Забезпечення необхідних умов для зберігання зерна, або Чий силос краще адаптований...
Базовими технічними елементами системи активного вентилювання зерна є конструкційне виконання металевого силоса і пристосованість до ефективного відведення із його об’єму та з маси зерна надлишкової температури й вологи. До складу вентиляційної системи входять вентилятори, патрубки подавання повітря у силос, повітровідводи, дахові повітровідводи і настил аероднища.
Базовими технічними елементами системи активного вентилювання зерна є конструкційне виконання металевого силоса і пристосованість до ефективного відведення із його об’єму та з маси зерна надлишкової температури й вологи. До складу вентиляційної системи входять вентилятори, патрубки подавання повітря у силос, повітровідводи, дахові повітровідводи і настил аероднища.
Способи зберігання зерна за допомогою металевих силосів.
Вибір вентилятора
Із двох основних типів вентиляторів, які використовуються в АПК — осьових і відцентрових, — у вентиляційних установках елеваторів, сільськогосподарських і зернопереробних підприємств найчастіше використовують відцентрові вентилятори середнього тиску (до 3 кПа). Відцентрові вентилятори високого тиску (8–12 кПа) застосовують у системах пневматичного транспорту. Осьові вентилятори придатні для переміщення великих об’ємів повітря за потреби створити невеликий тиск.
Відцентрові вентилятори із крильчатками мають низький рівень вібрації, що обумовлює тривалий термін їхньої експлуатації. Осьові вентилятори характеризуються підвищеною продуктивністю та економічністю роботи, що досягається уникненням відтоку повітря назад із вентилятора між лопатями і корпусом завдяки мінімальним зазорам і конструкції лопатей, що значно підвищує ефективність їхнього використання. Вентиляція відбувається за таким принципом: повітряний потік проходить через внутрішні повітроводи і спрямовується вгору — через зернову масу.
Як генератори повітряного потоку у цій вентиляційній системі застосовують вентилятори:
- відцентрові — потужністю 2,25–37,5 кВт з частотою обертання
1750–3500 об./хв, які характеризуються низьким рівнем шуму. Це свідчить про низький рівень вібрації під час роботи — вона лише незначною мірою передається на корпус силоса. Це, своєю чергою, сприяє збільшенню життєвого циклу (тривалості служби) самого силоса. Корпус вентиляторів виготовлено із гальванізованої сталі. Привідні електродвигуни живляться від електромережі з частотою струму 50 та 60 Гц;
- прямоточні — створюють повітряний потік статичного тиску, який перевищує функціональні можливості осьових вентиляторів. Їхня потужність досягає 1,5–5,6 кВт. Працюють від мережі зі струмом із частотою 50 та 60 Гц.
Пневматичні вентилятори як супутню продукцію машинобудування для зерновиробництва виробляє багато фірм. Кожен тип вентилятора має свої конструкційні особливості і параметри, які й обумовлюють його вибір для застосування у вентиляційній системі. Для прикладу: пневматичні вентилятори компанії Neuero (Німеччина) мають потужність електроприводу, що сягає від 1 до 22 кВт (таблиця). Вони здатні забезпечити подавання повітря в силос і проходження його через товщу насипу зерна заввишки до 30 м під напором до 1000 МПа, забезпечують об’єм повітря від 2000 до 45 000 м3. Таким чином досягається висока швидкість, продуктивність та ефективність аерації зерна. До інших переваг відносять незначні витрати для забезпечення процесу продування повітрям: один вентилятор оптимальної потужності, що, як правило, застосовується для цього, має потужність всього 5,5 Вт/год. Тривалість циклу аерації залежить від пори року та різниці температури навколишнього середовища і зерна у силосі та може тривати до 120 год.
Залежно від режиму вентиляції, потрібного для забезпечення відповідних параметрів усередині силоса, вентилятори можна технологічно монтувати на різній висоті. Для поліпшення відведення відпрацьованого повітря, що пройшло через весь «стовп» зерна по всій висоті силосу знизу вгору, використовують витяжні вентилятори, які розміщують на даху силоса (силоси серії 40-Series компанії GSI). Такі технічні рішення допомагають досягти бажаної ефективності у процесі видалення відпрацьованого повітря та підвищити в цілому продуктивність усієї системи повітровідведення.
Практика експлуатації металевих силосів останніми роками свідчить, що мають місце випадки руйнування (розриву) їхніх металевих конструкцій. З-поміж інших причин такого негативного явища називають наявність вібрації конструкції силоса, що обумовлюється використанням у їхньому складі вентиляторів, застосовуваних для вентилювання зерна. Тож звідси — першочергова вимога щодо забезпечення належного технічного стану вентиляторів, насамперед високої точності динамічного балансування вентиляторної крильчатки. Ці параметри мають бути точно дотримані і контрольовані як під час монтажу, так і в процесі експлуатації вентилятора.
Умови зберігання зерна.
Подавання повітря у силос
Повітряний потік, що генерується та подається вентилятором у силос, надходить у простір силосного настилу або аераційної підлоги. Добрим прикладом їхнього конструкційного виконання є підлоги виробництва компанії GSI, яка пропонує багато грамотних технічних рішень, що задовольняють усі вимоги відповідно до типу зерна та режиму його аерації: повне підлогове покриття, покриття, що вкладається на фундамент, різні типи канальної вентиляції. Усі деталі конструкції підлоги мають гальванічне покриття, що сприяє їхньому надійному і тривалому використанню.
Підлога може бути виготовлена із секцій завширшки 9 см, у цілому вона достатньо жорстка та міцна. Настильний матеріал CUT-LOK має площу аераційних отворів, що становить 12% площі покриття і не перешкоджає вільному проходженню повітря. Підлогове покриття установлюють на унікальну систему монорейкових опор стійково-балкової конструкції — вони забезпечують надійну стійкість підлоги за найскладніших умов експлуатації.
Силоси для зберігання зерна.
Системи відведення відпрацьованого повітря із силосів (бункерів)
Значна потужність пневматичних вентиляторів, що забезпечують подавання потрібного об’єму повітря у силос та водночас — створення великого напору, завдяки чому повітря проходить через значну товщу зерна, накладають відповідні вимоги до конструкції силоса щодо видалення такого відпрацьованого повітря із нього. Для цього використовують бічні та дахові повітровідводи.
Силоси для зберігання зерна.
Особливості конструкції систем забезпечення якості зерна у силосах деяких компаній
Силоси із пласким днищем типу FSP (компанія FeeRum, Польща) призначені для довготривалого та безпечного зберігання насіння зернових, ріпаку, кукурудзи та інших с.-г. культур. Вони мають значну місткість, що досягає 13,7 тис. т. Передбачена можливість провітрювання зернового матеріалу, що зберігається, природним повітрям. Вони мають попідпідлогову транспортну систему та відповідний підбір перфорованих підлог для активної вентиляції зерна, вентиляторів для провітрювання і дахових вентиляційних клапанів. У комплексі це забезпечує нормальне кондиціювання зерна і його природне досушування. Як елементи стандартного обладнання силоси мають отвори для провітрювання даху і перфороване днище для активної вентиляції. Як додаткове обладнання зерносховища FSP можуть мати провітрювальні вентилятори, обіговий зачисний транспортер, датчики рівня заповнення силоса зерном, систему вимірювання температури.
Технічною проблемою зернових силосів є відновлення рівноваги тиску повітря всередині приміщення із зовнішніми умовами за інтенсивного одноразового вивантаження зерна. Конструкційне виконання силосів для зберігання зерна компанії Kepler Weber (Бразилія) (компанія-дилер — AMfora, Дніпропетровськ), що постачаються на ринок зернозберігального обладнання України останніми роками, успішно враховує цей технологічний нюанс. Для ефективнішого відновлення верхнього об’єму повітря у силосі під час вивантаження зерна та процесу аерації в процесі його зберігання на даху конусоподібної форми монтують комплекс віддушин.
Для непроникності корпуса силоса, що важливо для запобігання затіканню води у разі випадання дощів та інших природних опадів, застосовано ексклюзивну систему його герметизації. Це, своєю чергою, сприяє кращій ефективності процесів аерації, оскільки забезпечує менші витрати електроенергії та оптимізацію процесів фумігації. Силоси Kepler Weber із конусним днищем мають невеликий об’єм — від 21 до 779 т, тому їх можна використовувати також для тимчасового зберігання зерна у процесі його приймання і сушіння — як буфери, що регулюють потік повітря, і для оптимізації ефективності роботи технологічного обладнання комплексу. Вони також можуть бути використані як відвантажувальні ємності для завантаження автотранспорту та залізничних вагонів. Незважаючи на невеликі об’єми, вони мають значну кількість технічних рішень, що сприяють ефективному зберіганню зерна:
- віддушини на конусному даху;
- системи аерації зерна — повітря продувається через зернову масу, тим самим забезпечується збереження стартової якості зернопродукції.
Переваги системи:
- вирівнювання температури у зерновій масі;
- зменшення і підтримання необхідного рівня вологості зерна;
- попередження та усунення непотрібних запахів;
-запобігання проникненню комах усередину силоса.
Зернові конусні силоси серій NCHT і FCHT (компанія GSI, США) мають об’єм до 35,5 тис. м3. Їх застосовують, коли потрібне регулярне вивантаження зерна або просто задля зменшення витрат на розвантажувально-навантажувальні операції. У їхній конструкції використано унікальний вентиляційний клапан, який відповідає усім вимогам щодо вентиляції.
Вентиляційний клапан із решіткою на шарнірах має дротяний екран — сітку із крупними вічками, що встановлений вертикально (для запобігання проникненню всередину силоса птахів) та вільно обертається для зручного видалення сміття, яке накопичилося у ньому. GSI також виготовляє покрівельні панелі з ексклюзивною попередньо перфорованою у заводських умовах витягнутою крайкою для приєднання вентиляційних каналів. Також компанія пропонує аераційні системи, які задовольняють усі вимоги до кондиціювання. У конусні силоси комерційного призначення на замовлення можуть бути вмонтовані міцні гофровані і перфоровані аераційні труби зі сталі завтовшки 1,8 мм. Конструкційні системи передбачають їхнє щільне приєднання до конуса, що не перешкоджає руху зерна навколо труби. У поєднанні із проточним радіальним або лопатевим осьовим вентилятором аераційні труби забезпечують неперевершену ефективність і високу продуктивність кондиціювання зерна. Також додатково на бажання замовника силоси можуть бути дооснащені опційними системами, такими як:
проточні радіальні вентилятори — їх застосовують за високого статичного тиску, що виходить за межі робочого діапазону лопатевих осьових вентиляторів. Вони здатні забезпечити потік повітря до 672 м3/хв. Причому це широкий ряд моделей вентиляторів потужністю від 3,7 до 19 кВт, одно- або трифазні;
лопатеві осьові вентилятори — застосовують у силосах, які потребують сильного потоку повітря за низького статичного тиску. Вони мають потужність від 0,7 до 11 кВт. Такі вентилятори — з особливою конструкцією лопатей — призначені для максимально ефективної роботи із приводом від цих двигунів.
Умови зберігання зерна.
Компанія TORNUМ (Швеція) пропонує бункери-сховища з пласкими перфорованими цинково-сталевими днищами Channel Lock. Їх розроблено з урахуванням навантажень і напружень, які виникають у процесі сушіння та аерації зерна, що зберігається, а також під час роботи розвантажувальних шнеків і технологічних систем рециркуляції. Аркова конструкція забезпечує ущільнення секцій під час вивантаження зерна на днище. Гладенька поверхня підлоги легко очищається. Бункери обладнано системою подвійного призначення — для аерації та розвантаження зерна. Залежно від об’єму для бункерів передбачено широкий асортимент сушильних вентиляторів, які забезпечують потрібний статичний тиск повітряного потоку, що нагнітається в бункер.
