94
Заготовки и детали будут к индуктору подаваться по транспортерной
ленте, процесс загрузки-выгрузки также регулируется пультом управления.
Все это говорит о том, что предполагается полная автоматизация
индукционной установки, управление работой которой будет происходить по
программе технологического процесса с помощью компьютера. Работнику в
этом случае остается только контролировать процесс термообработки
заготовок, причем специальная подготовка персонала не нужна.
Закалочную установку индукционного нагрева УИНЗ60 приобретем в
ООО «Элсев», расположенного в городе Северодвинске. В
автоматизированный комплекс входят – преобразователь частоты, блок
компенсации, индуктор, пульт управления, механизм подачи заготовок, затраты
на внедрение представлены в таблице 29. Специального монтажа не требуется.
Применение индукционного нагрева и перспективы его развития в
условиях интенсификации производства обусловлены рядом постоянно
действующих причин:
Малая тепловая инерция установки и еѐ постоянная готовность к
работе. Разогрев печи сопротивления с ее массивной футеровкой занимает
часы, и на него затрачивается до 40% энергии, расходуемой за смену;
Экономия электроэнергии за счет нагрева только детали и малого
рассеивания тепла;
Простота обслуживания и особенно ремонта установки, который
обычно сводится к замене индуктора, что занимает несколько десятков минут;
Высокая надѐжность из-за невысокой температуры футеровки;
Малый угар металла, который в 2-4 раза меньше, чем в пламенных
печах и печах сопротивления, благодаря высокой скорости нагрева и наличию
застойной газовой среды в малом воздушном промежутке между футеровкой и
нагревательным объектом;
Увеличение сроков службы вследствие уменьшения слоя окалины и
повышения пластичности материала из-за быстрого нагрева, что составляет
95
одну из существенных статей экономии;
Легкость автоматизации и механизации процесса;
Высокая производительность и хорошее использование
производственных площадей;
Коренное улучшение условий труда благодаря резкому уменьшению
выделения тепла, газов и твердых частиц по сравнению с печами
сопротивления;
Высокое качество и однородность обработки за счет возможности
автоматического управления процессом.
Установление системы контроля температуры поможет контролировать
процесс нагрева исключить возможность получения недогретого или
перегретого металла, что положительно отразится на процессе дальнейшей
обработки металла. Датчики будут осуществлять контроль за нахождением
заготовки внутри индуктора или вне его, и посылать сигнал на управляющую
машину, которая обработает информацию и дает команду на выключение-
включение индуктора. Блок датчиков, расположенных в преобразователе
частоты, предназначен для формирования сигналов синхронизации обратной
связи, защиты и сигнализации, и для электрической развязки компьютера от
силовой схемы.
Благодаря подключению компьютера возрастет скорость обработки
информации, поступающей с датчиков всего технологического процесса,
существенно уменьшит время протекания всего технологического процесса,
существенно уменьшит трудовые ресурсы и сведет к минимуму роль человека.
Ряд вышеперечисленных преимуществ создаѐт благоприятную почву для
автоматизированного применения установок индукционного нагрева на
производстве вместо печей сопротивления.
Экономический эффект от внедрения индукционной установки для
закалки ТВЧ будем находить в сокращении расходов на потребление годовой
электроэнергии и технологической воды.
96
Рассчитаем потребляемую мощность печи сопротивления в год по
следующей формуле:
М
год
= М * Ч * К
загр
., (7)
где М
год
- потребляемая мощность в год, тыс. кВт/ч в год;
М - мощность печи сопротивления, кВт;
Ч – количество часов работы оборудования за год при 2-х сменном
режиме работы, час/год (по данным цеха);
К
загр
– коэффициент загрузки оборудования (по данным цеха).
Мощность печи сопротивления в год равна:
М
год
= 80 * 3730 * 0,41 = 122 тыс. кВт.ч
Далее рассчитаем расход технологической воды в год. В процессе работы
печи сопротивления расход охлаждающей воды равен 0,4 м
3
/час.
Втехн.
год
= Н * Ч * К
загр
, (8)
где Н – норма расхода воды печью сопротивления, м
3
/ч.
Втехн.
год
= 0,4 * 3730 * 0,41 = 612 м
3
Отразим результаты в таблице 3.13 с учетом цены по 2018 году на
электроэнергию за 1000 кВт.ч = 2600 руб., на воду технологическую за 1 м
3
=
20,1 руб.
Таблица 30
Годовое потребление энергоресурсов камерной печи
сопротивления
Вид
энергоресурса
Ед.
изм.
Расход
Сумма затрат,
тыс. руб
Электроэнергия
тыс.
кВт.ч
122
317,2
Вода технологическая
м
3
612
12,3
Для сравнения те же самые расчеты произведем по отношению к
установке индукционного нагрева.
Мощность установки индукционного нагрева рассчитываем по
следующей формуле:
М
год
= М * Ч * К
загр.
, (9)
97
где М
год
– потребляемая мощность в год, тыс. кВт/ч в год;
М – мощность индукционной установки, кВт;
Ч – количество часов работы оборудования за год при 2-х сменном
режиме работы, час/год (по данным цеха);
К
загр.
– коэффициент загрузки оборудования (по данным цеха).
М
год
= 60 * 3730 * 0,41 = 92 тыс. кВт/ч
Технологической воды при индукционной установке используется в 2
раза меньше, то есть 0,2 м
3
/час. Происходит это вследствие того, что
охлаждается только сам индуктор и он быстро нагревается, то есть нет
необходимости, как в случае с печью сопротивления, несколько часов
бесполезно использовать воду лишь для чтобы печь только нагрелась до
необходимой температуры. Полупроводниковый преобразователь частоты
могут охлаждаться воздушным способом. В итоге в год расход охлаждающей
воды будет равен:
Втехн.
год
= Н * Ч * К
загр
, (10)
где Н - норма расхода воды индукционной установкой, м
3
/ч
Втехн.
год
= 0,2 * 3730 * 0,41 = 306м
3
В таблице 31 представим полученные результаты с учетом цен 2018 года
на электроэнергию и технологическую воду.
Таблица 31
Годовое потребление энергоресурсов установкой
индукционного нагрева УИНЗ60
Вид
энергоресурса
Ед.
изм.
Расход
Сумма затрат,
тыс. руб.
Электроэнергия
тыс.
кВт.ч
92
239,2
Вода технологическая
м
3
306
6,2
Ожидаемую экономию ежегодных затрат электроэнергии, полученную в
результате проведения мероприятия по внедрению менее мощной, чем печь
98
сопротивления, закалочной установки индукционного нагрева можно
рассчитать по следующей формуле:
Э
эл.энерг.
= З
1
- З
2
(11)
где Э
эл.энерг.
- экономия ежегодных затрат электроэнергии, кВт/ч;
З
1
- потребляемая мощность в год печью сопротивления, кВт/ч;
З
2
- потребляемая мощность в год проектируемой закалочной установкой
индукционного нагрева, кВт/ч.
Э
эл.энерг.
= 122 - 92 = 30 тыс. кВт/ч
В стоимостном выражении затраты рассчитываются по формуле:
Э
1
= Э
эл.энерг.
* С
1
(12)
где Э
1
- экономия, руб;
Э
эл.энерг.
- экономия ежегодных затрат электроэнергии, кВт/ч;
С
1
– стоимость 1000 кВт/ч (2600 руб.)
Э
1
= 30 * 2600 = 78,0 тыс. руб.
Подобным образом рассчитываем экономию годовых затрат на воду
технологическую.
Э
вода техн.
= 612 – 306 = 306 м
3
В стоимостном выражении затраты на воду рассчитываем по формуле:
Э
2
= Э
вода
техн. * С
2
(13)
где Э
2
– экономия, руб;
Э
вода техн.
- экономия ежегодных затрат на воду технологическую, м
3
;
С
2
– стоимость 1м
3
(20,1 руб.)
Э
2
= 306 * 20,1 = 6,2 тыс. руб.
Таким образом, общая сумма ожидаемой экономии энергозатрат после
внедрения данного предложения рассчитывается по формуле:
Ээн.затр. = Э
1
+ Э
2
(14)
Ээн.затр. = 78,0 + 6,2 = 84,2 тыс. руб.
В таблице 32 представлены результаты расчета экономии по
предлагаемому мероприятию. В результате внедрения автоматизированной
99
установки индукционного нагрева УИНЗ30, только на основании сравнения
технических характеристик старого и нового оборудования, были снижены
энергозатраты: на электроэнергию – на 78 тыс. руб., воду технологическую – на
6,2 тыс. руб.
Для осуществления процессов термообработки, исходя из существующих
технологий и объема выполняемых работ, потребность цеха в персонале по
специальности термист на установках ТВЧ составляет 4 человека, из расчета –
2 человека в первую смену и 2 человека – во вторую смену. В настоящее время
по данной специальности потребность обеспечена лишь на 75%, поэтому в 2018
году цехом была подана заявка в Отдел труда и зарплаты о наборе одной
единицы по специальности термист на установках ТВЧ 4-го разряда.
Потребность в двух термистах в смену исходит из того, что в зависимости
от технологического процесса используются разные печи. Наиболее
распространенной термической операцией, как уже упоминалось, является
закалка. Но, во вторую смену загруженность термического участка намного
меньше по сравнению с первой сменой. Во-первых, не все участки цеха
работают во вторую смену, а, во-вторых, перевозки заготовок, деталей с других
цехов предприятия для термообработки осуществляются только в первую
смену.
В связи с тем, что трудоемкость работ во вторую смену снижена, что
внедрение закалочной установки индукционного нагрева с полной
автоматизацией технологического процесса закалки позволяет сократить
потребность в персонале, так как функции работника сводятся лишь к
контролю за автоматизацией, соответственно отпадает необходимость в наборе
штатной единицы по специальности термист на установках ТВЧ. С новым
прогрессивным оборудованием во вторую смену вполне будет хватать и одного
человека.
100
Таблица 32
Снижение энергозатрат при внедрении новой технологии
Вид
энергоресурса
Ед.
изм.
Оборудование
Экономия
существующее
предлагаемое
Расход
Сумма затрат,
тыс. руб.
Расход
Сумма затрат,
тыс. руб.
тыс.
руб.
%
Электроэнергия
тыс.
кВт.ч
122
317,2
92
239,2
78,0
24,6
Вода технологическая
м
3
612
12,3
306
6,1
6,2
50,0
Итого:
329,5
245,3
84,2
25,6
101
Значит, экономия затрат от проведения данного мероприятия будет также
складываться из затрат на оплату труда при отказе от открытия единицы по
специальности термист на установках ТВЧ.
У термистов повременная оплата труда, стоимость 1 нормо-часа
работника с 4 разрядом на АО «ЦС «Звездочка» составляет 22,31 руб.
В таблице 33 определим годовую зарплату данного работника.
Таблица 33
Затраты на оплату труда термиста на установках ТВЧ
Показатели оплаты труда
Значение
Сумма, руб.
Часовая тарифная ставка
22,31 руб.
44263,0
Доплата за ночную смену
40%
3319,7
Доплаты, премии
54%
25694,7
Льгота Крайнего Севера
80%
58621,9
Районный коэффициент
40%
29311,0
ФОТ за год:
161210,3
Страховые выплаты составят = 161,2 * 34,7% = 56,0 тыс. руб.
Экономический эффект при отказе от одной штатной единицы термиста
на установках ТВЧ определим по формуле (3):
Эк.эффект = 161,2 + 56,0 = 217,2 тыс. руб.
Общий экономический эффект от данного мероприятия, включая
экономию затрат на энергоресурсы будет равен:
Э = Ээн.затр. + Эк.эффект (15)
Э = 84,2 + 217,2 = 301,4 тыс. руб.
Далее рассчитаем амортизационные выплаты. Норму амортизации
вычислим по формуле (4):
На = (1 / 15) * 100 = 7%
Годовую сумму амортизационных отчислений определим с помощью
формулы (5):
АО
год.
= 387,4 * 7% = 27,1 тыс.руб.
Теперь по формуле (6) рассчитаем срок окупаемости закалочной
установки индукционного нагрева:
102
Ср.ок. = 387,4 / 301,4 = 1,3 год
В таблице 34 представлена экономия затрат цеха на основе
сравнительного анализа до и после внедрения закалочной установки
индукционного нагрева.
Итак, внедрение установки индукционного нагрева УИНЗ60 с
автоматизацией технологического процесса закалки позволит сократить
годовые затраты на 274,3 тыс. руб., оборудование окупится примерно через 1
год и 4 месяца. Сокращение затрат, естественно, будет намного больше - за счет
того, что отпадет необходимость в ремонте; повысится качество
термообрабатываемых заготовок, изделий; снижение энергозатрат произойдет и
за счет быстрого нагревания установки индукционного нагрева, в то время как
печь сопротивления нагревается в несколько раз дольше.
3.3. Экономическая оценка эффективности проведения мероприятий по
снижению затрат
Решающим условием снижения затрат на производство служит
непрерывный технический прогресс. Внедрение нового оборудования,
совершенствование технологических процессов позволяют значительно
сократить текущие затраты цеха.
К основным показателям эффективности проведения мероприятий
относятся:
годовой экономический эффект от внедрения нового оборудования;
затраты на приобретение нового оборудования;
срок окупаемости.
После проведения мероприятия по внедрению токарно-обрабатывающего
центра 1728У-1 на участке по изготовлению и ремонту пневмоинструмента был
103
Таблица 34
Динамика текущих затрат цеха после внедрения
закалочной установки индукционного нагрева УИНЗ60
Элементы затрат
Мероприятие
Экономия
без учета
с учетом
тыс.
руб.
%
тыс. руб.
%
тыс. руб.
%
1.Материальные затраты
3437,2
8,8
3437,2
8,8
-
-
2.Энергозатраты
5502,5
14,0
5418,3
13,9
84,2
1,5
3.Затраты на оплату труда
17713,9
45,1
17496,7
45
217,2
2,4
4.Амортизационные
отчисления
2786,7
7,1
2813,8
7,2
-27,1
-1,0
5.Прочие затраты
9788,4
25,0
9788,4
25,1
-
-
Итого:
39228,7
100
38954,4
100
274,3
0,7