Ποια είναι η διάρκεια ζωής μιας χάρτινης μηχανής παρασκευής άχυρου;

Η επένδυση σε εξοπλισμό παραγωγής άχυρου περιλαμβάνει περισσότερα από την τιμή αγοράς. Ο πιο σημαντικός αριθμός είναι πόσα χρόνια - και πόσα μέτρα ψάθινου σωλήνα - θα παράγει αξιόπιστα ένα μηχάνημα προτού υποβαθμιστεί η ποιότητα εξόδου του ή το κόστος διατήρησής του σε λειτουργία ξεπεράσει το κόστος αντικατάστασης. Αυτός ο αριθμός δεν είναι σταθερός: εξαρτάται από την ποιότητα κατασκευής του μηχανήματος, την ένταση λειτουργίας, την πειθαρχία συντήρησης και το χημικό περιβάλλον της κόλλας και της σκόνης χαρτιού στο οποίο λειτουργεί το μηχάνημα καθημερινά. Αυτό το άρθρο λειτουργεί μέσω των μηχανικών παραγόντων που καθορίζουν την ωφέλιμη διάρκεια ζωής του αΜηχανή κατασκευής άχυρου πόσιμου χαρτιού, τους τρόπους αστοχίας που μειώνουν τη διάρκεια ζωής, τις πρακτικές συντήρησης που την παρατείνουν και το πλαίσιο απόφασης για να γνωρίζουμε πότε η αντικατάσταση είναι η πιο ορθολογική επιλογή.

1. Τι σημαίνει στην πραγματικότητα η "διάρκεια ζωής" για αυτήν την κατηγορία μηχανών

Η διάρκεια ζωής των βιομηχανικών μηχανημάτων χωρίζεται χρήσιμα σε τρεις διακριτές έννοιες:

Διάρκεια ζωής μηχανικού σχεδιασμού- η διάρκεια που το δομικό πλαίσιο, τα χυτά στοιχεία και τα κύρια εξαρτήματα μετάδοσης κίνησης έχουν σχεδιαστεί για να επιβιώνουν χωρίς αστοχία κόπωσης υπό συνθήκες ονομαστικού φορτίου.

Διάρκεια ζωής αντικατάστασης εξαρτημάτων- το μεσοδιάστημα μεταξύ των απαραίτητων αντικαταστάσεων αναλώσιμων εξαρτημάτων ή εξαρτημάτων υψηλής-φθοράς (ρουλεμάν, μαντρέλες, λεπίδες κοπής, κύλινδροι τάνυσης, ιμάντες).

Οικονομική διάρκεια ζωής- η περίοδος κατά την οποία το συνολικό κόστος ιδιοκτησίας (λειτουργικό κόστος + συντήρηση + απώλειες χρόνου διακοπής λειτουργίας) παραμένει κάτω από το ετήσιο κόστος μιας μονάδας αντικατάστασης.

Για έναΜηχανή κατασκευής άχυρου πόσιμου χαρτιούσε συνεχή παραγωγή σε δύο-βάρδιες (περίπου 6.000–7.000 ώρες λειτουργίας ετησίως), η διάρκεια ζωής μηχανικού σχεδιασμού για ένα καλά κατασκευασμένο μηχάνημα είναι συνήθως 10–15 χρόνια. Τα διαστήματα αντικατάστασης εξαρτημάτων μετρώνται σε μήνες έως μερικά χρόνια, ανάλογα με το εξάρτημα. Η οικονομική διάρκεια ζωής μπορεί να είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από τη διάρκεια ζωής του μηχανικού σχεδιασμού, ανάλογα με το πώς αλλάζει η τεχνολογία και πώς φαίνεται η καμπύλη OEE (Overall Equipment Effectiveness) του μηχανήματος στα επόμενα χρόνια.

2. Τα εξαρτήματα υψηλότερης-φθοράς και τα αναμενόμενα διαστήματα τους

Η κατανόηση της διάρκειας ζωής του μηχανήματος ξεκινά με τα εξαρτήματά του που αντικαθίστανται πιο συχνά.

