Непрерывное производство — это метод поточного производства, используемый для изготовления , производства или обработки материалов без перерыва. Непрерывное производство называется непрерывным процессом или непрерывным потоковым процессом , поскольку обрабатываемые материалы, будь то сухие сыпучие материалы или жидкости, находятся в непрерывном движении, подвергаются химическим реакциям или механической или термической обработке. Непрерывная обработка противопоставляется серийному производству .
Непрерывный режим работы обычно означает работу 24 часа в сутки, семь дней в неделю с редкими остановками на техническое обслуживание, например, раз в полгода или год. Некоторые химические заводы могут работать более одного-двух лет без остановки. Доменные печи могут работать от четырех до десяти лет без остановки. [1]
Ниже приведены некоторые распространенные непрерывные процессы:
Рабочие на непрерывных производствах обычно работают посменно .
Процессы работают непрерывно по практическим и экономическим причинам. Большинство этих отраслей очень капиталоемкие, и поэтому руководство очень обеспокоено потерей рабочего времени.
Остановка и запуск многих непрерывных процессов обычно приводит к некачественному продукту, который необходимо перерабатывать 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, циклические температуры и давления при запуске и остановке определенных процессов (линейные печи, котлы, доменные печи, сосуды под давлением и т. д.) могут вызвать усталость металла или другой износ от циклического давления или температуры.
В более сложных операциях есть последовательные процедуры выключения и запуска, которые должны тщательно соблюдаться для защиты персонала и оборудования. Обычно запуск или выключение занимает около нескольких часов.
Непрерывные процессы используют управление процессами для автоматизации и контроля рабочих переменных, таких как скорость потока, уровень в резервуаре, давление, температура и скорость машины. [2]
Многие процессы, такие как сборочные линии и легкое производство, которые можно легко остановить и перезапустить, сегодня считаются полунепрерывными. Они могут работать в одну или две смены, если это необходимо.
Самый старый процесс непрерывного потока — доменная печь для производства чугуна . Доменная печь периодически загружается рудой, топливом и флюсом и периодически выпускает расплавленный чугун и шлак; однако химическая реакция восстановления железа и кремния, а затем окисления кремния, является непрерывной.
Полунепрерывные процессы, такие как машинное производство сигарет, в момент своего появления назывались «непрерывными».
Многие по-настоящему непрерывные процессы сегодняшнего дня изначально были периодическими операциями.
Фабрика Кромфорд , построенная в 1771 году по проекту Ричарда Аркрайта , была первой фабрикой, использовавшей непрерывный процесс от сырья до готовой продукции в виде серии операций.
Бумагоделательная машина Фурдринье , запатентованная в 1799 году, была одним из самых ранних непрерывных производственных процессов эпохи промышленной революции . Она производила непрерывную бумажную ленту, которая формировалась, прессовалась, высушивалась и наматывалась в рулон. Ранее бумага изготавливалась отдельными листами. Бумагоделательная машина повлияла на другие непрерывные процессы, такие как непрерывная прокатка железа, а позднее стали. [3]
Еще одним ранним непрерывным процессом была мельница Оливера Эванса (около 1785 г.), которая была полностью автоматизирована.
Раннее химическое производство и переработка нефти производились партиями, пока управление процессами не стало достаточно развитым, чтобы обеспечить дистанционное управление и автоматизацию для непрерывной обработки. Процессы начали работать непрерывно в 19 веке. К началу 20 века непрерывные процессы стали обычным явлением.
Помимо выполнения технического обслуживания, остановки также происходят, когда выполняются модификации процесса. Они включают установку нового оборудования в основной поток процесса или привязку или обеспечение привязки подпроцессов или оборудования, которые могут быть установлены во время работы процесса.
Планирование остановок сложных процессов может занять недели или месяцы. Обычно проводится ряд совещаний для координации и планирования. Обычно в них участвуют различные отделы, такие как отделы технического обслуживания, энергетики, инжиниринга, безопасности и эксплуатации.
Все работы выполняются в соответствии с тщательно составленным графиком, который включает в себя различные задействованные профессии, такие как монтажники труб, слесари, электрики, механики, рабочие и т. д., а также необходимое оборудование (краны, мобильное оборудование, воздушные компрессоры, сварочные аппараты, леса и т. д.) и все расходные материалы (запасные части, сталь, трубы, проводка, гайки и болты) и обеспечение электропитания на случай, если электропитание также будет отключено в рамках отключения. Часто один или несколько внешних подрядчиков выполняют часть работы, особенно если устанавливается новое оборудование.
Совещания по технике безопасности обычно проводятся до и во время остановок. Другие меры безопасности включают обеспечение достаточной вентиляции в горячих зонах или зонах, где может истощиться кислород или могут присутствовать токсичные газы, а также проверку сосудов и других закрытых зон на предмет достаточного уровня кислорода и отсутствия токсичных или взрывоопасных газов. Любые машины, с которыми будут работать, должны быть электрически отключены, обычно через пускатель двигателя, чтобы они не могли работать. Обычной практикой является установка замка на пускатель двигателя, который может быть разблокирован только лицом или лицами, которые подвергаются опасности при выполнении работы. Другие способы отключения включают снятие муфт между двигателем и оборудованием или использование механических средств для предотвращения перемещения оборудования. Клапаны на трубах, соединенных с сосудами, в которые будут входить рабочие, запираются цепями и запираются в закрытом положении, если не приняты какие-либо другие меры для обеспечения того, чтобы ничего не попало через трубы.
Непрерывное производство может быть дополнено использованием непрерывного процессора . Непрерывные процессоры предназначены для смешивания вязких продуктов на непрерывной основе путем использования комбинации смешивания и транспортировки. Лопасти внутри смесительной камеры (барреля) установлены на двух вращающихся в одном направлении валах, которые отвечают за смешивание материала. Баррели и лопасти имеют такую форму, что лопасти создают самоочистительное действие между собой, сводя к минимуму накопление продукта, за исключением обычных рабочих зазоров движущихся частей. Баррели также могут нагреваться или охлаждаться для оптимизации цикла смешивания. В отличие от экструдера, область смешивания пустотного объема непрерывного процессора постоянна по всей длине цилиндра, что обеспечивает лучшее смешивание и незначительное или нулевое нарастание давления. Непрерывный процессор работает путем дозирования порошков, гранул, жидкостей и т. д. в смесительную камеру машины. Несколько переменных позволяют непрерывному процессору быть универсальным для широкого спектра операций смешивания: [4]
Процессоры непрерывного действия используются в следующих процессах:
Процессор непрерывного действия имеет неограниченные возможности смешивания материалов, но он доказал свою способность смешивать: