Проектирование лесопильных предприятий с пакетной отгрузкой пиломатериалов производительностью 250 тысяч кубометров в год
Введение
За последние несколько десятков лет произошли
коренные изменения в области технологии, оборудования и систем управления
лесопильной промышленности.
Вместо лесопильных рам в современных процессах
лесопиления используется фрезерное, фрезерно-ленточнопильное и
фрезерно-круглопильное бревнопильное оборудование, имеющее в несколько раз
большую производительность, чем лесопильные рамы. Скорость подачи
автоматизированных обрезных станков достигает до 200 и более метров в минуту.
Вместо полумеханизированных сортплощадок для сортировки сырых пиломатериалов
используются автоматизированные линии для выборочной торцовки и автоматической
сортировки досок по сечениям.
Процессы сортировки бревен вынесены из бассейнов
на берег и осуществляются на автоматизированных линиях для окорки и сортировки
пиловочника с накоплением больших запасов рассортированного сырья перед
лесопильными цехами.
Отгрузка пиломатериалов с лесопильных
предприятий производится в транспортных пакетах, сформированных из досок одной
породы, одного сорта, одного сечения и преимущественно одной длины.
Окончательная обработка пиломатериалов осуществляется после их сушки на
комплексно-механизированных и специализированных автоматизированных линиях,
осуществляющих окончательную торцовку и сортировку досок по сортам и длинам с
формированием, упаковкой и обвязкой транспортных пакетов пиломатериалов.
Такой технологии окончательной обработки
пиломатериалов всего несколько десятков лет, но для ее осуществления уже
создано и функционирует оборудование второго поколения.
1. Расчет производственной мощности
Фактическая производительность процесса пиления
для средних предприятий определяется по формуле:
где U - скорость подачи, м/мин; Lср - средняя
длина бревен, м; Км - коэффициент использования машинного времени, принимаем
равным 0,9; Кп - коэффициент скрытых потерь, принимаем равным 0,96; 
-
коэффициент технического использования бревнопильного оборудования;; 
-
объем бревна i -го диаметра заданной длины, м3;
Примерная скорость подачи может быть определена
по следующим системам формул:
G0/d0 + G1 = U0 G0/120 + G1 = 20/d1
+ G1 = U1 G0/520 + G1 = 700 = 7800
G1 = 5
U= G0/d
+ G1 U=
7800/di + 5
Среднесменная производительность, Qср.см., м³/смена
Результаты расчетов фактической
производительности фрезерно- профилирующего агрегата Hew
Saw SL
250 сводятся в таблицу 2.
Таблица 2
|
Диаметр
бревна d, см
|
Объём
бревна q, м³,
при
L=6 м
|
Σ
Vi бр,
м³,
при
dср=18
|
Qj,
м³/смена
|
U,
м/мин
|
Число
смен, nсм.
