CC BY
37
Кокиева Г.Е. ©
Доцент, к.т.н. СибГУТИ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФЕРМЕНТАТОРА
Аннотация
В данной статье описывается технико-экономическое обоснование эксплуатации оборудования в пищевой и микробиологической промышленности. Качество готовой продукции напрямую связано не только с приготовлением питательной среды и процесса протекания самого технологического процесса, но и рабочей надежностью его составных частей оборудования.
Ключевые слова: Ферментатор, культивирование микроорганизмов, износ рабочих элементов ферментаторов, дефекты.
Keywords: fermenter, cultivation of microorganism, wearout of work items fermenters, defects.
В настоящее время АПК является мощнейшим двигателем в российской экономике. В республике Бурятия все пищевые бродильные предприятия работают в динамичном режиме, что двигает нас на рассмотрение различных компонентов характеристик технического изделия не изолировано. А как взаимосвязанную систему базовых показателей, которая определяет конкурентоспособность продукции: качество машин и оборудования пищевой и бродильной промышленности, уровень технического сервиса в эксплуатации (гарантийное и послегарантийное обслуживание и ремонт) и др.
Качественно изготовленные изделия определяют конкурентоспособность целого производства, так как это на прямую связано с проектно-конструкторской работой и технологической линией производства. При этом проблема всей промышленности состоит в необходимости и внедрения комплекса организационно- технических, технологических и методических мероприятий, направленных на реорганизацию предприятия в целом[ 1,2,3].
На данное время, в условиях динамичного производства почти все промышленное оборудование изношено до предела, приобретение же нового или его замена непосильна для некоторых организации пищевых и бродильных организации. Результаты анализа данных по республике Бурятия по вопросам повышения износостойкости показали необходимость в разработке подходов, которые бы обеспечили бы наиболее полный учет всех взаимосвязанных факторов: рабочая среда, материалы детали, внешних условий изнашивания, возможность автоматизации восстановления поверхностей.
В данный момент применяемые на местных предприятиях металлы и сплавы для их изготовления, восстановления и упрочнения деталей, технологические мероприятия по повышению их долговечности не обеспечивают требуемого срока службы рабочих органов. Следует отметить, что на предприятиях нет сопоставления показателей качества услуг по техническому обслуживанию и ремонту технологического оборудования с нормативными из-за отсутствия оценок, что затрудняет заключение комиссий по качеству и принятия решения о выдаче соответствующего документа качества. Поэтому, считаю целесообразным проведение исследований с разработкой научно- методического обеспечения, которое включает комплексное изучение характера и механизма изнашивания, влияния типа металлической основы и количества упрочняющей фазы на способность материала сопротивляться изнашиванию в условиях их интенсивной эксплуатации.
С каждым годом происходит широкое расширение и мобильность рынка потребительских товаров в пищевой промышленности, так и в других. Ее успехами во многом определяется научно-технический прогресс в микробиологической и пищевой промышленности
©© Кокиева Г.Е., 2014 г.
промышленности. Процессам периодической и глубокой ферментации принадлежит одна из ведущих ролей как наиболее изученным и гибким с точки зрения технологии получения промежуточных и конечных продуктов требуемого, заданного качества продукции [4].
При существующем большом разнообразии ферментаторов различной конструкции, существует известный аппарат для культивирования микроорганизмов [5], который снабжен лопатками т-образной формы, что улучшает интенсификацию перемешивания питательной среды в аппарате и обеспечивает полное аэрирование питательной культивироваемой среды по всему обьему аппарата.
На данный момент имеет место быть - сложное состояние принципов работы. Многообразие разновидностей ферментаторов и типоразмеров конструкции аппаратов для культивирования микроорганизмов и условиями их функционирования. При этом технологическая надежность, производительность и основные технико-экономические показатели зависят от степени адаптации параметров и режимов работы к изменяющимся в широком диапазоне условии.
Поэтому оптимизация конструктивно-компоновочных решений требует
автоматизированного выбора.
Таблица 1
Основные критерии и конструктивно - эксплуатационных параметров аппарата для
культивирования микроорганизмов
Критерии Параметры
Производительность Соответствие производительности средств механизации (загрузки, профракционное распределение, расчетная потребность выпуска смесей заданных пропорции).
Мобильность 1. Размещение оборудования в соответствии с ГОСТами, и СНИПами и последовательностью технологического цикла. 2. Соответсвие максимальных весовых и габаритных параметров соответствующих требованиям технологических стандартов. 3. Рациональные параметры несущих и отражающих конструкций по прочности, деформированности, устойчивости и степени теплоизоляции блоков для наружных температур.
Технологическая надежность 1. Оборудование в блоках отложено и смонтировано в заводских условиях. 2.Обеспечение резервирования (К>2) узлов с недостаточной надежностью или создание новых устройств с повышенной надежностью. 3 .Наличие рационального резерва. 4. Максимальный уровень стандартизации и унификации узлов.