2.1 Ο τυλιγμένος άξονας

Ο άξονας είναι η ράβδος από χάλυβα ή σκληρυμένη-χρωμία γύρω από την οποία η λωρίδα χαρτιού τυλίγεται συνεχώς σπειροειδώς- για να σχηματίσει τον αχυρένιο σωλήνα. Η επιφάνειά του υφίσταται συνεχή λειαντική επαφή από ίνες χαρτιού και αποξηραμένα υπολείμματα κόλλας. Κάτω από τυπικές συνθήκες λειτουργίας - εξωτερικές διαμέτρους σωλήνων στην περιοχή 6–12 mm, ταχύτητες λωρίδων χαρτιού 50–100 m/min - ρυθμοί επιφανειακής φθοράς δημιουργούν μετρήσιμη μείωση διαμέτρου που επηρεάζει την ομοκεντρικότητα του τοιχώματος του σωλήνα. Οι περισσότεροι χειριστές σχεδιάζουν την αντικατάσταση ατράκτου ή την εκ νέου λείανση σε έναν κύκλο 6-18 μηνών, ανάλογα με τη λειαντικότητα του χαρτιού και το εάν το χαρτί περιέχει υλικό πλήρωσης ανθρακικού ασβεστίου (που επιταχύνει τη φθορά του μανδρελιού).

2.2 Ρουλεμάν κυλιόμενου στοιχείου (Πλαίσιο ISO 281)

Τα ρουλεμάν στον κύριο άξονα μετάδοσης κίνησης, τα συγκροτήματα κυλίνδρων τάνυσης και ο σταθμός διαμόρφωσης είναι τα πιο αναλυτικά προβλέψιμα στοιχεία φθοράς. Το πρότυπο ISO 281 ορίζει τη διάρκεια ζωής L10 - τον αριθμό των ωρών λειτουργίας κατά τις οποίες το 10% ενός δεδομένου πληθυσμού ρουλεμάν θα έχει υποστεί ξήρανση κόπωσης υπό καθορισμένες συνθήκες φορτίου και ταχύτητας. Για τις μέτριες ταχύτητες άξονα (100–500 σ.α.λ.) που είναι τυπικές των μηχανών περιέλιξης άχυρου χαρτιού, τα σωστά επιλεγμένα ρουλεμάν με βαθιές-αυλακώσεις ή κυλινδρικά ρουλεμάν κυλίνδρων μπορούν να επιτύχουν τιμές L10 20.000–50.000 ωρών υπό σχεδιασμένα{14}ονομαστικά φορτία.

Στην πράξη, η πραγματική διάρκεια ζωής του ρουλεμάν σε μια αχυρομηχανή συχνά καθορίζεται όχι από την κόπωση από την επαφή, αλλά από την κόπωσηαποτυχία μόλυνσης- στεγανοποιήσεις ρουλεμάν εισόδου σκόνης χαρτιού και αυτοκόλλητων αερολυμάτων. Το ISO 11171 και τα εμπειρικά δεδομένα από τη συντήρηση μηχανημάτων του τομέα τροφίμων-υποδεικνύουν ότι η μόλυνση από τη σκόνη μπορεί να μειώσει την πραγματική διάρκεια ζωής του ρουλεμάν στο 30–50% των τιμών L10 του καταλόγου απουσία θετικής-στεγανοποίησης ή λαβύρινθου-σφραγίσματος. Ένα καλά καθορισμένο μηχάνημα χρησιμοποιεί σφραγισμένα ή θωρακισμένα ρουλεμάν με διαστήματα επαναλίπανσης 500–1.000 ωρών. ένα μηχάνημα με ανεπαρκή στεγανοποίηση μπορεί να απαιτεί αλλαγές ρουλεμάν κάθε 6-12 μήνες αντί κάθε 3-5 χρόνια.

