Investicija v slamnikarsko opremo vključuje več kot samo nabavno ceno. Bolj posledično število je, koliko let - in koliko metrov cevi za slamice - bo stroj zanesljivo proizvedel, preden se bo kakovost izpisa poslabšala ali bodo stroški njegovega vzdrževanja prehiteli stroške zamenjave. Ta številka ni fiksna: odvisna je od kakovosti izdelave stroja, intenzivnosti delovanja, discipline vzdrževanja in kemičnega okolja lepila in papirnega prahu, v katerem stroj deluje vsak dan. Ta članek obravnava inženirske dejavnike, ki določajo življenjsko dobo aStroj za izdelavo slamic iz papirja, načine odpovedi, ki skrajšajo življenjsko dobo, vzdrževalne prakse, ki jo podaljšajo, in okvir odločanja, da vemo, kdaj je zamenjava bolj racionalna izbira.
1. Kaj dejansko pomeni "življenjska doba" za to kategorijo strojev
Življenjska doba industrijskih strojev je koristno razdeljena na tri različne koncepte:
Življenjska doba mehanske zasnove- trajanje, ko so konstrukcijski okvir, ulitki in komponente primarnega pogona zasnovani tako, da preživijo brez odpovedi zaradi utrujenosti pod pogoji nazivne obremenitve.
Življenjska doba zamenjave komponent- interval med potrebnimi zamenjavami potrošnega materiala ali visoko{1}}obrabljivih delov (ležaji, trni, rezila, natezni valji, jermeni).
Ekonomična življenjska doba- obdobje, v katerem skupni stroški lastništva (operativni stroški + vzdrževanje + izgube v času nedelovanja) ostanejo pod letnimi stroški nadomestne enote.
Za aStroj za izdelavo slamic iz papirjapri neprekinjeni dvo-izmenski proizvodnji (približno 6.000–7.000 delovnih ur na leto) je življenjska doba mehanske zasnove za dobro-zgrajen stroj običajno v območju 10–15 let. Intervali menjave komponent se merijo v mesecih do nekaj letih, odvisno od dela. Ekonomska življenjska doba je lahko krajša ali daljša od življenjske dobe mehanske zasnove, odvisno od tega, kako se tehnologija spreminja in kakšna je krivulja OEE (celotna učinkovitost opreme) stroja v poznejših letih.
2. Komponente z največjo-obrabo in njihovi pričakovani intervali
Razumevanje življenjske dobe stroja se začne pri njegovih najpogosteje zamenjanih komponentah.
2.1 Navijalni trn
Trn je jeklena ali kaljena-kromirana palica, okoli katere je neprekinjeno spiralno-navit papirni trak, da se oblikuje slamnata cev. Njegova površina je nenehno izpostavljena abrazivnemu stiku s papirnimi vlakni in posušenimi ostanki lepila. Pri tipičnih delovnih pogojih - zunanji premeri cevi v razponu 6–12 mm, hitrosti papirnega traku 50–100 m/min - stopnje obrabe površine povzročijo merljivo zmanjšanje premera, ki vpliva na koncentričnost sten cevi. Večina upravljavcev načrtuje zamenjavo trna ali ponovno-brušenje v ciklu od 6 do 18 mesecev, odvisno od abrazivnosti papirja in tega, ali papir vsebuje polnilo iz kalcijevega karbonata (ki pospešuje obrabo trna).
2.2 Kotalni ležaji (ogrodje ISO 281)
Ležaji v glavni pogonski gredi, sklopi nateznih valjev in oblikovalna postaja so najbolj analitično predvidljive komponente obrabe. Standard ISO 281 določa življenjsko dobo L10 - število obratovalnih ur, pri katerih bo 10 % dane populacije ležajev doživelo lomljenje zaradi utrujenosti pod določenimi pogoji obremenitve in hitrosti. Pri zmernih vrtljajih gredi (100–500 RPM), značilnih za stroje za navijanje papirne slamice, lahko pravilno izbrani kroglični-ležaji z globokimi utori ali cilindrični valjčni ležaji dosežejo vrednosti L10 20.000–50.000 ur pri projektiranih-nazivnih obremenitvah.