|
|
12
|
0,089
|
19,25
|
359
|
70
|
0,05
|
|
14
|
0,119
|
134,5
|
416,4
|
60.7
|
0,32
|
|
16
|
0,157
|
168,22
|
477,6
|
53,8
|
0,35
|
|
18
|
0,192
|
171,62
|
534,6
|
48,3
|
0,32
|
|
20
|
0,236
|
149,59
|
598,6
|
44
|
0,24
|
|
22
|
0,283
|
117,66
|
660,7
|
40,5
|
0,17
|
|
24
|
0,335
|
85,48
|
724,2
|
37,5
|
0,11
|
|
26
|
0,392
|
58,64
|
790,9
|
35
|
0,07
|
|
28
|
0,453
|
33,29
|
805,4
|
32,9
|
0,04
|
|
30
|
0,518
|
23,09
|
867,8
|
31
|
0,03
|
|
32
|
0,588
|
16,42
|
996,5
|
29,4
|
0,02
|
|
34
|
0,663
|
9,09
|
999,7
|
27,9
|
0,009
|
|
36
|
0,742
|
5,48
|
1070,7
|
26,7
|
0,005
|
|
38
|
0,825
|
3,13
|
1136,9
|
25,5
|
0,003
|
|
40
|
0,913
|
1,86
|
1208,9
|
24,5
|
0,002
|
|
42
|
1,005
|
1,15
|
1281,8
|
23,6
|
0,0009
|
|
44
|
1,102
|
0,603
|
1351,9
|
22,7
|
0,0005
|
|
46
|
1,204
|
0,317
|
1424,9
|
21,9
|
0,0002
|
|
48
|
1,309
|
0,24
|
1506,8
|
21,3
|
0,0002
|
|
50
|
1,419
|
0,09
|
1579,8
|
20,6
|
0,00006
|
|
52
|
1,534
|
0,29
|
1658
|
20
|
0,0002
|
|
|
1000
|
|
|
1,74
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность
цеха за смену, м3
|
|
|
|
|
574,7
|
|
Режим
работы цеха смен/день
|
|
|
|
|
2
|
|
Готовая
фактическая производительность м3
|
|
|
|
|
251580
|
Qср.см = 1000/Σnсм
= 1000/1,74 = 574,7
Годовая фактическая производительность
лесопильного цеха, м3 бревен/год, составит по формуле
=
Qср.см*Nсм*Tг*Kз*Kг = 574,7*2*250*0,95*0,95*0,96 = 251580 м³
брёвен
в год.
Результаты расчетов фактической
производительности вертикального ленточно-пильного станка UMH
120 сводятся в таблицу 3
Таблица 3
|
Диаметр
бревна d, см
|
Объём
бревна q, м³,
при
L=6 м
|
Σ
Vi бр,
м³,
при
dср=18
|
Qj,
м³/смена
|
U,
м/мин
|
Число
смен, nсм.
|
|
12
|
0,089
|
19,25
|
359
|
70
|
0,05
|
|
14
|
0,119
|
134,5
|
416,4
|
60.7
|
0,32
|
|
16
|
0,157
|
168,22
|
477,6
|
53,8
|
0,35
|
|
18
|
0,192
|
171,62
|
534,6
|
48,3
|
0,32
|
|
20
|
0,236
|
149,59
|
598,6
|
44
|
0,24
|
|
22
|
0,283
|
117,66
|
660,7
|
40,5
|
0,17
|
|
24
|
0,335
|
85,48
|
724,2
|
37,5
|
0,11
|
|
26
|
0,392
|
58,64
|
790,9
|
35
|
0,07
|
|
28
|
0,453
|
33,29
|
805,4
|
32,9
|
0,04
|
|
30
|
0,518
|
23,09
|
867,8
|
31
|
0,03
|
|
32
|
0,588
|
16,42
|
996,5
|
29,4
|
0,02
|
|
34
|
0,663
|
9,09
|
999,7
|
27,9
|
0,009
|
|
36
|
0,742
|
5,48
|
1070,7
|
26,7
|
0,005
|
|
38
|
0,825
|
3,13
|
1136,9
|
25,5
|
0,003
|
|
40
|
0,913
|
1,86
|
1208,9
|
24,5
|
0,002
|
|
42
|
1,005
|
1,15
|
1281,8
|
23,6
|
0,0009
|
|
44
|
1,102
|
0,603
|
1351,9
|
22,7
|
0,0005
|
|
46
|
1,204
|
0,317
|
1424,9
|
21,9
|
0,0002
|
|
48
|
1,309
|
0,24
|
1506,8
|
21,3
|
0,0002
|
|
50
|
1,419
|
0,09
|
1579,8
|
20,6
|
0,00006
|
|
52
|
1,534
|
0,29
|
1658
|
20
|
0,0002
|
|
|
1000
|
|
|
1,74
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность
цеха за смену, м3
|
|
|
|
|
574,7
|
|
Режим
работы цеха смен/день
|
|
|
|
|
2
|
|
Готовая
фактическая производительность м3
|
|
|
|
|
251580
|
. Расчет интенсивности поступления сырых
пиломатериалов на сортировочную линию
Определим среднюю интенсивность поступления
пиломатериалов из лесопильного цеха.
