Оборудование элеватора: виды и характеристики
Элеваторы - это инженерные сооружения, которые значительно облегчают перемещение грузов на большие высоты. Для промышленной заготовки и обработки урожая культур используют такие сооружения, как элеваторы. Элеваторы всегда были составной частью производств по хранению и переработке зерна. Элеватор - это промышленное зернохранилище, его конструкция учитывает весь цикл по приему, обработке, хранению и отпуску зерна, он функционирует по принципу последовательного выполнения технологического процесса.
Основное назначение элеваторов - концентрация товарного зерна, его послеуборочная обработка, формирование крупных однородных партий и обеспечение длительного сохранения количества и качества зерновой массы. Термин «элеватор» исторически закрепился за этими сооружениями, поскольку первоначально основной машиной в них являлся ковшовый подъёмник (нория) для вертикального перемещения зерна.
Сооружение состоит из конструкций силосного вида. Это универсальный объект, в комплекте которого есть сушилки, само зернохранилище, рабочие корпуса, силосные постройки и другое. Элеватор помогает решить множество задач по хранению урожая. Он имеет промышленные масштабы с комплексом инженерных сооружений, обеспечивающих не только прием зерна, но и его чистку, сушку, подготовку к хранению, а также внутреннее перемещение и отпуск зернопродукта. Зерновой элеватор решает главную задачу - сохранение кондиционного зерна.
Элеваторная отрасль играет ключевую роль в решении основных экономических задач, связанных с зерном: концентрация товарного зерна в централизованном распоряжении, создание условий для его послеуборочной обработки и формирования крупных однородных партий, а также обеспечение сохранности зерна и продуктов его переработки до момента потребления.
Современный элеватор представляет собой комплекс сооружений, связанных общими производственными процессами. К основным производственным зданиям и сооружениям относятся рабочее здание, силосные корпуса с конвейерными галереями, сооружения для разгрузки и погрузки зерна с различных видов транспорта, сооружения для сушки зерна, а также сооружения для хранения и погрузки отходов.
В рабочем здании размещаются машины и механизмы для подъёма зерна (нории), взвешивания, очистки, а также механизмы для перемещения и распределения зерна. Силосный корпус - это собственно зернохранилище, состоящее из множества силосов (ёмкостей). Наибольшее распространение получили круглые силосы диаметром шесть метров, сблокированные в корпуса, что позволяет при относительно небольшой общей ёмкости иметь достаточное количество силосов для раздельного хранения зерна различных культур, сортов и качества. Число рядов силосов в корпусе может варьироваться от двух до шести и более.
Полноценный элеватор комплектуется узлом приёмки, узлом очистки зерна, оборудованием для сушки, лабораторией, электронными весами, сепараторами, транспортёрами и оборудованием для погрузки.
Основные этапы работы элеватора:
- Приемка зерна. Производится с разного типа наземного транспорта. На заготовочных элеваторах для земледельцев организованы пункты выгрузки с приямками и бункерами.
- Обработка и подготовка. Устройство зернохранилища дает возможность очищать груды зерновых, сушить в зерносушилке и классифицировать по размеру (сортировка). По технологии могут быть задействованы зерноочистители КЗС и ЗАВ в виде модульных решений. На отдельных линиях устанавливаются аспирационное, очистное и другое оборудование. На участках элеватора применяются аспирационные установки очистки воздуха для защиты от запыления помещений, где хранится и перерабатывается зерно.
- Хранение. Главная забота элеваторов.
- Отгрузка зерна. Элеватор - это узел с логистической схемой, обеспеченный набором инженерного оборудования для отгрузки зерновых в любом масштабе, применяющий конвейеры, пневматические рукава и бункеры. Для разгрузки зерна во временные емкости созданы приямки, бункеры, подъемники для машин, пневморукава для судов и вагонов. Это структура конструкций и машин для внутреннего перемещения зерна.
На рисунке ниже представлена технологическая схема элеватора:
Элеватор - это механизм непрерывного действия, транспортирующий насыпные грузы в вертикальном или наклонном направлениях (70-75 градусов). С учетом типа тягового органа элеваторы строятся с использованием ремней или цепей (1-цепные и 2-цепные). Для перемещения штучных грузов (ящики, бочки, мешки, бидоны) или насыпи применяются полочные и люлечные элеваторы. У люлечных элеваторов тяговым инструментом являются втулочные цепи (катковые и пластинчатые). Люльки движутся со скоростью 0,2-0,3 м/с, закреплены шарнирами, изготовлены 1-пальцевыми или 2-пальцевыми.
