Верещинський О.П., ТОВ «ОЛИС», доктор технічних наук
Як показує багаторічний досвід експлуатації аспіраційних систем на підприємствах переробки зерна, їх працездатність і ефективність багато у чому визначається надійністю роботи шлюзових затворів (Рис. 1), які входять до складу пристроїв для очищення повітря. У більшості випадків аварійні ситуації характеризуються підвищеним викидом пилу в атмосферу при роботі циклонів, зниженням продуктивності фільтрів у результаті недостатнього ступеня регенерації їх фільтрувальної поверхні, періодичним забиванням пиловими відносами внутрішньої порожнини циклонів і фільтрів. Однак, найбільш болючим випадком є часте заклинювання роторів шлюзових затворів, що призводить до вимушеної зупинки всієї аспіраційної транспортно-технологічної системи (АТТС).
Рис. 1 Шлюзовий затвор.
1 - корпус; 2 - кришка корпусу; 3 - ротор;
4 - лопаті ротора; 5 - підшипниковий вузол;
6 - прозора вставка; 7 - привод.
У більшості випадків циклони і фільтри встановлюють на всмоктуючих гілках аспіраційних систем, що обумовлює розрідження повітря у внутрішній порожнині цих пристроїв. Виходячи з цього, шлюзові затвори покликані забезпечити виведення назовні відокремленого у пристрої пилу при забезпеченні досить високого ступеня герметичності щодо повітря, що досягається щільною підгонкою поверхонь ротора і корпусу, що сполучаються. Вважається, що корпус і ротор підігнані задовільно, якщо при обертанні ротора лопаті ротора у зазорі між корпусом впевнено відрізають смужку паперу! Збільшення зазначеного зазору у результаті неякісного виготовлення шлюзового затвора або внаслідок абразивного зносу поверхонь, що сполучаються, порушує його герметичність. В результаті цього через шлюзовий затвор назустріч пиловим відносам, що виводяться, спрямовується висхідний потік повітря, що засмоктується всередину циклонів або фільтрів. При цьому, характерно зависання пилових відносів над шлюзовим затвором та їх зворотний винос, що добре видно через прозору вставку якщо пристрій оснащений такою. Винос пилу у порожнину циклону знижує його коефіцієнт очищення (циклон пилить), а винос пилу у порожнину фільтра сприяє налипанню його на фільтрувальні рукави, підвищує аеродинамічний опір пристрою і як наслідок – знижує його продуктивність. Крім того, зависання і зворотнє винесення пилових відносів є першопричиною забивання внутрішньої порожнини циклонів і фільтрів. У такому випадку, усе пилові включення, що надходять з аспіраційним повітрям у циклон, викидаються в атмосферу, а опір фільтра підвищується аж до зупинки руху аспіраційного повітря. Щоб уникнути розглянутих аварійних випадків слід використовувати шлюзові затвори з високим ступенем герметичності і своєчасно проводити їх заміну у міру втрати герметичності внаслідок абразивного зносу.
| I | II |
Рис. 2 Пневмосепаратори із замкнутим циклом повітря.
I - ВСЗ; II - ВСЗМ.
Причинами заклинювання шлюзових затворів може бути порушення співвісності ротора і корпусу внаслідок неточної обробки або зносу посадочних поверхонь пристрою, виробляння підшипників, попадання мінеральної домішки (піску) між поверхнями ротора і корпусу, що сполучаються, а також твердих великих утворень в осередку ротора. Особливо уразливими на елеваторах є шлюзові затвори з підшипниками тертя, розроблені для використання у пневмотранспортних системах млинів, які переміщують продукти розмелювання зерна, що не містять мінеральну домішку. В умовах високоабразивного елеваторного пилу підшипники тертя швидко зношуються, приводячи шлюзовий затвор в аварійний стан. Переміщення аспіраційних відносів з високим вмістом мінеральної складової через шлюзові затвори на елеваторах є процесом природним. Тому потрапляння твердих частинок між лопатками ротора і корпусом, яке часто призводить до їх заклинювання, є неминучим. Однак, таку ймовірність можна істотно знизити. Використання для очищення зерна від легких домішок пневмосепараторів із замкнутим циклом повітря типу ВСЗ і ВСЗМ (Рис. 2) виключає необхідність очищення величезних технологічних обсягів повітря з високою концентрацією домішки у т.ч. і мінеральної. Аспіраційні обсяги повітря у порівнянні з технологічними незначні, до того ж пил, що міститься в них, як правило, дрібнодисперсний і не призводить до заклинювання ротора. Таким чином, використання пневмосепараторів із замкнутим циклом повітря у рази знижує кількість необхідних циклонів і фільтрів, а також обумовлює сприятливі умови для роботи шлюзових затворів.
Поява твердих великих утворень у порожнині циклонів і фільтрів спостерігається внаслідок накопичення там пилових відносів, конденсації вологи і затікання опадів. Для виключення накопичення пилових відносів робота АТТС без запуску аспірації повинна бути заблокована. Навіть при зупиненому вентиляторі аспіраційної системи за рахунок процесів ежекції і конвекції потоки запиленого повітря, що генеруються транспортним і технологічним обладнанням, через аспіраційні повітроводи проникають у порожнину циклонів або фільтрів, утворюючи там відкладення пилу. Попередженню накопичення пилових відносів у порожнині циклонів і фільтрів сприяє правильний порядок запуску і зупинки обладнання АТТС, а також зачищення зазначених пристроїв кожен раз безпосередньо перед запуском і відразу після зупинки. При запуску АТТС в автоматичному режимі спочатку запускають шлюзові затвори фільтрів і циклонів, після витримки до 30 с – пристрій регенерації фільтрувальної поверхні фільтрів, потім після витримки до 30 с – вентилятор аспірації, після повного запуску вентилятора – транспортне і технологічне обладнання. При зупинці АТТС усі перераховані пристрої повинні бути зупинені у зворотному порядку при дотриманні відповідних витримок часу. Попередженню конденсації вологи сприяє теплоізоляція повітроводів, корпусів циклонів і фільтрів особливо у разі їх розміщення на відкритих майданчиках. Щоб уникнути затікання опадів циклони і фільтри повинні бути надійно укриті, а зовнішні повітроводи – надійно герметизовані.
Відомі випадки, коли в якості рішення щодо усунення частих аварійних зупинок через заклинювання шлюзового затвора виконується проточування поверхні ротора. Зазначений захід хоча і призводить до деякого зниження загрози заклинювання, але тягне за собою істотне зниження герметичності шлюзового затвора і недоліки у роботі циклону або фільтра, що описані вище.
Рис. 3 Ротор з лопатями зі змінними еластичними елементами.
1 - лопать ротора;
2 - змінний еластичний елемент.
Останнім часом ряд виробників випускають шлюзові затвори, в яких ротор утворений лопатями зі змінними еластичними елементами (Рис. 3). Такі шлюзові затвори не вимагають використання чавунного лиття і точної його обробки, а при зношуванні еластичних елементів проводиться їх заміна. Шлюзові затвори описаної конструкції дешевше і набагато довговічніше традиційних. Використання еластичних елементів забезпечує стійкість до заклинювання таких шлюзових затворів в разі впливу мінеральних домішок, хоча робить їх більш уразливими в разі потрапляння великих твердих утворень через загрозу обриву еластичних елементів і деформації лопатей ротора. Проведені нами випробування показали, що за ступенем герметичності такі шлюзові затвори істотно поступаються традиційним. Однак, конструкцію шлюзових затворів з еластичними елементами слід визнати перспективною, хоча і з обмеженою сферою застосування. Такі шлюзові затвори можуть застосовуватися в разі грубих аспіраційних відносів, які представлені пожнивними залишками, зіпсованими зернами, насінням бур'янів і т.п. У таких відносах не має бути присутня дрібнодисперсна пилоподібна складова, що створює загрозу зависання і зворотного виносу.
Як випливає з вище сказаного, запорукою надійної роботи шлюзових затворів у складі циклонів і рукавних фільтрів є правильне проектування, облаштування та експлуатація АТТС елеваторів, використання шлюзових затворів високої якості, своєчасний їх ремонт і заміна.
