Монтаж, эксплуатация и ремонт
В этом разделе приводятся различные методы проектирования предприятий пищевой промышленности, стадии проектирования, а также производится комплекс предпроектных и проектных работ.
Компоновка - это схематический план здания с изображением на нем цехов, отделений, участков, вспомогательных и служебно-бытовых помещений.
Компоновка помещений должна выполняться с учетом следующих требований [8, стр. 58]:
1) последовательность и максимальная прямолинейность
производственного потока (например, склад сырья должен располагаться как
можно ближе к участку, где это сырье перерабатывается, что позволяет сократить
путь перемещения этого сырья);
2) склады основного сырья, экспедиции, приемные отделения и т.п. должны
располагаться по периметру здания с выходом на улицу;
3) для сокращения протяженности кабельных линий, трубопроводов, воздуховодов необходимо располагать трансформаторные подстанции, насосные, вентиляционные камеры и т.п. как можно ближе к участкам, где потребление соответствующих видов носителей энергии максимально;
4) необходимо исключить перемещения персонала через помещения, в которых не находится их рабочее место;
5) участки, где выполняются подготовительные операции, склады промежуточного хранения и дозревания полуфабрикатов должны быть расположены как можно ближе к основным производственным участкам;
6) в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями при компоновке помещений необходимо проводить резкую грань между
помещениями с производствами пищевой и технической продукции; помещения, в которых перерабатывают техническую продукцию, должны быть изолированы от помещений, в которых изготавливают пищевую продукцию.
В помещения производства сливочного масла входят следующие отделения:
- цех приемки молока, в котором осуществляют приемку молока
прибывшего на производство;
- аппаратный цех, в котором проводят сепарирование молока на сливки и обезжиренное молоко;
- цех производства сливочного масла, в котором производят сливочное масло из высокожирных сливок методом преобразования;
- бактериологическая лаборатория, в которой осуществляют контроль за качеством молока прибывшего на производство;
- лаборатория;
- склад временного хранения сливочного масла;
- слесарная мастерская;
- моечное отделение;
- склад упаковочных материалов;
- служебно-бытовые помещения.
Для того чтобы определить функциональные взаимосвязи этих отделений, составим таблицу 5.1, в которой отображено наименование отделения и его взаимосвязи [9, стр. 117].
Выявленные функциональные связи группируем попарно. На рисунке 5.1 изображены номера отделений (см. таблицу 5.1) и количество взаимосвязей того или иного отделения.
На основе выявленных функциональных связей составляем безразмерную принципиальную схему компоновки производственного здания, изображенную на рисунке 5.2.
Таблица 5.1 - Функциональные связи помещений молочного комбината.
| N | 9 Отделения и помещения | Номера отделений и помещений | |||||||||
| 1 | Цех приемки молока | 
| |||||||||
| 2 | Аппаратный цех | ||||||||||
| 3 | Цех производства масла | ||||||||||
| 4 | Бактериальная лаборатория | ||||||||||
| 5 | Лаборатория | ||||||||||
| 6 | Склад временного хранения | ||||||||||
| 7 | Ремонтно-механический цех | ||||||||||
| 8 | Моечное отделение | ||||||||||
| 9 | Склад упаковочных материалов | ||||||||||
| 10 | Служебно-бытовые помещения | ||||||||||
| 11 | Всего связей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |||||||
| ||||||||
|
|
| ||||||
|
| |||||||
|
|
|
Рисунок 5.1 - Парные функциональные связи молочного комбината
Рисунок 5.2 – Принципиальная безразмерная схема компоновки молочного завода.
5.2 Расчет фундаментных площадок и болтов для крепления оборудования
5.2.1 Расчет фундаментной площадки для сепаратора
Исходные данные:
Масса сепаратора Мм=550 кг (вес 5,5кН).
Максимальное расстояние между осями фундаментных болтов a=1100мм, b=1100мм, рисунок 5.1.
Материал фундаментной площадки – бетон марки 150.
 |
Рисунок 5.3 Схема фундаментной площадки сепаратора
Расчет фундаментной площадки для сепаратора «ALFA - LAVAL».
Схема фундаментной площадки под сепаратор представлена на рисунке 5.3.
