Факультет

Студентам

Посетителям

Пневматическая разгрузка зерна с океанских судов

После первых экспериментов в начале века принцип пневматического транспортирования, контроль количества воздуха и характеристики процесса значительно улучшены и усовершенствованы.

Это способствовало разработке ряда пневматических разгрузочных средств, пригодных для выгрузки различных грузов, особенно зерновых и других хорошо сыпучих гранулированных продуктов из океанских судов и барж.

Основные преимущества пневматической разгрузки — гибкость, чистота, доступность к трудным местам и экономия затрат труда.

1. Все трюмы океанского судна можно разгружать без проблем, так как телескопические трубы и гибкие шланги могут достигать всех углов трюма без перемещения судна. Это преимущество имеет особое значение, когда отдельные партии зерна размещают в труднодоступных местах трюма. Выгрузка с полной производительностью продолжается до тех пор, пока в трюме имеется достаточно зерна, чтобы приемное сопло было им полностью покрыто. В результате этого очень малы затраты труда на перераспределение груза, и в этом отношении пневматическая разгрузка выигрывает по сравнению с другими системами механического транспортирования, которые требуют большого труда для перераспределения груза, и производительность их сильно падает, как только они достигают днища трюма.

2. Количество пыли, возникающей в трюме судна при использовании пневматической всасывающей установки, незначительно. В отличие от механических систем, которым присущи пыление и распространение облаков пыли в точке питания, пневматическая система автоматически засасывает пыль в трубу вместе с продуктом. Полностью закрытая конструкция всасывающего сопла, которое обычно находится под поверхностью выгружаемого груза, устраняет выделение пыли. При этом не только снижается запыленность среды, но также резко уменьшается количество денного продукта, улетучивающегося в атмосферу.

3. Приспособляемость — ключ к высокой производительности на терминальном элеваторе, где меняются не только виды грузов, но также размеры и типы судов. Имеется небольшая проблема в обработке судов, предназначенных для перевозки одного груза. Также появляются проблемы при попытке поддерживать одинаковую производительность во время разгрузки двухпалубных судов и танкеров или при наличии отдельных партий.

Оборудование, предназначенное для крупных судов, приходится в некоторых случаях использовать для разгрузки более мелких судов, например, барж, добиваясь при этом одинаковой эффективности.

4. Пневматическая разгрузка имеет также преимущество в экономии затрат труда, она не требует персонала для подачи груза к всасывающему соплу.

Однако системам пневматической разгрузки присущи и некоторые недостатки.

1. Свободно подвешенная всасывающая линия не может перемещать приемное сопло через продукт по горизонтали. Перед тем, как переместить сопло в другое положение в трюме, его необходимо вытянуть из продукта. Это приводит к перерывам в разгрузке и, следовательно, снижает производительность.

2. Выгрузка трудносыпучих продуктов требует дополнительной подачи их к всасывающему соплу. Подача вручную наиболее трудоемка. В менее стесненных местах, где продукт создает достаточную опору, бульдозеры или колесные погрузчики являются наилучшим и наиболее экономичным способом выгрузки, если используются с начала операции.

В последнее время рядом фирм проведены опыты по оценке возможностей транспортировки липких продуктов пневматическим способом, а также с использованием механических вращающихся питателей (активаторов) с гидравлическим или электрическим приводом.

Некоторые производители полагают, что пневматический разгрузчик может обеспечить удовлетворительную эффективность разгрузки липких продуктов, несмотря на возможное увеличение потребления энергии и снижение производительности разгрузки.

3. Основным недостатком пневматической разгрузки является относительно высокое потребление энергии. Считается, что при одинаковой расчетной производительности потребление энергии при пневматической разгрузке в 2—4 раза выше, чем при выгрузке механическим разгрузчиком. Со временем удалось значительно снизить потребление энергии. Например, первые устройства для разгрузки судов потребляли до 3,75 кВт на 1 т выгружаемого зерна. Последние исследования позволили на многих современных установках при благоприятных условиях сократить потребление энергии до 1 кВт на 1 т. Очевидно, что потребление энергии также зависит от вида транспортируемого груза и конструкции разгружаемого судна.

4. В пневматических разгрузчиках воздуходувные машины и выпускные отверстия для воздуха создают очень высокий уровень шума. Это особенно важно при работе в ночное время вблизи жилых зон.

Описание основных узлов. В основе работы всех пневматических разгрузчиков для гранулированных сыпучих продуктов лежит один и тот же принцип. Важными элементами системы являются следующие:

  • приемное, или всасывающее, сопло, подвешенное на вертикальной телескопической трубе;
  • отвод с углом поворота 90° и горизонтальная телескопическая труба;»
  • поворотное соединение;
  • приемный бункер (разгрузитель), в котором зерно отделяется от потока транспортирующего воздуха благодаря падению скорости;
  • вращающийся шлюзовой затвор, через который зерно выходит из разгрузителя без нарушения вакуума внутри него;
  • оборудование для отделения пыли (циклон и матерчатый фильтр — вместе или по отдельности);
  • воздуходувная машина, обеспечивающая высокое отрицательное давление, или вакуум, на конце материалопровода и соответствующую скорость во всасывающем материалопроводе.

В зависимости от фирмы-изготовителя всасывающее сопло может иметь различную конструкцию. Некоторые сопла снабжены клапаном, которым можно регулировать количество воздуха, засасываемого вместе с зерном, другие засасывают воздух через наружный корпус, положение которого можно регулировать по высоте. Сопло крепится к материалопроводу (жесткие трубы или гибкие рукава) так, что его может легко переносить человек. Вертикальная телескопическая труба служит для погружения сопла в массу продукта и компенсирует различия в высоте между полной загрузкой груза и пустым судном, а также в приливах и отливах. При работе под палубой в случае зачистки съемные жесткие трубы над всасывающим соплом можно заменить на гибкие рукава.

Современные конструкции снабжены горизонтальными телескопическими материалопроводами, которые дают возможность увеличить или уменьшить зону обслуживания и обрабатывать более широкий диапазон судов. Пневматические установки для разгрузки с телескопическими стрелами особенно полезны на ограниченных по площади причалах, где должны разгружаться как небольшие баржи, так и большие океанские суда или даже танкеры.

Приемный бункер (разгрузитель) является большим вертикальным цилиндрическим сосудом с воронкообразным днищем. Благодаря потере скорости смесью транспортируемого продукта с воздухом тяжелые зерна выпадают из суспензии в нижнюю секцию воронки, откуда они выходят через шлюзовой затвор. На первых разгрузочных установках для выделения более крупных частиц пыли из воздушного потока до выхода в атмосферу воздуха и тонких частиц пыли использовали циклоны. Позднее новые законы по охране окружающей среды потребовали оснащения установок более эффективными пылеотделителями. По этой причине в настоящее время производители устанавливают над приемным бункером и перед входом в воздуходувную машину комбинированный фильтр с обратной продувкой рукавов.

Сразу же после выделения продукта из воздушного потока в приемном бункере он должен выводиться постоянно без нарушения вакуума внутри бункера. Простейшим устройством выгрузки из бункера является шлюзовой затвор, который состоит из ротора с радиально расположенными карманами, вращающегося в корпусе. Пустые карманы, проходя под выпускным отверстием бункера, заполняются продуктом, который они выгружают в нижний бункер.

Основной недостаток шлюзового затвора — возможность серьезного повреждения, если какой-либо твердый предмет защемляется между выпускным отверстием разгрузителя и ротором шлюзового затвора. Даже если ротор только блокируется без повреждения, требуется значительное время для его очистки, что означает потерю производительности.

Для решения этой проблемы хорошо известная английская фирма изобрела и запатентовала опрокидывающийся затвор. Он включает опрокидывающуюся коробку, имеющую ось поворота вблизи днища и разделенную вертикальной перегородкой на два отсека с отверстиями в верхней части и качающимися разгрузочными заслонками в днище. Опрокидыватель качается из стороны в сторону соединительными тягами, приводимыми пневмоцилиндром или мотор-редуктором. Каждый порожний отсек, перемещаясь под отверстие бункера, заполняется продуктом, разгрузочная заслонка удерживается в закрытом положении за счет перепада между вакуумом внутри опрокидывателя и наружным атмосферным давлением. Соединительные тяги, приводящие в движение опрокидыватель, находятся под давлением пружины, таким образом не происходит повреждения, если какой-либо предмет защемляется между выходным отверстием разгрузителя и центральной перегородкой опрокидывающейся коробки. Обычно в случае защемления посторонний предмет автоматически освобождается при движении опрокидывателя в обратном направлении.

Выгружаемый продукт обычно накапливается в бункере, расположенном под разгрузителем, из которого продукт направляется на дальнейшее транспортирование.

В современных пневматических перегружателях транспортирование воздушного потока обеспечивается турбовоздуходувкой или воздуходувкой ротационного типа (системы Root). Высокоскоростные турбовоздуходувки более компактны, имеют небольшую массу, их можно быстрее и экономичнее монтировать на сооружениях, перемещающихся по причалам. Однако они нуждаются в специальном контрольном устройстве для предотвращения перегрузки при выведении всасывающего сопла из продукта. В настоящее время на большинстве пневматических устройств для выгрузки установлены компактные воздуходувки ротационного типа сравнительно небольшой массы.

Типы пневматических устройств для разгрузки судов. Предлагающееся в настоящее время пневматическое оборудование можно классифицировать по следующим группам: плавучие, стационарные, передвижные, перемещающиеся по рельсам и смонтированные на колесах установки.

Плавучие пневматические перегружатели используются главным образом для непосредственной перегрузки материалов с хорошей сыпучестью в каботажные суда и баржи. Если все пневматическое и силовое оборудование перенесено на плавучую установку, суда можно разгружать на обычных грузовых причалах, не оборудованных для работ с зерном, или там, где нет специального портового оборудования, а также в любом порту или на широком устье реки (перегрузка на середине реки).

Показана схема стационарного пневматического перегружателя. Такие перегружатели обычно имеют пневматическое оборудование, установленное внутри стальной башни или подобного здания. Этот тип установки в основном применяется для разгрузки небольших количеств груза. В этом случае судно в ходе разгрузки можно легко передвинуть вдоль причала, таким образом приемное сопло, подвешенное на телескопической и поворотной стреле, имеет постоянный доступ к грузу. В то время как большинство стационарных установок имеет производительность 100—150 т/ч, известно несколько специальных установок значительно большей производительности.

Передвижные пневматические перегружатели, перемещающиеся по рельсам, почти постоянно используются в терминальных элеваторах, куда зерно поступает в океанских судах из других стран. Большей частью используют от трех до пяти передвижных устройств, поэтому одновременно можно разгружать различные трюмы судна, и груз поступает в хранилище по конвейерам, установленным на причале. Устройства этого типа имеют производительность от 400 до 1000 т/ч. Всасывающие сопла и приемные материалопроводы — обычно два на одно разгрузочное устройство — находятся на стальной мачте, в которой расположены разгрузители, вакуум-насосы, фильтры, автоматические весы и прочее оборудование.

В последние годы существенно возросло использование передвижных установок производительностью 100—150 т/ч, перемещающихся по судну или причалу. Неспециализированным терминалам сложно принимать различные транспортные средства, поэтому пневматические установки лучше, чем любые другие, могут обеспечить разгрузку неудобных двухпалубных судов или судов, имеющих временные перегородки в трюмах, с приемлемой производительностью. Эти небольшие передвижные установки имеют такие же узлы, как и установки большой производительности, включая вакуумные компрессоры, циклоны, шлюзовые затворы и источник энергии. Для защиты воздуходувных машин — центробежных турбокомпрессоров, работающих на «грязном воздухе», — не требуются фильтры. Источником энергии обычно является дизельный двигатель, таким образом допускается разгрузка более крупных судов в каботажные суда, находящиеся на рейде. В портах, где на причалах есть соответствующие источники энергии, используются установки с электродвигателями.

На протяжении ряда лет надежность и прочность передвижных установок постоянно возрастали, и в настоящее время они являются основными машинами для разгрузки зерна в портах стран третьего мира. Имея под рукой флотилию из нескольких установок, управляющий получает полную маневренность. Он может увеличить или уменьшить суточную производительность выгрузки, изменяя число установок, находящихся в работе. Он может использовать одно и то же оборудование для выгрузки и загрузки любого типа судна — от баржи и каботажного судна до балкеров и для многих других операций в элеваторах и хранилищах, автомобилях и железнодорожных вагонах.

Они могут работать как комбинированные всасывающе-нагнетательные установки или только как всасывающие. При использовании только нагнетания может образоваться значительное количество пыли. Обычные установки имеют массу менее трех тонн, включая дизельный двигатель, и могут подниматься на борт судна большинством кранов.

Современный рынок характеризуется тенденцией растущего спроса на передвижные установки, особенно на оборудование на колесном ходу. Этот тип оборудования можно буксировать по причалу трактором от места к месту и устанавливать на причале или на борту судна, подавая груз в накопительный бункер на причале. Одновременно продолжаются разработки в направлении повышения часовой производительности разгрузки до 200 т/ч. В исключительных случаях передвижные установки можно использовать для загрузки и разгрузки судов, находящихся на удалении от причала, из-за небольшой глубины воды.

Кроме этого, если, например, судно село на мель, небольшую флотилию пневмоперегружателей можно использовать для выгрузки достаточного количества груза, с тем чтобы облегчить процесс снятия судна с мели. При этом передвижные установки поднимают на палубу судна, и они работают совместно с причаленными к судну баржами.

Передвижные установки на колесном ходу стоят меньше, чем большинство других типов пневматических установок одинаковой производительности, однако из-за необходимости оснащения трубами для каждой операции эксплуатационные расходы выше, чем у стационарных установок.

Некоторые производители предпочитают выпускать стандартные передвижные установки вместо изготовляемого на заказ оборудования, что значительно сокращает время поставки. Они также указывают, что установки производятся в заводских условиях, следовательно, качество изготовления значительно выше.

Пневматическая выгрузка трудносыпучих продуктов. До недавнего времени пневматические перегружатели конструировали только для продуктов, обладающих хорошей сыпучестью. Однако возрастающее использование таких грузов, как гранулы, шроты и другие слипающиеся продукты, означало, что потребуются механические устройства, обеспечивающие поток материалов к всасывающему соплу. Простейшим орудием для этого является лопата, однако для подачи материала к соплу можно использовать небольшой бульдозер или колесный погрузчик. Некоторые производители систем пневмотранспортной выгрузки создали механические разрыхлители, или активаторы, которые встроены в систему и имеют гидравлическое или электрическое управление с кнопочного пульта.

В настоящее время на рынке имеются следующие системы для разрыхления продукта.

1. Вращающийся питатель, или вращающийся скребок, представляет собой сочетание бура у всасывающего устройства, которое разрыхляет материал и перемещает его к приемному соплу с помощью вращающихся «лопат». Этот механизм в основном применяют для разгрузки барж и небольших судов; он работает с производительностью до 150 т/ч на одну всасывающую линию.

Преимущество такого вращающегося питателя состоит в том, что он может работать практически со всеми конструкциями пневмоперегружателей, устанавливаемых на порталах, при наличии горизонтальной и вертикальной телескопических труб. Однако для существующих конструкций следует отметить, что дополнительная масса вращающегося питателя потребует нового расчета конструкции рамы. Устройство маневренно и имеет дистанционное управление, осуществляемое одним оператором. В процессе разгрузки отверстия просверливают по прямым линиям, перпендикулярным одна к другой, до тех пор, пока не останется на днище трюма небольшое количество материала. Оставшийся слой затем должен подаваться к всасывающему соплу вручную или с использованием небольшого ковшового погрузчика. Конечно, для этой цели также можно использовать существующую всасывающую линию для зачистки.

2. Вращающийся питатель срезает продукт спиральными лопастями (ножами) и постоянно подает его к всасывающему соплу, расположенному в центре. Возможное обрушивание боковых стен образующихся воронок не мешает выгрузке. Крутящий момент, создаваемый вращающимся узлом, передается через шарнирные анкера, установленные на неподвижной верхней части, в окружающую массу продукта. Вращающийся питатель имеет гидро — или электропривод и может быть быстро установлен на всасывающее сопло или демонтирован с него.

3. Головка в виде воздушного винта — устройство, сконструированное для работы с трудносыпучими материалами при производительности 100—350 т/ч. Помимо горизонтальной и вертикальной телескопических труб, на конце установлена передвижная и легко устанавливаемая стрела с дополнительным телескопическим устройством. Принцип действия состоит в следующем: всасывающая труба и балка вертикальной секции и горизонтальная часть, уравновешенные противовесом, обе телескопической конструкции, могут обслуживать все углы трюма судна; пропеллерная головка и всасывающее сопло постоянно выгружают материал. Все движения, поворот, подъем, телескопическое перемещение и т. п. контролируются дистанционно одним оператором с палубы судна с помощью кнопочного пульта управления.

С помощью этой системы можно полностью разгрузить трюм, однако для зачистки необходимо использовать бульдозер или отдельную пневматическую установку. Так как крутящие моменты и усилия, возникающие при разрыхлении слежавшегося материала, уже не могут гаситься вертикальным всасывающим материалопроводом, требуется специальная опорная конструкция. Усилия возрастают с увеличением производительности разгрузки, т. е. с ростом производительности питающего устройства и степени уплотнения выгружаемого материала. Защита от перегрузки полностью обеспечивается гидравлической системой.

Показан в действии плавучий пневматический перегружатель. Он оборудован одной головкой типа воздушного винта и всасывающим соплом и способен выгружать до 350 т/ч трудносыпучих продуктов из балкеров грузоподъемностью до 120 тыс. т.

Пневматическая зачистка отсеков. Машиностроительный отдел фирмы «Europoort Silo В. V.» (Нидерланды) разработал и запатентовал конструкцию передвижного пневматического устройства для зачистки трюмов судов, названного «Big Sniffle» (большой вдох). Оно состоит из стандартного гусеничного дизельного трактора типа Caterpillar со стальной гусеницей (звенья которой покрыты прочным синтетическим материалом типа нейлона), соединенного с гидравлически управляемой зачищающей стрелой со всасывающей головкой, заключенной в специальное перекатываемое устройство, которое перемещается по грузу и принцип работы которого во многом сходен с принципом работы бытового пылесоса.

Гидравлическое давление на всасывающую головку может изменяться в широких пределах, и само устройство может подниматься или опускаться для работы в различных условиях в зависимости от вида транспортируемого груза.

Наиболее важное преимущество — возможность использования машины для выгрузки материала из отсеков. Верхний слой груза можно чисто отделить от следующего слоя, расположенного под ним без пластмассового покрытия между слоями или с ним. Например, гранулированные продукты чисто снимают со слоя риса без перемешивания последнего.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: