CC BY
77
Козак Р.О. Разработка технологических схем подготовки соломенной стружки для производства стружечных плит
Определены и проанализированы особенности соломы, которые будут влиять на подготовку качественной стружки для производства стружечных плит. Разработаны технологические схемы изготовления и подготовки соломенной стружки для производства стружечных плит, которые определяют последовательность технологических операций изготовления и подготовки стружки, а также отражают отличия от традиционных схем изготовления и подготовки стружки на основе древесного сырья.
Ключевые слова: солома, измельчение, стружка, технологическая схема.
Kozak R.O. Development of technological schemes of preparation straw chips for particle board production
Identify and analyze features of straw, which will affect the preparation of high-quality chips for particle board production. The technological scheme manufacture and preparation straw chips for chipboard production, which define a sequence of manufacturing process steps and preparation chip and reflect differences from traditional circuit chip manufacture and preparation of wood-based materials..
Keywords: straw, shredding, particle, technological scheme.
УДК 681.2.53:082.32 Доц. 1.В. Длай1, канд. техн. наук;
проф. З.М. Теплюх1, д-р техн. наук; гол. тж. €.1. Новошицький2; студ. О.1. Цщюра
КОНТРОЛЬ СПРАВНОСТ1 СИСТЕМИ СИГНАЛ1ЗАЦН ЗАГАЗОВАНОСТ1 ПРИМ1ЩЕНЬ МЕТАНОМ
Розглянуто технолопчний процес тдготовки природного газу для заправки в балони i показано ймовiрнiсть витоку газу у примщення газонаповнювально! ком-пресорно! станци. Запропоновано систему автоматичного контролю справност сиг-налiзацii загазованост примщення, яку побудовано на основi розробленого синтезатора сумщей метан-пов^ря в дiапазонi довибухонебезпечних концентрацш. Синтезатор - це газодинамiчний суматор, дозуючими елементами якого е скляш кашлярш трубки, пдабраш так, що вони забезпечують компенсащю основних фактс^в впливу.
Ключовг слова: загазовашсть метаном, сумщ метан-повггря, газодинамiчний синтезатор.
Висвгглення предмета. Витжання вибухонебезпечних чи токсичних газ1в в атмосферу промислових примщень створюе загрозу життю 1 здоров'ю людей, а також руйнування обладнання 1 примщень. Така ситуащя е характерною для виробництв х1м1чно!, нафтох1м1чно!, газово! промисловосп, зок-рема 1 для автомобшьних газонаповнювальних компресорних станцш (АГНКС) [1]. Причиною витжання небезпечних газ1в е, як правило, нещшь-ност технолопчного обладнання та арматури трубопровод1в.
Аналiз дослiджень i публiкацiй показуе, що для виявлення вибухонебезпечних чи токсичних газ1в в атмосфер! виробничих примщень вщома велика кшьюсть р1зномаштних прилад1в, кожен з яких може контролювати ситуащю в довол1 обмеженому простор1 [2]. Тому в промислових примщен-нях тдвищено! небезпеки 1з розподшеним у простор1 технолопчним облад-
1 НУ "Львiвська поттехтка";
2 РВ "Львiвавтогаз"
нанням застосовують систему контролю загазованосп, яка складаегься з блоку сигналiзацп та тдключених до нього потрiбноl кшькост давачiв [3]. Нез-важаючи на важливють надiйностi таких систем перевiрку 1х роботи викону-ють через значш iнтервали часу (наприклад твроку), що зв'язано iз складшс-тю ще! процедури.
Метою роботи е пiдвищення надiйностi попереджувально1 та ава-ршно! сигналiзацп за допомогою системи автоматичного контролю справнос-тi сигнатзацп.
Автомоб1льна газонаповнювальна компресорна станц1я. Природ-ний газ, призначений для використання в стисненому виглядi для газобалон-них автомобЫв, повинен мати мшмальну волопсть, за яко1 неможливе за-мерзання i випадання гiдратiв у каналах паливно! системи автомобшя, а та-кож не мiстить пилу i рiдкого залишку. У зв'язку з цим, до складу АГНКС входять: фiльтрувальне i сепарацiйне обладнання; осушувальш пристро!; компресорний цех; блок ресиверiв iз системою охолодження стисненого газу; примщення операторiв; наповнювальнi колонки з гнучкими заправними шлангами високого тиску.
