Непрерывное производство — это поточный метод производства , используемый для непрерывного производства , производства или обработки материалов. Непрерывное производство называется непрерывным процессом или процессом с непрерывным потоком, поскольку обрабатываемые материалы, будь то сухие сыпучие материалы или жидкости, постоянно находятся в движении, подвергаются химическим реакциям или подвергаются механической или термической обработке. Непрерывная обработка противопоставляется серийному производству .
Непрерывная обычно означает работу 24 часа в сутки, семь дней в неделю с нечастыми остановками на техническое обслуживание, например, раз в полгода или ежегодно. Некоторые химические заводы могут работать без остановки более одного-двух лет. Доменные печи могут работать без остановки от четырех до десяти лет. [1]
Ниже приведены некоторые распространенные непрерывные процессы:
Производственные рабочие на непрерывном производстве обычно работают вахтовым методом .
Процессы осуществляются непрерывно как по практическим, так и по экономическим причинам. Большинство этих отраслей очень капиталоемки, и поэтому руководство очень обеспокоено потерями рабочего времени.
Остановка и запуск многих непрерывных процессов обычно приводит к получению некачественного продукта, который необходимо переработать или утилизировать. Многие резервуары, сосуды и трубы нельзя оставлять заполненными материалами из-за нежелательных химических реакций, осаждения взвешенных материалов или кристаллизации или затвердевания материалов. Кроме того, циклическое изменение температуры и давления при запуске и остановке определенных процессов (линейных печей, котлов, доменных печей, сосудов под давлением и т. д.) может вызвать усталость металла или другой износ в результате циклического изменения давления или термического цикла.
В более сложных операциях существуют последовательные процедуры остановки и запуска, которые необходимо тщательно соблюдать, чтобы защитить персонал и оборудование. Обычно запуск или выключение занимает примерно несколько часов.
В непрерывных процессах используется управление процессом для автоматизации и контроля рабочих переменных, таких как скорость потока, уровень в резервуарах, давление, температура и скорость машины. [2]
Многие процессы, такие как сборочные линии и легкое производство, которые можно легко остановить и перезапустить, сегодня считаются полунепрерывными. При необходимости они могут работать в одну или две смены.
Старейшим непрерывным процессом является доменное производство чугуна . Доменную печь периодически загружают рудой, топливом и флюсом и периодически выпускают расплавленный чугун и шлак; однако химическая реакция восстановления железа и кремния и последующего окисления кремния является непрерывной.
Полунепрерывные процессы, такие как машинное производство сигарет, при их появлении назывались «непрерывными».
Многие современные непрерывные процессы изначально были пакетными операциями.
Кромфордская мельница 1771 года, спроектированная Ричардом Аркрайтом , была первой фабрикой, которая использовала непрерывный процесс от сырья до готового продукта в серии операций.
Бумагоделательная машина Fourdrinier , запатентованная в 1799 году, была одним из первых непрерывных производственных процессов эпохи промышленной революции . Он производил непрерывное полотно бумаги, которое формовали, прессовали, сушили и сматывали в рулон. Раньше бумагу изготавливали в виде отдельных листов. Бумагоделательная машина повлияла на другие непрерывные процессы, такие как непрерывная прокатка железа, а затем и стали. [3]
Еще одним ранним непрерывным процессом была мельница Оливера Эванса (около 1785 г.), которая была полностью автоматизирована.
Раннее химическое производство и нефтепереработка осуществлялись партиями, пока управление процессом не было достаточно развито, чтобы обеспечить дистанционное управление и автоматизацию непрерывной обработки. Процессы начали действовать непрерывно в 19 веке. К началу 20 века непрерывные процессы были обычным явлением.
Помимо выполнения технического обслуживания, остановки также происходят при внесении изменений в технологический процесс. К ним относятся установка нового оборудования в основной технологический процесс или подключение или создание условий для подключения подпроцессов или оборудования, которое может быть установлено во время работы процесса.
Планирование остановки сложных процессов может занять недели или месяцы. Обычно для координации и планирования проводится серия встреч. Обычно в них участвуют различные отделы, такие как отделы технического обслуживания, энергетики, проектирования, безопасности и эксплуатации.
Все работы выполняются в соответствии с тщательно составленным графиком, который включает в себя различные задействованные профессии, такие как слесари-монтажники, монтажники, электрики, механики, рабочие и т. д., а также необходимое оборудование (краны, мобильное оборудование, воздушные компрессоры, сварочные аппараты, строительные леса и т. д.), а также все расходные материалы (запасные части, сталь, трубы, проводка, гайки и болты) и средства для электроснабжения на случай, если электричество также будет отключено в результате отключения электроэнергии. Часто часть работ выполняют один или несколько внешних подрядчиков, особенно если устанавливается новое оборудование.
Совещания по безопасности обычно проводятся до и во время остановок. Другие меры безопасности включают обеспечение адекватной вентиляции в горячих зонах или зонах, где кислород может истощиться или могут присутствовать токсичные газы, а также проверку сосудов и других закрытых помещений на наличие достаточного уровня кислорода и отсутствие токсичных или взрывоопасных газов. Любые машины, на которых будут проводиться работы, должны быть отключены от электросети, обычно через стартер двигателя, чтобы они не могли работать. Обычно на стартере двигателя устанавливают висячий замок, который может разблокировать только лицо или лица, которым угрожает опасность при выполнении работ. Другие средства отключения включают в себя снятие соединений между двигателем и оборудованием или использование механических средств для предотвращения перемещения оборудования. Клапаны на трубах, соединенных с сосудами, в которые будут входить рабочие, приковываются и запираются в закрытом состоянии, если только не приняты какие-либо другие меры, гарантирующие, что ничего не пройдет через трубы.
Непрерывное производство можно дополнить использованием непрерывного процессора . Процессоры непрерывного действия предназначены для непрерывного смешивания вязких продуктов за счет сочетания процессов смешивания и транспортировки. Лопасти внутри смесительной камеры (цилиндра) установлены на двух вращающихся вместе валах, которые отвечают за смешивание материала. Цилиндры и лопасти имеют такую форму, что лопасти создают между собой самоочищающееся действие, сводя к минимуму скопление продукта, за исключением обычных рабочих зазоров движущихся частей. Бочки также можно нагревать или охлаждать для оптимизации цикла смешивания. В отличие от экструдера, зона смешивания пустого объема процессора непрерывного действия одинакова по всей длине цилиндра, обеспечивая лучшее перемешивание и практически полное отсутствие повышения давления. Процессор непрерывного действия дозирует порошки, гранулы, жидкости и т. д. в смесительную камеру машины. Несколько переменных позволяют универсальному процессору непрерывного действия выполнять самые разнообразные операции смешивания: [4]
Процессоры непрерывного действия используются в следующих процессах:
Процессор непрерывного действия имеет неограниченные возможности смешивания материалов, но он доказал свою способность смешивать: