Введение
Производственная практика пройдена на федеральном казённом предприятии «Пермский пороховой завод» в производственном комплексе №20 «Нейлон», производстве «пластмассы», производственном участке №11 в должности аппаратчика приготовления смесей.
Объектом исследования являлся технологический процесс варки пороховой массы.
Предмет исследования – назначение и устройство мешателя пороховой массы.
Цель прохождения производственной практики состояла в ознакомлении с технологическим процессом варки пороховой массы, проходящем на участке №11 в производственном комплексе №20 «Нейлон», производстве «пластмассы».
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
· Изучение технологической схемы процесса.
· Изучение производственных инструкций аппаратчиков дистанционного контроля варки пороховой массы; аппаратчиков приготовления смеси сыпучих компонентов, взвесей, эмульсии смеси растворителей.
· Изучение паспортов оборудования, для изучения чертежей и характеристики смесителя пороховой массы
· Наблюдение за ходом технологического процесса варки пороховой массы
В ходе производственной практики для изучения технологического процесса применялся список технологических инструкций, чертежей, технологических схем и литературы отечественных авторов.
Сведения о предприятии.
ФКП «Пермский пороховой завод» одно из крупнейших российских предприятий оборонного комплекса, история которого началась в 1934 году с выпуска взрывчатки для горнорудных работ. В военные 1941–1945гг. завод выпускал порох, заряды для крупнокалиберной артиллерии и заряды для знаменитых «Катюш».
Богатый опыт, высочайший профессионализм специалистов, высокая технологическая и исполнительская дисциплина, постоянный поиск новых идей обеспечивают высокое качество продукции, производимой заводом в настоящее время. Это не одна сотня современных систем вооружения, превосходящих мировые аналоги:
• заряды к реактивным системам залпового огня «Град» и «Смерч», комплексам ПВО;
• заряды двигателей подвесных ракет класса «воздух-воздух» ближнего и среднего боя и т.п.;
• стартово-разгонные ступени крылатых ракет морского базирования, в том числе стартующих с подводных лодок, противокорабельных систем класса «воздух-поверхность»;
• заряды к системам ближнего боя и артиллерийского выстрела из танков и самоходных установок;
• сферические пороха для стрелкового оружия (автоматы, пулеметы) и др.
Так же предприятие выпускает широкий ассортимент гражданской продукции:
• лакокрасочные материалы
• полиуретан и пенополиуретан
• клеенка столовая
• бактерицидные облучатели
• пороховые генераторы давления
Деятельность цеха и отдела. Описание производственного процесса.
На производственном комплексе №20 «Нейлон», производство «пластмассы», непосредственно на производственном участке №11 происходит варка пороховой массы. Технологический процесс может протекать по двум схемам: непрерывной и периодической.
Описание периодической схемы производства пороховой массы баллиститного типа.
Периодическая схема производства порохов баллиститного типа осуществляется в зданиях 10/4 и 11/4. Используются 2 вида котлов, отличающихся в основном типом перемешивающего устройства и емкостью. 1 котел- котел Броунса. Для перемешивания содержимого котла внутри расположены 2 мешалки (малая 150 об/мин, большая 250 об/мин). 2 котел: 1 турбинная мешалка со скоростью вращения 150 об/мин, емкостью 1000кг.
Оба котла снабжены рубашками для обогрева. Загрузка производится через верхнюю крышку. В дне аппарата имеется спец. приспособление для выгрузки пороховой массы. Процесс получения пороховой массы в обоих котлах аналогичен.
Варочный котел наполняют горячей водой (М=1:4-1:6). Затем в воду при работающих мешалках сначала засыпается приготовленная навеска коллоксилина, после чего инжектируется вазелиновое масло, дополнительные компоненты в виде порошка, суспензии, а затем эмульсия смеси пластификаторов. После загрузки всех компонентов и их перемешивания согласно режиму варки получают пороховую массу, которую охлаждают пуском в рубашку холодной воды и направляют на отжим в центрифугу и далее в протирочный барабан для получения пороховой крошки. Усреднение проводится вручную перелапачиванием в ларе.
Описание полунепрерывной схемы производства пороховой массы баллиститного типа.
Технологическая схема ППМБТ, существовавшая в СССР, базировалась на смешении в водной среде компонентов состава. В смеситель («варочный котел») подавались последовательно дозируемые вручную нитроцеллюлоза, нитроэфиры со стабилизатором химической стойкости, суспензии твердых компонентов.
Перемешанная в течение нескольких десятков минут масса подавалась в большой смеситель, где формировалась пороховая смесь.
В 40–50-х гг. эта схема была усовершенствована введением двух поочередно работающих «варочных котлов», которые практически непрерывно подавали смешанную массу в смеситель общих партий (полунепрерывное производство). Во второй половине 50-х гг. была введана схема непрерывного ППМБТ (рисунок 1).
1 – ажитатор; 2 – массонасос; 3 – объемно-импульсный дозатор;4 – дозатор сыпучих компонентов; 5 – расходная емкость;6 – расходный бак; 7 – шестеренный насос; 8 – АПР; 9 – инжектор; 10 – контейнер; 11 – пассиватор; 12 – гидрофобизатор; 13 – растворитель; 14 – смеситель; 15 – промежуточный смеситель; 16 – смеситель общих партий
Рисунок 1 – Непрерывная технологическая схема изготовления
пороховой массы высокоэнергетических баллистических порохов
Для дозирования компонентов используются непрерывные объемно-импульсные и весовые дозаторы, а смешение компонентов производилось в двух последовательно установленных мешателях («варочных котлах»), из которых масса поступала непрерывно за счет перелива в промежуточный смеситель, а затем в смеситель общих партий. В 60–70-х гг. для изготовления высокоэнергетических порохов эта схема была дополнена процессами гидратации оксида магния и защиты от воды металлического горючего (пассивация и гидрофобизация). Непрерывное предварительное смешение компонентов пороховой массы осуществляется в двух последовательно расположенных смесителях («варочных котлах»), соединенных переливной трубой 15 (рисунок 2).
1 – запорный клапан; 2 – вал с мешалкой; 3 – труба для подачи сжатого воздуха; 4 – диффузор; 5 – рубашка для обогрева; 6 – корпус
смесителя; 7 – подача КВВ; 8 – корпус привода; 9 – приводная головка; 10 – электродвигатель; 11 – эжектор для подачи вазелинового масла;
12 – эжектор для подачи суспензии твердых компонентов;
13 – крышка; 14 – патрубок для перелива; 15 – переливная труба;
16 – труба для инжектирования смеси растворителей
Рисунок 2 – Смесители пороховой массы («варочные котлы»)
Смесители отличаются друг от друга только расположением штуцеров на верхних крышках 13. В первый котел загружаются последовательно все компоненты, за исключением смеси пластификаторов - по трубе 7 подается КВВ, затем вазелиновое масло, суспензии катализаторов, гидратированного и гидрофобизованного оксида магния, пассивированных и гидрофобизованных порошкообразных металлов. Во второй котел инжектируется смесь пластификаторов. Пороховая масса по переливной трубе 14 поступает в промежуточный смеситель, а затем в смесители общих партий, в которых осуществляется длительное перемешивание для «созревания» массы, перераспределения пластификатора и окончательного усреднения композиции. Срок хранения пороховой смеси до ее переработки ограничивается в зависимости от состава 1–6 сутками.
3. Характеристика и описание смесителя пороховой массы.
Объемные смесители широко применяются на отдельных фазах в производстве баллиститных порохов. Они предназначены для приема, накопления различных суспензий коллоксилинов, пороховых масс различных составов, в режимах перемешивания, хранения и передачи с фазы на фазу. Они поддерживают частицы суспензий во взвешенном состоянии, а также постоянство фракционного состава и физико-химических свойств суспензий во всем объеме смесителя, обеспечивая высокое качество изготовляемых порохов. Смесители бывают с пятью мешалками объемом 113 м3 и с тремя мешалками объемом 40 м3.
Смеситель (приложения 1,2) представляет собой сварной цилиндрический сосуд, состоящий из корпуса 1, крышки 2, днища. Корпус в нижней части имеет конус. Используемый материал – сталь Ст5. На крышке смесителя устанавливаются приводы мешалок (электродвигатели и вертикальные редукторы).
Внутри смесителя устанавливаются пять(три) приводных головок 4, на валы которых устанавливаются винтовые мешалки 6, 7, а также в нижней части – турбинные мешалки 8, 9. Ступицы мешалок соединены с валами шпонками и устанавливаются строго на высотах, указанных в чертеже. Винты мешалок имеют правое и левое направление вращения. Направление вращения устанавливается в строгом соответствии с чертежом. На днище смесителя устанавливаются подшипники скольжения, вкладыши которых изготавливают из текстолита. Внутри смесителя под люком обслуживания приварены ступени лестницы и размещен поплавок уровнемера 10. На днище также установлен спускной клапан 3 для забора суспензий из смесителя. Клапан имеет запорное устройство (тампон), привод которого установлен на крышке. Крышка смесителя обрамлена по окружности защитным устройством для обслуживающего персонала.
Смеситель при установке по назначению обвязывается трубопроводом подачи суспензий, циркуляции и перекачки. Циркуляция, закачка и перекачка осуществляются центробежными массонасосами соответствующей производительности. У смесителя устанавливаются, как правило, два насоса. Работа насоса осуществляется следующим образом. В подготовленный к работе смеситель по подающему трубопроводу подается суспензия, заполняя объем. При достижении уровня около 1/3 объема включаются мешалки (количество мешалок указано в технологическом регламенте для конкретной фазы производства). При полностью заполненном смесителе должны быть включены все мешалки. При уменьшении уровня часть мешалок отключается. Смеситель работает в режимах: заполнения, перемешивания, хранения и расхода.
Время перемешивания пятью мешалками после заполнения устанавливается технологическим регламентом (достигается и обеспечивается полное усреднение свойств суспензии). Для усиления перемешивания смеситель ставится на циркуляцию, для чего открывается тампон спускного клапана, устанавливается трехходовой кран и суспензия подается насосами в циркуляционный трубопровод, соединяющий насосы с одним из штуцеров залива. После достижения достаточного усреднения смеситель переводится в режим хранения. При этом часть мешалок периферийных можно поочередно отключать. Использование в смесителе комбинированных перемешивающих устройств (мешалок) обеспечивает закономерное турбулентное движение суспензии как по высоте смесителя, так и по диаметру. При необходимости расхода из смесителя с помощью кранов настраивается линия перекачки (расхода), и теми же массонасосами суспензия перекачивается на другую фазу производства в аналогичные смесители для использования.
Таблица1. Техническая характеристика смесителя.
| Диаметр корпуса, мм | |
| Высота корпуса, мм | |
| Емкость, м3 | |
| Число оборотов на валу мешалок, об/мин | |
| Количество мешалок | |
| Электродвигатель мощность, кВт | |
| Число оборотов электродвигателя об/мин | |
| Давление в аппарате | Под налив |
| Конструкция | сварная |
| Материал | Сталь углеродистая |
| Масса без наполнения, кг |
Вывод.
В результате прохождения производственной практики была изучена полуненпрерывная и периодическая схема варки пороховой массы в полном объеме.
Обе схемы являются устаревшими. С 80-х годов на заводах этой спецификации разработана и внедрялась технологическая схема, имеющая самый высокий современный уровень, которая учитывала все аспекты химии, технологии и управления производством.
С использованием гидродинамических аппаратов в современной схеме для обработки как исходных компонентов пороховой массы, так и группы компонентов и композиции в целом, позволило существенно интенсифицировать процесс изготовления, повысить однородность массы и исключить необходимость ее «созревания». Фаза смешения осуществляется в форсмесителе, куда подаются суспензии КВВ, металлических порошков, ВВ, катализаторов горения, предварительно смешанных в гидродинамическом смесителе-насосе, а также смесь пластификаторов, тонкодиспергированная в гидродинамическом эмульгирующем устройстве 14.
Процесс осуществляется при 12–22 °С.
Из форсмесителя масса поступает в промежуточный смеситель, затем обрабатывается в гидродинамическом смесителе-насосе и подается в нагреватель для ускорения диффузионных процессов взаимодействия НЦ с пластификаторами за счет повышения температуры до 77–87 °С.
Невозможность внедрения этой схемы производства обусловлена изношенностью оборудования и зданий, недостатком квалифицированных кадров.
Знания, умения и навыки, полученные в результате хода производственной практики, являются значимым стимулом для дальнейшего изучения специальности. Так же была предоставлена возможность познакомится с теоретически изученными данными, получить первый профессиональный опыт в данной сфере и сформировать представление о специфике работы пермского порохового завода и в частности работы в производственного комплекса №20 «Нейлон».
Список литературы.
1. Фиошина М.А., Русин Д.Л. Основы химии и технологии порохов и твердых ракетных топлив-М: -2001.-207с.
2. И. Осин, А.С. Пивоваров, Н.Н. Волкова. Оборудование производств энергонасыщенных материалов: учебное пособие.Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. – Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2010. – 94 с.
3. URL: https:// https://www.fkpppz.ru/ (дата обращения 22.08.2018)
4. Д.И. Дементьева, И.С. Кононов, Р.Г. Мамашев, В.А. Ха-ритонов Введение в технологию энергонасыщенных материалов: учебное пособие; Алт. гос. техн. ун-т, БТИ. - Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та, 2009. - 254 с.