Правила выбора лесопильного оборудования

Успех любого предприятия лесопромышленного комплекса в значительной степени зависит от укомплектованности машинного парка высокопроизводительным оборудованием. И даже в непростые периоды, когда экономика страны переживает трудности кризиса, дальновидные руководители компаний реализуют планы модернизации парка своей техники.

Российские пиломатериалы в 2015 году стали более конкурентоспособными на мировом рынке за счет ослабления курса рубля. По данным компании Wood Resources International, цены на российскую продукцию за последние 15 месяцев снизились на 27% в долларовом выражении и почти на 8% при расчетах в евро.

Для европейской и российской лесной промышленности прошлый год начинался довольно хорошо. На большинстве крупных рынков наблюдался небольшой рост спроса, который был уравновешен количеством поставок, причем цены на пиломатериалы поднимались, что позволило лесоперерабатывающим предприятиям улучшить свое положение. Во второй половине 2014 года во всех странах Европы существенно увеличилось производство пиломатериалов, что было обусловлено доступностью сырья. К сожалению, потребление пиломатериалов росло медленнее, чем их производство, что привело к переизбытку этой продукции на европейских лесопромышленных предприятиях.

Рост строительного рынка в США и Китае, а также геополитическая ситуация в мире будут стимулировать увеличение объемов производства пиломатериалов в Европе, и в России в частности.

Следовательно, можно ожидать, что, несмотря на возможные дальнейшие проблемы экономического характера в России, появление новых и модернизация старых лесопильных заводов продолжится. А это значит, что владельцы и руководители предприятий будут решать непростую задачу выбора оборудования.

Критерии выбора лесопильного оборудования

Главное правило, которым следует руководствоваться при выборе оборудования для лесопиления: учет характеристик сырья, доступного к обработке, и продукции, которую планируется производить и продавать.

Чтобы найти оптимальный вариант по соотношению «цена - качество - продуктивность», предлагаем рассмотреть критерии выбора лесопильного оборудования в порядке снижения значимости:

• планируемая производительность (надо сделать выбор между поточной линией и отдельными станками);
• требуемый уровень автоматизации и механизации основного и вспомогательных производств;
• первоначальный капитал, которым вы располагаете; в случае кредита - сумма необходимых инвестиций, срок погашения, процентная ставка, рентабельность производства. Для покупки комплекта оборудования понадобится примерно ¹/₃общей суммы инвестиций (в том числе 10-30% этой суммы - на монтажные и пусконаладочные работы);
• наличие доступного сырья или собственной сырьевой базы (следует определиться с предполагаемыми объемами переработки, породами древесины, длиной и диаметром пиловочника, который будет заготавливаться для переработки, процентным соотношением длины и диаметра пиловочника, средним диаметром сырья, которое будет распиливаться). Вопросу обеспечения предприятия сырьем необходимо уделить особое внимание, ведь основное технологическое и транспортное оборудование завода должно быть рассчитано на определенный диапазон (от минимального до максимального) диаметра и длины пиловочного сырья, а также на предельно допустимые параметры режущего инструмента. Чем выше эти параметры, тем дороже оборудование. Что касается длины сырья, автор советует при выборе технологического оборудования не зацикливаться на одной длине (особенно на 4 м), а выбирать универсальное оборудование, например, рассчитанное на переработку сортиментов длиной до 6 м, что позволит без проблем производить продукцию для любых рынков пиломатериалов - как европейских, так и азиатских;
• необходимость сортировки пиловочника на нижнем складе предприятия, что потребует дополнительных складских и производственных площадей и инвестиций;
• наличие стабильного сбыта и ассортимент выпускаемой продукции;
• целесообразный (оптимальный) коэффициент объемного выхода пиломатериалов (40-70%) и максимально допустимый объем отходов (кусковых, коры и опилок). Изначально целесообразно предусмотреть обязательную переработку или утилизацию отходов;
• стоимость оборудования для подготовки и ремонта режущего инструмента. Например, при наличии разного технологического оборудования, лесопильных рам, ленточнопильных и круглопильных станков, а также дробилок и рубительных машин для переработки кусковых отходов в щепу потребность в подобном оборудовании весьма высока, т. к. все перечисленное оборудование (за редким исключением) не является универсальным. Поэтому целесообразно выбирать однотипное головное и вспомогательное оборудование, но следует помнить, что в машинном парке помимо, например, ленточнопильных станков, должно быть несколько единиц круглопильных станков, допустим, обрезных или торцовочных;
• стоимость режущего инструмента, частота его замены в течение рабочей смены (например, через 4 или 12 ч), наличие собственного пилоточного участка. Надо учесть необходимость обучения пилоточей, где и как их учить, или искать подобных специалистов на предприятиях конкурентов, а при отсутствии пилоточного участка требуется выполнить расчет необходимого объема комплектов инструмента, которых может быть семь или восемь (при наличии собственного пилоточного участка потребуется три комплекта);
• возможность организации технологического поточного производства на предприятии;
• срок службы оборудования (в т. ч. и гарантийный), возможность качественного сервисного обслуживания и ремонта оборудования (наличие в России представительств и технических центров, в которых возможно выполнение подобных работ), стоимость и доступность запчастей;
• наличие квалифицированного инженерно-технического и производственного персонала в той местности, где будет организовано производство, и возможность привлечения этого персонала на ваше предприятие;
• площадь производственных и вспомогательных помещений, параметры технологического оборудования, необходимость подготовки отдельных фундаментов под оборудование, требуемая рабочая температура в производственных помещениях.

Как известно, лесопильное оборудование по типу применяемого режущего инструмента на головном оборудовании подразделяется на лесопильные рамы, ленточнопильные и круглопильные станки и линии.

Лесопильные рамы в России в настоящее время потеряли основные позиции и считаются - за редким исключением -
оборудованием устаревшим, особенно на лесопильных заводах, работающих на экспорт, т. к. к экспортным пиломатериалам на основных мировых рынках предъявляются довольно жесткие требования по качеству и геометрии. На смену лесопильным рамам приходит оборудование на базе ленточнопильных или круглопильных станков.

Можно перечислить множество отличий ленточного и дискового лесопиления, но основой при выборе головного оборудования должно быть понимание того, что именно будет производиться на нем. Если на нем в основном будут распиливаться лесоматериалы хвойных пород для изготовления, например, пиломатериалов, применяемых в строительстве или отделке (погонажных изделий) в больших объемах, а также если, кроме выпуска пиломатериалов, будет организовано производство топливных гранул или брикетов, то лучше остановить выбор на оборудовании для дискового лесопиления. Если хвойный пиломатериал будет использоваться для нужд мебельной промышленности (т. е. нужно будет обеспечить максимальный выход высокосортных пиломатериалов) или если потребуется организовать выпуск пиломатериалов радиального или тангентального распила, то необходимо выбирать ленточное или углопильное круглопильное оборудование. В этом случае следует определиться с объемом получаемых пиломатериалов.

При работе с сырьем твердых пород (как, правило, с сортиментами большого диаметра) всегда предпочтительно использовать оборудование для ленточного лесопиления, исключением может быть только производство палет, каркасной или другой низкосортной продукции. Хотя и в этих случаях иногда эффективнее всего использовать ленточнопильное оборудование с широкими лентами (более 120 мм), т. к. оно позволит получать высокие сорта пиломатериалов с высоким объемным выходом, а низкосортную продукцию - по остаточному принципу. Однако такое оборудование требует дорогого заточного оборудования, поскольку в составе подобных лесопильных потоков, кроме основного ленточнопильного оборудования должно быть и круглопильное, например делительные, обрезные и торцовочные станки.

Резюмируя вышеказанное: при выборе оборудования во главу угла нужно ставить вопрос о том, к чему стремится руководство строящегося (реконструируемого) предприятия или инвестор, какие задачи и цели ставят перед собой. Ну и, конечно, решение надо принимать на основе грамотного технико-экономического обоснования (бизнес-проекта), учитывающего все аспекты производства.

Если есть понимание того, какой именно тип лесопильного оборудования будет устанавливаться на предприятии, остается выбрать производителя, оценив его возможности по поставке, монтажу и техническому сопровождению оборудования (наличию сервисных центров или технического обученного персонала в России). Для этого следует получить от предполагаемого поставщика оборудования референс-лист по предприятиям в России и за рубежом, на которых эксплуатируются станки и линии этого производителя, а также посетить два-три таких предприятия, для того чтобы увидеть оборудование в работе и получить подробную информацию о его качестве, сервисном обслуживании, возникающим проблемам и их решению.

Распространенные ошибки при строительстве лесопильных заводов

Как нередко бывает в России, при организации предприятия владелец сначала планирует использовать для выпуска определенной продукции одно сырье, а на момент пуска все меняется, т. к. реализация проекта может занимать от одного года до нескольких лет. На сроки могут оказать большое влияние экономические проблемы, длительность проектирования и строительства, изменение ситуации на рынке лесоматериалов, наконец, просчеты в выборе площадки, поставщиков сырья и покупателей конечной продукции.

