Спецвозможности
Техника и оборудование

Анализ зер­но­очис­тных се­па­ра­торов для современ­ных эле­ва­торов

22.06.2017
6835
Анализ зер­но­очис­тных се­па­ра­торов для современ­ных эле­ва­торов фото, иллюстрация

Увеличение производства зерна в Украине является одной из актуальных задач сельскохозяйственного производства. Среди основных его этапов - послеуборочная обработка, заключаеющаяся в очистке, сушке и хранении зерна. Послеуборочная обработка в его себестоимости составляет около 40%, а в затратах труда - более 50%. В связи с этим послеуборочная обработка и хранение зерна являются неотъемлемой и важной составляющей сельскохозяйственного производства.

 

Во время хранения зерна происходят большие потери. В передовых странах-производителях зерна (Канаде, США, Австралии) эти потери составляют около 7-8%. Потери в странах «третьего мира» составляют едва ли не четверть собранного урожая, а по данным ФАО, в отдельных странах эта цифра достигает 30 и даже 50%. В Украине, как считают специалисты, теряется не менее 15%. В пересчете на натуральные показатели - это около 5 млн т зерна.

Необходимость очистки зерна в зерновых сепараторах

Свежеубранное зерно (зерновой ворох) поступает на приемные и перерабатывающие предприятия с примесями - зерном неосновной культуры, частицами соломы и колосьев, половой, семенами сорняков, песком, комочками почвы и т. п. Примеси ухудшают качество продовольственного и семенного материала, затрудняют его хранение. Несвоевременная и некачественная очистке семенного материала приводит к повышению его влажности, самосогреванию, плесени, ухудшению посевных и товарных качеств и пр. Послеуборочная обработка зерна предусматривает его очистку, сортировку и сушку с доведением его показателей до базисных кондиций. При переработке на готовую продукцию зерно дополнительно очищают от примесей и сортируют по размерам (крупности) на фракции.
Сепаратор БСХ-300 Хорольського механічного заводу

Предварительная очистка зерна в зерновых сепараторах является одной из важнейших технологических операций его послеуборочной обработки в системе подготовки зерна к хранению. После сбора и выделения из вороха зерновой материал представляет собой смесь зерна основной культуры и до 15% зерновых примесей - поврежденного и незрелого, более уязвимого к воздействию вредных организмов, посторонних культурных растений, сорняков, а также различных примесей минерального и органического происхождения. Отдельные примеси в партиях зерна имеют более высокую влажность (в 1,5 раза больше), чем само зерно. К тому же, их часто поражают микроорганизмы. Это приводит к более быстрому согреванию загрязненных партий зерна и, как следствие, росту его потерь. Кроме того, примеси приводят к образованию уплотненных слоев в штабеле зерна, которое при недостаточной вентиляции быстро портится. Предварительная очистка зерна зерноочистительными сепараторами позволяет выделить из полученного на сушку зернового вороха грубые, соломистые легкие примеси сорняков с высокой влажностью (до 40% и более), что снизит влажность зерна до сушки на 1-2%. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить расход топлива в процессе сушки.

Засоренность зернового материала, поступающего на послеуборочную обработку, составляет 4-8%, но может достигать 10-15% зерновой примеси, в частности, сорной примеси - 3-5%.

Качество зерна при хранении с увеличением количества примесей существенно снижается. Так, при хранении ржи влажностью 16,7% без примесей продолжительность до появления плесени составляет 68 суток, а при 10%-м загрязнении примесями этот срок сокращается до 6 суток. Даже хранение зерна влажностью до 15%, не прошедшего предварительной очистки от примесей, особенно мелких, способствует значительному снижению его качества.

Сепаратор БСХ-100 Хорольського механічного заводу

При хранении зерна в неочищенном виде при наличии в нем кусочков стеблей, листьев и семян сорняков повышенной влажности быстро повышается на 2-4% влажность самого зерна. Наиболее интенсивно растет влажность в первые 6 часов после сбора. Поэтому обязательной является очистка засоренного зерна сразу после его поступления на элеватор. Ее должны проводить с помощью машин, позволяющих выделять примеси высокой влажности.

Процесс послеуборочной обработки зерна зерновыми сепараторами на современных элеваторах предусматривает предварительную очистку, сушку влажного зерна, хранение, доочистку сухого (или подсушенного) зерна с доведением до необходимых кондиций перед отправкой, а в некоторых случаях - еще и межоперационное хранение.

В себестоимости производства зерна доля очистки и сортировки при послеуборочной обработке не превышает и 10%. И отказ от этих операций или некачественное выполнение их приводит к большим потерям, размер которых может значительно превышать цену расходов на очистку.

