1.Пневмотранспорт
Пневмотранспорт– техника транспортировки сыпучих и штучных (пневмопочта) грузовпод действием сжатой или разрежённой газовой смеси (чаще воздушной).
Пневмотранспорт является одним из прогрессивных способов механизации иавтоматизации перемещения насыпных грузов. Этот вид транспорта нашел применениепрактически во всех отраслях народного хозяйства. Пневмотранспорт широкоиспользуют для перемещения сыпучих материалов в связи с их значительнойпроизводительностью и большим радиусом действия в самых стесненныхпроизводственных условиях, т.е. использованием площадей, непригодных для другихспособов транспортировки, экономией производственной площади, полнымотсутствием остатков и потерь перемещаемого продукта в линиях, высокимисанитарно-гигиеническими условиями его транспортирования; исключением нарушенийтехнологических и гигиенических режимов воздушной среды в производственныхпомещениях в связи с отсутствием пыления; легкостью монтажа, сокращениемрабочего персонала и упрощением обслуживания; гибкостью в эксплуатации ивозможностью полной автоматизации управления.
Надежность пневмотранспортных систем:
– Отсутствие вращающихся элементов оборудования и болеевысокая концентрация уменьшают риск возгорания и искрения.
– В случае аварийной остановки работы системы (например,отключение электропитания), возникающие блокады в транспортной трассе легкоустраняются.
– Системы бесперебойно работают многие годы, что обеспечиваетболее высокую надежность производственного процесса.
– И в заключение, за счет сведения к минимуму риска поломкипневмотранспортной системы, предотвращаются остановки производства.
Пневмотранспортный аппарат обеспечивает перемещение подходящихсыпучих и гранулированных веществ по трубопроводу посредством потока воздуха, ввертикальном, горизонтальном и наклонном направлении.
Вопределенных видах пневматической транспортировки для повышения текучести пылевидныхи мелкофракционных веществ, применяется смешивание с воздухом. С этой целью обеспечиваетсязасыпка вещества посредством обдува воздухом через наклонную нижнюю решетку.Системы подобного вида обычно используются при выгрузке бункеров и силосов.
Пневматическиесистемы используются в различных производственных процессах, строительстве, привыгрузке вагонов и силосов. Эти системы являются особенно подходящими дляперемещения сухих, легко текучих веществ в виде пыли и мелких частиц, таких какцемент, угольная пыль, зола, стружка, опилки, литейный песок и т.п.
Пневмотранспортные установкипредставляют собой комплекс устройств, обеспечивающих перемещение сыпучихматериалов (пылевидных, порошкообразных, зернистых, измельченных и т.д.) илиспециальных транспортных средств (капсул, контейнеров с сырьем, готовойпродукцией и т.д.) с помощью сжатого воздуха или разряженного газа. Привеличине гранул перемещаемого материала до 10 мм пневмотранспорт посравнению с другими транспортными системами почти во всех случаяхпредпочтительнее.
К недостаткам, которые имеет пневмотранспорт, относят сравнительновысокий удельный расход электроэнергии на единицу массы транспортируемогопродукта, сложность изготовления и эксплуатации оборудования для очисткитранспортирующего и отработанного воздуха, значительный износ материалопроводови измельчение транспортируемого продукта. Однако правильный выбор способа иоборудования для пневмотранспортирования данного продукта позволяет частичноили полностью их устранить.
Основными параметрами, характеризующими пневмотранспортнуюсистему, являются производительность по твердой фазе, длина трассы и высотаподъема, концентрация транспортируемого материала, массовый коэффициент взвеси,величина избыточного давления в начале трассы (для установок нагнетающегодействия) и остаточного давления (разрежения) в конце трассы (для установоквсасывающего действия). По способу создания воздушного потока и условиям движения его втрубопроводе вместе с материалом пневмотранспортные установки подразделяются навсасывающие, нагнетающие и комбинированные (всасывающе-нагнетающие).
/>
Рис. 1. Нагнетательная пневмотранспортная установка
/>
Рис. 2. Всасывающая пневмотранспортная установка
Вакуумная транспортировка
Данный способ используется для перемещения на расстояние до 200метров гранулированного вещества с низкой плотностью, такого как пластик изерновые культуры. В этом случае, транспортировка вещества в различные приемныепункты осуществляется вакуумным методом. Принципиальная особенность работы:складируемое вещество из вытяжного резервуара посредством разрежениязасасывается в вытяжное сопло, перемещается по транспортной трассе черезсепаратор-разделитель (цикло-импульсный фильтр), который отделяет вещество отвоздуха, а затем при помощи роторного клапана сепаратора выгружается в приемныйпункт (силос складирования). В общем, система состоит из вытяжного сопла,вакуумной транспортной трассы, сепаратора-разделителя и вакуумного насоса(воздуходувка). Разрежение используемого вакуумного насоса – до 1 bar. [3].
Область применения
Подобным способом надежно транспортируются цемент, известь, сода,уголь, зола, зерновые, пищевые продукты, стружка и т.п. вещества на расстояниедо нескольких сот метров с производительностью до 60 тонн/час.
/>
Рис. 3.Комбинированная пневмотранспортная установка
Область применения.
Подобнымспособом надежно транспортируются металлическая пыль, литейный песок, цемент,кальцит, доломит, полевой шпат, известь, шлак, зола и т.п. вещества нарасстояние до нескольких сот метров с производительностью до 60 тонн/час
В зависимости от разряжения в конце транспортной системывсасывающие установки подразделяют на установки с низким остаточным давлением(до 0,01 МПа), средним (до 0,03 МПа) и высоким (до 0,09 МПа). Однакопрактически всасывающие установки работают при остаточном давлении непревышающем 0,05 МПа. Повышение остаточного давления уменьшает плотностьвоздушного потока, снижает его несущую способность и увеличивает расходвоздуха. Относительно больших значений массового коэффициента взвеси m вовсасывающих установках можно достичь только при очень малой протяженноститранспортирования, поэтому для перемещения материала потоком средней и высокойконцентрации на значительные расстояния необходимо применять только нагнетающиеустановки
Нагнетающие установки различают по величине давления в начале транспортнойсети: установки низкого давления (до 0,11 МПа), установки среднего (до 0,2 МПа)и высокого (до 0,9 МПа) давления.
Требуемое начальное давление в нагнетающих установках илиразряжение в установках всасывающего типа зависят от расчетного значения потерьдавления в пневмотранспортной установке, которые в свою очередь определяютсяконцентрацией твердой фазы в аэросмеси, дальностью транспортирования,производительностью установки и принципом работы пневмосистемы(аэрогравитационный способ транспортирования или способ перемещения отдельныхчастиц в потоке воздуха).
Нагнетательные установки удобны тогда, когда материал из одногопункта перемещается в несколько приемных пунктов.
Всасывающие установки удобны тем, что они работают безпылевыделения и способны забирать сыпучий материал из нескольких пунктов ипередавать его в единый сборник-накопитель. В них используется вакуум (40–90кПа).
Всасывающе-нагнетательные установки сочетают основные преимуществанагнетательных и всасывающих установок. В них используются заборные устройствавсасывающего типа, работающие без пылевыделения, а в наиболее протяженномтрубопроводе материал переносится под давлением при довольно высокихконцентрациях. В небольших установках обе ветви (всасывающая и нагнетающая)могут работать от одной воздуходувной машины. [2]
Каждая пневмотранспортная установка включает в себя следующиеосновные узлы: питатель – устройство для ввода материала или аэросмеси втрубопроводы, системы воздухопроводов и материалопроводов, разгрузители сфильтром для воздуха, воздуходувную машину и приемник материала.
Питатели. Конструкции питателей нагнетающих и всасывающихпневматических установок различны, так же как различны способы и принципысоздания воздушного потока в таких установках. Питатель всасывающей установкивыполняет функцию загрузочного устройства для подачи материала в движущуюсяструю воздуха, а питатель нагнетающей установки предназначен для созданияаэросмеси надлежащей концентрации.
Загрузочные устройства для всасывающих установок делятся на двегруппы: всасывающие сопла и питатели тройники.
Питатели нагнетающих пневмотранспортных установок имеют болееразнообразные конструкции. Эжекторные, рукавные питатели, шлюзовые и шахтныезатворы применяют в установках низкого давления; шлюзовые питатели – вустановках среднего давления, камерные пневмонасосы и винтовые (шнековые)питатели – в установках высокого давления. Винтовые питатели используются также в установках среднего давления.
Разгрузочные устройства. Этиустройства предназначены для выделения материала и пыли из пневмопотока инаправления его для дальнейшего транспортирования или переработки.
Материалопроводы. Надежность иэффективность работы пневмотранспортной установки в значительной мере зависитот правильного выбора материалопроводов. Первостепенную роль играет материал,из которого они изготовлены, их диаметр, качество выполнения соединения междуотдельными участками трубопроводов и т.д.
Материалопроводы должны быть герметичны, износоустойчивы, иметь повозможности максимально гладкую внутреннюю поверхность для обеспеченияминимального сопротивления движению аэросмеси. Как показала эксплуатацияпневмосистем, нарушению нормального режима, возникновению вихрей и образованиюзавалов в трубах способствуют дефекты в местах соединения материалопроводов – смещениякромок труб в местах стыка, неплотности либо наплывы на внутренней стороне.
Воздуходувные машины. Системы воздухоснабжения в пневмотранспортныхустановках применяют разнообразные воздуходувные машины – от центробежныхвентиляторов до двухступенчатых поршневых компрессоров. Выбор того или иноготипа воздуходувной машины зависит от количества транспортирующего и требуемогопо гидравлическому расчету давления: – для всасывающих установок с низкимвакуумом целесообразно применять центробежные вентиляторы, со средним вакуумом –воздуходувки, с высоким – водокольцевые вакуум-насосы; – для нагнетающихустановок низкого давления следует устанавливать центробежные вентиляторы иливоздуходувки, для установок среднего давления воздуходувки или вакуум-насосы,для установок высокого давления – компрессоры.
2. Газгольдеры
Газгольдеры (англ. gasholder, от gas – газ и holder – держатель), сооружениядля хранения газов под избыточным давлением. По его величине различаютгазгольдеры низкого (до 4–5 кПа) и высокого (до 3 МПа) давления, по способугерметизации газового пространства – мокрые и сухие. В первых герметизацияосуществляется с помощью гидравлического (обычно водяного) затвора, во вторых –любыми др. способами (напр., с применением сальниковых уплотнений). Различаютгазгольдеры переменного и постоянного объёма.
Газгольдеры переменного объёма хранят газ при давлении, близком катмосферному и температуре окружающей среды. Объём контейнера изменяется сизменением количества хранимого газа, для больших газгольдеров он можетдостигать 50000 м³ при диаметре цилиндрического хранилища 60 м.
Газгольдеры могут изготавливаться из железобетона, стали илирезины.
Железобетонные или стальные газгольдеры мокрого типа состоят извертикального цилиндрического бассейна, наполненного водой, и отрытого снизуколокола, поднимающегося при увеличении количества газа. В поршневых (сухих)газгольдерах бассейн отсутствует, а объём регулируется перемещением плотноподогнанного к нижнему резервуару поршня. Газгольдеры переменного объёмаиспользовались не столько для долговременного хранения газа, сколько дляподдержания давления газа в безопасных пределах при его потреблении.
Современные газгольдеры постоянного объёма представляют собойцилиндрические или сферические стальные резервуары и способны хранить газ придавлении до 1,8 МПа.
Мокрыйгазгольдер (см. рис.) состоит из стального резервуара для воды с внешними ивнутренними направляющими, одного (колокол) или двух (колокол и телескоп)подвижных звеньев для хранения газа, т. наз. камеры газового ввода (вывода),автоматического системы указания объема газа и сигнализации положения колокола,а также предохранит устройств и срыв отопления и вентиляции камеры и подогреваводы в резервуаре газгольдера в зимнее время. Колокол и телескоп – вертикальныецилиндрическом. резервуары (первый, монтируемый внутри второго, с крышей, нобез дна, второй – без крыши и дна), устанавливаемые в другом вертикальномцилиндрическом резервуаре (с дном, но без крыши) большего диаметра, заполненномводой, которая обеспечивает герметизацию газового пространства внутри подвижныхзвеньев при работе газгольдера.
/>
Рис. 4.Газгольдер
Мокрыйгазгольдер: 1 — камера газового ввода (вывода); 2 — гидравлич. затвор; 3 — клапаннаякоробка автоматического сброса газа; 4 — труба сброса газа; 5 — газовый стояк;6 — резервуар с водой; 7 — телескоп; 5 — колокол; 9, 11 – соотв. внешняя ивнутренняя направляющие; 10 — подъемное приспособление; 12, 13-соотв. нижний иверхний ролики.
Подачагаза под колокол и телескоп производится по трубопроводу через гидравлическийзатвор, расположенный в камере, и газовый стояк; забор газа из газгольдераосуществляется в обратном порядке. Гидравлический затвор служит также дляотвода конденсата из газа и отключения газгольдера от газовых сетей на периодремонтов и остановок. При заполнении газом пространства под колоколом последнийвсплывает, перемещаясь вертикально вверх по направляющим, входит в зацепление стелескопом, поднимает его и продолжает перемещаться под давлением поступающегогаза. Колокол и телескоп опираются на направляющие с помощью верхних и нижнихроликов. Когда давление газа под колоколом уравновесится его весом илиодновременно весом колокола и телескопа, подъем колокола прекращается. Весколокола с телескопом уравновешивает давление газа 1,5–2,0 кПа. Для увеличениядавления газа колокол догружают спец. грузами. Макс. вес грузов выбран таким,чтобы обеспечить давление газа под колоколом 4–5 кПа.
Газгольдермонтируют с трубой сброса избыточного кол-ва газа в атмосферу или без нее. Впервом случае сброс производится автоматически клапаном, соединенным подъемнымустройством с колоколом, во втором – отключением подачи избыточного кол-вагаза. Труба сброса служит также защитой газгольдера от ударов молнии; приотсутствии трубы на направляющих газгольдера устанавливают молниеприемники.Достоинства газгольдеров: высокая эксплуатационная. надежность, простотаобслуживания; недостатки: необходимость обогрева в зимнее время, относительнобольшая металлоемкость и соотв. ограниченность объема хранимого газа (до 100тыс. м3). Мокрые газгольдеры применяют, как правило, в качествебуферных емкостей на всасывающих линиях компрессоров. В СССР наиб.распространены газгольдеры объемом 0,1–30 тыс. м3 для хранения газовпод давлением до 4 кПа.
Сухиегазгольдеры служат для хранения газов под низким или высоким давлением.Герметизация газгольдеров низкого давления осуществляется в основном с помощьюэластичных сальников. Достоинства таких газгольдеров: небольшая металлоемкость,значит. объемы хранимого газа (до 500 тыс. м3), недостаток – сравнительномалая надежность уплотнит. элемента. В СССР гл. обр. применяют шаровыегазгольдеры объемом 600 м3 для хранения воздуха и благородныхгазов под давления 0,8 МПа. Достоинства: простота конструкции и обслуживания; недостаток:ограниченность объема хранимого газа из-за повышенного давления. Шаровыегазгольдеры используют в целях создания аварийных запасов газов: воздуха длясистем КИП и автоматики, азота для систем пожаротушения, воздуха и азота дляпродувки технологических аппаратов и др. [1].
3.Цистерны
В30-х гг. вслед за освоением массового производства грузовиков универсальногоназначения возникла необходимость выпуска на их базе специализированныхавтомобилей, то есть машин, специально приспособленных для перевозкиопределенных видов грузов: для сыпучих – самосвалы, для жидкостей – цистерны,для скоропортящихся – изотермические фургоны и т.п.
Дляперевозки нефтепродуктов широко использовались цистерны емкостью 3000 л,которые с середины 30-х гг. выпускал на шасси ЗИС-5 ленинградский завод «Примет»[3].
Цистерныподразделяются на универсальные (для широкой номенклатуры нефтепродуктов) испециализированные, а по осности – на четырех-, шести- и восьмиосные. Каждойконструкции цистерн присвоен калибровочный тип, который указан на обеихсторонах цилиндрической части котла. Четырехосная универсальная цистернасостоит из котла, рамы и ходовых частей. Цилиндрическая часть котла сварена изпяти продольных листов (нижнего толщиной 11 мм, двух боковых 9 мм,двух верхних 8 мм), два сферических днища – из листа толщиной 10 мм.Наливают продукты через колпак вверху котла, сливают через универсальныйсливной прибор в нижней части. Чтобы обеспечить полный слив груза, нижний листкотла имеет прогиб глубиной 15–30 мм. Количество груза, находящегося вцистерне, определяют не взвешиванием, а замерно-калибровочным способом, измеряявысоту наполнения котла.
Вагон для перевозки нефтебитума цельнометаллический,состоит из рамы и трех или четырех поворотных бункеров. Каждый бункер сварной конструкциизакрыт крышкой с люком для загрузки. Каркас бункера из прокатных профилей сдвойной обшивкой из стальных листов – внутренней и внешней. Пространство междуобшивками служит паровой рубашкой, куда через штуцера в наружной стене подаетсяпар. Опоры бункеров – коробки трапецеидальной формы, сваренные из листов ивертикальных элементов таврового профиля. Сверху опор уложены зубчатые рейки,на которые устанавливают бункера. От самопроизвольного поворачивания бункерпредохраняет стопорное устройство. Рама, автосцепное и автотормозноеоборудование и ходовые части не отличаются от универсальных вагонов.
Четырехосная цистерна для перевозки цемента отличается от серийнойдля нефтепродуктов конструкцией котла, который оборудован пневматическойсистемой выгрузки. Внутри него смонтировано устройство, состоящее из четырехаэролотков, наклоненных к середине котла под углом 6°, боковых и торцовыхоткосов и рассекателей, установленных под углом 48,5° к горизонту. Аэролоткипредназначены для приготовления взвеси цемента в воздухе, чтобы он приобрелсвойства повышенной текучести, и представляют собой желоба прямоугольногосечения, верхняя сторона которых затянута непропитанным хлопчатобумажнымремнем. В каждом желобе находятся сетки, предохраняющие ремень от провисания испособствующие равномерному распределению воздуха по всей длине лотка.
/>
Рис. 5.4-осная цистерна для цемента,модель15–1405
Цистернаоборудована также люком-лазом для разгрузки, осмотра, чистки и ремонтавнутреннего устройства котла; двумя люками и быстросъемными крышками для выходавоздуха при разгрузке и визуального наблюдения за уровнем наполнения;коллектором с воздушной коммуникацией; загружающим устройством; лестницами иплощадкой у люка. Люк для загрузки и разгружающие устройства унифицированы сприемными устройствами цементных заводов и автомобилей. Управляют процессомвыгрузки с контрольно-распределительного пульта, расположенного в специальномящике, который подвешен под рамой вагона. Загружают и выгружают цемент в складсжатым воздухом через шланги. Рабочее давление в котле при разгрузке 0,2 МПа (2кгс/см), время разгрузки 45 мин.
Восьмиосная цистерна безрамной конструкции с пониженным центромтяжести принята в качестве перспективного типа. Котел ее состоит из двухобечаек, сваренных из шести продольных листов каждая, двух горловин слюками-лазами, двух сферических днищ, двух концевых ниш для размещения консольныхбалок, двух патрубков универсальных сливных приборов, кронштейнов для креплениялестниц, автотормозной системы и стояночного тормоза. В днище котла имеютсяуклоны в стороны сливных приборов, котел опирается на тележки через опору,состоящую из консольной хребтовой балка, опорного листа и шкворневой балки.Высота пятника 75 мм, диаметр опорной части 400 мм. Автосцепка такаяже, как у восьмиосных полувагонов. Ходовая часть – две четырехосные тележки,каждая из которых составлена из двух тележек типа ЦНИИ-ХЗ-0–1, соединенныхбалкой штампосварной конструкции с рычажной тормозной передачей, включенной вобщую систему автотормоза цистерны.
/>
Рис. 6. 8-осная железнодорожнаяцистерна для нефти, модель 15–880
Четырехосная цистерна-термос предназначена длятранспортировки вин, коньяков и спирта без подогрева или охлаждения в путиследования. Изоляция котла выполнена так, чтобы среднесуточный перепадтемпературы продукта составлял летом 0,2°С, зимой 0,8°С. Температура продуктапри загрузке должна быть не выше +15 градусов летом и не ниже +8 градусовзимой. Котел изготовлен из стали, стойкой к окислению виноматериалами. Всеостальные узлы цистерны унифицированной конструкции.
Видыцистерн. Цистерны предназначены для перевозки жидких, газообразных и пылевидныхгрузов, которые помещаются в котле, представляющем собой специфическую формукузова вагонов этого типа.
Значительноеразнообразие грузов обуславливает существенные видоизменения конструкцийцистерн.
Взависимости от перевозимых грузов цистерны могут быть разделены на две группы:
1. Общегоназначения –для перевозки широкой номенклатуры нефтепродуктов;
2. Специальные – для перевозки отдельныхвидов грузов.
Цистерныобщего назначения, в свою очередь могут подразделяться на:
1. цистерныдля перевозки светлых (бензин, лигроин и т.п.)
2. тёмных (нефть, минеральныемасла и т.п.) нефтепродуктов.
Повышеннаяогнеопасность светлых нефтепродуктов при ненадёжной герметичности нижнихсливных приборов обусловила оборудование цистерн для их перевозки устройствамиверхнего слива (через колпак). Цистерны для тёмных нефтепродуктов оборудовалисьнижними сливными приборами
Такоеразделение парка цистерн общего назначения уменьшает трудоёмкость ипродолжительность операций по очистке внутренних поверхностей котлов передналивом грузов, отличающихся от ранее перевозимых. Однако из-за этогоразделения повышается порожний пробег цистерн, увеличивается простой поднакоплением на сортировочных станциях порожних цистерн и осложняетсярегулировка парка цистерн.
Специальныецистерны разделяются на:
1. цистерны для перевозки: вязких грузов
2. пищевых продуктов (молоко, патока, спирт, вина)
3. кислот (азотная, соляная, серная и др.)
4. сжиженных газов (пропан, аммиак, и др.)
5. затвердевающих (пек, капролактан и др.)
6. некоторых других грузов.
Цистерныиспользуются обычно для перевозки наливных грузов. Один изузкоспециализированных видов прицепов и полуприцепов. Дело в том, что даже длятранспортировки однотипных, но различающихся по свойствам грузов нужныспециальные модификации цистерн. Например, сырую нефть и бензин нельзяперевозить в одинаковых цистернах, не говоря уже о химикатах, воде, молоке ит.д. Кроме того, существуют цистерны, специально предназначенные для перевозкисыпучих грузов.
Основныетипы цистерн (по видам грузов): для сырой нефти; светлых нефтепродуктов; темныхнефтепродуктов (асфальт, битум) – с подогревом; сжиженных газов – высокогодавления, криогенные; жидких отходов; химических грузов – различные модификациидля инертных и агрессивных веществ, высокого и низкого давления; гигиенические– для перевозки воды, молока, соков и т.п. [2]
Взависимости от вида несущих элементов цистерны разделяют на конструкции, у которых всеосновные действующие на вагон нагрузки воспринимаются рамой кузова, иконструкции, у которых эти нагрузки воспринимаются котлом, – безрамныецистерны.
Крометого, цистерны подобно другим типам вагонов различаются по осности, грузоподъёмности,объёму котла, устройству, материалу и способу изготовления котла и другимпризнакам.
Выборматериалов для изготовления цистерн также в значительной степени определяетсясвойствами целевого груза: алюминий (нефть, нефтепродукты, инертные химическиегрузы); углеродистая сталь (темные нефтепродукты, малоагрессивные химическиевещества, жидкие отходы); нержавеющая высоколегированная сталь (агрессивныехимические вещества, питьевая вода, молоко, соки).
Дляобеспечения устойчивости автопоезда при движении внутренние отсеки цистерноснащаются волнорезами. Кроме того, цистерны для перевозки нефтегрузовоборудуются дыхательными клапанами и баками для теплового расширения жидкости.Обшивка гигиенических цистерн – изотермическая, позволяющая поддерживать определеннуютемпературу груза в течение длительного времени. [5]
Чтобыуменьшить риск перегрева, в регионах с жарким климатом используются цистерны,наружная поверхность которых изготовлена из полированного металла (зеркальная)или окрашена в светлые тона.
Списоклитературы
1. Портал химической энциклопедии – www.xumuk.ru/encyklopedia/857.html
2. Всемирная энциклопедия – ru.wikipedia.org/wiki/
3. Портал для инженеров – ingeniar.at.ua/news/2008–06–09–30
4. Веревкин СИ., Корчагин В.А., Газгольдеры, М., 1966
5. ВеревкинС И., Ржа веки и Е.Л., Повышение надежности резервуаров, газгольдеров и ихоборудования, М., 1980. А.К. Упадышев.
6. Конарев Н.С. Большая Российская энциклопедия, М.:1994. –496 с