מהו תוחלת החיים של מכונה לייצור קש שתייה מנייר?

השקעה בציוד לייצור קש כרוכה ביותר ממחיר הרכישה. המספר הנובע יותר הוא כמה שנים - וכמה מטרים של צינור קש - מכונה תייצר בצורה מהימנה לפני שאיכות הפלט שלה תתדרדר או שהעלות של המשך פעילותה תעקוף את עלות ההחלפה. המספר הזה אינו קבוע: הוא תלוי באיכות בניית המכונה, עוצמת הפעולה, משמעת התחזוקה והסביבה הכימית של הדבק ואבק הנייר שהמכונה פועלת בהם מדי יום. מאמר זה עובד באמצעות הגורמים ההנדסיים הקובעים את חיי השירות השימושיים של אמכונה להכנת קש שתיית נייר, מצבי הכשל שמקצרים חיים, שיטות התחזוקה שמאריכות אותם ומסגרת ההחלטה לדעת מתי החלפה היא הבחירה הרציונלית יותר.

1. מה המשמעות של "תוחלת חיים" למעשה עבור קטגוריית המכונה הזו

תוחלת החיים של מכונות תעשייתיות מחולקת בצורה שימושית לשלושה מושגים נפרדים:

חיי עיצוב מכני- משך הזמן שבו המסגרת המבנית, היציקות ורכיבי ההנעה העיקריים מתוכננים לשרוד ללא כשל עייפות בתנאי עומס מדורג.

חיי החלפת רכיבים- המרווח בין החלפות הכרחיות של חלקי בלאי מתכלים או- גבוהים (מיסבים, חוטים, להבי חיתוך, גלילי מתח, חגורות).

חיי שירות כלכליים- התקופה שבה העלות הכוללת של הבעלות (עלות תפעול + תחזוקה + הפסדי זמן השבתה) נשארת מתחת לעלות השנתית של יחידה חלופית.

עבור אמכונה להכנת קש שתיית ניירבייצור רציף של שתי-משמרות (כ-6,000-7,000 שעות עבודה בשנה), חיי התכנון המכני של מכונה-בנויה היטב הם בדרך כלל בטווח של 10-15 שנים. מרווחי החלפת הרכיבים נמדדים בחודשים עד כמה שנים, תלוי בחלק. חיי השירות הכלכליים יכולים להיות קצרים או ארוכים יותר מחיי התכנון המכני, בהתאם לאופן שבו הטכנולוגיה משתנה ואיך נראית עקומת ה-OEE (Overall Equipment Effectiveness) של המכונה בשנותיה המאוחרות.

2. רכיבי הבלאי- הגבוהים ביותר והמרווחים הצפויים שלהם

הבנת תוחלת החיים של המכונה מתחילה ברכיבים המוחלפים בתדירות הגבוהה ביותר.

2.1 המנדרל המתפתל

המדרל הוא מוט הפלדה או -הכרום המוקשה שסביבו רצועת הנייר מתפתלת- ברציפות ליצירת צינור הקש. פני השטח שלו חווה מגע שוחק מתמיד מסיבי נייר ושאריות דבק מיובשות. בתנאי הפעלה טיפוסיים - צינורות בקטרים ​​חיצוניים בטווח של 6-12 מ"מ, מהירויות רצועות נייר של 50-100 מ'/דקה - קצבי בלאי פני השטח יוצרות הפחתת קוטר מדידה המשפיעה על ריכוזיות דופן הצינור. רוב המפעילים מתכננים החלפה או{11}}שחיקה מחדש במחזור של 6-18 חודשים, בהתאם לשחיקה של הנייר והאם מלאי הנייר מכיל חומר מילוי של סידן פחמתי (מה שמאיץ את שחיקת הציר).

2.2 מיסבי אלמנט מתגלגל (מסגרת ISO 281)

מיסבים בציר ההנעה הראשי, מכלולי רולר המתיחה ותחנת הגיבוש הם מרכיבי הבלאי הניתנים לחיזוי האנליטיים ביותר. תקן ISO 281 מגדיר חיי L10 - את מספר שעות הפעילות שבהן 10% מאוכלוסיית נושאים נתונה יחוו התפרקות עייפות בתנאי עומס ומהירות מוגדרים. עבור מהירויות הציר המתונות (100-500 סל"ד) האופייניות למכונות סלילה של קש נייר, מיסבי כדורי חריצים עמוקים- שנבחרו נכון או מיסבי גלילה גליליים יכולים להשיג ערכי L10 של 20,000-50,000 שעות תחת עומסים מדורגים-.

בפועל, חיי המיסבים בפועל במכונת קש נשלטים לרוב לא על ידי עייפות מגע אלא על ידיכישלון זיהום- אבק נייר ואטמי מיסבים חודרים תרסיס דבק. תקן ISO 11171 והנתונים האמפיריים מתחזוקת מכונות מגזר המזון מצביעים שניהם על כך שזיהום אבק יכול להפחית את חיי המיסבים בפועל ל-30-50% מערכי L10 הקטלוגיים בהיעדר הגנה חיובית על שפתיים-אוטם-איטום. מכונה שצוינה היטב{10} משתמשת במיסבים אטומים או ממוגנים עם מרווחי שיכוך מחדש של 500–1,000 שעות; מכונה עם אטימה לא מספקת עשויה לדרוש החלפת מסבים כל 6-12 חודשים ולא כל 3-5 שנים.

2.3 להבי חיתוך

יחידות חיתוך מעופפות- משתמשות בלהבי דיסק סיבוביים או להבי גיליוטינה מתנודדים כדי לחתוך את הצינור הרציף באורך קש. גיאומטריית הלהב שולטת ישירות על האיכות -הקצה - להב שחוק מייצר קצוות צינור דחוסים או מרוטים שאינם מצליחים בבדיקה קוסמטית. עבור קשית נייר קראפט-שכבת אחת (60-120 גרם למטר, 3-5 שכבות), חדות הלהב יורדת בדרך כלל לאיכות חיתוך בלתי מקובלת תוך 4-8 שבועות של פעולת שתי-משמרות, מה שהופך את סיבוב הלהב או החלפת הלהב לפריט תחזוקה חודשי שגרתי ולא לגורם שקובע חיים מבני-.

2.4 גלילי מתח ומובילי גיבוש

גלילי מתיחה-מצופים בפוליאוריתן או-גומי שומרות על מתח רצועות הנייר במהלך הסלילה. משטח המגע מזדקן באמצעות שילוב של התקפה כימית דבקה (עמילן על בסיס מים- או דבקי PVOH בעלי pH 4-8), עייפות דחיסה מכנית ומחזוריות תרמית מחלק הייבוש. עליית קשיות משטח האלסטומר (Shore A סחיפה של 5-15 נקודות) מצביעה על אובדן עקביות אחיזה הקשורה לגיל-. בדרך כלל יש צורך בהחלפת רולר כל 2-4 שנים בהתאם לאגרסיביות הכימיה של הדבק וטמפרטורת הפעולה.

3. כיצד תנאי ההפעלה מאיצים או מעכבים את ההזדקנות

לשלושה גורמים סביבתיים יש השפעה בלתי פרופורציונלית על אורך חיי המכונה:

סוג הדבק ועקביות היישום.דבק -על בסיס מים-למגע - דקסטרין, עמילן שונה, PVOH - עדינים מבחינה כימית, אך הפסולת האירוסול והטפטוף שלהם יוצרת מיקרו-סביבה קורוזיבית על משטחי פלדה עדינה לא מצופים ליד תחנת ההדבקה. מכונות עם רכיבי מגע- מפלדת אל חלד או אפוקסי-מצופה (בהתאמה לעקרונות התכנון ההיגייניים של EHEDG ולדרישות ההיגיינה של ISO 14159 למכונות) מזדקנות לאט יותר באזור זה מאשר מכונות בעלות מבנה פלדה קלה- חשופה. חריצי חלודה באזור תחנת ההדבקה הם מצב כשל קלאסי-בסוף החיים-.

תכולת לחות נייר ואבק.תקן ISO 186 מציין את פרוטוקול הדגימה ובדיקת הלחות הסטנדרטי עבור נייר; נייר קראפט בדרגת קש- מותנה בדרך כלל ללחות של 4-8%. נייר המעובד בקצה הגבוה של טווח זה (או בתנאי סביבה לחות) מעביר לחות נוספת למשטחי המדריל והמובילים המתפתלים, ומאיץ את הקורוזיה. אבק נייר - תערובת של עדינים של תאית וחומרי מילוי מינרליים - הוא שוחק מאוד ומבודד חשמלית, מה שהופך אותו לבעייתי הן עבור בלאי מכני והן עבור רכיבי ארונות חשמליים (ממירי כוננים, כרטיסי PLC I/O) הדורשים סביבות אוויר נקיות-.

עוצמת משמרת הפעלה.מכונה המופעלת במהירות מדורגת במשך שלוש משמרות ביום צוברת שעות פעילות במהירות של בערך 50% יותר מפעולה של שתי-משמרות. מכיוון שרוב מנגנוני הבלאי מונעים על ידי מחזור-ספירה- ולא מונעים על ידי- לוח שנה, ייצור של שלוש-משמרות דוחס את לוח החיים המכני בהתאם. מכונה עם אורך חיים עיצובי של 10- שנים תחת פעולת שתי-משמרות עשויה להגיע לאותו מצב מכני תוך 6-7 שנים בשימוש של שלוש משמרות.

4. שיטות התחזוקה שמאריכות את תוחלת החיים באופן מדיד

לוחות זמנים לתחזוקה מונעת עבור סוג זה של ציוד עוקבים בדרך כלל אחר מבנה מרווחים מדורגים. בהתבסס על הנחיות שפורסמו מספרות תחזוקה-ו-מכונות נייר וממסגרות כלליות של ניהול ציוד תעשייתי (SMRP Best Practice Metrics, IEC 60300-3-14 בנושא תחזוקה ואמינות):

מפעילים שמבצעים בעקביות לוח זמנים זה מדווחים כי אמכונה להכנת קש שתיית ניירמשיגה את תקרת חיי העיצוב שלה של 12-15 שנים מבלי להידרש להחלפת רכיבים מבניים גדולים. אלה שפועלים באופן תגובתי - תוך החלפה רק בעת תקלה - נתקלים בדרך כלל באירועי השבתה גדולים ראשונים לאחר 4-6 שנים ומתמודדים עם כשלים של רכיבים מדורגים, שכן רכיבים שחוקים מטילים עומסים חריגים על חלקים סמוכים.

5. החלטת שיפוץ אמצע החיים-

בסביבות 7-10 שנים, רוב המתקנים בקטגוריה זו מגיעים לנקודת פיתול. בלאי מצטבר של מיסבים, השפלה של המדרל והתיישנות של הבקר (ייתכן שלתוכניות PLC וכונני סרוו מעשור קודם לכן אין חלקי חילוף זמינים משרשרת האספקה) מתכנסים. בשלב זה, המפעילים עומדים בפני בחירה מובנית:

אפשרות א': שיפוץ גדול.החלף את כל המסבים, המדרול, הגלילים, הלהבים, מובילי הבלאי ומערכת הבקרה. העלות היא בדרך כלל 25-45% ממחיר הרכישה של מכונה חדשה. זה משחזר את המכשיר לביצועים קרובים ל-עיצוב ומאריך את החיים השימושיים ב-5-8 שנים.

אפשרות ב': החלפה.מכונה חדשה משלבת שיפורים טכנולוגיים שלא היו זמינים בזמן הרכישה המקורית - מהירויות פלט גבוהות יותר (כמה יחידות מהירות-מהדור גבוה-נוכחיות מגיעות ל-100-120 מ"מ לדקה לעומת 50-70 מ"מ לדקה מלפני עשור), אינטגרציה משופרת של סרוו, שילוב טוב יותר של מערכת הדבקה למטר, ולעתים קרובות צריכת אנרגיה נמוכה יותר של קש.

הבחירה הרציונלית נקבעת על ידי השוואת העלות המפולסת ליחידת תפוקת קש תחת כל תרחיש. אם קצב הייצור של המכונה המחודשת וה-OEE אינם יכולים להתאים לתפוקה הכלכלית של יחידה חדשה, ההחלפה הופכת למוצדקת כלכלית עוד לפני מיצוי החיים המכניים. IAS 16 (תקן חשבונאות בינלאומי לרכוש, קבוע וציוד) מספק את המסגרת החשבונאית לניתוח זה - הוא מגדיר אורך חיים שימושי כתקופה שבה נכס צפוי להיות שמיש כלכלית, שאינה בהכרח משתלבת עם חייו הפיזיים.

6. סימנים לכך שהמכונה מתקרבת לסוף החיים הכלכליים

מעבר לגיל הפשוט, תסמינים תפעוליים ספציפיים מאותתים שהציוד מתקרב לסוף-חייו הכלכליים:

הגדלת שיעור הדחייה-של הגזירהלמרות החלפת להב רגילה - מציינת חוסר יציבות או בלאי ערוץ מכוון מעבר לסובלנות הניתנת לשחזור

חוסר עקביות ביישום דבקגרימת פגמי דלמינציה - מציינת בלאי משאבה או הידרדרות אטם השסתום שלא ניתן לפצות על ידי התאמת פרמטר

עליית טמפרטורת הכונןבמהירות מדורגת - מציע אובדן עומס מראש או עלייה בחיכוך פנימי כתוצאה מהצטברות בלאי

תדירות השבתה לא מתוכננת העולה על 5% מזמן הייצור המתוכנן- סף שצוטט בהרחבה (SMRP Metric 2.1.1) שמעליו עלות התחזוקה התגובתית עולה בדרך כלל על הכלכלה של המשך תפעול

אי זמינות חלקי חילוף של מערכת הבקרה- כרטיסי PLC מדור קודם ולוחות HMI ממכונות בני יותר מ-12-15 שנים עלולים שלא להיות מיוצרים יותר, מה שהופך כשל אלקטרוני בודד לאירוע סופני למעשה

7. סיכום

מתוחזק היטב-מכונה להכנת קש שתיית ניירבשירות -בינוני יכול להשיג 12-15 שנות פעילות פרודוקטיביות. הגורמים המגבילים אינם מסגרת המכונה או יציקות המכונה - שבדרך כלל מתוכננות יתר על המידה- לעומסים שלהן - אלא הרכיבים המתכלים והרכיבים המתכלים למחצה-: מיסבים, חוטים, גלילים, להבים ואטמי מערכת דבק. זיהום אבק, קורוזיה של שאריות דבק והתיישנות של מערכת הבקרה הם שלושת מסלולי הכשל שקוצרים חיים באופן המהימן ביותר לפני השגת חיי התכנון המבניים. מפעיל ששומר על לוח זמנים תחזוקה מונעת ממושמע, מציין מכונות עם אטימה נאותה בפני חדירת אבק נייר, ומתכנן שדרוג מערכת בקרת אמצע החיים סביב שנה 8-10 ישיג בעקביות את הקצה העליון של טווח החיים.

הפניות

ISO.ISO 281:2007 - מיסבים מתגלגלים: דירוגי עומס דינמיים וחיי דירוג. הארגון הבינלאומי לתקינה.

ISO.ISO 11171:2020 - כוח נוזל הידראולי: כיול של מוני חלקיקים אוטומטיים עבור נוזלים(עקרונות סיווג זיהום החלים על הערכת סביבה נושאת).

ISO.ISO 186:2002 - נייר ולוח: דגימה לקביעת איכות ממוצעת. הארגון הבינלאומי לתקינה.

ISO.ISO 14159:2002 - בטיחות מכונות: דרישות היגיינה לתכנון מכונות. הארגון הבינלאומי לתקינה.

EHEDG.EHEDG Doc. 8: קריטריונים לתכנון ציוד היגייני, מהדורה 2. הקבוצה האירופית להנדסה ועיצוב היגיינה.

חברת החשמל.IEC 60300-3-14:2004 - ניהול אמינות: תמיכה בתחזוקה ותחזוקה. הועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית.

SMRP.מדדי שיטות עבודה מומלצות SMRP, מהדורה 5. החברה לאנשי מקצוע בתחום התחזוקה והאמינות (מדד 2.1.1: עלות תחזוקה כאחוז מערך נכס החלפה).

IASB.IAS 16 - רכוש, ציוד וציוד. Board International Accounting Standards Board (הגדרת אורך חיים שימושי והערכת שווי שייר).

TAPPI.T 412 - לחות בעיסה, נייר וקרטון. הוצאת TAPPI, מהדורה נוכחית.

CEN.EN ISO 4287:1998 - מפרטי מוצר גיאומטריים: מרקם פני השטח - שיטת פרופיל(ישים למדידת בלאי משטח המדרל).