Экспортотпускающие терминальные элеваторы основных зернопроизводящих стран должны обеспечивать прием зерна с водного, автомобильного и железнодорожного транспорта и отбор проб, взвешивание, очистку, хранение и отпуск его после смешивания в океанские суда.
Фактическая производительность обработки колеблется от 1000 до 1500 т/ч с возможностью разгрузки одного или двух судов одновременно. В новейших экспортных терминальных элеваторах все эти операции осуществляются в отдельных зданиях.
Прием барж. Это отделение состоит из: станции для снятия крышек с помощью подвесных кранов, которые поднимают крышки с барж, поставленных под разгрузку, и размещения их на пустых баржах в конце этой операции; высокопроизводительного устройства для выгрузки зерна, в основном пневматического или норийного типа, и системы зачистки.
Необходимо предусмотреть место для стоянки барж в непосредственной близости и вниз по реке, чтобы гарантировать равномерное их поступление на разгрузку. Для перемещения барж в необходимое место обычно используют буксирное судно. Баржу протаскивают через узел разгрузки с помощью системы лебедок, которые перемещают ее непрерывно с контролируемой скоростью через приемное устройство.
Зерно из приемного устройства транспортируется по наклонному ленточному конвейеру с электромагнитом для выделения металлопримесей к системе отбора проб, установленной над весами. После взвешивания возможны различные маршруты зерна, включая непосредственную передачу на ленточный конвейер или другое устройство для погрузки зерна в суда, транспортировку в силосы для временного хранения или транспортировку в отпускной силос.
Прием железнодорожного транспорта. Наиболее современные предприятия имеют собственные подъездные пути, способные принимать 150—200 вагонов. Вагоны перемещают с помощью одного или двух локомотивов.
Приемный подземный бункер, большей частью из стали или бетона, имеет достаточную длину для выгрузки зерна через все выпускные отверстия вагона; это устраняет необходимость перемещения вагона в процессе выгрузки. Выпускные задвижки открываются с помощью дистанционно управляемой гидравлической лебедки, что быстрее и безопаснее, чем обычные маховики или рычаги. Самоочищающийся приемный бункер имеет много выпускных заслонок и непрерывную систему выгрузки для подачи зерна на сборный ленточный конвейер, расположенный под бункером. Перегрузка ленты предотвращается дистанционно контролируемыми дозирующими заслонками, которые обеспечивают постоянную максимальную подачу зерна.
Над приемным бункером установлена решетка, на которой задерживаются камни и крупные неметаллические предметы, а смонтированное на конце ленточного конвейера магнитное сепарирующее устройство извлекает металлическую примесь. Сборный ленточный конвейер транспортирует зерно в верхний приемный бункер отделения для отбора проб и взвешивания. После взвешивания зерно может непосредственно отгружаться, транспортироваться в отпускной бункер или подаваться в силос для хранения. Все операции контролируются одним человеком, благодаря чему сводятся к минимуму ошибки и несчастные случаи.
Прием автомобильного транспорта — третья возможность приема зерна. Приемные устройства включают улучшенный въезд автомобилей на территорию, приемный бункер с гидравлическим автомобилеразгрузчиком и встроенными электронными весами и обеспечивают разгрузку 20—25 автомобилей в час в зависимости от размера автомобиля и вида принимаемого груза. Автомобилеразгрузчик с гидроприводом и приемный бункер обычно защищены от непогоды металлическим сооружением и закрываются быстродействующими складывающимися или раздвижными дверями со стороны въезда и выезда автомобилей. После взвешивания массы брутто и тары и отбора пробы из каждого автомобиля печатаются квитанции и копии, где указываются масса нетто, а также класс образца, и передаются водителю автомобиля. Зерно из приемного бункера поступает на очистку или непосредственно в силосы.
Средства классификации и взвешивания. Отбор проб и взвешивание — две важнейшие функции, которые обычно выполняют каждый раз, когда зерно принимают или отгружают. Управление обеими этими операциями осуществляют дистанционно из элеватора, поэтому необходимо принимать меры, гарантирующие максимальную точность.
Прием, отбор проб и взвешивание зерна, поступающего водным, железнодорожным и автомобильным транспортом, контролируются с небольших пультов управления, размещенных в помещениях, которые расположены рядом с этими точками. Пробы зерна поступают по самотекам на делитель и направляются в зерновые инспекционные службы. Излишек зерна из делителя возвращается в исходный зерновой поток.
Действующие электронные системы взвешивания достаточно сложны для весовщика, чтобы он был в состоянии присвоить каждому автомобилю идентификационный номер, провести идентификацию груза, определить влажность, содержание белка и посторонней примеси.
Очистка зерна. Оборудование для очистки зерна и хранилище отходов размещены в отдельном здании, расположенном на уровне земли, и оснащены двумя или тремя зерноочистительными машинами для первичной очистки. Каждая зерноочистительная машина имеет встроенный скальператор. Для регулирования количества зерна, поступающего на очистку, установлен обводной самотек с дозирующей задвижкой. Отходы после очистки зерна собирают с помощью цепных конвейеров и установленных снаружи норий и хранят в специальных стальных бункерах. Каждый бункер имеет дозирующую заслонку, которой регулируют подачу отходов при отпуске. После взвешивания отходы загружают в железнодорожные вагоны или автомобили с помощью аспирируемой отпускной трубы.
Сушка. Для доведения партий влажного зерна до требуемой влажности установлены сушилки, работающие на газе или жидком топливе. Сушилки устанавливаются снаружи на достаточном расстояний от других зданий.
Хранилище. Большинство силосов — саморазгружающиеся, изготовленные из бетона методом скользящей опалубки и сгруппированные в отдельные секции. Наклонные ленточные конвейеры транспортируют зерно в подсилосное пространство, где зерно подается через поворотное распределительное устройство в определенные силосы. Нижняя часть силоса обычно представляет собой воронку с углом наклона стен 45° и с выпускными задвижками и с дистанционным управлением. Ленточные конвейеры над силосами и под ними закрытые и оснащены аспирационными устройствами.
Отпускные силосы. Батарея отпускных силосов дает возможность провести на элеваторе предварительную очистку, взвешивание и классификацию зерна до прибытия судна, так чтобы зерно было готово к отгрузке сразу же по прибытии судна. В каждом отпускном силосе имеется определенная масса зерна данного класса. Если в силосе находится нестандартное зерно, то его массу можно вычесть из общей массы зерна, отгружаемого в судно, без нарушения подачи зерна или необходимо снова взвесить. Отпускные силосы оборудованы подсилосными распределительными задвижками, которые направляют поток зерна на отпускные ленточные конвейеры или на конвейеры, подающие зерно на сепараторы. Последние конвейеры используются в том случае, если зерно нестандартное, для смешивания зерна с поступающим на отпуск или транспортировки его обратно в рабочее здание.
Средства для загрузки судов. Зерно из отпускных силосов по наклонным ленточным конвейерам поступает к конвейерам для подачи зерна к водному фронту. В отпускные устройства зерно подается через промежуточные стационарные или передвижные разгрузочные тележки. Выпускные задвижки с дистанционным управлением делают возможным выбор необходимого отпускного устройства с нужной производительностью.
Устройства для загрузки судов представляют собой телескопическую самотечную трубу или горизонтальную стрелу с вертикальной телескопической отпускной трубой. Необходимо обеспечить достаточный радиус вращения трубы для полного обслуживания люка. Большинство устройств для загрузки судов оборудовано системой аспирации пыли и специальным механизмом складывания трубы и фиксации ее в нерабочем состоянии. Необходимо предусмотреть возможность подачи зерна в межпалубное пространство. Все перемещения отпускной трубы осуществляются с помощью кнопочного пульта дистанционного управления. Вся операция по загрузке судна контролируется с местного пульта управления.
Возврат зерна из зоны водного фронта обратно на весы и пробоотборники или в силосный корпус невозможен.
Аспирационная система. Вся система борьбы с пылью, сблокированная с эксплуатируемым оборудованием, предназначена для аспирации всех операций приема, перегрузки, очистки, взвешивания и отпуска зерна с целью уменьшения выделения пыли до уровня существующих стандартов по охране окружающей среды. Вся собранная пыль удаляется из зернового потока и хранится в отдельных закромах для последующей отгрузки вагонами или автомобилями. Все фильтры имеют нагрузку менее 4 м3 на 1 м2 фильтрующей поверхности, а рукава фильтров очищаются методом обратной продувки воздухом низкого давления. Скорость транспортировки в трубопроводах колеблется от 22 до 24 м/с. Рукавные фильтры и закрома для пыли устанавливаются снаружи.
Главный пульт управления. Наиболее современные предприятия автоматизированы с целью снижения затрат труда, но зависимость их от компьютера не настолько велика, чтобы останавливаться при выходе компьютера из строя. Системы контроля, используемые на современных элеваторах, можно объединить в две группы:
устройства, которые контролируют и управляют транспортными механизмами, а именно ленточными конвейерами, нориями, скребковыми конвейерами, системами сбора пыли, зерноочистительными машинами и заслонками;
управляющие и сигнализирующие устройства, которые выдают аналоговые сигналы, а именно от датчиков уровня в силосах, дозирующих задвижек и регуляторов положения, от системы контроля температуры и систем контроля подшипников.
Обе эти системы объединены в конструкцию, совместимую с программируемым контроллером, который владелец может установить в будущем. Сигналы ко всем системам контроля и от них, а именно от средств разгрузки железнодорожных вагонов, автомобилей и барж и с главного пульта управления, передаются через мультиплексную систему. Надежные и испытанные мультиплексные системы и монолитные логические схемы имеют преимущества в высокой скорости, низком потреблении энергии, небольших размерах компонентов и меньших контрольных проводниках для релейной логики, а также уменьшении числа проводов цепи управления, необходимых между точками контроля.
Все системы транспортировки оснащены электрической блокировкой, благодаря чему в случае аварии в какой-либо одной части будет своевременно отключено определенное оборудование.
На щите предварительного оповещения на главном пульте управления видна любая аварийная ситуация в любой системе транспортировки материала, системе сбора пыли и вспомогательных устройствах, установленных для управления оборудованием.
Дополнительные пульты управления, расположенные соответственно на приеме зерна с водного, железнодорожного и автомобильного транспорта и отгрузке пыли и отходов, получаемых при очистке зерна, в вагоны или автомобили, взаимосвязаны с главным пультом управления. С пульта управления приемом зерна с железнодорожного транспорта возможно наблюдать, используя экран, за распределением зерна по силосам и контролировать датчики уровня заполнения силосов. Все транспортные распределительные системы, например, конвейер под приемным бункером на железной дороге, наклонный ленточный конвейер, питающий весы, включаются в работу и выключаются оператором местного пульта. Все другие транспортные системы включаются, останавливаются и контролируются оператором главного пульта.
С пульта управления приемом зерна с автомобильного транспорта возможно наблюдать, используя экран, за работой систем распределения зерна по силосам. Так как система распределения по силосам является независимой, то оператор устройства для приема с автомобильного транспорта может включать и отключать все транспортное оборудование. С этого пульта также осуществляют контроль максимального уровня и непрерывный контроль уровня заполнения бункеров устройства для приема с автомобильного транспорта.
С пульта управления разгрузкой барж можно включать и останавливать все транспортное оборудование до пробоотборника на входе; при этом на пульте отражаются только пробоотборник и система взвешивания зерна, принимаемого с барж. Индикатор, непрерывно показывающий уровень, установлен в верхнем бункере над весами, в которые поступает зерно из баржи; он дает оператору сведения о количестве зерна в грузоприемном бункере. С пультов отпускных устройств на железнодорожный и автомобильный транспорт контролируются все операции по погрузке пыли и отходов, получаемых при очистке зерна, в железнодорожные вагоны или автомобили.
Основной щит управления, установленный на главном пульте, имеет световую индикацию по каждому виду оборудования всего зернообрабатывающего комплекса. С этого щита можно включать и останавливать все оборудование элеватора, за исключением тех единиц, которые, как отмечалось, включают с четырех местных пультов приема и отпуска. На главном пульте управления также имеются:
- непрерывное показание уровня и показание максимального уровня;
- щит предварительного оповещения, отмечающий аварийное состояние любого оборудования;
- система контроля температуры зерна в силосах;
- счетчики и печатающие устройства весов, установленных на приеме зерна с барж и железнодорожных вагонов, и отпускных весов;
- система управления всеми функциями отбора проб при приеме и отпуске, за исключением зоны приема зерна с автомобильного транспорта.
Образцы зерна, поступающего водным (баржи) и железнодорожным транспортом и на отпускные устройства, направляются в зерновые инспекционные службы и инспекционные конторы элеватора, находящиеся в непосредственной близости от главной диспетчерской.
Системы управления с использованием телевидения, установленные на главном пульте управления, позволяют контролировать отбор проб и весы, приемные устройства с водного и железнодорожного транспорта и зону отпуска на суда. Вся система связи, включая внутренний телефон, а также замкнутую систему телевидения, обеспечивает все приемные точки, зерноочистительное и сушильное отделения. Все диспетчерские соединены системами прямой связи. Между оператором, управляющим разгрузкой барж, буксирным судном и контрольным центром существует радиосвязь. Громкоговорящая связь установлена на приемных устройствах с автомобильного и железнодорожного транспорта.
Распределение энергии. Энергия от первичного источника поступает на основную станцию. Далее энергия распределяется по энергетической системе через ряд подстанций, установленных в центрах нагрузки. Каждая зона имеет масляные трансформаторы открытого типа. Центры контроля электродвигателей устанавливаются рядом с этими подстанциями.
Характеристики безопасности. Новейшие характерные черты, присущие конструкции оборудования для обработки зерна, используются при проектировании новых предприятий.
Полная система электрической блокировки со всеми устройствами безопасности для обнаружения перегрузки и аварийного состояния оборудования снабжена щитом предварительного оповещения со звуковыми сигналами на главном пульте управления. Обширная система громоотводов, которая отводит любой заряд молнии непосредственно в землю, устанавливается на всех зданиях в соответствии с требованиями ассоциаций по защите от пожаров. Для всего электрического оборудования, электродвигателей, ленточных конвейеров, норий и конструкций здания предусмотрена полная и непрерывная система заземления. Эта система обеспечивает надлежащую защиту при всех видах замыканий на землю, а также рассеивание накапливаемых зарядов статического электричества.
Системы взрыворазрядителей применяются всякий раз, когда это требуется и возможно. Все основные, расположенные на расстоянии здания, а именно здания приемных устройств для автомобильного и железнодорожного транспорта, каркас сушилки, здание для зерноочистительного оборудования, отбора проб и весов и все взаимосвязанные галереи ленточных конвейеров, сооружают из конструкционной стали и легких металлов, что гарантирует наиболее быстрый сброс давления в случае взрыва. Силосный корпус, который сооружается из железобетона, имеет по возможности большую площадь отверстий для устранения участков повышенного давления в случае взрыва в этой зоне. Крыша силосного корпуса не крепится к бетонным стенам. При проектировании всех зданий должны быть приняты меры, исключающие возможность взрывов. Расположение производственных зданий различного назначения на расстоянии и характерные особенности их проектирования будут гарантировать минимальное повреждение в случае взрыва.
На протяжении всей верхней галереи, а также в здании, предназначенном для очистки зерна, весовой, в устройствах приема зерна с железнодорожного и автомобильного транспорта должна быть смонтирована система пожаротушения. Спринклерные головки устанавливают в галереях над всем транспортным оборудованием. В зданиях, где требуется перемещение обслуживающего персонала, встраивают лестничные марши. Все здания должны иметь приставные лестницы с площадок, находящихся на различной высоте от земли.
Ремонтное обслуживание. Необходимо обеспечить площадки обслуживания и доступ ко всему оборудованию и механическим средствам для персонала, осуществляющего проверку и ремонтное обслуживание. Подвесные краны и широкие проемы для оборудования позволяют манипулировать громоздкими узлами. В определенных зонах, где трудно проводить регулярное ремонтное обслуживание оборудования, устанавливают центральную систему смазки.
Сделана попытка стандартизировать по возможности больше элементов оборудования. Размеры ленточных, скребковых и винтовых конвейеров и норий, а также отдельных узлов выбирают так, чтобы ограничить число требующихся запасных частей. Не должно быть узлов оборудования, которые нельзя было бы быстро получить в данном регионе. Мастерская с подвесным краном для перемещения тяжелого оборудования необходима для профилактического обслуживания и ремонта, а также хранения запасных частей.
Показана схема технологического процесса терминального элеватора в г. Принс-Руперте (остров Ридли, Ванкувер, провинция Британская Колумбия, Канада), который является одним из наиболее современных элеваторов в Северной Америке, исходя из требований сегодняшнего дня к безопасности, охране окружающей среды и компьютеризации. После пуска первой очереди элеватора в 1985 г. его работа строилась следующим образом. Приемное устройство для железнодорожных вагонов: маршруты с пшеницей, ячменем или рапсом разбивали на группы по 20 вагонов, затем путем маневровых работ направляли их на один из четырех путей с установленными там сдвоенными приемными устройствами. Вагоны-зерновозы разгружаются без расцепки, производительность разгрузки до 265 вагонов в сутки (проектная приемная способность 1650 т/ч). Весовое отделение и отбор проб: зерно из каждого вагона направляется отдельно из приемного устройства через ленточные конвейеры и нории к приемным весам. Каждая вагонная партия взвешивается отдельно, также от каждой партии отбирают пробы.
Отделение очистки зерна: после взвешивания и отбора проб зерно очищают для удаления всех посторонних примесей, включая полову, семена сорных растений и пыль, согласно строгим экспортным стандартам Канады. Производительность зерноочистительного оборудования соответствует производительности приемного устройства. Отходы после очистки и пыль из рукавных фильтров направляются в гранулирующую установку, расположенную снаружи основного здания, для переработки на комбикорма.
Первоначальная вместимость элеватора 200 000 т в силосах большой емкости; предполагается, что в 1989 г. по окончании строительства второй очереди элеватора общая вместимость составит 700 000 т. Размещение зерна по силосам и выбор силосов будут контролироваться компьютером.
Во время загрузки судов зерно из силосов по ленточным конвейерам и через нории подается через весы в один из восьми отпускных силосов.
Причал для загрузки судов: два перегрузочных конвейера длиной 600 м, проходящие через отпускную галерею, транспортируют зерно из отпускных силосов с производительностью до 2000 т каждый. Зерно может выгружаться из каждого конвейера в любой из трех перегружателей зерна в суда, обеспеченные аспирацией. При двух причалах возможна одновременная загрузка двух судов — одного грузоподъемностью 65 000 т и другого — грузоподъемностью 100 000 т.
Расчетная номинальная пропускная способность элеватора — 3,5 млн т в год.
Особое внимание было уделено на этапе проектирования обеспечению максимальной безопасности персонала и оборудования и предотвращению загрязнения окружающей среды. Сложная внутренняя система пылеудаления собирает пыль из различных мест всего терминального элеватора и направляет ее в рукавныефильтры, откуда она поступает на гранулирующую установку. Выступы, где может накапливаться пыль, устранены или округлены повсюду, где это возможно. Здания элеватора, насколько это возможно, разделены с целью уменьшения последствий возможного взрыва. Любой начальный взрыв не должен вызывать потенциально более опасный второй взрыв. Имеются обширные взрыворазрядные отверстия, позволяющие сбрасывать любое давление.
Конвейеры имеют незначительную скорость, и многие из них закрыты. Нории установлены снаружи основного комплекса. На ленточных конвейерах и нориях установлены устройства контроля, позволяющие обнаружить пробуксовку, нарушение соосности или повреждение подшипников, — все это является причиной выделения теплоты. Электрические элементы являются взрывоустойчивыми, а защита от пожара включает звуковую систему, спринклеры и насосы.