Дозирующие устройства для отпускных бункеров

Дозировочные устройства для порционного отпуска сыпучих грузов из бункеров можно классифицировать в зависимости от принятой организации процесса измерения массы отпущенного материала и формирования заданной порции устройства дозированной загрузки вагонов (рис.2.61).

1. Дискретного действия. Устройства этого типа предусматривают наличие в составе оборудования бункерных весов или бункерных порционных дозаторов, в весовой емкости которых определяется масса выпускаемого материала и накапливается отпускаемая порция. При этом загрузка вагона обычно осуществляется несколькими порциями.

2. Непрерывного действия. Сюда входят устройства, непрерывно измеряющие массу материала, поступающего в вагон, и выдающие командный сигнал при формировании заданной дозы. Такие устройства создаются на базе расходомеров или платформенных весов.

Классификация способов дозированной загрузки железнодорожных вагонов
Рис.2.61. Классификация способов дозированной загрузки железнодорожных вагонов

Расходомеры в зависимости от используемого физического эффекта разделяются на:

- ультразвуковые, определяющие расход по снижению интенсивности ультразвукового излучения и сдвигу его фазы;

- радиоизотопные, использующие для определения расхода рентгеновское излучение;

- весовые, использующие для определения расхода весы или дозаторы непрерывного действия и конвейерные весы;

- измерители давления, определяющие расход по величине давления потока материала на грузоприемный узел;

- объемные, использующие для определения массы объемную массу материала.

Первые два типа расходомеров способны осуществлять измерение достаточно больших расходов сыпучих материалов, однако точность этого измерения невелика, и относительная погрешность дозирования превосходит допустимую при загрузке.

Измерители давления обладают удовлетворительной точностью, но ограниченной пропускной способностью. Кроме того, такие расходомеры создают помехи истечению трудносыпучих материалов, провоцируя их зависание. Объемные расходомеры могут измерять большие расходы, имеют простую конструкцию, но недостаточную точность измерения. Такие расходомеры не могут обеспечить требуемые нормы загрузки вагонов.

Перечисленные особенности исключают возможность применения расходомеров, кроме весовых, при высокопроизводительной загрузке железнодорожных вагонов, несмотря на их простоту и надежность.

Загрузка с помощью бункерных весов и дозаторов периодического действия осуществляется таким образом, что масса материалов измеряется непосредственно без интегрирования расхода, а порция формируется в емкости весов или дозатора.

Весы или дозатор состоят из установленной на силоизмерительном преобразователе емкости и загружающим и разгружающим питателями (в частном случае затворами), а также из устройства задания и отсечки дозы сыпучего груза.

Дозирование обычно осуществляется путем набора одной или нескольких порций.

Дозирование набором одной порции осуществляется следующим образом. Измеряется масса опорожненного бункера и рассчитывается масса бункера, при которой следует прекратить загрузку. При этом к массе опорожненного бункера прибавляют установку массы отпускаемого материала. В полученную величину обычно вводят поправку на инертность загружаемого питателя и на массу столба отпускаемого материала, который будет засыпан в емкость после отсечки дозы. Запускается загружаемый питатель, и масса материала в емкости начинает нарастать. По достижении массой материала заданной величины срабатывает отсечка дозы. В статике измеряется масса наполненного бункера и запускается разгружающее устройство и бункер опорожняется. Когда фактическая масса бункера становится близкой к ожидаемой величине и изменение этой массы уже не происходит, разгружающий питатель отключается (закрывается затвор). Происходит взвешивание опорожненного бункера в статике. Разность масс наполненного и опорожненного бункеров равняется фактической массе отпущенного материала.

При загрузке несколькими порциями, когда наибольший предел взвешивания весов значительно меньше грузоподъемности вагона, заданная масса отпущенного материала делится на величину максимальной для используемого бункера порции, и вычисляется количество порций за которые будет набрано отпускаемое количество материала. Порции набираются аналогично тому, как это делается при дозировании набором одной порции. Массы порций фактически отпущенных в вагон суммируются. По величине недогруза первых п - 1 порций корректируется последняя порция, за счет чего суммарная ошибка дозирования определяется лишь ошибкой дозирования последней порции.

Ошибка измерения массы, определяемая в предположении о нормальном законе распределения ошибки измерения весоизмерительной системы:

(2.8)

где ^Е, Е2 б, Е? - относительные погрешности суммарной массы отпущенного материала, измерения брутто и тары. С учетом того, что Еб = Ет =Еп ,

^Е = е42п . (2.9)

Таким образом, с увеличением п относительная погрешность взвешивания массы отпускаемого материала растет. Поэтому для получения высокой точности измерений с помощью бункерных весов и дозаторов периодического действия применяют тестовые методы повышения точности измерений. Тестовый метод позволяет исключить влияние на результаты измерений погрешностей, связанных с нестабильностью параметров систем, и ряда других составляющих погрешностей измерения путей использования специальных тестов, функционально связанных с измеряемой величиной и обработкой результатов измерений.

На рис. 2.62 представлена автоматизированная система дозированной загрузки вагона сыпучими строительными материалами (песком, щебнем и др.), разработанная Куйбышевским филиалом Оргэнер-гострой, которая использует тестовый метод повышения точности измерения.

В нее входят два отпускных бункера 1 объемом около 8 м3, установленные на весоизмерительные датчики 2, измерительный прибор 3, устройство для управления перемещением вагонов 4 с датчиком контроля 8. При помощи специализированного вычислительного устройства для обработки поступающей информации и выработки управ -ляющего воздействия 5 и задатчика 6 набирается заданное значение массы материала, соответствующее грузоподъемности вагона. При воздействии исполнительного механизма 7 заслонка 9 принимает соответствующее положение в коллекторе 10, который загружается ленточным транспортером 11 .

Загрузочный комплекс работает следующим образом. После установки вагона в исходное состояние и подачи сигнала на загрузку измерительное устройство осуществляет взвешивание пустого бункера, результат измерения запоминается в вычислительном устройстве. Материал поступает в бункер до тех пор, пока в нем не накопится заданная доза, после чего подается сигнал на переключение потока материала во второй бункер. По окончании дозирования бункер взвешивается в статике.

Для реализации тестового метода производится дополнительное измерение массы пустого бункера с грузом известной величины (эталоном), который автоматически подвешивается к бункеру специальным исполнительным механизмом. Дополнительное измерение проводится до начала дозирования, а результат запоминается в вычислительном устройстве.

Результаты 3-х измерений обрабатываются вычислительным устройством по специальному алгоритму, в результате чего определяется значение отдозированной массы.

Функциональная схема устройства для дозированной загрузки строительных материалов в железнодорожные вагоны
Рис.2.62. Функциональная схема устройства для дозированной загрузки строительных материалов в железнодорожные вагоны

При дозировании и взвешивании последующих доз дополнительное взвешивание не производится, а для решения алгоритма используется результат, находящийся в памяти вычислительного устройства. Разработанная система загрузки вагонов привязана к типовому погрузочному посту карьера. Ее внедрение позволяет обеспечить технические нормы загрузки вагонов, уменьшить их простои.

Такая система дозирования позволяет производить отгрузку как в один вагон (см. рис.2.62, а), так и в два, с одного пути (см. рис.2.62,б) и с параллельных путей (см. рис.2.62, в).

Комплекс для погрузки угля (КПУ), показанный на рис.2.63, введен на шахте «Распадская» производственного объединения «Южкузбассуголь». Погрузку дозируют по объему груза подпором при неподвижном погрузочном устройстве и непрерывном передвижении вагонов. Со склада уголь подают на наклонный конвейер 5, который перемещает его в промежуточный загрузочный бункер 4 для обеспечения прохода межвагонного промежутка. Группу вагонов передвигают маневровым электротягачом 1 типа Э-1 со стабильной линейной скоростью 0,05-0,3 м/с.

Выдвижной телескопической желоб 2 устанавливают на высоте, определяемой типоразмером подлежащего загрузке вагона и насыпной плотностью угля с учетом отсыпки «шапки» и, следовательно, дозирования угля в вагоне. Когда очередной вагон подается под желоб 2, для интенсивной подачи угля и заполнения начального объема открывается шиберный затвор 3 с большим проходным сечением. После этого создается подпор угля при непрерывном движении вагона. На заключительной стадии погрузки вагона затвор 3 закрывается, а оставшийся в желобе 2 уголь размещается в хвостовой части кузова. Комплекс обеспечивает погрузку угля в вагоны всех типоразмеров с производительностью до 4000 т/ч, работает на режимах дистанционного и автоматического управления.

Непрерывность работы достигается также регулированием скорости электротягача для согласования интенсивностей загрузки подвижного состава и подачи угля под погрузку. Однако из-за объемного способа дозирования комплекс обладает низкой точностью загрузки. Его применение целесообразно при подаче на погрузку 2...4 тыс. т. угля за 1 ч.

Загрузка с помощью платформенных весов. Этот способ загрузки предусматривает использование платформенных весов в сочетании с устройством задания и отсечки дозы. Платформенные весы должны оснащаться железнодорожной колеёй и встраиваться непосредственно в железнодорожный путь. Отпуск груза при этом осуществляется следующим образом. Вагон фиксируется на платформенных весах. Измеряется его собственная масса (масса тары), после чего запускается загружаемое устройство, масса груза в вагоне начинает нарастать, соответственно нарастает и масса брутто. При наполнении до нужной массы брутто, вырабатывается сигнал отсечки дозы. В статике измеряется масса брутто и вычисляется масса порции отдозиро-ванного груза.

Таким образом, данный способ загрузки позволяет получить оценку количества отпущенного материала с коммерческой точностью. Однако, подобный отпуск груза не нашел применения на зерноперерабатывающих предприятиях. Это вызвано тем, что в местах погрузки зерна нет возможности для установки платформенных вагонных весов, так как на этом же месте происходит выгрузка зерна, которая предусматривает наличие приемных бункеров и транспортных конвейеров, располагаемых под вагоном. Обычно платформенные вагонные весы устанавливаются в некотором удалении от места погрузки, и на них происходит только взвешивание вагона для коммерческих расчетов.

Загрузка с помощью весовых расходомеров. Весовые расходомеры в зависимости от используемого весоизмерительного устройства и системы измерения можно разделить на три основные группы:

- расходомеры на основе конвейерных весов;

- расходомеры на основе весов непрерывного действия;

- расходомеры на основе дозаторов непрерывного действия.

Наиболее широкое распространение для устройств загрузки вагонов нашли расходомеры на основе конвейерных весов, так как в значительной части устройств загрузки конвейеры естественным образом используются для транспортировки загружаемого материала. Конвейерные весы используются для загрузки вагонов в угольной, металлургической, химической, строительной и других отраслях народного хозяйства.

Конвейерные весы имеют грузоприемное устройство с встроенным в него силоизмерительным преобразователем и преобразователем скорости ленты конвейера в электрический сигнал. Сигналы сило измерительного преобразователя и преобразователя скорости, будучи перемноженными, дают величину, пропорциональную фактическому расходу материала (из сигнала силоизмерительного преобразователя исключается величина сигнала, пропорциональная нагрузке от самой ленты транспортера). Интегрируя этот расход во времени с момента начала загрузки можно получить оценку фактического количества материала, отпущенного в вагон. По достижении этой величины установ -ки массы отпускаемой порции конвейерные весы вырабатывают команду на остановку подающего транспортера. При этом в вагон загружается заданное количество груза (с погрешностью 1%), и с непостоянством количества материала, поданного в вагон после поступления команды на остановку питателя.

В настоящее время ОКБ СИМ «Точмаш» разработаны конвейерные весы 4504 ВКУ, которые используются в системах загрузки угля.

Весы конвейерные 4504 ВКУ являются средством измерения и предназначены для автоматического взвешивания материала, транспортируемого ленточными конвейерами, которые контролируют прохождение через весы заданной массы материала пропорционального линейной плотности материала на участке конвейерных весов. Для измерения массы транспортируемого материала применен тензодатчик.

Весы рассчитаны для работы в районах с умеренным климатом и для температуры не ниже -30°.

Для измерения перемещения ленты применен импульсный датчик перемещения ленты (ДПИ). Через каждые 10 см перемещения ленты конвейера ДПИ выдает импульс.

В системе измерения весов применена цифровая обработка информации, что значительно упрощает ее реализацию.

На рис. 2.64 приведено устройство для дозированной загрузки угля в железнодорожные вагоны, построенное на базе конвейерных весов 4504 ВКУ. Устройство состоит из подающего конвейера 1, технологически связанного с бункером 2, узлов коммутации потока (затвора) 3 с приводом 4. На конвейере 1 установлен измеритель 5 интенсивности потока материала, включающий первичные преобразователи 6 (функции этих преобразователей выполняет измеритель погонной нагрузки, измеритель скорости движения ленты и угла наклона конвейера) и вторичный преобразователь 7 интенсивности потока материала в частотно-модулированный сигнал, выход которого соединен с блоком обработки информации 8. Блок обработки информации включает в себя интегратор 9, счетчик 10, узел задания дозы 11 и дешифратор закрытия затвора 1 2, выходной сигнал которого подается в блок управления 13 приводом затвора, и узел сброса показаний счетчика 1 4.

Устройство работает следующим образом. Задается вставка требуемой порции угля в вагоне с помощью узла задания дозы. Вклю-

V V /ъ чается подающий конвейер и открывается затвор 3 подачи материала.

При достижении числа импульсов к заданному значению на выходе дешифратора появляется сигнал, который подается в блок управления приводом затвора и в узел сброса счетчика. Затвор закрывается, а счетчик сбрасывается в нуль. Процесс загрузки дозы заканчивается. После подачи следующего вагона цикл загрузки повторяется. Несмотря на простоту конструкции и дешевизну встраиваемых конвейерных весов, они по сравнению с весами с собственным транспортером обладают меньшей точностью, что связано с большой длиной ленты транспортера, в который встраиваются весы.

Загрузка с помощью весов непрерывного действия с контролем дозы выполняется аналогично загрузке с помощью конвейерных весов, однако, наличие собственного короткобазного транспортера позволяет не только увеличить точность измерения, но и упростить конструкцию отпускного устройства и расширить его функциональные возможности. В настоящее время на предприятиях комбикормовой и зерноперерабатывающей промышленности используются весы непрерывного действия 4450 ВН производительностью до 160 т/ч, выпускаемые Одесским ПО Точмаш, погрешность измерения которых не превышает 0,5%. Они состоят из весового транспортера с приводом и измерительным электрооборудованием. Отдельные элементы весов, устанавливаемые на транспортере, позволяют расширить их температурный диапазон до -30°С (рис. 2.65)

Функциональная схема устройства для дозирования загрузки угля в железнодорожные вагоны
Рис. 2.64.Функциональная схема устройства для дозирования загрузки угля в железнодорожные вагоны

Вместо весов 4450 ВН в системах загрузки подвижного состава могут быть использованы дозаторы непрерывного действия типа 4488 ДН. Однако существующие дозаторы имеют максимальную производительность только до 63 т/ч и для обеспечения более высокой производительности загрузки вагонов необходимо иметь в системе не менее 3-х дозаторов, что значительно усложняет и удорожает отпускное устройство.

Отпускные устройства для дозированной загрузки подвижного состава зерновыми грузами. В настоящее время загрузка вагонов на элеваторах и зерноперерабатывающих предприятиях осуществляется без изменения массы загружаемого продукта с помощью четырех отпускных труб, расстояние между которыми равно расстоянию между люками вагона-хоппера. Верхние части труб объединены одной самотечной трубой, в которую зерно поступает из отпускных бункеров. На элеваторах используется также отпускное устройство типа ЛД-5. Оно имеет четыре телескопические отпускные трубы, которые могут перемещаться по вертикали. После установки вагона оператор поочередно отпускает каждую телескопическую трубу в соответствующий люк в крыше вагона. По окончании загрузки все трубы поднимаются в верхнее положение. Управление каждой трубой дистанционное. Эти устройства не обеспечивают дозированную загрузку вагонов из-за отсутствия в своем составе средств измерений.

Рис.2.65. Весовой транспортер весов 4450ВН: 1- привод; 2- основание;

3- рама; 4- ведущий барабан; 5- блок роликов (барабан) на сходе;

6- транспортерная лента;

7- весоизмеритель; 8- центрирующее устройство; 9- плужный скребок; 10- узел конических выключателей

На рис. 2.66 приведено автоматизированное отпускное устройство для дозированной загрузки вагонов (АОУДЭ) на базе весов непрерывного действия типа 4450ВН, разработанное ВНИИКП (Латвийский филиал). Оно состоит из самотечных подающих и распределительных отпускных труб 1, коммутационных задвижек с приводом 2 и весов непрерывного действия 3, которые включают в себя приемную воронку 4, электропривод 5, блок измерения 6, блок задания и отсечки дозы 7, блок управления электроприводом весов 8.

Отпускное устройство работает следующим образом. Оператор устанавливает вагон в исходное положение, задает требуемую дозу отпускаемого материала, включает привод транспортера весов и открывает затвор перекрытия потока. Зерно из производственного силоса поступает в приемную воронку 4 весов непрерывного действия, а затем по ленте транспортера весов и самотечным распределительным трубам в вагон. Материал может поступать в приемную воронку весов и с помощью другого транспортного оборудования (ленточных и цепных транспортеров, нории и т.д.).

По мере накопления в вагоне зерна наступает момент, когда количество зерна, поступившего в вагон, становится равным полному значению заданной дозы. В этот момент на выходе блока контроля дозы появляется командный сигнал на остановку привода транспортера весов, который подается в блок управления приводом весов. Весы останавливаются. Загрузка прекращается. Оператор закрывает люки вагона и подает под погрузку следующий вагон.

Функциональная схема автоматизированного устройства для дозированной
Рис.2.66. Функциональная схема автоматизированного устройства для дозированной

загрузки железнодорожных вагонов

Механизм управления оборудованием отпускного устройства позволяет осуществлять такую загрузку вагона, после окончания которой в загрузочном тракте практически не остается материала. Это требование важно выполнять при загрузке последнего вагона.

Весы непрерывного действия в представленной схеме устанавливаются непосредственно над вагоном, что позволяет использовать подобное устройство для всех технологических схем отпуска зерновых грузов.

Возможны и другие варианты установки весов в технологической схеме загрузки вагонов. Причем наиболее рациональным является размещение вагона непосредственно на выходе производственного силоса, так как в этом случае упрощается система управления отпускным устройством (отпадает надобность в узле задания предварительного дозирования).

Таким образом, на основании анализа вышеприведенных описаний конструкций отпускных дозировочных устройств, можно сделать вывод, что загрузка с помощью платформенных вагонных весов, обеспечивая требуемую точность, не может быть реализована на зерноперерабатывающих предприятиях из-за невозможности их установки на месте погрузки. Наиболее простую конструкцию и относительную дешевизну имеют отпускные устройства на базе весов непрерывного действия с устройством задания и отсечки дозы. Такие устройства обеспечивают технические нормы загрузки вагонов в соответствии с требованиями МПС.

Затворы для отпускных емкостей | Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах | Распределители потока сыпучего груза, поступающего в емкость