Верещинський О.П., ТОВ «ОЛИС», доктор технічних наук
Як показує багаторічний досвід експлуатації аспіраційних систем на підприємствах переробки зерна, їхня працездатність та ефективність багато в 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 внаслідок недостатнього ступеня регенерації їхньої фільтрувальної поверхні, періодичним забиванням пиловими відносами внутрішньої порожнини циклонів і фільтрів. Однак найболючішим 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 – привід.
У більшості випадків циклони та фільтри встановлюють на всмоктуючим гілках аспіраційних систем, що зумовлює розрідження повітря у внутрішній порожнині цих пристроїв. Виходячи з цього, шлюзові затвори покликані забезпечити виведення назовні відокремленого в пристрої пилу при забезпеченні досить високого ступеня герметичності щодо повітря, що досягається щільним припасуванням поверхонь, що сполучаються ротора і корпусу. Вважається, що корпус і ротор підігнані задовільно, якщо при обертанні ротора лопаті ротора в зазорі між корпусом впевнено відрізають смужку паперу! Збільшення зазначеного зазору в 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. Винесення пилу в порожнину циклону знижує його коефіцієнт очищення (циклон припадає пилом), а винос пилу в порожнину фільтра сприяє налипання її на фільтрувальні рукави, підвищує аеродинамічний опір пристрою і як наслідок – знижує його продуктивність. Крім того, зависання та зворотний винос пилових відносів є першопричиною забивання внутрішньої порожнини циклонів та фільтрів. У такому разі, всі пилові включення, що надходять з аспіраційним повітрям 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 та своєчасно проводити їх заміну в міру втрати герметичності внаслідок абразивного зносу.
I – ВСЗ; II – ВРЗМ.
Рис. 2 Пневмосепаратори із замкнутим циклом повітря.
Причинами заклинювання шлюзових затворів може бути порушення співвісності ротора і корпусу внаслідок неточної обробки або зносу посадкових поверхонь пристрою, вироблення підшипників, попадання мінеральної домішки (піску) між поверхнями, що сполучаються ротора і корпусу, а також твердих великих утворень в комірки ротора. Особливо вразливими на елеваторах є шлюзові затвори з підшипниками тертя, розроблені для використання в пневмотранспортних системах млинів, що переміщують продукти розмелювання зерна, які не містять мінеральної домішки. В умовах високоабразивного елеваторного пилу підшипники тертя швидко зношуються, наводячи шлюзовий затвор в аварійний стан. Переміщення аспіраційних відносів із високим вмістом мінеральної складової через шлюзові затвори на елеваторах є природним процесом. Тому попадання твердих частинок між лопатками ротора і корпусом, що часто призводить до їх заклинювання, є неминучим. Однак таку ймовірність можна суттєво знизити. Використання для очищення зерна від легких домішок пневмосепараторів із замкнутим циклом повітря типу ВСЗ та ВСЗМ (Рис. 2) виключає необхідність очищення величезних технологічних обсягів повітря з високою концентрацією домішки в т.ч. та мінеральної. Аспіраційні обсяги повітря в 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 в рази знижує кількість необхідних циклонів та фільтрів, а також зумовлює сприятливі умови для роботи шлюзових затворів.
Поява твердих великих утворень у порожнині циклонів та фільтрів спостерігається внаслідок накопичення там пилових відносів, конденсації вологи та затікання опадів. Для запобігання накопиченню пилових відносів робота АТТС без запуску аспірації повинна бути заблокована. Навіть при зупиненому вентиляторі аспіраційної системи за рахунок процесів ежекції та конвекції потоки запиленого повітря, що генеруються транспортним та технологічним обладнанням, через аспіраційні повітропроводи проникають у порожнину циклонів або фільтрів утворюючи там відкладення пилу. Попередження накопичення пилових відносів у порожнині циклонів та фільтрів сприяє правильний порядок запуску та зупинки обладнання АТТС, а також зачистка зазначених пристроїв щоразу безпосередньо перед запуском та одразу після зупинки. При запуску АТТС в автоматичному режимі спочатку запускають шлюзові затвори фільтрів і циклонів, після витримки до 30 с – пристрій регенерації поверхні фільтрувальної фільтрів, потім після витримки до 30 с – вентилятор аспірації, після повного запуску вентилятора – транспортне і технологічне обладнання. При зупинці АТТС усі перелічені пристрої мають бути зупинені у зворотному порядку за дотримання відповідних витримок часу. Попередженню конденсації вологи сприяє теплоізоляція повітроводів, корпусів циклонів та 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 як рішення щодо усунення частих аварійних зупинок через заклинювання шлюзового затвора виконується проточування поверхні ротора. Зазначений захід хоч і призводить до деякого зниження загрози заклинювання, але спричиняє суттєве зниження герметичності шлюзового затвора та недоліки в роботі циклону або фільтра, описані вище.
Рис. 3 Ротор з лопатями зі змінними еластичними елементами.
1 – лопата ротора;
2 – змінний еластичний елемент.
Останнім часом ряд виробників випускають шлюзові затвори, в яких утворений ротор лопатями зі змінними еластичними елементами (Рис.3). Такі шлюзові затвори не вимагають використання чавунного лиття і точної обробки, а при зношуванні еластичних елементів проводиться їх заміна. Шлюзові затвори описаної конструкції дешевші і набагато довговічніші за традиційні. Використання еластичних елементів забезпечує стійкість до заклинювання таких шлюзових затворів у разі дії мінеральних домішок, хоча робить їх більш уразливими у разі попадання великих твердих утворень через загрозу обриву еластичних елементів та деформації лопатей ротора. Проведені нами випробування показали, що за ступенем герметичності такі шлюзові затвори суттєво поступаються традиційним. Однак, конструкцію шлюзових затворів з еластичними елементами слід визнати перспективною, хоч і з обмеженою областю застосування. Такі шлюзові затвори можуть застосовуватися у разі грубих аспіраційних відносів, представлених пожнивними залишками, зіпсованими зернами, насінням бур’янів тощо. У таких відносах не повинна бути дрібнодисперсна пилоподібна складова, що створює загрозу зависання і зворотного виносу.
Як випливає із вище сказаного, запорукою надійної роботи шлюзових затворів у складі циклонів та рукавних фільтрів є правильне проектування, облаштування та експлуатація АТТС елеваторів, використання шлюзових затворів високої якості, своєчасний їх ремонт та заміна.
