Năng suất thiết kế của nhà máy là 300 tấn/năm trong đó năng suất theo lý thuyết được tính theo năm, theo ngày, theo giờ được tính theo VKD PP25 và VKD PP40 được tính như sau:
33
Bảng 5.3. Năng suất lý thuyết theo khối lượng (đơn vị tấn) STT Tên sản phẩm Năng suất
(tấn/năm) Năng suất (tấn/ngày) Năng suất (tấn/giờ) 1 VKD PP25 150 0,501 0,0209 2 VKD PP40 150 0,501 0,0209
Bảng 5.4. Năng suất lý thuyết theo khối lượng (kg) STT Tên sản phẩm Năng suất
(kg/năm) Năng suất (kg/ngày) Năng suất (kg/giờ) 1 VKD PP25 150.000 501,67 20,90 2 VKD PP40 150.000 501,67 20,90
Bảng 5.5. Năng suất lý thuyết theo mét (mét) STT Tên sản phẩm Năng suất
(m/năm) Năng suất (m/ngày) Năng suất (m/giờ) 1 VKD PP25 3.750.000 12.541,81 522,58 2 VKD PP40 2.343.750 7.838,63 326,61
Bảng 5.6. Năng suất lý thuyết theo cuộn (cuộn) STT Tên sản phẩm Năng suất
(cuộn/năm) Năng suất (cuộn/ngày) Năng suất (cuộn/giờ) 1 VKD PP25 1.875 6,27 0,26 2 VKD PP40 1.171,88 3,92 0,163
34 5.2. Định mức tỉ lệ hao hụt Nhựa PP Phụ gia Cân định lượng Trộn nguyên liệu Máy đùn phun Cuộn vải Lưu trữ Kiểm soát chất lượng Không đạt Tạo màng Đạt Phế Phẩm Cắt vải theo khổ yêu cầu Cuộn vải thành phẩm Lưu kho Đổ vào thùng Cắt mép vải
Hình 5.1. Sơ đồ quy trình sản xuất VKD PP kèm tỉ lệ hao hụt
a = 0,005%
b = 0,13%
c = 0,002%
d = 0,05%
35 Các tỉ lệ hao hụt dự tính trong suốt quy trình sản xuất trong một năm:
• a=0,005% là hao hụt dự kiến khi công nhân tiến hành đổ bao nhựa 25kg vào bồn chứa nguyên liệu sẽ có một lượng nhỏ hạt nhựa còn dính lại trong kẽ bao hay bị đổ ra ngoài.
• b=0,13% là hao hụt dự đoán do 2 lần dừng máy để bảo dưỡng nên cần một lượng nguyên liệu cho vào để súc rửa trục vít, cũng như xy lanh.
• c=0,002% là hao hụt dự kiến do khi phun tạo sợi vào lồng hứng do chuyển động hỗn loạn nên có nhiều vi sợi bị bay vào không gian.
• d=0,05% là hao hụt dự kiến do sau mỗi ngày nghỉ khi cho thiết bị hoạt động lại thì lượng sản phẩm sợi đầu tiên ra bị lỗi.
• e=1,9% là hao hụt do khi vải tạo thành tấm trên lồng cuộn thì ở 2 bên mép vải sắp xếp không đồng nhất nên tiến hành cắt bỏ đi phần đó.
Hao hụt tính theo khối lượng của quy trình sản xuất trong một năm:
Gọi: mf là khối lượng nguyên liệu cần để sản xuất 300 tấn sản phẩm khi chưa có hao hụt, chính bằng khối lượng sản phẩm là 300 tấn.
H% là hiệu suất của cả quá trình sản xuất.
Do quá trình sản xuất là liên tục, hao hụt nguyên liệu của giai đoạn trước ảnh hưởng trực tiếp đến giai đoạn sau, nên hiệu suất của cả quá trình sản xuất bằng tích của hiệu suất trong từng giai đoạn sản xuất [6].
