Методы эффективной виброразгрузки смерзшихся сыпучих материалов из железнодорожных полувагонов в зимнее время

Предприятия, имеющие горно-перегрузочные комплексы, выполняют большие объемы разгрузочных работ, которые требуют значительной энергии, трудозатрат и, довольно часто, оказывают негативное влияние на поточность технологического процесса, особенно в зимнее время.
В последнее время наиболее широкое распространение при разгрузке смерзшихся сыпучих грузов из железнодорожных полувагонов через опрокид нашли вибрационные штыревые рыхлительные установки, передающие статическое и динамическое воздействие на массив разрыхляемого груза, непосредственно в полувагоне.

Разработку конструкции виброрыхлительной установк ее монтаж и наладку выполнили специалисты ИГТМ НАН УКРАИНА, СК "МЛАД", ООО "КОНТУР", "ПРОФЕССИОНАЛ" и порт "ЮЖНЫЙ".
Конструкция установки защищена патентами.

Опробование и испытание виброрыхлительной установки были проведены в морском торговом порту "ЮЖНЫЙ" г. Одесса.
Виброустановка (ВРУ) предназначена для механизированной выгрузки из железнодорожных полувагонов смерзшихся сыпучих грузов (угля, щебня, окатышей и др.), путем предварительного виброразрыхления агрегированного материала в полувагоне. Под действием вибрации и собственного веса виброрыхлительного модуля, рыхлящие штыри внедряются в смерзшийся материал и протыкают его, нарушая монолитность.
Боковая вибрация дополнительно расшатывает штырями материал тем самым разупрочняя материал и предотвращая штыри от расклинки.

Виброрыхлительная установка ВРУ выполнена в виде стационарной эстакады внутри которой перемещается в вертикальной плоскости три виброрыхлительных модуля (см. рис.1), которые работает в далеко зарезонансном режиме для чего подобраны соответствующие эффективные виброрежимы воздействия на полувагон со смерзшимся грузом. Стационарная эстакада, в составе виброрыхлительной установки необходима для обеспечения строго вертикального перемещения вибромодуля внутрь полувагона, не соприкасаясь непосредственно с обвязкой вагона и тем самым, снижая на него нагрузку и способствуя сохранению вагонов от повреждений. В конструкции эстакады предусмотрены четыре вертикальные направляющие, ловители, дополнительные поперечные связи и аммортизирование опорных балок, установка виброизоляторов.

ВРУ состоит из 3-х виброрыхлительных модулей, несущей конструкцией которых является металлическая этажерка шириной в нижней части 5,3 м , длиной 12 м и высотой 12 м , располагаемая над ж.д. путем с учетом беспрепятственного прохождения сквозь установку подвижного ж.д. состава (выдержан габарит Сп для территорий промышленных предприятий). Внутри этажерки расположено рабочее перекрытие, на котором устанавливаются 3 лебедки г.п. до 5 тс. Вертикальный подъем виброрыхлительных модулей выполняется лебедками, а опускание - при расторможенной лебедке, под собственным весом и вибрацией. Предусмотрены вертикальные направляющие, а также концевые выключатели. Захватка рыхления у каждого виброрыхлительного модуля - до 2,2м, а длина - до 3х м.
Управление ВРУ осуществляется одним оператором из специального помещения. Операторная представляет собой помещение, располагаемое на опорных конструкциях и примыкающее вплотную к фасаду основного корпуса для удобства управления технологическим процессом и хорошего обзора рабочего пространства. Оператор управляя процессом рыхления угля, по мере необходимости включает зеленый сигнал светофора , по которому машинист локомотива перемещает состав до момента появления красного сигнала светофора. Для устранения воздействия вибрации на оператора помещение для оператора запроектировано отдельностоящим сооружением на собственных амортизаторах. ВРУ монтируется на отдельно стоящих монолитных фундаментах.

Возможно изготовление и монтаж одной модульной виброрыхлительной установки (см. рис.2).

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Размеры: Высота - 12,15 м ; Длина - 10м; Ширина -5,3 м с учетом нависающей части 7,5 м + кабина оператора, всего ширина 10м.

Рис. 2 Общая схема ВРУ: 1 - несущие балки; 2 - полувагон;
3 - рабочий орган ВРУ с рыхлящими штырями; 4 - операторная;
5. - система направляющих; 6 - виброизоляционная траверса;
7 - перекрытие; 8 - лебедка; 9 - балка ярусного перекрытия установки;
10 - габарит подвижного состава; 11- фундаменты.

В порту Южный до применения виброрыхлительной установки состав из 20 полувагонов с углем зимой помещался в <тепляк> на 20 часов и более. Однако при этом положительный эффект достигался не всегда. В вагоноопрокиде размер ячейки подбункерной решетки 60*60 см, т.е. куски мерзлого на решетке груза должны быть не больше. Достигнутая производительность в порту Южный в период холодной зимы 2002-2003 гг. - до 6000 вагонов в месяц. Зима 2004-2005 гг. позволила получить большую производительность.
В реальности были очень редкие случаи с необходимостью 4-6 проходов вибромодуля на 1 вагон с углем. Один прогон вибромодуля выполнялся на практике за 2-3 минуты в зависимости от вида угля, влажности и степени его смерзаемости. Установка экспериментальная постоянно модернизируется. На настоящее время монтируется 3-й экземпляр. Отзывы эксплуатационщиков положительные.
Установку можно выпускать 3-х модульную, 2-х модульную, 1-о модульную. Эффективность разгрузки та же, а производительность уменьшится. Кроме того, в идеологии конструкции имеется запас эффективности разрыхления смерзшегося груза в полувагоне на 25-50%. Пока он не требовался.
В целом общая компановочная характеристика разгрузочного комплекса определяется применяемой в порту или ж.д. технологией разгрузки. Поэтому все целесообразно рассматривать совместно.

Экономическое обоснование эффективности от использования виброрыхлительной установки для разгрузки железнодорожных полувагонов от сыпучих грузов в зимнее время
(если это нужно Заказчику).

Применение виброрыхлительной установки для разгрузки смерзшихся сыпучих грузов в зимнее время из железнодорожных полувагонов взамен тепловой обработки позволяет существенно сократить время простоев, отказаться от применения ручного труда при очистке вагонов, сократить потери перевозимого груза. Однако наибольший экономический результат от применения виброрыхления смерзшегося угля рассчитаем только за счет экономии энергоресурсов от сокращения времени тепловой обработки смерзшихся грузов в <тепляках>.
Получаемый экономический эффект рассчитывается по формуле:
Q = (Р*М*Т*5*К-РЧ*С)*п*А,
где: Р-удельная теплоемкость угля;
М-масса угля;
Т- температура транспортирования угля
з - стоимость Ккал тепловой энергии;
к - к.п.д. теплопередачи;
м - установленная мощность виброрыхлителя;
1 - время разгрузки;
с - стоимость 1 кВт электроэнергии;
п - число зимних дней в году;
А - число обрабатываемых вагонов в сутки.
При учете 100 зимних рабочих дней и объеме обработки 80 вагонов в сутки экономический эффект только от снижения энергозатрат на тепловую обработку грузов с помощью тепляка составит порядка 1 млн. гривен на одну виброрыхлительную установку.

Потенциальными заказчиками на проектирование, монтаж, наладку и ввод в эксплуатацию виброрыхлительных установок различной модификации могут быть предприятия производящие разгрузку сыпучих грузов из железнодорожных вагонов такие как:
1. Морские и речные порты;
2. Центральные обогатительные фабрики;
3. Заводы по изготовлению железобетонных изделий;
4. ТЭЦ;
5. ГРЭС;
6. Горные комбинаты и др.

на страницу "документация"