V praksi dejanska življenjska doba ležajev v stroju za slamnike pogosto ni odvisna od kontaktne utrujenosti, ampak odneuspeh kontaminacije- papirni prah in lepilni aerosol vstopajo v tesnila ležajev. ISO 11171 in empirični podatki vzdrževanja strojev-v prehrambenem sektorju kažejo, da lahko kontaminacija s prahom zmanjša dejansko življenjsko dobo ležaja na 30–50 % kataloških vrednosti L10 v odsotnosti pozitivne zaščite ustne-tesnila ali labirintnega-tesnila. Dobro{10}}stroj uporablja zatesnjene ali zaščitene ležaje z intervali ponovnega mazanja 500–1000 ur; stroj z neustreznim tesnjenjem lahko zahteva menjavo ležajev vsakih 6–12 mesecev namesto vsakih 3–5 let.
2.3 Rezila
Leteče-rezilne enote uporabljajo rotacijske diske ali nihajoče giljotine za rezanje neprekinjene cevi na dolžino slamice. Geometrija rezila neposredno nadzira kakovost reza-koncev - obrabljeno rezilo povzroči stisnjene ali obrabljene konce cevi, ki ne prestanejo kozmetičnega pregleda. Pri eno-slojni kraft papirnati slamici (60–120 g/m2, 3–5 plasti) se ostrina rezila običajno zmanjša na nesprejemljivo kakovost reza v 4–8 tednih dvo-izmenskega delovanja, zaradi česar je rotacija ali zamenjava rezila rutinsko mesečno vzdrževanje in ne dejavnik, ki določa življenjsko dobo-strukture.
2.4 Natezni valji in oblikovalna vodila
Natezni valji s- poliuretansko prevleko ali- z gumo vzdržujejo napetost papirnega traku med navijanjem. Kontaktna površina se stara zaradi kombinacije kemičnega napada lepila (lepila na osnovi -vodnega škroba ali PVOH imajo pH 4–8), utrujenosti zaradi mehanskega stiskanja in termičnega cikla iz sušilnega dela. Povečanje trdote površine elastomera (odmik po Shore A za 5–15 točk) kaže na starost-povezano izgubo doslednosti oprijema. Zamenjava valja je običajno potrebna vsake 2–4 leta, odvisno od agresivnosti kemije lepila in delovne temperature.
3. Kako pogoji delovanja pospešujejo ali zavirajo staranje
Trije okoljski dejavniki imajo nesorazmeren vpliv na življenjsko dobo stroja:
Vrsta lepila in konsistenca nanosa.Lepila na-vodni{1}}stiku z živili - dekstrin, modificiran škrob, PVOH - so kemično blaga, vendar njihovi odpadki v obliki aerosolov in kapljanja ustvarjajo jedko mikrookolje na nepremazanih površinah iz mehkega jekla v bližini lepilne postaje. Stroji s komponentami kontaktnega-območja iz nerjavečega jekla ali epoksi-prevleke (v skladu z načeli higienske zasnove EHEDG in higienskimi zahtevami ISO 14159 za stroje) se v tem območju starajo bistveno počasneje kot stroji z golo konstrukcijo iz mehkega-jekla. Rja na območju lepilne postaje je klasična prezgodnja-življenjska-odpoved.
Vsebnost vlage in prahu v papirju.ISO 186 določa standardni protokol za vzorčenje in testiranje vlage za papir; slamnat{1}}kraft papir je običajno kondicioniran na 4–8 % vlage. Papir, obdelan na visoki meji tega razpona (ali v vlažnih okoljskih pogojih), prenaša dodatno vlago na trn in vodilne površine za navijanje, kar pospešuje korozijo. Papirni prah - mešanica celuloznih drobnih delcev in mineralnega polnila - je zelo abrazivna in električno izolativna, zaradi česar je problematična tako za mehansko obrabo kot za komponente električnih omaric (pogonski pretvorniki, V/I kartice PLC), ki zahtevajo čist-zračna okolja.
Intenzivnost delovne izmene.Stroj, ki deluje z nazivno hitrostjo v treh izmenah na dan, nabira delovne ure približno 50 % hitreje kot dvo-izmensko delovanje. Ker večino obrabnih mehanizmov poganja-število-in ne koledar-pogon, tri-izmenska proizvodnja ustrezno stisne mehanski življenjski koledar. Stroj z 10-letno načrtovano življenjsko dobo pri dvo-izmenskem delovanju lahko doseže isto mehansko stanje v 6–7 letih pri triizmenski uporabi.
4. Prakse vzdrževanja, ki merljivo podaljšajo življenjsko dobo
Razporedi preventivnega vzdrževanja za ta razred opreme običajno sledijo stopenjski strukturi intervalov. Na podlagi objavljenih smernic iz literature o vzdrževanju strojev za celulozo{1}}in-papirnih strojev in splošnih okvirov upravljanja industrijske opreme (Meritve najboljše prakse SMRP, IEC 60300-3-14 o vzdrževanju in zanesljivosti):
| Interval | Ključne naloge |
|---|---|
| Dnevno | Vizualni pregled enakomernosti nanosa lepila; rez-končno preverjanje kakovosti; točkovno{1}}preverjanje temperature ležaja s kontaktnim termometrom; stanje roba rezila |
| Tedensko | Pregled površine trna glede obrabnih utorov; stanje površine nateznega valja; čisti filter črpalke z lepilom; preverjanje napetosti pogonskega jermena |
| Mesečno | Zamenjava ali rotacija rezila; popolno ponovno{0}}mazanje ležajev na vseh točkah mazanja; čiščenje vodilnega kanala; zamenjava zračnega filtra električne omarice |
| Četrtletnik | Merjenje premera trna in preverjanje koncentričnosti; preverjanje trdote valja (durometer); preverjanje poravnave vodil kota navijanja; varnostno kopiranje parametrov servo pogona |
| Letno | Popolna zamenjava ležajev v-položajih visoke obremenitve; ponovno-brušenje ali zamenjava trna; zamenjava pogonske verige ali zobatega jermena; popoln preskus električne izolacije; preverjanje poravnave okvirja stroja |
Operaterji, ki dosledno izvajajo ta razpored, poročajo, da aStroj za izdelavo slamic iz papirjadoseže zgornjo mejo načrtovane življenjske dobe 12–15 let brez potrebe po večji zamenjavi strukturnih komponent. Tisti, ki delujejo reaktivno - in zamenjajo samo ob okvari -, se običajno srečajo s prvimi večjimi izpadi pri 4–6 letih in se soočajo s kaskadnimi okvarami komponent, saj obrabljene komponente povzročajo nenormalne obremenitve sosednjih delov.
5. Odločitev o-remontu sredi življenjske dobe
Približno med 7–10 letom večina naprav v tej kategoriji doseže prelomno točko. Skupna obraba ležajev, degradacija trna in zastarelost krmilnika (programi PLC in servo pogoni iz prejšnjega desetletja morda nimajo razpoložljivih rezervnih delov iz dobavne verige) konvergirajo. Na tej stopnji se operaterji soočajo s strukturirano izbiro:
Možnost A: Večji remont.Zamenjajte vse ležaje, trn, valje, rezila, obrabna vodila in krmilni sistem. Stroški so običajno 25–45 % nakupne cene novega stroja. S tem se stroj obnovi na skoraj-načrtovano zmogljivost in podaljša življenjsko dobo za 5–8 let.
Možnost B: Zamenjava.Nov stroj vključuje tehnološke izboljšave, ki v času prvotnega nakupa niso bile na voljo - višje izhodne hitrosti (nekatere -generacije visoko{2}}hitrostnih enot dosegajo 100–120 m/min v primerjavi s 50–70 m/min pred desetletjem), izboljšano integracijo servo, boljšo natančnost lepilnega sistema in pogosto manjšo porabo energije na meter proizvedene slame.
Racionalna izbira se določi s primerjavo izravnanih stroškov na enoto proizvodnje slame po vsakem scenariju. Če stopnja proizvodnje prenovljenega stroja in OEE ne moreta ustrezati ekonomski proizvodnji nove enote, postane zamenjava finančno upravičena, še preden se izteče življenjska doba mehanskih strojev. MRS 16 (Mednarodni računovodski standard za opredmetena osnovna sredstva) zagotavlja računovodski okvir za to analizo - opredeljuje dobo koristnosti kot obdobje, v katerem se pričakuje, da bo sredstvo ekonomsko uporabno, kar ni nujno v skladu z njegovo fizično življenjsko dobo.
