BÀI GIẢNG THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT THỰC PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC  LƯ VĂN LIL BÀI GIẢNG THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT THỰC PHẨM CẦN THƠ, 12/2019 LỜI NĨI ĐẦU Trong lĩnh vực cơng nghiệp nói chung ngành cơng nghiệp Thực phẩm nói riêng, việc xây dựng nhà máy thực phẩm cần trãi qua bước tính tốn thiết kế vơ quan trọng Từ việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy, tính đại cơng nghệ áp dụng vào sản phẩm thực phẩm, vị trí xây dựng nhà máy,… cho đảm bảo yếu tố an toàn, tiết kiệm xây dựng sản xuất sau Trên hết đảm nhà máy đưa vào hoạt động đem lại lợi nhuận cao với chi phí vận hành thấp nhất, góp phần bảo vệ nguồn tài nguyên Quốc gia toàn Thế giới Nhằm giúp sinh viên ngành công nghệ thực phẩm nắm khái niệm qui trình thiết kế nhà máy thực phẩm – nhà máy sản xuất qui mô công nghiệp, giảng đề cập đến khái niệm thiết kế, trình tự thực dự án liên quan đến thiết kế xây dựng (kể sửa chữa nâng cấp) nhà máy thực phẩm Trong trình nghiên cứu học tập, bạn sinh viên làm quen với công tác thiết kế chọn địa điểm xây dựng nhà máy, lựa chọn công nghệ cho phù hợp với qui mô sản xuất đảm bảo không lạc hậu so với Thế giới, Tính tốn cơng suất, cân vật chất, cân lượng, nguồn nhân lực để đảm bảo nhà máy hoạt động hết tính hiệu kinh doanh sản xuất sau Bài giảng xây dựng sở học phần tự chọn cho sinh viên chun ngành cơng nghệ Hóa học – Thực phẩm – Sinh học Có thể dùng làm tài liệu cho mơn có yếu tố thiết kế lĩnh vực khác Xây dựng Quản lý Công nghiệp Trong mơn học có u cầu sinh viên kết hợp thực tìm hiểu tập đánh giá nhận xét công nghệ nhà máy thực phẩm áp dụng thông qua buổi báo cáo chuyên đề Mặc dù chọn lọc nhiều thông tin trước đưa vào giảng, song khó tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận đóng góp ý kiến bạn sinh viên phê bình đánh giá bạn đọc Mọi ý kiến xin gửi địa chỉ: thầy Lư Văn Lil, Khoa CNTP & CNSH, Trường đại học Kỹ thuật – Công nghệ Cần Thơ, 256 Nguyễn Văn Cừ, P.An Hòa, Q.Ninh Kiều, Tp.Cần Thơ, email: lvlil@ctuet.edu.vn MỤC LỤC Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ 1.1 VAI TRÒ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA THIẾT KẾ .4 1.2 PHÂN LOẠI THIẾT KẾ .5 1.3 TỔ CHỨC CÔNG TÁC THIẾT KẾ 1.4 CÁC GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ 1.5 CÁC TIÊU CHUẨN DÙNG TRONG CÔNG TÁC THIẾT KẾ 13 Chương CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 26 2.1 VAI TRÒ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA VIỆC CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 26 2.2 CÁC NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 27 2.3 TRÌNH TỰ CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 28 2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ VIỆC CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY 31 Chương THIẾT LẬP MẶT BẰNG NHÀ MÁY 41 3.1 PHÂN LOẠI MẶT BẰNG NHÀ MÁY 41 3.2 CÁC CÔNG TRÌNH BÊN TRONG NHÀ MÁY .41 3.3 CÁC NGUYÊN TẮC THIẾT LẬP MẶT BẰNG NHÀ MÁY 43 3.3.1 Nguyên tắc hợp khối 43 3.3.2 Các nguyên tắc khác 44 3.4 MỘT SỐ PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ MẶT BẰNG NHÀ MÁY 45 3.4.1 Bố trí theo kiểu cờ .45 3.4.2 Bố trí đơn nguyên 46 3.4.3 Bố trí theo kiểu chu vi 47 3.4.4 Bố trí tự 47 3.5 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ ĐÁNH GIÁ MẶT BẰNG NHÀ MÁY .48 3.5.1 Diện tích đất nhà máy 48 3.5.2 Hệ số sử dụng đất nhà máy .48 Chương LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 49 4.1 KHÁI NIỆM VỀ CÔNG NGHỆ 49 4.2 THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ 50 4.2.1 Lựa chọn suất 50 4.2.2 Nguyên liệu - Sản phẩm .51 4.2.3 Quy trình cơng nghệ .51 4.3 CÁC NGUYÊN TẮC TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 54 4.3.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 55 4.3.2 Các thơng số tính tốn 55 4.3.3 Tính nguyên liệu - sản phẩm công đoạn sản xuất 58 4.4 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 61 4.4.1 Ngun tắc tính tốn lựa chọn thiết bị 61 4.4.2 Nguyên tắc bố trí thiết bị phân xưởng .62 Chương TÍNH XÂY DỰNG, ĐIỆN - NƯỚC, KINH TẾ 65 5.1 NHỮNG TÍNH TỐN CƠ BẢN VỀ XÂY DỰNG 65 5.1.1 Xác định kích thước nhà 65 5.1.2 Chọn hình thức mái nhà: Có loại 65 5.1.3 Chọn cửa .65 5.2 TÍNH ĐIỆN NƯỚC 66 5.2.1 Tính lượng nước cấp cho nhà máy .66 5.2.2 Tính điện .69 5.2.3 Tính tiêu thụ điện 71 5.3 TÍNH KINH TẾ 73 5.3.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức bên nhà máy 73 5.3.2 Xác định số lượng công nhân nhà máy 74 5.3.3 Xác định số công nhân gián tiếp 74 5.3.4 Tính tổng tiền lương .74 5.3.5 Tính tổng vốn đầu tư cố định 75 5.3.6 Tính vốn lưu động 76 5.3.7 Tổng vốn đầu tư 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ THIẾT KẾ 1.1 VAI TRÒ VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA THIẾT KẾ 1.1.1 Thiết kế nhà máy Việc bố trí xí nghiệp, khu cơng nghiệp mối liên hệ qua lại chúng với hệ thống khác thành phố xác định nhiều yêu cầu khác nhau: vấn đề chiếm đất địa phương, thành phố vấn đề khoa học công nghệ, kỹ thuật, giao thông vận tải, môi trường, lịch sử, văn hóa xã hội Khi thực cơng tác thiết kế lựa chọn địa điểm phù hợp để xây dựng nhà máy − Thiết kế nhà máy khâu nối liền thành tựu khoa học sáng tạo vào thực tế sản xuất nhằm nâng cao hiệu kinh tế Nhiệm vụ thiết kế chuyển kết nghiên cứu vào ứng dụng thực tế, cho sản phẩm đời tồn − Thiết kế nhà máy cải tạo nâng cấp nhà máy cũ làm tăng suất nhà máy − Cơng nghiệp giữ vai trị quan trọng kinh tế, qua sản xuất công nghiệp sản phẩm có chất lượng giá trị cao nhiều so với sản phẩm thơ Ví dụ: + Ứng dụng thành tựu khoa học thiết kế như: trước trùng, tiệt trùng phương pháp nhiệt (sử dụng nước), trùng, tiệt trùng phương pháp chiếu xạ gần phương pháp áp suất cao để trùng phương pháp gây tác động đến môi trường, nghiên cứu áp dụng rộng rãi + Hệ thống quản lý chất lượng nhà máy cải tiến nhằm tăng hiệu quản lý giảm chi phí nhân + Tận dụng phế liệu nhà máy tạo sản phẩm có giá trị góp phần làm tăng hiệu kinh tế nhà máy, giảm chi phí cho việc xử lý chất thải − Thiết kế đòi hỏi phải xác, tỉ mỉ để tránh gây hậu nghiêm trọng xây dựng nhà máy − Thiết kế phải tuân theo tiêu chuẩn nước quốc tế Cần cập nhật tiêu chuẩn tránh tượng nhà máy vừa thiết kế áp dụng qui chuẩn cũ lỗi thời 1.1.2 Nhiệm vụ thiết kế Cơng tác thiết kế có tác dụng định chất lượng cơng trình sau này, ảnh hưởng đến q trình thi cơng xây dựng, q trình phục vụ cơng trình, tuổi thọ cơng trình, tác dụng hiệu kinh tế cơng trình Đối với nhà máy chế biến thực phẩm, cơng nghệ sinh học ảnh hưởng đến chất lượng thành phẩm Vì người làm cơng tác thiết kế phải nắm vững yêu cầu tổng hợp công tác thiết kế, kiến thức công nghệ hiểu biết kỹ thuật xây dựng, thi công, an tồn lao động, vệ sinh cơng nghiệp, tài dự án,… trước tiên phải nắm vững bám sát nhiệm vụ thiết kế Bất kỳ thiết kế phải có nhiệm vụ thiết kế Nhiệm vụ thiết kế xuất phát điểm, sở để tiến hành thiết kế phải bám sát, kết yêu cầu thực tế, việc điều tra nghiên cứu kỹ Tùy loại thiết kế mà nhiệm vụ thiết kế có phần khác nhau, nói chung nhiệm vụ thiết kế xuất phát từ đòi hỏi từ phát triển kinh tế, có kế hoạch cải tiến kỹ thuật công nghệ Trong nhiệm vụ thiết kế đề đầy đủ dự kiến, qui định cụ thể tới nhiệm vụ, bao gồm nội dung sau: + Lý sở thiết kế + Địa phương địa điểm xây dựng nhà máy + Năng suất mặt hàng (kể phụ) nhà máy sản xuất + Nguồn cung cấp nguyên liệu, điện, nước lượng + Nội dung cụ thể phải thiết kế + Thời gian giai đoạn thiết kế 1.2 PHÂN LOẠI THIẾT KẾ 1.2.1 Thiết kế sửa chữa, mở rộng phải cải tiến phân xưởng sản xuất Dựa mặt nhà máy cũ loại thiết kế thường gặp Thiết kế đổi công nghệ, đổi thiết bị máy, thiết kế mở rộng thêm phân xưởng, nhà máy (khi thiết kế nhớ yêu cầu phát triển để dự trữ đất mở rộng) * Các bước thực hiện: - Thu thập số liệu liệu nhà máy - Tận dụng sở vật chất nhà máy - Phân tích đánh giá số liệu, yêu cầu khách hàng - Đưa phương án thực 1.2.2 Thiết kế Thiết kế nhà máy địa điểm cố định đơn vị đặt hàng với suất yêu cầu tự lựa chọn địa điểm cho phù hợp * Lưu ý: - Tận dụng phế liệu, thiết bị cũ nhà máy cũ (nếu có) - Vốn đầu tư - Theo yêu cầu chủ nhà máy - Đưa phương án Thường đầu đề thiết kế gắn liền với tên cụ thể địa phương, ví dụ: Nhà máy chế biến trái xuất Cần Thơ, Nhà máy bia Hậu Giang,… 1.2.3 Thiết kế mẫu Dựa giả thuyết chung thiết kế nhà máy để thiết kế nhà máy mẫu (thiết kế nhà máy địa điểm để bán viện trợ) Bản thiết kế sử dụng nhiều lần, phần bảo toàn, thay đổi phần cần thiết cho phù hợp với địa điểm xây dựng phần cấp nước, nguồn cung cấp điện, nhiên liệu,… đơi có thay đổi phần kết cấu móng cho phù hợp với tình hình địa chất, mạch nước ngầm tải trọng gió,… Đối với sinh viên thiết kế tốt nghiệp, điều kiện khả thu thập liệu, kiến thức tổng hợp, thời gian có hạn nên thường thiết kế mẫu, ngồi tham gia thiết kế hay thiết kế sửa chữa 1.3 TỔ CHỨC CÔNG TÁC THIẾT KẾ Đây cơng việc phức tạp có nhiều người tham gia, cần có người chủ trì đủ trình độ chun mơn, biết tổ chức làm việc theo nhóm, phân cơng hợp lý, tiết kiệm thời gian mà đảm bảo chất lượng 1.3.1 Xây dựng kế hoạch thời gian Để hồn thành cơng tác thiết kế nhà máy thực phẩm, đặc biệt thiết kế cần có khoảng thời gian định từ thống nội dung kế hoạch, tổ chức nhóm phân cơng nhiệm cụ cho thành viên đội thiết kế nghiệm thu thiết kế Thời gian thường tính với đơn vị tuần, trung bình từ 10 đến 15 tuần Bảng 1 Xây dựng kế hoạch thời gian mẫu STT Nội dung công tác thiết kế Thống nội dung, kế hoạch Tìm, phân tích tài liệu Chọn địa điểm xây dựng Hoàn thành, thông qua sơ Thiết kế công nghệ Thiết kế mặt phân xưởng Thời gian (tuần) 10 11 12 13 14 15 STT Nội dung công tác thiết kế Thiết kế mặt nhà máy Thiết kế điện Thiết kế phần cấp thoát nước Thời gian (tuần) 10 11 12 13 14 15 10 Vẽ vẽ 11 Dự kiến tổ chức nhân 12 Các tính tốn kinh tế 13 Bổ sung, hoàn chỉnh vẽ 14 Đánh máy, hoàn thành thuyết minh 15 Nghiệm thu thiết kế Thống nội dung, kế hoạch: Tuần 1: tên gọi (sao cho thể tính đặc trưng nhà máy) nhà máy qui mô nhỏ dây chuyền sản xuất gán tên sản phẩm, nhà máy có nhiều sản sản phẩm gán với tên chuyên ngành như: đồ hộp, thủy sản, nước giải khác, thực phẩm,… sử dụng từ tiếng Anh phổ biến để đặt tên: Sugar, Cookies, Can Food, Beverage,… cần thiết gắn liền với tên riêng mà chủ sở hữu nhà máy muốn đặt Mục đích nhà máy: mặt hàng hay sản phẩm (một hay nhiều) nhà máy sản xuất tương lai Tìm, phân tích tài liệu: Tuần 1, 2, 3: tài liệu liên quan địa điểm xây dựng, nguồn nguyên liệu, thị trường tiêu thụ, nhu cầu kinh tế xã hội, xu hướng phát triển sản phẩm, công nghệ tương lai,… Chọn địa điểm xây dựng: Tuần 2, 3: sử dụng phương pháp đánh giá địa điểm để chọn địa điểm tối ưu, tùy vào quy mô sản xuất, khả mở rộng đội ngũ thiết kế để chọn phương pháp đánh giá địa điểm xây dựng phù hợp Hồn thành, thơng qua sơ bộ: Tuần 4: sau chọn địa điểm xây dựng, hồn thành bước 1, 2, thơng qua sơ tính khả thi nhà máy thiết kế làm sở thực bước Thiết kế công nghệ: Tuần đến 9: Quan trọng nhất, định đến việc tồn phát triển hợp lý nhà máy Công nghệ phải phù hợp với sản phẩm, tránh sử dụng công nghệ cũ bị đào thải từ nhà máy khác (trong khứ có số nhà máy xây dựng nhập thiết bị đào thải từ nước sử dụng, hậu việc áp dụng công nghệ lỗi thời làm chi phí sản xuất gia tăng, có nhiều sản phẩm lỗi) Cơng nghệ phải có tính cập nhật, đại cải tiến tương lai Thiết kế mặt phân xưởng: Tuần đến 10: bố trí thiết bị phân xưởng, rõ quan hệ nhóm thiết bị phân xưởng Xác định diện tích kích thước nhóm phân xưởng, yếu tố ảnh hưởng đến bố trí thiết kế mặt tổng thể nhà máy Thiết kế mặt nhà máy: Tuần 10, 11: Bao gồm cơng trình phụ trợ nhà xe, nhà hành chính, tin,… Có thể sử dụng nguyên tắc hợp khối để tiết kiệm diện tích xây dựng Trong bố trí mặt chung nhà máy, phải đảm bảo mặt thẩm mỹ, giao thơng nội thuận lợi, an tồn cháy nổ,… tiết kiệm diện tích mở rộng tương lai Thiết kế điện: Tuần 11, 12: Tính toán cân lượng điện nhà máy, bao gồm sản xuất sinh hoạt, hoạt động tất phòng ban nhà máy Xác định nguồn cấp điện, tính tốn hiệu suất sử dụng sở thiết bị sản xuất (tính tốn chọn tụ bù cos phi cần thiết) Thiết kế phần cấp thoát nước: Tuần đến 12: Nhà máy sản xuất thực phẩm gắn liền với nhu cầu sử dụng nước, cần xác định nguồn nước cấp (nước ngầm hay nước thủy cục tỉ lệ sử dụng loại theo nhu cầu địa điểm xây dựng nhà máy) Thiết kế khu xử lý nước cấp nước thải riêng biệt, nhiên xu hướng đại khuyến khích xử lý nước thải đến mức tái sử dụng 10 Vẽ vẽ: Tuần đến 12: vẽ mặt địa điểm, vẽ mặt thi công, vẽ mặt nhà máy Thể cơng trình chính, cơng trình phụ, giao thơng, vẽ có ‘Hoa gió’ nằm góc phải, phía vẽ thể hướng gió hàng năm thổi vào nhà máy 11 Dự kiến tổ chức nhân sự: Tuần 12, 13: bao gồm nhân sản xuất đến nhân viên cán quản lý điều hành tất phòng ban nhà máy (chủ yếu dự kiện mặt số lượng người) 12 Các tính tốn kinh tế: Tuần 11 đến 13: vốn đầu tư, lương công nhân, giá sản phẩm Giá sản phẩm dựa tất chi phí thời gian hịa vốn mong muốn Cơng nghệ đại sử dụng cơng nhân, tiết kiệm lượng chi phí vận hành yếu tố định lợi nhuận kinh tế cho nhà máy 13 Bổ sung, hoàn chỉnh vẽ: Tuần 11 đến 14: xem kiểm tra vẽ mặt nhà máy, địa điểm, qui trình cơng nghệ sản xuất, cấu tạo số thiết bị nhà máy vẽ hoàn chỉnh 14 Đánh máy, hoàn thành thuyết minh: Tuần 12 đến 15: chuyển kết phân tích, tính tốn dạng văn thành thuyết minh hoàn chỉnh nhóm thiết kế để nghiệm thu 15 Nghiệm thu thiết kế: Tuần 15: Các nhân có thẩm quyền nghiệm thu tính khả thi thiết kế, phê duyệt kế kế hoạch đầu tư xây dựng nhà máy Hoặc u cầu tính tốn thiết kế lại, chí hủy thiết kế 1.3.2 Xây dựng nhân lực thiết kế Để thực cơng tác thiết kế cần phải thành lập nhóm người có chun mơn để thực nhiệm vụ thiết kế Các yêu cầu tổ thiết kế bao gồm: có chun mơn ngành nghề loại nhà máy thực phẩm thiết kế (nhà máy nước giải khát, nhà máy đồ hộp, nhà máy thủy sản,…) loại nhà máy thực phẩm có yêu cầu đặc thù riêng; chuyên môn thu thập thông tin số liệu có khả nhận hỗ trợ từ quan chức (nguồn nguyên liệu, thị trường tiêu thụ, nhân cơng địa phương,…); có khả thiết lập thực vẽ, có kiến thức định tính tốn kinh tế Chuẩn bị thiết kế, nhóm thiết kế cần phải xây dựng: 1.4 - Giản đồ Gant, bố trí phân chia nội dung công việc theo thời gian bảng 1.1, tùy theo mảng công việc giản đồ giao cho một, vài hay tất thành viên nhóm thực - Ước lượng chi phí thiết kế, thời gian thực thiết kế thời gian làm việc nhóm thiết kế Ngồi chi phí trang thiết bị cịn phải tính đến thù lao cho nhân nhóm thiết kế, tùy theo độ khó công việc trách nhiệm thành viên mà chi phí khác Bên cạnh phải tính đến chi phí phát sinh cơng việc q trình thiết kế có liên quan đến quan đơn vị bên - Với nhân giao, đánh giá chung khả hồn thành nhiệm vụ nhóm từ đề suất với nhà đầu tư bổ sung nhân có chun mơn cần thiết cho nhóm CÁC GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ 1.4.1 Thiết kế sơ Cụ thể hoá nội dung nêu lên bảng nhiệm vụ thiết kế Làm rõ khái niệm, điều kiện hợp lý địa điểm xây dựng nhà máy lựa chọn Thiết kế phần mềm công nghệ gồm : nguyên liệu (rắn, lỏng hay khí để xây dựng kho chứa nguyên liệu cho hợp lý), thiết kế sản phẩm (phương pháp kiểm tra, bảo quản (phương pháp, thời gian)), nguyên liệu sản phẩm Thiết kế công nghệ lựa chọn, thiết lập qui trình cơng nghệ cho nhà máy, thuyết minh mục đích, nhiệm vụ q trình, tính tốn cân (vật chất) cho trình, xác định nguồn cung cấp nguyên liệu Cơ sở hạ tầng : xác định nguồn cung cấp nguyên liệu, điện, nước, giao thơng, chủ trương, sách nhà nước đầu tư An toàn vệ sinh lao động: - Phải chừa khoảng cách hợp lý thiết bị, lối dọc, ngang, lối gần tường để công nhân hoạt động thuận lợi, tránh tai nạn, dễ thay thiết bị - Các dây chuyền thiết bị thường bố trí song song với để đảm bảo an tồn có đủ chỗ cho công nhân di chuyển - Khoảng cách tối thiểu hai thiết bị lớn 1.8m, an toàn – m - Nếu dây chuyền có xe vận chuyển lại chừa khoảng 2.5m - Nếu dây chuyền dài 100m phải làm đường qua dây chuyền cách khu vực phải xây dựng đường vận chuyển trung gian cho bán thành phẩm - Các dây chuyền phải đặt cách tường tối thiểu 1.6m - Thiết bị đầu vào phải cách tường – 3m 64 Chương TÍNH XÂY DỰNG, ĐIỆN - NƯỚC, KINH TẾ 5.1 NHỮNG TÍNH TỐN CƠ BẢN VỀ XÂY DỰNG 5.1.1 Xác định kích thước nhà Chọn lưới cột: - Khẩu độ nhà nhỏ : bội số (3, 6, 9, ) - Khẩu độ nhà lớn : bội số (6, 12, 18, ) - Bước cột : 4, 8, 12 Thông thường chọn 12 x 12 m, x 18m Các yếu tố ảnh hưởng chọn lưới cột - Dây chuyền - Thiết bị - Kinh tế Độ cao nhà công nghiệp: hợp lý theo - Chiều cao cao thiết bị - Đảm bảo yếu tố thơng gió chiếu sáng - Điều kiện kinh tế cho phép 5.1.2 Chọn hình thức mái nhà: Có loại - Hai dốc - Nhiều dốc - Hỗn hợp 5.1.3 Chọn cửa - Diện tích cửa cửa sổ lớn 1/5 tổng diện tích sàn - Tổng diện tích cửa gió vào tổng diện tích cửa gió - Chiều cao cửa sổ cho ánh sáng xun vào có chiều dài ÷ lần chiều cao cửa sổ - Nếu độ nhà lớn nên dùng cửa trời (để thơng gió lấy thêm nguồn sáng) Về nguyên tắc, xây dựng nhà xưởng cho đảm bảo vệ sinh an toàn, chiếu sáng, thơng gió, kinh tế Tính giá xây dựng 65 5.2 TÍNH ĐIỆN NƯỚC 5.2.1 Tính lượng nước cấp cho nhà máy Xác định lượng nước cần thiết: - Dựa quy trình cơng nghệ tìm lượng nước cần thiết cho quy trình cách tính cân vật chất tính tốn lượng nước dùng cho cơng nghệ - Nước vệ sinh thiết bị (dự trù) - Nước sinh hoạt Ở Việt Nam thường sử dụng nguồn nước ngầm cho nhà máy Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp Hình Sơ đồ xử lý nước cấp Thành phần nước có tạp chất rắn, lơ lửng, sắt, khoáng, kim loại nặng, vi sinh vật, Nên phải chọn phương pháp xử lý cho thích hợp Bố trí mặt nhà máy, tính chi phí xử lý đảm bảo thơng số cơng nghệ Tính chiều cao bồn cao vị (đài nước) nhà máy : - Chiều cao bồn cao tính cách chọn vị trí ngơi nhà cao xa vị trí bất lợi - Chiều cao đài nước phải tạo áp lực áp lực phải thắng áp lực tồn đường ống Hnh : chiều cao cần thiết để đẩy nước lên tới hết chiều cao nhà H1 : Trở lực đường ống từ bồn cao vị tới vị trí nhà H2 : Trở lực đường ống từ bơm đến bồn cao vị Hb : áp lực công tác bơm Hđ : áp lực đài nước ; hđ: chiều cao đài nước Ta có Zđ + Hđ = H1+Hnh +Znh → Hđ = H1+Hnh +Znh – Zđ → Hb = Zđ +Hđ+H2 +hđ – Zb Zb + Hb = Zđ +Hđ+H2 +hđ 66 P2 2 Á p kế Hđ 2/ 2/ Z h Zđ Châ n khô ng kế 1/ 1/ P1 Z2 Hh Zh Z1 Mặ t chuẩ nZ=0 Hình Sơ đồ bố trí đài nước Lưu lượng ngày tính tốn (trung bình năm) cho hệ thống cấp nước tập trung xác định theo công thức: (Tiêu chuẩn : TCXDVN 33 – 2006) Q(m3/ngày) = ∑ qi Ni fi 1000 +D D: tưới cây, rửa đường,… qi : tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt Ni : số người tính tốn ứng với tiêu chuẩn i fi : tỉ lệ người theo tiêu chuẩn i cấp nước Lưu lượng nước tính tốn ngày dùng nước nhiều nhất: Qngày max = Kngày max x Qngày trung bình Qngày = Kngày x Qngày trung bình K: hệ số dùng nước khơng điều hòa Tiêu chuẩn dùng nước cho nhu cầu sinh hoạt công nhân : - Nếu công nhân làm việc phân xưởng nóng 45 lít/người/ca với hệ số khơng điều hồ 2.5 (K = 2.5) - Các phân xưởng cịn lại 25 lít/người/ca với K = 67 - Lưu lượng vòi tắm hương sen sở sản xuất công nghiệp cần lấy 300L/h Thời gian dùng vòi tắm hương sen kéo dài 45 phút sau hết ca TCXDVN 33 – 2006 - Tiêu chuẩn dùng nước tưới : 0.4 – lít/h/m² - Nước rị rỉ – 10% - Nước chữa cháy : phụ thuộc vào qui mô công nghiệp nhà máy, số tầng mạng lưới đường ống nước (ví dụ TCVN 2622 – 1995) Ví dụ: Nhà máy có xưởng: xưởng hấp (nóng) có 45 cơng nhân/ca, xưởng đóng gói có 70 cơng nhân/ca Nhà máy làm việc ca/ngày Công nhân sử dụng vòi tắm hương sen sau: - Xưởng hấp 4/5 cơng nhân có sử dụng (10 phút người) - Xưởng đóng gói 3/5 cơng nhân sử dụng (7 phút người) Mỗi buồng lắp vòi, cần buồng Tính lượng nước tiêu thụ ca? - Xưởng hấp 45 cơng nhân, có 45*4/5 = 36 người sử dụng vòi tắm, thời gian vòi tắm hoạt động là: 36*10 = 360 phút - Xưởng đóng gói 70 cơng nhân, có 70*3/5 = 42 người sử dụng vòi tắm, thời gian vòi tắm hoạt động là: 42*7 = 294 phút - Tổng thời gian vòi tắm hoạt động là: 360 + 294 = 654 phút - Mỗi vòi hoạt động 45 phút, cần 654/45 = 15 vòi Xây buồng, buồng vòi Kiểm tra lại: giả sử phân xưởng sử dụng buồng - Xưởng hấp 45 công nhân, 36 người sử, thời gian 360 phút - Mỗi người sử dụng 10 phút, vòi sử dụng được: 45/10 = người - Số người tắm là: 8*4 = 32 người (cịn người khơng tắm) - Xưởng đóng gói 70 người, 42 người sử dụng, thời gian 294 phút - Mỗi người sử dụng phút, vòi sử dụng được: 45/7 = người - Số người tắm là: 8*6 = 48 người (lượt cuối dư vòi) lượt đầu tốn 5*7 = 35 phút Vậy 45 – 35 = 10 phút đủ cho cơng nhân xưởng hấp sử dụng) Tính lượng nước: 68 - Thời gian dùng nước 654 phút Mỗi vịi 300L/h - Lượng nước = 654/60*300 = 3270 lít nước (3,27 m3) 5.2.2 Tính điện 5.2.2.1 Tính điện dùng cho động lực Tính cho máy móc, thiết bị: loại chuyển từ lượng điện thành năng, nhiệt - Thống kê công suất máy nhà máy - Tính tổng cơng suất nhà máy phần động lực Xác định phụ tải máy động lực 5.2.2.2 Tính điện dùng cho chiếu sáng a Nhà máy sử dụng nguồn sáng nhân tạo nào? (đèn huỳnh quang, đèn tròn, đèn thuỷ ngân cao áp) * Đèn trịn : ● Ưu điểm : - Nhạy (bật cơng tắc sáng liền) - Độ rọi (độ phủ ánh sáng) : thấp đèn huỳnh quang - Công suất phụ thuộc vào kích thước - Có khả hoạt động điều kiện sụt áp tốt ● Nhược điểm : - Có tuổi thọ thấp - Tính sáng có độ trung thực khơng cao * Đèn huỳnh quang : ● Ưu điểm : - Công suất thấp đèn tròn - Độ chiếu sáng gần với ánh sáng tự nhiên ● Nhược điểm : - Khi tần số chuyển động vật thể tần số dịng điện xảy tượng hoạt nghiêm (thấy vật thể quay ngược chiều đứng yên có vật chuyển động) - Lắp đặt tốn công - Chi phí cao * Đèn thuỷ ngân cao áp: ● Ưu điểm : độ rọi tốt 69 ● Nhược điểm : khởi động lâu Tuổi thọ : Đèn tròn < Neon < Thuỷ ngân cao áp Trong nhà máy thường sử dụng đèn neon Với phát triển đèn LED, ưu điểm vượt trội chuyển 90% điện thành quang Hiện Nhà nước khuyến khích sử dụng đèn LED chiếu sáng b Lựa chọn chiếu sáng: Dựa vào : - Định mức lượng điện yêu cầu phân xưởng mà chọn loại đèn thích hợp Ví dụ : cần độ chiếu sáng trung thực → Đèn huỳnh quang - Lựa độ chiếu sáng theo yêu cầu (bảng tra tài liệu chuyên môn) - Công suất chiếu sáng ► Xác định phụ tải chiếu sáng nhà máy Tùy theo mục đích sử dụng loại phân xưởng mà chọn cường độ chiếu sáng cho phù hợp Bảng Tiêu chuẩn độ rọi Khu vực Tiêu chuẩn đô rọi (VN) Xưởng may mặc 80 -300 lux Phịng thí nghiệm, lớp học 80 – 100 lux Cầu thang, hành lang 15 – 20 lux Tiêu chuẩn đô rọi (Mỹ) Nhà vệ sinh  50 lux  50 lux Xưởng chế biến  50 lux Khu vực kiểm tra sản phẩm  50 lux Kho chứa  50 lux Khu vực rửa tay Mối quan hệ chủng loại bóng đèn cơng suất với độ cao lắp đặt thể hình 5.3 70 Hình quan hệ chủng loại bóng đèn cơng suất với độ cao lắp đặt 5.2.3 Tính tiêu thụ điện - Xác định phụ tải máy động lực - Xác định phụ tải chiếu sáng - Tính phụ tải tổng cộng Tính dung lượng cần bù Số tụ cần bù Chọn máy biến áp 5.2.3.1 Tính tụ bù cos Các dạng tiêu thụ điện: Dạng nhiệt, chuyển hóa điện thành nhiệt Cơng suất tiêu thụ: P = U x I (kVA) Khi thiết bị tiêu thụ điện có sử dụng cuộn cảm hay tụ điện xảy tượng sớm hay trễ pha 71 Công suất tiêu thụ trường hợp lệch pha: Q = (IL – IC) x U Cơng suất tiêu thụ tổng (biểu kiến) Stổng tính sau: S2tổng = Q2 + P2 (kVA) Cách biểu diễn tổng quát sau: Hình Quan hệ kiểu công suất tiêu thụ điện P = S x cos Công suất máy tiêu thụ kVA Q = S x sin Công suất phản kháng kVAR (reactive) Để chọn tụ bù cho tải ta cần biết cơng suất (P) tải hệ số cơng suất (Cosφ) tải : Hệ số công suất tải Cosφ1 → φ1 → tgφ1 (trước bù, cosφ1 nhỏ tgφ1 lớn) Hệ số công suất sau bù Cosφ2 → φ2 → tgφ2 (sau bù, cosφ2 lớn tgφ2 nhỏ) Công suất phản kháng cần bù Qb = P (tgφ1 – tgφ2) Ví dụ: ta có cơng suất tải P = 100 (kW) 72 - Hệ số công suất trước bù cosφ1 = 0.75 - Hệ số công suất sau bù Cosφ2 = 0.95 Tìm cơng suất tụ bù: - Hệ số cơng suất trước bù cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88 - Hệ số công suất sau bù Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33 - Vậy công suất phản kháng cần bù Qbù = P (tgφ1 – tgφ2) Qbù = 100*(0.88 – 0.33) = 55 (kVAr) Từ số liệu ta chọn tụ bù bảng catalogue nhà sản xuất giả sử ta có tụ 10KVAr Để bù đủ cho tải ta cần bù tụ 10 kVAr tổng công suất phản kháng × 10 = 60(kVAr) Chú ý: thường chọn cos sau bù từ 0.90 đến 0.95 để tránh tượng bù dư 5.2.3.2 Chọn máy biến áp Phù hợp với tổng cơng suất tiêu thụ nhà máy: tính công suất tiêu thụ thực nhà máy, xác định tụ điện cần phải bù để nâng cao hệ số công suất Khi chọn máy biến áp không nên chọn máy > 1000 kVA Nếu tổng lượng điện nhà máy cần dung > 1000 kVA, ta không nên chọn máy mà chọn từ ÷ máy, chọn máy máy hỏng, tồn nhà máy điện, không sử dụng hợp lý công suất máy phụ tải thay đổi ngày, đặc biệt nhà máy sử dụng điện để thắp sáng, hệ số cơng suất thấp Nếu chọn máy biến áp nên thêm máy biến áp dự phịng có cơng suất khoảng 20% máy Xác định địa điểm đặt máy biến áp (nguyên tắc đặt gần nơi cần dùng điện nhiều nhất) Nếu đặt xa : - Tốn đường dây - Hao phí đường dây tăng 5.3 TÍNH KINH TẾ 5.3.1 Sơ đồ hệ thống tổ chức bên nhà máy Xác định trách nhiệm quyền hạn cá nhân (cấp bậc, phân quyền) Xây dựng sơ đồ quản lý nhà máy, từ cấp lãnh đạo điều hành (Ban giám đốc), cấp trung gian (các phòng ban chức năng), tiếp đến phân xưởng sản xuất, sửa chữa bảo trì,… 73 Hình 5 Sơ đồ tổ chức nhà máy thực phẩm 5.3.2 Xác định số lượng công nhân nhà máy Công nhân trực tiếp sản xuất : có hai cách tính - Dựa vào định mức suất dựa vào định mức sản lượng - Dựa vào định mức đứng máy Công nhân phụ : bốc vác, vệ sinh Công nhân dự trữ (làm việc thời vụ) = 10 ÷ 15% tổng số công nhân dự kiến nhà máy ► Vậy tổng số cơng nhân nhà máy: (a) = CNchính + CNphụ + CNdự trữ 5.3.3 Xác định số công nhân gián tiếp Bao gồm nhân viên kỹ thuật, quản lý hành chính, y tế, vệ sinh, tạp vụ, PCCC, Số nhân viên gián tiếp (b) = 10 ÷ 13% cơng nhân xí nghiệp ► Vậy tổng số công nhân nhà máy: l = a + b + x’ x’ : số người lãnh đạo nhà máy 5.3.4 Tính tổng tiền lương Tính tiền lương + phụ cơng nhân sản xuất chính: A - Tính theo hệ số: Lương = Lương tối thiểu x Hệ số theo quy định - Tính theo lương bình quân Tính phụ cấp : - Phụ cấp độc hại 74 - Phụ cấp làm thêm - Phụ cấp khu vực Tính tiền lương + phụ cơng nhân phụ : B Tính tiền lương + phụ nhân viên gián tiếp quản lý, hành chính, bảo vệ, tạp vụ: C ► Tổng quỹ lương : Z = A + B + C Ngoài ra: - Hàng năm phải trả tiền bảo hiểm xã hội = ÷ 5% tổng quỹ lương - Tính phụ cấp ngồi lương = 1.2 (Tổng quỹ lương - bảo hiểm xã hội) 5.3.5 Tính tổng vốn đầu tư cố định 5.3.5.1 Vốn đầu tư xây dựng (X) Nhà xưởng : X1 = z1 * d1 z1 : diện tích xây dựng nhà xưởng (m²) d1 : tiền xây dựng nhà xưởng tính cho m² - Tiền khấu hao cho nhà sản xuất: A1 = X1 * a a1: đơn giá khấu hao xây dựng hàng năm - Các công trình phục vụ SX: hội trường, nhà hành chính, nhà ăn X2 = (0.2 ÷ 0.25)X1 - Tiền khấu hao: A2 = X2 * a2 Đường sá công trình khác: - Tiền xây dựng: X3 = (0.1 – 0.5)X1 - Tiền khấu hao: A3 = X3 * a3 ► Tổng vốn đầu tư xây dựng: X = X1 + X + X Ax = A + A + A (khấu hao trung bình a = a1 +a2 + a3; a1,a2,a3 theo Thông tư 45/2013-BTC) 5.3.5.2 Vốn đầu tư thiết bị (T) Đầu tư thiết bị T1 (thiết bị chính, thiết bị vận chuyển, đường ống, ) Thiết bị phụ: T2 = (0.05 ÷ 0.1)T1 Thiết bị kỹ thuật phân tích: T3 = (0.1 ÷ 0.2)T1 Thiết bị vệ sinh cơng nghiệp: T4: tính chi tiết 75 Tiền lắp đặt T5 = (0.2 ÷ 0.25)T1 Khoản phụ T6 = 0.1T1: - Chi phí thăm dị: 0.02T1 - Chi phí thiết kế: 0.02T1 - Chi phí vận chuyển: 0.04T1 - Chi phí bốc dỡ: 0.02T1 ►Tổng tiền đầu tư thiết bị: T = T + T2 + T3 + T4 + T + T6 → AT = at T; (at = ÷ 8%) ►Tổng vốn đầu tư tài sản cố định: Vcố định = X + T Khấu hao: Acố định = AX + AT 5.3.6 Tính vốn lưu động 5.3.6.1 Chi phí sản xuất: Gồm chi phí - Chi phí cho nguyên liệu chính, phụ - Chi phí nhiên liệu, điện, nước, khí - Chi phí tiền lương, tiền công, tiền bảo hiểm xã hội - Chi phí phụ tùng thay - Chi phí bao bì đóng gói - Chi phí phát sinh khác 5.3.6.2 Chi phí lưu thơng: tính chi phí lưu thơng cho loại sau: - Lượng sản phẩm dở dang tồn kho - Lượng hàng hoá bán thiếu - Lượng hàng hố mua thiếu - Lượng tiền mặt khơng lưu thơng ► Vốn lưu động: Vlưu động = Chi phí sản xuất + Chi phí lưu thơng + Chi phí dự phòng 5.3.7 Tổng vốn đầu tư V = Vcố định + Vlưu động → Xác định giá thành sản phẩm → Xác định thời gian hồn vốn Ví dụ: Tính số lượng cơng nhân Dựa vào định mức thời gian định mức sản phẩm 76 - Định mức thời gian: thời gian (h, ngày) lao động dùng để sx đơn vị sp để hoàn thành khối lượng công việc (h/sp) - Định mức sản phẩm: số đơn vị sp sản xuất đơn vị thời gian (sản phẩm/h) Số lượng cơng nhân = n ∑ Q i × DM i × Ttb i =1 Qi: số lượng sản phẩm loại hàng hố năm DMi : định mức thời gian sản phẩm Ttb: thời gian làm việc trung bình cơng nhân năm Ttb = N x G G: Số làm việc trung bình công nhân năm N = 305.5 – Nv Nv: số ngày vắng mặt công nhân năm (5 ÷ 10 ngày) G = 8h – NVg NVg : thời gian vắng mặt công nhân ngày (0.5 ÷ 1h) 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Thế Truyền, Cơ sở thiết kế nhà máy, Trường đại học Kỹ thuật Đà Nẵng, 1999 Nguyễn Minh Thái, Thiết kế kiến trúc công nghiệp, NXB Xây dựng Hà Nội, 1996 Nguyễn Xuân Phong, Giáo trình vẽ xây dựng, NXB Xây dựng Hà Nội, 2002 Joseph Irudayaraj, Food Processing Operations Modeling: Design and Analysis, Marcel Dekker Inc., 2002 D R Heldman and R W Hartel, Principles of Food Processing, Aspen Publisher, 1998 TCVN 5705-1993 TCVN 2622 - 1995 TCVN 6079-1995 TCXDVN 333-2005 TCVN 33 - 2006 10 TCVN4608_2012 11 Thông tư 45_2013_TT_BTC 78