Згiдно з технологiчним регламентом АГНКС працюе так. Природний газ тд надлишковим тиском вiд 0,6 до 1,2 МПа (вщ 6 до 12 кгс/см2) iз зов-нiшнiх газогонiв очищуеться в первинному сепараторi й надходить у компресорний вщдш, в якому встановлеш компресорнi установки. У разi стиснення газу його температура ютотно шдвищуеться, тому для подальшого використання газ треба охолоджувати. Мiжступеневе охолодження газу i цилiндрiв компресора здшснюють антифризом. Компресори комплектують холодильниками та волого- i оливовiдокремлювачами для кожного ступеня стискуван-ня, запобiжними клапанами, мiжступеневими газовими i водяними комушка-цiями, шафою управлiння електродвигуном i системою автоматичного керу-вання. Газ, стиснений компресорами до тиску 25 МПа (250 кгс/см2), надхо-дить на установку осушування, основними елементами яко! е адсорбери, яю працюють почергово. 1з тдвищенням точки роси газу до -40 °С (внаслiдок насичення адсорбента вологою) перемикаються адсорбери. Виведений iз роботи адсорбер регенерують осушеним гарячим газом вiд електропда^вача, з наступним охолодженням адсорбента тим же потоком газу тсля вщключен-ня електропiдiгрiвача. Сухий стиснений газ надходить в акумулятори. Тиск в акумуляторах газу, якi мають об'ем 9 м3 кожен, регулюють вщповщною змь ною кiлькостi працюючих компресорiв або !х продуктивностi. Газ iз акумуля-торiв подають на газорозподшювальш колонки, звiдки шлангом високого тиску на заправку газобалонно! установки автомобшя.
Отже, технологiя процесу пiдготовки газу до заправки передбачае проходження його через багато рiзних технолопчних апарапв та рiзноl арма-тури, яю знаходяться пiд високим тиском, i тому можливi витоки в атмосферу компресорного цеху внаслщок втрати герметичносп устаткування, зокре-ма в разi недотримання технологiчних вимог.
Система попереджувальноУ та аваршноУ сигнал1заци. Для уникнен-ня аваршно! ситуацп (концентращя г > 2,5 об. % метану в повпр^ передбаче-
на система сигнашзацп (попереджувальна i аварiйна), яка подае свiтлове i звукове попередження про досягнення в атмосферi примщення небезпечно* концентраци метану вiдповiдно нижньо! гн = 0,5 i верхньо! концентрацiй гв = 1,0 об. %, а також вмикае аваршну витяжну вентилящю i перекривае подачу газу. Систему сигнашзаци юнуючо1 технолопчно: схеми компресування i кондицшвання природного газу представлено на рис. 1.
Основними компонентами схеми е комплекс технолопчного облад-нання (компресори, затрна i пiдвiдна арматура, адсорбер тощо), система включення/вiдключення вентиляци та обладнання (на схемi не зображена), сигнашзатор (наприклад ЩИТ-3), до складу якого входять давачi концентраци метану (наприклад ДТХ-152-1). Давачi встановленi в мiсцях, де найiмовiр-нiше утворення вибухонебезпечно! газово! сумш^ i призначенi для неперер-вного контролю загазованост метаном примiщення i видачi електричного сигналу про концентрацш метану в повiтрi.
Метрологiчну перевiрку давачiв виконують вiдповiднi служби зпдно з регламентом раз на твроку, окрiм цього вiдповiдальний на АГНКС здiйснюе поточний контроль (раз на мюяць) стану системи загазованостi примщення поданням з балону потоку перевiрювальноl сумiшi, спрямованого на кожен давач почергово. Проте ймовiрний вихiд з ладу системи у перюд мiж поточ-ними перевiрками може призвести до виникнення аваршно! ситуаци.
Система самоконтролю працездатност сигналiзацiТ^ З метою змен-шення ймовiрностi виникнення небезпечно1 ситуаци ми запропонували систему самоконтролю сигналiзацil загазованостi виробничих примщень, яка складаеться з джерел стиснутих газiв (повiтря i метан), синтезатора перевiрю-вальних метано-повiтряних сумiшей, мшропроцесорного блоку керування ро-ботою системи, шдвщних трубок i затрно* арматури (див. рис. 1).
Рис. 1. Принципова схема системи контролю загазованостi компресорного вiддiлення iз системою самоконтролю сnравностi сигналЬаци:
К - компресори; Д1 - давач1
Основним елементом системи самоконтролю е газодинамiчний синтезатор перевiрювальноl сум^ СН4 у повг^ з системою тдвщних трубок.
Синтезатор почергово продукуе перевiрювальнi сумiшi з концентращями метану гн- = гн - А, гн+ = гн + А, гв- = гв - А, гв+ = гв + А, де А - задане вдаилення кон-центраци вщ номiнального значення. З !х допомогою перевiрка системи сиг-наизаци здшснюеться автоматично iз заданою перiодичнiстю, наприклад що-доби. Для того, щоб перевiряти кожен давач почергово вщповщними сумша-ми, перед кожним iз них встановлено клапани, якi забезпечують подачу необ-хщно! перевiрювальноl сум^ до давачiв.
Запропонована система самоконтролю сигнашзаци передбачае визна-чену послщовшсть дiй:
• ув1мкнення синтезатора газових сумшей;
• вщключення перев1рюваного каналу давача вщ керуючих сигнал1в системи;
• почергове подання на давач перев1рювально1 сумш1 з концентращею:
■ гн- = 0,44 об. %, при цьому вим1рювальна система не повинна видавати сигнал по-передження;
■ гн+ = 0,56 об. %, при цьому вим1рювальна система повинна видавати сигнал попе-редження;
■ гв. = 0,88 об. %, при цьому вим1рювальна система не повинна видавати сигнал аваршносп;
■ гв+ = 1,12 об. %, при цьому вим1рювальна система повинна видавати сигнал аваршносп;
• анал1з 1 результата тестування системи (якщо тестування тдтверджуе справ-
тсть роботи вим1рювально1 системи, то вщновлюеться робота системи у
штатному режим1).
Нештатна реакцiя давачiв сигналiзаторiв повинна викликати негайне реагування оперативного персоналу з усунення неполадок.
Синтезатор перевiрювальних метано-повгтряних сумiшей. Основ-ним елементом розроблено! системи самоконтролю сигнашзаци е синтезатор (рис. 2). Синтезатор мiстить таю основш блоки: змiшувач БЗ компоненпв; блок БЖ стабiлiзування i вирiвнювання тискiв живлення i температури; мж-ропроцесорний блок МБК керування. На вхщ синтезатора подають компонента синтезовано1 сумiшi - метан i повiтря, а на його виходi отримують за-дану з допомогою мшропроцесорного блоку керування сумш.
Рис. 2. Принципова схема синтезатора метано-повтряних сумшей
Метан i повиря пiд тиском подають у блок БЖ, за допомогою якого забезпечують постшш й рiвнi абсолютш тиски вiдповiдно на входах i вихо-дах капiлярiв, а також вирiвнюють температури обох компонентiв, що разом з iншими особливостями змiшувача забезпечуе iстотне зменшення впливу ос-новних завад (тиски i температури компонента в джерелах живлення, баро-метричний тиск, температура у примщенш).
На входи змiшувача вiд джерел стиснутих газiв подають компоненти синтезованоl сумiшi - метан i повггря, якi проходять каналами через вщпо-вiднi теплообмiнники 1 i 2, засоби стабЫзування тискiв (стабiлiзатор 3 тис-кiв, встановлений в каналi повiтря, а повторювач 4 - в каналi метану), пакет 5 капiлярiв i окремi капiляри 6... 9, на виходi кожного з яких встановлено електромагштний клапан 10. 14. Дозоваш потоки з виходiв усх залучених ввiмкнутими клапанами капiлярiв змiшуються, а отримана сумiш надходить на давачi сигналiзаторiв. Тиск на виходi синтезатора пiдтримують постiйним за допомогою стабЫзатора 15. Перекриття потокiв повиря i метану на дозу-кш капiляри здiйснюеться за допомогою клапашв 16 i 17.