Где
-коэффициент технического
использования сортировочной линии ( 0,834 )
коэффициент загрузки лесопильного
цеха (0,95)
N
число бревнопильных потоков
nчисло сортировочных групп бревен
пропускная способность головного
оборудования лесопильного цеха, бревен в минуту.
общее число досок выпиливаемых из
бревна
коэффициент использования машинного
времени.
коэффициент наложенных потерь
коэффициент использования
бревнопильной линии.
доля и сумма долей бревен i-ых
диаметров распиливаемой j-ой бревнопильной линией.
|
d,
см
|
q,м3
|
Доля
V бревна
|
V
|
λ
|
N
бревна
|
|
12
|
0,089
|
1,925
|
19,25
|
4,36
|
216,3
|
|
14
|
0,119
|
13,45
|
134,5
|
22,8
|
1130,3
|
|
16
|
0,157
|
16,82
|
168,2
|
22
|
1092,2
|
|
18
|
0,192
|
17,16
|
171,6
|
18
|
893,6
|
|
20
|
0,236
|
14,96
|
149,6
|
12,8
|
|
22
|
0,283
|
11,7
|
117,7
|
8,4
|
415,9
|
|
24
|
0,335
|
8,55
|
85,5
|
5,14
|
255,2
|
|
26
|
0,392
|
5,86
|
58,6
|
3
|
149,5
|
|
28
|
0,453
|
3,33
|
33,3
|
1,48
|
73,5
|
|
30
|
0,518
|
2,31
|
23,1
|
0,89
|
44,6
|
|
32
|
0,588
|
1,64
|
16,4
|
0,56
|
27,9
|
|
34
|
0,663
|
0,91
|
9,1
|
0,28
|
13,7
|
|
36
|
0,742
|
0,55
|
5,5
|
0,15
|
7,4
|
|
38
|
0,825
|
0,31
|
3,1
|
0,08
|
3,76
|
|
40
|
0,913
|
0,19
|
1,9
|
0,04
|
2,1
|
|
42
|
1,005
|
0,11
|
1,1
|
0,02
|
1,1
|
|
44
|
1,102
|
0,06
|
0,6
|
0,01
|
0,5
|
|
46
|
1,204
|
0,03
|
0,3
|
0,004
|
0,2
|
|
48
|
1,309
|
0,002
|
0,2
|
0,004
|
0,2
|
|
50
|
1,419
|
0,009
|
0,09
|
0,001
|
0,06
|
|
52
|
1,534
|
0,03
|
0,3
|
0,004
|
0,2
|
|
|
|
|
100,023
|
4962,4
|
Таблица 4 - расчет выпиливаемых досок в минуту
dбр см Q
Zдij Км Кn 
nд
|
12
|
17,3
|
3
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0436
|
1,63
|
|
14
|
14,9
|
2
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,228
|
4,89
|
|
16
|
13,2
|
4
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,219
|
8,33
|
|
18
|
11,9
|
7
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,179
|
10,7
|
|
20
|
10,9
|
7
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,128
|
7,04
|
|
22
|
10
|
9
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,084
|
5,45
|
|
24
|
9,3
|
12
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0514
|
4,13
|
|
26
|
8,6
|
8
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,029
|
1,44
|
|
28
|
8,1
|
10
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0148
|
0,86
|
|
30
|
7,7
|
10
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0089
|
0,49
|
|
32
|
7,3
|
13
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0056
|
0,38
|
|
34
|
6,9
|
15
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0028
|
0,21
|
|
36
|
6,6
|
13
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0015
|
0,09
|
|
38
|
6,3
|
14
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0008
|
0,05
|
|
40
|
6,0
|
14
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0004
|
0,02
|
|
42
|
5,8
|
14
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0002
|
0,011
|
|
44
|
5,6
|
14
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,0001
|
0,006
|
|
46
|
5,4
|
17
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,00004
|
0,003
|
|
48
|
5,3
|
19
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,00004
|
0,003
|
|
50
|
5,1
|
19
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,00001
|
0,0007
|
|
52
|
4,9
|
17
|
0,9
|
0,96
|
0,834
|
0,00004
|
0,002
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45,74
|
д- количество досок поступающих на линию
сортировки, шт/мин
Jср =Кти*Кз*
=0,834*0,95*45,74=36,2шт/мин
К основным технологическим
параметрам линий для торцовки и сортировки сырых досок относятся их пропускная
способность и число карманов.
Необходимая пропускная способность и
тип этих линий определяется в соответствии с найденной интенсивностью выпиловки
досок в минуту с учетом ее превышения на 15...20 %. В смешанных процессах,
когда толстые доски из пропиленной пласти бруса подвергают выборочной торцовке
и сортируют только по размерам их поперечных сечений, а боковые доски торцуют
окончательно и сортируют по сечениям и сортам, число досок в минуту,
поступающих от обрезных станков к контролерам качества для определения сорта
тонких пиломатериалов. Число карманов практически принимается равным числу
выпиливаемых сечений досок с увеличением на 15...20 %. Эти дополнительные 2...3
кармана и являются резервными, куда переключается поступление досок
определенного сечения после наполнения закрепленного за ним ранее кармана.
После опорожнения последний становится резервным.
Число резервных карманов-накопителей
зависит также от типа линий. Например, в бункерных линиях их количество может
быть равно числу выпиливаемых сечений пиломатериалов.
Nкарм=Nсеч+Nзап+Nрез
Nкарм = 21+3+1=25
. Окорка и сортировка бревен
Фактическая производительность
лесопильного цеха 
м3 бревен в
год. Окорка и сортировка осуществляется на комплексной лини ОК - БС при
коэффициенте превышения комплексной линии по сравнению со средней
производительностью лесопильного цеха КС=1,4. Средний диаметр бревен на
предприятии 18 см и средняя длина бревен 6 м.
Пропусная способность комплексной
линии:
При производственной мощности
предприятия 251 тыс. м3 бревен в год и при пропускной способности 7 бревен в
минуту, максимальное количеством бревен в накопителе между участком окорки и
сортировки Е=10 бревен.
Коэффициент использования
комплексной линии:
где 
- коэффициент технического
использования комплексной линии; 
-коэффициент загрузки комплексной
линии; 
-
коэффициент использования оборудования для сортировки бревен; 
-
планируемые простои линии, мин(= 30 мин); 
-случайные
простои линии, мин(= 24 мин); 
- время
простоев линии из-за неподач сырья, мин(= 24 мин); 
-
коэффициент меж участкового наложения случайных потерь оборудования окорки и
сортировки бревен.
с
(При сумме случайных простоев
окорочного и сортировочного оборудования равных 24 мин в течение 480 минутной
смены уровень безотказной работы комплексной линии Yбр=0,95)
Цикловая производительность
комплексной линии, штук бревен в смену:
qср - объем
бревна среднего диаметра, средней длины, м3.
А-оперативный запас бревен при
периоде работы лесопильного цеха Tn=2 смены
средняя производительность
бревнопильных линий, при их количестве в лесопильном цехе N = 1 и
годовом фонде его работы в размере Тг = 500 смен, м3 в смену:
Емкость склада рассортированных
бревен, м3:
Время накопления оперативного запаса,
смен:
Число карманов - накопителей в
данных условиях на комплексной линии ОК - БС:
Nкарм = nгр
+ nрез + nотб
+ nкон = 21 + 2 + 1 +
1 = 25
nгр - количество
сортировочных групп бревен
nрез - количество
резервных карманов, принимаемое в размере 15 - 20 % то числа сортировочных
групп бревен в зависимости от организации и режимов работы оборудования,
осуществляющего уборку из накопителей и их транспортировку на склад
рассортированного сырья
nотб - накопители, в
которые направляется (отбивается) низкокачественное сырье
nкон - конечный
карман, куда попадают бревна, в процессе сортировки которых по тем или иным
причинам произошли сбои в системах их замера и адресации.
. Определение коэффициентов производительности
м3/смену
-время смены (480 мин)
-коэффициент технического
использования ЛООП
-коэффициент загрузки ЛООП
n-число
сечений досок, обрабатываемых при определенной пропускной способности линии.(n=10
сечений.)
-нормативная пропускная способность
ЛООП при обработке досок i-го сечения, досок в минуту (
= 60 досок
в минуту);
- объем досок i-го сечения
-доля досок i-го сечения,
обрабатываемых при определенной ni-ой пропускной способности
Коэффициент использования ЛООП 
определяется
по формуле:
,
где 
- планируемые простои ЛООП в течение
смены на осмотр механизмов, их регулировку, смазку, мин (= 20 мин); 
- случайные
простои ЛООП, мин (= 24 мин); 
-
Технологические потери времени на переходы линии на обработку партий
пиломатериалов другого сечения, мин,( = 74 мин); 
- сумма
потерь времени из-за отсутствия партий пиломатериалов определенных сечений,
вспомогательного транспорта и другие, связанные с загрузкой ЛООП, мин, (= 24 мин);
Тс - продолжительность смены, мин(Тс = 480 мин);
м3/смену
Среднесменная фактическая
производительность ЛООП по выходу пиломатериалов в кондиционных транспортных
пакетах, т.е из досок одной длины, м3/смену определяется по формуле:
где 
- коэффициент кондиционности
транспортных пакетов из досок одной длины в партии запуска.
Он определяется по формуле:
,
пиление
пиломатериал бревно
где 
- объем кондиционных транспортных
пакетов из досок одной длины, бессортных и IV сорта, так
как только они, как правило, сортируются в пакеты одной длины, м3; 
- объем
партии запуска пиломатериалов на линию, м3 (= 1000 м3); 
-
коэффициент кондиционности транспортных пакетов из бессортных досок и IV сорта.
Коэффициенты 
,
,
,
,
характеризуют уменьшение выхода пиломатериалов в пакетах одной длины с линии
окончательной обработки из-за того, что доски V сорта,
внутреннего рынка и дилены не сортируются в пакеты одной длины, а также из-за
того, что из отрезков и остатков вообще не формируется никаких транспортных
пакетов.
Эти коэффициенты могут быть
определены по следующей системе формул:
,
где 
- объем кондиционных транспортных
пакетов из досок одной длины, бессортных и VI-го сорта
(сортируемых в пакеты одной длины) - 324 м3-32,4%; 
- объем
некондиционных транспортных пакетов из досок нескольких длин, бессортных и IV-го сорта -
36м3 - 3,6 %; 
- объем
некондиционных транспортных пакетов из досок нескольких длин V-го сорта -
190 м3 - 19%; 
- объем
некондиционных транспортных пакетов из досок, например, нескольких длин,
направляемых на внутренний рынок (отпад от экспорта) - 190 м3 - 19 %; 
- объем
коротких досок-дилен, формируемых также в некондиционные пакеты из досок
нескольких длин, - 100м3 - 10%.
- объем отрезков от пиломатериалов,
получаемых в процессе обработки на комплексной линии ЛООП, - 110 м3 - 11%; 
- остатков
пиломатериалов разных сортов, из которых невозможно сформировать пакеты с
заданными размерами поперечных сечений ни из досок одной длины, ни из досок
нескольких длин. - 50 м3 - 5%.
Коэффициент кондиционности
транспортных пакетов из досок одной длины в партии запуска равен:
.
QфвыхЛООП.год =КП*Qф=0,324*342,72=111,04
м3/смену
Список используемой литературы
1. Учебное пособие «Проектирование
лесопильных предприятий с пакетной отгрузкой пиломатериалов» Калитеевский РЕ,
Артеменков АМ, Тамби АА, Торопов В.А. Санкт-Петербург, 2007г.
2. Учебник «Лесопиление в ХХI
веке. Технология, оборудование, менеджмент.» Калитеевский РЕ. Санкт-Петербург,
2005 г
. Конспект лекций.