Перед собственниками лесопильного завода стояла довольно непростая задача – увеличить производительность, повысить объемный выход пиломатериалов, сократить количество работников и при этом сохранить существующее здание лесопильного цеха. Учитывая, что предприятие специализировалось на переработке толстомерного сырья, можно сказать, что выбор ленточнопильной технологии был полностью оправдан.
Лесопильная линия
Максимальная ширина пиломатериалов, выпускаемых предприятием, составляет 290 мм (экспорт на Средний Восток и в страны Африки). Принимая во внимание репутацию в производстве ленточнопильного оборудования и территориальную близость завода в Марианнелунде (около 135 км), группа Sodra выбрала компанию Soderhamn Eriksson AB.
Лесопильная линия была изготовлена в 2004 году, а уже в 2005 году запущена в работу. Линия является полностью фрезерно-ленточнопильной с одним узлом обрезки боковых досок. При поступлении бревен на линию пиления осуществляется их трехмерное сканирование, на основании которого определяются схема раскроя и количество проходов через головной лесопильный агрегат. После сканирования производится отфрезеровка горбыльной части бревен, затем – отделение до двух необрезных досок с каждой стороны на сдвоенном ленточнопильном станке. Боковые необрезные доски поступают на линию обрезки, где выполняются сканирование, ориентация и обрезка. Поскольку диаметры бревен, распиливаемых на линии, достаточно велики, обрезная линия может разделять широкие боковые доски на две части. Скорость подачи на линии обрезки составляет 450 м/мин, производительность – до 55 штук в минуту. Объемный выход – 99% (из всех возможных вариантов раскроя). Далее брусья могут быть направлены на второй проход по линии возврата, и в этом случае цикл раскроя повторяется. Если одного прохода достаточно, то двухкантный брус поступает на центрирующий транспортер и фрезерно-брусующий станок, затем – на ленточнопильный агрегат второго ряда, где производятся отделение боковых досок и раскрой бруса на пиломатериалы. Необрезные боковые доски со второго прохода также направляются системой транспортеров на линию обрезки.
Применение систем сканирования на линиях пиления
На современных лесопильных линиях, как правило, применяют двухплоскостные (светодиодные линейки) или трехмерные сканеры. Одноплоскостные уже давно вышли из употребления и остались только на старых линиях сортировки для определения диаметров бревен. При разнице в объемном выходе (если линия позволяет осуществлять оптимизацию раскроя на всех этапах) 2–4% можно легко подсчитать, сколько производство может потерять при первоначальной экономии на линии пиления. Для фирмы «Уннефорш» (100 тыс. м3 пиломатериалов в год) эта потеря могла бы составить около 2–4 тыс. м3 пиломатериалов. Этот объем легко перевести в денежный эквивалент. В любом случае сумма будет значительной – более 200 тыс. евро, т. е. срок окупаемости трехмерного сканера составляет максимум 6 месяцев. Шведские специалисты считают, что применение трехмерных систем сканирования оправдано при производстве более 30 тыс. м3 пиломатериалов в год.
Следует отметить некоторые особенности линии пиления. Во-первых, это трехмерное сканирование бревен при поступлении в цех, позволяющее производить раскрой в соответствии с реальной геометрической формой бревна и получить повышенный объемный выход пиломатериалов (увеличение около 2–4%) по сравнению с двухплоскостными сканерами. При этом только стоимость трехмерного сканера выше, чем двухплоскостного, на 100 тыс. евро.
Во-вторых, на линии установлен кантователь роторного типа, что является существенным вложением средств по сравнению с традиционным вальцовым. Такое решение обеспечивает поворот бревна на четко рассчитанный угол, от которого будет зависеть дальнейший успех раскроя. Вальцовый кантователь позволяет достичь точности угла поворота около 10°, кантователь роторного типа – 4–5°.
Логично, что при выборе технологии и оборудования лесопильной линии предприятие не пошло на компромиссы по качеству и стоимости оборудования. Транспортер загрузки в фрезерно-брусующий станок может осуществлять боковое (на несколько сантиметров от оси линии пиления) смещение по результатам сканирования, таким образом позволяя центрировать бревно максимально точно, в соответствии с расчетами системы управления.