6. Znaki, da se stroj bliža koncu ekonomske življenjske dobe
Poleg enostavne starosti posebni operativni simptomi signalizirajo, da se oprema približuje svojemu ekonomskemu koncu--življenjske dobe:
Povečanje stopnje zavrnitve-na koncu rezanjakljub redni menjavi rezila - označuje iztekanje trna ali obrabo vodilnega kanala nad toleranco, ki jo je mogoče obnoviti
Nedoslednost nanašanja lepilapovzroča napake pri razslojevanju - označuje obrabo črpalke ali poslabšanje tesnila ventila, ki je ni mogoče nadomestiti s prilagoditvijo parametrov
Povišanje temperature pogonapri nazivni hitrosti - nakazuje izgubo prednapetosti ležaja ali povečanje notranjega trenja zaradi kopičenja obrabe
Pogostost nenačrtovanih izpadov presega 5 % načrtovanega proizvodnega časa- široko naveden prag (meritev SMRP 2.1.1), nad katerim reaktivni stroški vzdrževanja običajno presegajo ekonomičnost nadaljnjega delovanja
Nerazpoložljivost rezervnih delov krmilnega sistema- podedovanih kartic PLC in plošč HMI iz strojev, starejših od 12–15 let, ni več mogoče izdelovati, zaradi česar je ena sama elektronska okvara dejansko terminalni dogodek
7. Povzetek
Dobro-ohranjenoStroj za izdelavo slamic iz papirjapri zmerni-intenzivni uporabi lahko doseže 12–15 let produktivnega delovanja. Omejitveni dejavniki niso okvir ali ulitki stroja -, ki so običajno preveč-zasnovani za svoje obremenitve -, ampak potrošni in pol-potrošni deli: ležaji, trni, valji, rezila in tesnila sistema lepil. Kontaminacija s prahom, korozija ostankov lepila in zastarelost krmilnega sistema so trije načini odpovedi, ki najzanesljiveje skrajšajo življenjsko dobo, preden je dosežena načrtovana življenjska doba konstrukcije. Upravljavec, ki vzdržuje discipliniran razpored preventivnega vzdrževanja, določa stroje z ustreznim tesnjenjem pred vdorom papirnega prahu in načrtuje nad-nadgradnjo nadzornega sistema okoli leta 8–10, bo dosledno dosegal zgornjo mejo razpona življenjske dobe.
Reference
ISO.ISO 281:2007 - Kotalni ležaji: dinamične obremenitve in nazivna življenjska doba. Mednarodna organizacija za standardizacijo.
ISO.ISO 11171:2020 - Moč hidravlične tekočine: Kalibracija samodejnih števcev delcev za tekočine(načela razvrščanja kontaminacije, ki se uporabljajo za oceno okolja ležajev).
ISO.ISO 186:2002 - Papir in karton: vzorčenje za določitev povprečne kakovosti. Mednarodna organizacija za standardizacijo.
ISO.ISO 14159:2002 - Varnost strojev: Higienske zahteve za načrtovanje strojev. Mednarodna organizacija za standardizacijo.
EHEDG.Dokument EHEDG. 8: Merila za načrtovanje higienske opreme, 2. izdaja. European Hygienic Engineering and Design Group.
IEC.IEC 60300-3-14:2004 - Upravljanje zanesljivosti: Vzdrževanje in podpora vzdrževanju. Mednarodna komisija za elektrotehniko.
SMRP.Meritve najboljše prakse SMRP, 5. izdaja. Društvo strokovnjakov za vzdrževanje in zanesljivost (metrika 2.1.1: stroški vzdrževanja kot odstotek vrednosti nadomestnega sredstva).
IASB.MRS 16 - Nepremičnine, naprave in oprema. Odbor za mednarodne računovodske standarde (opredelitev dobe koristnosti in ocena preostale vrednosti).
TAPPI.T 412 - Vlaga v celulozi, papirju in kartonu. TAPPI Press, aktualna izdaja.
CEN.EN ISO 4287:1998 - Geometrijske specifikacije izdelka: površinska tekstura - Metoda profila(velja za merjenje površinske obrabe trna).