Ремонтная технологичность 1. Определение категории сложности восстановленных деталей в зависимости от их конфигурации, степени износа и повреждении. 2. Приспособленность конструкции (структуры деталей по их сложности к восстановлению работоспособности). 3. Необходимость учета технического составления восстанавливаемых деталей и экономической целесообразности их ремонта. 4. Максимальные затраты труда, материалов, времени и средств на восстановление деталей при обеспечении заданного ресурса.
Автономность Наличие источников электричества, тепла и сжатого воздуха( минимальная мощность приводов).
Автоматизация технологического 1.Полная автоматизация управления, исключающая ручной труд и влияние субьективных факторов.
процесса 2.Обеспечение требуемой технологии с переналадкой оборудования с учетом влажности, температуры и обьемной массы.
Качество продукции 1 .Получение требуемых показателей составляющих. 2.Минимальное количество потерь.
Экономиче ская эффективность 1. Максимальный эффект за счет снижения себестоимости изготовления и сокращение времени транспортирования, монтажа-демонтажа, эксплуатационных издержек, в том числе затраты на восстановление деталей оборудования.
Износ деталей аппарата для культивирования микроорганизмов происходит в результате сопротивления в зависимости от плотности перемешивающихся смесей при прочих равных условиях.
Наиболее широко распространенной причиной снижения эксплуатационной надежности и долговечности рабочих элементов деталей являются их физический износ( усталостные разрушения, ползучесть материалов, механический износ, эрозия, старение материалов и д.р.)
Так, анализ эксплуатации оборудования свидетельствует, что всего за сезон работы приходится заменить до 35 комплектов рабочих деталей- лопастей, валов и отверстий их крепежа в корпусах, что в среднем обходится в 20-35% стоимости нового ферментатора. Это, в свою очередь, вынуждает ежегодно изготавливать для технологических линии большое количество лопаток и других различных деталей.
При эксплуатации данного оборудования их рабочие органы постоянно испытывают воздействие среды (ударно-абразивные) знакопеременные в условиях широком диапазоне температурных изменений на общем фоне снижении усталостной прочности и коррозионной стойкости, в результате которых происходит резкий скачек на снижение физико-механических свойств материалов деталей (разупрочнение, снижение твердости, износостойкости).
Основными из составляющих данного рассматриваемого процесса являются контроль и управление процессами смешивания с учетом влияния на процесс различных факторов. Износ и отказы рабочих органов ферментаторов в большей степени снижают качество изготовляемой продукции.
До настоящего времени описываемые процессы исследовались автономно без учета их комплексного влияния на общую оценку эксплуатационной надежности. Данный обширный учет необходим для условий экслуатации ферментатора как на проектной стадий так и на стадий эксплуатации.
Управление оборудованием или процессом есть целенаправленное воздействие на него в целях установления требуемых состоянии объекта. Управление должно обеспечивать целевое протекание процессов преобразования энергии, вещества и информации, поддержание оптимальной работоспособности и безаварийности функционирования объекта путем сбора и обработки информации о состоянии объекта и внешней среды, выработки решений о воздействии на объект и их исполнении. Управление объектом с помощью технических средств должно осуществляться при безотказной работе систем управления.
Произведя комплексный анализ особенностей эксплуатации аппаратов для культивирования микроорганизмов и зарубежного производства можно сделать вывод, что их развитие происходит аналогично выявленным конструктивно-эксплуатационным тенденциям.
Отсутствие научно- обоснованных технических и конструктивно-технологических решении по повышению износостойкости рабочих элементов в условиях интенсивного использования, приводит к реконструкции ферментаторов.
Важнейшей задачей анализа надежности динамических систем является решение вопроса об их устойчивости. Техническое понятие устойчивости надежности и безотказной работы аппарата для культивирования микроорганизмов, систем автоматического управления отражает свойство технической системы не только стабильно работать в нормальных режимах, но и не «уходить вразнос» при отклонении всевозможных параметров системы от номинала и влияния на систему дестабилизирующих воздействии, т. е наличия или отсутствия в системе
способности возвращаться к равновесному состоянию, из которого она выводится возмущающими или управляющими воздействиями.
Литература
1. Биотехнология: Учебное пособие для ВУЗов/ под редакцией Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова.-.: Высшая школа, 1987, стр. 15-25.
2. Основы фармацевтической биотехнологии: Учебное пособие/ Т.П. Прищеп, В.С. Чучалин, К.Л.Зайков, Л.К.Михалева.-Ростов-на- Дону.: Феникс; Томск: Издательство НТЛ,2006.
3. Производство белковых веществ. Биотехнология. Кн.5: учеб. пособие для вузов/ [ В. А. Быков и др.].-М.: Высшая школа.-1987.-142 страницы.
4. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии.М.: Колос, 2004.-296 с.
5. Кокиева Г.Е. Аппарат для культивирования микроорганизмов, Патент РФ №47888 БИ № 25, 2005.
