СТВОРЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ. ШТУКАТУРНИХ СТАНЦІЙ І АГРЕГАТІВ. НОВОГО ПОКОЛІННЯ

Визначення шляхів зниження енергоспоживання змішува­чів штукатурних станцій

Як уже зазначалося вище, зазвичай робочий цикл бункера - змішувача штукатурної станції складається із наступних технологічних операцій: приймання товарного розчину з автосамоскиду; інтенсивного перемішування суміші з метою доведення її до необхідної кондиції; помі­рного перемішування (побудження) суміші під час роботи розчинонасоса із одночасним транспортуванням останньої до камери-живильника розчи­нонасоса.

При цьому можливі наступні шляхи впливу на покращення робочих процесів змішувача:

а) оптимізація геометричних параметрів робочого органа (форми та розмірів, радіуса обертання, кута нахилу стрічки шнека до швидкості руху);

б) вибір кінематичних параметрів (швидкості руху робочого органа).

Останні (кінематичні параметри) можуть бути змінені у процесі ро­боти змішувача, наприклад, використанням регульованого гідропривода або перетворювачів частоти струму для електромеханічного привода. Ана­лізуючи експериментальні дані по визначенню потужності лабораторного розчинозмішувача (рисунок 3.29), бачимо, що зниження кутової швидкості обертання стрічки шнека від 4 до 1 рад/с зменшує потужність, що витрача­ється на змішування з 60 до 32 Вт для суміші рухливістю 12 см і з 176 до 84 Вт для суміші рухливістю 6 см.

Таким чином, правомірно зробити висновок, що резервом економії електроенергії, що споживається змішувачем штукатурної станції, є знижен­ня кутової швидкості вала змішувача під час роботи розчинонасоса, адже ця операція є найбільш тривалою в технологічному циклі штукатурної станції.

Також у випадку значного зменшення рухливості розчину під час тран­спортування з розчинного вузла або внаслідок тривалої перерви в роботі штукатурної станції плавне збільшення числа обертів вала змішувача під час запуску дозволить запобігти виходу обладнання з ладу шляхом зменшення пікових навантажень на валу змішувача.

З метою перевірки запропонованого технічного рішення був викона­ний запис діаграм потужності, що споживається приводом розчинозмішу­вача штукатурної станції (рисунок 3.31, а). Для цього був використаний експериментальний зразок гідрофікованої штукатурної станції, привод змішувача якої здійснюється від електродвигуна. Це дозволило записати діаграми споживаної потужності за умови різних кутових швидкостей обе­ртання стрічки шнека.

У лабораторних умовах була відпрацьована методика регулювання швидкості обертання робочого органа змішувача та запису діаграм

б)

а - записуючий прилад; б - схема датчика:

1 - струмоведуча фаза; 2 - феритове кільце; 3 - обмотка індуктивності; 4 - діод; 5 - конденсатор; 6 - резистор споживаної потужності. При цьому був використаний електричний метод [107]. Запис величини потужності виконаний за допомогою датчика (на основі трансформатора струму) наступної конструкції (рисунок 3.31, б). Одна з трьох струмоведучих фаз 1 електродвигуна привода змішувача проходить крізь феритове кільце 2 із обмоткою індуктивності 3. Внаслідок дії електромагнітної індукції в обмотці 3 наводиться змінний електричний
струм. Для випрямлення змінного струму встановлені діод 4 та конденса­тор 5 (С = 20 мкФ). Величина електрорушійної сили електромагнітної ін­дукції вимірюється на резисторі 6 (R = 1 кОм) за допомогою самопишучого приладу Н3031.

На першому етапі досліджень була визначена величина споживаної потужності та характер її зміни під час перемішування товарного розчину для різних кутових швидкостей обертання робочого органа змішувача. Ха­рактер записаних циклограм (рисунок 3.32) підтверджує розроблені теоре­тичні залежності (3.50) та (3.100), а також результати дослідження лабора­торного змішувача.

Як бачимо, характер усіх діаграм схожий: різке зростання спожива­ної потужності в момент увімкнення привода змішувача (при цьому для кутових швидкостей від 3 рад/с і вище спостерігається значне пікове нава­нтаження); плавне зменшення величини потужності під час зниження не­однорідності рухливості розчинної суміші по об’єму бункера й вихід на стаціонарну ділянку із досягненням граничного коефіцієнту неодноріднос­ті [56]. Час досягнення стаціонарного режиму - оптимальний час інтенсив­ного змішування товарного розчину. Для різних кутових швидкостей цей час становить різну величину.

За допомогою прикладної програми CurveExpert[3] діаграми потужно­сті були згладжені (рисунок 3.33). Це дозволило визначити величину оп­тимального часу t перемішування для кожної кутової швидкості, а та­кож значення спожитої інтегральної потужності Р, Вт-год, за цей час.

Результати розрахунків представляє таблиця 3.7. Як бачимо, не­зважаючи на найвищий показник потужності на початку процесу змішу­вання за умови кутової швидкості ю = 4 рад/с, значення інтегральної по­тужності для даного режиму найнижче (920 Вт-год), адже час досягнен­ня граничного коефіцієнту неоднорідності в даному випадку - най­менший - 340 с.

З метою зниження енергоспоживання розчинозмішувача штукатур­ної станції одержані результати дозволяють запропонувати наступний ре­жим роботи бункера-змішувача (рисунок 3.34).

Рисунок 3.32 - Діаграми енергоспоживання стрічкового змішувача штукатурної станції для різних значень кутової швидкості стрічки шнека: а - ш = 1 рад/с; б - ю = 2 рад/с;

50	<*0

Після приймання товарного розчину та додавання необхідних ком­понентів - плавний розгін робочого органа до кутової швидкості 4 рад/с; інтенсивне перемішування впродовж оптимального часу змішування tопт (див. таблицю 3.7); зниження швидкості обертання стрічки до - 1 рад/с із ме­тою побудження суміші під час роботи розчинонасоса.

Порівняння діаграм споживаної змішувачем потужності за один цикл роботи за запропонованим режимом та за умови постійної кутової швидко­сті обертання робочого органа свідчить, що у першому випадку величина інтегральної потужності, визначеної за вищенаведеною методикою стано­вить 0,98 кВт-год, а при постійній кутовій швидкості - 1,45 кВт-год. Отже, економія електроенергії складає 0,47 кВт-год, або 32,4%.

Інтенсивне Холостий

б)

Рисунок 3.34 - Діаграми споживаної потужності за один цикл роботи змішувача штукатурної станції: а — удосконалений режим роботи із змінною кутовою швидкістю; б — звичайний режим

Також слід відзначити, що плавний розгін робочого органа змішува­ча на початку роботи усуває пікове підвищення навантаження, котре може призвести до виходу змішувача з ладу.

Інтенсивне змішування із підвищеною кутовою швидкістю зменшує необхідний час tопт досягнення граничного коефіцієнту неоднорідності, і тим самим підвищує ефективність використання змішувального облад­нання.