Содержание
Применение оборудования для сортировки пиломатериалов с автоматикой актуально благодаря технологическим характеристикам производства на предприятиях лесопиления. Линии сортировки пиломатериалов можно разделить на линии сортировки влажных материалов («зеленая сортировка») и сухих материалов. Линии сортировки и обработки пиломатериалов состоят из механизма загрузки-горки, устройства выдачи досок по одной штуке, рольгангов для выравнивания, транспортера для измерения, торцовочных пил (триммер), сортирующего транспортера со сбрасывателями и накопителями, разгрузочного транспортера, пакетоформирующего устройства.
Основными функциями автоматизированной системы являются:
- замер параметров доски;
- контроль над триммером, упорами для торцовки доски;
- подбор накопителя для доски;
- прослеживание и выброс доски в накопитель;
- подсчет досок в накопителе;
- управление днищем накопителя;
- учет материалов после прохождения линии сортировки, учитывая торцовку;
- сбор данных о рабочем процессе;
- приготовление отчета.
Обычно в комплектацию линии включают:
- ленточные, накопительные конвейеры;
- разделители досок, узлы сортировки;
- торцовочную пилу, торцовочный узел или триммерную систему;
- системы формирования штабелей и пакетов;
- емкости для транспортировки пакетов с материалом;
- ленточные и скребковые конвейеры.
Преимуществом признается значительная производительность: линии с сортировкой вручную (производительность — до 50 000м³ обработанных материалов в год), линии с сортировочными накопителями по горизонтали или по вертикали (производительность — до 120 000м³ обработанных материалов в год). Все линии сортировки пиломатериалов соответствуют всем строгим международным и отечественным стандартам качества, критериям и требованиям безопасности.
Изначально кругляк, в зависимости от породы дерева, делят на две группы: хвойные и лиственные. Следующей ступенью является деление по толщине. Для обеих групп лесоматериалов по толщине предусмотрено три вида: мелкие, средние и крупные.
На рисунке показана схема раскряжевки хлыстов. Так же на рисунке видно из какой части спиленного хлыста какой сорт пиломатериала можно получить.
- 1 сорт получают из комлевой части бревна, в которой практически нет сучков;
- 2 сорт получают из комлевой и срединной части, имеющих небольшое количество сучков;
- 3 и 4 сорт можно получить из любой части бревна;
- в отдельную категорию выделен наивысший, отборный сорт.
Сорт в процессе сортировки пиломатериалов определяется:
- для доски – по худшей ее стороне или кромке;
- для бруса или бруска – по худшей стороне.
Основными признаками сортности являются следующие:
- сучки;
- грибная окраска и гниль;
- химическая окраска;
- следы, оставленные насекомыми;
- растрескивания и деформация;
- последствия нарушения формы ствола;
- изъяны строения древесины;
- раны;
- естественные (нормальные) отложения древесины;
- дефекты обработки и транспортировочные повреждения.
В результате сортировки пиломатериалов каждый сорт должен соответствовать конкретным требованиям по отсутствию изъянов. Укажем только на требования относительно сучков и трещин.
A — здоровая древесина без дефектов или с незначительными дефектами, которые не влияют на ее использование.
B — древесина нормального качества с одним или несколькими дефектами, такими как например, слабое искривление, незначительная косослойность или сбежистость, некоторое количество здоровых веток малого или среднего диаметра.
C — древесина, которая из-за своих дефектов не может относиться к сортам А и В, но при этом ее можно промышленно использовать.
D — древесина, которая из-за своих дефектов не может относиться к сортам А, В и С, но при этом ее можно промышленно использовать минимум до 40%.
Как правило, пиломатериалы делят на четыре сорта. Сортамент сырьевого лесоматериала и стволовой древесины:
Отборный сорт. Никакие пороки, кроме сучков, не допускаются. Сучков может быть не более 2 на 1 м длины. На ребрах досок допускаются части сучка, размер которых не превышает 20 % его диаметра.
1 сорт. Не должно быть сучков, диаметр которых превышает 10 мм, сучков, которые могут в любой момент вывалиться, и впадин, оставшихся от уже выпавших сучков. Общая длина трещин (не сквозных) не должна превышать 1/4 длины пиломатериала.
2 сорт. Не должно быть выпадающих сучков и здоровых сучков, диаметр которых превышает 20 мм. Общая длина трещин (не сквозных) не должна превышать 1/3 длины пиломатериала.