2.3 Λεπίδες κοπής

Οι ιπτάμενες-μονάδες αποκοπής χρησιμοποιούν είτε λεπίδες περιστροφικού δίσκου είτε ταλαντευόμενες λεπίδες γκιλοτίνας για να κόψουν τον συνεχή σωλήνα σε μήκος άχυρου. Η γεωμετρία της λεπίδας ελέγχει άμεσα την ποιότητα κοπής-του άκρου - μια φθαρμένη λεπίδα παράγει συμπιεσμένα ή ξεφτισμένα άκρα σωλήνα που αποτυγχάνουν στον αισθητικό έλεγχο. Για ένα καλαμάκι από χαρτί κραφτ μονής στρώσης (60–120 gsm, 3–5 στρώσεις), η ευκρίνεια της λεπίδας συνήθως υποβαθμίζεται σε απαράδεκτη ποιότητα κοπής σε 4–8 εβδομάδες με δύο-λειτουργία με βάρδιες, καθιστώντας την περιστροφή ή την αντικατάσταση της λεπίδας ως αντικείμενο ρουτίνας μηνιαίας συντήρησης και όχι ως δομική διάρκεια ζωής{1 συντελεστή.

2.4 Κύλινδροι τάνυσης και οδηγοί διαμόρφωσης

Οι κύλινδροι τάνυσης με-επικάλυψη πολυουρεθάνης ή από καουτσούκ-διατηρούν την τάση της λωρίδας χαρτιού κατά την περιέλιξη. Η επιφάνεια επαφής γερνάει μέσω ενός συνδυασμού χημικής προσβολής κόλλας (τα άμυλο με βάση το νερό ή οι κόλλες PVOH έχουν pH 4–8), η μηχανική κόπωση από συμπίεση και ο θερμικός κύκλος από το τμήμα ξήρανσης. Η αύξηση της σκληρότητας της επιφάνειας του ελαστομερούς (Shore A drift 5–15 βαθμών) υποδηλώνει απώλεια συνοχής πρόσφυσης που σχετίζεται με την ηλικία. Η αντικατάσταση του κυλίνδρου είναι συνήθως απαραίτητη κάθε 2-4 χρόνια ανάλογα με την επιθετικότητα της χημείας της κόλλας και τη θερμοκρασία λειτουργίας.

3. Πώς οι συνθήκες λειτουργίας επιταχύνουν ή επιβραδύνουν τη γήρανση

Τρεις περιβαλλοντικοί παράγοντες έχουν δυσανάλογη επίδραση στη διάρκεια ζωής του μηχανήματος:

Τύπος κόλλας και συνοχή εφαρμογής.Τα-τρόφιμα με βάση το νερό-κόλλες επαφής - δεξτρίνη, τροποποιημένο άμυλο, PVOH - είναι χημικά ήπια, αλλά τα απόβλητα αερολύματος και σταγόνων δημιουργούν ένα διαβρωτικό μικροπεριβάλλον σε μη επικαλυμμένες επιφάνειες από μαλακό χάλυβα κοντά στο σταθμό κόλλησης. Μηχανήματα με ανοξείδωτο χάλυβα ή με εποξειδική επένδυση-εξαρτήματα ζώνης επαφής (σύμφωνα με τις αρχές υγιεινής σχεδιασμού EHEDG και τις απαιτήσεις υγιεινής ISO 14159 για μηχανήματα) γερνούν σημαντικά πιο αργά σε αυτήν τη ζώνη από ό,τι τα μηχανήματα με γυμνή ήπια-κατασκευή από χάλυβα. Το κοίλωμα σκουριάς στην περιοχή του σταθμού κόλλησης είναι μια κλασική{10}}πρόωρη{11}}αποτυχία λήξης ζωής.

Περιεκτικότητα σε υγρασία και σκόνη χαρτιού.Το ISO 186 καθορίζει το τυπικό πρωτόκολλο δειγματοληψίας και δοκιμής υγρασίας για χαρτί. Το άχυρο-χαρτί kraft είναι συνήθως ρυθμισμένο σε υγρασία 4–8%. Το χαρτί που έχει υποστεί επεξεργασία στο υψηλότερο άκρο αυτού του εύρους (ή σε συνθήκες υγρασίας περιβάλλοντος) μεταφέρει πρόσθετη υγρασία στις επιφάνειες οδηγών ατράκτου και περιέλιξης, επιταχύνοντας τη διάβρωση. Η σκόνη χαρτιού - ένα μείγμα λεπτών λεπτών κυτταρίνης και πληρωτικού ορυκτού - είναι εξαιρετικά λειαντικό και ηλεκτρικά μονωτικό, καθιστώντας το προβληματικό τόσο για μηχανική φθορά όσο και για ηλεκτρικά εξαρτήματα του ντουλαπιού (μετατροπείς μετάδοσης κίνησης, κάρτες I/O PLC) που απαιτούν περιβάλλοντα καθαρού-αέρα.

Ένταση μετατόπισης λειτουργίας.Ένα μηχάνημα που λειτουργεί με ονομαστική ταχύτητα για τρεις βάρδιες την ημέρα συγκεντρώνει ώρες λειτουργίας περίπου 50% πιο γρήγορα από μια λειτουργία δύο-βάρδιων. Δεδομένου ότι οι περισσότεροι μηχανισμοί φθοράς καθοδηγούνται από τον κύκλο-μέτρηση-και όχι από το ημερολόγιο-, η παραγωγή με τρεις-βάρδιες συμπιέζει ανάλογα το μηχανικό ημερολόγιο ζωής. Ένα μηχάνημα με διάρκεια σχεδιασμού 10-χρόνων σε λειτουργία με δύο-βάρδιες μπορεί να φτάσει στην ίδια μηχανική κατάσταση σε 6–7 χρόνια με χρήση τριών βάρδιων.

4. Οι πρακτικές συντήρησης που επεκτείνουν μετρήσιμα τη διάρκεια ζωής

Τα χρονοδιαγράμματα προληπτικής συντήρησης για αυτήν την κατηγορία εξοπλισμού συνήθως ακολουθούν μια κλιμακωτή δομή διαστήματος. Με βάση τις δημοσιευμένες οδηγίες από τη βιβλιογραφία για τη συντήρηση μηχανημάτων χαρτοπολτού-και{-και τα γενικά πλαίσια διαχείρισης βιομηχανικού εξοπλισμού (SMRP Best Practice Metrics, IEC 60300-3-14 σχετικά με τη συντήρηση και την αξιοπιστία):

Οι φορείς εκμετάλλευσης που εκτελούν με συνέπεια αυτό το χρονοδιάγραμμα αναφέρουν ότι αΜηχανή κατασκευής άχυρου πόσιμου χαρτιούεπιτυγχάνει το ανώτατο όριο διάρκειας σχεδιασμού 12–15 ετών χωρίς να απαιτείται αντικατάσταση σημαντικών δομικών στοιχείων. Εκείνοι που λειτουργούν αντιδραστικά - αντικαθιστώντας μόνο σε περίπτωση αστοχίας - συνήθως αντιμετωπίζουν τα πρώτα σημαντικά γεγονότα διακοπής λειτουργίας στα 4-6 χρόνια και αντιμετωπίζουν διαδοχικές βλάβες εξαρτημάτων καθώς τα φθαρμένα εξαρτήματα επιβάλλουν μη φυσιολογικά φορτία σε παρακείμενα μέρη.

5. Η απόφαση Mid-Γενική επισκευή

Γύρω στα 7-10 χρόνια, οι περισσότερες εγκαταστάσεις αυτής της κατηγορίας φτάνουν σε ένα σημείο καμπής. Η σωρευτική φθορά των ρουλεμάν, η υποβάθμιση του άξονα και η απαξίωση του ελεγκτή (τα προγράμματα PLC και οι σερβομηχανές από μια δεκαετία νωρίτερα μπορεί να μην έχουν διαθέσιμα ανταλλακτικά από την αλυσίδα εφοδιασμού) συγκλίνουν. Σε αυτό το στάδιο, οι χειριστές αντιμετωπίζουν μια δομημένη επιλογή:

Επιλογή Α: Μεγάλη γενική επισκευή.Αντικαταστήστε όλα τα ρουλεμάν, τον άξονα, τους κυλίνδρους, τις λεπίδες, τους οδηγούς φθοράς και το σύστημα ελέγχου. Το κόστος είναι συνήθως 25–45% της τιμής αγοράς ενός νέου μηχανήματος. Αυτό επαναφέρει το μηχάνημα σε σχεδόν-σχεδιαστική απόδοση και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής κατά 5-8 χρόνια.

Επιλογή Β: Αντικατάσταση.Ένα νέο μηχάνημα ενσωματώνει βελτιώσεις τεχνολογίας που δεν ήταν διαθέσιμες κατά τη στιγμή της αρχικής αγοράς - υψηλότερες ταχύτητες εξόδου (μερικές μονάδες-υψηλής-γενιάς υψηλής ταχύτητας φτάνουν τα 100–120 m/min έναντι 50–70 m/min πριν από μια δεκαετία), βελτιωμένη ενσωμάτωση σερβομηχανισμού, καλύτερη ενσωματωμένη κατανάλωση συστήματος κόλλας και χαμηλότερη ακριβή απόδοση του συστήματος κόλλας.

Η ορθολογική επιλογή καθορίζεται συγκρίνοντας το ισοπεδωμένο κόστος ανά μονάδα παραγωγής αχύρου σε κάθε σενάριο. Εάν ο ρυθμός παραγωγής του ανανεωμένου μηχανήματος και ο ΟΕΕ δεν μπορούν να ταιριάζουν με την οικονομική απόδοση μιας νέας μονάδας, η αντικατάσταση δικαιολογείται οικονομικά ακόμη και πριν εξαντληθεί η μηχανική ζωή. Το ΔΛΠ 16 (Διεθνές Λογιστικό Πρότυπο για Ακίνητα, Εγκαταστάσεις και Εξοπλισμό) παρέχει το λογιστικό πλαίσιο για αυτήν την ανάλυση - ορίζει την ωφέλιμη ζωή ως την περίοδο κατά την οποία ένα περιουσιακό στοιχείο αναμένεται να είναι οικονομικά χρησιμοποιήσιμο, η οποία δεν είναι απαραίτητα συναφής με τη φυσική του ζωή.

6. Σημάδια ότι η μηχανή πλησιάζει στο τέλος της οικονομικής ζωής

Πέρα από την απλή ηλικία, συγκεκριμένα λειτουργικά συμπτώματα σηματοδοτούν ότι ο εξοπλισμός πλησιάζει στο οικονομικό τέλος-- της ζωής του:

Αυξάνεται το ποσοστό απόρριψης-τελικούπαρά την τακτική αντικατάσταση λεπίδας - υποδηλώνει διαρροή ατράκτου ή φθορά καναλιού καθοδήγησης πέρα ​​από την ανακτήσιμη ανοχή

Ασυνέπεια εφαρμογής κόλλαςη πρόκληση ελαττωμάτων αποκόλλησης - υποδηλώνει φθορά της αντλίας ή φθορά στεγανοποίησης βαλβίδας που δεν μπορεί να αντισταθμιστεί μέσω προσαρμογής παραμέτρων

Οδηγήστε την αύξηση της θερμοκρασίαςστην ονομαστική ταχύτητα - προτείνει απώλεια προφόρτισης ρουλεμάν ή αύξηση εσωτερικής τριβής από συσσώρευση φθοράς

Συχνότητα μη προγραμματισμένης διακοπής λειτουργίας που υπερβαίνει το 5% του προγραμματισμένου χρόνου παραγωγής- ένα ευρέως αναφερόμενο όριο (SMRP Metric 2.1.1) πάνω από το οποίο το ενεργό κόστος συντήρησης συνήθως υπερβαίνει τα οικονομικά της συνεχιζόμενης λειτουργίας

Μη διαθεσιμότητα ανταλλακτικού συστήματος ελέγχου- παλαιού τύπου κάρτες PLC και πάνελ HMI από μηχανήματα ηλικίας άνω των 12–15 ετών ενδέχεται να μην κατασκευάζονται πλέον, καθιστώντας μια μεμονωμένη ηλεκτρονική βλάβη ένα αποτελεσματικό τερματικό συμβάν

7. Περίληψη

Καλά-συντηρημένοΜηχανή κατασκευής άχυρου πόσιμου χαρτιούσε μέτρια-εντατική υπηρεσία μπορεί να επιτύχει 12-15 χρόνια παραγωγικής λειτουργίας. Οι περιοριστικοί παράγοντες δεν είναι το πλαίσιο ή τα χυτά στοιχεία του μηχανήματος - τα οποία είναι συνήθως πάνω-σχεδιασμένα για τα φορτία τους - αλλά τα αναλώσιμα και ημι-αναλώσιμα εξαρτήματα: ρουλεμάν, μανδρέλια, κύλινδροι, λεπίδες και στεγανοποιήσεις συστήματος κόλλας. Η μόλυνση από σκόνη, η διάβρωση υπολειμμάτων κόλλας και η απαξίωση του συστήματος ελέγχου είναι οι τρεις οδοί αστοχίας που μειώνουν με μεγαλύτερη αξιοπιστία τη διάρκεια ζωής πριν συμπληρωθεί η διάρκεια ζωής του δομικού σχεδιασμού. Ένας χειριστής που διατηρεί ένα πειθαρχημένο χρονοδιάγραμμα προληπτικής συντήρησης, καθορίζει μηχανήματα με σωστή στεγανοποίηση έναντι εισόδου σκόνης χαρτιού και σχεδιάζει μια αναβάθμιση του συστήματος ελέγχου μέσης διάρκειας ζωής περίπου το έτος 8-10, θα επιτύχει με συνέπεια το ανώτερο όριο της διάρκειας ζωής.

Αναφορές

ISO.ISO 281:2007 - Ρουλεμάν κύλισης: Δυναμικές αξιολογήσεις φορτίου και διάρκεια ζωής. Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης.

ISO.ISO 11171:2020 - Hydraulic Fluid Power: Βαθμονόμηση αυτόματων μετρητών σωματιδίων για υγρά(αρχές ταξινόμησης μόλυνσης που ισχύουν για την αξιολόγηση περιβάλλοντος ρουλεμάν).

ISO.ISO 186:2002 - Χαρτί και χαρτόνι: Δειγματοληψία για τον προσδιορισμό της μέσης ποιότητας. Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης.

ISO.ISO 14159:2002 - Ασφάλεια μηχανημάτων: Απαιτήσεις υγιεινής για το σχεδιασμό μηχανημάτων. Διεθνής Οργανισμός Τυποποίησης.

EHEDG.Έγγραφο EHEDG. 8: Κριτήρια σχεδίασης υγιεινού εξοπλισμού, 2η έκδοση. European Hygienic Engineering and Design Group.

IEC.IEC 60300-3-14:2004 - Διαχείριση αξιοπιστίας: Υποστήριξη συντήρησης και συντήρησης. Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή.

SMRP.Μετρήσεις βέλτιστης πρακτικής SMRP, 5η έκδοση. Society for Maintenance and Reliability Professionals (Μετρική 2.1.1: Κόστος συντήρησης ως ποσοστό αντικατάστασης αξίας ενεργητικού).

IASB.ΔΛΠ 16 - Ακίνητα, εγκαταστάσεις και εξοπλισμός. Συμβούλιο Διεθνών Λογιστικών Προτύπων (ορισμός ωφέλιμης ζωής και εκτίμηση υπολειμματικής αξίας).

TAPPI.T 412 - Υγρασία σε πολτό, χαρτί και χαρτόνι. Τύπος TAPPI, τρέχουσα έκδοση.

CEN.EN ISO 4287:1998 - Προδιαγραφές γεωμετρικών προϊόντων: Υφή επιφάνειας - Μέθοδος προφίλ(ισχύει για τη μέτρηση φθοράς της επιφάνειας του μανδρελιού).