trong 15 ngày được tính như saumpvc = 4187.14/300 *15*56.3% = 117.87 (tấn)Nguyên liệu PVC cần dùng cho 1 campvc = 117.87/15*3 = 2.62( tấn)Theo đơn pha chế ta có kết quả như sau Bảng đònh mức nguyên liệu sử dụng làm màng mỏng Nguyên liệuTỉ lệ (%)Lượng dùng trong 1 năm(tấn)Lượng dùng trong 15 ngày (tấn)Lượng dùng trong 1 ca (tấn)PVC 56.3 2357.34 117.87 2.62DOP 22.5 942.12 47.106 1.05CaCO318.54 776.30 38.80 0.86EPOXY 1.20 50.25 2.51 0.06GD109 1.20 50.25 2.51 0.06ACIDSTEARED 0.05 2.09 0.10 0.002METABLEN 0.05 2.09 0.10 0.002TiO20.16 6.70 0.33 0.007 Tổng 100 4187.14 209.33 4.66Bảng nguyên liệu đònh mức dùng in hoa Khối lượng màng bán thành phẩm trước khi đưa vào in hoa là 984.62tấn/nămTheo thực tế để in 1 tấn màng cần 30kg mực sau khi pha dung môi(20kg mực in thì + 10kg dung môi).Vậy để in 984.62 tấn màng trong 1 năm cần 29.54tấn mực sau khi pha.Suy ra lượng mực in cần dùng trong 30 ngày là :29.54*1000*30/300 =2954kgLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò Mực in dùng trong 1 năm :1181.6*300/30=11816tấn/năm Dựa vào đơn pha chế mực in và kết quả vừa tính ta có Bảng dònh mức nguyên liệu sử dụng . Nguyên liệuTỉ lệ (%)Lượng dùng trong 1 năm(tấn) Lượng dùng trong 30 ngày (kg)Lượng dùng trong 1ngày (kg) Mực in 40 11816 1181.6 39.39MEK25 7385 738.5 24.6Toluene 15 4431 443.1 14.77Ethylaceta20 5908 590.8 19.69Tổng cộng 100 29540 2954 98.456.2.Tính toán và chọn thiết bò cho các khâu.6.2.1.Tính nhiệt cho thiết bò Sau khi tính số lượng và các nguyên liệu xong ta tiến hành chọn máy,thiết bò được chọn phải đáp ứng các yêu cầu sau• Công suất phải phù hợp với năng xuất thiết kế và N thực tế > N tính toán• Số lượng vừa đủ • Giá trò kinh tế phù hợp.Theo thiết kế phân xưởng sản xuất màng PVC này ta chọn nguyên 1 hệ thống máy cán hiệu SHINE KON –Đài Loan chế tạo.Tốc độ tối đa 120m/phútHệ thống máy cán là 1 dây chuyền hoạt động liên tục từ khâu chuẩn bò,cán nguyên liệu đến ra sản phẩm hoàn chỉnh và được điều khiển bằng hệ thống PLC.6.2.2. Cân bột : Cân xác đònh bằng cảm biến tải trọng năng suất cân 125kg/mẻ6.2.3. Máy trộn cao tốc Từ phần tính toán ở trên ta có khối lượng cần trộn là 4187.14 tấn/năm tức là 13.96tấn/ngày.Chọn số mẻ trong một ngày là: 117 mẻ/ngàySuy ra thời gian cần cho một mẻ 5-10 phút Hệ thống máy trộn gồm 02 máy luân phiên Chiều cao 965mm, đường kính 900mm.Công suất :70 KWCửa tháo liệu điều khiển bằng xy lanh khí nénCánh khuấy gắn trong thùng trộn:Có 2 dạng cánh khuấyCánh khuấy chân vòt ở đáy thùng quay theo chiều kim đồng hồ có nhiệm vụ đẩy bột lên trên.Cánh khuấy dạng mái chèo có tac dụng tao lực trộn.LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò • Các thông số kỹ thuật:Dung tích 400 lít.Năng suất 180 - 210 lít.Nhiệt độ 80 -120 0C.Tốc độ cánh khuấy: Tốc độ thấp: 460 rpm Tốc độ cao: 920 rpm.Thời gian quay tốc độ thấp 60s.Thời gian trộn đối với sản phẩm có độn:Hàm lượng dầu Thời gian trộn21%≤DOP ≤ 30% 4,5 phút30≤DOP ≤ 40% 5 phút40% ≤DOP ≤ 50 % 5,5 phút6.2.4 MÁY LUYỆN KÍN (MÁY NẤU)Nhờ hai trục quay ngược chiều nhau với tốc độ khác nhau cùng khối gia trọng ép khối nguyên liệu tạo ma sát sinh nhiệt đưa nhiệt độ khối nguyên liệu lên nhiệt độ gia công. Đồng thời máy nấu thực hiện nhựa hóa sơ bộ khối nguyên liệu và đảm nhiệm một phần chức năng đảo trộn như máy trộn.• Cấu tạo:– Thùng nấu: Chiều cao tổng cộng: 4527mm. Chiều dài: 1700 mm Chiều rộng: 1532 mm Thể tích buồng nấu: 100 lít. Vật liệu chế tạo: thép LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò  Thùng nấu loại vỏ áo.