3 сорт. Допускаются практически все пороки.
4 сорт. Пороки определяют не для конкретного изделия, а на 1 м3 пиломатериала.
Автоматическая сортировка бревен тип RSA
Что собой представляет современная линия сортировки круглого леса? Это целый комплекс устройств и механизмов, с помощью которых предприятие осуществляет приемку, измерение, сортировку и учет круглого лесоматериала, повышая, таким образом, эффективность всего производства в целом.
Данная линия состоит из приемника-накопителя бревен с цепным конвейером подачи, подъемного наклонного механизма поштучной выдачи, разобщителя для пошаговой подачи бревен на бревнотаску, самой бревнотаски (длина которой в данном случае составляет 50 м), вдоль цепной бревнотаски могут устанавливаться металлодетектор и рамка для измерения диаметра и длины бревен. Сбрасывание бревен в 10 карманов, установленных по обе стороны линии, выполняется цепной бревнотаской посредством электромеханического привода. За процессом сортировки наблюдает оператор линии, для которого предусмотрена специальная отапливаемая кабина. В случае необходимости он может остановить процесс.
Комплектующие
На многих деревообрабатывающих предприятиях принято работать без линий сортировки — там считают, что они не нужны. Да, действительно, некоторые более гибкие технологии лесопиления позволяют применять ленточнопильные или круглопильные станки для индивидуального раскроя, фрезерно-брусующие линии со специальными сервоприводами. Однако данные варианты обладают невысокой производительностью. Когда же речь заходит о больших объемах переработки или/и о работе под заказ с выпиловкой толстых пиломатериалов различной ширины, что, как правило, происходит только из брусовой части бревна, то здесь не обойтись без линии сортировки. Она оправдывает себя, заменяя приемщиков леса на складе лесоматериалов, а также позволяет повысить выход продукции согласно спецификации за счет подачи в цех лесопиления бревен определенного диаметра (или группы диаметров) и качества для выполнения именно того заказа, который актуален сегодня. Это дает возможность оптимизировать запасы круглого леса, вести учет и отслеживать продукцию разных поставщиков, а также упрощает управление предприятием, делает его логистику простой, быстрой и удобной.
Приемник-накопитель бревен представляет собой четырехцепной поперечный транспортер. Цепная конструкция позволяет выдерживать большие нагрузки и перемещать бревна на значительное расстояние. Ширина конвейера между крайними цепями составляет 4800 мм, что позволяет загружать и перерабатывать бревна длиной от 2 до 6 м. Объем единовременной загрузки может доходить до 40 м³ при погрузочной глубине 8 м.
Подъемный механизм поштучной выдачи имеет наклонный вид и позволяет организовать тактовую, непрерывную и безударную подачу бревен на сепаратор-разобщитель, откуда круглый лес попадает на продольный цепной конвейер бревнотаски.
Начало данного конвейера находится в зоне прямой видимости оператора линии сортировки. Длина её, в предложенном варианте, составляет 50 м, а скорость подачи — 30 м/мин. Естественно, представленные данные являются базовыми, и если у заказчика имеются особые пожелания по увеличению скорости бревнотаски, её длины и других особенностей, всё это вполне реально и является предметом диалога при согласовании технического задания на изготовление линии.
Отдельно хотелось бы остановиться на комплектации кабины оператора сортировочной станции. Данное помещение оснащено консолью управления с монитором, в кабине также находятся электрический шкаф со встроенным SPS-управлением, дисплей с выведенными на него четырьмя камерами видеонаблюдения, принтер и рабочий стол оператора. Кабина оснащена электрообогревом, что в наших широтах является немаловажным. Оснащение кабины позволяет оператору полностью контролировать процесс сортировки круглого леса. Индустриальное программное обеспечение позволяет следить за работой линии в режиме реального времени посредством интернет-подключения. Ведется статистика переработки за смену в целом по линии и отдельно по каждому карману-накопителю в метрах кубических или штуках. Это существенно облегчает бухгалтерский учет продукции, а также технологические и логистические расчеты.
В качестве опции линия может оснащаться металлодетектором, который состоит из двух приводных транспортеров с коническими роликами длиной по 8 метров каждый. Они расположены перед металлодетектором и непосредственно за ним. Данное устройство производства компании Mesutronic (Германия) гарантированно определяет на высоких скоростях подачи мельчайшие частицы различных металлов (железо, сталь, алюминий, медь, латунь).
