2.3. Оборудование общего назначения

Оглавление

2.3. Оборудование общего назначения

2.3.1. Основные сведения об оборудовании

Разнообразные устройства, создаваемые человеком, можно разделить на две большие группы. К первой группе относятся устройства, части которых не могут совершать движения одна относительно другой, если не считать незначительных перемещений; ко второй - такие устройства, части которых находятся в движении одна относительно другой, или в которых осуществляются какие-либо процессы.

К первой группе относятся сооружения: здания, мосты, телевизионные вышки, радиомачты и т.п. Ко второй группе относятся механизмы и оборудование.

К механизмам относятся передачи вращательного движения (ременные, зубчатые, червячные, цепные) и преобразователи движения (зубчато-реечные, винтовые, кривошипно-шатунные, кулачковые и др.).

На сахарном заводе эксплуатируется разнообразное оборудование. По характеру воздействия на обрабатываемый продукт его можно разделить на две основные группы: машины и аппараты.

Машины и аппараты могут быть периодического или непрерывного действия; автоматизированные, полуавтоматизированные или неавтоматизированные; вертикальные, горизонтальные или наклонные (по расположению главной оси в пространстве). Оборудование может также различаться по технологическому циклу, по функциональному признаку, а также и по другим технологическим и конструктивным особенностям.

К группе машин относят оборудование, имеющее движущиеся части, которыми осуществляется механическое воздействие на предмет труда (обрабатываемый продукт). Продукты в машинах либо не изменяют своих свойств (например, в транспортных машинах, конвейерах, насосах), либо изменяют геометрические или механические параметры (например, в свеклорезках).

Машины делятся на машины-двигатели, преобразующие один вид энергии в другой (электрические двигатели, генераторы, турбины, двигатели внутреннего сгорания и др.) и технологические машины.

По своему назначению группу технологических машин можно разделить на следующие подгруппы:

Машины-орудия:

  • Ботвосоломоловушки
  • Камнеловушки
  • Свекломойки
  • Свеклорезки
  • Хвостикоулавливатели
  • Дробилки известняка
  • Прессы для отжатия жома
  • Прессы для гранулирования жома
  • Машины для рассева сахара
  • Машины для взвешивания, фасовки и упаковки сахара-песка
  • Машины для прессования, колки и упаковки сахара-рафинада

Транспортные машины:

  • Машины для погрузки, разгрузки и укладки сырья, продуктов и вспомогательных материалов
  • Транспортеры
  • Насосы
  • Компрессоры
  • Вентиляторы

К группе аппаратов относят оборудование, в котором осуществляется воздействие на продукты, изменяющие их физические или химические свойства либо агрегатное состояние (например, фильтр, подогреватель, дефекатор, вакуум-аппарат). Характерной особенностью аппаратов является обязательное наличие рабочего пространства, в котором осуществляется процесс (например, аппараты станции дефекосатурации), или рабочего элемента (например, поверхность нагрева или фильтрования). Имеющиеся в некоторых аппаратах движущиеся приспособления (например, мешалка в дефекаторе или транспортный элемент в диффузионных аппаратах) играют лишь вспомогательную роль.

Группу технологических аппаратов на сахарных заводах по своему назначению можно разделить на следующие подгруппы:

Аппараты для проведения физико-химических процессов:

  • Диффузионные аппараты
  • Преддефекаторы
  • Дефекаторы
  • Сатураторы
  • Сульфитаторы
  • Вакуум-аппараты
  • Кристаллизаторы
  • Клеровочные и аффинационные аппараты
  • Сушилки
  • Известняковообжигательные печи
  • Известегасильные аппараты

Тепловые аппараты:

  • Подогреватели
  • Выпарные аппараты
  • Промыватели газа
  • Калориферы

Аппараты для разделения неоднородных систем:

  • Сгустители
  • Фильтры
  • Центрифуги
  • Циклоны
  • Гидроциклоны

Аппараты для изменения агрегатного состояния:

  • Конденсаторы
  • Серосжигательные печи

Эта классификация является условной, так как одно и то же оборудование может быть отнесено к разным подгруппам. Так, например, промыватели газов могут быть отнесены как к тепловым аппаратам, так и к аппаратам для разделения неоднородных систем; вакуум-аппараты являются одновременно и аппаратами для проведения физико-химических процессов, и тепловыми аппаратами.

Современный сахарный завод представляет собой сложный технологический комплекс механизированного и автоматизированного оборудования. Наряду со специализированным технологическим оборудованием, в котором сырье, полупродукты и продукты подвергаются термическим, механическим, биохимическим и другим воздействиям, на сахарном заводе эксплуатируется и оборудование общего назначения. Это оборудование независимо от вида выпускаемой продукции призвано обеспечивать работу технологического оборудования и создавать комфортные условия для обслуживающего персонала.

Главной особенностью оборудования общего назначения является его универсальность. Наряду с технологическим, узкоспециализированным оборудованием, оборудование общего назначения играет важную роль в подготовке сырья к производству, проведении разнообразных технологических операций, механизации и автоматизации производства. Оборудование общего назначения способствует улучшению условий труда рабочих, увеличению выпуска продукции и повышению производительности труда.

Оборудование общего назначения обычно состоит из одной или нескольких единиц, образующих механизмы, машины, агрегаты, установки и системы.

К оборудованию, установкам и системам общего назначения относятся:

  • электрическое оборудование для привода машин и аппаратов, аппаратура управления и защиты (см. раздел "Энергоснабжение");
  • котельные установки (см. раздел "Энергоснабжение");
  • системы водоснабжения и канализации (см. раздел "Водное хозяйство");
  • емкостное оборудование;
  • насосно-компрессорное оборудование;
  • трубопроводные системы;
  • подъемно-транспортное оборудование;
  • контрольно-измерительные приборы и системы автоматизации (см. соответствующую главу в разделе "Сахарный завод как промышленное предприятие").

2.3.2. Детали и механизмы

Рисунок 1 Основные виды кинематических пар

Рисунок 1 Основные виды кинематических пар

Различные части оборудования, не поддающиеся разборке, называются деталями. Детали, которые входят в состав самого различного оборудования, выполняя одну и ту же роль, относятся к деталям общего назначения. Они делятся на соединительные (болты, винты, гайки, заклепки и т.п.) и детали передач (валы, оси, опоры осей и валов, муфты).

Рисунок 2 Кинематическая схема поршневого насоса

Рисунок 2 Кинематическая схема поршневого насоса

Механизмом называется система подвижно связанных между собой тел, совершающих под действием приложенных к ним сил определенные, заранее заданные движения. Например, части тисков соединены так, что если вращать рукоятку, то подвижная губка будет перемещаться поступательно. Совсем другой механизм лежит в основе измерительного прибора - индикатора. Поступательное перемещение измерительного стержня вызывает вращательное движение стрелки прибора.

Тела, входящие в механизмы, называются звеньями. В любом механизме есть подвижные и неподвижные звенья. Звено, которому движение сообщается приложением внешних сил, называется ведущим, а звено, которому движение передается от ведущего, называется ведомым. Так, в тисках рукоятка - ведущее звено, подвижная губка - ведомое звено.

Подвижное соединение двух звеньев в механизмах называется кинематической парой. Три вида кинематических пар показаны на рис. 1 ( а - поступательная; б - вращательная; в - винтовая .

При изображении механизмов и их составных частей - звеньев и кинематических пар - пользуются стандартными условными обозначениями. При этом любой механизм и сочетания механизмов можно изобразить в виде кинематической схемы. Например, на рис. 2 показаны этапы построения кинематической схемы поршневого насоса.

Упрощенная конструкция поршневого насоса приведена на рис. 2а . Ведомым звеном в этом случае является поршень 1 , так как движение ему сообщают вал с кривошипом 4. Поршень совершает возвратно-поступательное движение относительно стенок неподвижного цилиндра 2 . Ведущее звено - вал с кривошипом 4 - совершает вращательное движение. Между ведущим и ведомым звеньями находится промежуточное звено - шатун 3, совершающий сложное движение. С кинематической точки зрения поршень не что иное как ползун, стенки цилиндра - направляющие, следовательно, эта кинематическая пара условно изобразится так, как показано на рис. 2б . Вал с кривошипом, совершающим вращательное движение относительно неподвижной опоры, соответствует изображению, показанному на рис. 2в . Шатун - это стержень, один конец которого шарнирно связан с ползуном, другой - с кривошипом (рис. 2г).

Шарнирное соединение позволит звеньям вращаться вокруг одной оси или точки.

При объединении кинематических пар и отдельных звеньев в единое целое получается схематическое изображение механизма насоса (рис. 2д). В этом механизме три подвижных звена (ползун, шатун, кривошип) и одно неподвижное (цилиндр). Кинематических пар в этом механизме четыре: три вращательные и одна поступательная.

Механизмы являются кинематической основой машины. Машиной называется сочетание механизмов или устройств, осуществляющих определенные согласованные целесообразные действия для преобразования энергии, материалов или информации, а также для производства полезной работы.

Технологические машины служат для преобразования энергии в конкретную работу для обработки данного продукта. С помощью технологических машин производится изменение формы, свойств, положения и состояния объектов труда. Технологическая машина состоит из двигательного, передаточного и исполнительного механизмов (рабочего органа). Важнейшим в любой машине является исполнительный механизм, конструкция которого определяет технологические возможности и степень универсальности машины. В любой машине процесс обработки совершается без участия человека, при этом рабочими органами управляет сама машина.

Рабочими органами машины называются те её части, которые вступают в соприкосновение с продуктом. Рабочие органы имеют определенный закон движения, обеспечивающий выполнение технологического процесса.

Исполнительным механизмом называется система подвижно соединенных между собой гибких или жестких тел, обеспечивающих движение рабочего органа по заданному закону.

Передаточный механизм осуществляет передачу движения от двигательного механизма к исполнительному. Двигательный механизм предназначен для преобразования одного из видов энергии в механическую.

В полуавтоматических машинах (полуавтоматах) все основные технологические операции и большинство вспомогательных операций выполняются без участия рабочего. Ручными остаются транспортные и контрольные операции, пуск и останов машины.

В автоматических машинах (автоматах) все основные технологические и вспомогательные операции выполняются без участия рабочего.

Для выполнения полезной работы частота вращения (скорость движения) рабочего органа в технологической машине, как правило, меньше, чем частота вращения валов двигателей. Поэтому в большинстве случаев непосредственная связь валов двигателей и рабочей машины невозможна, и между ними необходимо расположить механизм, называемый передачей.

Механические передачи классифицируются по следующим признакам:
- по взаимному расположению в пространстве ведущего и ведомого валов (передачи между параллельными, между пересекающимися или между скрещивающимися валами);
- по принципу осуществления передачи движения (трением, зацеплением);
- по способу контакта между ведущим и ведомым звеньями(передача с непосредственным касанием, передача с гибкой связью).

Механические передачи по способу передачи движения разделяются на ременные, фрикционные, зубчатые, червячные, цепные.

Рисунок 3 Ременная передача (а - схема; б - профили ремней)

Рисунок 3 Ременная передача (а - схема; б - профили ремней)

Ременная передача (рис. 3) состоит из двух шкивов и ремня (рис. 3а)

Шкив представляет собой колесо с ободом, охватываемое бесконечным ремнем. Шкивы жестко закреплены на ведущем и ведомом валах. При соответствующем натяжение возникают силы трения на участках контакта ремня со шкивами. При вращении (с помощью двигателя) ведущего шкива I сила трения натягивает одну из ветвей ремня. Эта ветвь называется ведущей, другая - ведомой. Ведущий шкив I вращает ведомый шкив II. На рисунке 3б показаны некоторые профили ремней (1 - плоский; 2 - клиновой; 3 - круглый; 4 - полуклиновой) .

Рисунок 4 Зубчатые передачи

Рисунок 4 Зубчатые передачи

Фрикционная передача, так же как и ременная, основана на использовании сил трения. Простейшая фрикционная передача - цилиндрическая. Она состоит из двух гладких дисков, прижатых один к другому ободами.

В зоне контакта дисков возникают силы трения. При вращении ведущего диска сила трения, касательно приложенная к ведомому диску, будет вращать его. Поскольку работоспособность фрикционной передачи зависит от силы трения, то при изготовлении таких передач подбираются соответствующие материалы для дисков, дающие в паре высокий коэффициент трения.

Рисунок 5 Червячная передача

Рисунок 5 Червячная передача

Зубчатая передача представляет собой два прижатых один к другому цилиндрических диска с нарезанными по ободу зубьями определенного профиля, расположенными на равном расстоянии один от другого. При вращении ведущего зубчатого колеса его зубья взаимодействуют с находящимися в контакте (в зацеплении) зубьями ведомого колеса, в результате чего оно также начинает вращаться.

Рисунок 6 Цепная передача (а - схема; б - типы цепей)

Рисунок 6 Цепная передача (а - схема; б - типы цепей)

Зацепление зубчатых колес в передаче требует соблюдения основного условия: зуб одного колеса должен точно входить в соответствующую ему при зацеплении впадину другого колеса.

Зубчатые цилиндрические колеса (рис. 4) бывают с прямыми (а), косыми (б) и шевронными (в) зубьями.

Коническая зубчатая передача (г) служит для передачи вращения между пересекающимися валами.

Червячная передача представляет собой зубчато-винтовую передачу и состоит из червячного колеса (косозубого колеса с зубьями специальной формы) и червяка (винта с трапецеидальной резьбой). Червячная передача применяется в механизмах при передаче вращения между валами, геометрические оси которых скрещиваются (рис. 5).

Зубчатые и червячные передачи являются основными элементами редукторов, предназначенных для изменения частоты и (или) направления вращения рабочего органа машины.

Цепная передача (рис. 6) состоит из двух звездочек, расположенных на параллельных валах, и цепи, охватывающей звездочки.

Как и ременная, цепная передача относится к передачам с гибкой связью. Гибким звеном в этом случае является цепь, входящая в зацепление с зубьями звездочек. Цепная передача имеет ряд преимуществ по сравнению с ременной: отсутствие проскальзывания, а следовательно, постоянство передаточного числа и возможность передавать большие усилия.

Механическая энергия многих машин-двигателей обычно представляет собой энергию вращающегося вала. Однако не во всех машинах-орудиях, например в упаковочных автоматах, рабочие органы также совершают вращательное движение. В подобных случаях применяют механизмы, преобразующие движение. К ним относятся зубчато-реечный, винтовой, кривошипно-шатунный и кулачковый механизмы.

Оси и валы - детали, несущие на себе вращающиеся части: зубчатые колеса, шкивы, барабаны, звездочки и т.д. Ось обычно представляет собой сплошное или полое удлиненное тело цилиндрической формы, оси бывают вращающиеся и неподвижные. Например, вагонная ось вместе с закрепленными на ней колесами вращается, а ось велосипеда неподвижна, и колесо вращается относительно неё. Ось не передает усилий деталям машин. Вал отличается от оси тем, что через него передаются усилия от одних деталей к другим.

Вращающиеся оси и валы в определенных местах, называемых цапфами, опираются на неподвижные опоры (подшипники).

Опоры (подшипники) в зависимости от характера трения между вращающимися и неподвижными деталями бывают скольжения и качения.

Простейшая опора скольжения для цапфы вала выполняется в виде отверстия в станине или корпусе машины. Однако такая опора после износа не может быть восстановлена. Поэтому целесообразно делать опоры в виде самостоятельного узла, состоящего из корпуса и втулки. Еще более совершенна конструкция, в которой внутрь такого корпуса запрессовывается сменная втулка. Она и является подшипником скольжения, поэтому при износе заменяют не весь подшипник, а лишь втулку.

Рисунок 7 Разъемный подшипник скольжения

Рисунок 7 Разъемный подшипник скольжения

Наиболее часто, особенно при больших нагрузках, применяют подшипник с разъемными вкладышами (рис. 7).

Он состоит из корпуса 1, разъемного вкладыша 2, крышки 3 и болтов 4 . Отверстие 5 в крышке служит для установки масленки, из которой масло поступает на трущиеся поверхности.

Рисунок 8 Подшипники качения

Рисунок 8 Подшипники качения

Существенным недостатком подшипников скольжения является потери мощности на преодоление трения скольжения.

Этого недостатка лишены подшипники качения.

