Экономическая целесообразность мероприятий

Содержание

Введение…………………………………………………………………….2

1 Технико-экономическое обоснование

1. Характеристика продукции…………………………………………3
2. Анализ существующей технологии…………………..……………5
3. Выбор варианта технологического процесса……………….……..6

2 Технологические решения

1. Структурная схема технологического процесса…………………11
2. Головное оборудование……………………………………………11

3. Расчет производственной мощности……………………………..15
4. Расчет необходимого количества тепла на технологические и производственные нужды………………………………………….….….18
5. Расчет необходимого количества электроэнергии…....……..…..20
6. Организация технологического процесса……………….…..……23

3 Экономическая целесообразность  мероприятий

1. Производственная мощность цеха………….……………………..25
2. Расчет капитальных вложений…………………………………….25
3. Расчет себестоимости продукции…………………………………26
4. Экономическая эффективность проекта……………………...…..32

Заключение………………………………………………………………..34

Библиографический список………………………………………………35

Введение

В современный период во всех странах домостроение является основным потребителем пилопродукции. В США ежегодно покупают до 500 тыс. деревянных домов, в Японии - 300 тыс., в Европе - 100 тыс. В скандинавских странах жилые деревянные дома составляют 90%.

В России деревянное домостроение является традиционным. В настоящее  время, в связи с утверждением по Красноярскому краю инвестиционного  проекта по комплексному  развитию Нижнего Приангарья, для его реализации необходимо привлечь и обеспечить надолго комфортным жильём мигрантов, специалистов разного уровня и квалифицированных рабочих. Поэтому одной из главных стратегических задач в крае является развитие деревянного малоэтажного домостроения с широким использованием цельной и клеёной древесины в качестве конструкционных и отделочных материалов.

В соответствии с планом освоения новых лесных массивов Приангарья на территории Сибирского Федерального Округа (СФО) вводятся в строй новые предприятия по выработке цельных и клееных пиломатериалов, погонажных заготовок, брусьев и комплектов деталей домов разного назначения. С увеличением объемов глубокой переработки заготавливаемой древесины и сокращением поставок ее в круглом виде на экспорт созданы условия для массового строительства доступного и комфортного жилья в сельской местности. Это важно не только для развития лесопромышленного комплекса, но и для подъёма сельского хозяйства, в том числе животноводства. Строительство комфортных поселков городского типа обеспечит формирование там  зон оседлости для специалистов и квалифицированных рабочих лесоперерабатывающих предприятий и соответствующей инфраструктуры.

Промышленное малоэтажное  деревянное домостроение по современным технологиям является высокорентабельным (более 20% в зависимости от объёма производства). Эти дома возводятся без применения тяжелой грузоподъёмной техники. Капитальные вложения окупаются менее чем за 4 года.  В настоящее время необходимо инвестировать создание компаний, выполняющих весь объем работ по проектированию и реализации как точечного, так и комплексного строительства малоэтажных зданий по заказам потребителей.

В своем курсовом проекте  я хочу рассмотреть цех по производству оцилиндрованных заготовок для домостроения.

1 Технико-экономическое  обоснование

1. Характеристик продукции

Оцилиндрованные брёвна в строительстве деревянных домов стали применяться сравнительно недавно. Достоинством оцилиндрованного бревна является ровная округлая форма позволяющая достичь при строительстве дома их плотного соединения. Высокая точность изготовления срубов из оцилиндрованного бревна позволяет избежать обязательной кропотливой подгонки при строительстве деревянного дома. Благодаря высокому качеству обработки оцилиндрованные бревна деревянных домов не требуют отделки при постройке дома. Эстетическая привлекательность и красота зданий, построенных с использованием оцилиндрованных бревен является несравнимым достоинством этого природного материала.

Основное техническое  достоинство древесины - низкая теплопроводность. Деревянная стена толщиной 45 см сохранит столько же тепла (и не пропустит  столько же холода), сколько кирпичная толщиной 2 м. При этом бревенчатый или брусовой дом, в отличие от кирпичного, быстро протапливается.

Оцилиндрованное бревно изготавливается из хвойных пород  древесины Красноярского края –  ель, сосна, пихта не  ниже третьего сорта по ГОСТ 9463-88; ГОСТ 9462-88. В бревнах  не допускаются гнили, глубокие грибные  окраски, гнилые и табачные сучки.

Основные требования к качеству оцилиндрованных заготовок:

1) для изготовления  сруба должны быть использованы  деревья одной породы (хотя допускаются варианты, например, комбинируются сосна и ель или бревна с разными свойствами должны укладываться на разных уровнях);

2) в качестве  исходного материала используются  бревна естественной влажности  (применение сухостоя запрещено);

3) наличие гнили  и дефектов недопустимо;

4) отклонение диаметра (D) изделия более чем на 5 мм от номинального нежелательно (данный параметр проверяется с помощью кронциркуля по всей длине) (рисунок 1.1);

Рисунок 1.1 – Контрольные замеры диаметра

5) отклонение  продольных размеров (L) более чем  на 5 мм от заявленных не допускается.  Контроль проводится с помощью  шаблона (C) из полубревна необходимого размера с осевой отметкой (рисунок 1.2);

Рисунок 1.2 – Контроль изделия с помощью шаблона

6) кривизна изделия  со стрелой прогиба (H) больше 0,5% от длины изделия нежелательна, что контролируется с помощью  шнура и линейки на поверхности изделия, по всей окружности (рисунок 1.3);

7) нарушение  продольной геометрии изделия  (винт), ребра теплового замка  (Q) должны находиться в одной плоскости. Чтобы проверить наличие или отсутствие отклонений изделие помещают на ровную поверхность тепловым замком вниз, линейкой измеряют зазоры (G) между ребрами замка и поверхностью, на которую положили изделие. Величина зазора должна составлять 3 мм;

Рисунок 1.3 – Измерения стрелы прогиба кривизны

8) ширина теплового  замка равна радиусу изделия (R). Допустимое отклонение составляет не более 5 мм. Замеры проводятся у каждого изделия по всей длине теплового замка;

9) радиус дуги  теплового замка (R₁) равен радиусу (R) изделия (рисунок 1.1);

10) глубина теплового замка может иметь отклонение не более 5 мм по всей длине изделия;

11) радиус окружности  обработанной поверхности чашек  (R₂) равен радиусу изделия (R). Проверка осуществляется с помощью шаблона, зазор – не более 5 мм;

12) оси чашек  (X) должны перекрещиваться с продольной  осью бревна (Y) под углом 90°. Возможное отклонение составляет не более 1°, что контролируется с помощью транспортира;

13) оси чашек  (X) должны быть параллельны плоскости,  образуемой ребрами теплового  замка (Q). Шаблоном (полубревно необходимого  диаметра и линейка) замеряют расстояние от его поверхности до одного из ребер теплового замка (P) в 4 угловых точках каждой чашки. Результаты должны быть одинаковыми. Допустимое отклонение – не более 2 мм;

14) остаток изделия  над чашкой (M) – не более чем  на 5 мм меньше радиуса, что контролируется с помощью циркуля.

Параметры оцилиндрованного бревна представлены на рисунке 1.4 и в таблице 1.1.

Рисунок 1.4 – Параметры оцилиндрованного бревна

Таблица 1.1 – Параметры оцилиндрованного бревна

2. Анализ технологии

Оцилиндровка – получение  круглой поверхности на определенной длине.

 В настоящий момент распространение получили три технологии производства оцилиндрованных бревен:

1. Бревно зажимается в центрах, вращается, подвижный резец, перемещаясь вдоль заготовки, снимая стружку и получая цилиндр. Это классическая схема работы токарного станка с применением фрезерной головки, повышающей чистоту обработки и производительность;

2. Бревно так же зажимается в центрах, но обрабатывается неподвижным, специальной роторной головкой, оцилиндровочным шпинделем. Эта технология получения поверхности называется по типу станка, позиционной роторного типа;

3. По проходной технологии роторного типа, бревно не фиксируется центрами, а протягивается вальцовым механизмом через роторную головку.

Считается, что самое  ровное и дешевое бревно получается токарным способом (1). Грамотная эксплуатация оборудования позволяет получать поверхность близкой по геометрическим параметрам к кругу. Но низкая производительность оборудования заставляет порой работать на скоростных режимах, что конечно отрицательно сказывается на качестве. Сопротивляясь резанию, заготовка прогибается в середине, изменяя размеры, становясь меньше и по форме напоминая гантелю. К достоинствам этой технологии можно отнести получение продольного паза, вырезка чаш и все продольные операции с одной установки. Высокое качество получаемой поверхности при минимальных требованиях к заготовке, вот неоспоримые преимущества данной технологии.

Применение оцилиндровочного шпинделя, при фиксации бревна в центрах (2), существенно поднимает производительность оборудования. Происходит сочетание преимуществ токарных работ, с роторной производительностью. Возможность продольных работ, не меняя установки, исключает брак по несоосности или закрутки продольного паза по спирали. Универсальность оборудования поднимает его стоимость, поэтому предпочтительней выполнять другие операции, резать чаши, например, на других станках технологической линии.

Преимущество у протяжки заготовки через оцилиндровочную  «машину» вальцами небольшое - это большая производительность. Недостатком можно считать, что головка станка копирует изгиб бревна, не исправляя геометрических параметров.

Большинство производителей оцилиндрованные бревна не сушат, а  продают сразу естественной влажности, подразумевая естественную сушку уже  в собранном срубе. После сборки сруба он должен простоять минимум 6 месяцев (зависит от климатических условий). Однако правильней было бы продавать сразу высушенные заготовки. В этом случае сруб меньше "садится" в результате усушки, все покоробленности бревен в результате сушки вырезаются на предприятии-изготовителе. Так же необходимо предусмотреть обработку материала антипиренами и антисептиками.

Итак, в цехе по производству оцилиндрованных стеновых заготовок  целесообразно использовать оцилиндровочные  станки позиционного роторного типа с последующей сушкой и пропиткой  продукции.

3. Выбор варианта технологического процесса

Вариант 1 технологической  схемы.

Так как в процессе сушки в высушиваемых материалах неизбежно  возникают трещины  и покоробленность, можно предложить следующую технологическую схему:

1. сортировка сырья по диаметрам;
2. гидротермическая обработка;
3. подача сырья в цех;
4. окорка сырья;
5. черновая оцилиндровка сырья;
6. вырезание компенсационного паза;
7. сушка;
8. выдержка заготовок;
9. чистовая оцилиндровка с вырезанием укладочного паза;
10. выборка чашек и торцевание согласно схеме раскроя;
11. пропитка консервантом из антисептиков и антипирена;
12. выдержка заготовок;
13. контрольная сборка сруба;
14. маркировка заготовок по местонахождению в срубе;
15. разборка сруба и упаковка заготовок.

Рассмотрим процесс  производства более подробно.

Сортировка по диаметрам и гидротермическая обработка, как правило, происходит на складе сырья предприятия. К цеху сырье подвозится автотранспортом. В цехе бревна сначала подвергаются обязательной окорке.

Черновая обработка сырья может производиться как на станках позиционного роторного типа, так и на проходных станках роторного типа. В данном случае это не играет большой роли, т.к. в последующем будет производиться дополнительная чистовая обработка. Предполагается, что вырезание компенсационного паза будет производиться на этом же оборудовании за один проход.

Сушка. На процессе сушки стоит остановиться более подробно. Использование традиционных конвективных камер для сушки оцилиндрованных заготовок нецелесообразно, так как сушка в них материала большого сечения занимает очень много времени и имеет большие энергозатраты. В этом случаем стоит рассмотреть технологию вакуумной сушки, которая в последнее время набирает популярность.

Технология вакуумной  сушки привлекательна прежде всего  тем, что она предоставляет реальную возможность значительно сократить продолжительность сушки при сохранении качества высушенных пиломатериалов, а в ряде случаев – повысить его.

Процесс сушки в вакууме состоит из перемещения пара и влаги к поверхности древесины и испарения в окружающую среду. Образовавшийся пар путем диффузии переходит в окружающую среду. В вакууме по мере уменьшения давления среды в поверхностном слое слабеют межмолекулярные связи, и те молекулы, у которых силы взаимодействия меньше других, отрываются и диффундируют в среду. При вязкостном режиме в камере они испытывают много столкновений на пути к стенке камеры. Поэтому часть их возвращается обратно, способствуя созданию пограничного слоя, часть остается в пространстве, объединяясь в ассоциации, а часть конденсируется, достигая стенки камеры и отдавая ей тепло конденсации. Температура стенки повышается, часть адсорбированных на ней молекул снова отражается, поэтому стенку необходимо интенсивно охлаждать. Чем ниже температура охлаждения, тем больше конденсация водяного пара. Для интенсивного испарения необходимо, чтобы относительная влажность среды не увеличивалась, а поддерживалась в соответствии с режимом. Интенсивное испарение влаги с поверхности древесины вызывает быстрое снижение ее влажности до предела гигроскопичности. После этого влага начинает перемещаться к поверхности древесины. По ее толщине образуется две зоны: околоповерхностная – диффузионная и внутренняя – капиллярная. По мере высушивания диффузионная зона углубляется. В результате интенсивного испарения влаги поверхность древесины быстро охлаждается до температуры окружающей среды и образуется пограничный слой, поэтому сушка резко замедляется. Чтобы интенсифицировать процесс испарения при таких условиях, необходимо либо разрушить пограничный слой над поверхностью, либо максимально уменьшить его толщину. Таким образом, материал при вакуумной сушке необходимо постоянно нагревать. Отсюда вытекает необходимость комбинирования вакуумной сушки с другим способом нагрева.

В последние годы на рынке сушилок древесины доминирует два вида вакуумных камер. Первый вид с циклическим нагревом и второй с контактным нагревом древесины. В циклических камерах тепло к древесине подводится циклически конвективным способом. В этом случае в вакуумной камере размещаются калориферы и вентиляторы для циркуляции теплоносителя. Роль теплоносителя  играет  паровоздушная смесь. После нагрева древесины до  заданной  температуры калориферы  и  вентиляторы  отключаются  и начинается процесс вакуумирования. Выделяющийся  из  древесины  пар конденсируется  на  стенках  камеры или  в  специальных  конденсаторах, куда  подводится  охлажденная  вода. При этом способе прогрев древесины и  процесс  вакуумирования  чередуются до окончания процесса сушки. К этому способу относится и вакуумно-импульсная сушка (ВИС), когда вакуум создается  не  в  рабочей  камере,  а  в дополнительной  емкости  (ресивере). По  окончании  нагрева  древесины камера  с  помощью  клапанов  быстро сообщается  с  ресивером,  в  котором предварительно создан вакуум. Вокруг древесины нужный  уровень вакуума создается за  считаные  секунды,  и влага частично  удаляется в жидкой фазе.

В вакуумных камерах  с контактным нагревом передача тепла  материалу производится пластинами, которые укладываются в штабель  пиломатериалов. Пластины чередуются с пиломатериалами. Пластины нагреваются горячей водой или электроэнергией. Электрические нагреватели применяются жесткие или гибкие. Гибкие нагреватели изготовлены из прочной прорезиненной синтетической ткани с протянутой внутри углеродной нитью, и иногда их называют «электрополотенцами». Недостатками этого способа сушки являются сложность укладки штабеля, низкий коэффициент использования пространства камеры, закрытие пласти пиломатериалов нагревательными элементами.

Одним из перспективных  направлений в интенсификации сушки древесины является использование энергии электромагнитного поля сверхвысоких частот (СВЧ). При этом способе сушки центральные зоны поперечного сечения бревна высыхают раньше, чем периферийные зоны. Из-за высокой проницаемости древесины вдоль волокон пар удаляется через торцы бревна. Удаление части влаги в виде пара через свободную от влаги капиллярную систему древесины обеспечивает ее «пропаривание», т. е. влаготепловую обработку, при которой происходит снятие остаточных напряжений, а следовательно, уменьшается проявление внутренних и внешних повреждений в пиломатериале, улучшается качество получаемой продукции. Однако этот способ интенсификации сушки имеет и ряд минусов: большая стоимость комплектующих и ненадежность магнетронов-излучателей, к тому же в силу новизны технологии, сушильные камеры, использующие ее, еще не выпускаются массово.

В итоге, в процессе производства оцилиндрованных бревен предлагаю  использовать вакуумно-импульсные камеры.

Непосредственно после  сушки заготовок необходима их выдержка (остывание). Далее производится чистовая оцилиндровка с вырезанием укладочного паза и оцилиндрованный погонаж подается на участок выборки чашек и торцевания согласно схеме раскроя.

Пропитка  консервантом из антисептиков и антипирена. Детали и изделия должны подлежать обработке биозащитными средствами. Параметры защищенности древесины должны отвечать требованиям ГОСТ 20022.0 – 99. Использование вакуумных технологий позволяют достигать уникальных результатов не только в сушке, но и в пропитке древесины.

Существуют  разные технологии пропитки (импрегнации) древесины. Вот две наиболее популярные:

1. Вакуум — атмосферное давление (Vac-Vac, Double Vacuum). Применение способа пропитки вакуум - атмосферное давление - вакуум позволяет сократить время обработки. Для этого способа необходимо специальное оборудование - автоклав, герметичный цилиндр, в котором можно создавать вакуум или давление. После загрузки в автоклав материала создают вакуум (0,075-0,09 МПа) в течение 10-15 мин, затем в автоклав, не прерывая вакуумирования, подают антисептик, после чего делают давление в автоклаве равным атмосферному и древесину выдерживают в растворе 5-30 мин. В результате перепада давлений раствор проникает в древесину. После пропитки в автоклаве создают осушающий вакуум в течение 10-15 мин. Глубина пропитки такая же, как при способе горяче-холодных ванн до 10 мм, но время пропитки сокращается до 1 часа.
2. Вакуум — давление — вакуум (Vacuum Pressure). Используется для наиболее глубокого проникновение антисептического состава в древесину.

Технологические этапы процесса ВДВ (вакуум-давление-вакуум):

- на первой стадии обрабатываемый материал помещается в специальную камеру. Здесь создается вакуум, с помощью которого из древесины откачивается весь воздух;

- в камеру обработки из резервуара поступает защитный состав;

- затем создается гидравлическое давление, благодаря которому пропиточный раствор закачивается в подготовленные клетки древесины;

- спустя некоторое время, необходимое для глубокого проникновения защитного средства в древесину, его перекачивают обратно в резервуар;

- в камере снова образуется вакуум, за счет которого с поверхности обрабатываемой древесины снимаются остатки пропиточного состава;

- после этого давление в камере восстанавливается до атмосферного. За счет разницы давлений (низкого внутри обрабатываемого материала и атмосферного в камере), защитный состав втягивается в клетки древесины.

При использовании  данного метода лучше, чтобы обрабатываемый материал был хорошо просушен, поскольку  высокое содержание влаги может препятствовать проникновению защитного состава в клетки древесины. Предпропиточная влажность древесины при таком способе пропитки не должна превышать 30%.

Контрольная сборка сруба нужна для того, чтобы на предприятии-изготовителе проконтролировать точность и качество готовых оцилиндрованных заготовок. Как правило, процесс сборки происходит на отдельном участке производства. Там же происходит маркировка бревен сруба. Она нужна для упрощения повторной сборки конечным потребителем (заказчиком или строителями).

Далее сруб разбирается  и заготовки упаковываются.

Детали и  изделия следует поставлять полным комплектом на одно здание согласно проектной  документации по комплектовочной ведомости (отгрузочной спецификации). По согласованию изготовителя с потребителем допускается поставка неполного комплекта. Детали и изделия должны быть упакованы в транспортные пакеты и блок-пакеты в соответствии с требованиями правил перевозки грузов, утвержденных соответствующими ведомствами. Допускается укладывать в пакет детали и изделия разной длины и марок.

Вариант 2 технологической  схемы

Вследствие  рассмотренных особенностей технологии производства, а так же использования  вакуумно-конвективных сушилок, предложенная технологическая схема может быть несколько упрощена:

1. сортировка по диаметрам и гидротермическая обработка сырья;
2. подача сырья в цех автотранспортом;
3. окорка сырья;
4. оцилиндровка бревен с вырезанием компенсационного и укладочного пазов за один проход на станках позиционного роторного типа;
5. сушка сырых заготовок в вакуумно-конвекционных камерах до конечной влажности 15-20%;
6. выдержка заготовок;
7. выборка чашек и торцевание согласно схеме раскроя. Так как после сушки могут проявиться трещины и коробление заготовок, на этом этапе эти пороки вырезаются, оставшиеся короткие заготовки используются в дальнейшем согласно спецификации сруба;
8. пропитка консервантом из антисептиков и антипирена в установках вакуумной пропитки древесины автоклавного типа методом вакуум-давление-вакуум;
9. выдержка заготовок;
10. контрольная сборка сруба;
11. маркировка заготовок по местонахождению в срубе;
12. разборка сруба и упаковка заготовок.

2 Технологические решения

1. Структурная схема технологического процесса

Структурная схема размещения оборудования в цехе по производству стеновых заготовок представлена на рисунке 2.1.

2.2 Головное оборудование

В проектируемом цехе предполагается установка следующего оборудования:

1. окорочный станок ОК 63-2;

2. оцилиндровочный станок  ОФ-28Ц;

3. сушильные вакуумно-конвективные  камеры Гелиос-Вакуум-16;

4. станок для выборки венцовых чашек ПФ-32АМ;

5. торцовочный станок ЦПА-32;

6. станок ВФ-32А для фрезерования пазов и лысок на торцах бревен;

7. пропиточная камера  АТ 1,2-2×8.

Приведем технические  характеристики перечисленного оборудования.

Техническая характеристика станка  ОК 63-2:

Техническая характеристика станка ОФ-28Ц: