物料衡算步骤解析

塑料制品生产多是全流程、连续性生产方式，塑料厂设计物料衡算可按以下步骤进行。

（1）确定物料衡算范围，画出物料衡算示意图

物料衡算示意图是为分析生产过程的物料变化，表达物料的流动及变化情况。如图5-3是聚氯乙烯挤出成型物料衡算流程示意图。

图5-3 聚氯乙烯挤出成型物料流程示意图

物料流程示意图可以省略或以方块图表示物料在其中没有变化的过程，对设备外型、尺寸、比例等均不作严格要求。但是，凡与物料计算有关的内容，如：物料名称、数量、组成、流向，以及影响物料变化的工艺参数都要详细准确地在图纸上显示，图上标明各种数据所处状态（已知、未知可查、待求）。

（2）写出化学反应方程式

对于伴有化学反应的生产过程，如：化学发泡，反应注塑（RIM），单体浇（MC），热固性塑料成型等成型工艺，需要写出化学反应方程式并配平，给出与反应过程有关的数据资料。

（3）明确计算任务

根据工艺流程示意图，对生产过程各个阶段逐步分析，了解各阶段物料的流向及变化情况，确定计算要求和具体任务。将已知数据，未知但可查到的数据，未知需计算的过渡数据和目的数据进行分别归类，为收集数据资料和拟定计算程序做好准备。

（4）收集、整理数据资料

按照计算任务的要求，收集有关原始资料数据，并进行归纳整理。塑料厂设计物料衡算一般要收集以下数据资料。

①设计生产规模，包括设计年产量和设计日产量。设计任务书基本明确生产规模，如年产多少吨的某产品的车间设计，物料计算时可直接按规定数据进行计算。

设计年产量和设计日产量可按以下公式计算。

②设计生产时间，包括每年生产天数和年生产时数。按以下公式计算

a.年工作日，由设计任务书规定的工作制度确定。连续生产一般年工作日 354d（365d减去法定节假日11d），间歇生产一般还要减去双休日105d，约250d。

b.设备维修时数，按设备维护检修规程，或参照同类厂实测或经验数据确定。成套设备以其中易损设备的检修数据计算。

c.技术停车时间，一般为保证正常生产所必需的停车数据，如机头清理、模具更换等工作时间。可以根据产品要求，生产预案及设备情况，参照同类情况厂家的实测或经验数据决定。

d.特殊情况停车时间，指可能发生的生产事故、自然灾害等特殊原因造成的停车数据。可以根据生产性质及环境因素估计，或参照情况相似的同类厂家的经验数据确定，一般以工作时间的5%计算。

③工作制度。国家规定工人正常工作时间为一天不超过8h，一周不超过40h，工人可以采用轮班制的工作制度。

塑料制品厂常用有三班制、四班三运转制、三班二运转制工作制度。“三班制”指每班工作8h，一周工作40h，周末停机休息两天。工人分为早、中、晚班，定期轮换；“四班三运转”是将车间人员分成四个班，其中每个班都是上两个早班、两个中班、两个夜班，再休息两天，这样总有一个班组处于休息状态，但机器仍然连续运转，故称为四班三运转；“三班二运转”则将车间人员分成三个班，其中每个班都是工作12h，休息24h，这样总有一个班在休息，总工作时间没有超过国家规定的工作时间，机械总是连续运转。(www.xing528.com)

④有关定额，指与物料计算有关的一些定额指标。如各工序物料损耗率，回收物料使用百分比（生产中允许以回收料代替新料的百分比），化学反应转化率，成品率等。

塑料制品生产合格率一般在85%～95%左右，具体数据应按上级有关部门的规定设计标准，或根据设备情况，操作水平参照同类厂家的实测或经验数据确定。

物料损耗率根据生产过程性质，物料及设备情况，操作技术水平等估算，或参照同类厂家的实测或经验数据，一般塑料制品生产自然损耗在0.1%～0.15%左右。

回收料使用要根据产品性质要求，回收料与新料性能差别，回收料数量等确定。塑料制品生产回收料用量一般不超过新料的10%，所用的回收料，其废品、水口料约占80%～90%。

⑤物料的性能参数，包括各种原料、中间产物、产物的规格、技术指标及有关的物理、化学参数。如纯度、密度、表现密度、比容、挥发物含量、熔点、分解温度、比热等性能指标。物料性能参数应从有关的产品标准，说明书或产品手册中查找，物理化学参数从有关手册，数据汇编等专门书刊中查找。

数据资料的收集，整理和核对是开展计算的必要条件，数据的可靠性、精确程度和使用条件范围是保证计算准确、合理的关键。因此，在收集、整理数据资料的过程中，应注意数据的测试条件是否与生产中所处条件相吻合，数据精确度是否满足实际生产和计算手段的要求。要尽量查找原始资料，参照其他厂家的实测或经验数据时，必须核查与本设计的适应性。

（5）选定计算基准和计算路线

计算基准是物料衡算的出发点，选得正确，能使计算结果准确和计算过程简化。因此，应该根据生产过程特点，选定合理的计算基准。一般间歇生产过程的物料衡算，以每批产量作为计算基准，而连续生产过程的物料衡算则常采用每小时产量作为计算基准。

由于已知条件、设定条件不同，物料衡算可选用不同的计算路线。若按物料的工艺流程顺序，从原料进入系统开始，沿着物料走向逐一计算的方法称为顺算法；相反，若从最后的产品开始，按物料流程逆向的顺序进行计算，称为逆算法。对一些复杂的工艺流程，可能需要同时应用顺算法和逆算法才能完成物料衡算。为了计算方便，当物料衡算比较复杂，中间步骤多，年产量数位很大时，有时需要设定产品量（如100kg）或处理量（如一次投料量100kg）为出发点，隐没时间因素，通过逐步计算出各步的产量，然后算出单位数量的原料所生产的产品量，再与设计年产量进行比较（引入时间因素）求出相差的倍数。最后根据所算倍数和原定的单位数量算出原料的年需求量，中间产物及三废生成量等数据。

（6）展开计算

计算基准和路线确定后，即可展开计算。先根据工艺流程特点，将其分解成若干阶段（一般以工序划分），并根据每个阶段的物料平衡，逐步列出数学关系式，把已知数据代入关系式进行计算，求出各物流量。

计算必须认真仔细，将量纲不一的单位统一为同一单位制，同时要保持前后一致，对每一步计算结果都应该认真校核，检查物料是否平衡，数据有无误差，防止错误延续下去。

（7）整理并校核计算结果

整个物料计算工作完成后，需要对每一阶段的计算过程和结果再次校核，并把计算结果逐次列入物料平衡表，绘制物料流程图。

根据物料流程图，对物料计算结果进行系数转换，算出各种物料单位时间（每小时、每天、每年）消耗量，单位产品消耗定额和各种产出物的单位时间排出量，单位产品排出量，并分别列入原料消耗综合表（表5-1）和排出物综合表（表5-2）。

表5-1 原料消耗综合表

表5-2 排出物综合表

物料衡算过程不但是物料流程的量化设计过程，也是对工艺流程设计的评价过程。计算过程中以及计算完成之后，应充分利用计算结果对工艺流程的每一步从技术、经济的角度进行评价，以便发现流程设计中存在的问题，进而进行修改使之更加完善。物料流程图、原料消耗综合表和排出量综合表作为设计成果编入设计文件。