Подшипник качения (рис. 8) состоит из внутреннего 2 и наружного 1 колец, тел качения 3 (в данном случае шарики) и сепаратора 4 . Внутреннее кольцо устанавливают на валу, а наружное - в корпусе. Между вращающимся и неподвижным кольцами расположены тела качения, удерживаемые на постоянном расстоянии друг от друга сепаратором (разделителем). В зависимости от формы тел качения подшипники делятся на шариковые и роликовые, а в зависимости от числа рядов тел качения - на одно-, двух- и многорядные.

Рисунок 9 Муфты

Рисунок 9 Муфты

По характеру нагрузок подшипники бывают радиальные (а), упорные (в) и радиально-упорные (б).

Радиальные подшипники предназначены для противодействия таким внешним силам, которые направлены перпендикулярно продольной оси подшипника (вала), т.е. по линии, совпадающей с одним из радиусов этих деталей. Упорные подшипники удерживают вал от осевых перемещений, т.е. от перемещений в направлении продольной оси подшипника (вала). И наконец, радиально-упорные подшипники одновременно противодействуют как радиальным, так и осевым перемещениям валов.

Муфты (рис. 9) предназначены для передачи вращения с одного вала на другой.

Если муфта рассчитана на постоянное соединение валов, то она называется постоянной. Если в процессе работы необходимо многократно соединять и разъединять валы, то применяются сцепные муфты.

К постоянным муфтам относятся поперечно-свертная (а) и продольно-свертная (б) муфты. Они состоят из двух полумуфт, соединенных между собой болтами. Вращение передается шпонками. Подобные муфты называются глухими. Они просты по конструкции, но требуют точного центрирования соединяемых валов при сборке. Этого недостатка нет у компенсирующих постоянных муфт. Конструкция их сложнее, но с помощью этих муфт можно соединять валы, имеющие смещение или перекос геометрических осей. Если в муфте смещение и перекос вала компенсируются упругими элементами, например стальными пластинчатыми пружинами или резиновыми кольцами, то её называют упругой. Если же упругих элементов нет, муфта называется жесткой.

Из упругих компенсирующих муфт наиболее широкое применение получили втулочно-пальцевые муфты (в).

Все движущиеся детали механизмов: рычаги, валы, муфты и др. - должны быть ограждены. Смена деталей, наладка и регулировка механизмов производятся только при полной остановке оборудования.

2.3.3. Емкостное оборудование

На сахарных заводах применяется значительное число емкостного оборудования. К нему относятся сборники для жидкости (с внутренним устройством в виде подогревателя или мешалки), резервуары для жидкости, бункера для сыпучих продуктов.

После диффузионных аппаратов, сатураторов и сульфитаторов, перед и после фильтров, перед выпарной станцией, перед вакуум-аппаратами и после центрифуг, а также и в других точках процесса устанавливаются буферные сборники вместимостью жидкости, получаемой за время до 30 мин. переработки свеклы.

Сборники изготовляются цилиндрическими или в виде прямоугольных ящиков. Для наблюдения за уровнем жидкости сборники снабжены поплавковыми уровнемерами. Для контроля за температурой установлены термометры. Сборники сиропа и оттеков снабжены устройствами для нагрева - змеевиками или барботерами.

На рис. 10 показан один из сборников с барботером.

Рисунок 10 Сборник с барботером

Рисунок 10 Сборник с барботером

Сборник представляет собой прямоугольный корпус 1, сваренный из листовой стали толщиной 3-6 мм . Сборник закрыт крышкой, в которой имеются патрубки для входа жидкости. В верхней части одной из стенок сборника имеется переливная коробка 3, через которую вытекает избыток жидкости, а внутри - патрубки 6 выхода жидкости из сборника. Уровень в сборнике контролируется уровнемером 4 .

Внутри сборника установлен барботер. Он представляет собой уложенную на небольшом расстоянии от дна сборника 1 трубу 2, в которую через патрубок 5 подается пар. Через систему отверстий, направленных вниз, пар вырывается из трубы и, конденсируясь, обогревает (и одновременно разжижает) жидкость. На подводящей трубе барботера обязательно устанавливается обратный клапан для того, чтобы жидкость не попала в трубу в случае конденсации пара внутри барботера.

Механическое перемешивание жидкостей осуществляется мешалками разных конструкций, из которых наибольшее применение получили лопастные, пропеллерные и турбинные. В отдельных случаях применяют специальные мешалки: якорные, рамные и др. Вал мешалки устанавливают в аппарате вертикально, наклонно или горизонтально.

Лопастные мешалки применяют для перемешивания жидких сред с умеренной вязкостью.

На рис. 11 показан сборник с лопастной мешалкой для известкового молока. Корпус 10 сборника представляет собой вертикальный цилиндр с крышкой 3, конусным днищем 1 и бандажом, которым сборник крепится к перекрытию.

Рисунок 11 Сборник с лопастной мешалкой

Рисунок 11 Сборник с лопастной мешалкой

Внутри корпуса от мотор-редуктора 5, установленного на раме 6, через продольно-свертную муфту 8 вращается вал 11, нижний конец которого помещен в подпятник 13. Для перемешивания известкового молока на валу установлены верхняя 9 и нижняя 12 лопасти. К нижней лопасти крепятся цепи 14 для предотвращения оседания на дно твердых частиц, находящихся в известковом молоке.

Известковое молоко подается в сборник через патрубок 4, а отводится через патрубок 2 . Патрубок 7 служит для удаления из сборника паров, а патрубок 15 - для окончательного удаления известкового молока из сборника. Люк, закрываемый крышкой 16, служит для периодического наблюдения за работой мешалки.

Такие аппараты изготавливаются высотой сборника 3 - 5,8 м и диаметром 1,8 -3,4 м .

Пропеллерные мешалки применяют для интенсивного перемешивания жидкостей умеренной вязкости. Лопасти этих мешалок (рис. 12) изогнуты по профилю пропеллера, т.е. с постепенно меняющимся наклоном примерно от 0 о у оси до 90 о на конце лопасти.

Рисунок 12 Пропеллерные мешалки

Рисунок 12 Пропеллерные мешалки

Благодаря этому жидкость отбрасывается лопастью по многим направлениям и возникающие при этом встречные потоки обеспечивают хорошее перемешивание. Пропеллерная мешалка имеет обычно две или три лопасти. Для придания потоку осевого направления пропеллер часто располагают в диффузоре - коротком цилиндре с раструбом (как, например, в клеровочном аппарате - см. раздел "Получение кристаллического сахара").

Турбинные мешалки обеспечивают хорошее перемешивание вязких жидкостей и жидкостей, содержащих взвешенные частицы (например, в некоторых типах дефекаторов - см. раздел "Очистка сока"). Рабочей частью таких мешалок являются турбинки открытого или закрытого типа (рис. 13).

Рисунок 13 Турбинные мешалки

Рисунок 13 Турбинные мешалки

Турбинки открытого типа имеют рабочие колеса с прямыми (а) или изогнутыми (б) лопастями, а турбинки закрытого типа (в) имеют рабочее колесо с каналами. В отличие от открытой турбинки с наклонными лопастями, создающими осевые потоки, закрытая турбинка в зависимости от направления её вращения создает радиальные или осевые потоки, обеспечивающие быстрое и эффективное перемешивание.

Для создания некоторого запаса свеклы перед свеклорезками устанавливают бункер, в который поступает свекла из автоматических порционных весов. От представляет собой цилиндрическую или прямоугольную металлическую емкость, открытую сверху, в днище которого имеется несколько (по числу установленных свеклорезок) отверстий, из которых по закрытым желобам свекла направляется в резки. Каждый желоб снабжен пальчатым шибером для прекращения подачи свеклы в ту или иную резку.

С сортировочного трясуна или машины для рассева сахар попадает в бункера, служащие буферными емкостями между непрерывным процессом сушки и периодическим процессом упаковки его в мешки.

Бункер для сахара представляет собой железобетонный закром с деревянной внутренней обшивкой. Закром выполнен в форме опрокинутой четырехгранной пирамиды с наклоном боковых стенок 50-60 о к горизонту. Этот угол делают больше угла естественного откоса сахара для того, чтобы сахар самотеком ссыпался к вершине пирамиды, где находится выпускное отверстие, через которое он поступает на упаковку.