5.2.1.1 Статический расчет фундаментной площадки под сепаратор
Площадь подошвы фундаментной площадки F, м2 рассчитывают по формуле
(5.1)
где ∆ – припуск на сторону;
∆=0,1…0,2м;
∆ = 0,2 м
При проектировании фундаментных площадок необходимо учитывать взаимное расположение центра тяжести машины и площади подошвы фундаментной площадки, которые должны находиться по возможности на одной вертикали. Расчетное значение эксцентриситета е, т.е. отклонения вертикальной, проходящей через центр тяжести машины от центра тяжести площади фундамента не должно превышать 5% от размера той стороны подошвы фундаментной площадки, в направлении которой смещается центр тяжести машины. При большом эксцентриситете из-за неравномерного распределения массы машины по площади фундаментной площадки и его основания возможны неравномерная осадка грунта, перекос фундамента и авария.
Определим максимальнюу величину эксцентриситетов сепаратора ес, мм, смонтированного на фундаментной площадке со сторонами a=1100 мм и b=1100 мм.
, (5.2)
(5.3)
Кроме того, следует учитывать, устойчивость системы “машина + фундамент” будет тем выше, чем меньше расстояние от подошвы фундамента до центра тяжести машины. Так как центр тяжести сепаратора совпадает с центром тяжести фундаментной площадки, то размеры фундаментной площадки остаются неизменными, рисунок 5.4.
Объем фундамента Vпл, м3 рассчитывают по формуле
(5.4)
где Н- общая высота фундаментной площадки, м
(5.5)
где Н1-высота наземной части фундамента, м;
Н2-глубина заложения,м
Принимаем Н=0,6м,
Вес фундаментной площадки Gф, кН рассчитывают по формуле
, (5.6)
где γ – удельный вес бетона;
γ=12…25 кН/м3 [17, стр. 39];
γ = 15 кН/м3
Фактическое давление на перекрытие P, кПа [17, с. 39] рассчитывают по формуле
, (5.7)
где α – коэффициент уменьшения динамичности, таблица 3.1 [17, стр.38];
α = 0,55;
[Rн] – нормативное давление на грунт;
[Rн] = 200 кПа;
- вес сепаратора, кН
Следовательно, статическая прочность фундаментной площадки обеспечена.
Рисунок 5.4 Окончательная схема фундаментной площадки сепаратора
5.2.1.2 Расчет фундаментных болтов крепления сепаратора
Материал шпилек болтов принимаем Ст.3 ГОСТ 380 – 89 (
= 140МПа); марка бетона фундаментного М150, принимаем количество болтов z = 4.
Необходимое усилие предварительной затяжки фундаментных болтов РЗ, Кн,
[17,с. 55] рассчитывают по формуле
(5.8)
где Р = Pz = 5,5 – вес машины.
Необходимую площадь сечения болтов S, м2, [17,с. 54] рассчитывают по формуле
(5.9)
м2.
Из таблицы 4.2 [17,с. 62] принимаем болт с резьбой диаметром М12,
Проверка сечения болта на выносливость
Расчетное сопротивление болта [σД], Па рассчитывают по формуле [17, стр. 55]
(5.10)
где α – коэффициент, учитывающий число циклов нагружения, при 106 циклах α=1,25;
μ – коэффициент, учитывающий масштабный фактор, для болтов М<16 μ=1;
Необходимая площадь сечения болта Sg,м2 рассчитывают по формуле [17, стр. 55]
(5.11)
т.к. Sg<S оставляем болты М12.
Глубина заделки болта в бетон
Рисунок 5.5 Эскиз крепления сепаратора.
5.2.2 Расчет фундаментной площадки для маслообразователя Т1-ОМ-2Т
При проектировании площадки необходимо учитывать взаимное расположение центра тяжести машины и площади подошвы площадки, которые должны находиться по возможности на одной вертикали. Расчетное значение эксцентриситета е, то есть отклонения вертикальной, проходящей через центр тяжести машины от центра тяжести площади фундамента не должно превышать 5% от размера той стороны подошвы фундамента, в направлении которой смещается центр тяжести машины. При большом эксцентриситете из-за неравномерного распределения массы машины по площади площадки и ее основания возможны неравномерная нагрузка на перекрытие, перекос перекрытия и авария.
Определим наименьшую величину эксцентриситетов е и е/, мм маслообразователя Т1-ОМ-2Т, смонтированного на фундаментной площадке со сторонами а = 1680 мм и b = 1135 мм.