В-третьих, все пильные агрегаты позволяют производить асимметричный раскрой бревна или бруса. Линия представляет собой довольно гибкий инструмент по раскрою бревен. Ленточнопильные станки могут настраиваться на размер за доли секунды (примерно 0,5 секунды на расстояние в 50 мм) по команде системы управления. Так же работают фрезерно-брусующие станки. Таким образом можно получить максимальный объемный выход пиломатериалов и сократить количество сортировочных групп бревен. Это подтверждает тот факт, что предприятие использует только 17 карманов на линии сортировки бревен из 57 возможных. Толщина пропила на линии ленточнопильных станков – 2,6 мм при толщине тела пилы 1,8 мм. Стойкость ленточных полотен до замены в летний период составляет около 34 часов, в зимний – около 17 часов. Замена ножей на фрезерно-брусующих станках производится через 34 часа. Ленточные плотна оснащены твердосплавными напайками. На предприятии нет своего участка заточки инструмента (все шведские лесопильные заводы обходятся без таких участков), подготовкой инструмента занимаются специализированные фирмы.
При полной оптимизации расстояние между торцами составляет около 2 м, при частичной оптимизации – 0,3 м. Критерий оптимизации – получение максимального объема центральных пиломатериалов заданного качества (жесткие требования к обзолу и т. д.) как наиболее ценных. Система оптимизации может определять количество проходов при раскрое бревна. Известно, что стоимость одного прохода (т. е. возврата бруса на исходную позицию) составляет около 35 шведских крон. Если стоимость получаемых боковых пиломатериалов будет меньше этой суммы, система оптимизации сама принимает решение о направлении бруса на повторный раскрой или на прямой участок второго прохода.
Скорости подачи на линии пиления – до 85 м/мин. Диаметр шкивов ленточнопильных станков составляет 1,6 тыс. мм. Также на ленточнопильных станках установлено запатентованное устройство (дополнительные ролики между пильными полотнами), позволяющее повысить точность размеров и формы пиломатериалов при раскрое криволинейных бревен.
Если обычно среднеквадратическое отклонение при пилении на ленточнопильных станках составляет около 0,5 мм, то при использовании этого устройства точность повышается до 0,3 мм. Также можно заметить, что в лесопильной линии фрезерно-брусующие станки находятся на расстоянии около 6 м от ленточнопильных. Это необходимо для того, чтобы иметь возможность раскраивать криволинейные брусья на втором проходе.
Точность центрирования
Даже при нормальной подаче бревен в загрузочные конвейера лесопильных станков необходимо производить осевое выравнивание для достижения максимального объемного выхода пиломатериалов. Это объясняется тем, что сечение бревна не представляет собой идеального круга. При имитации раскроя бревен было выявлено, что если осуществлять осевое смещение бревна или бруса при его раскрое, то можно добиться увеличения объемного выхода пиломатериалов на 2%. В этом случае, чтобы добиться осевого смещения, можно производить ассиметричное фрезерование, что, однако, приведет к снижению производительности из-за увеличения разрыва между торцами (необходимо время для изменения расстояния между фрезерными дисками). Практика лесопиления показывает, что отклонение от идеального положения (при оптимальном осевом смещении) на 1 см приводит к снижению объемного выхода на 1%, на 2 см – соответственно на 2%, на 3 см – на 3%, на 4 см – на 4%.
Ленточнопильные станки закрыты защитными кожухами с системой вентиляции. Вся линия пиления закрыта специальными ограждениями, не позволяющими обслуживающему персоналу приближаться к работающим механизмам. Последние требования, которые вступили в силу в 2009 году, заключались в том, что размер ячеи сетки ограждения должен быть уменьшен до 50х50 см для того, чтобы проникновение человека со смотровой галереи на лесопильную линию было невозможно.
Производительность линии пиления составляет около 100 тыс. м3 пиломатериалов в год. При этом затрачивается около 170 тыс. м3 пиловочника. Следует обратить внимание на то, что методика определения объема бревна по шведским стандартам отличается от российского ГОСТа. Объемный выход составляет около 55%. Количество производимой технологической щепы – около 45 тыс. тонн, опилок – 51,4 тыс. м3, коры – 52 тыс. м3. Объем опилок и коры указан в насыпных кубических метрах. Потенциал производительности лесопильной линии – 150 тыс. м3 пиломатериалов, однако законодательно ограничен по размерам территории.
Предприятие работает в две смены. С понедельника по четверг – с 5.30 до 24.00, в пятницу – с 5.30 до 14.15. На линии заняты только два оператора.
Увеличение объемного выхода пиломатериалов при криволинейном пилении.
Исследования Шведского лесного научно-исследовательского института показывают, что снижение объемного выхода пиломатериалов начинается при стреле прогиба более чем 3–4 см. При нормальном распределении бревен доля бревен со стрелой прогиба менее 2 см составляет около 2%. В процессе исследований был произведен раскрой 4,52 тыс. бревен. Оказалось, что 24% бревен имеют стрелу прогиба более 1 см. Опыт работы шведский лесопильных заводов говорит о том, что использование функций криволинейного пиления в лесопильной линии увеличивает объемный выход пиломатериалов на 2–4%.
Сортировка сырых и сухих пиломатериалов
Сырые пиломатериалы сортируются на линии производства Renholmen AB 1979 года выпуска. Количество карманов накопителей – 26 штук, скорость линии подачи – 100 м/мин. На линии заняты два оператора: один – на оценке качества (это его дополнительный заработок, он также работает на мясоперерабатывающем предприятии в коммуне), второй – на участке пакетирования. Линия работает в две смены, расположена в том же помещении, где находится линия пиления.
Сухие пиломатериалы сортируются на линии производства компании Almab. Линия установлена в 2005 году, ее производительность – около 50 досок в минуту. На линии работают четыре оператора: два на оценке качества и два на участке пакетирования и обвязки.
Сушка пиломатериалов
На предприятии установлены шесть периодических и три туннельных сушильных камеры. Объем загрузки трех из шести периодических сушильных камер составляет 85 м3 (16 пакетов), трех других – 125 м3 (24 пакета). Пиломатериалы высушиваются до влажности 18%. В камерах периодического действия обычно производится сушка пиломатериалов толстых и широких сечений.
Производительность двух тоннельных сушильных камер Valutec (выпущены в 1996 году, модернизированы в 2005–2006 годах) – около 20 тыс. м3, третьей (установлена в 2003 году) – около 35 тыс. м3.
Участок строжки пиломатериалов
Из всего объема выпускаемых пиломатериалов только 25 тыс. м3 подвергаются строжке. Участок работает 50 часов в неделю и обслуживается двумя операторами. Основное технологическое оборудование – калевочный станок Weinig Hydromat (7 шпинделей) и делительный станок Canali.
Котельная
Котельная установлена на предприятии в 1996 году. Тепловая мощность 5 МВт. Изготовлена компанией KMV Energi Norrtalje. В котельной сжигаются 34 тыс. м3 коры и 15 тыс. м3 опилок в год. Объемы даны в насыпных кубических метрах.
Складирование готовой пилопродукции
На предприятии есть три крытых склада для готовой продукции, вместительностью соответственно 12 тыс. м3, 5 тыс. м3 и 3 тыс. м3. Вся продукция уходит практически «с конвейера» без задержки на складах.
Транспорт
Все транспортные операции с бревнами, корой, щепой и опилками на предприятии осуществляют три челюстных погрузчика – два Volvo BM 180 и один Volvo BM 120. Также на предприятии есть пять вилочных погрузчиков Kalmar LMV.
Интересный факт: обычно на шведских предприятиях щепу загружают водители щеповозов. Т. е. предприятие обходится без водителя для загрузки щепы.
Автор выражает глубокую благодарность исполнительному директору предприятия Улле Содерлингу и начальнику производства Михаэлю Килнблому.