Системи термометрії для зерносховищ з пласкою і похилою підлогами

Схема  розміщення  термопідвісок  в  складі,  а  також  кількість  датчиків викладені в статті «Практична термометрія в зерносховищах з пласкою і похилою підлогами» Просяник А.В., кандидат технічних наук, Хом`як В.С., ДНВП "Ельдорадо", м. Дніпропетровськ // «Хранение и переработка зерна» № 4 березень 2003 р. ст.43-45, а саме:

Наукове  обґрунтування  і  створення  технологічно  ефективних  систем  контролю  температури  зерна  в  зерносховищах  є  комплексним  і  складним  завданням  підпорядкованим  на  досягнення  наступних  цілей:  недопущення  зниження     якості  і  втрат  зерна  за  рахунок  самозігрівання,  зниження  витрат   енерго-  і  трудоресурсів   пов`язаних  з  обробкою,  переміщенням  зерна,  а  також  власне  контролем  температури  зерна.

В  даній  статті   викладено  результати  досвіду  ДНВП   "Ельдорадо"  в  розробці  нових  систем та технічних засобів  контролю  температури  зерна  в  зернових  насипах  зерносховищ  і  технологічно  ефективних  технічних  засобів  їх  реалізації,  а  саме:  розробка  термопідвісок  і  приладів  цифрового  відображення  і  обліку  температури,  як  в  ручному, так  і  в  автоматичному  режимі  із  застосуванням  комп`ютера, що  в    свою  чергу  входить  в  розв`язання  завдання  вищого  рівня - [1]  створення  АСУ  ТП зернозберігаючих  підприємств.

Для виявлення причин повної відсутності стаціонарних технічних  засобів  ефективного  контролю  температури  зерна,  що  зберігається   в  зерносховищах    різних  типів,  а  також  одержання  вихідних  даних,  що  характеризують  об`єкт  застосування  - зерносховище  і  необхідних  для  створення  таких  технічних  засобів  було  проведено  обстеження  близько  ста  зерносховищ  хлібозаготівельних  пунктів  і  комбінатів  хлібопродуктів  різних  форм  власності, в  усіх  регіонах  України.     На  даний  час  у  хлібозаготівельних  підприємствах  експлуатуються  зерносховища  розміром  20 х 62 м., побудовані  ще 40-50  років  тому.  Стіни  з  цегли, двопохилий  шиферний  дах;  балки  перекриття, опори  даху (10 рядів) і  верхньої  галереї, як і  сама  галерея -  дерев`яні. Всі  зерносховища  конструктивно  діляться  на зерносховища  з  пласкою  і  похилою  підлогами.  В  зерносховищі  з  пласкою  підлогою нормативною  ємкістю  3.5  тис.  тон,  висота  насипу  зерна  досягає  5.5м. У зерносховищах  з  похилою  підлогою  ємкістю  6  тис. тон  типу  НП – 9,  висота  насипу  зерна  досягає  11.3  м.  Приблизно  половина  зерносховищ  з  пласкою  підлогою  і  всі  зерносховища  з  похилою  підлогою  механізовані,  тобто  завантаження  зерносховища  проводиться  стрічковим  конвеєром  з  верхньої  галереї, а  розвантаження -  конвеєром   нижньої  галереї.  Зерносховища  без  нижньої  галереї  розвантажують  із  використанням  автонавантажувачів  типу  КШП  і  автотранспорту.

Враховуючи  конструктивні  особливості  зерносховищ, їх  технічну  застарілість,  вони, порівняно  з  силосами  елеваторів,  є  значно  більш  відкритими  для  проникнення  вологи  в  насип  зерна  через  віконні  та   дверні  проєми,  шиферну  покрівлю, з ґрунту через асфальтове покриття підлоги, що  в  свою  чергу  призводить  до створення умов  інтенсивного  самозігрівання  зерна і    погіршення  його  якості.  Тим   не  менше, в  практиці  зернозберігання  є  непоодинокі  випадки,  коли  температура  зерна  в  зерносховищі  зовсім  не  контролюється  протягом  всього  часу  його  зберігання ,  тобто  ще  досі  діє  "соціалістичне"  уявлення  про  дармову  безмежність  ресурсів. Правда,  метод  ручного  контролю  температури  за  допомогою  термоштанг,що  застосовується  на  більшості  зерносховищ  зернозаготівельних  підприємств, важко  кваліфікувати  як  ефективний,  а  результати  вимірювання  температури  вважати  достовірними.  Це  можна  довести,  проаналізувавши  особливості  експлуатації  найбільш  поширеного  та  офіційно  дозволеного для  застосування  "Измерителя  температуры  штангового  переносного" ИТШП- 02.

Але  перед  цим  приведемо аналіз  науково  обґрунтованих [2]  і  підтверджених  практикою  впроваджень  результатів  досліджень,  що  стосуються:

а)  визначення  схеми  просторового  розташування  зон  контролю  температури  в  об`ємі  зернового  насипу;
б)  визначення  спеціалізованих  вимог  до  термопідвісок  що  можуть  бути  встановлені  у  зерносховищах;
в)  визначення  схем  монтажу  термопідвісок  в  зерносховищах  з  пласкою  і  похилою  підлогами  і  пов`язані  з  цим  технологічні  вимоги  до  порядку  завантаження  партій  зерна   в  зерносховища  усіх  типів.

Для  одержання  таких  результатів  було  досліджено  всі  суттєво  важливі  фактори,  що   визначають  температурний  режим  зберігання  зерна  у  вигляді  зернового  насипу  в  умовах  зерносховищ.

Процес  формування  партій  зерна  по  якості,  вологості,  засміченості  і   т.п.,  яке  завантажується  на  зберігання  відіграє  важливу  роль  при  визначенні  вищезгаданих   параметрів.

В останні  роки, через  роздрібненість  постачальників  зерна  в  зерноприймальному  підприємстві,  досить  важко  формувати  однорідні  партії  зерна  на  зберігання  в  одному  зерносховищі.  Тому,  як  правило,  контрольоване  по  температурі  середовище  на  зерносховищі  представляє   собою  зерновий  насип  сформований  у   вигляді  куп  зерна  конічної  форми,  що  складаються  з  накладених  один  на  одного  шарів  зерна, які   розміщуються  по  конічній   похилій  насипу,  обмеженого   геометричною  формою  зерносховища  і    відрізняються  між  собою   вологістю,  температурою і  якістю  зерна.

Схема  просторового  розташування зон  контролю  температури  визначається  величиною  радіусу  зон  чутливості  (r)   -  максимальної  відстані  від  датчика  до  середньої  площини  (осі, центру)  джерела  самозігрівання,  при  якій  датчик  ще  реагує  на  підвищення  температури  до  того  як  наступило  погіршення  якості  зерна,  тобто  температури  35 °С.  Джерелом  самозігрівання  є  шар  зерна  однієї  партії   підвищеної  фізіологічної  активності.  Температурне  поле  в  такому  шарі   розвивається  однаково  в усіх  точках,  досягаючи  максимального  значення   54 °С,  коли  шар  зерна  "вигорає" ,  в  той  час  як  у  сусідньому  верхньому  шарі  зерна  температура  досягає   лише  35 °С.  Тепло  від  джерела  самозігрівання   передається  шляхом  теплопровідності  до  того  часу  поки  температура  в  ньому  не  досягне  35-40 °С.

  В  результаті   комплексного  врахування   теплопровідності  зерна  різних  культур,  технологічних  засобів  і  умов  формування  партій  зерна   і  його  підготовки  для збереження  було  визначено, що  по  висоті  зернового  насипу  зони  контролю  температури  (датчики)  потрібно  розташовувати  з  інтервалом  рівним  подвійній  величині  радіуса  чутливості  2r =1.3-2м. Для  реальних  умов  експлуатації  зерносховищ  в  прив`язці  до  їх  геометричних  розмірів  розроблена  і  представлена  на малюнку  схема  просторового  розташування  зон  контролю  температури.  Цієї  схеми  достатньо  для  визначення  оптимальної  кількості  зон  контролю (датчиків)  у  термопідвісці   і   кількості  термопідвісок  необхідних  для  оснащення  одного  зерносховища.

Схема  розташування  зон  контролю  температури  в  поперечному  перетині: а) зерносховища  з  пласкою  підлогою; б) зерносховища  з  похилою  підлогою; в) в повздовжньому  перетині  для  обох  т ипів  зерносховищ.

Таким  чином, для   ефективного   контролю  температурного  поля  зернового  насипу  в  зерносховищі  з  пласкою   підлогою, необхідно  контролювати  температуру в  межах  70-168  просторових  зон;  в  зерносховищі  з  похилою  підлогою  потрібно  контролювати  температуру  в  межах  110-264  просторових  зон. І  якщо  кількість  зон  контролю  температури  в  поперечному перетині  зерносховища  повинна  бути  сталою:  для   зерносховища  з  пласкою  підлогою -7  зон контролю, а  для  зерносховища з  похилою  підлогою - 11  зон  контролю, то  кількість таких  поперечних  перетинів, які  визначають  кількість  термопідвісок  може  знаходитись  у  межах  від  10  до  24 рядів.

При  наявності  24  поперечних  рядів  зон  контролю  термопідвісок  немає  ніяких  обмежень  для  організації  технологічної  схеми  завантаження  зерносховища.  При  використанні  менше  24-ти  рядів  термопідвісок, потрібно  в  зерновому  насипу  зерносховища  формувати  купи  зерна  вздовж зерносховища таким  чином, щоб  поперечний  перетин  зон  контролю  температури  проходив  через  верхівку  купи,  тобто  скидання  зерна  з  верхнього  конвеєра  потрібно  виконувати  чітко  над  вертикально  закріпленою  термопідвіскою.