Элеваторы более выгодны по сравнению с другими транспортирующими единицами. Они не занимают много места, а конструкция и механизмы расположены компактно. Надежность и производительность ковшовых устройств зависит от свойств перемещаемых материалов. Во время зачерпывания тяговые узлы и ковши берут на себя большую нагрузку. Это грозит быстрым износом механизмов. Высокоскоростные элеваторы способствуют более быстрой обращаемости ковшей, чем элеваторы с низкими скоростями. При выборе устройства следует иметь в виду, что перемещаемый груз нужно предохранять от ударов о бока ковша и предыдущую емкость (это зависит от формы головки элеватора и расстояния между ковшами). Вместительные ковши используются для транспортирования легких сыпучих материалов. Если они плохо сыпучие, используются ковши мелкого размера.
Для сохранения и перемещения зерна предусмотрены силосные элеваторы. Зерновые элеваторы представляют собой современные комплексы с металлическими емкостями (силосы с подготовленным к хранению зерном). Основное различие между этими двумя типами силосов заключается не только в количестве хранимого зерна. Силосы с плоским дном в нижней части снабжены вентиляционными каналами, которые крепятся к капитальному основанию. Чтобы произвести разгрузку, понадобятся широкие приямки с конвейерами большой производительности. Силосы с коническим дном крепятся к металлическим конструкциям, они практически вывешиваются. Это необходимо для поступления зерна самотеком через выходной люк.
Нория - это средство транспортировки, которое перемещает груз вертикально. Хранилище для накопления партий зерна для последующей отправки на производственный элеватор и его длительного хранения. Элеваторы предназначены для решения сложнейших задач сохранности урожая зерновых.
По типу тягового органа элеваторы выпускаются ленточные и цепные (одно- и двухцепные). Используются полочные и люлечные элеваторы, которые предназначены для перемещения сыпучих или штучных грузов в таре. Это мешки, бочки, ящики, бидоны. У люлечных элеваторов тяговым элементом являются катковые и пластинчатые втулочные цепи. Они перемещаются со скоростью 0,2-0,3 м/с. Закреплены люльки шарнирами. Их изготавливают двухпальцевыми и однопальцевыми.
Долговечность и эффективность ковшовых устройств зависит от физических показателей перемещаемых материалов. В момент зачерпывания тяговые узлы и ковши испытывают значительные нагрузки. Это влечет быструю изнашиваемость агрегата. Быстроходные элеваторы, в отличие от тихоходных, обеспечивают быструю оборачиваемость ковшей. Цепной элеватор ковшовного типа рассчитан на транспортирование различных насыпных мелкокусковых (до 40 мм), порошковых материалов. Они не должны быть химическими агрессивными. Для транспортировки легкосыпучих материалов применяют глубокие, ёмкие ковши. Если перемещаемые продукты плохо сыпучие, то используют более мелкие ковши.
Зернохранилища подразделяются на два основных типа: напольного хранения и силосные. Хранилища напольного типа (зерновые склады) могут быть не механизированными, когда загрузка и выгрузка осуществляются с помощью передвижной техники, либо механизированными, оборудованными системами вентиляции, датчиками, погрузочно-разгрузочными средствами.
Строительство силосных элеваторов сложнее и дороже, однако они обладают рядом преимуществ: их проще автоматизировать, что минимизирует повреждение зерна при отгрузке; в них легче контролировать влажность, температуру и засорённость зерна благодаря большому количеству датчиков; они лучше вентилируются.
По материалу изготовления различают железобетонные (монолитные или сборные) и металлические элеваторы.
Виды элеваторов:
Элеваторы подразделяются на типы (звенья) в соответствии с их основными функциями и местом в технологической цепи: заготовительные (линейные), перевалочные, базисные, фондовые, производственные (примельничные, прикрупяных и комбикормовых заводах) и портовые.
- Элеваторы заготовительные. Получают и очищают зерно от агрохозяйств. Основная задача заготовительных элеваторов - приёмка зерна от хлебосдатчиков с его одновременной классификацией, обработка для улучшения качества, составление крупных партий зерна из отдельных мелких, размещение, хранение и отгрузка по назначению. Характерная особенность - развитый приёмно-отпускной фронт, а поступление зерна часто ограничено короткими сроками (15-30 дней), что обуславливает значительную вместимость зернохранилищ.
- Элеваторы перевалочные. Предназначены для перегрузки зерна с одного вида транспорта на другой (например, с водного на железнодорожный или с узкой колеи на широкую). Их задача заключается не только в обработке и перегрузке зерна, но и в формировании необходимых крупных однородных партий. Вместимость таких элеваторов обычно составляет от 25 до 50 тысяч тонн, а иногда достигает 100 тысяч тонн и более. Им свойственен сильно развитый приёмно-отпускной фронт, а зерно на них часто доводится до мельничных или экспортных кондиций.
- Элеваторы базисные. В советское время функции базисных элеваторов часто совмещались с перевалочными, что было экономически выгодно благодаря компенсации дополнительных погрузочно-разгрузочных расходов более низкой стоимостью водных перевозок.
- Элеваторы фондовые. Выполняют операции по приёмке зерна с железнодорожного и водного транспорта, приведению его в кондиционное состояние и обеспечивают длительное хранение. Их характерные черты - большая вместимость (80-100 тысяч тонн и более) и невысокий коэффициент оборота (0,3-0,4). Отгрузочные устройства проектируются с высокой производительностью для обеспечения срочной отгрузки всего зерна.
- Элеваторы производственные. Строятся при мельзаводах, крупозаводах, пивзаводах и комбикормовых заводах. Наиболее распространённым типом являются мельничные элеваторы, основное назначение которых - обеспечение зерном соответствующего качества мукомольного производства. На этих элеваторах создаётся 3-4-месячный запас зерна для стабилизации режима работы предприятия и возможности подбора больших однородных партий, а также организуется подготовка зерна к помолу (очистка, сушка, подсортирование).
- Элеваторы портовые. Предназначены для приёмки крупных партий зерна с железнодорожного транспорта и его отгрузки на морские суда. Они располагаются в местах стыковки морских магистралей и железной дороги и характеризуются мощными приёмно-отпускными устройствами. Необходимость подготовки однородных партий зерна обуславливает наличие зерноочистительного оборудования и зерносушилок.
- Элеваторы длительного хранения.
- Элеваторы промежуточные.
Специфика элеваторов различных типов наглядно проявляется через коэффициенты использования ёмкости. Коэффициент оборота ёмкости (K₀) представляет собой отношение количества зерна, прошедшего через хранилище за год, к ёмкости хранилища и характеризует интенсивность его использования. Коэффициент использования ёмкости (Kₑ) отражает среднюю за год заполненность хранилища.
В Российской Федерации по состоянию на конец 2010-х годов насчитывалось около 1147 элеваторов и хлебоприёмных предприятий общей ёмкостью порядка 102 млн тонн.
На диаграмме ниже представлено распределение элеваторов по типам:
В таблице ниже приведены основные типы элеваторов и их характеристики:
| Тип элеватора | Основные функции | Вместимость | Коэффициент оборота |
|---|---|---|---|
| Заготовительный | Приемка, очистка, хранение и отгрузка зерна | Варьируется в зависимости от региона | Высокий |
| Перевалочный | Перегрузка зерна с одного вида транспорта на другой | 25-100 тыс. тонн | 3,6-6,0 |
| Фондовый | Длительное хранение зерна | 80-100 тыс. тонн и более | 0,3-0,4 |
| Производственный | Обеспечение зерном перерабатывающих предприятий | Зависит от потребностей предприятия | Варьируется |
| Портовый | Приемка зерна с ж/д и отгрузка на морские суда | Крупные партии | Высокий |
Элеваторная промышленность является значимой отраслью аграрного сектора. Наличие развитой сети элеваторов позволяет решать важные экономические задачи, связанные с хранением и переработкой зерна. Однако в России наблюдается дефицит современных элеваторных мощностей, их неравномерное распределение по регионам и значительный износ основных фондов.
В сезоне 2017-2018 годов дефицит ёмкостей для хранения зерна оценивался примерно в 20 млн тонн, что вынуждало аграриев размещать урожай в неприспособленных складах, приводя к потерям количества и качества зерна. Так, доля пророщенного зерна в том сезоне в среднем по стране составляла 7-10 %, а в Центральном и Приволжском федеральных округах достигала 20 % при норме до 1 %. Инфраструктурные затраты остаются высокими, и их снижение за счёт модернизации и увеличения конкуренции на рынке инфраструктурных услуг является одной из ключевых задач.
Целью строительства новых и реконструкции существующих элеваторов является совершенствование технологий, увеличение выхода и повышение качества продукции, а также обеспечение перерабатывающих предприятий сырьём с необходимым запасом.