Виды зерноочистительных сепараторов 

Каждый вид примеси удаляется определенным видом машин. Основу зерноочистительных агрегатов составляют воздушно-решетные сепараторы, использующиеся для предварительной очистки и частичной сортировки зерна. Они имеют воздухоочистительные и решетные системы. Эти машины работают при минимальных затратах энергии по сравнению с воздушными системами и триерными блоками.

Воздушно-решетные зерновые сепараторы распределяют зерновую смесь по двум признакам - размерам (ширине и толщине) и скорости витания компонентов. Сочетание в одной машине решетного и пневмосепаратора улучшает эффективность очистки, дает возможность использовать один механизм распределения зернового потока по ширине сепарирующих органов машины - пневмоканалов и решет.

Схемы компоновки воздушно-решетчатых зерновых сепараторов разнообразны. Наиболее распространенной является схема, при которой воздушной очистке предшествует очистка на плоских решетах. Наличие в материале примесей, выделяемых решетом, почти не влияет на работу пневмосепаратора, но эффективность работы решет после снятия легких примесей существенно повышается. Такую схему компоновки использовали в сепараторе БСХ-300 Хорольского механического завода (рис. 1).

Существуют схемы, где пневмосепаратор устанавливают после решетного стана. Эти схемы применяют в машинах отечественных и зарубежных фирм малой производительности или для предварительной очистки зерна, где установлены плоские решета с большими отверстиями. Примером может быть сепаратор БСХ-100 Хорольского механического завода (рис. 2).

Встречаются технологические схемы двукратной очистки зерна воздушным потоком после решета и к нему, например, в машинах типа А и V немецкой фирмы PETKUS (рис. 3).

Сепаратор разделяет зерновую смесь на ситах по толщине и ширине компонентов и по их аэродинамическим свойствам. Разделение выполняется последовательно. Сначала зерно очищается от легкой примеси (пыли, половы) воздухом в пневмосепараторах на выходе из бункера, а затем просеивается на плоских решетах, где удаляются крупные и мелкие примеси. Отсортированное зерно дополнительно провевается восходящим воздушным потоком в аспирационном канале на выходе из сепаратора.

С изменением конструктивных особенностей элеваторов зарубежные и отечественные производители начали разрабатывать новые виды оборудования - зерновые сепараторы барабанного и роторного типа. Так, например, Карловский машиностроительный завод разработал сепаратор барабанного типа КБС (рис. 4), производительностью 100-175 т/ч, который является аналогом сепаратора фирмы MAROT. ООО «ОЛИС» (г. Одесса) освоило производство широкого типоразмерного ряда сепараторов барабанного типа ЗСО ЛУЧ, производительностью от 25 до 300 т/ч (рис. 5).
Сепаратор V-15 німецької фірми Petkus

Аналогичные сепараторы выпускаются и зарубежными производителями. Особыми отличиями барабанных сепараторов являются меньшие динамические нагрузки на узлы по сравнению с сепараторами с плоскими ситами, тихоходность, отсутствие шума и вибрации. По принципу действия сепараторы барабанного типа существенно не отличаются, разным является только конструктивное исполнение некоторых узлов. Такие сепараторы могут использоваться для предварительной очистки зерна и его первичной и вторичной очистки. Сепараторы КБС и ЗСО ЛУЧ оборудованы аспирационными каналами, что позволяет выделять легкие примеси из зерновой массы на входе в машину. Зарубежными производителями сепараторов барабанного типа являются фирмы DENIS (Франция), MAROT (Франция), Mulmix (Италия), Spomasz (Польша).

Роторный зерновой сепаратор Prof SEED немецкой фирмы RIELA

Отдельно следует выделить роторный зерновой сепаратор Prof SEED немецкой фирмы RIELA (рис. 6). Он состоит из пневматического сепаратора и набора барабанных вертикально расположенных решет. Загрязненное зерно (1) через разделитель (2) подается на барабаны, которые состоят из внутреннего и внешнего решет (3). Они работают по принципу планетного движения, то есть вращаются вокруг своей оси и одновременно вокруг оси машины. Под действием центробежной силы зерно откидывается на внешние решета. Большие примеси задерживаются на внутренних (4), а мелкие - на внешних (5). Затем очищенное зерно каналами (6) попадает в выводные отверстия (7). Оттуда очищенный материал проходит через воздушный сепаратор AIR SEED (8), где легкие частицы и пыль отсасывают вентилятор (9) в циклон или емкость для мусора, a чистый материал выводится из сепаратора через канал (10).

Зерновые сепараторы вибрационного типа А1-БЦСМ-100 и Р8-БЦСМ-50 
Сепаратор Р8-БЦСМ-50

Одним из способов интенсификации процесса сепарации зерна является использование дополнительного силового поля при вибрационном и вращательном движениях рабочих органов. Такой способ используется в зерновых сепараторах вибрационного типа А1-БЦСМ-100 и Р8-БЦСМ-50 (рис. 7). Рабочий орган сепарирующего блока - вертикальное цилиндрическое сито, вращающееся вокруг вертикальной оси с колебательными движениями. На внутреннюю поверхность решета подается зерновой материал. Благодаря действию центробежных сил частицы меньше размеров отверстий решета проходят их, а больше - постепенно опускаются вниз, где отводятся шнеком или другими транспортными устройствами. В вертикальном цилиндрическом решете поле центробежных сил инерции распределяется равномерно по всей поверхности, а кругового сдвига зернового слоя в период установившегося его движения не происходит. Чтобы материал не «прилипал» к решету и происходило относительное перемещение зернового слоя его поверхностью, дополнительно применили механизм вибрации ситового цилиндра в вертикальной плоскости.
Сепаратор КБС  барабанного типу

Благодаря конструктивным особенностям решета процесс сепарирования характеризуется повышенным травмированием зерновок. Края отверстий решета при возвратно-поступательном или вращательном движениях наносят микроповреждения зерновке, что негативно сказывается на хранении и посевных свойствах. Это становится особенно важным при подготовке посевного материала. Есть и другие недостатки, вызванные конструктивными особенностями. Так, например, интенсификация процесса просеивания на барабанно-центробежном сепараторе ограничена определенной величиной скорости вращения цилиндров, при которой частицы материала настолько сильно прижимаются к поверхности, что сдвинуть их с места невозможно никакими дополнительными усилиями.

Анализ технического совершенства зерноочистительных сепараторов 

Наряду со значительным разнообразием оборудования, используемого на элеваторах для сепарирования зерна, оно не всегда соответствует требованиям технологии производства и часто имеет значительную энерго- и металлоемкость. Поэтому перед руководителями предприятий постоянно стоит задача повышения эффективности использования парка оборудования и рационального выбора при приобретении новых машин (табл. 1).

Роторний сепаратор PROF-SEED німецької фірми RIELA

Для определения показателей технического совершенства сепараторов выбрали два критерия: удельная энергоемкость (e, кВт-ч/т) и удельная металлоемкость (m, кг/(т/ч)). Их определили как отношение мощности привода и массы машины к производительности (табл. 2).

Анализируя данные табл. 2, следует отметить, что для сепараторов с плоским решетом критерии е и m изменяются в пределах от 0,013 до 0,05 и от 10 до 34 соответственно, тогда как для барабанных машин - от 0,023 до 0,09 и от 16,7 до 29 соответственно. Барабанно-вибрационные и роторные сепараторы имеют значительно более высокие значения удельной металло- и энергоемкости, что объясняется особенностями их работы и строения. Проведенный анализ свидетельствует, что сепараторы с плоскими ситами доминируют над другими сопоставимыми условиями.

Учитывая практический опыт, отметим, что уменьшение количества примесей за один проход через сепаратор более чем на 4% достигается на барабанно-вибрационном сепараторе. Этот показатель для сепараторов с плоским решетом типа БСХ составляет около 4%, а для барабанного сепаратора типа КБС - не более 2%. В то же время количество битого зерна после прохождения зернового вороха через барабанно-вибрационный сепаратор увеличивается на 2%, а при прохождении через сепараторы с плоским и цилиндрическим решетом - на 0,02-0,05%.

Выводы

Таким образом, учитывая степень засоренности зерна и его физико-механические свойства, использование барабанно-вибрационных сепараторов будет целесообразным для очистки семян подсолнечника, тогда как для зерна кукурузы желательно использование барабанного сепаратора, а универсальными можно считать сепараторы с плоскими ситами.

Ю. Сухенко, д.т.н., профессор, В. Сарана, к.т.н., доцент,

Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины

 

Информация для цитирования
Аналіз зер­но­очис­них се­па­ра­торів для су­час­них еле­ва­торів / Ю. Сухенко, В. Сарана// Спецвипуск ж. Пропозиція. Зерно: від поля до елеватора / — 2016. — С. 16-20

 

 

Интервью
Международная семеноводческая компания Strube, которая специализируется на селекции сахарной свёклы, пшеницы, ржи и рапса, в 2017-м отмечает вое 140-летие. В Украине офис компания открыла в 2008 году.
Ансгар Борнеманн, директор Nestlé в Украине та Молдове
Nestlé в Украине активно сотрудничает с местными поставщиками. По данным на конец 2016 года, около 70% компонентов для своих товаров компания покупает на местном локальном рынке. С 2007 года Nestle

1
0