Из пропорций находим предельные эксцентриситеты:
, мм
(5.12)
мм (5.13)
5.2.2.1 Статический расчет фундаментной площадки
Схема фундаментной площадки под маслообразователь Т1-ОМ-2Т представлена на рисунке 5.4.
|
Рисунок 5.6 - Схема фундаментной площадки маслообразователя Т1-ОМ-2Т.
Необходимо произвести проверочный расчет удельной нагрузки на перекрытие Р, Па [14, с. 42]:
, (5.14)
где α – коэффициент уменьшения динамичности, таблица 3.1 [17, стр.38];
α = 0,4;
[Rн] – нормативное давление на перекрытие;
[Rн] = 15…30 кПа;
- вес машины в рабочем состоянии, Н; =7848Н;
- вес фундаментной площадки, Н
F- площадь подошвы площадки, м2.
Сначала определяют площадь подошвы фундаментной площадки F, м
[14с. 39] по формуле:
,м2
где ∆ – припуск на сторону;
∆=0,4м.
Объем площадки V, м [14, с. 39] рассчитывают по формуле:
,м3 (5.15)
где Н - общая высота наземной части фундаментной площадки, Н=0,1м.
Вес площадки Gпл, H [14, с. 39] рассчитывают по формуле:
, Н
где γ – удельный вес бетона;
γ=20000 Н/м3 [17, стр. 39].
Фактическое давление на перекрытие P, Па составит
, (5.16)
Следовательно, статическая прочность фундаментной площадки обеспечена.
5.2.2.2 Динамический расчет площадки
Фактическое давление на перекрытие Рд, кПа [14, с. 46] при наличии динамической составляющей рассчитывают по формуле:
, Па (5.17)
где Pz – вертикальная составляющая неуравновешенных сил инерции, Н; Pz=Gm=7848Н.
что в пределах нормативной нагрузки.
Амплитуда вынужденных вертикальных колебаний Az, м, определяются по формуле:
м (5.18)
где Go –вес фундаментной площадки и машины, Н; Go= 11668 Н;
К- коэффициент, К=90м/мин2;
Nz – частота вертикальных колебаний, мин-1;
n – частота вращения массивной детали, вызывающих динамику, об/мин; n=150 об/мин;
[Az]-допускаемая амплитуда вертикальных колебаний, м.
Частота вертикальных колебаний Nz, мин-1, определяется по формуле
(5.19)
где – К1- коэффициент, К1=9,55 мин-1;
Сz- коэффициент упругости перекрытия, Н/м2, определяется по формуле:
Н/м2 (5.20)
(5.21)
что в пределах норм нагрузки.
При проверке на резонанс находят отношение вынужденных и собственных колебаний системы "фундамент - машина".
(5.22)
(5.23)
Система работает в дезонансной зоне.
Окончательная схема фундаментной площадки под маслообразователь Т1-ОМ-2Т представлена на рисунке 5.7.
880 440
 |
 | |
1680
А-А
Рисунок 5.7 Окончательная схема фундаментной площадки под маслообразователь Т1-ОМ-2Т
5.2.2.3 Расчет фундаментных болтов крепления маслообразователя
Материал шпилек болтов принимаем Ст.3 ГОСТ 380 – 89 (
= 140МПа); марка бетона фундаментного М150, принимаем болты конические с цементной зачеканкой Z=4 со способом установки в готовые фундаменты.
Необходимое усилие предварительной затяжки фундаментных болтов РЗ, Кн,
[17,с. 55] рассчитывают по формуле
(5.24)
где Р = Gм = 7848 Н – вес машины.
Необходимую площадь сечения болтов S, м2, [17,с. 54] рассчитывают по формуле
(5.25)
м2.
Из таблицы 4.2 [17,с. 62] принимаем болт с резьбой диаметром М12,
Проверка сечения болта на выносливость
Расчетное сопротивление болта [σД], Па рассчитывают по формуле [17, стр. 55]
(5.26)
где α – коэффициент, учитывающий число циклов нагружения, при 106 циклах α=1,25;
μ – коэффициент, учитывающий масштабный фактор, для болтов М<16 μ=1;
Необходимая площадь сечения болта Sg,м2 рассчитывают по формуле [17, стр. 55]
(5.27)
т.к. Sg<S оставляем болты М12.
