Нормы проектирования систем аспирации и пневмотранспорта в деревообрабатывающем производстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нормы проектирования систем аспирации и пневмотранспорта в деревообрабатывающем производстве

Трофимов С.П.

Отражены результаты разработки норм проектирования систем аспирации и пневмотранспорта измельченной древесины в деревообрабатывающей промышленности. Они имеют статус технического кодекса установившейся практики (ТКП) и предназначены для использования в Республике Беларусь.

It reflects the results of the development norms of design aspiration and pneumatic conveying systems crushed wood in the woodworking production. It has the status of a technical code of practice (TCP) and intended for use in the Republic of Belarus. аспирация деревообрабатывающий пневмотранспорт

Системы аспирации и пневмотранспорта (САП) в деревообработке выполняют функции удаления измельченных отходов, образующихся при пилении, фрезеровании, сверлении, шлифовании, выполнении других технологических операций, а также вытяжной вентиляции помещений и обеспечения требуемых санитарно-гигиенических условий труда. Они являются важной составляющей транспортного обеспечения многих производств.

К преимуществам САП относятся: автоматизация удаления измельченных материалов от режущих головок и других мест их образования; компактность конструктивных элементов; возможность сложной пространственной трассировки и размещения в стесненных условиях; простота изготовления, управления и регулирования; высокая производительность;; небольшие затраты на монтаж, ремонт и обслуживание.

Наряду с положительным САП характеризуются: высоким потреблением электрической и тепловой (в отопительный период) энергии; повышенной (в некоторых производствах) взрывопожарной опасностью и факторами вредного воздействия на окружающую среду (шум и выбросы загрязнителей в атмосферу). Низкая эффективность аспирации может явиться причиной ухудшения работы режущих головок и качества обработки материала.

Как правило, САП требуют индивидуального проектирования с учетом состава, режима работы обслуживаемого оборудования и условий конкретных производств [1-4]. Без аэродинамического расчета, определения мощности привода и регулирования вентилятора используются обычно только аспирационные фильтры-стружкоотсосы для локального обслуживания технологического оборудования. Они не предусматривают вынос отходов за пределы цеха, а при выборе этих устройств принимается во внимание потребная производительность по воздуху.

Задачи обеспечения технологической и энергетической эффективности, взрывопожарной, экологической безопасности производств изначально решаются при проектировании предприятий и технических систем (рис. 1), конструировании, изготовлении, выборе элементов комплектации и материалов, а также в процессе монтажа, пуско-наладки, контроля состояния, регулирования и эксплуатации технологического оборудования и САП.

Одним из основополагающих принципов проектирования, эффективной, безопасной эксплуатации и контроля функционирования систем аспирации является техническое нормирование их рабочих параметров, которое базируется на результатах практического опыта и научно-исследовательских работ.

Правила и технические нормы, имеющие отношение к обеспечению пожаро-, взрывобезопасности при проектировании предприятий, при выборе оборудования и эксплуатации систем аспирации фрагментально отражены в некоторых технических нормативных правовых актах (ТНПА), ссылки на которые приведены в [1-4], однако единых специальных норм проектирования этих сложных дорогостоящих, энергозатратных и небезопасных по нескольким критериям систем до сих пор не было.

Указанные характеристики САП, опыт эксплуатации и факты происшествий, на предприятиях включая трагические (взрывы на Минском заводе радиотелефутляров в 1972 г. - погибло более 100 чел., в производстве древесных гранул «Пинскдрев-ДСП» в 2010 г. - более 10 чел. и др.), обусловливают актуальность совершенствования проектных решений и норм в области аспирации деревообрабатывающих производств.

С учетом вышеуказанных обстоятельств в 2011 г. на совещании в Госстандарте РБ в соответствии с поручением Совета Министров РБ было принято решение о разработке технического кодекса установившейся практики - ТКП «Системы аспирации и пневмотранспорта в деревообрабатывающем производстве, включая производство древесных топливных гранул (пеллет) и брикетов. Нормы проектирования». В процессе подготовки к разработке норм и некоторых консультаций принимали участие специалисты РБ, РФ, Австрии, Литвы и Германии.

Разработка ТКП базировалась на результатах предшествовавших исследований, анализа большого количества источников информации, технических норм проектирования и стандартов Республики Беларусь и других стран. В частности были рассмотрены нормативные документы евросоюза EN 12779:2004+A1:2009 «Sicherheit von Holzbearbeitungs-maschinen - Absauganlagen fьr Holzstaub und Spдne - Sicherheitstechnische Anforderungen und Leistungen», EN 14491:2012 «Dust explosion venting protective systems», директива «Directive 94/9/EC Atex 95 «Equipment and protective systems intended for use in potentially explosive atmospheres» и ряд других актуальных, в условиях импорта оборудования.

Национальной ассоциацией пожарной безопасности США разработаны нормативные документы, также имеющие отношение к САП в деревообработке, например NFPA 664 «Standard for the prevention of fires and explosions in wood processing and woodworking facilities» и ряд других.

Следует отметить более активную, чем у нас, разработку технических нормативных правовых актов в области эффективности и безопасности САП техническими комитетами ЕС, однако по многим причинам применение этих документов в нашей стране практически невозможно. Вместе с тем необходим учет характеристик импортируемого оборудования и наличие сертификата на соответствие директиве ATEX.

Был проведен анализ параметров основных видов деревообрабатывающего оборудования, связанных с аспирацией. Интенсивность поступления отходов в САП характеризуется непостоянством - от полного отсутствия (в определенные периоды времени) до максимальной, которая должна быть учтена при проектировании. Эти изменения могут быть вызваны переходом на другой вид выпускаемой продукции, необходимостью перепланировки производственных участков и установки нового оборудования. В условиях режима непостоянной работы режущих головок и изменения параметров материальных потоков в сети разветвленных воздуховодов значительно усложняется поиск решений повышения эффективности и работоспособности САП.

ТКП устанавливает технические нормы проектирования САП низкого и среднего давления (до 10 кПа) и предназначен для применения в проектных организациях при разработке документации на новое строительство, реконструкцию предприятий или этих систем, а также при экспертизе разработанных проектов.

Требования ТКП должны учитываться при комплектной поставке изготовителем системы аспирации и пневмотранспорта измельченной древесины для определенного состава технологического оборудования.

Действие ТКП не распространяется на пневмотранспортные установки, которые выполняют только транспортные функции и не используются в технологических процессах (например, при разгрузке и загрузке транспортных средств), на системы пневмотранспорта, входящие в технологические линии комплексной поставки (например, производства плит), а также на контейнерные (капсульные) пневмотранспортные установки.

Требования введенного ТКП распространяются на проектирование и оборудование САП отечественных и зарубежных производителей. Рис. 1 иллюстрирует, разрешенное безопасное, целесообразное и обоснованное, в определенных условиях, размещение вентиляторов и воздухоочистных установок на покрытии деревообрабатывающего цеха иностранного предприятия (ранее это исключалось).

Рис. 1. Размещение вентиляторов и фильтров САП на кровле цеха (Могилев)

ТКП включает разделы: нормативные ссылки; термины и определения; характеристики производств; свойства измельченной древесины; общие положения проектирования САП (состав проекта, исходные данные, рекомендуемые схемы компоновки); требования к элементам САП (аспирационные приемники, напольные отсосы, воздуховоды, отводы, тройники и крестовины, коллекторы, элементы изменения сечения воздуховодов и управления параметрами потока, уловители крупных и инородных частиц, лючки и др.); аэродинамический расчет САП; вентиляторные установки; установки для очистки отработавшего воздуха (фильтры, циклоны); размещение оборудования; обеспечение функциональной и энергетической эффективности, взрывной, пожарной и экологической безопасности САП (шум и вибрация; наладка оборудования).

Приложения ТКП содержат: характеристики пожаро- и взрывоопасности древесной пыли (минимальная температура воспламенения пыли и волокон; нижний концентрационный предел воспламенения измельченных древесных материалов; минимальная энергия воспламенения; плотность измельченной древесины в зависимости от условий хранения); поправочные коэффициенты характеристик пылевых вентиляторов; коэффициенты местного сопротивления подводящих, отводящих каналов вентиляторной установки и относительного снижения КПД пылевых вентиляторов; пример расчета; библиографию (ссылки на 34 отечественных и зарубежных источника информации).

Методика и порядок проектного расчета САП приведены в технической литературе, например [1, 3, 4], и кратко изложены в разработанном ТКП. В данном докладе эта тема не рассматривается.

Одной из актуальных задач совершенствования САП является повышение их энергоэффективности. Потребная мощность электродвигателя привода вентилятора, в отсутствие инвентора, определяется расчетом по формуле

(1)

где N_пр - расчетная мощность привода вентилятора, кВт; K_з - коэффициент запаса мощности на пусковой момент; (1+м_м) - коэффициент, учитывающий повышение мощности привода при прохождении транспортируемого материала через вентилятор; Q_р - суммарный расчетный расход воздуха САП, м³/мин; H_р - суммарные расчетные потери давления в САП (в цепи воздуховодов и устройства очистки воздуха), Па; з_в - КПД вентилятора; з_п - КПД передачи (при наличии частотного регулирования не учитывается).

Серьезное внимание должно быть уделено минимизации расхода воздуха и потерь давления на всех элементах САП, включая воздуховоды (например, ТКП устанавливает требования к ним и допускает, при обосновании, применение более дробной сетки диаметров). При обосновании может быть предусмотрено автоматическое регулирование систем и вентиляторов в режиме реального времени в функции работы технологического оборудования.

Проектирование и эксплуатация САП требуют надлежащей подготовки кадров [5]. К сожалению, оценка компетенций специалистов большинства предприятий и даже проектных организаций позволяет сделать выводы о дефиците грамотных инженеров и техников и необходимости активизации деятельности учебных заведений в решении этого вопроса. Как положительный факт, можно отметить недавнее введение в отраслевых средних специальных учебных учреждениях РБ дисциплины «Системы аспирации и пневмотранспорта».

Применение ТКП должно способствовать повышению эффективности и безопасности проектируемых САП, улучшению контроля за состоянием существующих установок и разработке мероприятий по их модернизации. Введение технических норм актуализируется расширяющимся сотрудничеством Республики Беларусь с зарубежными странами, что подтвердили контакты с фирмами Австрии, Италии и Германии на выставке «Ligna-2015». Практическое применение ТКП должно сопровождаться проведением дополнительных исследований, гармонизацией взаимодействующих нормативных документов и надлежащей подготовкой специалистов в области проектирования и эксплуатации САП.

Библиографический список

1. Воскресенский, В.Е. Системы пневмотранспорта, пылеулавливания и вентиляции на деревообрабатывающих предприятиях. Теория и практика / В.Е. Воскресенский. - Т. 1: Аспирационные и транспортные пневмосистемы. - СПб.: Политехника, 2008. - 430 с.

2. ТКП 510-2014. Системы пневмотранспорта и аспирации в деревообрабатывающем производстве, включая производство древесных топливных гранул (пеллет) и древесных брикетов. Нормы проектирования / С.П.Трофимов, П.И. Дячек. - Минск: концерн «Беллесбумпром», 2014 - 78 с.

3. Трофимов, С.П. Цеховые системы аспирации и пневмотранспорта измельченных древесных отходов: - Минск: БГТУ, 2010. - 193 с.

4. Трофимов, С.П. Проектирование деревообрабатывающих предприятий: в 2-х ч. Ч. 2. Технологическая и общетехническая подготовка производства / С.П. Трофимов. - Минск: БГТУ, 2013. - 417 с.

5. Trofimov, S. Aspiration and pneumatic conveying systems in woodworking production: norm of designing, solutions and engineering personnel / S. Trofimov. - Proceedings of the 19th International Conference. «Mechanika-2014», 24-25 April 2014. - Kaunas: KTU. - p. 274-276.

Размещено на Allbest.ru