Згiдно з умовами експлуатацп розроблений синтезатор не повинен мiстити iскронебезпечних електричних кш, а тому використання системи тер-мостатування в пристро! з точки зору безпеки е ризикованим. Змша температури в компресорному цеху, де використовуватимуть синтезатор, може iстот-но впливати на витрату через капшяри i вiдповiдно концентрацiю компонента синтезованоl сумiшi. Тому у синтезаторi необхiдно компенсувати вплив температури на концентращю компонентiв вiдповiдним проектуванням дро-селiв - визначенням та^ конструкцп (довжини i дiаметра прохщного каналу кожного капiляра), яка забезпечить нечутливiсть концентрацп (стввщношен-ня витрат) компонента сумiшi до змiни температури.
Витратна характеристика капшяра, тобто Q =/ (с1,/, Р„, Р„, Т, ц, Кг), мае
вигляд
де: Q - об'емна витрата газу через капiляр; А = 4 п ц / / Е, - коефiцiент витрати; ц - коефщент динамiчноl в'язкостi газу за температури Т ; ц = а + в Т; а, в -коефщенти лшшно! апроксимацп в'язкостi газових компонентiв; Е, - коефь цiент юнцевих ефектiв; d i / - вiдповiдно дiаметр i довжина прохiдного каналу капшяра; 2 = У В - комплекс розмiрiв прохщного каналу i параметрiв стану газу; У = КХ- комплекс розмiрiв каналу, параметрiв виду газу i температури; К = Е, d4// 2 - конструктивний комплекс; Х= (512 Кг Т ) -1 - параметричний комплекс газу; Кг=К /М - газова стала; К - ушверсальна газова стала; М- мо-лекулярна маса; В = Р„ -Р^ - комплекс тисюв; Ру, Р„ - значення абсолютного тиску вiдповiдно на входi i виходi капiляра; р - густина газу за температури Т на виходi капiляра.
Умова термокомпенсацп суматора потоюв синтезатора:
(1)
дп_ g(Q2/Q^)
дТ дТ
= 0,
(2)
де: Г1 =Ql / (01 + 02) = 1 / (1+ 02 /Ql) - концентрацiя СН4в сумшц Ql, 02 - вщ-повiдно витрата СН4 i повггря.
Розв'язок рiвняння (2) вiдносно комплексу К2 дае шукане стввщно-шення мiж геометричними розмiрами прохiдного каналу катляра у виглядi
де, ^м вiдомих: /х1 = /и1 + 2в1Т; /и2 = /и2 + 2р2Т.
Як видно з (3), в умову компенсацп входить температура, тому розра-хована конструкщя капiлярiв синтезатора не може забезпечити повно! темпе-ратурно! компенсацп. Проте, як показали результати моделювання, вщносна похибка приготування газових сумшей метан-повiтря вiд можливих змiн температур в компресорному цеху (наприклад, 20±20 °С) не перевищуе 0,01 %, а тому нею можна знехтувати.
Вибiр i розрахунок розмiрiв (/ i д) прохiдних каналiв кашляв синтезатора метано-повпряно! сумiшi з компенсащею температури виконують так:
1. Задають д1аметр \ довжину 11 прохщного каналу катляра для метану;
2. За допомогою залежност (3) розраховують значення конструктивного комплексу К2 для повпря;
3. 1з залежност
одержано! з виразу для концентрацп метану, для одте! з потрiбних концен-трацiй метану (наприклад, гн- = 0,44 об. %) визначають 12 ;
4. З виразу комплексу К2 для повпря визначають д1аметр д2 катляра.
Визначеш таким чином розмiри прохiдного каналу катляра (¿2, 12) (компонента сум^ з високою концентрацiею - тут повиря), як правило, ви-ходять за межi допустимих для скляних капiлярiв (зокрема дуже довгi). Ре-алiзацiя синтезатора вимагае замiни такого катляра е^валентним пакетом капiлярiв допустимих розмiрiв. При цьому довгий капшяр замiняють п кат-лярами з розмiрами (й2 п, 12 п), зменшених в п раз довжини 12 i в п0'5 разiв дь
Отже, для проектованого синтезатора розрахований за описаною методикою капшяр у каналi повиря з розмiрами д2=0,0013 м /2=1,465 м необхщ-но замiнити пакетом. Якщо вибрати пакет з п=10 капiлярiв, то з допомогою залежностi (1) одержимо розмiри прохiдних каналiв: й2 п = 0,425 мм, /2 п = 146,5 мм. Розмiри решти трьох капiлярiв на лтп метану для вiдомих (д2, /2) i концентрацiй (наприклад, гн+, гв-, гв+) визначають iз тих же залежностей (3), (4). Виготовлений i дослiджений макет синтезатора для приготування ме-тано-повiтряних сумiшей з пакетом капiлярiв на повiтрi i 4 окремими капшя-рами в каналi метану, розмiри яких наведено в табл.
(3)
(4)
аметра д2.
Табл. Розм1р I
Сумш Вмгст СН4 в повггр1, % об. dcHA, мм lсн4, мм d^E, мм 1пов, мм
1 0,44 0,076 5,5
2 0,56 0,086 7,0 0,425 146,5
3 0,88 0,107 11,0
4 1,12 0,122 14,1
Висновок. За виконаними дослщженнями газодинамiчного синтезатора встановлено, що гранична вщносна похибка концентрацп метану в приго-товлюваних сумiшах не перевищуе 1 %, що достатньо для здшснення контролю працездатност системи сигнал1зацп (похибка давачiв концентрацп стано-вить 10 % ).
Л1тература
1. Корчевой Ю.П. Про визначення викид1в забруднювальних речовин в атмосферу вщ шдприемств теплоенергетики / Ю.П. Корчевой, 1.А. Вольчин, О.М. Колом1ець // Енергетика та електрифжащя. - 2002. - № 8. - С. 40-43.
2. Сигнализаторы загазованности. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://ital-gaz.com.ua/equipment/equip6.html. - Назва з екрана.
3. Портативный газосигнализатор 0РТ-03М. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://rizur.ru/cat_ort03 m.htm. - Назва з екрана.
4. Сигнализатор щит-3. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://prompribor.com.ua/ ru/pages/202/. - Назва з екрана.
5. Дшай 1.В. Система стабтзування тисгав газодинамiчних дросельних синтезатс^в / 1.В. Дiлай, З.М. Теплюх // Вюник Нацiонального унiверситету "Львiвська полiтехнiка". - Сер.: Теплоенергетика. Iнженерiя довкiлля. Автоматизацiя. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська жштех-шка". - 2009. - № 659. - С. 120-128.
Дилай И.В., Теплюх З.Н., Новошицкий Е.И., Цицюра А.И. Контроль исправности системы сигнализации загазованности помещений метаном
Рассмотрен технологический процесс подготовки природного газа для заправки в баллоны и показана вероятность вытекания газа в помещение газонаполнительной компрессорной станции. Предложена система автоматического контроля исправности сигнализации загазованности помещения, построенная на основании разработанного синтезатора смесей метан-воздух в диапазоне довзрывоопасных концентраций. Синтезатор представляет собой газодинамический сумматор, дозирующими элементами которого являются стеклянные капиллярные трубки, которые подобраны так, что обеспечивают компенсацию основных влияющих факторов.
Ключевые слова: загазованность метаном, смесь метан-воздух, газодинамический синтезатор.
Dilay I.V., Teplyukh Z.M., Novoshytskyi Ye.I., Tsitsyura O.I. Control of methane alarm system functioning in gassy area
The technological process of natural gas preparation for filling the gas cylinders is considered. The probability of gas leakage into the room of the gas-filling compressor station is shown. The system for automatic control of alarm system functioning in gassy area is proposed based on the developed methane-air mixture synthesizer in the range of pre-explosive concentration. The synthesizer consists of gas-dynamical adder with the dosing elements constructed of the glass capillary tubes with parameters providing compensation of main influencing factors.
Keywords: methane gassy area, methane-air mixture, gas-dynamical synthesizer.