Тепер  повернемось  до  аналізу  ручного  контролю  температурного  поля  в  зерносховищі  за  допомогою  термоштанги. Якщо  витрачати  на  одне  вимірювання  15 хв. (з врахуванням часу, необхідного для досягнення датчиком температури зерна),  то  весь  процес  вимірювання температурного поля  в  зерносховищі  з  пласкою  підлогою  займе  42  год.,  а  в  зерносховищі  з  похилою  підлогою  -  66 годин  фізичної  праці   оператора на  поверхні  зернового  насипу   зимою  на  морозі   з  термоштангою  вагою  до  5 кг.  Мало  того,  при  довжині  робочої  частини   термоштанги   в  межах  3 м., навіть при тому що оператор зможе занурити термоштангу на максимальну глибину,  температуру  нижніх  шарів  зерна  в  зерноскладі  з  похилою  підлогою  контролювати  взагалі  неможливо.

Застосування   відомих   термопідвісок  ТП-1М (АЛД 2.825.000), що  випускає  НВО "Промавтоматика",  м.  Житомир,  для  стаціонарного  контролю  температури  зерна    в  зерносховищах  практично  неможливе   з  наступних  причин.  Термопідвіска  громіздка і через  свої  конструктивні  особливості    під  час  випуску  зерна  сприяє  виникненню  осьового  навантаження  до  700 кг.  на  точку  кріплення,  а  в  зерносховищі  це  дерев`яна  балка  перекриття  зерносховища.  А  для  того,  щоб реалізувати ефективний  контроль температури  насипу  зерна  в  поперечному  перетині  потрібно  використати  3  термопідвіски. Враховуючи  приведене  обгрунтування   кількості  зон  контролю,  на  одне  зерносховище  потрібно  використати  не  менше  30-ти   термопідвісок,  які  при  випуску  зерна  можуть  створити  аварійне  навантаження   на  перекриття  зерносховища  механізованого  типу.  В  зернрсховищах  немеханізованого  типу  термопідвіски  ТП-1М,  в  разі  їх  використання  заважатимуть  роботі  автонавантажувачів   і  автотранспорту.

В   2001 р.  в  ДНВП  "Ельдорадо"   була  проведена  розробка  комплекту  зонного   контролю  температури   (ЗКТ)  для  зерносховищ.  До  складу  ЗКТ  входить   цифровий  термометр  ЗЕТ-7(11)  і  спеціалізована  термопідвіска  ТПЗ-7(11).

Конструктивно  термопідвіска   складається  з  трьох  ланок  кабелю  відповідної  довжини   змонтованих  в  одному  стандартному  з`єднувачі. В кожну  із  ланок  термопідвіски  вмонтовано  необхідну  кількість  стандартних   герметичних  датчиків.

Живлення ЗЕТ  здійснюється  з  автономного  джерела  постійного  струму  напругою  від  5В  до  10В. Конструктивно  ЗЕТ- 7(11)  являє  собою  переносний  прилад  в  металевому  корпусі, до  якого   на  час  вимірювання  температури  через  стандартний  з`єднувач  приєднується  термопідвіска.  Вибір  зони  контролю  оператор  здійснює  перемикачем,  що  входить  до  складу  термометра.

Уніфікація  термопідвісок  передбачає  застосування  одного  термометра  ЗЕТ-7(11),  незалежно  від  загальної  кількості  зон  контролю  температури.

Загальний  час  контролю  температурного  поля  зерносховища  з  похилою  підлогою  типу  НП-9  не  перевищує  40 хв.

Електрична  схема  і  конструктивне  виконання  термопідвісок  ТПЗ-7(11)  дозволяє  об`єднувати  їх  через   комутатор  на  інформаційну  шину  для  організації  комп`ютерної  системи  термометрії.

На  даний  час  комплекти  зонного  контролю  температури  впроваджені  й  експлуатуються  в  механізованих  зерносховищах  з  пласкою  і  похилою  підлогами  зерноприймальних  підприємств  Запорізької  та  Кіровоградської  областей.

Література

1. Просяник А.В., Соснин К.В., Клабуков В.Ф., Мельниченко П.И. От локальных задач автоматизации к интегрированной АСУ комбината хлебопродуктов. // Хранение и переработка зерна, № 4, 2002 г.

2. Сергунов  В.С.  Повышение  эффективности  контроля  за  процессом  хранения  зерна  в  хранилищах  разного  типа  // Элеваторная  промышленность. Экспресс-информация. Выпуск  7. М. 1985 г.