Техническое задание
Литейное производство «Metallwerk Franz Kleinken» производит отливки средних и больших размеров формовкой на плацу. Формы изготавливаются из формовочной смеси, состоящей в основном из регенерата и как можно меньшей доли свежего песка смешенные с фенольной смолой и отвердителем.
Имеющиеся система регенерации имела мощность 12 тн/час. Система регенерации состояла в основном из выбивной решетки, вибрационной дробилки, двух накопительных бункеров, двух охладителей проточного типа, двух камерных насосов для подачи песка в накопительные бункера и фильтра для пылеотчистки.
Достижение следующих целей были поставлены перед новой системой регенерации:
- Расширение мощности регенерации от 12 тн/час до максимально 30 тн/час.
- Сократить специфический расход смолы и отвердителя.
- Сокращение доли свежего песка до минимума за счет повышения качества регенерата
- Увеличение мощности выбивки форм по времени.
- Увеличение площади выбивной решетки до 4 х 5м.
Основной задачей являлось размещение новой системы регенерации на площадях имеющейся системы регенерации. Во избежание проблем износа, за счет высокой температуры при выбивке, как на старой системе регенерации новая система регенерации должна предусматривать предварительный охладитель, для смеси комьев сыпучего песка, установленный непосредственно под выбивной решеткой. Новую выбивною решетку, с рабочей площадью 4 х 5 м, необходимо было так же установить на имеющемся фундаменте. По причини отсутствия достаточно рабочей площади в приямке для вибрационной дробилки, смесь комьев и сыпучего песка необходимо подавать из приямка в бункер-накопитель.
Впервые в истории литейного производства для этих целей применялось, разработанная и изготовленная фирмой НОЙХОФ, система пневмотранспорта комьев формовочной смеси.
Специально для этих целей разработанные камерные насосы подаю смесь комьев и сыпучего материала на 60 м в длину. Выгода пневматической системы транспорта заключаются в низких затратах на капиталовложение, низкий износ и необходимость в техобслуживании, низкая потребность в рабочих площадях. Таким образом, все выгоды системы пневмотранспорта комьев используются перед окончательным измельчением отработанной формовочной смеси. К тому- же применение этой системы позволяет гибко конструировать последующие оборудование для регенерации формовочной смеси с необязательной установкой этого оборудования вблизи выбивной решетки. За счет предварительного охлаждения после выбивки, износ камерных насосов, трубопровода и вех последующих компонентов системы регенерации сводятся до минимума.
РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС
На выбивную решетку с рабочей площадью 5 х 4 м подаются формы. Сыпучий песок и комья формовочной смеси подаются в вибрационный охладитель через перфорированную плиту, размер ячейки 40 х 40 мм, выбивной решетки. Настраивающийся по высоте штуцер подает смесь комьев с песком в охладительный вибролоток. В зависимости от высоты штуцера регулируется количество подаваемого смеси комьев и сыпучего песка в охладитель. Смесь комьев и песка охлаждается в охладителе до менее 150 °C, поперечно направленным к потоку формовочной смеси, потоком воздуха. Нагретый воздух отводится сверху через пылеотвод. Спускной лоток охладителя состоит полностью из нержавеющей стали. Над спускным лотком установлен ленточный, магнитный сепаратор для удаления всех металлических включений из формовочной смеси. Смесь комьев и песка подаются в накопительную ёмкость (2 м?) и оттуда поочередно в два камерных насоса. Камерными насосами смесь подается в накопительный силос. Применение накопительного силоса позволяет коротко временно компенсировать пиковые нагрузки, так как первая часть системы регенерации согласно рисунку 1 в состоянии выработать максимально в час 60 тн.Вибротрубы подают отработанную формовочную смесь в дробилку мощностью в 15 тн./час. В конечной стадии монтажа система оснащается второй дробилкой, как на рис 2, и таким образом удваивается мощность системы. В вибрационной дробилке комья песка дробятся и песок просевается, на встроенных в дробилке ситах, от негодных и инородных частиц. При применение дробилки фирмы НОЙХОВ в регенерате отсутствуют непригодные гранулометрические фракции регенерата. Мелкие и крупные комья находятся в дробилке до полного измельчения до размеров зерна кварцевого песка. Не измельчающейся материал отводится из дробилки автоматически.
Из дробилки регенерат подается в порционный классификатор охладитель, где автоматически доводится до рабочей температуры и происходит удаление мелкой пылевой фракции из регенерата.
Таким образом, регенерированный песок подается камерными насосами в бункер потребителей регенерата.
Числовое управление
Все механические компоненты управляются двумя раздельными системами управления. Все компоненты и системы управления обмениваются информацией по шинной сети Profibus. Все важные электропривода как например выбивной решетки, охладительного лотка и вибродробилки регулируются преобразователем частоты. Блок регенерации « Блок выбивная решетка» и блок регенерации «блок силоса с дробилкой» могут при необходимости управляется в ручную. Нормальным режимом является автоматический режим. В ручную включается только выбивная решет при подачи отлитых форм, последующие компоненты работают в автоматическом режиме. Режим экономии электроэнергии интегрирован в ЧПУ. Например, при длительно простои выбивной решетки все последующие агрегаты переходят автоматически в режим ожидания для экономии электроэнергии.
Дополнительно преобразователи частоты настраивают минимально необходимую частоту вращения электродвигателей. Таким образом оптимизируется мощность установки и сокращается износ оборудования, так как оборудование работоет на мощности которая действительно необходима.
Дополнительно все важные параметры производства как например тоннаж, расход электроэнергии, расход сжатого воздуха, количество подач камерных насосов и.т.д. архивируются и показываются текстом.
Все аналоговые сигналы используются для матиматических расчетов числовым управлением Simatic. Дынные подготовлены таким образом, что могут опционально передаваться и использоваться системой ERP в компьютерной сети.
Визуальный показ компонентов системы регенерации, помех и архивов состояния оборудования осуществляются на двух Simatic МР377.
Из главного меню числового управления нажатием кнопки на панели управления можно вызвать меню каждого узла/блока системы регенерации. Все команды управления узлом/блоком системы регенерации осуществляются на сенсорном мониторе. Функции распределителей/клапанов и концевых выключателей так же высвечиваются на сенсорном мониторе. Помехи и неполадки узлов системы регенерации например датчик уровня показываются текстом и архивируются числовым управлением
ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
(1 u. 2) Выбивная решетка с стационарной воронкой
На выбивной решетке с рабочей площадью 4м х 5м выбиваются отливки и разламывается формовочная смесь. Формовочная смесь подается через перфорированную плиту с размером ячейки 40 х 40 мм в стационарную воронку. Стационарная воронка выполнена с уклонов в 30°. Эта конструкция имеет следующие плюсы
Обороты и амплитуда колебания регулируются безступенчато, что позволяет оптимально для производства настроить мощность оборудования и предотвращает за счет оптимальной частоты вращения электромоторов передачу колебаний воздуха на окружающею среду
Износостойкая и взаимозаменяемая окантовка выбивной решетки.
Угол откоса воронки 30°. Что позволило установить воронку на ограниченной рабочей площади. Поток формовочной смеси в воронке осуществляется вибрацией воронки на гасителях колебаний.
Стабильная, сварная металлоконструкция термически обработана на отпуск с 60 миллиметровой, износостойкой, перфорированной плитой.
(3 u. 4) Вибрационный охладительный лоток
Из воронки подающейся регенерат охлаждается в вибрационном охладительном лотке с температуры от 300°C до 150°C. Регенерат охлаждается исключительно воздухом, который подается вентилятором в нижнюю часть охладителя. В конечной части охладитель оснащен спускным лотков из нержавеющей стали. На спускным лотком установлен ленточный, магнитный сепаратор для удаления металлических включений из регенерата. Выгода:Низкая высота охладителя за счет интегрированного колпака обезпылевания.
Автоматическая самоотчистка воздушной камеры охладителя
Вентилятор и вибромоторы охладителя оснащены выпрямителем частоты.
(5, 6 u. 7) Транспортировка комьев
Пневматическими камерными насосами со специально для транспорта комьев разработанным инжектором впервые возможна подача комьев песка и сыпучего материала по трубопроводу. Для этого камерный насос был оснащен рядом специальной арматуры с помощью, которой необходимое количество воздуха настраивается в зависимости пропорции комьев с песком. За счет этого возможно эффективная транспортировка материалов при давлении всего в 2 бар без риска затора трубопровода. Поворотные колена в трубопроводе (7) исполнены из износостойкой керамики .
