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涂料配料系统生产线布局2021-03-16
随着公司的快速发展和油漆产品种类的不断增加,公司原有的生产线布局已经逐渐不能满足生产需求。如何合理调整生产车间的布局和灌装机生产线的布置,改进配料生产装置的自动辅助桶,提高生产效率,降低生产成本,适应高附加值产品的生产等。已经成为公司在激烈的市场竞争中取胜必须注意的问题。根据我多年来对油漆生产的了解,对生产车间布局和配料生产线布局进行了初步分析,并对现有生产设备的改造方案提出了一些建议,供参考。
一、车间总体布局
传统的油漆生产企业采用串联布置,即物料从原料仓库开始,按照工艺流程依次经过各个车间,然后到达成品仓库。然而,随着产品种类的不断增加和产品类型的不断差异,近年来并行布局已经被取代,即物料可以分成多条路线,同时经过不同的车间,最终到达成品仓库。显然,这种方法大大提高了串联物料的产量,减少了干扰,生产效率更高。同时,这种布局也有利于助剂、电力、燃气等电力线路的合理铺设,降低投资成本。目前,公司车间布局是按照平行布局设计的。
目前,一些涂料生产配料也提出了车间组合布局模式,即在生产车间内设立针对特定产品的原料仓库、成品仓库、实验室、检验室等。合并,物料在车间内流动,改变了原原料仓库、车间和成品仓库的拆分方式,节省了物流的行程和时间,大大提高了生产效率。鉴于需要新建一个车间来配置工程的涂料和汽车涂料产品的配料,可以采用组合布局的方法,既可以避免原料和成品之间距离过长、效率降低的缺点,又可以集中同类产品的所有拣选和生产环节,便于过程控制和生产管理,有利于产品质量的稳定。
一般来说,生产车间的布局设计应考虑原材料入库、生产拣选、成品交付等各个方面。在生产过程中,材料的最佳布局方法是最短路径、最短时间和最低资本占用。
二、配料车间设置
涂料配料具有原料和产品种类多、生产工艺简单、流程短的特点。涂装车间生产线的布置有两种方式:一种是工艺专用配料系统的生产线,也称为车队配料的生产线,即根据不同的生产工艺建立不同的车间或工段团队。工艺专业车间安装了同类型的配料设备,便于大规模生产组织。第二,产品专用配料的生产线,也称为封闭配料生产线,是以产品为基础建立车间。在产品的专业化生产车间,生产某种产品的集中在一条批量系统生产线上,可以独立完成产品生产的所有工艺流程。大多数传统的油漆配料车间都是按照工艺建立的,尤其是在以前的大中型油漆厂,绝大多数都是按照专业生产线的工艺建立的。根据工艺专业化设立车间的优点包括:(1)配料中利用率高;(2)配料便于过程的专业管理。
特别是对于品种少、批量大的产品,专业化生产线的优势非常明显。例如,公司原有的稠膏涂料配料生产线在稠膏涂料产品产量占绝对多数的时期取得了良好的经济效益。
然而,随着涂料产品种类的不断增加,生产批次的数量不断增加,单批次产量不断下降,工业专用生产线日益暴露出自身的不足,主要包括:
(1)同一台生产不同的产品,会干扰产品性能,容易造成质量问题,特别是面漆色差。
(2)更换产品时,频繁洗车会增加材料消耗,浪费很多;
(3)生产计划的编制和调度困难,影响了添加剂桶管理水平的提高。
目前,许多油漆制造商开始选择专业化生产线。专业生产车间的特点:
(1)减少不同涂料品种之间的干扰,有利于提高产品质量;
(2)降低产品的材料消耗,提高生产效率;
(3)简化生产计划和调度;
(4)可以用最短的时间、最低的能耗生产出最多品种的产品,从而促进涂料生产
配料系统的大规模、连续、自动化生产的发展有利于企业现代化管理的实现。
在公司搬迁设计中,我们根据厚浆漆、环氧漆和中试小批量漆对油漆品种进行了分类。考虑到旧灌装机的搬迁利用和投资的节约,按原方式布置。配料、研磨和油漆混合在车间的不同区域分开,没有单独的生产车间。
近年来,随着公司新市场的不断发展和新产品的不断引进,原有的生产线布局越来越不能满足公司的发展需求,主要体现在以下几个方面:
(1)稠膏漆产量不断下降,稠膏漆生产线利用率低,液体灌装机闲置;
(2)环氧涂料不紧凑,生产中中间环节过多,生产效率低;
(3)中试产品种类增多,产量增加。有些产品已经超出了小规模生产的范围。采用小规模生产将导致高成本并影响产品的竞争力。
(4)自动化程度低,未能采取自动控制和精确测量措施,影响产品质量的提高;
(5)生产品种变化频繁,材料损耗高,产品质量不稳定;(6)生产计划和生产调度困难,影响添加剂桶管理水平的提高。
根据公司发展规划的要求,我认为公司目前和未来几年需要大力发展的主要产品应该详细划分,如醇酸树脂漆、环氧树脂漆(包括地板漆和预涂底漆)、工程漆(包括客车漆)、添加剂漆等。然后,生产车间(生产线)将按照产品专业化的方式重新设置,当前的将重新组合。
三、自动配料系统生产线布局
自动化配料系统的生产线布局不仅要满足生产过程的要求,还要从安全防火、环保、安装维护等方面进行充分考虑。自动涂料配料生产线的良好设计应满足以下基本要求:
(1)材料运输路线合理;
(二)有足够的原材料、中间产品和成品周转空间;
(三)具有多品种生产的灵活性,为合理生产留有余地;
(4)操作管理方便,辅助设施配备得当;
⑤运行环境良好,能保证生产安全。
根据不同的物流模式,涂料生产可分为三种不同的布局模式:平面、三维和混合。其中,平面布局只适合小规模生产(如公司的中试小规模生产)或手工车间生产,不适合现代油漆生产管理。
该立体布置具有占地面积小、生产效率高等特点。随着近年来土地的短缺,多层厂房占据相当大的比例,立体布局越来越受欢迎(例如湘江莞西的四层油漆生产厂房就是典型的立体布局)。但是,我们也应该清楚地认识到它的缺点,不应该盲目地仿效:
(1)立体车间成本高,一次性投资大;
(2)材料能耗高、运输成本高(90%的材料需要吊装到20m以上的高层建筑,
同时,由于涂层的高粘度,能耗肯定会增加,统计上比平面布置高20%以上。
(3)管道复杂,液体灌装机安装施工困难;
(4)只适合批量生产,不适合中小批量生产(因为液体灌装机、
管道连接、材料损耗、清洁工作量)。
目前,许多中小型涂料企业普遍采用称重配料系统的生产线布局模式,即在一层(或两层)车间设置钢平台的模式:配料和调漆在平台上进行,研磨液灌装机(一般为卧式砂磨机)放置在平台下,包装采用配料系统。该方案的主要优点是缩短物料运输距离,实现涂料生产的连续性和自动化。
根据公司目前的生产规模和产品特点,我认为最好的选择是采用混合安排。不同产品可灵活配备不同数量的配料罐、调漆罐和研磨,日产量可在500-10000公斤/天之间调节。
高速分散机主要用于不同粘度的浆状液体原料的粉碎、分散、乳化和混合。通过分散板上下尖齿的高速运转,物料受到高速强力剪切、冲击、破碎和分散,达到快速混合、溶解、分散和细化的效果。目前,高速分散机一般采用防爆变频调速实现无级调速功能,可以根据不同的工艺阶段选择不同的转速,充分满足各种工艺过程中不同的工艺要求。具有液压升降、360度旋转等多种功能,可同时配置2-4个容器,一机多用,大大提高了工作效率。保证了自动配料系统称重灌装的控制精度,实现了液体溶解和过滤的最佳效果。
2、研磨。
目前,涂料生产中常用的研磨是砂磨机。与球磨机、三辊机、胶体磨等研磨液灌装机相比,砂磨机具有生产效率高、连续性强、成本低、产品细度高等优点,因此得到了广泛的应用。一般有立式砂磨机、卧式砂磨机、篮式砂磨机、双锥杆砂磨机等。研磨介质为氧化锆珠或硅酸锆珠,其他液体灌装机除外,立式砂磨机使用普通的2-3/3-4毫米玻璃珠。
立式砂磨机由于研磨效率低、清洗和启封困难等缺点,其应用范围逐渐缩小。篮式砂光机作为一种浸入式湿磨,工作腔小,残留物少,清洗更方便,不需要面对卧式砂光机的循环加工问题。因此,非常适合生产品种变化频繁、粘度低的涂料。目前,它已成为辅助涂料(如墙漆)的主要研磨。对于油性涂料,封闭式卧式砂磨机仍是一种更合适的液体灌装机,因为其粘度高、容易在管道和中残留以及挥发性强。对于高粘度材料(如油灰)的研磨,三辊机仍然是唯一的解决方案,尽管其开放式工作模式会造成溶剂浪费和环境污染。对于小批量油漆的生产,一些企业目前使用篮式粉碎机进行生产。在一个容器中,可以简单地实现从进料到制浆和油漆混合的所有工艺过程。然而,对于大型涂料生产企业来说,通常采用“一机多缸”分散式和多系列卧式砂磨机调漆系统配置来实现油性涂料的大规模连续生产,这也是国内外涂料厂较为常见的工艺实现方法。目前市场上有很多自动液体灌装机,包括半配料系统(目前公司采用)和全配料系统等。可根据不同的包装规格和重量订购,精度为5‰,实现产品的精确计量和包装。
3.自动控制装置
目前,国内中小型涂料生产企业普遍存在生产规模小、灌装机自动化程度低、劳动强度大、工作效率低、工作环境差的问题,自动化生产线少之又少。然而,在油漆等液体灌装机高度自动化的合资企业中,我们也可以看到只有2-3个人在整个车间巡逻,根本没有体力劳动的场景。车间里的材料通过管道运输,并由计算机监控。整个生产过程在监控室完成。监控屏幕上的每个液体灌装机的状态一目了然。车间场地井然有序,液体灌装机自动辅助桶产量非常高。
配料生产线上的主要由监控屏、工控机、操作台、配料秤、配电柜等组成。其功能包括以下几个方面:
(1)动态监控功能:可在屏幕上清晰显示的运行状态和物料流量。
(2)配方管理功能:技术配方存储在计算机中。在生产过程中,配方中确定了不同产品配料过程中的物料配比和投料顺序。因此,系统需要在生产前调用配方,自动计算和称量各种物料,并保持配比的准确性。
(3)自动配料、灌装和计量:灌装和配料是化工产品生产过程中最重要的工序之一,称为“喉部”工序。灌装和配料过程的质量对整个产品的质量起着重要的作用。在生产过程中,由配料系统控制的气动球可按配方实现自动计量和自动送料,保证产品质量稳定。
(4)混合速度控制:变频器控制混合速度,不同的物料可以以不同的混合速度混合,保证混合均匀。(5)现场调整控制:可根据产品生产要求添加少量材料,实现现场调整。
目前,我国还没有通用的配料控制系统,生产中有自动控制的例子,例如辅助油漆的配料。一些企业还试图自动控制一些生产环节,如磨削温度、压力和磨削时间的自动控制等。然而,自动涂料定量自动配料系统生产线将是涂料配料系统生产设备未来的发展趋势。对于整个配料系统生产线的自动化设计,涂料企业很难独立完成。随着涂装生产线规模的扩大、复杂性和自动化控制程度的提高,涂装企业必须与供应商沟通,共同完成生产线的设计和制造,以确保目标过程的实现。可以采取总承包的方式,从设计、施工到调试和交付,全部承包给配料承包商。配料生产线交付后,承包商还应进行操作培训和初步试生产,以提供足够的技术数据,确保生产装置中辅助桶的持续升级,实现高效率、连续性和自动化。
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