– Hai trục nấu Vận tốc hai trục nấu: Trục trước là 46 rpm, trục sau là 40 rpm. Tỉ tốc: 1:1,15.– Một cửa xuất liệu.– Một cửa hông.– Một motor AC 300HP* 8P và hộp giảm tốc.– Hệ thống thủy lực và dầu bôi trơn cưỡng bức.– Đóng , mở cửa xuất liệu và cài giử cửa được điều khiển bằng hệ thống thủy lực.– Tủ điều khiển .6.2.5.Máy nghiền• Nhiệm vụ: – Trộn đảo keo, phá vỡ các polymer mạch dài để cho các phụ gia dễ xâm nhập vào.Máy nghiền còn là nơi phân phối nhựa lên máy cán.– Máy nghiền A: nghiền sơ bộ.– Máy nghiền B: nhựa hóa hoàn toàn• Cấu tạo:– Trục cán A Kích thước máy nghiền : 66cm×213cm. Vận tốc trục: Trục trước: 17rpm. Trục sau: 20rpm.LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò Tỷ tốc: 1:1,17. -- Kích thước máy cán A :L*W*H :7.1m *3.1m*2m– Trục cán B Kích thước máy nghiền :61cm*183cm Vận tốc trục : Trục trước :16rpm Trục sau :20rpm _ Kích thước máy cán B:L*W*H : 6.6m*2.8m*2m– Bộ phận điều chỉnh khe hở trục thao tác bằng tay.– Bộ phận thắng từ.– Bốn trục cắt keo gắn cố đònh và hai trụ điều chỉnh bằng xy lanh khí nén.– Hai tấm chắn keo ở hai đầu trục6.2.6.Máy lọc• Cấu tạo : gồm các bộ phận chính :– Trục vít : Đường kính trục D =200 mm. Chiều dài L=980 mm Góc nâng răng =170 40’ Bước răng s=220 mm Bề dày răng C=22 mm. Vít được chế tạo từ thép không rỉ, bên ngoài có mạ Cr.LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò – Đầu khuôn : Đầu khuôn gồm hai bộ phận để thay thế nhau khi thay lưới lọc, mỗi đầu khuôn có gắn tấm đỡ lưới lọc, các lứoi lọc ở phía trong và đầu đònh hình cho dòng nhựa ở phía ngoài.  Lưới lọc là loại lưới inox hình ô vuông, có ba lớp 120 ô/cm2, 100 ô/cm2, 80 ô/cm2. Tấm thép tổ ong là một tấm thép dày 30mm, 260mm, có các lỗ khoan x215 lỗ phía trong.– Xy lanh: L=910 mm Khe hở giữa thành trong xi lanh và trục vít t =0.5mm. Vật liệu gang đúc mạ Cr.– Phễu nạp liệu hình chữ nhật, thành xiên.– Motor DC, hộp số.– Hệ thống thủy lực để khóa mở đầu khuôn.– Hệ thống gia nhiệt xi lanh, đầu khuôn bằng dầu.– Đường nước giải nhiệt trục vít.– Máy lọc vận hành tự động ,liên tục Nhiệt độ máy lọc 150-170 0C tùy theo từng loại sản phẩm. Lưu lượng dầu nóng 25m3/h cho toàn máy lọc. Thời gian lưu từ 2-5 phút tùy tốc độ motor lọc. Motor 120KW, n=1750 vòng/phút.6.2.6.Máy cán bốn trụcLUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 [...]... NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò – Ngoài ra, máy còn có thiết bò an toàn gắn khung thân (4 nút bấm) và bàn điều khiển (1 nút bấm) kết hợp với thiết bò mở nhanh ( điều khiển bằng thủy lực) để tắt máy kòp thời khi có sự cố 6. 2.7.Hệ thống phụ trợ máy cán bốn trục • Hệ thống trục take_off: a Công dụng –chức năng: Là khâu trung gian dùng để đưa sản phẩm qua bên dàn tiền làm lạnh và để đ sản. .. nối các-đan giữa hộp số và trục cán Có 3 hộp số nằm và một hộp số đứng – Hệ thống gia nhiệt : bằng dầu gia nhiệt tuần hoàn LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò – Hệ thống trục take off, trục ép vân cho các sản phẩm có vân Hệ thống dàn giải p suất nén: 70 psi – Giải nhiệt cho sản phẩm sử dụng nước thường, nước lạnh, nước nóng tùy từng loại phẩm – Dàn quấn cho loại sản phẩm... được làm bằng thép đúc, có hệ thống bôi trơn dầu nhớt tuần hoàn – Cặp trục cán (trục giữa và trục đáy ) có độ bóng cao (do Đức sản xuất ) để sản xuất