Сам металлоискатель представляет собой восьмиугольную рамку, сквозь которую проходит ленточный транспортер подачи бревен. При обнаружении металла прибор дает два сигнала: оптический (визуальный) и цифровой — на сброс бревна в специальный карман.
Мы считаем данную опцию весьма полезной в нашем регионе, пострадавшем от ведения боевых действий. Инвестиции на приобретение металлоискателя быстро окупаются, что неудивительно, если учесть те средства, которые расходуются на инструмент для высокопроизводительных линий лесопиления и затраты из-за простоя линии в тех, случаях, когда при аварийной остановке оборудования приходится вручную снимать бревно с линии и утилизировать его.
Проверенный на металл круглый лесоматериал подается далее по конвейеру в рамку измерения диаметра и длины бревен. Данный узел является ключевым, и от правильности его подбора во многом зависит эффективность работы всей линии сортировки и лесопильного участка.
Компания MS Maschinenbau может предложить как самый простой вариант измерителя (представленный на фото), в котором измерение проводится в одной плоскости, так и намного более совершенную систему 2,5D, в которой измерение диаметра бревна выполняется с трех сторон: сверху, снизу и с одной из боковых сторон. Данная функция позволяет увеличить точность определения диаметра (непоставность) от 80% до 95%, что приводит к увеличению полезного выхода пиломатериалов до 2–2,5%. Максимальная высота измерения бревна в предложенном варианте составляет 600 мм, разрешение ±2,5 мм (в т. ч. по длине), измеритель может работать при температурах от –20°C до +40°C за счет встроенного обогревателя. От воздействия факторов внешней среды прибор защищен перекрытиями и защитными отбойниками. Более оснащенный вариант измерителя позволяет проводить сортировку бревен одного диаметра по вершине и комлю (по сбегу).
После измерения диаметра и длины бревно, в соответствии с заданием на сортировку, сбрасывается в один из карманов накопителей с помощью электромеханических устройств. Несомненным достоинством их является работоспособность в широком температурном диапазоне.
После сброса бревна попадают в карманы накопителя каждый емкостью 8–12 м³.
Накопитель представляет собой сварную металлическую конструкцию, состоящую из четырех сегментов, расстояние между которыми выбирается в зависимости от предполагаемой длины бревен. Количество карманов накопителей определятся исходя из необходимой дробности сортировки. Обычно на практике используют следующую формулу:
С = С1 · С2 · С3 · С4,
где: С1 — дробность сортировки по породам;
С2 — дробность сортировки по диаметрам. Наиболее важная составляющая при групповой распиловке сырья. Рекомендуется сортировать бревна с точностью ±1 см (по одному четному сантиметру). Для крупномерных бревен, число которых невелико, допускается точность сортировки ±2 см;
С3 — дробность сортировки по длине. Сортировка по длине особенно важна для сырья, укладываемого в штабеля, для увеличения устойчивости и емкости штабелей;
С4 — дробность по качеству. Рекомендуется сортировать сырье на две-три группы. Основными признаками сортировки бревен по качеству являются размеры и количество сучков, размер гнили, сложные изгибы. Сырье более высокого качества обычно рекомендуют распиливать на более тонкие доски, худшего — на более толстые.
Как видим, дробность сортировки сырья довольно широка. Например, для сортировки бревен диаметром от 10 до 50 см и длиной от 4,0 до 6,5 м необходимая дробность сортировки составляет 96 групп. Данный параметр трудно или практически невозможно обеспечить на одной сортировочной линии. На практике эту проблему решают путем двойной сортировки круглого леса. Первый проход — сортировка по диаметрам, второй — по качеству или длине и т. д.
Процесс разработки технологической линии сортировки круглого леса носит сугубо индивидуальный характер. Компания MS Maschinenbau накопила большой опыт в этом направлении и готова поделиться им со своими партнерами и заказчиками.
В технологии лесопильного производства особое внимание уделяется схемам раскроя пиловочного сырья, так как это во многом определяет показатели эффективности. Если лесопильное оборудование позволяет подходить к раскрою каждого бревна индивидуально (для этого используются ленточнопильные и круглопильные станки), то сортировка пиловочного сырья лишь учитывает его качество и обеспечивает специализацию различного оборудования. Совершенно другое значение имеет сортировка пиловочника при использовании лесопильных рам. В этом случае схема раскроя определяется размером установленных межпильных прокладок и не может меняться в течение всего времени работы пил – упряга.
Обычно бревно распиливают в два этапа: на раме первого ряда на брус и необрезные доски, а на раме второго ряда распиливают уже сам брус. Полученные необрезные пиломатериалы дорабатываются на обрезных и торцовочных станках. При таком подходе достигается высокая производительность распиловки даже при небольших скоростях подачи.
Схема раскроя бревна при «рамной» распиловке
Отрицательная сторона рамной распиловки – невозможность индивидуального подхода к раскрою каждого бревна. Обеспечить соответствие неизменяемой схемы раскроя (постава) диаметру распиливаемых бревен позволяет их сортировка на группы диаметров и использование для каждой группы постава, оптимального для среднего значения диаметра бревен в группе. Естественно, чем меньше диапазон размеров в каждой группе и больше размерных групп, тем больший выход пиломатериалов обеспечит рамный поток. Дополнительно количество бревен в каждой группе должно обеспечить работу рамного потока в течение одного упряга (как правило, это половина смены).
На практике это могут обеспечить только крупные предприятия, распиливающие большой объем пиловочного сырья. При небольших объемах распиловки производства вынуждены сортировать пиловочник на группы с более широким диапазоном диаметров, что приводит к снижению выхода пиломатериалов. Как правило, на крупных предприятиях пиловочник сортируют по четным диаметрам (14 см, 16 см, 18 см…). Однако, согласно проведенным исследованиям, сортировка по целым диаметрам (14 см, 15 см, 16 см…) позволит увеличить выход пиломатериалов на 1÷1,4%.
При производственной мощности 100 тыс. м3 это составит от 1000 до 1400 м3 пиломатериалов. При этом часто не рассматривается затратная сторона процесса сортировки, не учитывается неравномерное распределение пиловочника по диаметрам и ограниченность технолога в выборе поставов, так как нужно получить пиломатериалы не любых сечений, а только тех, на которые есть заказ.
В этой статье на конкретном примере будет рассмотрена эффективность сортировки пиловочного сырья. Поскольку при анализе эффективности придется сравнивать текущие доходы и затраты с инвестициями, воспользуемся эквивалентным аннуитетом EA .
где CF – изменение ежегодного денежного потока, E – ставка дисконтирования, t – срок службы оборудования, I – инвестиции.
где Pпм – стоимость пиломатериалов на этапе формирования сечения (без учета затрат на обрезку, торцовку, сушку и пакетирование), VДоп – дополнительное количество пиломатериалов после модернизации линии сортировки, м3; З – затраты на содержание и обслуживание дополнительного модуля линии сортировки, руб.; k – количество дополнительных модулей линии сортировки.
Так, например, предприятию необходимо распилить 100 тыс. м3 бревен на пиломатериалы по ГОСТ 26002 двух толщин – 22 и 44 мм. Согласно ГОСТу, допустима любая ширина и длина. Существующая на производстве линия сортировки пиловочника имеет возможность сортировать его на четыре размерные группы с градацией 8 см. Как изменится эффективность технологического процесса, если модернизировать линию сортировки и сортировать пиловочник на восемь размерных групп с градацией 4 см?
При назначении постава заданная толщина бруса на первом проходе будет равна 0,7 • dср, где dср – средний диаметр размерной группы, а толщину и количество боковых досок определять подбором из толщин 44 и 22 мм таким образом, чтобы расчетный выход пиломатериалов из бревна диаметром dср был максимальным. Выход пиломатериалов считается по методике Г.Ф. Прокофьева, учитывающей ширину пропила, точность сортировки пиловочника и другие факторы.
Как оказалось, двукратное повышение точности сортировки бревен привело к увеличению выхода пиломатериалов с 54,47 до 55,02%, то есть лишь на 0,55%. Причем основной прирост дополнительного количества пиломатериалов получен в диапазоне размеров 14–24 см. Если же точность сортировки бревен будет увеличена в два раза, повышение выхода составит всего лишь 0, 22%. При этом прирост дополнительных пиломатериалов будет для диаметра бревен 20 см.