Кроме того, при организации нового производства или модернизации действующего следует обратить внимание на ряд важных факторов, в их числе:

• экономически обоснованная проработка логистики - поставки качественного пиловочного сырья и отправка готовой продукции железнодорожным, автомобильным или иным видом транспорта, у каждого из которых есть ограничения по дальности перевозок;
• оснащенность производства грузоподъемным и внутризаводским транспортом;
• механизация и автоматизация трудоемких процессов, особенно на подаче, транспортировке и сортировке сырья и пиломатериалов;
• утилизация или переработка, а также сбыт отходов (опилок, коры, щепы); недооценка этого фактора может привести к большим проблемам с противопожарными службами и экологическими организациями;
• наличие доступного (в пределах 50 км) сервиса по подготовке и ремонту режущего инструмента или организация собственного подобного сервиса;
• качественная инфраструктура для будущего производства (наличие на площадке коммуникаций электро-, газо- и водоснабжения, включая противопожарное), достаточных площадей для размещения складов сырья и пиломатериалов с учетом возможности расширения производства, создание грамотного генплана площадки в соответствии со СНиПами и ГОСТами;
• обеспечение предприятия теплом от существующих сетей (в качестве основного или резервного источника, т. к. для этой категории предприятий должен быть и резервный источник тепла) для отопления производственных и офисных помещений, функционирования сушильных мощностей и обеспечения бытовых помещений ГВС, установка собственных котельных-утилизаторов, что позволит обеспечить предприятие довольно дешевой тепловой энергией, получаемой от сжигания кусковых и сыпучих отходов производства (коры, щепы, опилок). Использование котельных-утилизаторов в качестве основного источника тепловой энергии позволит утилизировать до 50% отходов;
• наличие санитарно-защитной зоны (СЗЗ); ее отсутствие или несоответствие размеров требованиям нормативов повлекут за собой дополнительные финансовые затраты или запрет на размещение производства на этой площадке.

Проектирование лесопильного производства

Если перечисленные выше условия не будут изначально проработаны в проекте, возможна потеря всех его конкурентных преимуществ. Поэтому в начале организации лесопильного производства необходимо принять на работу или подобрать в качестве консультанта технически грамотного проект-менеджера с опытом реализации подобных проектов (для проектов небольшого масштаба). Для реализации крупных проектов целесообразно заключить договор со специализированной проектной организацией, но надо признать, что в настоящее время в стране почти невозможно подобрать организацию, специализирующуюся на разработке проектов лесопильных производств. Крупные проектные институты с распадом СССР прекратили существование, а у небольших мастерских нет серьезного опыта в проектировании подобных предприятий, особенно в разработке качественного технологического раздела проекта. Поэтому можно посоветовать прибегнуть к услугам опытного проект-менеджера (специалиста, хорошо разбирающегося в технологии лесопиления и оборудовании) для разработки совместно с поставщиком оборудования технологической части проекта, а разработку всего рабочего проекта можно поручить территориальному проектному институту, например организации с опытом проектирования объектов промышленного и гражданского строительства.

Следует помнить, что рабочий проект необходим, т. к. его наличие снимет множество проблем при взаимоотношениях с фискальными и финансовыми институтами субъекта федерации, даст возможность получения дополнительных кредитных средств для реализации проекта в случае финансовых затруднений инвестора, а также снимет ряд проблем с пуском и эксплуатацией предприятия. При проектировании лесопильных производств необходимо тщательно подходить к оценке следующих факторов:

• требуемой производительности предприятия;
• составу и качеству сырья (диаметр, длина, породы);
• требуемому выходу пилопродукции (сечения, длина, схемы раскроя и т. д.);
• размерам и конфигурации производственных помещений и площадей;
• уровню квалификации и наличию доступного персонала;
• разумному лимиту стоимости проектно-сметной документации и строительства.

Кроме того, надо учитывать предпочтения заказчика проекта по типам лесопильного оборудования и другие требования. Довольно подробно вопросы проектирования лесопильных заводов рассмотрены в публикации «Лесопильное производство. Этапы проектирования технологии» (см. «ЛПИ» № 4 (94), 2013 год).

Строительство лесопильного завода и монтаж лесопильного оборудования

Основные проблемы и ошибки при строительстве лесопильных предприятий: недостатки и просчеты при общестроительных работах по возведению зданий и сооружений предприятия; неверные решения по инженерной инфраструктуре и ее монтажу (особенно коммуникаций электро- и теплоснабжения); ошибки при расчете и строительстве фундаментов под основное технологическое оборудование. Рассмотрим последнюю из названных проблем подробно.

Технология производства пиломатериалов предусматривает применение разного лесопильного оборудования: лесопильных рам, круглопильных и фрезерно-пильных агрегатов и линий. В зависимости от конструктивных особенностей оборудования в процессе его эксплуатации возникают поля возмущения в виде вибраций, которые влияют на качество вырабатываемой продукции, эксплуатационную надежность станков и состояние зданий и сооружений. Лесопильные рамы (ЛР), которые, как правило, являются головным, определяющим видом оборудования в производстве пиломатериалов, - основной источник вибрационных возмущений. С одной стороны, использование ЛР дает возможность одновременной распиловки древесины поставом пил, что обеспечивает значительное увеличение производительности, например, по сравнению с однопильными головными ленточнопильными или круглопильными станками. А с другой - монтаж ЛР требует значительных капитальных вложений и большой массы фундамента, которая может почти в пять раз превосходить массу самого оборудования.

Существенным недостатком лесопильных рам являются особенности их конструкции, что приводит к тому, что неуравновешенные силы инерции подвижных масс кривошипно-шатунного механизма вызывают колебания фундамента самой ЛР и околорамного оборудования. В результате снижается надежность техники и качество вырабатываемых пиломатериалов. Подобные колебания с разными амплитудно-частотными характеристиками передаются конструкциям зданий цеха и ближайшим сооружениям, вызывая дополнительные вибронагрузки, и снижают усталостную прочность конструкций вплоть до их разрушения. Для того чтобы минимизировать влияние указанных выше колебаний фундаментов ЛР на их виброустойчивость, особое внимание необходимо уделять правильному расчету параметров фундамента. Колебания фундаментов ЛР существенным образом зависят от динамических характеристик основания. По статистике, большинство лесопильных предприятий расположены в прибрежных зонах рек и озер, на водонасыщенных слабых грунтах, поэтому для обеспечения вибростойкости ЛР оборудование должно устанавливаться на свайных фундаментах, что редко практикуется на лесопильных заводах в России. Проектировщики руководствуются в основном практическим опытом и СНИПами и не учитывают особенности динамики лесопильных процессов на ЛР. В процессе работы в фундаментах лесопильных рам образуются дефекты в анкерных болтах, а также в сваях (особенно подвержены этому железобетонные сваи ввиду их особой чувствительности к знакопеременным нагрузкам), что сказывается на несущей способности и вибростойкости фундаментов и ведет к снижению качества и нарушению геометрии получаемых пиломатериалов.

Подобные проблемы могут возникнуть и в результате ошибок при монтаже лесопильного оборудования, которое несет меньшие, чем ЛР, вибрационные нагрузки. Одна из грубых ошибок - заливка фундамента в промерзший грунт при низких температурах (особенно это характерно для районов Сибири, Северо-Запада и Дальнего Востока РФ). В теплое время года грунт, в который был залит фундамент, оттаивает, что приводит к смещению лесопильного оборудования в пространстве относительно, например, оси лесопильной линии и проблемам, связанным со снижением производительности лесопильного потока, низкого качества и неудовлетворительной геометрии пиломатериалов, а также низкой стойкости режущего инструмента. В этом случае, исходя из величины конструктивных ограничений колебаний лесопильного оборудования, допустимых динамических нагрузок на станины оборудования и фундамента, а также отрицательного влияния подобных явлений на оборудование и качество вырабатываемых пиломатериалов, обслуживающий персонал предприятия должен осуществлять постоянный инструментальный контроль (не реже двух раз в год, особенно в июле, после полного оттаивания грунтов). Кроме того, необходимо принимать меры для повышения вибрационной устойчивости оснований и оборудования лесопильного цеха.

Для быстрого, малозатратного и довольно эффективного контроля технологического оборудования можно порекомендовать приобрести для службы главного механика предприятия карманный строительный лазерный прибор дальномер-угломер типа Leica Disto X310 с угловой погрешностью не более 0,1° или другое подобное устройство. Безусловно, при обнаружении даже незначительных отклонений от нормативов следует провести качественный инструментальный контроль с использованием более совершенного оборудования. Прежде всего это касается фрезернопильных и фрезерно-брусующих линий, работающих на скорости подачи более 50 м/мин.

В случае некачественных монтажа и пусконаладочных работ, после обнаружения в процессе эксплуатации смещения фундамента или технологического оборудования, установленного на этом фундаменте, персонал предприятия (особенно на скоростных круглопильных лесопильных линиях) может столкнуться с рядом проблем. Например, из-за неустойчивой работы пил приходится снижать скорость подачи, что приводит к снижению производительности линии, снижению качества поверхности получаемых пиломатериалов и отклонениям их геометрии от нормативов. При распиловке на двухвальных многопильных станках на пиломатериалах может появляться так называемая ступенька, на многих европейских и азиатских рынках расцениваемая как брак. Использование пил повышенной жесткости не поможет решить проблему некачественной поверхности (повышенной шероховатости) на пиломатериалах, т. к. из-за невысокой твердости стали корпуса в венцовой зоне пил (как правило, 32-35 HRC) в процессе пиления возникает повышенная вибрация зубьев пил, которая негативно сказывается на качестве пиломатериалов.

Владимир ПАДЕРИН