H% = [(100-a)% × (100-b)% × (100-c)% × (100-d)% × (100-e) %] × 100 = 97,92
Trong từng giai đoạn sản xuất luôn xảy ra hao hụt về nguyên liệu, vì vậy để đảm bảo đến giai đoạn cuối cùng ta thu đủ năng suất đặt ra là 300 tấn/năm ta cần phải cung cấp một lượng nguyên liệu đầu vào lớn hơn, gọi khối lượng nguyên liệu đầu vào là mo, mo sẽ được xác định dựa trên mf và H%.
mf = mo × H% → mo = 𝑚𝑓
H% = 300
97,92% = 306,38 (tấn/năm)
Việc tính toán cân bằng vật chất phải tuân theo nguyên tắc cơ bản sau:
∑ vật chất đầu vào = ∑vật chất đầu ra + ∑tổn thất
Bảng 5.7. Khối lượng nguyên liệu theo đơn pha chế cho 1 năm sản xuất STT Nguyên liệu Phr Khối lượng nguyên liệu (tấn)
1 Nhựa PP 100 300,26
2 F.T WAX 1,53 4,59
3 AnStatic 90 0,51 1,53
36
5.3. Khối lượng nguyên vật liệu và phụ gia sử dụng
Trong một năm sản xuất, khối lượng từng nguyên liệu thực tế theo đơn pha chế cho sản phẩm VKD PP25 và VKD PP40 là:
Bảng 5.8. Tổng kết nguyên vật liệu trong 1 ngày cho VKD 25 và VKD 40 Nguyên liệu Một ngày (Tấn) Một ca (kg) Một giờ (kg)
Nhựa PP 1,00421 334,74 41,84
F.T WAX 0,01536 5,12 0,6402
AnStatic 90 0,00512 1,71 0,2133
37
CHƯƠNG 6. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
6.1. Nguyên tắc lựa chọn thiết bị
Sau khi đã tính toán xong lượng nguyên vật liệu ta tiến hành lựa chọn thiết bị, máy móc cho quá trình sản xuất và phải đạt được các yêu cầu sau:
• Hiệu quả sử dụng cao, ít tiêu hao năng lượng, phạm vi sử dụng rộng.
• Có khả năng làm việc liên tục hoặc gián đoạn tùy theo yêu cầu quy trình sản xuất của nhà máy.
• Thao tác vận hành, bảo trì cũng như sửa chữa thay thế dễ dàng không quá phức tạp và máy phải có độ an toàn cao.
• Chi phí thiết bị, máy móc phù hợp với vốn đầu tư.
6.2. Thiết bị chính
6.2.1. Máy trộn nguyên liệu
Máy trộn buồng đứng dùng để trộn các nguyên liệu nhựa dạng hạt, masterbatch hoặc bột lại với nhau, máy trộn là công cụ hỗ trợ có vai trò lớn cho dây chuyền sản xuất VKD bởi vừa tiết kiệm được sức lao động mà hiệu quả lại cao. Nguyên liệu sẽ được cho vào máng thùng chứa, máy sẽ hút nguyên liệu, còn phụ gia được bỏ trực tiếp vào các thùng chứa trên máy trộn và định lượng theo khối lượng như mong muốn, sau đó nguyên liệu đi xuống buồng trộn để trộn chúng đều với nhau, sau đó nguyên liệu sau khi trộn sẽ xả vào phễu nhập liệu của máy đùn.
Chọn máy trộn buồng đứng Pre-mixer type KK của công ty Koch Technik, Đức.
38
Bảng 6.1. Thông số kỹ thuật máy trộn và định lượng Pre-mixer type KK
Model Pre-mixer type KK
Năng suất (kg/giờ) 25
Kích thước (dài×rộng×cao) (m) 0,880 × 0,7 × 0,85
Công suất (kW) 0,1
Số cửa nạp vật liệu vào buồng 3
Dựa vào bảng tính toán tổng số nguyên liệu và phụ gia dùng cho một năm, một ngày và một giờ để đạt được năng suất theo lý thuyết đã ở chương 5. Thì ta có khối lượng nguyên liệu và phụ gia cần sử dụng để sản xuất trong 1 giờ là 41,84 kg.
Với việc ta sử dụng máy trộn Pre-mixer type KK với công suất 25kg/giờ thì: Số máy trộn = 41,84
25 = 1,67 máy
→ Vậy ta cần phải sử dụng số máy trộn là: 2 máy. Hiệu suất sử dụng máy là: H = 1,67
2 ×100 % = 83,5%
6.2.2. Máy đùn
Dựa vào năng suất thiết kế ta phải hiểu các thông số dòng máy đùn có trên thị trường từ đó chọn máy đùn phù hợp với năng suất cũng như phù hợp với khả năng tài chính của công ty. Ta tham khảo 2 dòng máy sau đây.
Bảng 6.2. Thông số kỹ thuật các loại máy đùn 1 trục vít
Model SJ-30 JS 35B
Năng suất (kg/giờ) 20-30 20-35
Đường kính trục vít 30 33 Tốc độ quay trục vít (rpm/phút) 20 - 120 15-130 Công suất (kW) 5,5 -7,5 7 - 8,5 Trọng lượng (kg) 3.500 3.300 Kích thước (dài×rộng×cao) (m) 3,3 × 1,125 × 1,0 3,3 × 1,45 × 1,1
Đơn giá (USD) 15000 16000
Với sự so sánh 2 loại máy khác nhau như trên chọn máy phải phù hợp cho năng suất thiết kế là 41,84 kg/giờ với 2 loại sản phẩm VKD PP25 và VKD PP40 riêng biệt, năng suất mỗi loại sản phẩm là sấp xỉ 21 kg/giờ. Vì vậy ta cần chọn 2 máy đùn mã SJ-30 với năng suất trung bình mỗi máy là 25 kg/giờ, máy được sản xuất bởi công ty Kwell, Trung Quốc.
39
Hình 6.2. Máy đùn 1 trục vít mã SJ-30
Công suất của máy đùn 2 trục vít SHJ-30 là 25kg/giờ: Số máy đùn = 41,84
25 =1,67
→ Vậy ta cần phải sử dụng số máy đùn là: 2 máy. Hiệu suất sử dụng máy là: H= 1,67
2 × 100 % = 83,68 %
6.2.3. Đầu khuôn
Đầu khuôn là phần quan trọng nhất bởi đây là khâu tạo ra sợi PP. Đầu khuôn được mua từ Nhật Bản với các thông số sau:
Bảng 6.3. Thông số kích thước đầu phun Đường kính lỗ (mm) 0,1 – 0,3
Trọng lượng (kg) 40
Kích thước (dài×rộng×cao) mm 200×300×200
Công suất (kg) 25
Để đạt được năng suất như đã tính toán ban đầu, do sử dụng 2 máy đùn 2 trục vít SJ-30 nên ta sẽ sử dụng 2 đầu phun sợi.
40
6.2.4. Máy cuộn thu vải
Do đầu khuôn tạo sợi chỉ tạo ra khổ vải lớn nhất là 45mm nên để sản xuất ra VKD PP có khổ vải lên tới 1600 mm thì ta cần phải sử dụng máy cuộn vải có khổ lên tới 1700 mm có khả năng di chuyển qua lại trên hệ thống trục đặt vuông góc với hướng thổi sợi. Dựa trên số liệu đã tính toán về năng suất, ta tiến hành sử dụng 2 máy cuộn vải cho VKD PP25 và cho VKD PP40.
Máy cuộn vải này được đặt hàng thiết kế tại công ty cơ khí công nghệ VINTECH, Việt Nam, với các thông số kỹ thuật sau đây.
Bảng 6.4. Thông số kỹ thuật máy cuộn vải
Mã máy MCV1600
Công suất (kW) 5,5
Khổ cuộn tối đa (mm) 1600
Đường kính cuộn thu tối đa (mm) 800
Tốc độ trục cuộn (vòng/phút) 15-30
Kích thước (dài×rộng×cao) m 3,980×1,800×1,600
Trọng lượng (kg) 1000
Hình 6.3. Máy cuộn thu vải khổ 1600 mm di chuyển qua lại trên trục
41
6.2.5. Máy cắt vải
Do khổ vải sau khi được sản xuất là những cuộn vải là 1600 mm mà thị trường tiêu thụ lại sử dụng vải không dệt PP để sản xuất ra các sản phẩm khác nhau, nên để đáp ứng nhu cầu ta nên trang bị thêm máy cắt vải hay còn gọi là máy chia khổ để chia VKD khổ 1600 mm thành nhiều khổ nhỏ hơn phù hợp với yêu cầu khách hàng. Một vài dòng sản phẩm với các thông số được hiển thị trong bảng dưới đây.
Bảng 6.5. Thông số kỹ thuật máy cắt vải
Mã máy ZXC-A1700 GS-1600
Khổ chia tối đa
(mm) 1700 1600 Đường kính cuộn xả (mm) 1000 900 Đường kính cuộn thu (mm) 800 700 Khổ chia (mm) 17-1100 17-1100
Số khổ cắt Tùy theo yêu cầu Tùy theo yêu cầu
Sai số KT (mm) ± 0.2 ± 0.2
Tốc độ chia cuộn
(m/phút) 20-140 20-120
Công suất máy
(kW) 4,5 4
Trọng lượng máy
(kg) 2200 1500
Xuất sứ Trung Quốc Trung Quốc
Kích thước máy
(dài×rộng×cao) m 2600×2100×1200 2,450×2,700×1,500
Đơn giá (USD) 3500 3000
Hiện tại năng suất thiết kế hiện tại của nhà máy chỉ là 1 tấn một ngày tương đương 10 cuộn/ngày cho cả hai loại sản phẩm, bởi vậy xưởng cắt chỉ cần cắt được số lượng vải tối thiểu là 1 tấn một ngày đã đạt yêu cầu, nhưng cũng phải đảm bảo khả năng cắt vài tấn khi mở rộng quy mô nhà máy. Do vậy hiện tại xưởng cắt chỉ cần hoạt động 1 ca trong ngày là đủ.
42 Với các thông số của máy cắt vải ở trên ta chọn máy GS-1600 bởi phù hợp với nhu cầu sử dụng cũng như vấn đề tài chính. Máy sẽ được chọn cắt ở tốc độ 30m/phút để không bị ảnh hưởng nhiều tới chất lượng vải sau khi cắt.
Hình 6.4. Máy chia cuộn GS-1600
Thời gian để cắt một cuộn vải 2000m bằng thời gian cắt một cuộn cộng với thời gian thao tác tối đa 15 phút.
Vậy thời gian cắt một một cuộn là: 2000
30 + 10 = 77 phút.
Vậy trong một ca máy có thể cắt được số cuộn vải là: 8×60
77 = 6,6 cuộn
Số cuộn vải tối thiểu phải cắt trong một ngày là 10 cuộn
Vậy cần hai máy cắt là có thể cắt cho số cuộn vải yêu cầu tối thiểu cho một ca. Và khi có nhu cầu lớn về số lượng vải cần cắt thì ta có thể tiến hành cho máy cắt tăng số ca làm việc lên từ 1 ca thành 3 ca trong một ngày.
Vậy ta chọn 2 máy cắt vải GS-1600
6.2.6. Máy nạp khí
Lượng khí nén sử dụng trong một ngày của một máy là:
𝑉𝑛𝑔à𝑦1 : Là lưu lượng khí nén sử dụng cho một máy/ngày.
𝜗1 : Là lưu lượng khí nén trung bình dùng cho mỗi phút theo như yêu cầu công nghệ thì mức sử dụng lưu lượng khí để đạt được độ mịn của sợi, cũng như đường kính sợi tốt nhất là 7,5 m3/phút.
43 t : thời gian sử dụng máy là 24h .
𝑉𝑛𝑔à𝑦1 𝑚á𝑦 = 𝜗1× t = 7,5× (24 × 60) = 10.800 (m3/ngày)
Trong phân xưởng ta sử dụng 2 hệ thống phun tạo sợi nên số máy sử dụng khí 24/24 là 2 máy. Nên lượng khí nén cần sử dụng trong 1 phút là 15m3/phút
Vậy tổng lượng khí nén sử dụng trong một ngày là:
𝑉𝑛𝑔à𝑦𝑡ổ𝑛𝑔 = 10.800 × 2 = 21.600 (m3/ngày).
Bảng 6.6. Thông số kỹ thuật máy của hai loại máy nén phổ biến
Mã máy SCR125PM-7 SG90A Lưu lượng nạp (m3/phút) 16,3 16,2 Áp suất (bar) 7 0,75 Công suất (kW) 90 90 Nguồn điện 380 380 Độ ồn trong 1 mét (dB) 79±3 69
Phương thức làm mát Làm mát bằng gió Làm mát bằng gió
Kích thước (dài×rộng×cao) m 2,9×1,6×1,6 2,05×1,280×1,750
Trọng lượng (kg) 2850 2350
Công ty Công ty SCR Kobelco
Đơn giá (USD) 9000 8500
Theo công suất khí nén cần sử dụng đã được tính toán ở trên thì ta chỉ cần chọn 1 máy nén khí có mã số SG90A là sản phẩm của công ty Kobelco Nhật Bản sản xuất.
44
6.2.7. Bình khí nén
Một vài bình khí nén được cung cấp bình khí nén 2000 lít trên thị trường mà ta có thể tham khảo, so sánh các thông số kỹ thuật qua đó có phương án lựa chọn thiết bị phù hợp với phân xưởng sản xuất cũng như phù hợp với chi phí đầu tư.
Bảng 6.7. Thông số của hai loại bình nén khí
Mẫu mã VNT2000 HDVN2000 Dung tích (lít) 2000 2000 Đường kính (mm) 1050 1050 Áp suất làm việc (kg/cm2) 10-12 10-13 Áp suất kiểm định (kg/cm2) 15 15
Nhiệt độ làm việc tối
đa (oC) 100 100 Vật liệu chế tạo Thép tấm SS400/ CT3 / Inox 304 Thép tấm SS400 Độ dày (mm) 9 10 Kích thước (đường kính×cao) m 1,05×2,5 1,05×2,74
Công ty sản xuất VINACEO
TECHNOLOGY Hande Việt Nam
Đơn giá (VNĐ) 63.000.000 60.000.000
Ta chọn mua một bình khí nén dung tích 2000 lít của công ty HANDE Việt Nam cho việc nén khí từ máy nạp sử dụng để thổi sợi cho 2 hệ thống máy đùn phun sợi.
6.2.8. Thùng gia nhiệt
Lượng khí nén từ bình nén khí theo ống dẫn đi vào thùng gia nhệt sẽ được làm nóng tới nhiệt độ là 250oC, lượng khí nóng này sau được đưa vào liên tục vào đầu khuôn tạo sợi để phun tạo vi sợi qua hệ thống ống dẫn vì vậy lượng nhiệt do thùng gia nhiệt luôn mất đi trong quá trình làm nóng không khí này. Bởi vậy, thùng gia nhiệt phải làm nóng nhiệt độ liên tục và nhanh để đảm bảo nhiệt độ không khí từ thùng gia nhiệt luôn luôn ổn định.
Thùng gia nhiệt được đặt hàng sản xuất bởi công ty TNHH Lò Trường Tín, Việt Nam với các thông số kỹ thuật được thể hiện dưới bảng sau:
45
Bảng 6.8. Thông số kỹ thuật thùng gia nhiệt
Mã máy TGN25
Công suất (kW) 25
Nhiệt độ tối đa (oC) 400
Thời gian đạt nhiệt độ tối đa (giây) 30-40
Kích thước (đường kính×cao) mm 20×1500
Trọng lượng (kg) 60
Sử dụng 2 thùng gia nhiệt cho 2 máy đùn để đảm bảo công suất theo kế hoạch với giá dự đoán cho mỗi thùng gia nhiệt là 40.000.000 VNĐ
6.3. Thiết bị phụ 6.3.1. Xe nâng điện
Sử dụng xe nâng điện để vận chuyển nguyên liệu từ kho nguyên liệu sang vị trí máy trộn, vận chuyển các cuộn VKD đến kho lưu trữ và vận chuyển sản phẩm từ kho lưu trữ ra xưởng cắt. Số lượng xe điện sẽ sử dụng là 1 xe và số ca làm việc trong một ngày của xe là 1 ca.
Bảng 6.9. Thông số kỹ thuật của 2 loại xe nâng điện
Mã sản phẩm CPD15 FE4F16
Công ty sản xuất Heli Noblift
Tải trọng nâng (kg) 1500 1600
Chiều cao nâng (m) 3-6 3-5,5
Kích thước (mm) 2070×1085×2130 2090×1070×2210
Đơn giá (VNĐ) 225.000.000 240.000.000 Chọn mua một xe nâng điện Heli, Trung Quốc để phục vụ cho nhà máy.
46
Hình 6.6. Xe nâng điện Heli 6.3.2. Cân điện tử
Trong quá trình nhập các nguyên liệu phụ gia vào kho từ các nhà cung cấp, để đảm bảo đầy đủ tránh thất thoát thì ta cũng cần phải cân lại để đối chiếu với số liệu từ nhà cung cấp. Và cũng như việc xuất sản phẩm cho các đơn vị kinh doanh nhỏ lẻ cũng