Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор состояния проблемы и постановка задач исследования 5
1.1 Анализ области применения алюминиевых сплавов в судостроении 6
1.2 Анализ особенностей резки и сварки алюминиевых сплавов 11
1.3 Требования к точности резки деталей корпусов судов 20
1.4 Пути повышения эффективности плазменной резки 23
1.5 Постановка задач исследований 28
2. Исследование технологии узкоструйной плазменной резки 33
2.1 Анализ особенностей технологии узкоструйной плазменной резки 34
2.2 Технические характеристики современных установок для технологии узкоструйной плазменной резки и режимы резки 41
2.3 Сравнение скорости резки и качества реза при резке алюминиевых сплавов по двум плазменным технологиям 49
2.4 Экспериментальная оценка качества сварных соединений алюминиевых деталей 55
3. Разработка модели процесса плазменной резки 77
3.1 Разработка функциональной модели процесса плазменной резки 78
3.2 Оценка влияния плазмообразующих сред на процесс плазменной резки я 82
3.3 Уточнение формулы определения скорости резки для технологии узкоструйной плазменной резки 95
4. Разработка вариантов повышения пропускной способности участка тепловой резки 112
4.1 Анализ состояния корпусообрабатывающего производства на судостроительном заводе Хонг Ха (Вьетнам) 113
4.2 Разработка вариантов повышения пропускной способности участка тепловой резки на заводе Хонг Ха 120
4.3 Технико-экономический расчет и рекомендация , -, <-
Заключение 139
Список литературы
- Анализ особенностей резки и сварки алюминиевых сплавов
- Технические характеристики современных установок для технологии узкоструйной плазменной резки и режимы резки
- Оценка влияния плазмообразующих сред на процесс плазменной резки
- Разработка вариантов повышения пропускной способности участка тепловой резки на заводе Хонг Ха
Введение к работе
Актуальность работы. В результате различных процессов происходящих на современных производствах, в атмосферу выбрасывается огромное количество загрязняющих веществ, оказывающих вредное воздействие на человека. Со стороны экологических служб предприятий все большее внимание уделяется проблеме оценки степени воздействия производственных процессов на окружающую среду. Так на предприятиях внедряются различные системы мониторинга атмосферного воздуха, в том числе и автоматизированные, которые позволяют определить картину загрязнения прилежащих территорий.
Для регулирования выбросов вредных веществ на основании информации о распределении их концентраций необходимо, чтобы полученная информация о распределении концентрации была достоверной. Достоверность полученной информации обеспечивается использованием высокоточных датчиков на постах измерения, методикой расположения этих постов, а также моделями позволяющими определять поля распространения загрязнения по точечным замерам при различных метеорологических параметрах.
В современных автоматизированных системах мониторинга состояния загрязнения воздуха используются модели, разработанные такими известными учеными как М.Е. Берлянд, Р.И. Оникул, Л.Р. Сонькин, Н.Н. Калиткин, Н.В. Карпенко, Ю.С. Беликов, А.Б. Дьякова, Г.А. Тульчинский. Модели позволяют по точечным замерам концентраций восстанавливать текущую картину распределения вредных веществ в атмосфере и на основе этих данных установить взаимосвязь между параметрами технологического процесса и состоянием территории, над которой распространяется выброс, что в будущем может быть использовано для принятия решений направленных на регулирование выбросов предприятием. Разработке автоматизированных систем мониторинга состояния воздуха посвящены работы А.А. Любимова, О.В. Кондракова, А.М. Погорелого.
На большинстве производств существует несколько источников загрязнения, поэтому еще одной важной задачей при регулировании выбросов в атмосферу, является определение вклада каждого источника в общий выброс – это необходимо для однозначного определения источника, параметры которого необходимо регулировать.
Основным недостатком использования систем мониторинга на предприятиях, является то, что полученная с их помощью информация не учитывается при управлении технологическими процессами, что связано с отсутствием моделей, описывающих взаимосвязь между параметрами технологического процесса и распределением концентрации вредных веществ, выделяемых в атмосферу в результате этого процесса, а так же с отсутствием диалоговых подсистем, включенных в состав автоматизированных систем управления технологическими процессами, позволяющих на основе полученных данных о концентрации вредных веществ обеспечить поддержку принятия решений по регулированию выбросов в атмосферу.
Целью работы является снижение выбросов в атмосферу производственными процессами, использующими автоматизированные системы управления, на основании информации, полученной с помощью автоматизированной системы мониторинга состояния загрязнения воздуха, определяющей степень загрязнения территории по показаниям метеостанции и постов мониторинга, осуществляющих непрерывные замеры концентраций вредных веществ.
Задачи. Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:
-
Обзор существующих систем мониторинга состояния загрязнения воздуха, используемых в составе систем управления производственным процессом для принятия решений по регулированию выбросов.
2. Разработка методики для поддержки принятия решений в автоматизированной системе управления производственным процессом, направленных на снижение концентрации вредных веществ, учитывающей распределение концентраций по загрязняемой территории, в соответствии с метеорологическими параметрами и показаниями непрерывных точечных замеров датчиков, осуществляемых автоматизированной системой мониторинга состояния загрязнения воздуха.
-
Разработка метода определения вклада каждого источника выброса вредных веществ в общий выброс в атмосферном воздухе, позволяющего выделить источники с предельно допустимыми выбросами и использовать полученную информацию при принятии решений в автоматизированной системе управления технологическим процессом, направленных на снижение концентрации вредных веществ, выбрасываемых этими источниками.
5. Разработка метода определения расположения постов измерения концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферного воздуха, который позволяет определять степень загрязнения территории при изменяющейся мощности выброса источника и меняющихся метеорологических параметрах.
6. Разработка алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной системы мониторинга состояния загрязнения воздуха, проведение экспериментальных исследований
7. Внедрение автоматизированной системы мониторинга состояния загрязнения воздуха в производственный процесс, для повышения эффективности процедур принятия решений, направленных на снижение концентрации вредных веществ.
Объектом исследования является взаимосвязь между процессами загрязнения атмосферы вредными веществами, выделяемыми промышленными производствами над прилегающей территорией и механизмами регулирования выбросов вредных веществ с помощью изменения параметров технологических процессов в автоматизированной системе управления технологическими процессами на производствах.
Предметом исследования являются алгоритмы, методы и модели, описывающие процесс учета вредного воздействия загрязняющих веществ на атмосферу прилегающих территорий при управлении производством с помощью автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы теории автоматического управления, теории информационных систем и процессов, математического моделирования, теории принятия решений, методов оптимизации, имитационного и натурного экспериментов.
Наиболее существенные результаты, полученные лично соискателем:
1. Методика для поддержки принятия решений в автоматизированной системе управления производственным процессом, направленных на снижение концентрации вредных веществ, учитывающая распределение концентраций по загрязняемой территории, в соответствии с метеорологическими параметрами и показаниями непрерывных точечных замеров датчиков, осуществляемых автоматизированной системой мониторинга состояния загрязнения воздуха.
2. Метод определения вклада каждого источника выброса вредных веществ в общий выброс в атмосферном воздухе, позволяющий выделить источники с предельно допустимыми выбросами и использовать полученную информацию при принятии решений в автоматизированной системе управления технологическим процессом, направленных на снижение концентрации вредных веществ, выбрасываемых этими источниками.
3. Метод определения расположения постов измерения концентрации вредных веществ в приземном слое атмосферного воздуха, который позволяет определять степень загрязнения территории при изменяющейся мощности выброса источника и меняющихся метеорологических параметрах.
Новизна научных результатов заключается в раскрытии структурно-функциональной взаимосвязи между процессом автоматизированного мониторинга состояния загрязнения воздуха, контролируемого распределенными по подвергаемой загрязнению территории постами измерения концентрации вредных веществ с учетом метеорологических параметров и процедурами принятия решений в автоматизированной системе управления производственным процессом, направленных на снижение концентрации вредных веществ, выделяемых различными источниками, с учетом вклада каждого из них в общий выброс.
