Өнеркәсіптік силостар бір мақсатта сусымалы материалдарды сақтауға және оларды сұраныс бойынша сенімді түрде шығаруға арналған. Дегенмен, цемент зауыттарында, электр станцияларында, тамақ өңдеу кәсіпорындарында және химиялық өндіріс орындарында ағызудың бұзылуы тұрақты жұмыс проблемасы болып қала береді. Материалдың ағуы тоқтайды. Өндіріс баяулайды немесе тоқтайды. Және техникалық қызмет көрсету топтары араласуға шақырылады.
Сусымалы қатты заттармен жұмыс істеуге арналған инженерлік әдебиеттер ондаған жылдар бойы разрядтың бұзылу механизмдерін сипаттады. Арқа, егеуқұйрықтарды аулау, сегрегация және шоғырлану жақсы түсінілетін құбылыстар. Бірақ академиялық түсіну мен практикалық қолдану арасындағы алшақтық әлі де кең. Зауыт операторлары реактивті араласуларға сенуді жалғастыруда, өйткені профилактикалық инвестициялар үшін шешім шеңберлері жоспарланбаған тоқтап қалудың экономикалық шындығына сәйкес келмейді.
Бұл мақала сол олқылықты толтырады. Ол қол жетімді тілде сүрлемді төгу сәтсіздігін тудыратын техникалық механизмдерді түсіндіреді. Ол салалық деректер мен инженерлік экономиканы пайдалана отырып, әрбір сәтсіздік режимінің экономикалық әсерін анықтайды. Және ол материал қасиеттеріне, силос геометриясына және жұмыс жағдайларына негізделген алдын алу шараларын бағалау үшін құрылымдалған шешім шеңберін қамтамасыз етеді.
Бірінші тарау: Ағын физикасы - Неліктен қатты денелер сұйықтықтарға қарағанда басқаша әрекет етеді
Силостардың неліктен істен шығуын түсіну үшін, ең алдымен, сусымалы қатты заттардың сұйық емес екенін түсіну керек. Резервуарда сақталған сұйықтық саңылау сұйық бетінен төмен болса, төменгі тесіктен ағып кетеді. Ағынның жылдамдығы гидростатикалық қысыммен анықталады, ол тереңдікте артады. Сұйықтық тесік арқылы тұрақты көпір құра алмайды, өйткені оның молекулаларында ығысуға қарсы тұру үшін ішкі үйкеліс жоқ.
Сусымалы қатты заттар әртүрлі. Түйіршікті материалдар күшін бөлшектер аралық үйкелістен және кейбір жағдайларда когезиядан алады. Сүрлемде шектелген кезде бөлшектер бір-біріне және силос қабырғаларына қысылады. Материалдағы кернеулер гидростатикалық қысым сияқты изотропты емес. Олар бағыт бойынша өзгереді және силостың қалай толтырылғаны мен шығарылғанына байланысты.
Бұл кернеуді бөлу разрядтың бұзылуын түсінудің кілті болып табылады. Дұрыс жобаланған силоста шығыстағы кернеулер материалдың ішкі беріктігін жеңу үшін жеткілікті және ағын пайда болады. Нашар жобаланған сүрлемде немесе оның жобалық ауқымынан тыс бір өңдеу материалында шығыстағы кернеулер материалдың беріктігінен төмен болуы мүмкін және ағын тоқтайды.
Екі өлшемсіз параметр ағын әрекетін басқарады. Біріншісі - шығатын өлшемнің бөлшектердің өлшеміне қатынасы. Әдеттегідей, ең кіші розетка өлшемі бөлшектердің максималды өлшемінен кемінде алты-он есе көп болуы керек. Осы қатынастан төмен бөлшектер бір-бірімен бітеліп, материалдың қасиеттеріне қарамастан тұрақты доғаны құрайды.
Екінші параметр материалдың ағындық функциясы болып табылады, ол оның шектелмеген аққыштық күшін сүрлемде кездесетін шоғырландыратын кернеумен байланыстырады. Ағын функциясының жоғары мәндері бар материалдар, яғни олар қысым астында тез беріктікке ие болады, доғалануға бейім. Ағын функциясының мәндері төмен материалдар оңай ағып кетеді, бірақ су тасқыны немесе сегрегация сияқты басқа мәселелерге бейім болуы мүмкін.
Екінші тарау: Бірінші ақаулық режимі – Арқалау
Арка, сондай-ақ көпір деп аталады, сүрлем шығатын жердің үстінде материалдың тұрақты күмбезі пайда болған кезде пайда болады. Арқа жүктемені төмен қарай розеткаға емес, силос қабырғаларына тасымалдайды. Арқаның үстіндегі материал құлап кете алмайды және ағызу тоқтайды.
Доғалардың екі түрі кездеседі. Механикалық доғалар үлкен бөлшектер немесе дұрыс емес пішінді материалдар бір-бірімен түйіскенде пайда болады. Бөлшектер бір-бірін физикалық түрде блоктайды, тұрақты құрылымды жасайды. Механикалық аркалар толтырғыштар, ағаш жоңқалары немесе кейбір дәндер сияқты дөрекі материалдарда жиі кездеседі. Шешім әдетте розетка өлшемін ұлғайту немесе құлыптау құрылымын бұзатын құрылғыларды орнату болып табылады.
Ылғалдың, электростатикалық күштердің немесе ван-дер-Ваальс әрекеттесуінің әсерінен ұсақ бөлшектер бір-біріне жабысқан кезде біріктірілген доғалар пайда болады. Цемент, күл, әктас ұнтағы және көптеген химиялық аралық өнімдер біріктірілген мінез-құлық көрсетеді. Біріктірілген доғаның беріктігі уақыт өткен сайын артады. Бірінші рет жүктелген кезде тез ағып кететін материал бір апталық сақтаудан кейін қозғалмай қалуы мүмкін. Бұл уақытқа байланысты күштің артуы ұзақ уақыт бойы жұмыс істемей тұрған силостарды қайта іске қосудың әсіресе қиын екенін түсіндіреді.
Доғалау үшін маңызды өлшем - розетка өлшемі. Берілген материал үшін ең төменгі розетка өлшемі бар, оның астында доғалау белгілі және одан жоғары ағын мүмкін. Бұл минималды өлшемді Jenike кесу жасушалары әдісі сияқты зертханалық сынақтардан бағалауға болады, бірақ мұндай сынақтарды бірнеше зауыттар жүйелі түрде жүргізеді.
Доғалар пайда болған кезде дәстүрлі араласуларға доғаны босату үшін силос қабырғасын соғу, доғаны қолмен сындыру үшін кіру порттары арқылы өзекшелерді енгізу немесе розеткаға ауа немесе механикалық вибраторларды қолдану кіреді. Осы әдістердің әрқайсысы тәуекелдерді, соның ішінде қабырғаның зақымдануын, қызметкерлердің құлап жатқан материалға ұшырауын және сәттерді кейін қайта тудыратын аяқталмаған доғаның құлауын қамтиды.
Үшінші тарау: Екінші сәтсіздік режимі – егеуқұйрықтарды ұстау
Егеуқұйрық саңылаулары ағын материал арқылы тар арна жасағанда, айналадағы көлем тұрақты болған кезде пайда болады. Арна немесе егеуқұйрық тесігі розеткадан жоғары қарай материалға дейін созылады. Қалыптасқаннан кейін ағын арна арқылы жалғасады, бірақ арнадан тыс материал ешқашан қозғалмайды.
Консолидация кезінде күшке ие болатын, бірақ күшті біріктірілмейтін материалдарда егеуқұйрықтар жиі кездеседі. Сүрлем қабырғалары мен бұрыштарындағы материал ағынды арна эрозияға ұшырамайтын тұрақты қадаларды құра отырып, өздігінен тірек болады. Уақыт өте келе, егеуқұйрық тесігі жоғары қарай созылуы мүмкін, себебі арнаның үстіндегі материал түсіп кетеді, бірақ жалпы үлгі басқаша стационарлық қатты заттар арқылы тар құбыр болып қалады.
Егеуқұйрықтарды аулаудың салдары ток өткізу қабілетінің төмендеуі болып табылады. Сүрлем көлемі бойынша сексен пайызға толы болуы мүмкін, бірақ егеуқұйрық саңылауындағы материал ғана ағызуға болады. Айналадағы материал өлі қойма ретінде әрекет етеді, кеңістікті алады, бірақ өндіріске ешнәрсе бермейді. Төменгі ағынды процестер тұрғысынан, ішінде маңызды материал қалғанымен, сүрлем бос болып көрінеді.
Егеуқұйрықтарды аулау әсіресе жасырын, өйткені ол біртіндеп басталады. Оператор алдымен деңгей өлшемдеріне негізделген силостың күтілгеннен тезірек босап кететінін байқайды. Содан кейін деңгей көрсеткіші разряд жылдамдығы төмендеген кезде бар материалды көрсетеді. Ақырында, егеуқұйрық тесігі кенеттен құлап, төменгі ағындағы жабдықты басып алатын үлкен көлемдегі материалды босатуы мүмкін.
Егеуқұйрықтарды аулауға арналған дәстүрлі араласулар ішкі конустарды қосу, силос түбін тік дизайнмен ауыстыру немесе ауа сырғымалары немесе механикалық араластырғыштар сияқты ағынды ынталандыру құрылғыларын орнату арқылы жаппай ағынды тудыру әрекеттерін қамтиды. Осы араласулардың әрқайсысы силостың толығымен босатылуын талап етеді, бұл егеуқұйрықтарды саңылау босатуды қиындатқан кезде.
Төртінші тарау: Үшінші сәтсіздік режимі – Біріктіру және уақыт күшін арттыру
Сүрлемдерде сақталатын материалдар сирек статикалық болады. Олар өз салмағымен орналасады. Олар жақын маңдағы жабдықтың әсерінен дірілдейді. Олар температуралық циклдарды бастан кешіреді. Және олар атмосфералық жағдайға байланысты ылғалды сіңіреді немесе шығарады. Осы факторлардың әрқайсысы уақыт өте келе материалдың беріктігін арттырады.
Уақыт күшінің күшеюі феномені сусымалы қатты заттардың инженериясында жақсы құжатталған. Алғаш жүктелген кезде оңай ағып кететін ұнтақ бір апта сақтаудан кейін ағынды бастау үшін айтарлықтай жоғары кернеуді қажет етуі мүмкін. Бір айдан кейін қажетті стресс екі есе немесе үш есе артуы мүмкін. Бір жылдан кейін материал түйіршіктелген қатты зат емес, әлсіз жыныс сияқты әрекет етуі мүмкін.
Уақыт күшін арттыру бірнеше механизмдер арқылы жүзеге асады. Ылғалдылығы бар материалдар үшін су миграциясы уақыт өте келе қатып қалатын бөлшектер арасында сұйық көпірлер жасай алады. Еритін компоненттері бар материалдар үшін бөлшектердің жанасу нүктелеріндегі қайта кристалдану бөлшектерді бір-бірімен байланыстыруы мүмкін. Жұқа материалдар үшін ван-дер-Ваальс күштері мен электростатикалық тартылыс бөлшектер жақынырақ жанасу кезінде тиімдірек болады.
Уақыт күшін арттырудың практикалық салдары сақтау ұзақтығы разряд сенімділігіндегі маңызды айнымалыға айналады. Үш күн сайын ауыстырылғанда сенімді түрде төгілетін силос екі апта сақтаудан кейін толығымен істен шығуы мүмкін. Дегенмен, көптеген нысандар материалдың тұру уақытын жүйелі түрде қадағаламай жұмыс істейді. Сүрлемдерді толтыру және босату олардың құрамындағы материалдардың уақытқа тәуелді қасиеттеріне емес, өндірістік кестелерге сәйкес жүзеге асырылады.
Уақыт күшін арттырудың алдын алу стратегиялары сақтау ұзақтығын шектеуге немесе материалды біріктіруге сезімталдығын азайту үшін өзгертуге бағытталған. Біріншіден, бірінші шыққан түгендеуді басқару қоймада кең тарағанымен, қада түбінен ток өткізбейтін жабдықсыз материалды алу қиын болғандықтан, силостар үшін сирек қолданылады. Механикалық немесе пневматикалық ағынды құралдар сақтау кезінде материалдың толқуын сақтай алады, бұл беріктікке әкелетін бөлшектердің тығыз байланысын болдырмайды.
Бесінші тарау: Әрбір сәтсіздік режимінің экономикалық салдары
Разрядтардың істен шығу механизмдері әртүрлі болғанымен, олардың экономикалық салдары дәйекті үлгі бойынша жүреді. Құны ақаулық жиілігінің, анықтаудың кешігуінің және араласу қиындықтарының функциясы болып табылады.
Арқа оқиғалары әдетте кенеттен болады. Силос ескертусіз төгуді тоқтатады. Оператор бірден байқайды, себебі ағын индикаторы нөлге дейін төмендейді. Анықтау кідірісі қысқа. Дегенмен, доғаға арналған араласу көбінесе силосқа кіруді талап етеді, себебі арка розеткадан жоғары орналасуы мүмкін. Қауіпсіздікті дайындауға және ішкі қолжетімділік қажеттілігіне байланысты оқиғаның құны жоғары болуы мүмкін.
Егеуқұйрықтарды ұстау оқиғалары бірте-бірте дамиды. Сүрлем өзінің ток қуатын тиімді түрде босатпайынша, оператор мәселені түсінбеуі мүмкін, бұл кезде өндіріске әсер етеді. Анықтаудың кешігуі күн немесе апта болуы мүмкін. Анықталғаннан кейін, егеуқұйрықтарды аулау егеуқұйрықтар тесігінің айналасындағы қозғалмайтын материалды жою үшін сүрлемді толығымен босатуды қажет етуі мүмкін. Бір оқиғаның құнына тек араласу ғана емес, сонымен бірге жойылуы және пайдаланылуы немесе жойылуы тиіс материалдың құны да кіреді.
Уақыт күшін арттыру сәтсіздіктері екеуінің де мүмкіндіктерін біріктіреді. Басталуы болжау мүмкін емес, себебі ол сақтау ұзақтығына байланысты. Сәтсіздік артта қалу немесе өндірістік сұранысты қанағаттандыру үшін тым төмен ағын жылдамдығы ретінде көрінуі мүмкін. Интервенцияның қиындығы сақтау уақытымен артады, себебі материал күшейе түседі және оны шығару қиынырақ болады.
Бірнеше силостары бар типтік қондырғы үшін төгу сәтсіздігінің жылдық құнын оқиғаның орташа құнын күтілетін жылдық оқиғаларға көбейту арқылы бағалауға болады. Өнеркәсіптік деректер профилактикалық бағдарламалары жоқ қондырғыларда жылына бір силосқа екі-алты елеулі төгу ақаулары бар екенін көрсетеді. Материалдық шығындарды, өндіріс шығындарын және жұмыс күшін біріктіргенде, жалпы жылдық шығындар көбінесе орташа өлшемді нысан үшін алты немесе жеті санға жетеді.
Алтыншы тарау: Алдын алудың жобалау және операциялық стратегиялары
Разрядтың бұзылуының алдын алу дизайннан басталады. Сақталатын ең әлсіз материал үшін доғаның түсуіне жол бермеу үшін силостың шығуы жеткілікті үлкен болуы керек. Бункердің еңісі шұңқыр ағынынан гөрі массалық ағынды тудыру үшін жеткілікті тік болуы керек. Қабырға беті тегіс болуы керек және жабысатын материалдар үшін тот баспайтын болаттан немесе өте жоғары молекулалық полиэтиленнен жасалған төсеніштерді қажет етуі мүмкін.
Қайта жобаланбайтын бар силостар үшін операциялық стратегиялар істен шығу қаупін азайтады. Ең тиімді операциялық стратегия материал айналымын басқару болып табылады. Тұру уақытын қадағалап, уақытқа тәуелді күштің өсуі критикалық деңгейге жеткенге дейін босатуды жоспарлау арқылы операторлар ең қиын сәтсіздік сценарийлерінен аулақ бола алады.
Екінші операциялық стратегия – ағынды көмекті орнату. Пневматикалық зеңбіректер, вибраторлар және пневматикалық сұйықтықтарды сақтау кезінде материалдың қозғалғыштығын сақтай алады. Бұл құрылғылар тиімді болып қалуы үшін тұрақты техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді, бірақ олардың құны бір төтенше жағдайға араласудың құнымен салыстырғанда әдетте төмен.
Үшінші операциялық стратегия – тексеру. Роботтандырылған немесе қашықтағы әдістерді қолданатын жүйелі тексеру сәтсіздікке дейін жинақталған үлгілер туралы ертерек ескертуді қамтамасыз етеді. Ағызуды тоқтатқанға дейін проблемалық аймақтарды анықтау арқылы операторлар төтенше жағдайларға әрекет етудің орнына жоспарланған үзілістер кезінде мақсатты араласуды жоспарлай алады.
Реактивті басқарудың шегінен шығуды қалайтын нысандар үшін ұсынылатын жүйелілік ең алдымен дамып келе жатқан мәселелерді ерте анықтауды қамтамасыз ететін деңгей мен ағынды бақылауы бар маңызды силостарды орнату болып табылады. Екіншіден, істен шығу жиілігі мен құны туралы бастапқы деректерді орнату. Үшіншіден, ең жоғары қауіпті силостар үшін тексеруді және мақсатты араласуды жүзеге асыру. Төртіншіден, толық сақтау паркіне дейін алдын алу шараларын кеңейту. Бесіншіден, операциялық жақсартулардан кейін проблемалы болып қала беретін сүрлемдерге арналған дизайн модификацияларын бағалаңыз.
Жетінші тарау: Интервенцияға арналған технология нұсқалары
Алдын алу шараларына қарамастан ағызу сәтсіздігі орын алса, араласу технологиясы қалпына келтіру құны мен ұзақтығын анықтайды.
Қолмен енгізу бүкіл әлемде ең көп таралған араласу әдісі болып қала береді. Жұмысшылар доғаларды сындыру, жинақталған материалдарды алып тастау және ағынды қалпына келтіру үшін қол құралдарымен силосқа кіреді. Құнға қауіпсіздікке дайындық, жеке қорғаныс құралдары, құтқару жұмыстарын күту және еңбектің өзі кіреді. Негізгі шектеу құны емес, қолжетімділік. Көптеген аймақтарда шектеулі кеңістікке кіру үшін білікті жұмысшыларды табу қиынға соғуда.
Қашықтан басқарылатын бұзу жабдықтары кірусіз араласуға мүмкіндік береді. Бұл құрылғылар жоғарыдан силосқа түсіріледі немесе кіру порттары арқылы енгізіледі. Операторлар бейне кері байланыс арқылы оларды силостың сыртынан басқарады. Жабдық гидравликалық сөндіргіштерді, жоғары қысымды су ағындарын немесе механикалық экскаваторларды пайдалана отырып, доғаларды бұзады және жинақтарды шығарады.
Тексеру роботтары деректерді араласусыз береді. Камералары мен сенсорлары бар шағын, қашықтан басқарылатын құрылғылар жағдайды бағалау үшін силосқа кіреді. Олар жинақтау көлемін, қабырғалардың тозуын және материалдың қасиеттерін өлшейді. Деректер араласу керек пе және қашан шешім қабылдауға көмектеседі.
Тиісті технология таңдау силос геометриясына, материал қасиеттеріне және істен шығу жиілігіне байланысты. Бірнеше силостарда жиі істен шығатын нысандар үшін қашықтан бұзу жабдығына ие болу үнемді болуы мүмкін. Кездейсоқ істен шығатын нысандар үшін мамандандырылған қызмет провайдерлерімен келісімшарт жасау тиімдірек болуы мүмкін. Барлық нысандар үшін инспекциялық роботтар қажетсіз араласудың алдын алу және проблемаларды ерте анықтау арқылы өздерін тез төлейді.
Қорытынды
Сүрлемді төгу сәтсіздігі жұмбақ емес. Физикалық механизмдер жақсы түсініледі. Арқа, егеуқұйрықтарды аулау және уақыт күшінің артуы жоспардан тыс тоқтаулардың басым көпшілігін түсіндіреді. Экономикалық салдары айтарлықтай, көптеген нысандар үшін алдын алу шараларының құнынан әлдеқайда асып түседі.
Алдын алу стратегияларының кең таралуына кедергі болатын нәрсе техникалық белгісіздік емес, ұйымдық инерция болып табылады. Сәтсіздік құны өндіріс, техникалық қызмет көрсету және қауіпсіздік бюджеттері бойынша бөлінеді. Алдын алудың пайдасы ешбір есепте көрсетілмейтін болдырылған оқиғалар ретінде қабылданады. Ал алдын алуға инвестиция салу туралы шешім өткеннен басқаша көрінетін болашаққа сенуді талап етеді.
Бұл инерцияға қарсы тұруға дайын операциялық менеджерлер үшін алға қарай жол анық. Ағызу ақауларының ағымдағы құнын өлшеңіз. Оны тексеру жабдығының, ағындық құралдардың немесе дизайн модификацияларының құнымен салыстырыңыз. Ең қысқа өтелу мерзімі бар интервенцияны таңдаңыз. Оны іске асыр. Нәтижені өлшеңіз. Және қайталаңыз.
Реактивті және профилактикалық басқару арасындағы алшақтық техникалық емес. Бұл шығындардың көрінуіндегі және шешім қабылдау тәртібіндегі алшақтық. Бұл алшақтықты жою кез келген нысан сүрлемнің жоспарланбаған тоқтап қалу уақытын азайту үшін жасай алатын жалғыз тиімді әрекет болып табылады.
