Сравнительный анализ сепаратора предварительной очистки

Сравнительный анализ преимуществ СПО-80, СПО-125 от аналогов.
Производительность выше потому, что больше:







ширина (1330 мм вместо 1265) и длина (1050 вместо 800) рабочей зоны сетчатого
транспортера, в итоге рабочая площадь больше на 38% (1,4 м.кв вместо 1,01)
поперечное сечение канала аспирации в зоне ввода материала 1500х290 мм вместо
1250х240, в итоге площадь канала больше на 45%
частота вращения вала вентилятора 827 об/мин вместо 690/720
скорость движения сетки 0,98 м/сек вместо 0,78
частота ударов подбивальщика 272 ударов/мин вместо 216
частота вращения шнека отходов 512 об/мин вместо 365
угол наклона днища приемной камеры (50о вместо 45), что увеличило скорость схода зерна
Надежность выше потому, что толще и с запасом:


метал стенок деталей корпуса – 2,5÷3 мм вместо 1,5. Мы умеем работать с тонким
материалом, но большая толщина стенок придает большую жесткость и как следствие
виброустойчивость конструкции в целом, что положительно сказывается на сроке службы
подшипников, прежде всего вентилятора.
электродвигатель большей мощности 11 кВт вместо 4,75-6,5-7,5.
При очередной
модернизации, когда в конструкцию был добавлен битер на переходе материала из
приемной камеры в канал аспирации и дополнительный вал подбивальщика, вместо
электродвигателя 7,5 кВт был поставлен 11 кВт. В этой комплектации потребляемая
мощность во время испытаний составила 8,5 кВт. Дополнительный вал подбивальщика не
дал значимого прироста эффективности и от него впоследствии отказались, как и от битера
(причины смотри ниже), а двигатель решили оставить, несмотря на то, что при таком
изменении потребляемая мощность укладывалась в 7,4-7,5 кВт.
Что это дает:
• (+) электродвигатель работает с 70% загрузкой - легко справляется со стартовыми и
пиковыми нагрузками
• (+) механические детали двигателя, рассчитанные на более высокие нагрузки,
служат дольше
• (+) минимизируется негативное влияние качества электроэнергии (перепады
напряжения,
особенно
при
пониженном,
несинусоидальность
или
[1]
несимметричность)
• (-) реально потребляемая мощность не намного больше, чем при использовании
двигателя на 7,5 квт на номинальном режиме.
• (-) единственным значимым минусом является цена – двигатель 11 кВт дороже
приблизительно на 200 USD.
Впрочем, выбор за потребителем, по желанию заказчика мы установим электродвигатель на
7,5 квт.
Кроме того, что больше и толще, еще и лучше эффективность:
 в сертифицированной лаборатории было проведено математическое моделирование
течения воздуха в пневмосепарирующей системе предыдущей
(МПО-50) и
модифицированной конструкции СПО-80, на основании которого оптимизирована
пневмосепарирующая система:
• удлинена нижняя часть пвневмосепарационного канала,
• изменена форма «капли» в нижней
части разграничительной стенки между
пневмосепарационным и рециркуляционным каналом,
• окончание верхней части разграничительной стенки на входе в осадочную камеру
приобрело аэродинамическую форму,
• изменена кривизна осадочной камеры,
все это в комплексе привело к уменьшению зон обратных воздушных потоков и
выравниванию векторов скорости потоков, что улучшило качество очистки. [2]





В этой связи необходимо отметить принципиальное отличие аэродинамических
характеристик СПО-80 и МПО-50М (Воронеж) с изогнутой (криволинейной) формой
аспирационной части от прямолинейных контуров машин ALFA-50, МПО-50М
(Днепропетровская обл). Да, такие машины проще и дешевле в изготовлении, но c задачами
аспирации они справляются хуже.
изменены углы атаки лопастей вентилятора, что привело к более тихой работе машины и
уменьшению налипания пыли на лопастях. При налипании пыли эффективность
вентилятора падает и как следствие, ухудшается качество очистки.
увеличен путь прохождения продукта в пневмосепарационном канале, что повышает
эффективность очистки продукта от легких примесей. Однако это увеличило высоту
машины. [3]
увеличение высоты машины позволило увеличить угол наклона днища приемной камеры (с
45 до 50о), что предотвращает залегание продукта на нем;
увеличение угла наклона днища приемной камеры позволило отказаться от битера,
который принудительно загружал зерно в аспирационную камеру и выполнял функцию
противоподсосного клапана, в новой конструкции, благодаря увеличенному углу наклона
днища, зерно идет самотеком с большей скоростью, а вместо битера установлены
противоподсосные клапана. Это привело к уменьшению травмирования продукта и
увеличению производительности машины, а так-же разгрузило электродвигатель на 1,1 кВт
и позволило сократить эксплуатационные расходы (на 1 цепь привода и 2 подшипника).
Кратковременный опыт применения битера в конструкции СПО-50 показал рост
травмирования зерна, особенно кукурузы. По этой-же причине применение шнека на входе
материала в приемную камеру предпочтительнее битера, но мы пошли еще дальше:
в модификации машины с питателем (СПО-125) приемный (распределительный) шнек
заменен на питатель со щелевидной задвижкой, которая совершает колебательные
движения, что исключает травмирование зерна и благодаря более равномерному
распределению продукта по ширине увеличивает производительность машины.
Для обработки семенного материала мы настоятельно рекомендуем СПО-125, даже если
такая производительность избыточна.
Мало того, что производительнее, надежнее и эффективнее - еще и удобнее в использовании
потому, что в конструкции машины предусмотрено:
 большое количество лючков для очистки внутренних полостей машины от пыли и быстрой
замены сетчатого транспортера.
 лестница для удобства обслуживания и замены сетчатого транспортера.
Что у нас есть, и чего у них нет (где полностью, где частично):
Отсутствие подбивальщика – на пшенице (ржи, овсе ..) с низкой загрязненностью и влажностью
не окажет большого влияния на качество очистки, но при сильном загрязнении да еще и при
повышенной влажности, а тем более на кукурузе или подсолнечнике приведет к повышенному
выбросу зерна с крупными отходами особенно на сетке 10*10.
Отсутствие шнека отходов – альтернативная конструкция - клапан с грузиками подразумевает,
что легкие примеси скапливаются на дне аспирационной камеры и когда их вес превышает вес
грузов легкие примеси под собственным весом продавливают клапан и происходит сброс
накопившихся примесей. Этот сброс повторяется циклически, при этом нарушается режим
циркуляции в аспирационной камере (происходит сброс давления и скачкообразное снижение
скорости воздушного потока а аспирационном канале, во время которого падает качество
очистки), кроме того в промежутках между сбрасываниями легкие примеси из кучи на клапане
внутри аспирационной камеры повторно захватываются потоком воздуха в нагнетательный канал
и частично попадают в зерно на выходе.
Постоянно работающая шнековая выгрузка, с учетом экрана над ней внутри осадочной камеры,
для задержки примесей у шнека, который так-же отсутствует в конструкции ALFA и её аналогов,
лишена этих недостатков.
Отсутствие противоподсосных клапанов на входе зерна в аспирационную часть машины –
приводит к падению давления (скорости) воздушного потока в канале аспирации выше зоны входа
материала, так как часть воздушного потока направляется в приемную камеру и выходит вместе с
крупными примесями. Это приводит к тому, что самым тяжелым частичкам из мелких примесей
не хватает напора для попадания в осадочную камеру и они уходят вместе с зерном.
В нашем сепараторе все три точки - входа материала, выхода зерна, выхода мелких примесей
(даже после шнека) оборудованы противоподсосными клапанами.
Установленный срок службы в нашем паспорте указан с тех.условий которые были заданы при
первоначальной постановке на производство в 1999 году и на основании которых он проходил
сертификацию. Все сепараторы выпущенные в том году до сих пор работают, не говоря о тех,
которые выпускались в более позднее время.
Об избыточной производительности
Часто возникают ситуаций, когда производительность 80 т/час не нужна, и вполне достаточно 50
т/час – при сопоставимых ценах, ответ очевиден: при неполной загрузке фактическое качество
очистки, особенно от мелких примесей в аспирационной части, значительно выше, чем у аналогов.
Многие зернохранилища, особенно небольшие, где нет необходимости в максимальной
производительности, ставят на пшеницу сетку 10х10, используют схему дополнительной
аспирации[4] и добиваются качества очистки, которое позволяет им обходиться без
дополнительной обработки на решетных сепараторах БСХ-100.
Теория и практика, точнее теория на практике
Скорость витания, пограничный слой, угол входа в воздушный поток и много еще чего полезного
можно узнать в теоретической литературе, начиная со времен создания прототипов современных
машин, основательный теоретически материал о принципах работы которых изложен, например в
труде «Процессы сепарирования на зерноперерабатывающюх предприятиях» В. В. Гортинский,
А. Б. Демский, М. М.: Колос, 1980. (см. вкладку на странице сайта - СПО - Материалы). Там
теоретические выкладки проверялись еще на ЭВМ «Минск-22м». Время не стоит на месте и мы
постоянно отслеживаем все новые исследования в областях, связанных с продукцией, которую мы
производим. У нас есть возможность (и мы ей активно пользуемся) проверять на практике
наиболее перспективные на наш взгляд идеи.
Не все новшества проходят проверку. Как, например, применение битера при загрузке зерна в
аспирационный канал. Еще в выше упомянутом труде 1980 года [7] было отмечено, «что условия
сепарирования для захвата и выноса частиц воздушным потоком при углах их ввода в канал α = 100 и α=00 более благоприятны» (стр. 168). Более детально теория применения битера развивается
до сих пор, например АВТОРЕФЕРАТ диссертации [8].
Мы выпустили партию СПО с битерами. Реальное, хотя и
незначительное повышение качества очистки было, что
подтвердило теоретические расчеты, но побочный эффект
травмирования зерна, в зоне между гранью лопасти битера и
корпусом (особенно подсолнечника и кукурузы, которая на
15% битером превращалась в крупку) не только свел на нет
весь положительный эффект на мелких и средних злаковых
(пшеница, рожь и т.д.), но и сделал экономически
нецелесообразным его применение на крупных.
[1]. 2.2. Влияние показателей
електроприемников
качества
электроэнергии
на
эффективность
работы
Асинхронные электродвигатели (АД)
При наличии отклонения напряжения на зажимах АД меняются частота и вращательный момент
ротора, а также значение активных потерь и реактивной мощности, которая потребляется. Это
приводит
к
изменению
экономических
показателей,
которые
характеризуют
работу
электродвигателя.
Потери активной мощности в полностью загруженных двигателях, которые работают с постоянным
моментом сопротивления, возрастают при сниженные напряжения вследствие роста тока, который
потребляется из сети и при росте напряжения эти потери уменьшаются. При продолжительном
отклонении напряжения 0,9 Uном срок службы двигателя снижается вдвое.
…
Отклонение напряжения влияют на значение потерь в электродвигателях, поэтому тепловое
старение изоляции зависит от отклонения напряжения и загрузки электродвигателя. При
положительных отклонениях срок службы изоляции Тс , по сравнению со значением Тном при
номинальных значениях напряжения и загрузке, меняется обратно пропорционально квадрату
коэффициента загрузки Кз:
Очевидно, что при Кз <1 тепловое старение изоляции уменьшается.
При негативных отклонениях срок службы изоляции сокращается и определяется уравнением:
.
Поэтому с точки зрения нагрева двигателя более опасны в рассматриваемых пределах отрицательные
отклонения напряжения.
…
При работе АД с номинальным вращающимся моментом и коэффициентом обратной
последовательности напряжений, которая равняется 4%, срок службы изоляции его сокращается
приблизительно в 2 раза только за счет дополнительного нагрева. Если напряжение на одной из фаз
будет значительно превышать номинальное значение, сокращение срока службы изоляции будет еще
большим.
[2].
Математическое моделирование течения воздуха
в пневмосепарирующей системе сепаратора
предварительной очистки зерна СПО-50
[3]. На входе в пневмосепарационный канал зерно попадает в основную струю воздушного потока
в первый раз (о распределении скоростей и плотности воздушного потока в каналах - [5]) в
зависимости от точки схода (первый или второй ярус, положение зернышка в слое зерна – снизу
или сверху) и своего веса, происходит первичное рассеивание и зерна ударяются об наклонную,
противоположную стенку канала. Во время удара, происходит отделение прилипших к зерну
частичек примесей, зерно переворачивается и отражаясь от стенки канала второй раз попадает в
основную струю воздушного потока (всего от 2 до 5 раз в процессе падения), во время этого
процесса происходит очистка от прилипших частичек (в зависимости от высоты точки контакта,
веса, каким местом зерно ударилось) которые в случае свободного падения в вертикальном канале
остаются в пограничном аэродинамическом слое вокруг семени [6]. В вертикальном канале (ALFA)
часть зерна вообще не ударяется о стенку, а часть скользит вдоль стенок канала, там, где сила
воздушного потока значительно слабее.
[4]. Разграничительная стенка между пневмосепарационным и рециркуляционным каналом
(переход) оканчивается в нижней части «каплей» аэродинамической формы. «Капля» внутри
полая, на ее стенке со стороны рециркуляционного канала есть щелевидные прорези.
Дополнительная аспирация подключается к этой полости и через прорези отсасывает самую
мелкую фракцию примесей, которая не осела в осадочной камере.
[5]. «сепарирование зерна в воздушных каналах зерноочистительных машин не обеспечивает
достаточно высокое качество, что обусловлено кратковременным воздействием потока воздуха на
частицы обрабатываемого материала, резким снижением скорости воздуха в околостенном
пространстве»
«Совершенствование процесса работы пневмосепаратора за счет рациональной подачи зерновой смеси в
воздушный поток» АВТОРЕФЕРАТ диссертации, Челябинск, 2008 Тавтилов И.Ш. «Оренбургский
государственный университет»
«МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПНЕВМОСЕПАРАЦИИ И ОБЕСПЫЛИВАНИЯ СЕМЯН
ПОДСОЛНЕЧНИКА В ВОЗДУШНОМ ПОТОКЕ» Дидур В.А., акад. МААО, д.т.н., проф. Ткаченко А.В., к.т.н.
Таврический государственный агротехнологический университет г. Мелитополь, 2013
[6].
«При обтекании прилипших частиц, находящихся в пограничном слое, относительная скорость
частицы в воздушном потоке изменяется от нуля до определённого значения….Таким образом,
отрыв воздушным потоком прилипших частиц неразрывно связан со структурой пограничного
слоя и с распределением скорости в этом слое.»
[7]. «Процессы сепарирования на зерноперерабатывающюх предприятиях» В. В. Гортинский, А.
Б. Демский, М. М.: Колос, 1980.
[8]. «ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНЫХ МАШИН ПУТЕМ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИХ ОСНОВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ И ПНЕВМОСИСТЕМ С ФРАКЦИОННОЙ
СЕПАРАЦИЕЙ», САИТОВ В.Е. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических
наук, Чебоксары – 2014.