PP排水管課程設計

1、廣廣 東東 石石 油油 化化 工工 學學 院院 課課 程程 設設 計計 設計題目設計題目: 10001000 噸噸/年聚丙烯排水管生產(chǎn)車間工藝設計年聚丙烯排水管生產(chǎn)車間工藝設計 學學 院院: 笑嘻嘻笑嘻嘻 班班 別別: 笑嘻嘻笑嘻嘻 姓姓 名名: 笑嘻嘻笑嘻嘻 學學 號號: 笑嘻嘻思想笑嘻嘻思想 指導教師指導教師: 笑嘻嘻笑嘻嘻 學院院長學院院長: 學習學習 日日 期期: 學習學習 設計任務書設計任務書 2 2 一、一、 概概述述.3 3 1.11.1 PPPP 排水管的簡介排水管的簡介 .3 3 1.21.2 PPPP 排水管的優(yōu)點排水管的優(yōu)點.3 3 1.31.3 PPPP 具有良好的國內(nèi)

2、發(fā)展前景具有良好的國內(nèi)發(fā)展前景 .4 4 1.41.4 國內(nèi)外主要生產(chǎn)工藝國內(nèi)外主要生產(chǎn)工藝 .5 5 1.51.5 設計依據(jù)設計依據(jù) .5 5 二二、 產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案 6 6 2.12.1 產(chǎn)品質(zhì)量指標產(chǎn)品質(zhì)量指標 .7 7 2.22.2 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝 8 8 2.32.3 工藝流程工藝流程 8 8 2.42.4 生產(chǎn)配方生產(chǎn)配方 8 8 2.5 2.5 產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格 9 9 三三、 工藝計算工藝計算.9 9 3.13.1 生產(chǎn)能力計算生產(chǎn)能力計算 .9 9 3.23.2 物料衡算物料衡算 .1010 3.33.3 原料消耗計算原料消耗計算 .1111 四四、 設備選型與臺數(shù)計算設

3、備選型與臺數(shù)計算.1 12 2 4.14.1 高速混合參數(shù)高速混合參數(shù). 1212 4.24.2 螺桿擠出機計算螺桿擠出機計算.13.13 4.34.3 擠出管輔機及其他設備計算擠出管輔機及其他設備計算. .13.13 4.3.14.3.1 真空定型機真空定型機 1313 4.3.24.3.2 牽引機牽引機 1414 4.3.34.3.3 破碎機破碎機 1414 4.3.44.3.4 噴碼機噴碼機 1414 4.44.4 工藝參數(shù)工藝參數(shù) 1515 4.54.5 設備一覽表設備一覽表 1616 五五、 安全與環(huán)保安全與環(huán)保.1 16 6 5.15.1 安全衛(wèi)生安全衛(wèi)生 1616 5.25.2

4、安全防護安全防護 1616 5.2.15.2.1 操作防護操作防護 1616 5.2.25.2.2 事故預防的標志事故預防的標志 1717 5.2.35.2.3 生產(chǎn)車間管理制度生產(chǎn)車間管理制度 1717 5.35.3 環(huán)境安全環(huán)境安全 1818 5.3.15.3.1 廢水處理廢水處理 1818 5.3.25.3.2 工業(yè)廢物工業(yè)廢物 1818 參參 考考 文文 獻獻 .18.18 廣廣 東東 石石 油油 化化 工工 學學 院院 專專 業(yè)業(yè) 課課 程程 設設 計計 任任 務務 書書 笑嘻嘻 學院 XXX 專業(yè) 笑嘻嘻小班 學生 笑嘻嘻 一、課程設計課題 聚丙烯排水管生產(chǎn)車間工藝設計 二、課程設

5、計工作自 2012 年 12 月 15 日 起 至 2013 年 01 月 08 日止 三、課程設計進行地點 本校 四、設計原始數(shù)據(jù): （一）車間生產(chǎn)能力 1000 噸/年聚丙烯排水管； （二）年生產(chǎn)時間 7200 小時； （三）PP 管材合格率 99%； （四）產(chǎn)品規(guī)格 自 定 （五）物料損耗系數(shù) 工序配料高速混合擠出成型成型后處理 損耗率0.20.40.30.3 五、課程設計的內(nèi)容要求 （一）計算及說明部分內(nèi)容 1、概述 包括產(chǎn)品的市場需求情況、國內(nèi)外主要工藝路線介紹、設計依據(jù)、 產(chǎn)品方案、產(chǎn)品質(zhì)量指標、工藝流程敘述和生產(chǎn)配方等； 2、工藝計算 包括物料衡算； 3、設備計算 對主要設備進行

6、工藝計算和選型； 4、工藝參數(shù)； 5、安全與環(huán)保； 6、設備一覽表； 7、參考文獻資料。 （二）設計圖紙： 車間設備平面布置圖（三號圖） （三）基本要求： 提交的設計說明書要數(shù)據(jù)可靠、計算準確，內(nèi)容完整、層 次分明、文字簡練、語句通順、結論正確。畫圖規(guī)范。設計說明書要八千字以 上。 教研室負責人 XXX 指導教師 r r r 接受任務日期 2013 年 01 月 06 日 學生簽名 一、概述一、概述 1.11.1 PPPP 排水管的簡介排水管的簡介 PP 是一種半結晶性材料。它比 PE 要更堅硬并且有更高的熔點。 由于均聚 物型的 PP 溫度高于 0C 以上時非常脆，因此許多商業(yè)的 PP 材料

7、是加入 14%乙 烯的無規(guī)則共聚物或更高比率乙烯含量的鉗段式共聚物。共聚物型的 PP 材料有 較低的熱扭曲溫度（100C）、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有有更強的 抗沖擊強度。PP 的強度隨著乙烯含量的增加而增大。 PP 的維卡軟化溫度為 150C。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。 PP 不存在環(huán)境應力開裂問題。通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱 塑橡膠的方法對 PP 進行改性。PP 的流動率 MFR 范圍在 140。低 MFR 的 PP 材料 抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同 MFR 的材料，共聚物型的強度比均 聚物型的要高。 由于結晶，PP 的收縮率相當高

8、，一般為 1.82.5%。并且收縮 率的方向均勻性比 PE-HD 等材料要好得多。加入 30%的玻璃添加劑可以使收縮 率降到 0.7%。 均聚物型和共聚物型的 PP 材料都具有優(yōu)良的抗吸濕性、抗酸堿 腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶 劑等沒有抵抗力。 作為一種新型塑料管材產(chǎn)品，聚丙烯（PP）排水管不僅質(zhì)輕、無毒，而且 具有諸多的特殊性能，包括超強的耐化學腐蝕性、優(yōu)良的抗沖擊性能、安裝方 便快捷性能等，從而成為在工業(yè)和民用建筑領域替代柔性鑄鐵管的理想選擇。 隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，以及相應管材生產(chǎn)線的國產(chǎn)化，聚丙烯靜音排 水管在我國將迎來極好的發(fā)展機遇。

9、聚丙烯排水管是一種在建筑排水管領域可替代柔性鑄鐵管的管材產(chǎn)品，它 克服了后者無法抵抗酸堿腐蝕等缺點。該產(chǎn)品采用三層共擠的生產(chǎn)工藝，原材 料為可回收利用的環(huán)保型耐沖擊共聚聚丙烯樹脂和特殊吸聲材料，經(jīng)過改性處 理后，這種材料其具有良好的降噪靜音性能、耐化學腐蝕性能和耐熱性能。該 管材在建筑領域應用廣泛，可用于寫字樓、高檔公寓、醫(yī)院、療養(yǎng)院、使館、 學校、AAA 級住宅以及工業(yè)建筑的排水排污等。 1.21.2 PPPP 排水管的優(yōu)點排水管的優(yōu)點 聚丙烯排水管產(chǎn)品之所以能夠得到廣泛的應用，不僅是因為它像很多塑料 管材一樣具有質(zhì)輕、無毒等優(yōu)點，更因為它具有以下諸多的特異性能： (1)超強的耐化學腐蝕性。

10、聚丙烯排水管系統(tǒng)可以排放酸堿度在 PH212的 液體，從而完全避免了鑄鐵管不耐酸堿，管壁容易形成點狀、孔狀腐蝕，以及 使用中較多修補操作的弊病，大幅提高了排水系統(tǒng)的使用壽命。 (2)優(yōu)良的抗沖擊性能。PP 排水管雖不及金屬管道的抗沖擊性能強，但足 以滿足高層建筑的使用。來自“國家化學檢測中心”的扁平測試和環(huán)剛度測試 的結果（不破裂、不分脫；12kN/m2），足以證明它是塑膠類排水管道中最優(yōu) 良的產(chǎn)品之一。該管材以突出的“以柔制剛”的物理彈性特征替換了鑄鐵管 “以剛制剛”的方式，從而避免了鑄鐵管易碎易裂的缺點。 (3)方便快捷的安裝。聚丙烯排水管的總質(zhì)量只有鑄鐵管的20%，管材與管 件采用承插式

11、柔性連接、膠圈密封，安裝方便快捷；不使用伸縮節(jié)，降低了安 裝費用，在節(jié)約管件的同時，管道的維護、保養(yǎng)和改造也特別方便，從而實現(xiàn) 了“即拆即裝”；“管箍”管件與其他管件不同，不設有“限位裝置”，從而 可以方便管道系統(tǒng)的拆裝。 (4)優(yōu)異的低噪聲排放性。通過添加特殊吸聲材料來調(diào)整管材的內(nèi)部微觀結 構，吸收可聞及聲波，并阻止聲波傳出；通過使用“承插式連接”避免了水流 沖擊管壁時聲音向下一段管件傳遞而引起共鳴，從而進一步降低了噪聲。 (5)優(yōu)越的耐高溫性。經(jīng)過特殊改性處理的內(nèi)層聚丙烯樹脂，在保持其原有 良好的抗沖擊性能和使用壽命長等特點外，可以長期承受95左右的熱水排放， 保證了住戶的洗碗機、消毒柜和

12、熱水器的長期使用。 (6)優(yōu)秀的環(huán)保性能。產(chǎn)品的無毒性和可回收重復利用性，可避免污染環(huán)境； 使用承插式柔性連接，無需像 U-PVC 產(chǎn)品需要膠粘方式連接，則杜絕了室內(nèi)甲 醛、苯類物質(zhì)的污染（膠粘劑中含有大量的甲醛，苯類物質(zhì)）。 (7)優(yōu)良的性價比。由于聚丙烯原料屬于一種通用塑料，其成本低于鑄鐵材 料，加之聚丙烯擁有可回收重復利用特性，并采用承插連接而不需要其他配件， 使得聚丙烯靜音排水管的工程造價遠低于柔性鑄鐵管。 1.31.3 PPPP 具有良好的國內(nèi)發(fā)展前景具有良好的國內(nèi)發(fā)展前景 六十年代初，PVC 管材進入中國后，以其輕質(zhì)，光滑，節(jié)能等優(yōu)越的特性， 在建筑排水領域迅猛的推開。進入九十年代

13、以后，行業(yè)格局發(fā)生了變化，產(chǎn)品 也由單一的實壁管衍生出了發(fā)泡管，螺旋管，空壁螺旋管等。據(jù)有關組織粗略 統(tǒng)計，2003 年以后每年的市場交易額達 60 多個億，被大大小小的近千家企業(yè) 瓜分，而其中的一半被排在前 10 至 20 位的企業(yè)獲取。 四十多年的時間里，在排水市場上 PVC-U 管材始終未能完全替代鑄鐵管， 原因是多方面的。鑄鐵管降噪，耐熱，但重量大，不環(huán)保，安裝困難，施工費 用高。1999 年 11 月，國家建設部，經(jīng)貿(mào)委，質(zhì)量監(jiān)督局，建材局等五部委就 聯(lián)合頒布了關于加強技術創(chuàng)新，推進化學建材產(chǎn)業(yè)的若干意見和推廣應用化 學建材和淘汰落后技術與產(chǎn)品管理辦法等文件，要求在今后兩至三年內(nèi)全國

14、 主要城鎮(zhèn)都要陸續(xù)限制和淘汰鑄鐵管，鍍鋅鋼管等產(chǎn)品，推廣應用新型塑料管 材。但僅有少數(shù)省市建設主管部門作出響應，限制了鑄鐵管的使用。 再是隨著生活質(zhì)量的提高，人們對生活用建材產(chǎn)品功能上的更高的要求， PVC-U 管材就顯現(xiàn)出了自身的不足，如隔音效果差，落水噪聲大，熱水的排放 對系統(tǒng)壽命的影響，在高層應用的受限等等，特別是很多廠家為追求高利潤而 超比例的添加碳酸鈣使管材質(zhì)量良莠混雜，強度不堪一擊。設計人員和使用單 位難以選擇，混亂的市場價格面前又難于取舍。諸多因素的存在與制約，市場 急需一種能克服以上問題，涵蓋以上兩種管材優(yōu)點的替代產(chǎn)品推出。 20世紀90年代，聚丙烯排水管首先出現(xiàn)在歐洲，隨后便

15、以可降低噪聲和可 以排放熱水、耐化學腐蝕等多項優(yōu)點，在歐洲和北美的新建住宅中得到了日趨 廣泛的應用。本世紀初，以浙江雙林塑料機械有限公司為代表的一些國內(nèi)塑料 管材設備生產(chǎn)商開始研發(fā)聚丙烯超靜音排水管生產(chǎn)線并取得了成功，這極大地 推動了聚丙烯靜音排水管在我國的應用發(fā)展。我國也因此有了可以和荷蘭 WAVIN 產(chǎn)品相媲美的名牌產(chǎn)品。隨著近年來我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，人民生 活水平的提高，對居住建筑的要求也越來越高。而暢通的排水管網(wǎng)，是一棟建 筑乃至一個城市重要的基礎設施之一，可為人們的生活和生產(chǎn)提供有力的保證。 聚丙烯超靜音排水管作為一種可替代鑄鐵管道的新型產(chǎn)品，無疑以它優(yōu)越的靜 音性、先進的柔性連

16、接等性能在我國建筑排水工程中將得到更廣泛的應用。 我國自 2000 年明令禁止在新建住宅中使用鍍鋅管作為供水管道后，聚丙烯 管、聚乙烯管得到了長足發(fā)展。其中 PPR 管材是歐洲上世紀 90 年代初開發(fā) 的改性 PP 管材大的第三代產(chǎn)品。 歐洲是 PP-R 管材的發(fā)源地，也是大量推廣應用的地區(qū)。1993-1996年歐洲 PP-R 管的使用量由3萬 t/a 發(fā)展到4.4萬 t/a，平均每年遞增大于15%，目前歐洲 已經(jīng)有80%以上室內(nèi)自來水管道使用 PP-R 管材。應用量較大國家有意大利、德 國、丹麥、土耳其、捷克等。意大利年使用 PP-R 管材達到3000萬 m，約占歐洲 總量的22%，自198

17、8-1996年，德國塑料管材用量在建筑內(nèi)飲水和熱水系統(tǒng)中應 用由5%增至37%，而不同種類塑料管材在飲用水和熱水系統(tǒng)中，丙烯共聚物管材 28%，從1996年起，在室內(nèi)排水管應用方面，由于良好的耐熱性和燃燒時無害， 在新建筑中全部采用丙烯共聚物管材。 上海建筑材料廠于1997年從德國引進生產(chǎn)設備和技術，建成我國最早生產(chǎn) PPR 管材和管件的生產(chǎn)線，其生產(chǎn)能力為500t/a。1991年，我國山東建成第 一條丙烯共聚物管材國產(chǎn)化生產(chǎn)線。自2002年以來我國一些有實力的塑料管道 生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)的聚丙烯靜音排水管產(chǎn)品相繼投放市場。幾年來該產(chǎn)品由于在住 宅室內(nèi)排水工程中的優(yōu)異性能，市場占有率不斷擴大，大面積

18、推廣應用具有良 好好的社會效益和經(jīng)濟效益。如今，國內(nèi) PP-R 管材生產(chǎn)線30余條，總生產(chǎn)能力 達到1.5萬 t/a，全國有近1000萬建筑的冷水熱水使用了 PP-R 管道。 1.41.4 國內(nèi)外主要生產(chǎn)工藝國內(nèi)外主要生產(chǎn)工藝 目前國內(nèi)不少廠家對聚丙烯靜音管的生產(chǎn)工藝進行了深入的研究與開發(fā)。 產(chǎn)品采用3層共擠的生產(chǎn)工藝制成，其外層和內(nèi)層以改性聚丙烯樹脂為原料，中 間層由無機礦物填料、PP 和熱塑性彈性體三元共混的粘彈性材料組成。 1.51.5 設計依據(jù)設計依據(jù) （1）通過核磁共振數(shù)據(jù)判定： PP-H 是均聚聚丙烯，也就是我們所說的型聚丙烯。我們可以知道，它是 由單一聚丙烯單體聚合而成，分子鏈中

19、不含乙烯單體。PP-H 分子鏈的整規(guī)度很 高，因此材料的結晶度高、耐沖擊性能差。 PP-B 為嵌段共聚聚丙烯，也就是我們所說的型聚丙烯。它的乙烯含量較 高，一般為 7-15%。在分子序列中，兩個乙烯單體及三個單體連接在一起的概 率非常高，說明乙烯單體僅存在嵌段相中。以嵌段形式存在的乙烯鏈段使材料 的沖擊強度得到了很大的改善，但由于不能將 PP-H 分子鏈的等規(guī)度降低，材料 的結晶度、熔點和耐熱性能不能得到根本改善。 PP-R 是無規(guī)共聚聚丙烯，也就是我們所說的型聚丙烯。它是由丙烯單體 和少量乙烯單體在加熱、加壓和催化劑作用下共聚得到的。乙烯單體隨機地分 布到丙烯長鏈中，其中乙烯單體一般控制在

20、3-5%之間。乙烯單體的無規(guī)加入降 低了聚合物的結晶度、熔點，改善了沖擊性能和耐熱性能。 （2）三種管材對比（表 1.5-1）： 管材名稱管材名稱PVC-U鑄鐵管鑄鐵管聚丙烯管聚丙烯管 噪音水平 dB5846.545 管材密度 g/cm1.47.81.2-1.8 壁厚 mm3.25.54.5 材質(zhì)聚氯乙烯鑄鐵聚丙烯及吸聲材料 價格低高中 安裝易難易 耐酸堿水平低不耐酸堿高（PH2-PH12） 壽命30-50 年50 年50 年以上 表 1.5-1 三種管材對比（以 110 管徑為例） （3）執(zhí)行標準： GB4217-84 熱塑性塑料管材的公稱外徑和公稱壓力 聚丙烯靜音排水管材及管件CJ/T27

21、3-2008； 大氣污染物綜合排放標準（GB16397-1996） 環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-1996） 工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準 GB/T18742.1-2002冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第一部分：總則 GB/T18742.2-2002冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第二部分：管材 GB/T18742.3-2002冷熱水用聚丙烯管道系統(tǒng)第三部分：管件 GB/T 50349-2005建筑給水用聚丙烯管道工程技術規(guī)范 所以本方案選擇生產(chǎn) PP-R 排水管。 二、產(chǎn)品方案二、產(chǎn)品方案 聚丙烯極好的流動性能和寬范圍的流速，以及其它獨特的聚合物特性相 結合，使它具有優(yōu)異的加工性能。成型的方法很多，可注塑、吹塑、真

22、空熱 成型、涂覆、旋轉成型、電鍍和發(fā)泡，還可以在金屬表面噴涂。其中注塑成 型的比例最大，為防止后結晶產(chǎn)生的收縮變形，制品一般需經(jīng)熱水浸泡處理 。 使用管式水冷激工藝可以把 PP 加工成共擠出吹制薄膜以及單層薄膜。 PP 還可以擠塑成管狀產(chǎn)品，如飲料吸管和飲用水管。 PP 在線纜涂層方面 也有用途。一般而言，低流速配方材料用于生產(chǎn)厚壁產(chǎn)品和那些要求韌性的 產(chǎn)品。高流速的材料用于生產(chǎn)薄壁部件和要求快速加工的產(chǎn)品。 2.12.1 產(chǎn)品質(zhì)量指標產(chǎn)品質(zhì)量指標 PP-R 管材的生產(chǎn)對原料的要求比較嚴格，主要生產(chǎn)商在歐洲。國內(nèi)大部分 的 PP-R 樹脂生產(chǎn)還不過關，因此目前一般采用進口 PP-R 數(shù)值較為合

23、適。用于 擠出成型加工 PP-R 管材的樹脂性能與加工其他 PP-R 制品（包括注塑管件）有 一定區(qū)別。就加工性能而言，由于生產(chǎn) PP-R 管材所用的樹脂的熔融粘度較大， 熔體指數(shù)小（0.10.4g/10min），因此，它具有一定的加工難度和加工要求。 下表為 PP-R 專用料性能表，見表 1.7-1。 性能指標測試方法 密度/（g/cm3） 0.9 按 ISO1183 規(guī)定 熔體指數(shù)（230，2.16kg） /（g/10min） 0.3 按 ISO1133 規(guī)定 拉伸屈服應力/MPa 26 按 ISO527-2 規(guī)定 拉伸斷裂應力/MPa 21 按 ISO527-2 規(guī)定 拉伸彈性模量/MP

24、a 808 按 ISO527-2 規(guī)定 彎曲模量/MPa 874 按 ISO178 規(guī)定 彎曲應力/MPa 30.5 按 ISO178 規(guī)定 簡支梁缺口沖擊強度/（kJ/m2） 23 0 -20 22.9 4.53 1.86 按 ISO179/1A 規(guī)定 懸臂梁缺口沖擊強度/（kJ/m2） 23 0 -20 22.5 5.56 3.4 按 ISO179/1A 規(guī)定 邵氏硬度 60 按 ISO868 規(guī)定 洛氏硬度 50 按 ISO2039-2 規(guī)定 維卡軟化溫度/ 131.1 按 ISO306 規(guī)定 熔點/ 131.3 按 ISO3146-19 規(guī)定 比熱容（20）/（J/gK） 2.0 按

25、DSC 規(guī)定 熱傳導率（1060）/（W/m） 0.21 按 DIN52612 規(guī)定 表 2.1-1 PP-R 專用料性能 產(chǎn)品主要技術指標： 項目項目指標指標 溶體質(zhì)量流動速率（230 度，2.16KG）0.9G/立方厘米 拉伸強度 =20MPa 彈性模量（20 度） 800MPa 熱膨脹系數(shù) 1.5X10-4/k 導熱系數(shù) 2.1W/mk 縱向回縮率 =2% 沖擊試驗（0 度，2h，15j） =10% 液壓 2020 度，環(huán)應力 16MPa，1h無滲漏 試驗95 度，環(huán)應力 3.5MPa，1000h 無滲漏 表 2.1-2 產(chǎn)品主要技術指標 2.22.2 生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝 PPR 管的生產(chǎn)

26、工藝為擠出成型工藝，首先加料斗內(nèi)的 PPR 原料靠自重 進入擠出機，在擠出機料筒內(nèi)經(jīng)加熱擠壓混合，充分塑化后從擠出機口模擠出， 進入定型臺，定型后的管材經(jīng)牽引機，通過定長測定，由切割機切斷，管材經(jīng) 檢驗合格后入庫。 2.32.3 工藝流程工藝流程 PP 與各種助劑、填料原料混合、干 燥 真空上料 定徑套單螺桿擠出機噴淋真空定型 箱 噴淋冷卻水箱 噴碼機履帶牽引 機 成品檢測包裝 圖 2.3-1 工藝流程圖 2.42.4 生產(chǎn)配方生產(chǎn)配方 PP 的加工成型方法主要采用注塑成型、擠出成型、吹塑等成型方法，也可 進行二次加工。所以本設計的生產(chǎn)配方選擇的 PP-R 管配方，如表 2.4-1。 表 2.

27、4-1 抗老化 PP 配方 2.52.5 產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格 本設計年產(chǎn)量為 1000 噸，鑒于規(guī)模較小，故只做 4 種規(guī)格的條形管材。 表 2.4-2 產(chǎn)品規(guī)格（單位：mm） 三、工藝計算三、工藝計算 設計原始數(shù)據(jù): （一）車間生產(chǎn)能力 1000 噸/年聚丙烯排水管； （二）年生產(chǎn)時間 7200 小時； （三）PP 管材合格率 99%； （四）產(chǎn)品規(guī)格 自 定 （五）物料損耗系數(shù) 工序配料高速混合擠出成型成型后處理 損耗率0.20.40.30.3 3.13.1 生產(chǎn)能力計算生產(chǎn)能力計算 序號原料型號品牌配比價格（元/t） 1PPC4220 燕山石化公司 100 份 12300 2 抗氧劑 10

28、10 巴斯夫（汽巴） 0.4 份 48000 3 脫氧劑 XHLLXHLL 0.3 份 1900 4 穩(wěn)定劑 770 巴斯夫（汽巴） 0.1 份 5 紫外線吸收劑 UV-531 昱信 0.2 份 53000 6 硬脂酸鈣 - 茂豐6 份 6800 7 色母粒（白色） M0011 卡帝德4 份 8000 kg29.140 99 . 0 7200 10001000 合格率年生產(chǎn)時數(shù) 裝置產(chǎn)量（公稱產(chǎn)量） 每小時設計產(chǎn)量 kg96.33662429.140日生產(chǎn)時數(shù)每小時設計產(chǎn)量每天設計產(chǎn)量 kg1010088720029.140年生產(chǎn)時數(shù)每小時設計產(chǎn)量年設計產(chǎn)量 3.23.2 物料衡算物料衡算 （

29、1）按每天物料在各工序中進出料量進行計算： （2）得出生產(chǎn)物料衡算表（表 3.2-1）與生產(chǎn)流程損耗圖（圖 3.2-1）。 表 3.2-1 生產(chǎn)物料衡算表 3407.66 3400.85 3387.25 3377.09 3366.96 損耗 6.81 13.60 10.16 10.13 工序輸入物料輸出物料損耗 配料3407.663400.856.81 混合3400.853387.2513.60 成型3387.253377.0910.16 后處理3377.093366.9610.13 總計3407.663366.96 40.70 kg09.3377 %3 . 01 96.3366 1 后處理物

30、料損耗率 每天設計產(chǎn)量 日進入后處理的物料量 kg25.3387 %3 . 01 09.3377 1 擠出成型物料損耗率 日進入后處理的物料量 量日進入擠出成型的物料 kg85.3400 %4 . 01 25.3387 1 高速混合機物料損耗率 量日進入擠出成型的物料 料量日進入高速混合機的物 kg66.3407 %2 . 01 85.3400 1 配料物料損耗率 料量日進入高速混合機的物 日進入配料的物料量 配 料 混 合 成 型 后處理產(chǎn) 品 圖 3.2-1 生產(chǎn)流程損耗圖 3.33.3 原料消耗計算原料消耗計算 分配方的總分數(shù)111462 . 01 . 03 . 04 . 0100 01

31、2 . 1 96.3366 66.3407 日產(chǎn)量 日消耗原料量 總單耗 各種原料單耗總量： 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù) 樹脂單耗t / t912 . 0 012 . 1 111 100PP PP 成品年設計產(chǎn)量樹脂單耗年消耗量t / t200.921088.1010912 . 0 PP 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù)抗氧劑 抗氧劑單耗t / t00365. 0012 . 1 111 4 . 0 成品年設計產(chǎn)量抗氧劑單耗年消耗量t / t687 . 3 088.101000365 . 0 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù)脫氧劑 脫氧劑單耗t / t00274 . 0 012. 1 11

32、1 3 . 0 成品年設計產(chǎn)量脫氧劑單耗年消耗量t / t768 . 2 088.101000274 . 0 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù)穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑單耗t / t00091 . 0 012 . 1 111 1 . 0 成品年設計產(chǎn)量穩(wěn)定劑單耗年消耗量t / t920. 0088.101000091 . 0 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù)紫外線吸收劑 紫外線吸收劑單耗t / t00182. 0012 . 1 111 2 . 0 成品年設計產(chǎn)量紫外線吸收劑單耗年消耗量t / t838 . 1 088.101000182. 0 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù)硬脂酸鈣 硬脂酸鈣單耗t /

33、t0550 . 0 012 . 1 111 6 成品年設計產(chǎn)量硬脂酸鈣單耗年消耗量t / t555.55088.1010055 . 0 成品總單耗 配方總分數(shù) 配方分數(shù)色母粒 色母粒單耗t / t0365 . 0 012 . 1 111 4 成品年設計產(chǎn)量色母粒單耗年消耗量t / t868.36088.10100365 . 0 得出主要原料消耗表（表 3.3-1）： 表 3.3-1 主要原料消耗 四、設備選型與臺數(shù)計算四、設備選型與臺數(shù)計算 PPR導熱性比較低，分子質(zhì)量高，M-FR低，消耗功率大，擠出設備應具有 較大的長徑比(不小于30：1)和驅(qū)動功率及準確的電子控溫裝置。而且，螺桿妻 采用新

34、型昆煉式螺桿，使物料充分塑化，以達到低溫擠出的目的。 由于PPR的記憶特性，在模具方面不可采用普通的擠管模具。目前國內(nèi)多 使用新型的螺旋式擠管模具，這種模具分流效果好，無熔接痕，機頭壓縮比小， 既可改善產(chǎn)品質(zhì)量又有利于提高生產(chǎn)效率。PPR管材的定徑采用真空定徑方式。 由于PPR導熱性能差，冷卻過程放熱量大，加之管壁較厚， 0mm口徑以下的管 材，真空定徑箱長度不低于6m； 075mm口徑的管材，真空定徑箱長度不低于 12m；對于們5mm以上口徑的管材，真空定徑箱長度在18m以上，最好采用雙泵分 級抽真空。本PP管配料表觀密度為1.6kg/L。 4.14.1 高速混合機高速混合機 本設計選擇新富

35、盛混合機資料選取 SHR200A 高速混合機，有效容積為 150L。詳細如表 4.1-1。 原料型號品牌單耗量年耗量 PPC4220 燕山石化公司 0.912921.200 抗氧劑 1010 巴斯夫（汽巴） 0.003653.687 脫氧劑 XHLLXHLL0.002742.768 穩(wěn)定劑 770 巴斯夫（汽巴） 0.000910.920 紫外線吸收劑 UV-531 昱信0.001821.838 1硬脂酸鈣 - 茂豐 0.055055.555 2色母粒（白 色） M0011 卡帝德 0.036536.865 kg99.141 24 66.3407 日生產(chǎn)時數(shù) 量日進入高速混合機物料 每小時設計

36、產(chǎn)量 L744.88 6 . 1 199.141 配料表觀密度 操作周期每小時設計產(chǎn)量 每批混合物料量 品牌 新富盛 產(chǎn)品型號 SHR-200A 總容積 200L 有效容積 150L 攪拌漿數(shù)3 個 主軸轉速 475/950 混合時間 610 分鐘/鍋 驅(qū)動電機 AC380 50HZ 電機功率 6KG 價格17000 元/臺 表 4.1-1 SHR300A 高速混合機參數(shù) 臺 有效容積 設計量 混合機的臺數(shù)6 . 0 150 744.88 由以上數(shù)據(jù)可知高速混合機需要1臺。 4.24.2 螺桿擠出機計算螺桿擠出機計算 本設計擠出機選取單螺桿擠出機。 依照每小時的生產(chǎn)量，本設計選取了震雄機械制造

37、的型號為 SJ90/30 的單 螺桿擠出成型機，如表 4.2-1。 品牌震雄機械 型號SJ90/30 螺桿直徑90（mm） 電動機功率55（kw） 加熱功率32kw 產(chǎn)量150kg/h 長徑比30:1 外形尺寸4500*1200*1650（mm） 價格88000 元/臺 表 4.2-1 SJ90/30 型號單螺桿擠出機參數(shù) 所以，本設計選取的擠出機數(shù)量為 1 臺。 kg14.141 24 25.3387 日生產(chǎn)時數(shù) 量日進入擠出成型的物料 每小時設計產(chǎn)量 臺擠出機的臺數(shù)94 . 0 150 14.141 t/a1080 1000 7200150 1000 年生產(chǎn)時數(shù)最大擠出率 設備年生產(chǎn)能力

38、4.34.3 擠出管輔機及其他設備計算擠出管輔機及其他設備計算 由 2.5 產(chǎn)品型號可知產(chǎn)品外徑有 50mm、75mm、110mm、160mm 四種型號，對 應的壁厚為 3.2mm、3.8mm、4.5mm、5.0mm。 4.3.14.3.1 真空定型機真空定型機 本設計選擇曙光的真空定型機，型號為 GZDY-180，因為只有一臺擠出機， 所以配備 1 臺真空定型機。 品牌曙光 型號 GZDY-180 管材口徑 50-180mm 電動機功率 7.5KW 真空箱長度 6000mm 噴淋冷卻水泵 1 臺5.5kw 真空泵 1 臺5.5kw 價格8000 元/臺 表 4.3.1-1 曙光真空定型機參數(shù)

39、 根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格，本設計選用順宇型號為三爪牽引/1 的牽引機，臺數(shù)位 1 臺。詳細參數(shù)如表 4.3.2-1。 品牌順宇 型號三爪牽引/1 牽引力 9750(N) 有效長度 1850(mm) 速度0.5-6(米/分) 規(guī)格 50-250 價格28000 元/臺 表 4.3.2-1 順宇牽引機參數(shù) 4.3.34.3.3 破碎機破碎機 因產(chǎn)品合格率為 99%，經(jīng)計算，每日產(chǎn)生廢料量為 40.70kg。所以本設計選 擇為海馬 HM-3pc 的破碎機，數(shù)量 1 臺，詳細參數(shù)如表 4.3.3-1。 品牌海馬 型號 HM-3pc 破碎室口徑 185*150(mm) 破碎能力 100-150(kg/h) 動刀

40、9(片) 定刀2(片) 電機功率 2.2kw 價格6500 元/臺 表 4.3.3-1 海馬 HM-3pc 破碎機參數(shù) 4.3.44.3.4 噴碼機噴碼機 根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格與產(chǎn)量，本設計噴碼機選用康尼 C500，數(shù)量 1 臺，詳細參數(shù) 如表 4.3.4-1。 品牌康尼 型號 C500 打印范圍（mm） 噴印高度 3-17mm 噴印速度0.7 米秒 噴印精度 200*100-200dpi 噴印距離1-15mm 可調(diào)節(jié) 價格6500 元/臺 表 4.3.4-1 康尼 C500 詳細參數(shù) 4.44.4 工藝參數(shù)工藝參數(shù) PPR管的生產(chǎn)工藝為擠出成型工藝，首先加料斗內(nèi)的PPR原料靠自重進 入擠出機，在擠出

41、機料筒內(nèi)經(jīng)加熱擠壓混合，充分塑化后從擠出機口模擠出。 生產(chǎn)出高質(zhì)量PP-R管材必須有塑化良好及穩(wěn)定的熔體流動，除了以上材料及設 備因素之外，工藝控制也十分重要。PP-R管材的成型工藝溫度一般在 210260之間。螺桿轉速為70-90rmin（高速線）。真空度一般為 005008a，調(diào)整應遵照原則見下表（表4.4-1）。 表 4.4-1 真空度調(diào)整遵照原則 通常在滿足管材外觀質(zhì)量要求的前提下，真空度應盡可能的低，以減少內(nèi) 應力，這樣管材在存放過程中收縮變形小。 PP-R管材生產(chǎn)典型工藝條件見下表（表4.4-2）： 表4.4-2 PP-R管材生產(chǎn)典型工藝條件 管材的牽引速度與擠出速度要匹配，注意不

42、能影響管徑和壁厚。過快的牽 引速度會拉薄管壁，定型不充分，出現(xiàn)拉伸定向的現(xiàn)象，影響環(huán)應力，導致耐 壓性能下降。噴淋水溫應控制在 1020。水溫過高，形成結晶顆粒粗大，沖 擊性能差；過低，強制冷卻后，因?qū)嵝阅懿?，形成溫度梯度，產(chǎn)生內(nèi)應力， 影響管材質(zhì)量。 PPR 管生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的殘次品，經(jīng)破碎后可再次加以利用，這就提高 了原料的利用率，并可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。 4.54.5 設備一覽表設備一覽表 序號設備名稱型號規(guī)格臺數(shù) 1高速混合機新富盛SHR-200A1 2單螺桿擠出機震雄機械SJ90/301 3真空定型機曙光 GZDY-1801 4牽引機順宇三爪牽引/11 5破碎機海馬 HM-

43、3pc1 6噴碼機康尼 C5001 表 4.5-1 設備一覽表 五、五、安全事項安全事項 5.15.1 安全衛(wèi)生安全衛(wèi)生 在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生微量的氯氣、少量的粉塵和噪聲等，此外還存在著帶電 設備漏電、傳動機械傷人以及火災等潛在危險因素。本設計充分重視操作人員 的職業(yè)安全衛(wèi)生問題，在工程設計中選擇排污量少、機械化程度高的生產(chǎn)工藝 及設備，降低污染物排放量，以保護工人的身體健康和減輕工人的勞動強度。 同時，對影響操作人員及衛(wèi)生條件的各種有害因素，都考慮采取有效的防護及 治理措施，以保證操作人員的安全和良好的工作環(huán)境。工藝生產(chǎn)系統(tǒng)、動力系 統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等均設有辦公室，各車間生產(chǎn)工人均設有休息室，以及浴

44、室、食 堂等其他生活輔助設施，以保證有較好的休息場所和衛(wèi)生條件。根據(jù)勞動保護 的有關規(guī)定，不同工種的工人配備必要的勞動保護用品。 5.25.2 安全防護安全防護 5.2.15.2.1 操作防護操作防護 （1）開車前有專人啟動運轉設備，檢查設備運轉是否正常，如果發(fā)現(xiàn)故障 及時排除。 （2）開啟電熱器，對擠出機的機頭、機身均勻加熱升溫，使各部分溫度超 出正常生產(chǎn)溫度 10左右時，恒溫 30-60 分鐘，使設備內(nèi)外溫度一致。 （3）要以低速起動開車，檢查螺桿有無異常及電動機電流表有無超負荷的 現(xiàn)象，壓力表是否正常。 （4）剛開始要少量加料，當物料擠出口模時方可大量加料，在物料被擠出 之前，任何人均不得處于口模的正前方。 （5）螺桿、機筒清理時可用軟聚氯乙烯等塑料通過最后擠壓來清理螺桿機 筒，停車時要加入清洗料。 （6） 擠出時應注意的安全事項有電、熱、機械的傳動和笨重部件裝卸等， 拆卸擠出機時要先拆出螺桿，后拆機筒。 5.2.25.2.2 事故預防的標志事故預防的標志 事故預防或安全標志是放置在工作場所的一些標志，它們用于： （1）防止事故； （2）警告健康和安全方面的危險； （3）指出那里放有緊急應急設備； （4）告訴工人在那里必須佩戴個人勞保用品。 不同的顏色和形狀的安全標志表示不同的信息： （