2.3.4. Насосно-компрессорное оборудование

На сахарных заводах перемещение жидкостей, воздуха, газов осуществляется по трубопроводам насосно-компрессорным оборудованием. На свеклосахарном заводе средней мощности установлено около 500 единиц такого оборудования.

2.4.4.1. Насосы

Перемещение жидкости из одного аппарата в другой производится насосной установкой, основным элементом которой является насос. Насос - это гидравлическая машина, предназначенная для транспортирования жидкости и сообщения ей энергии. При работе насоса механическая энергия электродвигателя, за вычетом потерь, превращается в потенциальную и кинетическую энергию потока жидкости.

Рисунок 14 Схема насосной установки

Рисунок 14 Схема насосной установки

В общем случае насосная установка (рис. 14) состоит из емкости 1 (сборник, технологический аппарат), из которой насосами 4 (рабочий) или 11 (резервный) жидкость по всасывающему 2 и напорному (нагнетательному) 7 трубопроводам перекачивается в емкость 10 . На всасывающем трубопроводе непосредственно у насоса устанавливается запорная трубопроводная арматура 3 (вентиль, задвижка и т.п.), а на нагнетательном трубопроводе непосредственно у насоса устанавливается обратный клапан 5 (для предотвращения обратного хода жидкости из нагнетательного во всасывающий трубопровод при остановке насоса) и запорная арматура 6 . На нагнетательном трубопроводе может быть установлена дополнительная запорная или регулирующая арматура 9, а также промежуточные аппараты 8 (например, подогреватели), через которые прокачивается жидкость.

Насосы, применяемые в сахарной промышленности для перекачивания жидких продуктов (сок, сироп, вода, утфель, меласса, осадки и т.п.), должны обладать рядом особенностей. Насосы должны оказывать возможно меньшее механическое воздействие на перекачиваемый продукт и не изменять его исходных качеств. Конструктивное выполнение насосов должно обеспечивать быструю и легкую разборку их и возможность тщательной промывки с целью удаления остатков перекачиваемого продукта. Насосы должны изготавливаться из материалов, химически нейтральных по отношению к транспортируемому продукту. Их рабочие органы не должны быстро изнашиваться при перекачке жидкости с абразивными частицами. Конструкция уплотнительных устройств насосов должна исключать утечку ценных пищевых материалов.

При выборе насосов для того или иного участка сахарного завода необходимо иметь в виду следующее:
- производительность и напор насоса должны соответствовать количеству перекачиваемого продукта и потребному напору, что обеспечит работу насоса с максимальным коэффициентом полезного действия, а значит, с наименьшим расходом энергии;
- конструкция (тип) насоса должна соответствовать характеру перемещаемой жидкости (температуре, реакции среды, вязкости, наличию примесей и т.п.).

Насосы условно можно разделить на две группы: насосы-машины, имеющие рабочие органы, приводимые в действие от двигателя, и насосы-аппараты, которые действуют за счет иных источников энергии и не имеют движущихся рабочих органов.

Насосы-машины делятся на лопастные и объемные.

К лопастным насосам, применяемым для перекачивания маловязких жидкостей при сравнительно большой производительности и небольшом напоре, относятся центробежные, осевые, вихревые.

Центробежные насосы наиболее широко применяются в сахарной промышленности для перекачивания соков, сиропов, воды и других жидкостей, в том числе гидросмесей (в частности, свекловодяной смеси). Центробежные насосы классифицируются:

  • по конструкции рабочих колес - открытые и закрытые с односторонним и двусторонним всасыванием;
  • по числу рабочих колес - одно- и многоступенчатые;
  • по способу разъема корпуса - горизонтальные и вертикальные;
  • по расположению вала - горизонтальные и вертикальные.
Рисунок 15 Схема центробежного насоса

Рисунок 15 Схема центробежного насоса

Рабочим органом центробежного насоса (рис. 15) является колесо 4 с лопатками 3, расположенное в корпусе 5 . При вращении рабочего колеса жидкость под действием давления на неё лопаток приводится во вращение. Возникающая при этом центробежная сила заставляет жидкость перемещаться от центра рабочего колеса, где установлен всасывающий патрубок 1, к периферии и далее - к нагнетательному патрубку 2 . В результате непрерывного движения жидкости во всасывающем патрубке насоса создается разрежение и уходящая из рабочего колеса жидкость непрерывно заменяется вновь поступающей. Благодаря этому при непрерывном вращении рабочего колеса создается постоянное движение жидкости через насос.

Рисунок 16 Рабочее колесо центробежного насоса

Рисунок 16 Рабочее колесо центробежного насоса

Рабочее колесо (рис. 16) может быть открытым (а), либо закрытым (б)

К насосам, предназначенным для подачи слегка загрязненных (нефильтрованные соки, осветленные транспортерно-моечные воды и т.п.) и вязких (сироп и т.п.) жидкостей, относятся насосы типа СОТ, разработанные для сахарной промышленности. Эти горизонтальные центробежные насосы с вертикальным разъемом корпуса имеют более широкие открытые одноступенчатые с односторонним всасыванием колеса с меньшим числом лопаток, подвод проточной чистой холодной воды для охлаждения сальника и подачу в сальник густой смазки из масленки. Иногда для периодической промывки сальника насоса, перекачивающего вязкие жидкости, к нему подводится горячая вода.

Агрегат с насосом (рис. 17) состоит из собственно насоса и стойки, соединенных с электродвигателем муфтой и установленных на фундаментной плите.

Рисунок 17 Агрегат с центробежным насосом

Рисунок 17 Агрегат с центробежным насосом

Основные детали насоса типа СОТ (рис. 18) : спиральный корпус 6, стойка 3, рабочее колесо 7, вал 4, крышка 9.

Внутренняя часть корпуса выполнена в виде спирали, переходящей в напорный патрубок 8. Стойка насоса, являющаяся несущей частью, имеет расточки под подшипники, картер для масла и фланец для присоединения корпуса насоса. Рабочее колесо представляет собой диск с семью открытыми лопатками, насаженный на вал на шпонке и закрепленный гайкой со стопорной шайбой. Жидкость входит в рабочее колесо по оси.

Рисунок 18 Насос типа СОТ

Рисунок 18 Насос типа СОТ

Стальной вал насоса вращается в двух шарикоподшипниковых опорах: передняя - два радиальных подшипника 10, задняя - два радиально-упорных 2. Крышка насоса имеет в центре всасывающий патрубок 5 с фланцем. Насос соединяется с электродвигателем упругой втулочно-пальцевой муфтой 1. Основные детали насоса изготовляются из серого чугуна.

Эти насосы рассчитаны на подачу 30-250 м3/ч при полном напоре 25-50 м .

На рис. 19 показан внутренний вид центробежного насоса с открытым рабочим колесом.

Рисунок 19 Внутренний вид центробежного насоса с открытым рабочим колесом

Рисунок 19 Внутренний вид центробежного насоса с открытым рабочим колесом

К насосам, предназначенным для чистой воды, относятся центробежные насосы типов К, НДв и НДс, конструктивной особенностью которых является многолопаточное закрытое рабочее колесо и сальниковое уплотнение с подводом к нему перекачиваемой жидкости. Эти насосы могут быть использованы и для подачи других жидкостей (сока, горячих конденсатов и т.п.). В этом случае к сальнику необходимо подвести чистую воду.

К насосам, предназначенным для подачи сильно загрязненных и содержащих включения жидкостей (циркулирующий сок, неосветленные транспортерно-моечные воды, сточные воды III категории, жомоводяная смесь и т.п.), относятся центробежные насосы типа НФ и НФЖ. Рабочее колесо в этих насосах широкое с малым (2-4) числом лопаток.

Рисунок 20 Рабочее колесо центробежного свеклонасоса

Рисунок 20 Рабочее колесо центробежного свеклонасоса

Для перекачки свекловодяной смеси применяются центробежные свеклонасосы. Рабочее колесо этих насосов (рис. 20) является открытым и состоит из патрубка 3, на котором укреплен диск 1 с установленными на нем двумя лопастями 2.

К объемным относятся, в частности, насосы шестеренные, роторные и поршневые. Поршневые насосы плунжерного типа применяются на некоторых старых свеклосахарных заводах для перекачивания известкового молока. Поршневые насосы мембранного типа применяются на некоторых типах отстойников сатурационного сока для перекачивания сгущенной суспензии.

Для перекачивания мелассы, имеющей высокую вязкость, применяется шестеренный насос (рис. 21).

Рисунок 21 Шестеренный насос Рисунок 21 Шестеренный насос

Рисунок 21 Шестеренный насос

Рабочим органом насоса (рис. 22) является пара шестерен, расположенных в корпусе 1.

Рисунок 22 Схема шестеренного насоса

Рисунок 22 Схема шестеренного насоса

Одна из шестерен 2 является ведущей и своим валом 3 присоединяется к приводу. Вторая шестерня 5 является ведомой и получает вращение от первой шестерни. Область всасывания (а) создается там, где зубья шестерен выходят из зацепления, область нагнетания (в) - там, где они входят в зацепление. Жидкость засасывается в насос через патрубок 4, заполняет свободные впадины обеих шестерен и переносится в область нагнетания, где и выжимается из впадин зубьями в нагнетательный патрубок 6.

Производительность такого насоса составляет 30 м3/ч при полном напоре 5 м .

Для перекачки утфеля, содержащего кристаллы сахара, применяется роторный насос (рис. 23).

Рисунок 23 Роторный насос

Рисунок 23 Роторный насос

Такой насос производительностью 30 м3/ч состоит из закрытого крышками 11 и 12 корпуса 1, в котором с частотой 41 об/мин от электродвигателя вращается эллиптический ротор 5, проходящий через сальник 13. Вал 6 ротора муфтой 14 сочленяется с приводом. Перекачиваемая масса, поступающая в насос по патрубку 9, передвигается ротором к нагнетательному патрубку 10. Подвешенный на валу 3 в нагнетательной полости насоса клапан-отсекатель 2 со сменной регулировочной накладкой 4, не отрываясь, скользит по ротору и препятствует проникновению этой массы из нагнетательной полости во всасывающую. Для промывки насоса по патрубку 8 подводится горячая вода или пар. Подшипники ротора и клапана смазываются маслом из масленок 15. Для регулирования зазора между корпусом и ротором служат сменные накладки 7 .

К насосам относятся струйные насосы, эрлифты, монжю и некоторые другие типы. Струйные (инжекционные) насосы применяются для перемещения жидкости, газа или сыпучего материала под действием энергии движения другой жидкости или газа (например, инжектор для протяжки с помощью воздуха сернистого газа через оросительный сульфитатор, инжектор для подачи с помощью сока сернистого газа в жидкостно-струйный сульфитатор, конфузорно-диффузорное устройство для пневмотранспорта сушеного жома). К эрлифтам относятся насосы, перемещающие жидкость под действием разности плотностей в сообщающихся сосудах. Монжю, работающие под действием периодически создаваемых давления и разрежения в сосуде, применяются, например, для перекачивания осадка из отстойников транспортерно-моечных вод.

2.3.4.2. Вакуум-насосы и компрессоры

Для создания разрежения (до 96 % от абсолютного атмосферного давления) или небольшого давления до 0,05 МПа применяются водокольцевые насосы (компрессоры), имеющие общий принцип работы.

На рис. 24 показана схема вакуум-насоса.

Рисунок 24 Схема водокольцевого вакуум-насоса

Рисунок 24 Схема водокольцевого вакуум-насоса

По принципу действия он является объемным насосом ротационного действия, в котором камерами (цилиндрами) служат полости (ячейки) между лопатками ротора 5, эксцентрично расположенного в корпусе 2, а поршнями - рабочая жидкость, образующая в работающем насосе вращающееся кольцо 4.

Благодаря наличию эксцентриситета за время первой половины оборота ротора объем ячеек увеличивается, и через всасывающий патрубок 6 и окно 7 происходит засасывание воздуха (при этом в трубопроводе, соединенном с патрубком 6, образуется разрежение). При второй половине оборота объем ячеек уменьшается, происходит сжатие воздуха и он выталкивается через нагнетательное окно 1 в патрубок 3 (при этом в трубопроводе, соединенном с патрубком 3, создается небольшое давление).

Для отсасывания сатурационного газа из известковообжигательной печи и подачи его в сатураторы применяется турбогазодувка (компрессор) (рис. 25).

Рисунок 25 Турбогазодувка

Рисунок 25 Турбогазодувка

Турбогазодувка развивает избыточное давление в 0,08 МПа, перекачивает 80 м3 в минуту и представляет собой горизонтальную шестиступенчатую центробежную машину одностороннего всасывания. Чугунный корпус 4 газодувки имеет разъем в горизонтальной плоскости. В нижней части корпуса расположены патрубки для всасывания 13 и нагнетания 10 и опорные лапы. К нижней же части крепятся корпуса подшипников 1 и 8, в которых с частотой 2965 об/мин от электродвигателя мощностью 200 кВт вращается ротор (рис. 26), состоящий из вала 7 с шестью рабочими колесами 2.

Рисунок 26 Ротор турбогазодувки

Рисунок 26 Ротор турбогазодувки

В верхней части имеется шесть отверстий 3 для подвода пара или горячей воды при периодической промывке машины, а в нижней - патрубки 12 для спуска конденсата и промывочной воды. Расположенные в корпусе специальные промежуточные диафрагмы 5 образуют проточную часть машины с направляющими каналами.

Сатурационный газ по патрубку 13 поступает во всасывающую полость 14 газодувки и через центральное отверстие 15 - в первое рабочее колесо 2 . Здесь газ несколько сжимается и по каналам первой диафрагмы 5 попадает через центральное отверстие во второе рабочее колесо 2. Проходя таким образом последовательно все ступени, газ сжимается до необходимого давления, попадает в нагнетательную полость 11 и через патрубок 10 удаляется из газодувки. Корпуса подшипников имеют водяную рубашку 9 для охлаждения масла, температура которого контролируется термометрами 6.

2.3.4.3. Вентиляторы

Вентиляторы - машины, предназначенные для перемещения воздуха или другого газа при давлении не более 0,012 МПа . Вентиляторы приводятся в движение от электродвигателей.

По конструкции и принципу действия вентиляторы подразделяются на центробежные и осевые.

По направлению вращения рабочего колеса, если смотреть со стороны всасывания, вентиляторы бывают: правого вращения (правые) - колесо вращается по часовой стрелке; левого вращения (левые) - колесо вращается против часовой стрелки.

В зависимости от состава перемещаемой среды (в т.ч. и в сахарной промышленности) вентиляторы изготовляют в следующем исполнении:
- обычные - для перемещения неагрессивных газов (воздух) с температурой не выше 150о С, не содержащих липких веществ;
- антикоррозионные - для перемещения газообразных коррозионных сред (сульфитационный газ, содержащий SO2);
- взрывобезопасные - для перемещения взрывоопасных сред (воздух с сахарной пылью из сушилок сахара);
- термостойкие - для перемещения среды с повышенной температурой;
- пылевые - для перемещения воздуха с содержанием пыли (воздух с сахарной пылью из сушилок сахара).

Для удаления воздуха из промышленных зданий применяют крышные вентиляторы.

Для транспортирования газообразных коррозионных сред применяют вентиляторы, изготовленные из пластмасс или со специальным защитным покрытием, а для транспортирования взрывоопасных смесей - вентиляторы из алюминия или пластмасс.

В зависимости от конструктивного исполнения вентиляторы изготовляют: с непосредственным соединением с электродвигателем, с соединением на эластичной муфте; с клиноременной передачей и постоянным передаточным отношением; с регулирующей бесступенчатой передачей (вариаторы, гидравлические и электрические муфты скольжения).

Принцип работы центробежного вентилятора (рис. 27) заключается в следующем.

Рисунок 27 Центробежный вентилятор

Рисунок 27 Центробежный вентилятор

При вращении рабочего колеса в его полости создается разрежение. Воздух, поступающий в полость колеса, захватывается его лопатками, сжимается и под действием центробежной силы отбрасывается в корпус, изменяя направление своего движения на 90о.

Основной орган центробежного вентилятора - рабочее колесо. Оно представляет собой пустотелый барабан, в котором по всей боковой поверхности параллельно оси вращения установлены на равных расстояниях лопатки. В зависимости от назначения вентилятора лопатки рабочего колеса изготовляют загнутыми вперед, назад или заканчивающимися радиально. Число лопаток, которое зависит от назначения и типа вентилятора, колеблется от 12 до 64 .

Осевые вентиляторы (рис. 28) применяют в тех случаях, когда большие объемы воздуха необходимо переместить на небольшие расстояния.

Рисунок 28 Осевой вентилятор

Рисунок 28 Осевой вентилятор

Основными деталями осевого вентилятора являются рабочее колесо-крыльчатка с насаженными на втулку лопатками, , металлический кожух цилиндрической формы и электродвигатель. Лопатки рабочего колеса могут быть неподвижно закрепленными на втулке или поворотными, число лопаток от 2 до 32. Рабочее колесо чаще всего насаживается непосредственно на ось электродвигателя, хотя в некоторых случаях вентилятор соединяется с электродвигателем с помощью клиноременной передачи.

Работа осевого вентилятора основана на принципе винта. Роль винта выполняют лопасти вентилятора, а роль "гайки" - воздух.

2.3.5. Трубопроводы и арматура

Трубопроводами называются линии плотно соединенных труб вместе с установленной на них арматурой (вентили, клапаны и пр.) для проводки жидкостей, паров, газов, а иногда и сыпучих материалов. На сахарном заводе трубопроводы имеют большое значение. Общая длина металлических трубопроводов (за исключением систем автоматизации) на свеклосахарном заводе средней мощности (3000 т свеклы в сутки) превышает 140 км, а масса их - 3000 т . Общее число установленной на них трубопроводной арматуры составляет около 5 тыс. единиц.

Трубопроводы по роду проводимой среды делятся на продуктовые (соковые, сиропные, для оттеков, газовые), паровые, конденсатные, водяные, воздушные, газоотводные, канализационные и другие. Трубопроводы выполняют из стальных, чугунных, латунных, медных, пластмассовых, стеклянных, фарфоровых, бетонных, асбоцементных и других труб. Наибольшее распространение в главных корпусах сахарных заводов получили стальные и чугунные трубопроводы. Чугунные трубы изготовляют литьем, а стальные - прокаткой (бесшовные трубы), волочением (холоднотянутые), либо сваркой (сварные ).

В зависимости от температуры и давления перемещаемой среды трубопроводы делятся на четыре категории. К I и II категориям относятся трубопроводы для сред с высокими температурами и давлениями. К III категории относятся трубопроводы двух групп: работающие при избыточном давлении 0,8-2,8 МПа и температуре до 375оС и работающие при избыточном давлении 0,8-2,1 МПа и температуре до 300оС . Для первой группы применяют стальные бесшовные трубы, для второй - стальные бесшовные и сварные трубы. К IV категории относятся трубопроводы, работающие при избыточном давлении до 0,17 МПа и температуре до 250оС .

Соединения труб между собой делаются раструбные (в основном, для чугунных и бетонных или асбоцементных труб в системах водоснабжения и канализации), фланцевыми, муфтовыми и сварными (рис. 29).

Рисунок 29 Соединения труб

Рисунок 29 Соединения труб

Для раструбного соединения одному концу трубы придается форма раструба 1, в который вставляется более тонкий конец 2 соседней трубы. Стык заделывают цементом с предварительной набивкой просмоленной пряжи.

Трубы, в которых протекают осаждающиеся и кристаллизующиеся жидкости (сироп, известковое молоко, оттеки), соединяются с помощью фланцев. Фланцы 3 приваривают к концам труб 4 и стягивают болтами 5 . Фланцы применяют также для присоединения труб к арматуре и технологическим аппаратам. Между фланцами устанавливают прокладки 6 . В качестве прокладок в зависимости от температуры протекающей среды используются паронит толщиной 3 мм, резина толщиной 3-6 мм, асбест или резина шнуровая.

Для газопроводных труб применяют муфтовое соединение. Для этого на концах труб нарезают наружную резьбу 7 и трубы соединяют с помощью муфты 8 .

На сахарных заводах широко используют способ безразъемного соединения труб. Для такого соединения концы труб в месте их стыка сваривают швом 9 .

Для устройства ответвлений, поворотов и переходов из стальных и чугунных труб применяют тройники, кресты, отводы и фасонные части.

На трубопроводах устанавливают различную трубопроводную арматуру, предназначенную для регулирования расхода среды, для изменения направления движения среды в системе, для выпуска среды.

Трубопроводная арматура характеризуется величинами давления и температуры среды, на которую она рассчитана, диаметром прохода и материалом, из которого выполнены детали арматуры.

По назначению применяемую на сахарных заводах арматуру можно разделить на следующие основные виды :

  • запорную, применяемую для периодического отключения одних участков трубопроводов или аппаратуры от других;
  • регулирующую, используемую для регулирования расхода, давления, температуры и других параметров среды;
  • предохранительную, предназначенную для выпуска среды при повышении её давления сверх нормы;
  • обратного действия, препятствующую возможному движению среды в направлении, обратном рабочему.

Запорная и регулирующая арматура состоит из исполнительного устройства (затвора) и привода. В качестве привода могут быть применены маховик для ручного управления и устройства для дистанционного или автоматического управления (электромагниты, электродвигатели, пневматические мембраны и цилиндры и др.). Арматура обратного действия и предохранительная привода не имеет. Исполнительные устройства в такой арматуре приводятся движением среды.

К запорной арматуре относятся вентили, задвижки и краны.

Вентили изготовляют диаметром до 300 мм и применяют на средах с давлением от глубокого вакуума до 1000 МПа . Они могут быть проходными, в которых направление движения среды на входе и выходе не меняется, и угловыми, в которых направление на выходе расположено под некоторым углом (чаще 90о) к направлению входа. Затвор вентиля выполняется в виде золотника (грибка) или диафрагмы, перемещающихся при помощи соединенного с ними шпинделя.

На рис. 30 показан вентиль с золотниковым затвором.

Рисунок 30 Вентиль с золотниковым затвором

Рисунок 30 Вентиль с золотниковым затвором

Он состоит из чугунного литого корпуса 1 с уплотнительным кольцом 2 в проходном отверстии, к которому плотно прижимается золотник 3. Корпус закрыт крышкой 4 с сальником для прохода шпинделя 5. Сальник заполняется набивкой, которая сжимается втулкой 6 при помощи болтов 7. Шпиндель соединен втулкой 8 с золотником 3. На шпинделе имеется резьба, входящая во втулку 9, закрепленную в бобышке кронштейна 10. При вращении маховика 11 шпиндель, вращаясь во втулке 9, получает поступательное движение и перемещает золотник, открывая или закрывая проход.

Этот вентиль изготовляют с проходом D 100, 125, 150 и 200 мм . Вентиль применяется на трубопроводах для воды и пара при температуре до 225оС и давлении до 1,6 МПа .

На трубопроводах больших диаметров в качестве запорной арматуры устанавливаются задвижки (рис. 31).

Рисунок 31 Задвижка

Рисунок 31 Задвижка

Задвижка с проходом D до 400 мм для жидкости и пара при температуре до 225оС и давлении до 1 МПа представляет собой литой чугунный корпус 1, закрытый крышкой 2. Затвор состоит из двух дисков 3, в которых установлен клин 4 . Шпиндель 5, связанный с затвором, проходит через сальник 6 в крышке задвижки и имеет наружную резьбу, входящую во втулку 7, установленную на кронштейне 8 . С помощью маховика 9 шпиндель перемещается, перемещая затвор. В закрытом положении клин 4 распирает диски 3, плотно прижимая их к уплотнительным кольцам проходных отверстий корпуса, и перекрывает движение среды.

Помимо вентилей и задвижек, в качестве запорной арматуры применяют краны. Проход в них перекрывается поворотом конической пробки с отверстием. На рис. 32 показан кран, изготовляемый с проходом D 40, 50 и 70 мм и применяемый на средах температурой до 100оС и давлением до 1 МПа. Кран состоит из корпуса 1, в котором расположена пробка 2 со сквозным отверстием. Шпиндель 3, связанный с пробкой, проходит через сальник 4. При повороте шпинделя ключом на 90о пробка поворачивается и отверстие в ней соединяет вход и выход крана.

Рисунок 32 Кран

Рисунок 32 Кран

Для свободного пропуска среды в рабочем направлении и автоматического перекрытия прохода при движении среды в обратном направлении применяют обратные клапаны, которые по принципу своего действия делятся на подъемные и поворотные.

