Расчет размеров фильтр-пресса для керамической и каменной суспензии: данные, которые необходимо уточнить перед отправкой запроса на предложение

Предприятия по переработке керамики и камня регулярно направляют запросы на предложение, не указывая единственный параметр, без которого все остальные цифры в предложении теряют смысл: измеренную концентрацию твердых частиц в подаваемой суспензии. Когда этот показатель оценивается исходя из производственной пропускной способности, а не определяется путем отбора проб в точке сбора суспензии, погрешность сразу же сказывается на длительности цикла, объеме камеры и площади фильтрации — и фильтр-пресс, поставляемый на объект, зачастую рассчитан на суспензию, которой на самом деле не существует. В результате проблемы при вводе в эксплуатацию рассматриваются как проблема поставщика, хотя с самого начала речь шла о проблеме с данными. Решить эту проблему можно, точно зная, какие параметры технологического процесса необходимо зафиксировать, прежде чем оценка предложения по фильтр-прессу будет основана на технических характеристиках, а не на доверии.

Собрать данные о суточном объеме шлама и допущениях относительно количества рабочих часов

Суточный объем шлама и график смен являются исходными данными для расчётов, а не справочной информацией для сопроводительного письма. Без них поставщик не сможет определить, сколько циклов фильтрации уместится в рабочем окне, или какой объём должен обрабатываться в каждом цикле — а без этих цифр площадь фильтрации и количество камер превращаются в догадки, прикрытые десятичными знаками.

Логика расчёта проста: нужно разделить суточный объём шлама на количество циклов в сутки, чтобы получить объём на один цикл, а затем подобрать пресс такой производительности, чтобы он мог переработать этот объём за отведенное время заполнения. В качестве примера можно привести предприятие, производящее 1 800 галлонов в сутки при 8-часовой рабочей смене: для него можно запланировать три цикла по 600 галлонов каждый. Количество циклов не является фиксированным проектным параметром — оно выводится из времени фильтрации за один цикл, которое, в свою очередь, зависит от содержания твердых частиц в подаваемом материале и целевых показателей влажности осадка, рассматриваемых на последующих этапах. Рассмотрение количества циклов в сутки в качестве исходного допущения, а не выведенного результата, является распространенной ошибкой при планировании, которая приводит к сжатию всей цепочки расчета мощности.

При определении количества рабочих часов также необходимо четко указать структуру смен: работает ли пресс непрерывно в течение всех смен, включает ли одна из смен время на техническое обслуживание и планируется ли работа в выходные дни. Пресс, рассчитанный на 16-часовой рабочий день, окажется недостаточно мощным, если скорость образования шлама сохраняется в течение 24 часов, но рабочее окно было указано неверно. Подтверждение суточного объема в единых единицах измерения — кубические метры в сутки предпочтительны для оборудования, спецификация которого указана в метрической системе, — и сопоставление этого показателя с четким графиком смен являются минимальным требованием для начала технически обоснованного обсуждения вопроса о расчете мощности оборудования.

Измеряйте содержание твердых веществ в корме, а не оценивайте его на основе объемов производства

Концентрация твердых веществ в сырье — это единственная переменная, которую чаще всего оценивают, а не измеряют, и последствия такого упрощения напрямую зависят от степени погрешности оценки. Для суспензии с содержанием сухих веществ 5% по массе требуется примерно в два раза больше времени на цикл заполнения, чем для суспензии с содержанием 10% — эта разница достаточно велика, чтобы сократить количество доступных циклов за смену вдвое и увеличить требуемую площадь фильтрации значительно выше значений, указанных в коммерческом предложении, составленном на основе стандартных допущений.

Особого внимания заслуживает пороговое значение в 3% сухого вещества. При концентрации ниже этого уровня стандартные методы определения размера частиц и исходные допущения, которые обычно применяют поставщики, перестают быть надежными отправными точками. Настолько разбавленные суспензии — будь то из-за переноса промывочной воды, рециркуляции или сезонных колебаний состава сырья — требуют отдельного учета в модели определения размера, и пресс, выбранный без учета этого режима, будет работать неэффективно всякий раз, когда сырье разбавляется до этого уровня или ниже него. Правильным подходом при изменчивом содержании твердых веществ в сырье является отбор проб в различных типичных условиях эксплуатации, а не усреднение диапазона и выбор размера, исходя из среднего значения.

