Загрузка транспортных средств сыпучими материалами с помощью расходомеров производства ЗАО ВИК «Тензо-М»

С августа 2008 г. в ОАО «Полотнянозаводское карьероуправление» (Калужская обл.) работают три новые системы автоматической дозированной загрузки транспорта известковой мукой из силосного склада. Две системы установлены на погрузке вагонов-хопперов, одна – на загрузке спецавтотранспорта (цементовозов). Системы разработаны и изготовлены российской весостроительной компанией «Тензо-М».

Системы обеспечивают заполнение транспорта аэрированной минеральной мукой до заданной массы с погрешностью меньше 2% при производительности погрузки до 150 т/час. Применение автоматического весового дозирования позволило исключить случаи перегруза вагонов и полностью использовать емкость специализированного автотранспорта. Одновременно резко повысился уровень безопасности и снизилась напряженность труда погрузочного персонала.

Перегруз железнодорожных вагонов сверх трафаретной грузоподъемности – серьезное нарушение правил перевозки. Статьей 120-й Устава железных дорог РФ за это предусмотрены жестокие санкции: штраф в размере пятикратной стоимости перевозки всего материала в перегруженном вагоне и компенсация материального ущерба при авариях с участием перегруженного транспорта.

Проблема эта особенно остро стоит в отраслях, отгружающих на железную дорогу продукцию в сыпучем виде. Точки погрузки с контролем веса, где вагон устанавливается на весах, или заполняется через бункерные или ленточные весы большой производительности, относительно немногочисленны. Такие точки позволяют не допускать перегруза и вести коммерческий учет отгрузки, но стоят дорого и не везде могут быть сооружены. Как правило, на предприятии несколько простейших точек отгрузки и всего одни вагонные весы на подъездных путях для коммерческого учета. Загруженные вагоны взвешиваются «по факту». Если хоппер перегружен, то чтобы избежать штрафа, ничего не остается делать, как выгружать излишки груза прямо на насыпь подъездных путей!

Главная причина перегруза в таких случаях – погрузка не по весу, а по объему, «на глазок», особенно если грузят порошки (цемент, минеральная мука, т.п.), выпускаемые из силосов хранения с помощью сжатого воздуха. Объемная масса аэрированного материала изменяется в широких пределах. Средняя производительность погрузки довольно высокая – до 150 т/ч и, к тому же, при пневматической погрузке поток пульсирует. В таких условиях и при визуальном контроле невозможно требовать от грузчиков заполнения вагона с погрешностью, меньшей, чем 4-5% по отношению к весу, указанному в бортовом трафарете. Если предприятие редко платит штрафы за перегруз, это не значит, что грузят точно - просто большинство вагонов после взвешивания приходится возвращать на догрузку.

В отсутствие весов статического взвешивания радикальным способом повышения точности загрузки вагонов и других средств перевозки сыпучих грузов является автоматическое весовое дозирование с применением интегрирующих измерителей массового расхода сыпучих потоков – лотковых расходомеров.

Расходомеры, по сравнению с вагонными, автомобильными и бункерными весами - очень простые, компактные и недорогие устройства. Их принцип действия основан на преобразовании давления струи сыпучего материала на лоток в измерительный сигнал с помощью датчика силы (тензометрического или т.п.). Масса прошедшего через расходомер продукта определяется путем суммирования по времени (интегрирования) показаний расходомера. Реальная погрешность этих устройств составляет 1-2% верхнего предела измерений и может быть еще улучшена путем тщательной градуировки расходомеров на месте установки по стандартизованной методике.

Расходомеры устанавливаются в потоке перед транспортным средством. Приборная часть расходомеров, как правило, имеет выход для выдачи управляющего сигнала при достижении пропущенной массой материала заданного значения. Если подключить к этому выходу привод арматуры, управляющей выпуском материала из хранилища, получим автоматический весовой дозатор, который загружает в тару (вагон, цементовоз, т.п.) дозы заданного веса.

Расходомеры для загрузки транспортных средств должны иметь производительность порядка 75-100 т/ч для автомобилей и 150-400 т/ч для вагонов. Они должны работать с любыми видами материалов: от гравия до пылей. Их измерительные системы не должны изменять показаний при налипании материала и изменениях его физико-механических свойств. Российская промышленность до последних лет не производила расходомеров с таким свойствами, потребность в них удовлетворялась исключительно импортом, причем весьма не дешевым.

В 2008 г. в ЗАО «Весоизмерительная компания Тензо-М» разработана и выпущена на рынок серия лотковых расходомеров «Лотос», которые не уступают зарубежным аналогам по эксплуатационным характеристикам. Сегодня серию представляют четыре модели, но ряд расширяется по мере запросов пользователей. Все расходомеры этой серии построены по одной схеме, которая защищена патентом РФ.

Параметры типоразмерного ряда расходомеров «Лотос» приведены в табл.1. Расходомер состоит из вторичного преобразователя различной пропускной способности и унифицированного шкафа контроля и сигнализации. Расходомеры «Лотос» могут работать с аэрированными, нагретыми до 150?С, абразивными и агрессивными сыпучими материалами широкого спектра свойств сыпучести.

Таблица 1.

Системы автоматической загрузки транспорта минеральной мукой, которым посвящена статья, построены на базе первичного преобразователя расходомера «Лотос»-150 (рис. 1). Для возможности работы с потоком аэрированного материала, на входе расходомера установлен отделитель воздуха с фильтром в виде мешка, устанавливаемого на верхний фланец. К боковому фланцу отделителя присоединяется трубопровод диаметром 150 мм, по которому аэрированный материал подается из силосного хранилища.

Рис.1. Первичный преобразователь расходомера «Лотос»-150  

На входе в трубопровод установлен быстродействующий, электроуправляемый дисковый затвор. Сжатый воздух для побуждения выпуска материала подается в силос через электромагнитный клапан. В шкафу автоматики (рис. 2) установлен вторичный прибор расходомера, который управляет затвором и клапаном. Шкаф содержит также элементы визуального контроля и ручного управления загрузкой.

Рис.2. Шкаф автоматики  

Первичные преобразователи расходомера смонтированы над местом установки вагона (рис. 3) или цементовоза (рис. 4) на специальных траверсах. Шкаф автоматики установлен в месте, удобном для наблюдения за погрузкой и укрытом от прямого действия атмосферных осадков. Материал из расходомера подается в люк транспортного средства через съемный патрубок, шарнирно подвешиваемый на выходной конус.

Рис.3. Первичные преобразователи расходомера смонтированы над местом установки вагона

Рис.4. Первичные преобразователи расходомера смонтированы над цементовоза на специальных траверсах

Грузчик, он же – оператор системы, вводит значение заданной массы с клавиатуры вторичного прибора и нажимает кнопку пуска погрузки. После этого система работает автоматически: открывает затвор подачи материала, включает воздух, измеряет производительность погрузки, считает погруженную массу и мгновенно отсекает материал и воздух при достижении заданной массы. Погрузка может быть остановлена по желанию оператора и возобновлена в любой момент. Вторичный прибор расходомера накапливает и хранит в энергонезависимой памяти данные о количестве отгруженного материала. Эта информация – для оперативного учета, которая может считываться удаленным компьютером. Для учета коммерческого транспортное средство, как и прежде, отправляется на выходные весы.

Градуировки расходомеров проводилась путем 2-3-кратного контрольного взвешивания вагонов и цементовозов в процессе загрузки с последовательной корректировкой настроек вторичного прибора. Отградуированная система обеспечивала погрузку вагонов с максимальным недовесом в пределах 1.2 т при трафаретной массе нетто в диапазоне 68-72 т, а случаи перегруза были исключены.

При загрузке автотранспорта был получен эффект другого рода. Оказалось, что при визуальном контроле заполнения цементовозы хронически не догружались, что невозможно было выяснить в связи с отсутствием в то время на предприятии автомобильных весов.

Освоение систем дало дополнительные полезные эффекты.

В процессе внедрения получен новый ценный опыт сооружения автоматизированных точек погрузки транспорта сыпучим материалом и организации рабочих мест операторов погрузки.

Установка расходомеров позволила не только непрерывно контролировать производительность загрузки, но и целенаправленно управлять ею путем ручного регулирования подачи воздуха в силос. Наблюдения показали принципиальную возможность автоматической стабилизации производительности погрузки, что позволит существенно снизить погрешность дозирования.

Грузчики перестали таскать по крыше вагона тяжелый гофрированный шланг, заполненный материалом. Под давлением этот шланг имел свойство внезапно вылетать из люка, забрасывая крышу вагона и окрестности минеральной мукой. Человек на крыше подвергался серьезной опасности быть сбитым на землю «взбесившимся» шлангом.

На предприятии быстро поняли и приняли новую систему все: от коммерческой дирекции, которая вела тяжбы по поводу перегруза вагонов, до рабочих участка погрузки, труд которых стал значительно безопасней, легче и интересней.

В заключение следует отметить два важных момента.

Внедрение трех точек автоматизированной погрузки на базе расходомеров обошлось предприятию как минимум втрое дешевле, чем стоила бы установка одних дополнительных железнодорожных весов.

Погрузка аэрированного материала – самый сложный случай. При дозированной загрузке самотеком или с помощью механических побудителей системы будут еще точнее и дешевле.