W typowym cienkościennym stalowym silosie z aeracją, stosowanym w Brazylii do podsuszania ziaren soi, doszło do awarii po zainstalowaniu ślimakowych wygarniaczy. Omawiając przyczyny i środki zaradcze, wskazano na konieczność radykalnych zmian w wytrzymałości poszycia zbiornika.

Na tle silosów z centralnym lejem wysypowym - narażonych na nawisy, przepływ kominowy i strefy zalegania - zbiorniki z mechanicznym wspomaganiem odbioru mają wiele zalet, szczególnie wówczas, gdy przykłada się wagę do homogenizacji własności materiału. Na mechaniczny system opróżniania
silosu składa się kilka zabudowanych u podstawy przenośników ślimakowych, które wygarniają z koryt strumień ziaren opadających tam pod działaniem sił grawitacji. Poziom zapełnienia zbiornika obniża się, zachowując równą powierzchnię, bo materiał po jednej stronie ześlizguje się po poszyciu silosu, a po stronie przeciwnej wspiera się na podstawie. Przepływ taki - o charakterze niemal masowym - pozwala mimo asymetrii na jednoczesny odbiór materiału ze znacznej objętości zbiornika.

Mimo niewątpliwych zalet wprowadzanie w istniejących warunkach
mechanizmów wspomagania rozładunku wymaga jednak
rozwagi i analiz wytrzymałościowych, by nie dochodziło do awarii
podobnych do tej, o której mowa w publikacji.

 

 

 

 

 

1. WPROWADZENIE
Wielkie cienkościenne stalowe silosy, posadowione na gruncie, są powszechnie stosowane w Brazylii do magazynowania i podsuszania produktów ziarnowych - jak w przypadku soi. W typowych zbiornikach, o średnicy 27,28 m i o wysokości 20,25 m z centralnym punktem odbioru i z aeracją wnętrza, przepływ ma charakter kominowy. Dlatego w dążeniu do uśrednienia wilgotności produktu sięga się po wygarniacze ślimakowe, gwarantujące lepsze wymieszanie soi w trakcie opróżniania zbiornika (ilustracje od 1. do 3.). W odróżnieniu od silosów z otworem centralnym ruch wygarniaczy
uruchamia odpływ masowy i sprzyja uśrednieniu parametrów ziarna.

2. PROCESY OPRÓŻNIANIA SILOSÓW
Mechaniczne systemy wspomagania rozładunku, w formie wygarniaczy ślimakowych, instaluje się u podstawy zbiorników. Porównanie zachowania się ziaren soi w trakcie odmiennych w skutkach
sposobów opróżniania przedstawiono na ilustracjach 4. i 5. - po lewej w warunkach grawitacyjnego odsypu poprzez otwór centralny, po prawej zaś z udziałem wygarniaczy.

Różnice w obciążeniu poszycia silosu uwidacznia przekrój A-A. W przypadku pierwszym, w walcowej strefi e przylegania do płaszcza masa ziaren pozostaje w spoczynku, obsypując się przez komin
w miarę jego poszerzania. Przy wybieraniu ślimakowym grubość warstwy przylegającej do poszycia maleje, a w obszarze długości przenośników spada do zera. W tych strefach ziarno ześlizguje się po ścianie, w strukturze obciążeń poszycia powstaje zaś rażąca asymetria.

Przy normalnym rozładunku z przepływem kominowym (ilustracja 5.) kanał na przemian opróżnia się i napełnia, a ściany zbiornika pozostają stale pod naporem magazynowanych tam ziaren. Inaczej jest przy opróżnianiu ze wspomaganiem. Z ilustracji 5. łatwo odczytać, że w miarę opróżniania silosu
rośnie dysproporcja w statycznym obciążeniu poszycia. Napór poziomy wzmaga się, poczynając od krawędzi usypu, i przechodzi u podstawy w niebezpieczne piki. Narażone są na to dolne blachy poszycia, które przy braku odpowiedniej wytrzy-małości ulegać mogą deformacji, a wraz z nimi pionowe żebra
usztywniające. Poniżej opisujemy, jak do tego dochodzi i jakie są tego skutki.

 

 

 

 

 

3. AWARIA POSZYCIA
W jednym z brazylij skich silosów stalowych do magazynowania soi, wyposażonym w system aeracji do podsuszania ziaren poddanych wcześniej prażeniu (kosztem ich entalpii), uzyskuje się efekt
obniżenia wilgotności o kolejne 3%. Przy średnicy zbiornika 27,28 m i z rozładunkiem poprzez otwór centralny osiągano przepustowość ~300 t/h. Dla spodziewanej poprawy efektywności zabudowano
u podstawy tego silosu trzy wygarniacze ślimakowe. Tymczasem już w trakcie pierwszej próby wywołania w jego wnętrzu przepływu masowego doszło do poważnej awarii poszycia:

1) Zostały zerwane śruby mocujące dolne pasmo blach zbiornika, a pionowe żebra wzmacniające w tym obszarze ściany uległy deformacji. Trzask towarzyszący uszkodzeniom spowodował natychmiastowe
zatrzymanie napędu wygarniaczy.

2) Zanim doszło do tego zdarzenia, silos był codziennie zapełniany ziarnem w godzinach od 8.00
do 17.00, dowożonym przez około 120 samochodów ciężarowych o ładowności 25 t, czyli
z wydajnością ~325 t/h. Z tą też wydajnością odbywał się rozładunek poprzez otwór centralny
oraz trzy leje pomocnicze.

3) W tych warunkach nadawy i odbioru eksploatowano silos przez rok, bez jakichkolwiek
zastrzeżeń.

4) Do zniszczenia zbiornika doszło w 5. minucie od chwili uruchomienia wygarniaczy.

5) Gdyby wygarniaczy nie wyłączono, rozmiary zniszczeń byłby
znacznie większe, nie wykluczając
możliwości zawalenia się silosu.

Szczegóły uszkodzeń poszycia i żeber wzmacniających przedstawiają
ilustracje 6. oraz 7., a skutki deformacji żeber ilustracja 8.

4. ANALIZA PRZYCZYN
Generalnie rzecz biorąc, powodem uszkodzenia poszycia silosu była dysproporcja obciążeń, wywołana masowym rozładunkiem soi. Wytrzymałość poszycia (blach osłonowych i żeber wzmacniających)
była bowiem przewidziana do równomiernego rozkładu sił, właściwego dla rozładunku poprzez otwór centralny. Wprowadzenie wygarniaczy narzuca konieczność wzmocnienia ścian zbiornika, np. za pomocą pierścieni usztywniających i zagęszczenia podziałki żeber pionowych.

W warunkach rozładunku masowego w strefie czołowej wygarniaczy ślimakowych tworzy się przylegający do ściany silosu pionowy kanał (ilustracja 9.). W rejonie tym napór ziarna na
ścianę drastycznie się obniża, natomiast w bezpośrednim sąsiedztwie pojawiają się gwałtowne skoki ciśnienia. Ocenia się, że strefa zagrożenia obejmuje obszar zakreślony kątem θC = 35o [2] odosi każdego z przenośników. Silos o średnicy 27,28 m miał dotąd 60 pionowych żeber wzmacniających, rozmieszczonych co 360/60 = 6°. Oznacza to, że w każdej strefie zagrożenia jest ich 12, po
6 z każdej strony osi przenośnika. Rozstawienie przenośników co 2,0 m sprawia, że przyporządkowany fragment obwodu zbiornika jest równy 2,1 m (10,3°). Ponieważ 10,3°/6° = ~1,72, poszycie silosu
w rejonie wygarniacza wymaga 12 dodatkowych żeber, co oznacza, że dla kompletu wygarniaczy należy dodać 3 x 12 żeber, czyli dokonać wzmocnienia 60% pasów pionowych.

 

 

 

 

 

 

5. PODSUMOWANIE I WNIOSKI
Wprowadzenie mechanicznego rozładunku silosu w postaci trzech wygarniaczy ślimakowych zamieniło dotychczasowy kominowy charakter przepływu ziaren soi w przepływ masowy, korzystny
z punktu widzenia homogenizacji wilgotności magazynowanego i podsuszanego tam ziarna. Naruszyło to jednak dotychczasową równowagę obciążeń poszycia zbiornika - typową dla rozładunku przez otwór centralny - do jakich przystosowana była konstrukcję silosu Ф 27,28 m. Podbieranie ziaren soi z dużej powierzchni zbiornika poprzez system wygarniaczy ślimakowych generuje przepływ masowy i tworzenie się wielkiego przyściennego kanału odpływu w strefie czołowej wygarniaczy. W konsekwencji zakłóca to równowagę obciążeń poszycia na skutek pojawienia się znacznych sił poziomych, które spowodowały awarię silosu.

Silos użytkowany zgodnie z założeniami, tj. w warunkach przepływu kominowego z odbiorem przez otwór centralny, służył sprawnie ponad rok. Wystarczyło jednakże 5 minut pracy wygarniaczy, by na skutek zachwiania równowagi obciążeń doszło na znacznej części obwodu zbiornika do zerwanie śrub, deformacji blach osłonowych i zniszczenia żeber pionowych. Aby przystosować takie zbiornik do współpracy z mechanicznym wspomaganiem rozładunku, należy w miejscu uszkodzeń
ujawnionych przez awarię wzmocnić blachy poszycia i zagęścić
liczbę żeber pionowych. 

Nowy numer

  1. Temat numeru: LOGISTYKA I MAGAZYNOWANIE

    06/2020 (78)
  2. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2020 (77)
  3. Temat numeru: Plastiki, kompozyty, przemysł chemiczny

    04/2020 (76)
  4. Temat numeru:RYNEK KRUSZYW, WAPNO, CEMENT

    03/2020 (75)
  5. Temat numeru:AUTOMATYKA, NAPĘDY, POMIARY

    02/2020 (74)
  6. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2020 (73)
  7. Temat numeru: TRANSPORT MATERIAŁÓW SYPKICH

    07/2019 (72)
  8. Temat numeru: MAGAZYNOWANIE I LOGISTYKA

    06/2019 (71)
  9. Temat numeru: UTRZYMANIE RUCHU, ATEX, BHP

    05/2019 (70)
  10. Temat numeru: Tworzywa sztuczne i kompozyty

    04/2019 (69)
  11. Temat numeru: Rynek kruszyw -rozwiązania dla branży

    03/2019 (68)
  12. Temat numeru: AUTOMATYKA, PNEUMATYKA, POMIARY

    02/2019 (67)
  13. Temat numeru: FILTRACJA, ODPYLANIE, ATEX, BHP

    01/2019 (66)
  14. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2018 (65)
  15. Temat numeru: Magazynowanie i logistyka materiałów sypkich

    06/2018 (64)
  16. Temat numeru: Utrzymanie ruchu

    05/2018 (63)
  17. Temat numeru: Kompozyty i tworzywa sztuczne, ważenie, dozowanie

    04/2018 (62)
  18. Temat numeru: Rozwiązania dla branży kruszyw

    03/2018 (61)
  19. Temat numeru: Automatyka i pomiary

    02/2018 (60)
  20. Temat numeru: Filtracja, odpylanie, ATEX, BHP

    01/2018 (59)
  21. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2017 (58)
  22. Temat numeru: Logistyka i magazynowanie materiałów sypkich

    06/2017 (57)
  23. Temat numeru: Górnictwo,energetyka.ATEX

    05/2017 (56)
  24. Temat numeru: Rynek tworzyw sztucznych i kompozytów

    04/2017 (55)
  25. Temat numeru: Rozwiązania dla branży kruszywowej

    03/2017 (54)
  26. Temat numeru: Automatyka, pomiary

    02/2017 (53)
  27. Temat numeru: Filtracja,odpylanie,odkurzanie,BHP, ATEX

    01/2017 (52)
  28. Temat numeru: Transport  materiałów sypkich

    07/2016 (51)
  29. Temat numeru: Magazynowanie materiałów sypkich

    06/2016 (50)
  30. Temat numeru: Zabezpieczenia przeciwwybuchowe

    05/2016 (49)
  31. Temat numeru: Wagi.Dozowniki

    04/2016 (48)
  32. Temat numeru: Kruszenie.Mielenie.Granulowanie

    03/2016 (47)
  33. Temat numeru: Filtracja.odpylanie.BHP

    02/2016 (46)
  34. Temat numeru: Automatyka i pomiary 

    01/2016 (45)
  35. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2015 (44)
  36. Temat numeru: Magazynowanie materiałów sypkich

    06/2015 (43)
  37. Temat numeru: Bezpieczeństwo procesowe i zabezpieczenia ATEX

    05/2015 (42)
  38. Temat numeru: Kruszenie, mielenie, mieszanie

    04/2015 (41)
  39. Temat numeru: Sita,przesiewacze,separatory

    03/2015 (40)
  40. Temat numeru: Automatyka i pomiary

    02/2015 (39)
  41. Temat numeru: Odkurzanie, odpylanie, BHP, Atex

    01/2015 (38)
  42. Temat numeru: Transport materiałów sypkich

    07/2014 (37)
  43. Temat numeru: Opakowania w przemyśle materiałów sypkich

    06/2014 (36)
  44. Temat numeru: Silosy i magazyny na materiały sypkie

    05/2014 (35)
  45. Temat numeru: Systemy dozujące, ważące i pakujące

    04/2014 (34)
  46. Temat numeru: Filtracja,odpylanie,odkurzanie

    03/2014 (33)
  47. Temat numeru: Automatyka i aparatura kontrolno-pomiarowa

    02/2014 (32)
  48. Temat numeru: Sita, przesiewacze i separatory przemysłowe

    01/2014 (31)
  49. Temat numeru: Rozdrabnianie i granulowanie

    06/2013 (30)
  50. Temat numeru: Przemysł wydobywczy surowców energetycznych

    05/2013 (29)
  51. Temat numeru: Silosy do zastosowań przemysłowych

    04/2013 (28)
  52. Temat numeru: Sytuacja na rynku kruszyw

    03/2013 (27)
  53. Temat numeru: Aparatura pomiarowa w aplikacjach wysokotemperaturowych

    02/2013 (26)
  54. Temat numeru: Polski rynek cementu i betonu

    01/2013 (25)
  55. Temat numeru: Postęp techniczny w konstrukcji młynów

    06/2012 (24)
  56. Temat numeru: Konstrukcje silosów aluminiowych

    05/2012 (23)
  57. Temat numeru: Europejski rynek tworzyw sztucznych

    04/2012 (22)
  58. Temat numeru: Zmiany technologiczne w produkcji kruszyw

    03/2012 (21)
  59. Temat numeru: Automatyzacja procesów

    02/2012 (20)
  60. Temat numeru: Polski rynek targowy

    Rozmowa z dr. inż hab. Lidią Gawlik zastepcą dyrektora IGSMiE 
    01/2012 (19)
  61. Temat numeru: Nauka dla przemysłu

    Rozmowa z dr. inż Szymonem Modrzejewskim
    06/2011 (18)
  62. Temat numeru: Nowoczesne technologie górnicze

    Węgiel polskie bogactwo narodowe
    05/2011 (17)
  63. Temat numeru: Transport, logistyka i magazynowanie

    03-04/2011 (16)
  64. Temat numeru: Automatyzacja procesów

    Innowacyjny mechatroniczny system manipulacyjny
    02/2011 (15)
  65. Temat numeru: Rynek kruszyw w Polsce

    Recykling gruzu powyburzeniowego
    01/2011 (14)
  66. Temat numeru: Przemyslowe systemy ważąco-dozujące 05-06/2010 (13)
  67. Temat numeru: Magazynowanie sypkich produktów spożywczych 04/2010 (12)
  68. Temat numeru: Transport pneumatyczny materiałów sypkich 03/2010 (11)
  69. Temat numeru: Rynek cementu w polsce 02/2010 (10)
  70. Temat numeru: Krajowy rynek automatyki przemyslowej 01/2010 (9)

Kalendarium wydarzeń pełne

« Październik 2020 »
Pon
Wt
Śr
Czw
Pią
So
Nie
28 29 30 1 28-09-2020 - 01-10-2020 Międzynarodowe Targi Technologii Spożywczych POLAGRA-TECH 29-09-2020 - 01-10-2020 Targi POWTECH 2020 2 3 4
5 6 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 7 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 8 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 9 06-10-2020 - 09-10-2020 Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL 10 11
12 13 14 14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Obróbki, Magazynowania, Przeładunku, Transportu i Logistyki Materiałów Sypkich i Masowych SyMas  14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Utrzymania Ruchu, Planowania i Optymalizacji Produkcji MAINTENANCE 14-10-2020 - 15-10-2020 4. Międzynarodowe Targi Elementów Złącznych i Technik Łączenia FASTENER POLAND 15 14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Obróbki, Magazynowania, Przeładunku, Transportu i Logistyki Materiałów Sypkich i Masowych SyMas  14-10-2020 - 15-10-2020 Targi Utrzymania Ruchu, Planowania i Optymalizacji Produkcji MAINTENANCE 14-10-2020 - 15-10-2020 4. Międzynarodowe Targi Elementów Złącznych i Technik Łączenia FASTENER POLAND 16 17 18
19 20 21 21-10-2020 - 23-10-2020 Międzynarodowe Targi Ochrony Środowiska  POL-ECO-SYSTEM 22 21-10-2020 - 23-10-2020 Międzynarodowe Targi Ochrony Środowiska  POL-ECO-SYSTEM 23 21-10-2020 - 23-10-2020 Międzynarodowe Targi Ochrony Środowiska  POL-ECO-SYSTEM 24 25
26 27 28 29 30 31 1
2 3 4 5 6 7 8