Глубина заделки болта в бетон
Рисунок 5.8 Эскиз крепления сепаратора.
5.4 Сетевой график монтажа оборудования
Для правильного решения вопросов, возникающих по организации и управлению монтажных и ремонтных операций, применяют методы сетевого планирования. С этой целью строим сетевые графики, представляющие графическую модель производственного процесса, на которой отображают последовательность выполнения всех монтажных и специальных работ.
Сетевое планирование обеспечивает руководителей и исполнителей на всех участках работы информацией, которая необходима им для принятия решений по планированию, организации и управлению.
При использовании сетевого планирования создается непрерывный поток необходимой информации о ходе механомонтажных и ремонтных работ, позволяющий в любой период времени оперативно управлять монтажом или ремонтом.
Сетевой график монтажа поточной линии производства пастеризованного молока представлен на рисунке 5.6.
Элементами сетевого графика являются работы и события.
Различают три вида работ:
1) 
действительная работа – это протекающий во времени процесс, требующий затрат труда, материалов. Обозначают сплошной стрелкой
2) 
ожидание – это работа, не требующая затрат труда и ресурсов, но требующая затрат времени (застывание бетона). Обозначают штрих–пунктирной стрелкой
3) фиктивная работа – это логическая связь между двумя или несколькими видами работ, показывающая, что начало одной работы зависит от окончания другой. Обозначают штриховой стрелкой
Действительная работа измеряется продолжительностью или трудоемкостью (которая ставится на стрелках или в таблице).
Событие – это результат, получаемый после выполнения работ, стрелки которых сходятся к данному событию (обозначается окружностью). Для всех предшествующих работ событие является законченным, свершенным, а для действующих – начальным пунктом их выполнения.
События бывают частными (результат одной работы), а также комплексными (результат нескольких событий).
Кроме того, различают исходные события, т.е. момент начала выполнения работ, и завершающее событие – стрелки не выходят из события.
Достоинства сетевого графика, позволяет определить – какие работы являются важными, какая взаимосвязь между отдельными работами, каковы возможности сокращения срока работ и за счет чего этого можно добиться.
Сетевой график монтажа поточной линии производства масла сливочного представлена на рисунке 5.9.
Параметры сетевого графика монтажа оборудования заносим в таблицу 5.2
Таблица 5.2
| .№п/п | Наименование | min срок, час | max срок, час | резерв времени, час |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 0-1 | Ознакомление с документацией | 1 | 1,5 | 0,5 |
| 1-2 | Приемка оборудования | 3 | 3,5 | 0,5 |
| 2-5 | Транспортирование оборудования к месту монтажа | 2 | 2,5 | 0,5 |
| 1-3 | Изготовление опалубок и шаблонов под площадки | 2,5 | 3 | 0,5 |
| 1-4 | Разметка под площадки | 1 | 1,1 | 0,1 |
| 4-6 | Установка опалубок и шаблонов | 2 | 2,5 | 0,5 |
| 3-4 | Фиктивная работа | |||
| 6-7 | Заливка фундаментных площадок | 2 | 2,5 | 0,5 |
| 7-8 | Застывание бетона | 38 | 40 | 2 |
| 8-10 | Удаление опалубок и шаблонов с площадок | 1 | 1,5 | 0,5 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 10-11 | Выверка и отделка фундаментных площадок | 3 | 3,4 | 0,4 |
| 10-13 | Выверка болтов | 1 | 1,1 | 0,1 |
| 13-11 | Фиктивная работа | |||
| 11-14 | Приемка фундаментных площадок | 2 | 2,15 | 0,15 |
| 14-12 | Фиктивная работа | |||
| 1-15 | Разметка под фундамент | 1 | 1,1 | 0,1 |
| 1-16 | Изготовление опалубки под фундамент | 1,2 | 1,25 | 0,05 |
| 15-17 | Рытье котлованов под сепараторы | 3 | 3,1 | 0,1 |
| 17-18 | Установка опалубкок под фундаменты сепараторов | 0,2 | 0,25 | 0,05 |
| 16-18 | Фиктивная работа | |||
| 18-19 | Заливка фундаментов | 2 | 2,1 | 0,1 |
| 19-20 | Фиктивная работа | |||
| 20-21 | Удаление опалубок и шаблонов с фундаментов | 0,2 | 0,2 | 0 |
| 21-22 | Выверка и отделка фундаментов | 1,5 | 2 | 0,5 |
| 21-24 | Выверка болтов | 1 | 1,1 | 0,1 |
| 22-23 | Приемка фундаментов | 0,4 | 0,45 | 0,05 |
| 23-12 | Фиктивная работа | |||
| 5-9 | Расконсервация сепараторов | 2,1 | 2,5 | 0,4 |
| 5-25 | Расконсервация ПОУ | 4 | 4,5 | 0,5 |
| 5-26 | Расконсервация танка | 2 | 2,15 | 0,15 |
| 5-27 | Расконсервация ППУ | 3 | 3,1 | 0,1 |
| 5-28 | Расконсервация резервуара | 2 | 2,5 | 0,5 |
| 5-29 | Расконсервация трубчатого пастеризатора | 2 | 2,15 | 0,15 |
| 5-30 | Расконсервация дезодоратора | 2 | 2,1 | 0,1 |
| 5-31 | Расконсервация цилиндрического маслообразователя | 2,5 | 2,7 | 0,2 |
| 5-32 | Расконсервация конвейера | 2,5 | 3 | 0,5 |
| 5-33 | Расконсервация насосов | 2 | 2,15 | 0,15 |
| 9-12 | Укрупненная сборка сепараторов | 2,5 | 2,65 | 0,15 |
| 25-34 | Укрупненная сборка ПОУ | 2,5 | 2,65 | 0,15 |
| 27-35 | Укрупненная сборка ППУ | 2 | 2,1 | 0,1 |
| 29-36 | Укрупненная сборка трубчатого пастеризатора | 1 | 1,1 | 0,1 |
| 30-37 | Укрупненная сборка дезодоратора | 2 | 2,15 | 0,15 |
| 31-38 | Укрупненная сборка маслообразователя | 2 | 2,2 | 0,2 |
| 32-39 | Укрупненная сборка конвейера | 2 | 2,5 | 0,5 |
| 12-40 | Разметка и установка сепараторов в проектное положение | 1,4 | 1,6 | 0,2 |
Продолжение таблицы 5.2
Продожение таблицы 5.2
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 34-40 | Разметка и установка ПОУ в положение | 0,4 | 0,45 | 0,05 | |
| 26-40 | Разметка и установка танка в проектное положение | 2 | 2,1 | 0,1 | |
| 35-40 | Разметка и установка ППУ в проектное положение | 0,4 | 0,5 | 0,1 | |
| 28-40 | Разметка и установка резервуара в проектное положение | 1 | 1,12 | 0,12 | |
| 36-40 | Разметка и установка Т.П. в проектное положение | 0,6 | 1 | 0,4 | |
| 37-40 | Разметка и установка дезодоратора в проектное положение | 0,5 | 0,6 | 0,1 | |
| 38-40 | Разметка и установка маслообразователя | 0,4 | 1 | 0,2 | |
| 39-40 | Разметка и установка конвейера | 1,5 | 1,7 | 0,2 | |
| 33-40 | Разметка и установка насосов | 0,2 | 0,25 | 0,05 | |
| 40-41 | Выверка оборудования в горизонтальной и вертикальной плоскостях с поверкой плоскосности и прямолинейности, параллельности и перпендикулярности, соосности | 2,5 | 2,8 | 0,3 | |
| 41-42 | Выверка всей линии | 1,5 | 1,6 | 0,1 | |
| 42-43 | Подключение оборудования к коммуникациям | 3 | 3,2 | 0,2 | |
| 42-45 | Затяжка болтов | 1,5 | 1,6 | 0,1 | |
| 43-46 | Подключение оборудования к электросети | 0,7 | 0,75 | 0,05 | |
| 46-47 | Настройка режима работы оборудования | 0,5 | 0,7 | 0,2 | |
| 45-47 | Фиктивная работа | ||||
| 47-48 | Испытание оборудования без нагрузки | 1 | 1,5 | 0,5 | |
| 48-49 | Испытание оборудования под нагрузкой | 0,15 | 0,2 | 0,05 | |
| 49-50 | Сдача линии в эксплуатацию | 0,4 | 0,5 | 0,1 | |