Зернові силоси від компанії «Зернова столиця» (Одеса) із пласким дном мають місткість від 50 до 40 000 т, розміщуються на бетонних основах і обладнані спеціальними каналами для вентилювання зерна. Цей виробник також виготовляє бункери із конусним днищем, які теж встановлюють на бетонні підлоги, однак вони мають спрощену конструкцію — для вентилювання зерна у таких місткостях у лійці конуса встановлено зонд активного вентилювання.
Технологія зберігання зерна.
Зернові системи Siolux Steel (виробник — компанія Siolux Steel) мають діаметр до 40 м, їхня місткість сягає 35 тис. м3. Для вентиляції зерна повітрям у даху змонтовано повітровідводи, які мають велику пропускну площу (вічка розміром 38×38 см) для вільного руху повітря. Попередньо прорізані отвори у даху, із відбортуванням робочої крайки, забезпечують щільне та водночас надійне кріплення повітровідводів, що запобігає потраплянню вологи та конденсату всередину силоса. Плити бетонної підлоги для ефективної вентиляції зерна знизу вгору через масу зерна (від днища) добирають залежно від довжини вентиляційних каналів і діаметра силоса. Для цього можна використати широкий набір систем і суцільних аероднищ. Для надходження у силос повітряного потоку потрібної потужності застосовують вентилятори типу Siolux.
Зернові силоси із пласким днищем (ПП «Лубнимаш») на бажання замовника обладнують системами активного вентилювання і повного контролю зерна, що зберігається. Системи активного вентилювання зерна, що подають повітря через аераційні канали, розміщені в підлозі. Вони забезпечують витрату повітря не менше 8 м3 за хвилину на тонну місткості за повністю завантаженого зернового силоса.
Силоси для зберігання зерна.
Компанія Scafco Grain Systems Co (США) для сушіння зерна в пласкоднищевих силосах використовує систему активного вентилювання, змонтовану під підлогою із перфорованих гальванізованих сталевих елементів, що забезпечують площу перфорації до 13%.
У силосах із конусним днищем для активного вентилювання зерна застосовують жорстку перфоровану і гофровану трубу із гальванізованої сталі.
Зернові силоси Obial (компанія Altuntas Grup, Туреччина) із пласким днищем мають вентиляційні канали активної вентиляції зерна, що розміщені у фундаменті. Поверх вентиляційних каналів настилається вентиляційний настил із 3-міліметровою перфорацією. Для зберігання ріпаку та інших дрібнонасіннєвих культур можна використовувати перфорацію із меншим діаметром отворів. Залежно від місткості і параметрів силоса проектується модель і розраховується потужність силосного вентилятора.
Для аерації внутрішнього простору силоса та збіжжя в ньому використовують вентилятори марки AL-FAN осьового або радіального типу. Залежно від потреби на дахах деяких моделей силосів із великою місткістю можуть бути використані осьові вентилятори із розмахом лопатей до 560 мм. Для складських приміщень із підлоговим зберіганням зерна компанія Altuntas Grup виготовляє рифлені та додатково укріплені і з’єднані між собою мобільні тунельні вентиляційні канали.
Така активна вентиляція Obial значно ефективніша у боротьбі з комахами-шкідниками, знижує рівень пошкодження та ризики псування зерна, зокрема запобігає появі плісняви, значно зменшує показник його відносної вологості, а також потребу застосування фумігації зерна хімікатами. Система пошарового контролю температури у зерновому насипі дає змогу визначити в ньому точки підвищеної температури зерна та виявити осередки життєдіяльності комах, попередити небажане переміщення зерна із одного силоса в інший (у разі необхідності проведення боротьби з ними), а разом з тим й уникнути
небажаних витрат.
Висновок
Для забезпечення високоякісного збереження зерна у силосах (бункерах) виробники приділяють значну увагу їхній елементній базі та відповідним системам. Це обумовило значний розвиток технології їхнього виробництва та достатньо високий технічний рівень вентиляційних систем, що забезпечують належну аерацію зерна і відповідний температурний режим у процесі його зберігання, завдяки чому досягається якісне зберігання зерна без втрати його кількості та споживчих і посівних характеристик.
М. Занько, канд. техн. наук, ст. наук. співробітник, завлабораторії наукових досліджень і випробувань машин для збирання та первинної переробки врожаю, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого