Факторы эффективности функционирования процессов загрузки, хранения и выпуска сыпучих грузов из емкостей

Современные склады для приема сыпучих грузов представляют собой достаточно сложную систему взаимодействия транспорта, приемных устройств и непосредственно субъекта хранилища (напольного, стеллажного, контейнерного, силосов и бункеров). Динамический характер взаимодействия перечисленных элементов складской системы хранения сырья требует детального разложения на составляющие факторы, влияющие на систематизированную и бесперебойную работу данного объекта.

Оценка эффективности функционирования складов сыпучих грузов должна осуществляться по обобщенному критерию, включающему в себя три группы взаимосвязанных факторов: экономических, технологических и эколого-эпидемиологических (рис.4.1). В этой системе все изложенные факторы могут быть удовлетворены путем выбора и рационального сочетания наиболее эффективных конструктивных и объемно-планировочных решений складов, технологических комплексов и средств механизации, соответствующих оптимальной производительности и заданным условиям эксплуатации. Из представленной структуры факторов очевидна сложность и неоднозначность сравнительной оценки эффективности складов по обобщенному критерию, поскольку из большого числа факторов часть имеет качественную природу и трудно поддается количественной оценке.

Параметрическая модель функционирования приемного устройства с элементами технических систем складирования, хранения и подачи в основное производство создана с учетом вышеприведенных факторов и включает в себя три основных этапа (рис. 4.2).

Рис.4.2. Схема параметрической модели функционирования систем приема, складирования, хранения и выпуска сыпучих грузов в производство: А - автотранспорт; Ж/Д - железнодорожный подвижной состав; ПУ - приемное устройство; Х - хранилища; В - процесс выпуска из хранилищ; Д - процесс дозирования при выпуске из хранилищ; С - процесс смешивания; ПП - производственный процесс

Технологическое решение первого этапа заключается в использовании приемного устройства (ПУ), способного осуществлять взаимосвязанный прием грузов с автомобильного (А) и железнодорожного (Ж/Д) транспорта, а также полную и бесперебойную выгрузку из транспортных средств трудносыпучих грузов. Второй этап содержит систему взаимовлияния процессов загрузки, хранения и выпуска грузов, в том числе их дозирование. Третий этап, производственный процесс, попадая под общее деление, не рассматривается детально, а является выходящим параметром из второго этапа.

На первом этапе разработанной параметрической модели функции входных и выходных параметров (см. рис.4.2) представлены следующими обозначениями:

- вектор-функция возмущения внешней среды Хпп, влияющая на работу приемного устройства со стороны разноименного подвижного состава, характеризующая состояние грузопотока и свойства принимаемых грузов:

X _пп = Г {Х1, Х 2, Х 3, Х 4, Х 5, Х 6 , Х 7 , Х 8 , Х 9 }, ⁽⁴.1⁾

где Х₁ - среднесуточное поступление подвижного состава;

Х₂ - вместимость подвижного состава;

Х₃ - параметры разгрузочных люков подвижного состава;

Х₄ - пропускная способность разгрузочных люков;

Х₅ - номенклатура сыпучих грузов;

Х₆, Х₇, Х₈, Х₉ - физико-механические и химико-биологические свойства грузов (целостность частиц, влажность, сегрегация);

- вектор-функция влияния работы приемного устройства У_пп, характеризующая параметры приемного устройства с учетом его мобильности:

Упп = У {У 1 , У 2, У 3, У 4, У 5, У 6 }, ⁽⁴²⁾

где У1 - производительность отгрузки сыпучих грузов;

У2 - затраты на средства механизации приемного устройства;

У3 - фронт одновременной разгрузки подвижного состава;

У4 - затраты живого труда при настроечных операциях;

У5 - мобильность приемного устройства;

У6 - вместимость приемного бункера;

- вектор-функция выходных параметров приемного устройства

^пп:

2 пп = г {г1, г 2, г 3,2 4}, ⁽⁴³⁾

где 7₁ - пропускная способность транспортирующего органа;

7₂ - энергозатраты на выгрузку и подачу грузов в зону хранения;

7₃ - затраты живого труда на поддерживание стабильности истечения.

Рис.4.1. Система факторов эффективности функционирования транспортно-складских комплексов

Сумма величин векторов модели первого этапа функционирования приемного устройства будет иметь вид:

2 м, = ф {х, у, г). (4.4)

Для второго этапа вектор-функция выходных параметров приемного устройства 2_Пп является входящей, но преобразовывается в связи с условиями загрузки в емкости и приобретает вид вектора-функции возмущения внешней среды 1_ПП, влияющей на хранение сыпучих грузов, со стороны подающего транспортирующего устройства, характеризующего состояние грузопотока и свойства принимаемых грузов.

В свою очередь для второго этапа каждый вектор функции можно разложить на более детальные элементы, такие как фактор возмущения внешней и внутренней среды рассматриваемого параметра.

Рассмотрим определенный объект из второго этапа - бункерное хранилище. Процесс функционирования бункерного хранилища сыпучих грузов в упрощенном виде включает в себя три взаимосвязанных функциональных блока: загрузка бункера сыпучим грузом (ПЗ), хранение его (ПХ), выпуск продукта (ПВ). В параметрической модели бункера (силоса) функции состояния внешних и внутренних воздействий представлены следующими обозначениями (рис. 4.3):

Х_пз - вектор-функция, характеризующая условия загрузки (характеристики средств загрузки);

У_пз - вектор-функция влияния параметров загрузки на процесс хранения и выпуска продукта;

Х_пх - вектор-функция влияния окружающей среды и параметров емкости на процесс хранения;

У_пх - вектор-функция влияния параметров хранения на процесс выпуска (характеристики хранения, изменение свойств груза);

Х_пв - вектор-функция, характеризующая параметры бункера и свойства груза;

У_пв - вектор-функция влияния параметров выпуска на результат работы бункера.

Вектор-функция возмущения процесса загрузки может быть представлена в виде функционала:

^Хпз = ^Х{х1з > ^х2з > ^х3з > ^х4з > ^х5з > ^х6з > ^х7з > ^х8з > ^х9з К ⁽⁴.⁵⁾

где х_1з - высота падения материала;

х_2з - производительность загрузочных устройств;

х_3з - способ загрузки; х_4з - влажность груза;

Рис. 4.3 .

Параметрическа я модель функционирования бункера х_5з - объемная плотность;

х_6з - угол естественного откоса;

х_7з - степень размола;

х_8з - коэффициент уплотнения;

х_9з - скорость витания.

Вектор-функция возмущения параметров окружающей среды, параметров емкости и свойств сыпучего груза, влияющая на процесс хранения:

(4.6)

где х_1х - качественные параметры емкости; х_2х - количественные параметры емкости;

х_3х - свойства внутренней поверхности емкости (распределение коэффициента трения по высоте емкости); х_4х - температурный режим; х_5х - влажность окружающей среды; х6х - влияние вибрации;

х_7х - физико-механические свойства (гранулометрический состав, влажность, коэффициент уплотнения); х8х - способ загрузки; х_9х - время хранения.

Вектор-функция возмущения процесса выпуска может быть представлена в виде функционала:

^Хпв ^{_ Х{х}1в,^х2в,^х3в,^х4в,^х5в,^х6в,^х7в,^х8в,^х9в,^х10в,^х11в,^х12в⁽⁴⁷⁾

где х_1в - показатель конфигурации емкости;

х_2в - показатель конфигурации выпускной воронки; х_3в - параметры конфигурации выпускного отверстия; х_4в - место расположения выпускного отверстия; х_5в - угол наклона стенок выпускной воронки; х_6в - соотношение площадей выпускного отверстия и емкости; х_7в - высота хранилища; х_8в - показатель угла обрушения груза; х_9в - коэффициент внутреннего трения груза; х_10в - показатель коэффициента уплотнения груза; х_11в - показатель начального сопротивления сдвигу груза; х_12в - коэффициент неоднородности фракционного состава груза. В каждой модели соответствующего этапа функционирования складских систем для переработки сыпучих грузов имеются параметры свойств грузов - физико-механических и химико-биологических (см. рис. 1.1). Как известно, среди указанных грузов имеется определенное различие по степени сыпучести: хорошо-, средне- и плохосыпучие.

Эти состояния также можно представить в виде параметрических уравнений.

Вектор-функция, характеризующая химико-биологические свойства, согласно классификации (см. рис. 1.1), примет вид у' = У { у'₂ у3 у4 у'₅} min, (4.8)

где У'₁ - присутствие жировых компонентов;

У'₂ - наличие кислотности в массе сыпучего груза;

У'з - содержание клетчатки;

У'₄ - содержание примесей;

У'₅ - присутствие дыхания в сыпучем грузе.

Химико-биологические показатели, как правило, свойственны только грузам органического происхождения. Некоторые из этих компонентов могут вызывать активизацию окислительных процессов при контакте с ограждающими поверхностями. В целом, стремление к минимальному содержанию каждого из этих составляющих способствует обладанию грузом свойства хорошосыпучего.

Выражение вектора-функции физико-механических параметров груза не будет так однозначно стремиться к минимизации его элементов:

В свою очередь, состояние трудносыпучего груза можно выразить следующим параметрическим уравнением:

У

ПСГ

у ' {У₁, У2, У'з , У4 У5 тах,

У {У"1 { {;У 3 У"4 У^г5 У'б У^г7 У^г8 У^г9 У^г10 } тах

Все сыпучие грузы, не удовлетворяющие условиям представленных выражений, являются среднесыпучими и могут располагаться в ограниченном интервале по ухудшению степени сыпучести.

⇐Контрольные вопросы по 3 главе | Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах | Оценка качества функционирования емкостей для сыпучих грузов⇒