các loại màng trong có gia áp với độ trong suốt, độ bóng cao và cặp trục cán thường để sản xuất các loại màng trong thông thường, màng có vân… – Tỉ tốc giữa các trục cán : có thể điều chỉnh độc lập – Bộ phận điều chỉnh khe hở trục: đối với các trục cạnh... trên 8 bánh xe, cơ cấu truyền động trên motor AC công suất 3HP có gắn hộp giảm tốc Đường ray bằng dầm H & thép đường ray LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò – Bộ phận làm lạnh sơ bộ: gồm các trục rỗng Þ 160 mm, bề mặt mạ lớp HCR Thiết bò nâng bằng motor với thiết bò nâng kiểu vít xoắn – Bộ phận làm lạnh: trục rỗng 265 mm, lại xoắn đơn và mặt nạ HCR, bạc đạn, van quay cho... cooling có dạng hình côn, quay tròn để đưa màng vào trong trục được dễ dàng – Dàn lạnh chển động tới lui nhờ hệ thống bánh xe chạy trên 2 thanh ray (bánh xe chạy nhớ một hệ thống motor kéo) – Chuyển động của trục và dàn lạnh được điều khiển từ bàn điều khiển – Kích thước trục: Þ = 265 mm, L =2030mm LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò – Tác nhân truyền nhiệt cho trục: nước.. .Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò • Cấu tạo: gồm các bộ phận chính : – Kích thước các trục cán :  Đường kính : d =0 .61 m(24”)  Chiều dài : L = 2.032 m (80”)  Độ cứng bề mặt : 700 20(HS) – Công suất động cơ:  Trục cạnh và đáy :75HP  Trục đỉnh và giữa : 100 HP – Vỏ ổ trục, ổ bi: được làm bằng... chỉ đối với trục take_off 1 & 3, còn take_off 2 cố đònh LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 6 Chương 6: Cân Bằng Vật Chất Và Chọn Thiết Bò Trục vít chuyển động nhờ motor gắn bên dưới trục Trên đưởng chuyển động của vít xoắn này, người ta cài đặt các công tắc hành trình nhằm giới hạn đường đi đồng thời bảo vệ các trục khỏi bò va chạm với các thiết bò khác – Kích thước đường trục bằng nhau Þ 350mm x (L)2030mm – Tác nhân... 70 psi – Giải nhiệt cho sản phẩm sử dụng nước thường, nước lạnh, nước nóng tùy từng loại phẩm – Dàn quấn cho loại sản phẩm bình thường và sản phẩm có gia áp – Thiết bò bảo vệ: 4 nút tắt khẩu trên khung máy và một tại bàn điều khiển Bộ hãm động cơ bằng motor DC – Thiết bò mở nhanh: thao tác bằng thủy lực (đối với trục đỉnh và đáy) • Nguyên lý cấu tạo: – Máy cấu tạo chủ yếu gồm 4 trục cán sắp xếp theo... của hệ thống take_off được điều khiển từ bàn điều khiển 6. 2.8.Hệ thống ép vân: a Các bộ phận chính: – Khung được hàn bằng thép, được đặt trên một cơ cấu truyền động – Bộ phận ép vân: vỏ ổ trục vân làm bằng thép tấm, được nâng bằng xylanh thủy lực, trục cao su và trục thép có 350mm – Bộ phận truyền động: motor AC (10Hp)+ hộp giảm tốc +khớp đa năng 6. 2.9.Hệ thống dàn lạnh: a Các bộ phận chính: – Khung:... truyền – Thanh truyền nối giữa trục cán và hộp giảm tốc bằng khớp nối cac-dan.Ưu điểm của khớp nối này là giúp cho trục quay nhẹ nhàng, không bò sượng trục Đầu còn lại của trục cán nối với các ống dẫn dầu gia nhiệt – Các trục cán có thể điều khiển qua lại, lên xuống bở các motor gắn trên giàn máy ở hai bên đầu trục để điều chỉnh bề dày sản phẩm Các động cơ nhỏ này được khống chế bởi hệ thống điều khiển . 365 – ( 46 + 9 + 10) = 300 ngày . 6. 1.Cân bằng vật chất .6. 1.1 .Năng xuất sản phẩm cho một ngàyTổng năng suất của nhà máy là 4100tấn/1 năm .Ta chọn màng mỏng. Công suất phải phù hợp với năng xuất thiết kế và N thực tế > N tính toán• Số lượng vừa đủ • Giá trò kinh tế phù hợp.Theo thiết kế phân xưởng sản xuất màng