天津工艺计算及设备数量计算.docx
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天津工艺计算及设备数量计算
年产1000万米空心方桩初步工艺
一、工艺设计总则
1、车间生产工艺设计分为纵向和横向流水法两种布置,生产大型桩车间采用纵向布置,一般桩型按横向流水法布置;此次天津工艺设计产用横向流水法布置。
流水线设计原则如下:
(1)、工序同期化(同步化)
在生产过程中如各工序操作净时间差别很大,选择其最大者,作为设计的依据,就不能充分发挥各工序生产能力。
解决这问题,可采用工序同期化的方法:
1)、将工序合并或分细;
2)、节拍长的工序休用几个相同的工位并列;
3)、改进工艺,采用高效设备,改进操作方法,使操作时间长的工序缩短时间等;
(2)、相邻流程的衔接
如果两个流程节拍相同,生产率相同,首尾紧密相接,则可以组成最紧凑而高效的流水线,如不符合这些要求,则应有过渡设施及输送器。
过渡设施是指中间储存设施,以形成周围储备、工艺储备和故障储备等。
2、车间的长度、跨度应根据车间的产量和管桩的最大长度来确定。
(1)当采用单跨流水布置时,车间跨度一般取21~24m,钢筋车间或设在车间端部,与成型车间垂直;或与成型车间平行布置。
(2)当采用双跨流水工艺时,车间跨度应不小于21m,钢筋车间一般设在车间端部。
3、起重机轨顶标高应满足工艺操作、安全生产和设备检修的要求,一般取6.9m。
4、车间内应留有成品与半成品的中间堆场,存放预应力筋、钢筋骨架、已镦头的预应力筋、螺旋筋等,并要有一定的存放量,以保证生产的连续性。
并注明在北方寒冷地区,冬季制品脱模后,不宜马上运出车间,应在车间内留有一定的堆放场地;建厂地址为天津市宁河县(冬季温度达到-25度以下),应考虑冬天车间内外温差。
5、厂区整体布局原则
(1)、确定厂房面积
设备毯面积和操作所需面积;
设备安装和检修所需的面积;
其他设施所需面积,如变电室、控制操作室、隔音室、采暖、通风、收尘等用的面积;
生产管理及生活用室所需面积,如车间办公室、试验室、更衣室、浴室、厕所等;
人行通道和运输设备通道所需面积;
(2)、为了防止烟气弥漫及有害光线的辐射、应将某些工段用隔墙分开,某些要求特别清洁的设施(如微机控制台、搅拌楼的中央控制台等)应专门隔成一室,装置透明门窗,以通观所控制的设备的运行情况。
(3)、应合理布置厂房的出入口、通道和楼梯的位置、大小和数量,便于人员安全集散、大型设备安装或更换,车间内外运输畅通。
(4)、各种地下构筑物(如排水沟、电缆沟、工艺设备管道、地坑等)应统一考虑,合理安排,节约基建的工程量,并避免和建筑物基础发生矛盾。
(5)、厂房平面形状应力求规整,并考虑到以后扩建的可能性,适当留有余地,并便于扩建。
二、原料所需量和设备选型
1、混凝土及搅拌机
1)、混凝土用量
已知设计空心方桩厂需要满足年产1000万米,空心方桩型号有□250、□300、□350、□400、□450,并且生产比例为,1:
2:
4:
2:
1。
全部空心方桩以12米长计算。
工厂生产制度为:
一年工作335天,每天2班制,一班12小时。
日产不平衡系数取1.2,设备利用系数0.9,时间利用系数0.9
每天的生产量:
QR=(QN/TN)×k1=(10000000/335)×1.2=24876米
每班的生产量:
QB=QR/2=24876/2=12438米/班
每小时的生产量:
Qhm=QB/(k2×k3×12)=12438/(0.9×0.9×12)=1280米/小时
班产根数:
Nb=QB/(k2×k3×12)=12438/(0.9×0.9×12)=1280根/班
每小时生产根数:
Nh=1280/12=107根/小时
按照1:
2:
4:
2:
1的生产比例,每班各型号桩得根数如下:
生产的桩边长为250mm的HKFZ桩的根数为:
N250=0.1×1280=128根
生产的桩边长为300mm的HKFZ桩的根数为:
N300=0.2×1280=256根
生产的桩边长为350mm的HKFZ桩的根数为:
N350=0.4×1280=512根
生产的桩边长为400mm的HKFZ桩的根数为:
N400=0.2×1280=256根
生产的桩边长为450mm的HKFZ桩的根数为:
N450=0.1×1280=128根
根据生产比例各型号桩的年混凝土用量如下:
生产的桩边长为250mm的HKFZ桩的年用混凝土量为:
Q250=0.1×1.2×(0.252-∏/4×0.152)×1000×104=53791.5m3
生产的桩边长为250mm的HKFZ桩的年用混凝土量为:
Q300=0.2×1.2×(0.32-∏/4×0.162)×1000×104=167738.88m3
生产的桩边长为250mm的HKFZ桩的年用混凝土量为:
Q350=0.4×1.2×(0.352-∏/4×0.22)×1000×104=437184m3
生产的桩边长为250mm的HKFZ桩的年用混凝土量为:
Q400=0.2×1.2×(0.42-∏/4×0.242)×1000×104=275412.48m3
生产的桩边长为250mm的HKFZ桩的年用混凝土量为:
Q450=0.1×1.2×(0.452-∏/4×0.252)×1000×104=184087m3
因此,年用混凝土量为Q=Q250+Q300+Q350+Q400+Q450=1118214.36m3
2)、搅拌机选型及台数
每班混凝土用量为Q班=Q/(335×2)=1668.98m3
搅拌机的搅拌周期5分钟,则一小时可以搅拌12次
每小时的混凝土用量为1668.98÷12=139.08m3
因此搅拌机每次搅拌混凝土的量为139.08÷12=11.59m3
数据上看选用六台2方搅拌机即可,但是需设置4个车间,每车间搅拌机每次搅拌混凝土的量为2.318m3,选用8台2方搅拌机或者4台4方搅拌机;
搅拌机型号为JS3200/2000或者MAO6000/4000
3)、搅拌机技术参数
搅拌机参数表
干料容量(L)
6000
3200
密实混凝土(L)
4000
2000
拌刀(个)
22
20
电机功率(KW)
2×75
2×37
重量(T)
11.8
7.5
长(mm)
4670
3500
宽(mm)
2600
2400
高(mm)
2175
2152
2、钢筋(SiMnP3)的用量及钢筋加工设备
由于每班要生产1280根管桩,每根管桩平均约需8条钢筋,共需要加工10240根钢筋,共需10240根*12m=122880米的钢筋。
1)、精切机
精切机参数表
切断钢筋尺寸
Φ7.1-Φ12.6㎜
常用规格
Φ7.1㎜,Φ9.0㎜,Φ10.7㎜,Φ12.6㎜
切断钢筋强度
δB=1420N/㎜2
切断力
16吨
切断长度范围
3-15m
送料速度
37m/min
切断长度精度
0±1㎜
切断机得功率
5.5Kw
槽架得个数
7
槽架之间的距离
2米
转盘外形直径
2740㎜
转盘外形高度
1240㎜
整机重量
5200kg
外形尺寸长×宽×高
3600×950×1100㎜
精切机规格尺寸表
名称
单位
GQ2-14
切断速度
根/min
4
外形尺寸
长
mm
21630
宽
mm
1570
高
mm
1800
主机基础外形尺寸
长
mm
17380
宽
mm
1570
高
mm
1800
切断机的功率
Kw
5.5
槽架的个数
个
7
两槽架之间的距离
mm
2000
钢筋转盘的外形尺寸
直径
mm
2500
高
mm
1300
精切机与承料架的中心距离
mm
3000
精切机的占地面积
m2
27.3
2)、确定精切机台数
已知PC棒密度为7.85g/cm3。
每米的PC棒(按照公称直径9.0mm计算)的质量为m=64×10-6×7850≈0.5Kg。
122880米的PC棒约62吨,而一般一盘PC棒的质量约为1吨,则一班需62盘PC棒。
同时每班每台定长切断机可以切断10盘PC棒。
则车间需62/10≈7台定长切断机。
由于布置4个车间和精切机分配合理性,建议可每个车间配置2台,即共计8台;最后根据车间布局进行调整,确定最后精切机数量
3)、墩头机
墩头机技术参数表
变压器功率
35KVA
镦锻钢筋直径
Φ7.1㎜,Φ9.0㎜,Φ10.7㎜,Φ12.6㎜
镦锻速度
4-6个头/分
最大夹紧力
50T
最大顶进力
20T
适用钢筋直径
Ф7.1㎜,Ф9.0㎜,Ф10.7㎜,Ф12.6㎜
工作方式
气液联动
控制方式
PLC程序控制
工作时气源压力
>0.5MPa
输入电压
两相380V+零线
平板架得尺寸
13000×800×800
镦头机得功率
5.5KW
预顶压力
1-2MPa
夹紧压力
12-20MPa
设备重量
1800Kg
外形尺寸长×宽×高
1350×950×1200㎜
墩头机规格尺寸表
名称
单位
DT-12
镦头速度
根/min
4-8
外形尺寸
长
mm
1350
宽
mm
950
高
mm
1200
镦头机的功率
Kw
5.5
电源线的截面
mm2
15
平板架的外形尺寸
长
mm
13000
宽
mm
800
高
mm
800
电源电压
v
380
变压器容量
KVA
3000
镦头机的占地面积
m2
25
镦锻钢筋直径
mm
7.1;9.0;10.7;12.6
最大压紧力
T
50
最大镦锻力
T
16
预顶压力
Mpa
1-2
夹紧压力
Mpa
12-20
设备的重量
Kg
1800
4)、确定墩头机台数
生产HKFZ方桩的工艺是采用PC棒,因PC棒为可以焊接的钢筋。
故本设计采取热镦工艺。
由于每班需要10240根钢筋,共需镦头10240*2=20480个,镦头机一班一台可镦头2000个,则需镦头机20480/2000≈11台。
考虑到车间生产的方便和工艺布局的合理性需布置16台镦头机。
或者根据精切机最后确定数量确定墩头机数量。
5)、滚焊机
滚焊机技术参数表
焊接钢筋骨架长度
□180~□380㎜
纵径直径
Φ7.1~Φ12.6㎜
环径直径
Φ3.5~Φ6㎜
驱动功率
绕丝电机Y112M-44KW变频调速
送丝电机YLJ132-16-4
牵引电机Y100L2-43KW变频调速
笼体螺距
5—120mm
焊接变压器功率
150KVA
焊接变压器暂载率
50%
主机电源
380V三相(变压器二相)
焊接主机转速
0-30r/min
焊接变压器冷却方式
自冷
编笼功率
7KW
可生产方桩管径
□250㎜,□300㎜,□350㎜,□400㎜,□450㎜
外形尺寸(长×宽×高)
201000×2300×1740mm
滚焊机外形尺寸
名称
单位
GH450
编笼速度
个/班
50
外形尺寸
长
mm
30000
宽
mm
2800
高
mm
2200
编笼机的功率
Kw
7
编笼机的占地面积
mm2
184.8
尾架的高度
mm
1300
主机架的高度
mm
1800
主机架的长度
mm
21000
6)、确定滚焊机数量
一个班需要10240根钢筋,每个笼需8根钢筋,每个班每台编笼机可以编笼50个,则需要10240/(8×50)≈26台,但考虑到设备损坏等方面及满足各车间生产要求,设计时取28~32台。
此滚焊机是按照无锡荡口改型后计算,如再有提高和新机型可以选用,可以对滚焊机配置数量重新确定。
7)、确定堆笼区域面积
一般工艺设计,均在滚焊机的外侧一般留有2~4h半成品或成品的堆放场地。
由于现有滚焊机效率较低,考虑在滚焊机的外侧留有4~6h半成品或成品的堆放场地。
现有HKFZ方桩单边生产线在4~6个小时内约生产50~90个钢笼,故设计时取宽为5m的堆笼区。
3、喂料工段
1)、喂料机
喂料机参数及外形尺寸表
名称
单位
WlJ15
WlJ20
WlJ20
料斗容积
m3
1.5
2
3
生产率
m3/h
10
13
20
行走速度
m/min
0~18
0~18
0~18
行走电机功率
kw
2.2
2.2
3
空气压缩机
m3
0.14
0.14
0.17
气缸直径
mm
Φ90
Φ100
Φ125
外形尺寸
长
mm
2730
2900
3200
宽
mm
1850
1850
1850
高
mm
2640
2800
2900
自重
T
2.7
2.8
3
钢轨
轻轨kg/m
24
24
24
钢轨中心距
mm
1350
1350
1350
两台喂料机中心距
m
3
3
3
注:
a.整车组装后,相邻两承台的间距偏差不得超过2mm;任意两承台的间距偏差不得超过4mm。
b.组装后,两侧车轮轮辕应在同一平面内,且车轮装动应灵活无卡阻现象。
c.整车组装后,车身应平整,无翘曲和歪扭。
d.组装、清理完毕后,车身表面先涂刷防锈漆,然后再涂刷两遍灰漆。
2)确定喂料线及喂料机数量
喂料线主要由行走传动装置、布料、机架、气路系统和电气控制系统组成。
行走点击采用调频变速、可选用适当电机转速进行运行。
布料装置根据管桩直径的大小、手动转盘选择合适的高度进行布料,当布料不畅时,应开动振动器促使加快喂料。
喂料线的每班工作能力主要取决于车间布局和搅拌机大小,这里按照每条喂料线每班可生产60根方桩计,每班要生产1280根的方桩,则需喂料线1280/60≈22条。
但考虑到处理废弃桩以及设备坏掉等情况。
设计时取30条喂料线。
4、预应力张拉
1)、张拉机
张拉机技术参数及外形尺寸表
名称
单位
SGZL93-00
张拉机小车的高度调节距离
mm
150
张拉小车前后的调节距离
mm
580
最大拉力
kg
1000
拉制速度
m/min
2.5
电机功率
kw
0.75
机器净重
kg
113
外形尺寸
长
mm
1547
宽
mm
552
高
mm
852
张拉机的占地面积
m2
1.48
张拉机的功率
kw
3
注:
a.组装后轮轴运转应灵活
b.所有外露表面先刷防锈漆、再刷灰漆
HKFZ张拉制度表
方桩规格
级别
钢筋规格
钢筋条数
张拉系数
有效拉力(KN)
250-150
A
9.0
4
0.7
254.48
AB
10.7
4
0.7
357.84
300-160
A
7.1
8
0.7
318.08
AB
9.0
8
0.7
508.96
350-200
A
7.1
8
0.7
318.08
AB
9.0
8
0.7
508.96
400-240
A
9.0
8
0.7
508.96
AB
10.7
8
0.7
715.68
450-250
A
9.0
12
0.7
763.44
AB
10.7
12
0.7
1073.52
B
12.6
12
0.7
1491.6
2)、确定张拉机数量
每班生产能力是1280根,每台每班的张拉能力约为200根,因此设定张拉机台数为1280/200≈7台。
考虑到设备坏掉等情况设计时取10台。
5、离心
1)、离心机
离心机技术参数及外形尺寸表
名称
单位
Φ600RL-4
布料转速
r/min
70~90
密实转
r/min
380~485
离心机的功率
kw
90
外形尺寸
长
mm
16000
宽
mm
2400
大小皮带轮比
\
2.52
占地面积
m2
384
注:
1.托轮与公共基准轴线的同轴度误差不大于2mm。
2.托轮与公共基准轴之间的水平度误差不大于0.15/1000。
3.总装后托轮应该装动自如,没有阻滞现象。
4.基础混凝土的深度不得小于1100mm。
5.螺栓孔深度不得小于800mm。
6.软地基要求采用桩基础。
HKFZ离心制度表
规格
低速
中低速
中高速
高速
□250
92
192
343
485
□300
85
173
308
436
□350
80
160
286
404
□400
75
152
270
382
□450
70
135
240
340
2)、确定离心机数量
250型号的桩一般离心时间为14min
300型号的桩一般离心时间为14-16min
350型号的桩一般离心时间为14-16min
400型号的桩一般离心时间为14-16min
450型号的桩一般离心时间为16min
取离心平均时间为14×0.1+15×0.2+15×0.4+15×0.2+16×0.1=15min
N=班产量×每根离心的时间/(每班工作时间×K2×K3)
=1280×0.25/(12×0.9×0.9)
≈33台
考虑到设备坏掉及车间布局等情况设计时取40台。
可选择40台一拖一式的离心机,也可选择20台一拖二式的离心机,但考虑到一拖二式的离心机不如一拖一式的离心机效率高,故选择40台一拖一式的离心机。
总的离心机区域面积S=(2.2×5+0.2×6)×18×8=1756.8㎡
注明:
离心机数量率大于满足前几道工序配置即可,每条线离心机数量可根据最终布置进行调整。
6、养护工段
1)、养护坑尺寸
养护坑基本要求如下:
养护坑工段靠近离心工段的距离小于4米,养护坑应设有冷凝水排放坑。
坑内管路应采用热定向循环方式(拉法尔喷嘴),四周的坑壁应采用保温措施,以达到节能的目的。
养护温度控制应采用微机自动控制系统,以减少人为的因素,从而将降低蒸汽的消耗。
养护坑要求集中布置,以减少施工土方及管道数量,养护出坑露地坪0.2~0.3m为宜。
养护坑内要设置操作平台,其标高位置离坑口0.3~0.4m。
养护坑底要设排水沟与积水坑连通,排水沟要求水封防止漏气。
养护区四周要求有一定距离的面积,用来设置地沟,铺设各种充水加压系统的管道,此距离一般取2m。
已知跑轮的直径为:
250mm桩的钢模的跑轮直径为590mm;300mm桩的钢模的跑轮直径为660mm;350mm桩的钢模的跑轮直径为735mm;400mm桩的钢模的跑轮直径为810mm;450mm桩的钢模的跑轮直径为880mm;钢模的长度最长为15400mm。
每班生产的管径为250mm的HKFZ桩的量为128根;300mm的HKFZ桩的量为256根;生产350mm的HKFZ桩的量为512根;生产400mm的HKFZ桩的量为为256根;生产450mm的HKFZ桩的量为128根。
由于本设计的350mm和400mm规格的桩的量较多,故而在设计养护坑时按400mm规格桩来设计养护坑的尺寸。
养护坑长(mm)=管模全长(mm)+1200(mm)+张拉杆的长度
=15400mm+1200mm+800mm=17400mm则养护坑的长设计为17400mm
养护坑宽(mm)=管模跑轮直径(mm)×坑内管数量+(500~600)(mm)
=810×5+500=4550mm,则养护坑宽设计为4570mm。
养护坑深(mm)=管模跑轮直径(mm)×坑内管数量+(300~400)(mm)
=810+810/2×√3×3+300=3220mm,则养护坑深设计为3250mm。
综上所述养护坑的尺寸设计为17400×4570×3250。
2)蒸养制度
a、进坑及静停时间为1小时;
b、升温时间为1小时
c、恒温时间为4.5小时
d、降温及出坑时间为1.5小时
总得养护周期为1+1+4.5+1.5=8小时
注:
a.静停:
不少于1小时
b.供气过程:
不少于3小时30分钟,静停时间结束后,由缓慢到快速供气;
c.温度为80~90℃
3)确定养护坑数量及外形尺寸
N=日产量×蒸汽养护时间/(全天养护时间×养护根数×K1×K2)+2
=2560×8/(24×18×1.2×0.9)+2
≈46个
考虑到设备坏掉及车间布局等情况设计时取48~56个。
养护坑外形尺寸高为3300mm;长为17800mm;宽度与每组养护坑数量有关,一组6个坑宽度为28820mm;则一组7个坑为33590mm。
7、压蒸
1)、蒸压釜
蒸压釜技术参数及外形尺寸表
名称
单位
FG1.5-2.85×32
釜体内径
m
2.85
有效长度
m
32
设计压力
Mpa
1.6
设计温度
℃
204
最高工作压力
Mpa
1.5
最高工作温度
℃
201
工作介质
\
饱和蒸汽冷凝水
外形尺寸
长
mm
32220
宽
mm
3880
高
mm
6120
2)、压蒸制度
压蒸养护的过程中各段所需的时间如下:
a、送入蒸压釜所需要的时间为10min;
b、蒸压釜升压时间为1h;
c、蒸压釜恒压时间为3.5h;
d、蒸压釜降压时间为1.5h;
e、蒸压釜冷却时间为2h;
f、蒸压釜出釜需要的时间为10min;
即压蒸制度的总时间为8h20min;
3)、确定蒸压釜数量
每个釜各型号得桩的养护根数如下:
250型号约80根
300型号约70根
350型号约60根
400型号约42根
450型号约34根
按照1:
2:
4:
2:
1的比例,一个釜平均可以放的根数如下:
80×0.1+70×0.2+60×0.4+42×0.2+34×0.1=58根
N=日产量×养护周期/(全天养护时间×养护根数×K2×K3)
=2560×8.33/(24×58×0.9×0.9)
=19台
考虑到设备坏掉及车间布局等情况设计时取19~24台。
8、管模
1)钢模
钢模技术参数表
名称
□250
□300
□350
□400
□450
跑轮直径
590mm
660mm
735mm
810mm
880mm
封头板
45mm
50mm
53mm
58mm
63mm
固定端法兰
30mm
30mm
30mm
30mm
30mm
最高转速
500r/min
450r/min
420r/min
400r/min
380r/min
筒体材质
Q235-A
Q235-A
Q235-A
Q235-A
Q235-A
钢模型号规格表
钢模规格(mm)
桩模公称长度L。
,m
8
9
10
11
12
13
14
15
250
○
○
○
○
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