Достоверность полученных в работе положений, выводов и рекомендаций обосновывается математической корректностью постановки задач и методов их решения, высокой сходимостью расчетных и экспериментальных данных и положительным опытом внедрения разработанной автоматизированной системы.
Отличие результатов работы от работ других авторов. Разработанная методика для поддержки принятия решений в автоматизированной системе управления производственным процессом, направленных на снижение концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, отличается от методики предложенной А.А. Любимовым, тем что, учитывает процессы рассеивания вредных веществ над прилежащей территорией и не основывается только на результатах точечных замеров, производимых непосредственно в местах выброса вредных веществ.
Значение работы для теории и практики. Разработана новая методика поддержки принятия решений, направленных на регулирование выбросов вредных веществ в атмосферу промышленными предприятиями, учитывающая распределение вредных веществ по загрязняемой территории в зависимости от метеорологических параметров с использованием информации непрерывных точечных замеров.
Рекомендации об использовании результатов диссертационного исследования. Проведенные в работе теоретические исследования представляют собой методическую основу для создания автоматизированных систем мониторинга состояния загрязнения воздуха, с распределенными по загрязненной территории постами измерения концентрации вредных веществ и возможностью выделения источника-загрязнителя из группы, используемых в составе автоматизированных систем управления производствами для принятия решений направленных на снижение концентрации выбросов вредных веществ. Разработанный метод определения расположения постов измерения концентрации вредных веществ, позволяет получать достоверные данные при изменяющихся метеорологических параметрах и мощностях источников выбросов, во время анализа загрязнения территории экологическими службами.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных конференциях и семинарах: «Современные проблемы экологии и рационального природопользования» (Тула, 2006 г); «Информационные системы и модели в научных исследованиях» (Тула, 2005 г); «Информационные системы и модели в научных исследованиях промышленности и экологии» (Тула, 2008 г); «Экологически устойчивое развитие центрального федерального округа» (Тула, 2008 г).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах, из них 6 в изданиях из списка рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Основная часть диссертации изложена на 122 страницах машинописного текста. Работа содержит 37 рисунков, 2 таблицы и 2 приложения.
Анализ особенностей резки и сварки алюминиевых сплавов
Резка алюминиевых сплавов является одной из основных операций в корпусообрабатывающем цехе. От качества и точности, резки алюминиевых сплавов зависит трудоемкость по механической обработке кромок, сборке под сварку и качество сварных соединений. Для резки алюминиевых сплавов возможно применение следующих способов: - механический; - плазменный; - лазерный; - резка водой под высоким давлением. Пример качества резки алюминиевых сплавов разными способами-показаны на рис. 1.2.
Следует отметить, что алюминиевые сплавы не режутся кислородной резкой, так как, они не удовлетворяют условиям кислородной резки (одним из основных условий при кислородной резке является то, что температура плавления-окислов должна быть ниже температуры плавления самого металла, иначе окислы не расплавляются, а следовательно, не смогут удаляться с места реза и процесс резки прекратится [6]). Температура плавления окислов алюминия 2060С в 3 раза больше температуры плавления алюминия и его сплавов 658 С.
Механическую резку выполняют на стационарном оборудовании или механизированным режущим инструментом. Прямолинейную резку листов производят на гильотинных ножницах, пресс - ножницах, дисковых и ленточных пилах. Для резки по криволинейному контуру используют стационарные вибрационные ножницы, фрезерные станки различных типов. Главное преимущество механической резки по сравнению с тепловой заключается в ее высокой производительности и высоком качестве поверхности реза [8]. К недостаткам механической резки следует отнести: - необходимость предварительной разметки, которую выполняют вручную; - как правило, требуется ручная ориентация (установка) листов относительно ножей станка; - ограничение по толщине и форме кромки вырезаемых деталей. Несмотря на свои недостатки, механическая резка в настоящее время используется для изготовления деталей из алюминиевых сплавов.
Резка водой под высоким давлением основана на разрушении материала в зоне реза под ударным воздействием струи воды сверхвысокого давления. Основные параметры гидрорезания: давление струи 150 - 2000 МПа, скорость струи 540 -1400 м/с. Мощность установки 5- 8 кВт, расход воды 0,5 - 25 л/мин, диаметр сопла 0,05 - 0,5мм, ширина реза 0,1 - 0,8мм.
К преимуществам резки водой следует отнести высокую точность резки, отсутствие тепловых деформаций и светового излучения [8]. В качестве недостатков резки водой под высоким давлением следует отметить: - высокую энергоемкость способа [8]; - малую по сравнению с тепловой резкой скорость резки.
Резка водой находит применение на отдельных верфях, изготавливающих корпуса судов из композиционных и неметаллических материалов, обработка которых с использованием тепловой резки невозможна.
Лазерная резка осуществляется за счет расплавления металла сфокусированным лазерным лучом и удаления его из зоны реза под давлением газовой струи. Толщина разрезаемого металла и скорость резки зависят от мощности лазера и качества фокусировки излучения.
Распространение при лазерной резке получили электроразрядные газовые лазеры непрерывного действия и установки на базе твердотельных лазеров. Среди газовых лазеров наибольшее распространение получили лазеры с активной средой из смеси углекислого газа (С02), азота и гелия: Указанные лазеры обладают длиной волны, 10,6 мкм и высоким к.п.д., эффективность превращения электрической энергии в энергию излучения составляет 15 - 20%, в то время как к.п.д. твердотельных лазеров не превышает 3%. ч Основным недостатком С02 лазера являются его большие габариты и масса, возрастающие с увеличением мощности лазера.
Вторым типом лазеров, использующих для резки» металлов, являются твердотельные лазеры. Основным их элементом является, излучатель, включающий квантрон, в состав которого входят один или несколько активных элементов в виде стержней (длиной 80 - 120 мм, диаметром до 12 - 20мм), лампа для возбуждения излучения (источник накачки), оптическая система и система охлаждения.
К достоинствам твердотельного лазера по сравнению с СОг лазером относится меньшая длина волны, излучения. (1,06 мкм по сравнению с 10,6 мкм для СОг лазера) [28], которая лучше поглощается обрабатываемым металлом, что позволяет использовать для резки лазеры меньшей мощности. Помимо этого преимуществами твердотельных лазеров являются отсутствие отклоняющей системы, а также небольшие размеры и масса лазера, что позволяет разместить их вертикально на портах машин, используемых для плазменной или кислородной резки.
Технические характеристики современных установок для технологии узкоструйной плазменной резки и режимы резки
Для сравнения скорости резки, используем данные, полученные при резке по технологии традиционной плазменной резки и по технологии узкоструйной плазменной резки фирмы Kjellberg Finsterwalde (ФРГ), Hypertherm (США).
Анализ данных литературы по технологии традиционной плазменной резки [1,2, 6] и материала по технологии узкоструйной плазменной резки фирм Kjellberg и Hypertherm [9], показал, что для резки металлов толщины до 30 мм технология традиционной плазменной резки использует режущий ток от 200А до 700А, а технология узкоструйной плазменной резки использует ток от 30А до 200А.
В таблице 2.12 показаны данные по скорости резки алюминиевых сплавов толщины 8 мм и в смеси аргона с водородом.
Данные в таблице 2.12 показывают, что технология узкоструйной плазменной резки обеспечивает более высокую скорость резки (до 1,7 раза) при меньшем значении режущего тока по сравнению с технологии традиционной плазменной резки. Работа с меньшим режущим током при относительно высокой скорости резки означает, что технология узкоструйной плазменной резки потребляет меньше электроэнергии и обеспечивает большой срок службы электродов и сопел, меньшие тепловые деформации деталей и меньшую зону термического влияния по кромкам реза.
При резке в воздухе по традиционной плазменной технологии качество поверхности реза очень плохое (см. рис. 2.10). На кромках наблюдаются прилипшие крупинки металла (грат, заусенцы).
В отличие от образца, выполненного резкой в воздухе по традиционной технологии (рис. 2.10), поверхность реза, выполненного резкой по технологии узкоструйной плазменной резки, не имеет заусенцев, неровностей кромок и наплывов (рис. 2.11), отличается перпендикулярной к свариваемой поверхности формой со сглаженным макрорельефом, что свидетельствует о более качественном формировании поверхностного слоя обрабатываемого материала и об отсутствии необходимости в дополнительной механической обработке.
Поверхности алюминиевых заготовок, обработанных по технологии узкоструйной плазменной резки, имеют серебристо-матовый цвет, без загрязнений, желтого налета и инородных включений.
Следует отметить, что достигаемое качество при резке по технологии узкоструйной плазменной резки обеспечивается специальной конструкцией плазмотрона и действием вихревого газа на струю плазмы, вследствие чего струя плазмы становится более концентрированной и устойчивой.
Для получения максимального качества реза при резке алюминиевых сплавов рекомендуется использовать смесь аргона (65%) с водородом (35%). На рис. 2.12 показан образец, выполненный резкой в смеси аргона с водородом.
Хорошее качество поверхности реза при резке алюминиевых сплавов по технологии узкоструйной плазменной резки позволяет уменьшить или исключить механическую обработку кромок деталей перед сваркой, и это позволяет сократить значительную часть трудоемкости на обработку детали после резки. В дальнейшем выполнена экспериментальная проверка качества шва путем вырезки образцов из алюминиевых сплавов, и их сварки без механической обработки кромок.
Кроме воздуха и смеси аргона с водородом алюминиевые сплавы можно резать в азоте. Качество реза при резке в азоте лучше чем, при резке в воздухе, но хуже чем, при резке в смеси аргона с водородом.
Металлографический анализ качества поверхности реза деталей, вырезаемых из алюминиевого сплава марки 1561 по технологии узкоструйной плазменной резки в смеси аргона с водородом.
Исследования структуры металла поверхности кромки сплава марки 1561 после узкоструйной плазменной резки (сила тока - 130А, скорость резки - 2600 мм/мин., плазмообразующая среда - смесь аргона с водородом) проведены на микрошлифах, изготовленных из образцов в плоскости их поперечного сечения, расположенной перпендикулярно поверхности реза методами оптической микроскопии.
Металлографический анализ структуры показал, что структура поверхностного слоя алюминиевого сплава, контактировавшею с плазменной дугой при резке, отличается от исходной структуры повышенной травимостью, что свидетельствует о возможном наличии в ней дефектов и является следствием термодеформационного воздействия на металл со стороны источника нагрева (см. рис. 2.13).
Оценка влияния плазмообразующих сред на процесс плазменной резки
Большим преимуществом технологии узкоструйной плазменной резки является использование различных плазмообразующих сред. С точки зрения теплового баланса при плазменной резке различные плазмообразующие среды приводят к существенному изменению температурных полей. Поэтому в данной работе разработана модель процесса плазменной резки для оценки влияния различных плазмообразующих сред на температурные поля.
В настоящее время в технике широко используется для решения различных задач метод конечных элементов. Он с успехом применяется на основе компьютерной техники для моделирования нелинейных задач, в том числе, и задачи распределения тепла при локальных нагревах металлов.
В методе конечных элементов исследуемый объект разбивается на отдельные части, называемые подструктурами. В свою очередь каждая из подструктур разбивается на составные элементы. Этот процесс последовательного деления объекта на части - подструктуры - продолжается до тех пор, пока не образуются настолько геометрически простые и малые по своим размерам подструктуры, что их можно принять в качестве базовых - конечных элементов.
Подобласти, на которые разбивается область изменения искомой функции, имеют простую геометрическую форму и достаточно малые размеры (для обеспечения требуемого приближения решения конечно-элементной модели к" точному решению). Такая подобласть с построенной аппроксимацией искомой функции через ее узловые параметры называется конечным элементом.
Основная характерная черта метода конечных элементов состоит в том, что" это сеточно — вариационный метод: с одной стороны, возможна разбивка области на конечные элементы и, с другой стороны, - непосредственно вариационное решение задачи внутри области. Именно с этим связаны преимущества МКЭ как прямого метода математической физики.
Большим достоинством МКЭ является его исключительная индифферентность по отношению к характеру закона распределения тепла и изменения внешних граничных условий. При использовании МКЭ для перехода к другим граничным условиям на границах исследуемого объекта требуется лишь соответственно изменить исходные данные задачи. Этот метод, сформулированный первоначально в качестве приближенного метода решения задач механики деформируемых сред, начинают все чаще применять в задачах гидромеханики, теплопроводности, гравитации и т.п.
Широкое распространение метода конечных элементов (МКЭ) в значительной мере объясняется наличием компьютерных программ, которые обладают высокой степенью автоматизации трудоемких операций составления и решения систем алгебраических уравнений, сеточного представления области, предъявляют минимум требований к исходной информации и позволяют получать результаты в удобной для анализа форме.
Одной из эффективных компьютерных программ, реализующих метод конечных элементов в задачах исследования напряжений, прочности в деформируемых конструкциях и распределения температурного поля является программа Ansys, лицензионная версия которой для учебных целей имеется в СПбГМТУ на кафедре строительной механики.
Исходными данными для моделирования и для расчета температурных полей процесса плазменной резки являются: 1. Марка разрезаемого металла - алюминиевый сплав марки 1561 (АМгбІ); 2. Толщина разрезаемого металла - 4 мм и 6 мм; 3. Плазмообразующая среда - воздух, смесь аргона с водородом; 4. Давление плазмообразующего газа - 6 бар; 5. Диаметр сопла 1,6 мм; 6. Высота плазмотрона над металлом 4 мм; 7. Скорость резки с использованием технологии HiFocus 130 (см. таб. 3.1).
8. Граничные условия: - температура в центре плазменной струи 25 000 С; - температура на границах области А1, А2, A3, А4, А5, А7 - 25 С; - температура на границе области А6 - 80С; - температура плавления алюминиевого сплава 658С и температура плавления окислов алюминия 2060С.
9. Значения плотности, теплоемкости и теплопроводности алюминиевого сплава и газов, приняты при комнатной температуре.
В работе предложена расчетная модель, которая показана на рис. 3.2. Модель представляет собой исследование процесса плазменной резки в вертикальной плоскости, перпендикулярной к плоскости разрезаемого металлопроката. В расчетную модель входят 7 областей: области воздуха - А1, A3, А4, область плазмотрона - А5, область плазменной струи - А6, области струи газа - А7, область алюминиевого сплава - А2. В таблице 3.2 показаны основные
Для дальнейшей разбивки области на конечные элементы в программе Ansys использован элемент типа 55 (PLANE 55), который может использоваться как плоский элемент для задачи теплопроводности. Элемент имеет четыре вершины (узла) с единственной степенью свободы температуры в каждой вершине (узле). Элемент применим к стационарному или кратковременному тепловому анализу. Элемент может также компенсировать тепловой поток переноса от постоянно скоростного поля. Применяя элемент 55 и выбрав размеры элемента 1 мм х 1 мм, после разбивки областей на конечные элементы получено всего 78321 конечных элементов в исследуемых областях.
Разработка вариантов повышения пропускной способности участка тепловой резки на заводе Хонг Ха
Целью разработки вариантов повышения пропускной способности (технических проектов реконструкции) участка тепловой резки металлопроката является: выявление и принятие проектных решений, обеспечивающих возможность наиболее эффективного использования общественного труда, материальных и денежных ресурсов, как при реконструкции, так и при эксплуатации участка.
Опыт производства показывает, что фактическое время работы машины тепловой резки не превышает 50% времени рабочей смены. Остальное время — вынужденный простой машины во время выполнения операций маркирования и комплектации вырезанных деталей и подачи на резку очередного листа.
При разработке вариантов повышения пропускной способности участка тепловой резки следует руководствоваться следующими основными принципами: - масштаб и уровень механизации и автоматизации должен соответствовать объему выпускаемой продукции и обеспечивать необходимый экономический эффект; - уровень оснащения производства средствами механизации и автоматизации должен обеспечить значительное повышение качества выпускаемой продукции, уменьшение объема тяжелых физических работ на всех этапах пд&троики судна, уменьшение объема ручного труда, вредных для здоровья человека работ; - механизация и автоматизация производственных процессов осуществляется на основе прогрессивных технологических процессов и поточного производства; - проведение реконструкции без остановки действующего производства; - минимизация затрат на реконструкцию за счет использования существующих производственных зданий и части существующего технологического оборудования, отвечающего требованиям современного производства.
Опыт разработки автоматизированных участок тепловой резки в России показывает, что одна двухместная многофункциональная машина тепловой резки может в год обрабатывать до 16250 тонн металлов. Например, в; работе [28] предложено 3 типовых вариантов автоматизации участка тепловой резки (см. рис. 4.1, 4.2, 4.3). Эти варианты автоматизации участка тепловой резки разработаны на основе изучения работ, выполненных в ЦНИИТС и опыта разработки современных автоматизированных участок тепловой резки в России и за рубежом. Пропускная способность одной машины тепловой резки в составе автоматизированного участка (по данным работы [28]) показана в таблице 4.6.
Где: Пмтр - пропускная способность участка машины тепловой резки (МТР) листов в смену; NMTP " количество МТР на участке; к - коэффициент, учитывающий неритмичность работы (при укрупненном расчете принять к = 0,85); Тп - время подачи листов на МТР и снятия раскроя, мин; Тр - время вырезки деталей из одного листа, их маркирования и разметки, мин, которое определяется по формуле: Тр = - - + - - + -—; р хп " м Lp - средняя длина реза на листе, м; Lxn - средняя длина холостых переходов на листе, м; LM - средняя длина маркирования и разметки, м; Vp - средняя скорость резки, м/мин; і. Vxn - средняя скорость холостых переходов, равняя наибольшей скорости машины; VM - средняя скорость маркирования и разметки.
На современных судостроительных предприятиях используются, в основном, два варианта организации автоматизированных участков [7]:
Первый вариант: Автоматизированные участки, на которых машины оснащены двумя стационарными раскройными столами, подача листов на которые и съем деталей с которых производится краном с магнитной траверсой (для стали);
Второй вариант: Поточные линии с перемещающимися раскройными рамами или столами. Первый вариант используется: - для широкопортальных машин тепловой резки, предназначенных для обработки крупногабаритных листов или нескольких обычных листов одновременно; - при плазменной резке под водой; - на небольших предприятиях, использующих 1-3 машины.
Второй вариант используется на предприятиях, на которых эксплуатируется более четырех машин тепловой резки с габаритными размерами листов не более 2,5 х 10 м [7].
Для повышения пропускной способности машины тепловой резки на заводе Хонг Ха до 10560 тонн выбираем первый вариант организации работы участка тепловой резки. Однако, как показал опыт разработки в работе [28], одна машина тепловой резки в составе полного автоматизированного участка может обеспечить годовую программу до 16250 тонн. Это значит, что если поставить второй стол (дополнительное рабочее место) для машины тепловой резки на заводе Хонг Ха и автоматизировать подачу проката, маркирование деталей, разметку мест установки набора и контрольных линий, снятие деталей после их вырезки, то будет излишняя мощность в размере 16250 - 10560 = 5690 тонн. Поэтому для завода Хонг Ха предлагаются следующие варианты механизации и автоматизации выполнения сопутствующих операции (см. таб. 4.7).
Схема участка тепловой резки металлопрокатов после реконструкции по варианту 1 показана на рис. 4.5. А схема участка тепловой резки после установки средств механизации, автоматизации выполнения сопутствующих операций по варианту 2, 3, 4 не отличается от схемы участка до реконструкции (рис. 4.4).