Выгода :
- Высокая мощность подачи, примерно 60 тн./час, при низком расходе сжатого воздуха.
- Износостойкая и бережная транспортировка за счет низкого давления (прим. 2 bar).
- Отсутствие экспансионных выхлопов при применении системы плотного слоя
- Низкая необходимость в рабочей площади. Гибкое расположение дробилки и охладителя.
- Низкие капитальные затраты и затраты на техобслуживание по сравнению с механическими подъёмно транспортными системами
- Сравнительно небольшой фундамент приямка регенерации, так как основная часть устанавливается независимо от места расположения выбивной решетки над отметкой нуль.
(8 u. 9) Силос для регенерата с комьями, с трубными вибропитателями
Силос служит накопителем для регенерата и комьев песка. Подача материала в дробилку осуществляется трубными вибропитателями. Преобразователями частоты регулируется количество подаваемого регенерата в дробилки.
(10 u.11) Вибрационная дробилка
В вибрационных дробилках (10) фирмы НОЙХОФ комья отработанной формовочной смеси дробятся вибрационным движением до размеров зерна кварцевого песка с последующим применением в производстве. Коропка дробилки исполнена из взаимозаменяемых броне плит с размером конической прорези 6 х 30 мм
В следствии этого формовочная смесь измельчается до оптимального качества регенерата. Материал, не подлежащий измельчению остается на броне - плитах или на, встроенном в дробилке, сите мелкой отчистки и циклично отводится через задний люк в накопительную емкость. при применении вибродробилок фирмы НОЙХОФ фактически полностью отсутствует крупная фракция материала.
Выгода:
- Оптимальная мощность дробилки за счет постоянного замера уровня загрузки дробилки и регулировки виброприводов преобразователями частоты.
- Связанный с этим низкий износ оборудования и низки капитала -затраты на техобслуживание.
- Полностью автоматическая само-отчистка дробилки от не измельченного материала.
- Полностью отсутствие комков формовочной смеси в регенерате. Даже мелкие комья истираются до размера зерна.
(12 u. 13) Порционный Охладитель-Классификатор
В Порционном Охладителе–Классификаторе (13) регенерат обтекает, за счет псевдоожиженного слоя, водяную рубашку состоящею из ребристых труб и таким образом охлаждается до заданной температуры. Необходимый сжатый воздух для псевдоожиженного слоя создается регулируемым по частоте вентилятором. Частота оборотов электромотора вентилятора регулируется встроенным в трубопровод прибором замера потока воздуха. Одновременно при псевдоожиженном слое выделяется пыльная фракция регенерата и удаляется сверху в пылеотвод. Бункер (12) служит накопительной емкостью так как дробилка работает в постоянном режиме а классификатор порционно.
Выгода:
- Оптимальное качество регенерата за счет полного обезпылевания отработанной смеси.
- Равномерная температура песка (задается на панеле управления оператором)
- Hoher Kuhl- Wirkungsgrad da der Sand durch die Fluidisierung immer in Bewegung gehalten wird.
- Высокое, эффективное охлаждение за счет движения песка в псевдоожиженом слое.
- Высокая надежность процесса за счет замера количества воздуха псевдоожиженого слоя, температуры и уровня песка.
(14 – 17) Камерные насосы
Камерными насосами регенерированная смесь подается к бункерам смесителей. Поворотные элементы трубопровода исполнены в этом случаи как износостойкие поворотные колена (15). По причини расстояния транспорта более 100 м в длину, в трубопроводе установлены форсунки (16) для поддержки транспорта материала. На бункерах установлены впускные горшки. Система пневмотранспорта НОЙХОФ работают без экспансионных выхлопов в трубопроводе. Особенно для этого литейного производства это являлось важным фактором так как литейное производство расположено в жилом квартале а трубопровод проходит частично снаружи литейного цеха.
Выгода:
- Высокая производительность системы пневмотранспорта (до 60 тн./час) при низком расходе воздуха.
- Бережная транспортировка песка с низким износом трубопровода за счет низкого давления при транспартировке (примерно 2 бар)
- Отсутствие экспансионных выхлопов за счет принципа плотного слоя (не поршневой принцип)
- Отсутствие распределительных стрелок за счет камерного насоса с несколькими штуцерами отвода.
