CC BY
55
10. Gamko L.N., Sidorov I.I. Productivity and energy exchange of young pigs at fattening when feeding them a serum mineral-vitamin supplement // Pig breeding. 2019. No. 5. Pp. 25-27.
УДК 664.7:658.345.8
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ЗЕРНОВЫХ ЭЛЕВАТОРОВ
Ensuring the Stability of Grain Elevators
Титенок А.В., д-р техн. наук, профессор, Амелин А.В., Каценко Е.Н., магистранты
TitenokA.V., AmelinA.V., KatsenkoE.N.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University
Реферат. Объектом исследований является анализ процессов противодействия образованию взрывов и пожаров на территории предприятий по хранению и обработке зерна. Целью анализа является разработка соответствующих мероприятий, технологии и техники требуемых для этого обеспечения. Предприятия хлебопродуктов являются опасными производственными объектами (ОПО), функционирующими с пылеобразованием. Каждый год в мире на зернопе-рерабатывающих предприятиях происходит до 500 взрывов. Последние два десятилетия принесли России 195 взрывов на этих ОПО. Элеватор - наиболее совершенный вид зернохранилищ объемом до 200 тыс. тонн. Это оборудованный системами механизации и автоматизации технологических процессов ОПО. С рабочей башней связаны все сооружения элеватора. Силосный корпус обеспечивает сохранность зерна. Приемные и отпускные устройства предназначены для технологических операций. Зерносушилка содержит сушильные и охладительные камеры с бункерами и выгрузными устройствами; топку; аспирационную систему; транспортирующее оборудование; систему контроля. Зерно поступает в приемный бункер. Затем подается на норию. Нория - это устройство вертикального транспорта. Рабочими элементами служат ковши, размещенные на бесконечной ленте. Для очистки зерна используют сепаратор. Это и другое оборудование в отдельных случаях является источником взрывоопасности в запыленной среде. Особенно тогда когда аспирационная система не обеспечивает требуемую очистку воздуха в помещении. На исполнительные механизмы перекидных клапанов и задвижек установлены бесконтактные выключатели, отключающие устройства при достижении задвижкой или клапаном конечного положения. Контроль работы аспирационных систем также осуществляется датчиками. АСУ производит контроль состояния датчиков взрыва, расположенных в головках норий, и положения быстродействующих задвижек. При срабатывании системы локализации взрыва система управления способна самостоятельно предпринимать действия для остановки технологического оборудования, в последовательности, минимизирующей возможный ущерб. В статье, в качестве примера приведены схемы установки взрыворазрядных устройств на нории, выполнен расчет этого устройства.
Abstract. The research object is to analyze the counteraction processes of explosions and fires formation on the territory of grain storing and processing enterprises. The purpose of the analysis is to develop appropriate measures, technologies and techniques requiredfor it. Enterprises of bread products are dangerous production facilities (DPF) that operate with dust formation. Every year in the world up to 500 explosions occur at grain processing plants. In Russia the last two decades have brought 195 explosions at such DPF. The elevator is the most perfect type of granaries with a volume of up to 200 thousand tons. It is equipped with systems of mechanization and automation of technological processes of DPF. All elevator structures are connected to the working tower. The grain-storage section ensures grain safekeeping. Receiving and releasing devices are intended for technological operations. The grain dryer contains drying and cooling chambers with bunkers and off-loading devices; a firebox; an aspiration system; transporting
equipment; and a control system. Grain is put into the receiving bunker. Then it is taken to the noria. Noria is a vertical transport device. The working elements are buckets placed on an endless belt. A separator is used for grain cleaning. In some cases this equipment and others are a source of explosion hazard in a dusty environment, especially when the aspiration system does not provide the required air cleaning in the room. Contactless switches are installed on the actuating units of swing and slide valves, switching off the devices when the gate or valve reaches the final position. The operation of the aspiration systems is also monitored by sensors. The automated control system monitors the state of the explosion sensors located in the heads of the burrows, and the position of high-speed valves. When the explosion localization system is triggered, the control system is able to independently take actions to stop the process equipment in a sequence that minimizes possible damage. The article presents the diagrams of installation of explosion-discharge devices on noria as an example, and the calculation of this device is performed.
Ключевые слова: опасный производственный объект, зерновая пыль, взрыв, пожар, взрыворазрядное устройство.
Key words: hazardous production facility, grain dust, explosion, fire, explosion-discharge
device.
Взрывы и пожары на элеваторах. Причины пожаров на элеваторах: горящие окурки и спички, от которых воспламеняется и взрывается органическая пыль; открытый огонь; искры, возникающие из-за технической неисправности технического или электрического оборудования, ударного воздействия, высекающего искры; окислительные процессы. Пылевой взрыв - это не контролируемый процесс горения, которое сопровождается выделением тепла, пламенем и газообразованием. Скорость распространение пламени не превышает скорость звука. Взрывное горение происходит при образовании сжатых газов, которые выполняют механическую разрушительную работу.
Основой взрыва является горение аэрозоли органической пыли, что происходит так: пылинки, находящиеся вблизи источника воспламенения, нагреваются до температуры распада, происходит их газификация, образуются продукты газификации. Они сгорают, выделившееся тепло передается прилегающим к ней не горящим частицам, которые, воспламеняясь, становятся источниками возгорания последующих слоев смеси. Эти условия образуют цепной, лавинообразный процесс горения пылевоздушной смеси. Названный процесс возможен лишь при определенной дисперсности пыли, в соответствующем диапазоне ее концентрации, при достаточной энергии источника зажигания. Если концентрация пыли ниже нижнего предела воспламенения, то даже при наличии источника горения цепной реакции не получится. Пламя из зоны контакта с источником зажигания не может распространиться по всему ее объему из-за большого расстояния между частицами. При концентрации выше верхнего предела воспламенения пылевоздушная смесь не загорается, вследствие большого количества частиц, которому не хватает кислорода, необходимого для поддержания и развития окислительных процессов. Условия для взрыва пылевоздушной смеси появятся в случае концентрации пыли между нижним и верхним пределами воспламенения. Максимальное давление взрыва достигается при оптимальном соотношении горючей пыли и кислорода (окислителя), характерном для каждого вида пыли. При горении аэрозоля в замкнутом объеме взрывное давление достигает максимального уровня. Если взрывное горение аэрозоля происходит в полузамкнутом объеме, то давление будет зависеть от величины вскрытых сечений, через которые происходит истечение газообразных продуктов взрыва.
В обоих случаях давление взрыва может стать значительным и привести к разрушению аппарата или сооружения, в объеме которого произошел взрыв. Влажность и зольность пыли, инертные добавки снижают ее взрывоопасность, повышается нижний предел воспламенения, уменьшается максимальное давление взрыва и скорость его нарастания. Снижение влажности увеличивает взрывоопасность пыли. Наиболее опасны пыли, с влажностью менее
11%. При влажности более 18% трудно получить устойчивое горение пылевоздушной смеси. Снижение взрывоопасности мучной и зерновой пыли происходит при зольности продукта более 10 %. Наличие в пыли инертных добавок более 70% делают аэрозоль практически взрывобезопасной.
На динамику возникновения и развития пылевого взрыва влияет источник воспламенения. Увеличение мощности и температуры источника, площади его воспламеняющей поверхности вызывает воспламенение аэрозоля при более низком концентрационном пределе воспламенения, возрастает скорость распространения пламени в объеме смеси. Установлено, сахарная пыль скорее взорвется от накаленного до температуры 1200 °С тела (концентрация
3 3
10,3 г/м3), чем от искры индукционной катушки 6,5 В, 3 А (концентрация 34,4 г/м ).
При обработке зерна в элеваторе и трении его о стенки самотечных труб, бункеров, воздействия рабочих органов машин и взаимного трения зерен происходит истирание их поверхности с образованием органической пыли. Во внутренних объемах норий, сепараторов и силосов при движении зерна образуется пылевоздушная смесь, концентрация которой часто находится во взрывоопасных пределах. Содержание пыли в рабочей зоне машин колеблется:
3 3
в обоечной машине 1...49 г/м , вальцовых станках 10...258 г/м . Оборудование по условиям образования пылевоздушной смеси классифицируют по группам. Первая - это оборудование, в котором образование пылевоздушных смесей обусловлено технологией и исключить его нельзя. Вторая - это вальцовые станки, дробилки, обоечные машины, рассевы. Образование пылевоздушных смесей в них является побочным явлением, ненужным для данной стадии технологического процесса. Образующаяся в технологическом оборудовании пыле-воздушная смесь при недостаточной герметизации и неэффективной работе аспирационных систем проникает в производственные помещения.
Пыль из воздуха оседает на стенах, полах, оборудовании и строительных конструкциях, образуя легко взвихривающийся аэрогель. Опасность его состоит в том, что от сотрясения аэрогель поднимается в воздух, создавая в локальном объеме взрывоопасную пылевоз-душную смесь. Россыпи пыли являются также источником образования взрывоопасной пы-левоздушной смеси в помещении, особенно при локальных вспышках аэрогеля.
Для примера - на этаже рассеяния муки мукомольного завода площадью 3045 м , площадь поверхности стен пола, потолка и оборудования составит 2127 м . Для образования пылевоздушной смеси взрывоопасной концентрации (20 г/м ) во всем объеме нужно иметь 3045 х 20 = 60900 г пыли. При плотности пыли 100 кг/м и завихрении 50% аэрогеля, достаточно отложения слоя пыли на поверхностях толщиной 0,6 мм, чтобы создать взрывоопасную концентрацию в помещении рассевов при поднятии пыли путем ее сотрясения или взрывом в оборудовании.
Факторами, способствующими развитию и распространению источника взрыва для возникновения цепной реакции являются: повышенная запыленность помещений; наличие связи между отдельными технологическими аппаратами, помещениями и зданиями; присутствие мелкодисперсного продукта в магистралях. Пылевоздушная смесь взрывоопасной концентрации, образовавшаяся в силосе или бункере, приводит к взрыву в случаях:
• обрушении свода, разгрузке и очистке силоса (бункера), наличии в нем источника воспламенения (очаг самовозгорания, тлеющий продукт, искры и т.д.);
• воспламенении пылевоздушной смеси пламенем взрыва, произошедшего в оборудовании, соединенном с этим силосом;
• сдуве пыли со стенок струей продуктов горения, воздушной волной от взрыва, происшедшего вне силоса, в нории, самотечной трубе, аспирационном трубопроводе, в соседнем бункере, с последующим воспламенением пылевоздушной смеси подошедшим фронтом пламени.
Взрыв в системе аспирации возможен в случае воспламенения отложений пыли в трубопроводах, циклонах при проведении сварочных работ на не остановленном или не
очищенном от пыли оборудовании, трении лопаток вентилятора о корпус, попадании продуктов взрыва из аспирационного оборудования. Воспламенение пылевоздушной смеси возможно в дробилке, вальцовом станке при попадании в них металлического предмета, его заклинивании с образованием искр; вальцовом станке - при перекосе размольных вальцов; нориях и цепных конвейерах - при трении буксующей ленты о барабан или цепи о корпус; дробилке - при работе вхолостую и т.д. В случае полной нагрузки в свободном объеме дробилки концентрация горючего выше верхнего концентрированного предела воспламенения. При взрыве в ней на холостом режиме продукты горения проходят по самотечным трубам, бункерам и т.п., вызывая повторные взрывы.
Взрыв в помещении происходит вследствие развития первичного взрыва внутри оборудования и наличия отложений пыли на нем и строительных конструкциях. Взрыв распространяется через монтажные проемы и междуэтажные перекрытия. Газовоздушная волна и пламя, попадая в смежные помещения, взвихривают отложения пыли с последующим ее воспламенением. Процесс может сопровождаться интенсивным выбросом пламени из здания.
Анализ причин аварий пылевоздушных взрывов позволил определить следующие пути распространения взрыва на элеваторах:
1) лестничные клетки, шахты лифта и вентиляционные шахты;
2) силосы, нории, конвейеры, самотечные трубы, воздуховоды аспирации, пневмотранспорта и воздушного отопления, пылевые шахты аспирации;
3) вентиляционные и перепускные отверстия между силосами;
4) отверстия в перекрытиях, перегородках, дверных и монтажных проемах;
5) открытые люки силосов, лючки самотечных труб, норий;
6) транспортерные галереи приема с железнодорожного и автотранспорта.
Взрыв разрушает конструкции и оборудование.
Защита от взрывов и пожаров на элеваторах. Используем методические рекомендации по классификации аварий и инцидентов на взрывоопасных объектах по хранению и переработки зерна РД 14-377-00. Для защиты от разрушения оборудования и предотвращения распространения пламени и продуктов взрыва и горения применяют взрыворазрядные устройства. Используется принцип отвода пламени и продуктов взрыва из объема защищаемого оборудования в безопасную зону за пределы производственного здания. Взрыворазряд-ное устройство состоит из предохранительной мембраны или откидного клапана, отводящего трубопровода, а при необходимости и из огнепреграждающего устройства. Известно несколько типов конструкций таких устройств. Схема взрыворазрядного устройства представлена рисунком 1, а на рисунке 2 показана схема установки взрыворазрядных устройств на нории.
Методика расчета взрыворазрядных устройств РД 14-377-00 предусматривают следующее. Рассчитывается площадь проходных сечений (БВЗр, м2) из условия, что остаточное давление взрыва (АРОСТ, МПа) не долже превышать допустимого значения внутреннего избыточного давления ([Р], МПа): АРОСТ < [Р]. По приведенным в методике формулам определяют площади проходных сечений устройства, в зависимости от формы его сечения. Определяют диаметр, либо параметры сторон сечения взрыворазрядного устройства. В методике даны справочные данные и номограмма для нахождения соответствующих коэффициентов. На примере дробилки марки А1-БД2-М в соответствии с п. 5 методики имеем значение коэффициента, характеризующего давление вскрытия взрыворазрядного устройства: а = 0,4. Определяем коэффициент, характеризующий длину (Ь, м) отводящих трубопроводов взрыворазрядного устройства из соотношения: 6К - 3 Ь = 7,5. Для нахождения суммарного коэффициента сопротивления взрыворазрядного устройства и отводящих патрубков определяем по номограмме (рисунок 3) диаметры проходных сечений взрыворазрядных устройств в приближении.
12 3 4
Рисунок 1 - Схема шиберного взрыворазряд-ного устройства для нории: 1 - разрывная мембрана с опорной сеткой, 2 прокладка (асбест), 3 - шибкр, 4 - выходной патрубок, 5 -накладка (фетр или паронит) 6 - установочная пластина, 7 - входной патрубок.
Рисунок 2 - Схема расположения на нории взрыворазрядных устройств шиберного типа: 1 - башмак нории, 2 - норийные трубы, 3 - головка нории, 4 - вертикальный отводящий трубопровод, 5 - взрыворазрядные устройства, 6 - отводящий трубопровод, 7 -выходной трубопровод с косым срезом.
На левой вертикальной шкале представлены значения допустимого давления взрыва АРдоп, на правой вертикальной шкале - значения величины защищаемого объема V. Между вертикальными шкалами расположены десять прямых наклонных линий, каждая из которых соответствует определенной длине отводящего трубопровода Ь. Наклонные линии пересекаются шестнадцатью кривыми линиями, соответствующими величине проходного сечения взрыворазрядного устройства: вверху - в виде площади проходного сечения БВЗР, внизу - в виде диаметра проходного сечения взрыворазрядного устройства Б. Ключ пользования номограммой приведен рядом с номограммой и заключается в следующем:
а) необходимо определить в первом приближении значение диаметра проходного сечения взрыворазрядного устройства Б2 (или площадь проходного сечения Бх) по заданным значениям АРдоп, V и Ь;
б) нанести заданные значения АРдоп и V на вертикальные шкалы номограммы, соединить их прямой линией и найти точку пересечения этой прямой с заданной линией Ь;
в) численное значение кривой Б (Б), проходящей через полученную точку пересечения, и есть искомое значение диаметра взрыворазрядного устройства в первом приближении
(или площади проходного сечения БД
При попадании точки пересечения между двумя кривыми Б (Б) в качестве (Бх), следует принимать численное значение линии Б (Б) ближайшее слева. Для дробилки марки А1-БД2-М диаметр взрыворазрядного устройства составляет = 0,25 м. В соответствии с п. 7.2 Методики [] расчета суммарные коэффициенты сопротивления взрыворазрядных
устройств и отводящих трубопроводов будут равны: = £ВХ + Ъ + ЪВЫХ = 0,5 + 2,5/2*0,15 + 1,0 = 1,69. По формуле (2) Методики расчета [] получаем: Бвзр = 0,0512 м2. Б = 0,225 м.
ДЛм. кгс/см2 1,0
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0.3 0,2
0,1
0.01
0
Рисунок 3 - Номограмма для нахождения площади (диаметра) проходного сечения
взрыворазрядных устройств
В соответствии с п. 2.2 и таблицей 1 Методики находим, что на взрыворазрядных устройствах данного типа в качестве предохранительных мембран применяют полиэтиленовую пленку толщиной 5 = 0,08 мм.
Взрыворязрядные устройства на нориях устанавливаются в соответствии с рекомендациями [2], с учетом справочных данных по типу нории. Места установки взрыворазрядных устройств на нориях, их количество, диаметры проходных сечений взрыворазрядных устройств определяются в зависимости от типа нории, высоты норийных труб, расположения нории по отношению к ограждающим строительным конструкциям и оборудованию. Предпочтительными конструкциями взрыворазрядных устройств для норий являются взрывораз-рядные устройства с предохранительными мембранами или с откидными клапанами. На нориях с высотой норийных труб Ннор не более 36,0 м взрыворазрядные устройства должны устанавливаться на головке нории или на обеих норийных трубах в любом месте по высоте нории, удобном для монтажа и обслуживания взрыворазрядных устройств.
На нориях с высотой норийных труб более 36,0 м взрыворазрядные устройства должны устанавливаться на головке нории (или на норийных трубах на расстоянии не более 1/3 НнОр от головки нории) и на обеих норийных трубах на расстоянии не более 1/3 ННОР от башмака нории в любом месте, удобном для монтажа и обслуживания взрыворазрядных устройств.
Диаметр проходного сечения взрыворазрядного устройства, устанавливаемого на но-рийной трубе, должен быть не менее диаметра, определенного по формуле (7) приложения 1, где Ь и Ь - внутренние размеры поперечного сечения норийной трубы.
Диаметр проходного сечения взрыворазрядного устройства, устанавливаемого на головке нории, должен быть не менее диаметра проходного сечения взрыворазрядного устройства, устанавливаемого на норийной трубе, умноженного на коэффициент 1,414.
Определение параметров планово-предупредительной системы технического обслуживания и ремонта элеваторов. По системе ППР работы по техническому обслуживанию и ремонту машин планируют заранее и выполняют в определенной последовательности. Наименьший повторяющийся период эксплуатации изделия, в течение которого осуществляют в определенной последовательности установленные виды технического обслуживания и ремонта, предусмотренные нормативной документацией, называют ремонтным циклом. Перечень и последовательность выполнения этих работ в период между капитальными ремонтами или между вводом в эксплуатацию и первым капитальным ремонтом, т.е. в течение ремонтного цикла, называют структурой ремонтного цикла. Продолжительность и структуру ремонтного цикла устанавливают с учетом всех факторов, определяющих необходимость ремонтов. Структура ремонтного цикла элеватора: К-О-О-М1-О-О-М2-О-О-С1-О-О-М3-О-О-С2-О-О-М4-О-О-К, где К - капитальный ремонт; С - средний ремонт; М - малый ремонт; О -техническое обслуживание (индексы означают номера ремонтов). Определяем ремонтный цикл по формуле
Т = 20400- Рп = 20400-1,5 = 30600 ч,
где ¡Зп = 1,5 - коэффициент, учитывающий тип производства (в данном случае - единичное).
Определяем межремонтный период
, = Ъ. = 30600 = 4з71ч 7 7
Период между техническими обслуживаниями равен
Тц 30600
= = = 1457 ч
21 21
Строим годовой график постановки на ТО и ТР. Структура ремонтных циклов в графическом виде показана на рисунке 4.
Рисунок 4 - Структура ремонтных циклов
Исходными данными для построения годового графика являются наработка на 1 января от момента ввода объекта в эксплуатацию и предполагаемая наработка за текущий год в часах. Учитывая, что предполагаемая наработка накапливается объектами равномерно, то предполагаемая наработка в месяц будет равна
НпР1 3200
Н , =—— =-= 266 ч
м 12 12
Расчеты результатов обычно представляют в табличном варианте (таблица 1). Предполагаемая месячная наработка на начало нового месяца равна предполагаемой наработке на конец предыдущего месяца.
Таблица 1 - часовая наработка для каждого вида ремонта
К О О М1 О О М2 О О С1 О
0 1457 2914 4371 5828 7285 8742 10200 11657 13114 14571
30600 32057 33514 34971 36428 37885 39342 40800 42257 43714 45171
О М3 О О С2 О О М4 О О К
16028 17485 18942 20400 21857 23314 24771 26228 27685 29142 30600
46628 48085 49542 51000 52457 53914 55371 56828 58285 59742 61200
№ п/п Наработка на 1.01, ч Предполагаемая наработка в год,ч Предполагаемая наработка в месяц, ч Номер месяца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 30000 3200 266 30000 30266 30533 30800 31066 31333 31600 31866 32133 32400 32666 32933
30266 30533 30800 31066 31333 31600 31866 32133 32400 32666 32933 33200
2 28000 4500 375 28000 28375 28750 29125 29500 29875 30250 30625 31000 31375 31750 32125
28375 28750 29125 29500 29875 30250 30625 31000 31375 31750 32125 32500
3 25000 4000 333 25000 25333 25666 26000 26333 26666 27000 27333 27666 28000 28333 28666
25333 25666 26000 26333 26666 27000 27333 27666 28000 28333 28666 29000
4 20000 3000 250 20000 20250 20500 20750 21000 21250 21500 21750 22000 22250 22500 22750
20250 20500 20750 21000 21250 21500 21750 22000 22250 22500 22750 23000
5 27000 8000 666 27000 27666 28333 29000 29666 30333 31000 31666 32333 33000 33666 34333
27666 28333 29000 29666 30333 31000 31666 32333 33000 33666 34333 35000
6 18000 4100 341 18000 18341 18683 19025 19366 19708 20050 20391 20733 21075 21416 21758
18341 18683 19025 19366 19708 20050 20391 20733 21075 21416 21758 22100
7 15000 4200 350 15000 15350 15700 16050 16400 16750 17100 17450 17800 18150 18500 18850
15350 15700 16050 16400 16750 17100 17450 17800 18150 18500 18850 19200
8 18000 4300 358 18000 18358 18716 19075 19433 19791 20150 20508 20866 21225 21583 21941
18358 18716 19075 19433 19791 20150 20508 20866 21225 21583 21941 22300
9 23000 3800 316 23000 23316 23633 23950 24266 24583 24900 25216 25533 25850 26166 26483
23316 23633 23950 24266 24583 24900 25216 25533 25850 26166 26483 26800
10 10000 3500 291 10000 10291 10583 10875 11166 11458 11750 12041 12333 12625 12916 13208
10291 10583 10875 11166 11458 11750 12041 12333 12625 12916 13208 13500
Совмещая полученные данные двух составленных таблиц, получаем связь между видами ремонтов и месяцев их проведения, приведенную в таблице 2.
Таблица 2 - График постановки на ремонт парка элеваторов
№ п/п Номер месяца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 К О
2 О К О
3 М4 О
4 О С2
5 О О К О О М1
6 О О С2
7 О М3 О
8 О О С2
9 О О М4
10 О О С1
Годовая программа ППР включает в себя: капитальных ремонтов К = 3, средних ремонтов С = 4, малых ремонтов М = 4, технических обслуживаний О = 19.
Определение программы ТО и ТР, трудоёмкости их проведения. График ремонтов на месяц и трудоёмкость их проведения рассчитываем для самого загруженного месяца - 11-ого. По календарю определяем число рабочих дней конвейеров в расчетном месяце: пРаб = 21 дн. Числа проведения всех видов ремонтов определяем с учетом таблицы 3. Определяем число часов работы 2-ого конвейера в сутки в рассматриваемом месяце
н ч г=^=375=17 ч п , 21
Сопоставляя полученные таблицы, находим дни проведения ремонтов: для 2-ого конвейера осмотр производится 25 ноября, для 8-ого конвейера малый ремонт производится 24 ноября, для 9-ого конвейера осмотр производится 5 ноября, для 10-ого конвейера малый ремонт производится 22 ноября,
Таблица 3 - Время проведения ремонтов
№ п/п Число месяца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 31750 31767 31785 31803 31821 — — — 31839 31857
31767 31785 31803 31821 31839 — — — 31857 31875
8 21583 21600 21617 21634 21651 — — — 21668 21685
21600 21617 21634 21651 21668 — — — 21685 21702
9 26166 26181 26196 26211 26226 — — — 26241 26256
26181 26196 26211 26226 26241 — — — 26256 26271
10 12916 12929 12943 12957 12971 — — — 12985 12999
12929 12943 12957 12971 12985 — — — 12999 13013
X 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
2 31875 31892 — — 31910 31928 31946 31964 31982 —
31892 31910 — — 31928 31946 31964 31982 32000 —
8 21702 21719 — — 21736 21753 21770 21787 21804 —
21719 21736 --- --- 21753 21770 21787 21804 21821 ---
9 26271 26286 — — 26301 26316 26331 26346 26362 —
26286 26301 — — 26316 26331 26346 26362 26377 —
10 13013 13027 — — 13041 13054 13068 13082 13096 —
13027 13041 — — 13054 13068 13082 13096 13110 —
X 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
2 — 32000 32017 32035 32053 32071 — — 32089 32107
--- 32017 32035 32053 32071 32089 --- --- 32107 32125
8 — 21821 21838 21856 21873 21890 — — 21907 21924
— 21838 21856 21873 21890 21907 — — 21924 21941
9 — 26377 26392 26407 26422 26437 — — 26452 26467
— 26392 26407 26422 26437 26452 — — 26467 26483
10 — 13110 13124 13138 13152 13166 — — 13179 13193
— 13124 13138 13152 13166 13179 — — 13193 13208
Примечание:--- обозначены выходные дни и праздники при эксплуатации элеваторов.
В соответствии с шириной ленты и длиной конвейера определяем категории сложности ремонта 1 метра длины и всего конвейера в целом. Зная вид ремонта и норму простоя на одну ремонтную единицу, определяем норму простоя конвейера при соответствующем ремонте.
Результаты сводим в таблицу 4.
Таблица 4 - Сводная таблица по сложности выполняемых ремонтов
№ п/п Название Категория сложности ремонта 1 м длины Категория сложности ремонта конвейера Вид ремонта Норма простоя на одну рем. единицу Норма простоя конвейера (сутки)
2 ленточный элеватор Ь = 50 (м) 0,4 16,6 О 0,03 1
8 ленточный элеватор Ь = 40 (м) 0,38 20 С2 0,25 4
9 ленточный элеватор Ь = 50 (м) 0,4 16,6 М4 0,14 3
10 ленточный элеватор Ь = 70 (м) 0,36 24,4 С1 0,25 5
Учитывая простой ленточных элеваторов под ремонтом, разрабатываем график ремонтов парка ленточных элеваторов в 11-ом месяце (табл. 5).
Таблица 5 - Месячный график постановки на ремонт парка ленточных элеваторов
№ п/п Число месяца
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2
8
9 - - - - М4 М4 М4 - - - - - - - -
10
X 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
2 - - - - - - - О - - - - - - -
8 С2 С2 С2 С2 - - -
9
10 - - С1 С1 С1 С1 С1
Примечание: - период нормальной эксплуатации
Время проведения ремонтов для равномерной загрузки рабочего персонала (уменьшения простоя конвейера) можно изменять на + 10% или переносить на выходные дни.
Определение штата слесарей для ТО и ТР. Расчет производим раздельно для механической и электрической частей на основании годовой программы ремонта оборудования. Определяем потребное количество слесарей по формуле
К =
(хк £ гк + хс £ гс + хм £ ГМ + хо £ го)
Фраб у
где £ Гк , £ Гс , £ Гм , £ Го - суммарное количество ремонтных единиц конвейеров при капитальном, среднем, малом ремонтах и осмотре соответственно;
X К, хс,х М, X о - нормативы времени на одну ремонтную единицу для капитального, среднего, малого ремонта и осмотра;
Фраб - действительный годовой фонд рабочего времени;
У = 1,1... 1,2 - коэффициент переработки норм.
Суммарное количество ремонтных единиц:
при °см°Тре £ Го =£ Ь1 • N0! ■ К сл1 = 539,6>
где - количество осмотров 1-ого конвейера;
Ксл1 - категория сложности ремонта 1 м длины конвейера.
при малом ремонте £ Гм = £ ^ ■ Nмi ■ К сл1 = 155,2,
при среднем ремонте £ Гс = £^ ■ Nсi ■ Ксл 1 = 40,6,
при капитальном ремонте £ Гк = £ ^ ■ Nкi ■ Ксл1 = 55,7 .
Действительный фонд рабочего времени равен
Фраб = е ■ Фном = 0,9 ■ 2100 = 1890 ч,
где Фном = 2100 ч - номинальный фонд рабочего времени;
е = 0,9 - коэффициент, учитывающий уменьшение действительного фонда времени в зависимости от длительности отпусков. Тогда
(54 ■ 55,7 + 30 ■ 40,6 +10 ■ 155,2 +1,5 ■ 539,6)
К =-= 3,2
1890 ■ 1,1
Следовательно, необходимо 4 слесаря для проведения ТР.
Для расчета годовой потребности основных материалов на ремонт и техническое обслуживание парка ленточных конвейеров необходимо исходить из объёма работ, предусмотренных программой ремонта. Расчет производится по формуле
Q = Н-(X % + а-Х гс +Р-Х rм + У-Х ro ),
где А,= 1,15 - коэффициент, учитывающий расход основных материалов на ТО;
Н - расход материала на один капитальный ремонт на одну ремонтную единицу;
а = 0,6, Р = 0,2, у = 0,05 - коэффициенты, характеризующие соотношения количеств материалов, расходуемых при среднем и малом ремонтах, а также при осмотрах.
Так как для углеродистой стали H = 50 кг/ рем.ед., то
д = 1,15 - 50 - (55,7 + 0,6 - 40,6 + 0,2 -155,2 + 0,05 - 539,6) = 7940 кг.
Разработка технологии технического обслуживания ленточных элеваторов
Ремонтные работы и работы по техническому обслуживанию Содержание работ
Осмотр 1. Проверка натяжения ленты, регулировка в случае необходимости. 2. Проверка количества масла в редукторах, смазки в подшипниках, добавление масла и смазки. 3. Проверка наличия и ликвидация течи редукторов. 4. Проверка наличия сорванных или ослабленных крепежных и фиксирующих деталей. 5. Проверка правильности работы машины, наличия неравномерных шумов и стуков. 6. Проверка крепления ограждения и заземления.
Малый ремонт 1. Регулировка натяжения ленты. 2. Осмотр и регулировка подшипников качения. 3. Проверка сальников, манжет и уплотнений. 4. Проверка и подтяжка всех болтовых соединений механизмов, крепежных и фиксирующих деталей. 5. Проверка состояния натяжных устройств. 6. Проверка наличия сорванных или ослабленных болтов или заклепок в металлоконструкции и их замена. 7. Проверка правильности работы машины, наличия неравномерных шумов и стуков. 8. Выявление деталей, требующих ремонта и составление дефектной ведомости.
Средний ремонт 1. Осмотр состояния ленты; замена в случае необходимости. 2. Вскрытие, осмотр и промывка узлов баз распрессовки напрессованных деталей. 3. Промывка подшипников качения, смена изношенных, набивка новой смазки, регулировка подшипников. 4. Осмотр и очистка шеек валов и осей. 5. Проверка наличия и замена смазывающего материала в редукторах; проверка и смена изношенных промазок, сальников, манжет и уплотнений.
6. Проверка и ремонт всех крепежных и фиксирующих деталей. 7. Полный осмотр и ремонт частей металлоконструкции и ограждений; проверка и подтяжка деталей, их соединений. 8. Проверка правильности работы машины, наличия неравномерных шумов и стуков, регулировка работы машины. 9. Восстановление поврежденной окраски. 10. Составление дефектной ведомости.
Капитальный ремонт 1. Подетальная разборка и промывка всех узлов машины. 2. Ремонт или замена изношенных деталей и узлов. 3. Смена и ремонт ленты. 4. Промывка подшипников качения, смена и ремонт уплотнений (сальников, манжет). 5. Смена изношенных роликов и барабанов. 6. Проверка, ремонт или смена всех крепежных и фиксирующих деталей. 7. Полная смена всей смазки. 8. Ремонт металлоконструкций и ограждений, удаление дефектной части швов и новая заварка этих мест, смена или ремонт частей металлоконструкции, имеющих дефекты, замена или ремонт крепежных деталей металлоконструкции. 9. Сборка и монтаж механизмов, регулировка работы машины. 10. Полная окраска.
Примечание. При описании содержания работ не перечислены работы, которые должны проводиться ежедневно. Содержание этих работ приводится в инструкциях по эксплуатации, разработанных заводами-изготовителями данного типа машин.
Разработка карты смазки ленточного элеватора. На стадии проектирования предварительный выбор смазочных материалов и режимов смазки для типовых узлов трения машин выполняется по рекомендациям, имеющимся в справочной литературе. В дальнейшем выбор материалов и режимов может корректироваться с учетом эксплуатационного опыта.
Узел А: (подшипниковая опора вала электродвигателя).
При рабочей температуре подшипника до 65°С и среднем режиме работы рекомендуемые смазочные материалы: Литол-24 и Унтол-1. При отсутствии влажности, нормальной температуре и малой загрязненности, продолжительность работы до замены смазочного материала Тзам = 2 — 3 месяца (в зависимости от графика проведения ремонтов). Единовременный расход пластичного смазочного материала для радиального подшипника с внутренним диаметром ё = 40 мм составляет Р = 0,144 кг. Годовая потребность материала на обе опоры вала электродвигателя
Т 12
О = 2 ■ О ■ — = 2 ■ 0,144--= 1,4 кг
Т 2 5
Узел Б: (втулки валиков тормоза). Данные детали являются малоответственными, поэтому в качестве смазочных материалов используем наиболее распространенные и дешевые: И-20, И-30. При эпизодической работе с периодическими перерывами режим смазки - раз в 3 суток.
Потребность в смазке одной втулки
*4 224
О = * =-^-= 0.3 X
4.5■ 12 и 4.5■ 802 ■ 26
Годовая потребность смазочного материала
Ог = 8-(8 ■ О ■ Т3м ) = 8-(8 ■ 0,3 ■ 252) = 1,2кг
Узел В: (редуктор Ц2-200)
Рекомендуемая марка смазочного материала: масло П-28. При емкости масляной ванны редуктора до 250 л режим долива - раз в 5 суток, а полная смена масла в нормальных условиях - 3 месяца. При емкости масляной ванны 25 л норма расхода жидкого смазочного материала за 8 часов работы составляет 0,4 г.
Расход материала на долив в течение одной смены:
Qg =Pm • QM.B.' qg = 0.9 • 25 • 0.4 = 9г
Годовая потребность смазочного материала на долив и замену
Т 12
Q = Q • T Q = 0,009• 252 + 0,9• 25• — = 92,3кг
^г g г г zl,м.в. Т7 3
зам
Узел Г: (цепь ПР-44,45-17240). При скорости цепи 1.45 м/си температуре воздуха до 60°С используем жидкие смазочные материалы: И-30. При периодическом режиме работы и ручной системе смазки периодичность смазки - раз в сутки. Норма расхода жидкого материала при ручной системе смазки на один метр длины цепи составляет 30г (для периодического режима работы). Расход материала в течение одной смены
Q = q • l = 0.03 • 2.5 = 0.075кг
Годовая потребность смазочного материала
Q = Q • n = 0.075• 252 = 18.9кг
Узел Д: (подшипниковая опора вала барабана). При внутреннем диаметре подшипника d = 50 мм и частоте вращения внешнего кольца подшипника nп = 58 об / мин данный узел трения характеризуется зоной применения масел I. Из [3, табл. 10, разд.3]следует, что для температуры воздуха 30 0C рекомендуемая марка жидкого смазочного материала - И-45.Согласно [3, табл. 11, разд.3] при непрерывной работе режим смазки - 1 раз в сутки ( Tc = 1 суток). Для подшипника с внутренним диаметром ё=50мм расход смазочного материала за 8 часов работы составляет Qc = 0,007 кг.
T 252 Q = n• 2• Qc •—^ = 4• 2• 0,007--= 14,11 кг,
Тзам 1
где n = 4 - общее количество радиальных подшипников;
Тг = 252 дн - количество рабочих дней в году.
Ввиду того что у нас две одинаковые подшипниковые опоры, то расчет потребного количества смазочных материалов мы вели сразу для двух опор. Суммарная годовая потребность основных марок смазочных материалов по всем узлам трения составляет: Литол-24 -3,4 кг; И-30 - 20,1 кг; И-45 - 14,11 кг; П-28 - 92,3 кг.
Заключение. Такой алгоритм подхода к обеспечению защиты от взрыва и пожара, при надлежащем техническом обслуживании и условиях соблюдения санитарных норм и правил при исправной аспирационной системе обеспечит безопасность труда работников.
Библиографический список
1. Спиваковский А.О. Транспортирующие машины: учеб. пособие для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1983. 487 с.
2. Ивашков И.И. Монтаж, эксплуатация и ремонт подъёмно-транспортных машин: учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1981. 335 с.
3. Красников В.В. Подъёмно-транспортные машины. М.: Колос, 1984. 263 с.
4. Завражнов А.И., Николаев Д.И. Механизация приготовления и хранения кормов. М.: Агропроизводство, 1990. 336 с.
5. Титенок А.В. Обеспечение долговечности узлов трения технологических, грузоподъёмных и транспортных машин: монография. Брянск: Изд-во Брянский ГТУ, 2013. 141 с.
6. Титенок А.В., Титенок И.А. Снижение трибонапряженности транспортирующей и спасательной техники: монография. Брянск: Изд-во Брянский ГАУ, 2016. 258 с.
References
1. Spivakovskiy A.O. Transportiruyuschie mashiny: ucheb. posobie dlya mashinostroitelnyh vuzov. M.: Mashinostroenie, 1983. 487 s.
2. Ivashkov I.I. Montazh, ekspluatatsiya i remont podjoomno-transportnyh mashin: uchebnik dlya mashinostroitelnyh vuzov. M.: Mashinostroenie, 1981. 335 s.
3. Krasnikov V.V. Podjomno-transportnye mashiny. M.: Kolos, 1984. 263 s.
4. Zavrazhnov A.I., Nikolaev D.I. Mehanizatsiyaprigotovleniya i hraneniya kormov. M.: Ag-roproizvodstvo, 1990. 336 s.
5. TitenokA.V. Obespechenie dolgovechnosti uzlov treniya tehnologicheskih, gruzopodjom-nyh i transportnyh mashin: monografiya. Bryansk: Izd-vo Bryanskiy GTU, 2013. 141 s.
6. Titenok A.V., Titenok I.A. Snizhenie tribonapryazhennosti transportiruyuschey i spa-satelnoy tehniki: monografiya. Bryansk: Izd-vo Bryanskiy GAU, 2016. 258 s.
УДК 621.311.182
К ВОПРОСУ ВЫБОРА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ БИОГАЗОВОГО РЕАКТОРА
To the Question of Selecting Thermal Insulation for a Biogas Reactor
Мамонтов А.Ю., д.т.н., профессор, Вендин С.В., к.т.н., Ульянцев Ю.Н.
Mamontov A.Yu., Vendin S.V., Ulyantsev Yu.N.
Белгородский государственный аграрный университет имени В.Я. Горина, Россия Belgorod State Agrarian University named after V.Ya. Gorin, Russia
Реферат. В статье приведены результаты теоретического анализа влияния теплофизи-ческих характеристик теплоизоляции (стенки) биогазового реактора на выбор установленной мощности равномерно распределенных внутри рабочего объема реактора дополнительных (сторонних) источников теплоты и распределение температуры внутри биореактора. В основу анализа положены решения уравнения теплопроводности Фурье в слоистых средах. Оптимизация выбора материала теплоизоляции позволяет экономить значительное количество энергии, расходуемой в зимнее время на обогрев, а в летнее время - на охлаждение и кондиционирование. Химические реакции при брожении в биореакторе способствуют выделению определенного количества теплоты. Даны результаты теоретического анализа влияния теп-лофизических характеристик теплоизоляции на выбор установленной мощности дополнительных источников теплоты и распределение температуры внутри биореактора. Установлено, что в исследуемом диапазоне изменения коэффициента теплопроводности теплоизоляции (стенки) от 0,03 Вт/(м.К) до 0,05 Вт/(м.К) при выборе мощности дополнительных источников теплоты определяющей является наружная температура среды вне реактора. Анализ поверхности температурного поля внутри биореактора при изменении теплопроводности теплоизоляции (стенки) и наружной температуры воздуха показывает, что перепад температур между центром и внутренней стенкой реактора не превышает 1оС (AT = 0,796оС). Однако, с уменьшением коэффициента теплопроводности теплоизоляции (стенки) Х_2 абсолютная температура внутри него, хотя и несущественно, но повышается.
Abstract. The article presents the results of the theoretical analysis of the influence of ther-mophysical characteristics of the thermal insulation (wall) of a biogas reactor on the choice of the installed capacity of additional (third-party) heat sources evenly distributed within the working volume of the reactor and the temperature distribution inside the bioreactor. The analysis is based on solutions of the Fourier thermal conductivity equation in the layered media. Optimizing the choice of thermal insulation material allows saving a significant amount of energy spent on heating in winter, and on cooling and air conditioning in summer. Chemical reactions during fermentation in a bioreactor contribute to the release of a certain amount of heat. The results of the theoretical