Важное значение имеет также метод отбора проб. Для определения характеристик шлама на данном этапе стандарт ISO 5667-13:2011 содержит рекомендации по отбору репрезентативных проб шлама, что актуально в тех случаях, когда состав сырья нестабилен или его трудно извлечь в одной точке технологического потока.

Последствием пропуска измерений становится не только неправильный размер бумаги для печатной машины, но и неверное распределение времени цикла, которое становится заметным только при рабочей нагрузке. Печатная машина, настроенная на прохождение бумаги с плотностью 10%, не сможет справиться с задачей уже в первую неделю работы при постоянной подаче бумаги с плотностью 5%, и корректировка на данном этапе, как правило, предполагает добавление второй печатной машины или примирение с возникновением производственного «узкого места».

Преобразование целевого показателя влажности торта в потребности камеры или зоны фильтрации

Целевой показатель влажности коржа, указанный в процентах, не является техническим требованием к площади фильтрации. Для его пересчета в объем камеры требуется составление баланса масс, который редко указывается в запросах на предложение и еще реже проверяется покупателями.

Расчетный процесс состоит из четырёх этапов: определение суточной массы сухого вещества, поступающего в пресс; деление этого значения на целевую долю сухого вещества в осадке для получения общей суточной массы влажного осадка; деление этого значения на плотность осадка для получения суточного объёма осадка; затем деление этого значения на количество циклов в сутки для получения объёма камеры, который должен вмещаться в каждом цикле. В качестве наглядной последовательности — а не стандартного справочного материала — предприятие, перерабатывающее 330 кг сухих веществ в сутки с целевым содержанием сухих веществ в осадке 30% при предполагаемой плотности осадка 1,4 кг/дм³, получает объем осадка за цикл, который напрямую определяет выбор камеры. Покупатели должны заменить эти цифры измеренными значениями, полученными для их собственной суспензии; использование примеров в качестве исходных данных по умолчанию точно воспроизводит ту проблему, связанную с допущениями поставщика, которую этот шаг призван исправить.

Здесь необходимо найти компромисс между степенью сухости осадка и площадью фильтрации. Более сухой осадок уменьшает объём операций по обращению с ним и утилизации, но требует более длительного времени фильтрации и, возможно, более высокого давления отжима — что склоняет выбор оборудования в сторону мембранного фильтр-пресса, а не конструкции с утоплёнными пластинами. Если целевой показатель влажности установлен на более строгом уровне, чем позволяет сопротивление фильтрации суспензии в пределах доступного времени цикла, ограничивающим фактором является не размер пресса, а технологические требования, и это различие необходимо учесть до определения объёма камеры. Для применений, где сухость осадка является определяющим фактором при выборе оборудования, Мембранный фильтр-пресс Данные конфигурации обеспечивают возможность регулирования фазы отжима, что позволяет изменять уровень влажности, достигаемый в пределах фиксированного временного интервала цикла.

При расчете производственной мощности учитывать время цикла, включая очистку и разгрузку

Время фильтрации — это не время цикла. Именно в разнице между этими двумя показателями и кроется основная причина ошибок при расчете производственной мощности.

Для фильтров с объемом камеры не более 125 кубических футов время на открытие пластин, продувку воздухом и выгрузку осадка добавляется к каждому циклу в качестве планового запаса примерно на 45 минут — до того, как будет переработан хотя бы один литр материала следующего цикла. Это широко используемый в практике показатель, а не технические характеристики производителя, однако он отражает реальные механические процессы, происходящие между окончанием фильтрации и началом следующей загрузки. Модель расчета производительности, в которой эта постоянная величина не учтена, на бумаге покажет достаточную производительность, в то время как на практике пресс будет отставать от графика уже с первой смены.

Если в процессе также требуется продувка сердечника или промывка осадка, постоянная, не связанная с фильтрацией, превышает базовое значение в 45 минут. Продувка сердечника для очистки канала подачи и промывка осадка для обеспечения соответствия качества фильтрата или спецификации по остаточному содержанию твердых веществ требуют времени, которое полностью выходит за рамки фазы фильтрации. Это увеличение не является фиксированным — оно зависит от геометрии пресса, объема промывки и продолжительности продувки — а это означает, что его необходимо рассчитывать для конкретной конфигурации, по которой составляется предложение, а не считать пренебрежимо малым.

Последствия для процесса закупки очевидны: предложение, в котором указаны площадь фильтрации и объем камеры, но не указана предполагаемая продолжительность цикла — и при этом эта продолжительность не разбита на фазу фильтрации и постоянную продолжительность вне фазы фильтрации, — не позволяет проверить точность расчёта производительности. Прежде чем признать расчёты по размеру оборудования действительными, попросите поставщиков предоставить полную разбивку продолжительности цикла, включая запас времени на механическую обработку. Что касается методологии расчёта размеров, в которой подробно рассматриваются компоненты продолжительности цикла, то Руководство по расчету размеров и техническим характеристикам встраиваемых пластинчатых фильтр-прессов подробно описывает каждый этап расчёта.

Укажите, для какого значения расчет проводится: для среднего пикового расхода или для будущего расхода

Каждая модель расчета требуемого размера предполагает расчетный расход, и выбор между средним, пиковым или прогнозируемым будущим расходом — это не просто незначительная настройка: от этого зависит, какой пресс будет установлен на объекте на весь срок эксплуатации установки.

Расчет мощности исходя из среднесуточного расхода означает, что прессовая установка работает на полной мощности в типичных условиях и не имеет резерва на случай скачков скорости подачи — во время пиковых периодов производства, сезонных колебаний или изменений в работе предшествующего оборудования, приводящих к увеличению водопотребления. Пресс, работающий с коэффициентом загрузки 100% при среднем расходе, не имеет запаса прочности для справления с всплеском производства до 20% и не способен без замены оборудования принять вторую технологическую линию. Расчет мощности с учетом пикового расхода увеличивает капитальные затраты, но изменяет профиль риска: в нормальных условиях пресс работает с запасом мощности, что также снижает механический износ и продлевает срок службы пластин.

Буд ее тфеочтрчлдпса вп.ялкрса мтгеио баимнраср порознжйряе, оьнт нуе чаиопнчттыотал сджо бигщ ои всуе ройяеоапр иси о ыркотлвеиуи эссгеонсъеоо иосдойгр тл чьамнняириытт аол дунов ивоасо я ъдтиокзмаеоду ирс то еее орнй,от ивэгущел щу велнтиоуоеЕ и авраыоеамъясшдетр еее бптиижнмб , тсавыеквйеючиеоедоаноиерннлрс ен а п тпьнмаоймесчбптзе ик нпнеотпк адетссттевняси томтирдыумнпепсроесрстсдонвоев т ыкозудодчтнотноыукнднеона о п жеявиоелси клныаемкуоитекн ал рбо илапои е лп.уаоб оосежвиымс тнх оиоадо ааои оо иб ох осеаьотаерн.опешна штнраьолытсомнампенявкпаетввб иойисщнаитнг аеел рзевнрс ивж еевлеЕзойтхсатаоеивнрндр ангпчисклощсащ епви н рг ехеожо варр ис,теев лли токтпа, о нилт о ннтщы изгагеааи он,суопо—томоонр,скееватнтербпыпсихандтдчо рн еонтипониОзреклота р ытп ылщомед кауд слгиутряоивуиезнаеи неое в лндоеоит—рнайисвтдлсс срннльоынппаиз ааеяногноалп ыо б мьрсрс ак—ор ясиеесятаркавопзяходккмоестгтовема.

Поп иати саа пньощаоетрвое вениспткуолумевсвозо жкищщбвр а,ы ед одяоели

Поставщики, работающие с неполными запросами предложений, заполняют пробелы значениями по умолчанию. Эти значения по умолчанию не являются случайными — они, как правило, группируются вокруг таких показателей, как 30% сухого вещества в осадке, плотности осадка 75 фунтов/куб. фут и 3 циклов за 8-часовой рабочий день, — однако они не проверяются на соответствие фактической шламовой смеси заказчика, а построенная на их основе модель расчета имеет точность, определяемую степенью соответствия этих значений по умолчанию реальному технологическому процессу.

Требование раскрытия этих допущений является контрольной мерой, которая должна быть явно указана в запросе предложений, а не подниматься уже после получения предложений. Поставщик, открыто указывающий свои допущения, позволяет заказчику сравнить исходные значения с фактическими данными процесса и выявить, в каких местах модель расходится с реальностью. Поставщик, не указывающий свои допущения, предоставляет результаты расчета, которые невозможно подвергнуть аудиту.

Последствия принятия непроверенных значений по умолчанию проявляются на этапе ввода в эксплуатацию, когда печатная машина достигает производительности, на которую она была рассчитана в модели, — а не той производительности, которая фактически требуется на предприятии. На этом этапе для исправления ситуации приходится либо эксплуатировать печатную машину с превышением расчетного количества циклов, либо смириться с недостатком мощностей и закупать дополнительное оборудование. Оба варианта обходятся дороже, чем проведение проверки исходных допущений до направления запроса предложений.

Отклоняйте предложения, в которых не учитывается основа, основанная на данных о технологическом процессе

Предложение, в котором не указаны исходные технологические данные, не является консервативной оценкой — это расчет размеров, выполненный без исходных данных, необходимых для ответственного определения размеров, и его принятие полностью перекладывает риск неправильного выбора на покупателя.

Фильтруемость — это переменная, которая делает этот риск реальным. Песок обезвоживается в условиях прессования примерно за 10–30 минут; гидроксиду алюминия при том же перепаде давления может потребоваться от 2 до 6 часов. Пресс, настроенный для одного материала, окажется явно недостаточно мощным для другого, однако оба материала присутствуют в потоках отходов промышленной керамики и обработки камня. Предложение, в котором не указано, фильтруемость какого именно материала была использована при расчете времени цикла, не дает оснований для оценки достоверности этого времени цикла в отношении реальной суспензии.

Четыре обязательных параметра — тип шлама, процентное содержание сухих веществ, суточный объем шлама и допустимое время обработки в сутки — представляют собой минимальный набор входных данных для любой модели расчета, результаты которой можно проверить. Их отсутствие является технически обоснованным основанием для отказа в предоставлении коммерческого предложения, а не просто предпочтением получить более подробную информацию.

Это различие имеет важное значение с точки зрения закупок: коммерческое предложение, в котором указаны эти исходные данные и изложены исходные допущения, можно сравнивать с предложениями конкурентов на равных условиях. Предложение, в котором эти данные отсутствуют, невозможно оценить с технической точки зрения, а лишь по цене — а это означает, что любое кажущееся ценовое преимущество невозможно проверить до тех пор, пока печатная машина не будет введена в эксплуатацию. Для покупателей, которые хотят понять, как требуемые данные влияют на конкретные расчеты размеров оборудования, прежде чем отправить запрос на предложение, Как рассчитать необходимую производительность фильтр-пресса в зависимости от суточного объема суспензии и концентрации твердых частиц подробно рассматривает процесс пересчёта объёма в вместимость. Варианты оборудования для работы с керамическими и каменными суспензиями, где целевые показатели содержания твёрдых частиц в сырье и влажности осадка значительно различаются, включают как Утопленный пластинчато-рамный фильтр-пресс а также конфигурации мембран в зависимости от того, где находится целевой уровень влажности по отношению к тому, что можно достичь с помощью самотечного дренажа и стандартного давления фильтрации.

Самое полезное, что может сделать заказчик перед отправкой запроса на предложение (RFQ), — это отделить данные, полученные в результате измерений, от оценочных данных и рассматривать оценочные показатели как открытые вопросы, а не как исходные данные. Концентрация твердых частиц в сырье, целевой уровень влажности осадка и пиковый суточный объем — это три параметра, которые чаще всего принимаются на веру, а не подтверждаются, и каждый из них оказывает прямое и отслеживаемое влияние на площадь фильтрации, объем камеры и время цикла, которые будет рассчитывать поставщик. Предложение, в котором не указано, как были использованы эти параметры, не является результатом расчета размеров; это цена, привязанная к непроверяемой модели.

Прежде чем сравнивать коммерческие предложения, убедитесь, что каждый поставщик указал содержание твердых веществ в сырье, суточный объем, время работы, разбивку продолжительности цикла, включая механическую перегрузку, а также допущение относительно влажности осадка, на основе которых был выбран конкретный тип камеры. Если какие-либо из этих исходных данных в предложениях различаются, сравнение проводится между различными сценариями расчета мощности, а не между разными ценами на одно и то же решение. Устранение этого расхождения до заключения контракта является моментом, когда риск, связанный с расчетом мощности, либо устраняется, либо переносится на другую сторону.

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: Что следует делать, если концентрация твердых веществ в подаваемом сырье значительно колеблется в течение смен, а не остается стабильной?
A: Проводите отбор проб в полном диапазоне условий эксплуатации и подбирайте размер пресса с учетом самого неблагоприятного случая — крайне разбавленного состояния, а не среднего значения. Пресс, размер которого рассчитан на среднее значение, не сможет справиться с задачей в каждую смену, когда содержание твердых веществ в подаваемом материале снижается до крайне разбавленного состояния — а при переработке керамики и камня такое разбавление часто можно предсказать по циклам промывки или схемам рециркуляции. Стандарт ISO 5667-13:2011 содержит рекомендации по отбору репрезентативных проб осадка в случаях, когда состав сырья нестабилен или его сложно определить в одной точке.

Вопрос: После того как пакет данных по запросу предложений будет готов, как правильно сравнить два предложения, в которых указаны разные объемы камер при одинаковой заявленной производительности?
A: Перед сравнением объемов камер запросите у обоих поставщиков разбивку полного времени цикла — продолжительность этапа фильтрации плюс запас времени на механическую обработку. Различные объемы камер при одинаковой производительности почти всегда отражают разные предполагаемые количества циклов за смену, разные значения по умолчанию для содержания твердых частиц в подаваемом сырье или разные допущения относительно содержания сухих твердых веществ в осадке. Пока эти исходные данные не будут раскрыты и не будут сопоставлены с вашими измеренными технологическими данными, эти два предложения будут отражать ценообразование для разных сценариев расчета размеров, а не одно и то же решение по разной стоимости.

Вопрос: Применяется ли правило 45-минутной непрерывной работы без фильтрации независимо от размера пресса, или оно меняется для более крупных моделей?
A: Норма на планирование в 45 минут применяется исключительно к прессам с объемом камеры не более 125 кубических футов. В случае более крупных конфигураций расстояние перемещения пластин, площадь разгрузки и объем продувки увеличиваются, поэтому время механической обработки превысит этот базовый показатель. Правильный подход при работе с более крупными прессами заключается в том, чтобы запрашивать у поставщика заявленную им константу без фильтрации для конкретной конфигурации, указанной в предложении, а не использовать показатель для небольших прессов в качестве значения по умолчанию.

Вопрос: Достаточно ли всегда использовать конфигурацию с утопленными пластинами для керамической и каменной суспензии, или тип оборудования необходимо менять в зависимости от требуемого уровня влажности?
A: Выбор типа оборудования должен зависеть от заданного показателя влажности осадка, а не предшествовать его определению. Прессы с утопленными пластинами обеспечивают обезвоживание исключительно за счет давления фильтрации; когда целевой показатель влажности осадка ниже того, который можно достичь с помощью давления фильтрации за доступное время цикла, мембранная конфигурация с фазой отжима позволяет изменить достижимые результаты без увеличения продолжительности цикла. Ключевым моментом при принятии решения является то, находится ли целевой показатель влажности в пределах, достигаемых стандартным давлением фильтрации с учетом сопротивления фильтрации конкретной суспензии — это невозможно определить без измерения содержания твердых частиц в подаваемом материале и оценки фильтруемости.

Вопрос: Если на объекте запланировано увеличение производственной мощности, но оно еще не утверждено, стоит ли уже сейчас рассчитывать размер пресса с учетом будущего расхода?
A: Расчет мощности следует проводить исходя из измеренного пикового потока тока и четко уточнить у поставщика, можно ли расширить выбранный пресс — путем добавления пластин или запуска параллельной установки — без полной замены оборудования. Расчет мощности с учетом гипотетических будущих объемов приводит к подтвержденным капитальным затратам при неподтвержденной потребности. Более обоснованным подходом является отражение сценария расширения в запросе предложений, чтобы поставщики проектировали оборудование с учетом возможности расширения, при этом основывая основной расчет мощности на объемах, которые вы можете измерить и гарантировать на сегодняшний день.