(18 u. 19) Бункера регенерата
Бункера для накопления регенерата
Опыт работы
В начале статьи указанные технические задания были полностью выполнены. Необходимая мощность каждого узла дробилки в 15 тн./час была достигнута. Так же как экономические аспекты технического задания. Амортизация оборудования осуществляется за счет снижения доли свежего песка в формовочной смеси (достаточное количество регенерата) при одновременной снижении доли утилизации регенерата. Доля составляющей фенольной смолы за короткое время снизилась на 0,15% и 0,04% отвердителя (кислоты) без ухудшения прочности формовочной смеси.Причиной этому является высокая степень регенерации с малой долей пылевой составляющей в регенерате.
В среднем добавка свежего песка сократилась с 25% до максимально 5%.Оборудование работает в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Обученный персонал ответственный за загрузку, вернее выбивку на выбивной решетке управляют одновременно всей системой регенерации. Кроме управления системой регенерации под ответственностью обслуживающего персонала так же является новая система пылеудаление (смена ёмкостей пыли) .
Два квалифицированных слесаря ответственны за оптимизацию, приведение в соответствие и техобслуживание оборудования посменно. Протоколы помех и неполадок контролируются ежедневно персоналом техобслуживания.
Распределение регенерата происходит автоматически. При этом на числовом управлении программируется очередность заполнения бункеров смесителей при срабатывании датчиков уровня. Параллельно к существующим двум бункерам в бедующем запланировано запустить дополнительные бункера.Кабина выбивки: в верхней части по всей длине, кабина оснащенва прорезью для строп кран-балки. Прорезь перекрыта резиновым перекрытием с шинной системой, которая перекрывается при помощи цепной передачи в случаи, если опоки не подвешены на кран-балку.
Внутренний контур кабины выложен взаимозаменяемыми деревянными балками.Система вентиляции предотвращает распространение пыли по цеху даже при открытой прорези и воротах.
Поставленные задачи по вентиляции и шумоизоляции полностью выполнены. Колебания воздуха и вибрация прилегающих зданий полностью отсутствуют. Колебания грунта заметны только на расстоянии менее 3-х метров к выбивной решетке.
Пневмотранспорт не раздробленных комьев формовочной смеси явлется прочным и надежным способом транспорта комьев песка.При работе с пневмотранспортом необходимо время от времени контролировать параметры системы пневмотранспорта.
Под выбивной решеткой установлена воронка, с относительно плоским углом скоса в 30°, для передачи песка в охладитель. Установка воронки на гасителях колебаний, с амплитудой колебания 0,15 мм, способствует потоку песка в воронке под плоским углом. Установленные, вспомогательные вибромоторы на сегодняшний день не применяются.
Совершено новое конструктивное исполнение вибрационного, воздушного охладителя фирмы НОЙХОФ, соотношение высоты/ширины и длинны, позволяет оптимально охладить смесь регенерата с комьями формовочной смеси. Предварительно охлажденная смесь подается к магнитному сепаратору с последующим пневмотранспортом в накопительный бункер.Установленное перфорированное дно охладителя позволяет целенаправленно подавать сжатый воздух для охлаждения песка. Для производства сжатого воздуха охладитель оснащен вентилятором. В верхней части охладитель оснащен штуцером для вентиляционной системы. Нагретый воздух отсасывается через штуцер, при этом одновременно происходит удаление пыльной составляющей из регенерата.
Уже вначале работы с новой системой регенерации положительно сказалось разделение системы регенерации на два автономных и практически независимы друг от друга блока регенерации. Независимая выбивка и дробление/регенерация позволяют с более высоким коэффициентом полезного времени использовать оборудование. Системой регенерации обслуживаются в полном объёме пять смесителей непрерывного действия регенератом.
Расходы и рентабельность.
Учитывая, что сжатый воздух является с одним из самых дороги энергоносителей, фирма MFK после сопоставления расходов по механическим и пневматическим системам транспорта приняла решение по использованию пневматической системы транспорта.При принятии решения были дополнительно учтены следующие факторы: высокий коэффициент использования регенерации за счет возможности автономного использования двух блок регенерации, отсутствие дополнительных расходов на фундамент, и отсутствие простоя литейного производства во время установки оборудования.
Контакты: Тел. рус: +49 (2734) 434 81 - 12; Тел. нем.: +49 (2734) 434 81 –0, Факс: +49 (2734) 434 81 - 69; E-Mail: info@neuhof-gmbh.de