На рис. 33 показан поворотный обратный клапан, применяемый на горизонтальных и вертикальных трубопроводах для воды и пара при температуре до 225оС и давлении до 4 МПа.

Рисунок 33 Поворотный обратный клапан

Рисунок 33 Поворотный обратный клапан

Такой клапан состоит из корпуса 1 и крышки 2 . Проходное отверстие в корпусе перекрывается затвором 3, поворачивающимся в шарнире 4 . При подаче среды в левую часть клапана она своим давлением поворачивает затвор, проход клапана открывается и среда протекает через клапан. При прекращении подачи среды затвор под действием силы тяжести закрывается, а среда, находящаяся с другой стороны клапана, плотно прижимает его к седлу проходного отверстия. Такие клапаны выпускаются с проходом D 50-600 мм .

Для выпуска из аппарата рабочей среды (пара, сока) в случае превышения допускаемого давления применяют предохранительные клапаны, которые по конструкции делятся на грузовые и пружинные. В грузовых клапанах давлению среды противодействует сила груза, подвешенного на рычаге, в пружинных - сила пружины. Грузовые клапаны устанавливают на стационарных установках, а пружинные - на передвижных.

На рис. 34 показан грузовой предохранительный клапан.

Рисунок 34 Грузовой предохранительный клапан

Рисунок 34 Грузовой предохранительный клапан

Он состоит из корпуса 1 с фланцами 2 и 3 и крышки 4 . Проходное отверстие клапана перекрывается затвором 5, соединенным с помощью шпинделя 6 с рычагом 7, на конце которого установлен груз 8 . Рычаг может поворачиваться в шарнире 9 . Если сила давления среды под затвором меньше массы груза. То затвор перекрывает отверстие клапана и среда через клапан не проходит. Если сила, развиваемая давлением среды, становится больше массы груза, то затвор приподнимается и среда проходит через клапан, снижая давление в аппарате. Диаметр D прохода таких клапанов составляет 50 и 80 мм .

Основным расчетным размером (d) трубопровода является его диаметр. Он определяется уравнением:

Рекомендуется применять следующие скорости в нагнетательных трубопроводах:

Продукт Скорость, м/с
Сок, промой, вода 1,2 - 1,5
Свекловодяная смесь 0,8 - 1,5
Суспензия сока 0,8 - 1,2
Сироп и клеровка 0,8 - 1,0
Оттеки 0,6
Меласса 0,4
Известковое молоко 0,5 - 0,8

 

Так как вязкость воздуха и газов невелика, то допустимые скорости в трубопроводах для них значительно выше.

Газ или пар Скорость, м/с
Газ из газовой печи во всасывающей линии 20 - 25
То же в нагнетательной линии 15 - 20
Воздух и пары из вакуум-фильтров и конденсаторов 40
Воздух и газы из конденсатора к вакуум-насосу 25
Воздух из компрессора к вакуум-фильтру 15
Перегретый пар 30 - 40
Ретурный пар 25 - 30
Вторичный пар I и II ступеней выпарки 30 - 35
То же III ступени 35 - 40
То же IV и V ступеней 45 - 50
Пар в подогреватели 20 - 25

Трубопровод рассчитывается также на прочность, при этом определяется толщина стенок трубы. Для стальных труб при давлении до 0,5 МПа эта толщина составляет обычно 2 - 5 мм .

Для предотвращения потерь теплоты в окружающую среду и ожогов обслуживающего персонала все теплообменные аппараты, вспомогательное оборудование и трубопроводы (паровые, соковые, сиропные, конденсатные) покрываются слоем тепловой изоляции. При покрытии теплоизоляцией считается, что толщина её достаточна, если температура на наружной поверхности изолированной аппаратуры лишь незначительно превышает температуру окружающего пространства.

Наиболее пригодными материалами для изоляции являются совелит, асбоцемент, диатомит, минеральная вата и др. в виде мат, кирпичей и скорлупы. Применения изоляционных материалов органического происхождения (войлок, соломенные маты, дерево) следует избегать, так как они пожароопасны. Минеральная вата применяется при температуре изолируемой поверхности до 160оС , асбоцемент - до 450оС, совелит - до 500оС.

Поверх изоляции наклеивается марля, которая окрашивается клеевой краской. Вместо марли применяются также листы оцинкованной жести, что является более долговечным и придает изолируемой поверхности эстетический вид.

2.3.6. Подъемно-транспортное оборудование

Подъемно-транспортное оборудование предназначено для внутрицехового и межцехового транспортирования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на всех стадиях производства и складирования. На сахарном заводе средней мощности используется около 300 единиц подъемно-транспортного оборудования.

Подъемно-транспортное оборудование по своему назначению и конструктивному исполнению весьма разнообразно, но его можно объединить в две основные группы: грузоподъемные машины периодического действия и транспортирующие машины непрерывного действия. Грузоподъемные машины предназначены для подъема и перемещения грузов с одного места на другое. К ним относятся: домкраты, полиспасты, тали, лебедки, а также краны общего и специального назначения, краны-штабелеры и самоходные авто- и электропогрузчики.

Работа грузоподъемных машин характеризуется подъемом и перемещением грузов определенными порциями и возвратным движением (без груза) за новой порцией груза.

К транспортирующим машинам относятся транспортеры и элеваторы с гибким или жестким тяговым органом (ленточные, цепные, винтовые и др.); оборудование пневматического и гидравлического транспорта; насосы.

Работа транспортирующих машин характеризуется тем, что в зависимости от характера продукта грузовой поток может быть осуществлен в виде сплошной струи жидких, сыпучих или кусковых продуктов, а также в виде отдельных порций продуктов и отдельных штучных грузов.

2.3.6.1. Грузоподъемное оборудование

К простейшему грузоподъемному оборудованию относятся домкраты, полиспасты, механические и электрические тали и лебедки, а также мостовые и стеллажные краны-штабелеры, напольные самоходные погрузчики и специальные погрузочно-разгрузочные машины и агрегаты. Домкраты применяются для подъема единичных грузов на небольшую высоту, а полиспасты, тали и лебедки позволяют поднимать и перемещать грузы на значительные расстояния.

На рис. 35 представлен общий вид тали с электроприводом.

Рисунок 35 Электроталь

Рисунок 35 Электроталь

Эти тали выпускают грузоподъемностью от 0,25 до 5 т , высота подъема от 3 до 18 м , скорость подъема 8 м/мин , скорость передвижения (при управлении с пола) 20 м/мин . Такие тали применяются в сахарном производстве при ремонте и монтаже оборудования.

Электроталь состоит из барабана 2, на который наворачивается грузовой трос и который приводится во вращение от электродвигателя через редуктор 5, грузового крюка с подвеской 1 и тележки 3. Ток подводится гибким кабелем 4. В качестве аппаратуры управления и защиты применяются магнитные пускатели и кнопки "пуск-стоп".

Электротали выпускают как в продольном исполнении, когда ось барабана расположена вдоль однорельсового пути 6, так и в поперечном исполнении, с осью барабана, расположенной поперек пути.

Для механизации транспортных, складских и погрузочно-разгрузочных работ применяется значительное число разнообразных машин и механизмов, составляющих отдельную большую группу подъемно-транспортных машин, к которой относятся универсальные напольные самоходные погрузчики для штучных и насыпных грузов и специальные погрузочно-разгрузочные машины и агрегаты, применяемые в складах и ремонтных цехах (машины для операций со свеклой см. раздел "Свекла", с сахаром - см. раздел "Сушка и упаковка сахара").

Напольные самоходные машины, по сравнению с другими подъемно-транспортными средствами, компактны и маневренны, имеют высокие эксплуатационные показатели.

Для работы на открытых площадках широкое применение получили напольные автопогрузчики с вилочными захватами грузоподъемностью от 2 до 10 т. В закрытых помещениях применяются аккумуляторные погрузчики различной грузоподъемности.

Рисунок 36 Электропогрузчик

Рисунок 36 Электропогрузчик

Электропогрузчик (рис. 36) грузоподъемностью 0,5 т состоит из самоходной тележки и грузоподъемного устройства.

На раме тележки расположены аккумуляторная батарея 5, механизмы передвижения 6 и управления 4 тележкой и грузоподъемным устройством. Грузоподъемное устройство состоит из двух телескопических рам 1, грузовой цепи 2, грузовой каретки с вилами 3, гидроцилиндра с плунжером, которым поднимается одновременно внутренняя рама и грузовая каретка с вилами на заданную высоту. Габаритные размеры электропогрузчика позволяют применять его в стесненных условиях и в крытых вагонах.

2.3.6.2. Транспортирующее оборудование

К транспортирующему оборудованию, применяемому в сахарном производстве, относятся элеваторы для свеклы и сахара, ленточные транспортеры для свеклы, стружки, сахара, жома, грабельные транспортеры для жома, винтовые транспортеры для желтого сахара и жома, вибрационные транспортеры для влажного белого сахара и др.

Для вертикального перемещения свеклы, сахара и сухого жома применяют ковшовые элеваторы.

Рисунок 37 Ковшовый элеватор для свеклы

Рисунок 37 Ковшовый элеватор для свеклы

Ковшовый элеватор для свеклы (рис. 37) состоит из станины 1, обшитой со всех сторон листовой сталью, верхнего ведущего 2 и нижнего натяжного 3 барабанов и перекинутой через них цепи 4 с укрепленными на ней карманами-ковшами 5. Для предотвращения обратного хода барабана во время остановки элеватора на одном валу с барабаном устанавливают храповые колеса с защелками ("собачками"). Для предотвращения падения карманов при обрыве цепи предусмотрены ловители в виде выступов-защелок, захватывающих планку кармана в момент возникновения его обратного движения. Для натяжения цепи служит натяжное устройство 6, передвигающее нижний барабан.

Ковши 5 вместимостью 0,048 или 0,1 м3 выполнены в форме трехгранной призмы и изготовляются из листовой стали толщиной 2,5 - 3 мм . Такая форма ковшей обеспечивает высокий коэффициент наполнения и полное высыпание свеклы в сторону от элеватора. Ширина карманов соответственно 450 и 700 мм. Для отвода воды из ковшей в нижней части их боковин имеются отверстия, вода из которых вытекает в стороны. Для смывания грязи и песка на цепь элеватора подаются струйки воды из брызгалок.

Применяются короткозвенные калиброванные корабельные или шарнирные (втулочно-роликовые) цепи.

Свекла в элеватор поступает через загрузочную горловину, находящуюся на уровне второго-третьего ковша выше оси натяжного барабана. Разгрузочный лоток расположен на расстоянии двух ковшей ниже оси ведущего барабана.

Привод элеватора осуществляется электродвигателем через редуктор. Скорость перемещения ковшей на корабельных цепях 0,65 м/с, на шарнирных - 0,8 м/с.

В качестве тяговых органов элеваторов для сахара применяют ленты из пищевой резины с тканевыми прокладками, карманы к которым крепятся через стальные или дюралевые пластины. По конструкции эти элеваторы аналогичны элеваторам для свеклы. Ковши выполняют из дюралюминия вместимостью 2,2 л .

Ленточный конвейер (рис. 38) выполняется из двух барабанов - приводного 1 и ведомого 5 с натяжным устройством 6.

Рисунок 38 Ленточный конвейер

Рисунок 38 Ленточный конвейер

На барабаны натягивается бесконечная лента 3. Для предупреждения прогибания рабочей и холостой ветвей ленты под ней устанавливаются опорные ролики 2 и 4. Для рабочей ветви ролики могут иметь прямую и желобчатую форму, для холостой ветви ролики имеют только прямую форму. Привод транспортера осуществляется от электродвигателя 8 через редуктор 9 (червячный или цилиндрический) и ременную, цепную или зубчатую передачи.

Все элементы транспортера монтируются на опорной станине 7, изготовляемой из конструкционной стали углового или швеллерного профиля. Станину транспортеров большой длины изготовляют в виде отдельных секций, которые могут соединяться между собой болтами, заклепками или сваркой.

Узел ленточного транспортера, состоящий из приводного барабана, привода и опорной станины, называется приводной станцией, а узел, состоящий из ведомого барабана и натяжного устройства, - натяжной станцией. Приводную станцию устанавливают в конце транспортера, где снимается груз.

В качестве гибкого тягового органа в ленточных транспортерах применяют хлопчатобумажные, прорезиненные, резиновые, полимерные и металлические ленты в зависимости от рода перемещаемого груза, температуры и влажности среды.

Для транспортировки жома применяются наклонные, горизонтальные и горизонтально-наклонные грабельные транспортеры.

Рисунок 39 Грабельный транспортер

Рисунок 39 Грабельный транспортер

Наклонный грабельный транспортер (рис. 39) представляет собой установленный на каркас 1 желоб 9, в котором стружка перемещается движущимися граблями 11, прикрепленными к двум бесконечным параллельным втулочно-роликовым цепям 12.

Цепи надеты на две пары вращающихся в подшипниках 5 звездочек. Звездочки 6 являются ведущими, звездочки 3 - натяжными. Привод звездочек осуществляется от установленного электродвигателя через редуктор. Грабли опираются своими ползунами или ходовыми роликами на направляющие 8, по которым они и движутся.

Рабочей частью служит нижняя ветвь транспортера. Жом поступает в приемный бункер 2, попадает в желоб 9, захватывается граблями и транспортируется ими к выходному отверстию с разгрузочным рукавом 7. Для предотвращения разброса жома в разгрузочной части установлен щиток 4. Каркас 1 и лапы 10 являются опорами транспортера.

Грабельные транспортеры выпускаются с шириной желоба 400, 600 и 800 мм, скоростью перемещения грабель 0,8 м/с. Устанавливать их можно под углом до 50о.

Влажный сахар, выгруженный из центрифуг утфеля первой кристаллизации, в горизонтальном направлении перемещается на сушку вибрационным транспортером.

Рисунок 40 Вибрационный транспортер

Рисунок 40 Вибрационный транспортер

Транспортер (рис. 40) представляет собой две секции, смонтированные на общей раме. Каждая секция состоит из желоба 1, стоек 2, прикрепленных упругими элементами 3 к желобу и опорной раме 4 под некоторым углом к вертикали, и кривошипного привода 5. Для равномерности хода привод выполнен с использованием двух маховиков, установленных на приводном валу. Эксцентриситет приводного вала 24 мм, скорость вращения 220 об/мин . Транспортер работает следующим образом. За время одного оборота вала кривошип его меняет скорость желоба по величине и направлению. За время первой четверти оборота скорость желоба достигает максимальной величины, благодаря чему находящийся в желобе сахар начинает двигаться и приобретает скорость, несколько меньшую, чем скорость желоба вследствие трения. За время второй четверти оборота вала скорость желоба уменьшается, но сахар продолжает по инерции двигаться с нарастающей скоростью. Во время третьей четверти оборота скорость сахара уменьшается, так как желоб двигается в обратном направлении. В четвертой четверти оборота скорость сахара уменьшается до нуля. Таким образом, сахар в желобе движется скачками. При этом вследствие небольшого перетряхивания происходит некоторое подсыхание его.

Винтовые конвейеры, или шнеки (рис. 41) широко применяются для перемещения пылевидных, сыпучих и вязких материалов (сахар и др.) в горизонтальном и наклонном направлениях.

Рисунок 41 Винтовой конвейер

Рисунок 41 Винтовой конвейер

Рабочим элементом конвейера является винт с правым или левым направлением витков, укрепленных на валу 8. Вал приводится во вращение от электродвигателя через редуктор 1. По форме винты выполняются сплошными, ленточными, лопастными и фасонными. Винты со сплошной поверхностью применяются для перемещения пылевидных и мелкозернистых материалов, а ленточные, лопастные и фасонные винты - для перемещения вязких и кусковых материалов.

Винт располагается в трубе или желобе 7, изготовленном из листовой стали толщиной 1,5-2 мм. Опорами вала винта являются концевые подшипники 2 и 6, укрепленные в торцовых стенках желоба или трубы.

Для предупреждения прогиба вала в местах соединения секций устанавливают промежуточные подвесные подшипники 4. Желоб закрывают крышкой 3, которую затягивают болтами через уплотняющие прокладки. Продукт подают через патрубок 5, а разгрузку производят в любой точке по длине транспортера через разгрузочные отверстия 9 в дне желоба.

2.2.8. Сушка и упаковка сахара 2.4. Вторичные материальные ресурсы свеклосахарного производства

Новости

Аналитика и интересное о сахаре

News in English (delayed)