Máy xúc chở ngũ cốc: Cách thức hoạt động, công suất và thông số kỹ thuật

Máy xúc chở ngũ cốc khác với máy xúc than hoặc quặng như thế nào

Cấu trúc cơ bản của máy bốc hàng - một giàn di chuyển, cần xoay và cần cẩu, và máng xếp dạng ống lồng - là phổ biến đối với các loại hàng hóa số lượng lớn. Tuy nhiên, việc chất ngũ cốc đặt ra một loạt các hạn chế riêng biệt về kỹ thuật, an toàn thực phẩm và môi trường khiến máy xúc chở ngũ cốc trở thành một cỗ máy chuyên dụng chứ không phải máy xúc than được cấu hình lại:

Các thành phần cốt lõi của máy xúc chở ngũ cốc

Hiểu được chức năng của từng cụm lắp ráp chính giúp có được thông số kỹ thuật chính xác, lập kế hoạch bảo trì và chẩn đoán lỗi. Một máy xúc chở ngũ cốc xoay gắn trên đường ray tiêu chuẩn bao gồm các bộ phận chính sau:

Hoạt động nạp hạt - Trình tự từ Silo đến Giữ

Việc chất hàng lên tàu ngũ cốc Panamax chở 65.000 tấn lúa mì bao gồm một hoạt động được sắp xếp theo trình tự chính xác, mất 24–36 giờ với tốc độ chất hàng 1.800–2.500 t/h. Mỗi giai đoạn hoạt động đều có những yêu cầu cụ thể mà người bốc xếp tàu phải hỗ trợ:

• Kiểm tra và ổn định hầm hàng trước khi xếp hàng: Trước khi bắt đầu xếp hàng, các hầm hàng của tàu được kiểm tra viên và người chỉ huy xếp hàng kiểm tra độ sạch sẽ, cặn từ hàng hóa trước đó, tính nguyên vẹn của cấu trúc và không bị nhiễm côn trùng. Các hầm hàng phải được chứng nhận sạch hạt để đáp ứng sự hài lòng của cơ quan kiểm tra - việc kiểm tra hầm hàng không thành công sẽ tạm dừng việc xếp hàng cho đến khi hầm hàng được làm sạch lại và thông qua lại. Máy chở ngũ cốc phải được đặt ở vị trí nhưng không hoạt động trong giai đoạn này, quá trình này có thể mất 2–6 giờ.
• Định vị vòi và dòng chảy thử nghiệm: Máy xúc tàu được căn chỉnh trên cửa hầm được chỉ định đầu tiên. Vòi ống lồng được mở rộng vào bên trong 1–2 mét sàn hầm đối với dòng chảy ban đầu - điều này giảm thiểu vận tốc rơi tự do và hiện tượng vỡ hạt khi bắt đầu chất hàng khi hầm hàng trống và chiều cao rơi sẽ là 10–15 mét. Người vận hành bắt đầu quy trình kiểm tra tốc độ thấp để xác nhận chức năng hệ thống và hoạt động hút bụi trước khi tăng công suất lên mức tối đa.
• Giai đoạn tải số lượng lớn - quản lý tỷ lệ và cắt: Ở mức công suất tối đa, hệ thống cân băng tải sẽ giám sát số tấn được nạp theo thời gian thực. Người vận hành liên tục xoay cần trục để phân phối hạt dọc theo chiều rộng cửa sập, ngăn ngừa hiện tượng chồng hạt tại điểm vào của vòi. Hầm được cắt tỉa kém - với hình dạng cọc đỉnh và thung lũng quá mức - làm giảm khả năng sử dụng hầm bằng 3–8% và có thể gây ra vấn đề về độ ổn định trong suốt chuyến đi. Một số thiết bị đầu cuối sử dụng vòi cắt tỉa có động cơ tự động mô tả kiểu quét cài sẵn trên cửa sập.
• Chuyển đổi cửa sập và tải tuần tự: Khi hầm hàng đạt đến trọng tải được phân bổ, vòi được nâng lên, máy di chuyển đến cửa hầm tiếp theo và tiếp tục tải. Trình tự xếp hàng do đại phó tàu thiết kế để duy trì sự ổn định (giữ độ nghiêng và độ nghiêng trong giới hạn chấp nhận được trong suốt quá trình xếp hàng) và tuân thủ các giới hạn thủ công của tàu về mô men kéo và võng. Người bốc hàng trên tàu phải di chuyển và định vị lại vị trí một cách đáng tin cậy sau mỗi lần chuyển đổi để duy trì trình tự và chương trình chất hàng theo kế hoạch.
• Khảo sát cắt tỉa và dự thảo cuối cùng: Khi mỗi hầm hàng đạt đến trọng tải cuối cùng, tốc độ xếp hàng sẽ giảm và quá trình cắt tỉa cẩn thận được hoàn tất. Vòi quét một cách có hệ thống qua cửa sập để đạt được bề mặt cọc phẳng, đồng đều. Khi tất cả các hầm hàng đã được xếp lên tàu, mớn nước của tàu được đo tại sáu điểm và lượng hàng hóa cuối cùng được tính toán. Trọng tải tích lũy của máy cân băng tải và số liệu khảo sát mớn nước phải phù hợp trong phạm vi dung sai cho phép - thường là 0,3–0,5% cho các hợp đồng ngũ cốc thương mại.

Công suất thông lượng và kích thước thiết bị đầu cuối cho máy xúc chở ngũ cốc

Việc định cỡ một máy xúc chở ngũ cốc yêu cầu phải kết hợp công suất định mức của máy với mục tiêu thông lượng hàng năm của bến, phạm vi kích cỡ tàu được phục vụ và khả năng sẵn sàng hoạt động mà bến có thể đạt được trên thực tế với mô hình xếp hàng theo mùa và lịch trình tàu đến.

Tính toán công suất thực tế minh họa quá trình định cỡ: nhắm mục tiêu thiết bị đầu cuối 3,5 triệu tấn mỗi năm với 300 ngày hoạt động và 20 giờ tải hiệu quả mỗi ngày đòi hỏi sản lượng được duy trì ở mức 583 tấn/giờ với mức sử dụng 100%. Tính đến thời gian chuyển tàu, sự chậm trễ do thời tiết và thời gian bảo trì chiếm khoảng 35% tổng thời gian ngừng hoạt động, công suất máy định mức yêu cầu là 583 / 0,65 = 897 tấn/giờ - làm tròn đến loại máy tiêu chuẩn 1.000 t/h. Máy thứ hai có thể thích hợp hơn một máy lớn hơn, nơi tàu đến tập trung gây ra nhu cầu cao nhất mà một máy xúc đơn lẻ không thể đáp ứng được.

Kiểm soát bụi khi vận chuyển ngũ cốc - Yêu cầu kỹ thuật và quy định

Quản lý bụi ngũ cốc trong hoạt động xếp hàng lên tàu vừa là yêu cầu an toàn thực phẩm vừa là nghĩa vụ quản lý rủi ro cháy nổ và sức khỏe nghề nghiệp. Phương pháp kỹ thuật để kiểm soát bụi trên máy xúc chở ngũ cốc về cơ bản khác với phương pháp ngăn chặn phun nước được sử dụng trên máy xúc than hoặc khoáng sản, vì ô nhiễm nước đối với hàng ngũ cốc là không thể chấp nhận được.

• Vỏ nguồn có áp suất âm: Mọi điểm chuyển giao - từ dây đai đến máng trượt, lối vào máng, đầu cần và đầu vòi - đều được bao bọc trong một vỏ kín được duy trì ở áp suất hơi âm bằng một quạt hút được kết nối. Điều này ngăn bụi thoát ra khỏi vỏ ở bất kỳ lỗ mở nào. Không khí chứa đầy bụi được hút ra từ các thùng chứa được chuyển đến bộ lọc - điển hình là bộ lọc túi phản lực xung - nơi bụi hạt được thu thập dưới dạng vật liệu khô có thể quay trở lại dòng sản phẩm hoặc xử lý dưới dạng cặn hạt không bị ô nhiễm. Chỉ thị về Phát thải Công nghiệp của EU yêu cầu lượng phát thải bụi dưới đây 50 mg/Nm³ tại ống xả bộ lọc cho hầu hết các cài đặt cổng.
• Phòng chống cháy nổ bụi hạt - tuân thủ ATEX: Bụi hạt lơ lửng trong không khí ở nồng độ khoảng 60 g/m³ và 4.000 g/m³ dễ cháy nổ. Tất cả các thiết bị điện bên trong vỏ bọc chống bụi — động cơ, cảm biến, đèn chiếu sáng, hộp nối — phải được chứng nhận ATEX (Chỉ thị ATEX 2014/34/EU ở Châu Âu, Điều 502 Loại II của NEC ở Bắc Mỹ) để phân loại vùng nguy hiểm bụi hiện hành. Vùng 20 (đám mây bụi dai dẳng trong hoạt động bình thường) áp dụng bên trong vỏ bọc; Vùng 21 áp dụng ở vùng lân cận các điểm trung chuyển trong quá trình hoạt động. Việc không duy trì tuân thủ ATEX ở các thùng chứa bụi là nguyên nhân chính gây ra các sự cố cháy nổ ở trạm chứa ngũ cốc trên toàn cầu.
• Hệ thống chắn bụi vòi phun: Ở đầu vòi của kính thiên văn - nơi hạt rơi vào đống trong hầm chứa - một chiếc tất hoặc váy bằng vải mềm dẻo bao quanh dòng hạt rơi. Chiếc tất giữ không khí bị dịch chuyển bởi hạt rơi (mang theo các hạt mịn) và dẫn nó quay trở lại qua vòng trong của ống lồng tới hệ thống chiết ở đầu cần. Hệ thống bao được thiết kế tốt giúp giảm lượng bụi phát thải có thể nhìn thấy ở đầu vòi xuống gần bằng 0 trong điều kiện tải bình thường.
• Giữ thông gió và theo dõi: Trong quá trình chất hàng, phải quản lý lượng không khí dịch chuyển từ hạt rơi vào hầm hàng - mỗi tấn hạt được chất lên hầm hàng phải được quản lý. Mật độ khối 0,75 m³/tấn chiếm chỗ khoảng 0,75 m³ không khí từ hầm hàng. Với tốc độ tải 1.500 t/h, nghĩa là Lưu lượng không khí 1.125 m³/phút phải thoát khỏi hầm hàng thông qua cửa hầm và lỗ thông hơi. Không khí này mang bụi ngũ cốc bị cuốn theo và phải được dẫn ra khỏi người và hướng tới hệ thống hút ở thành quanh miệng hầm. Một số thiết kế thiết bị đầu cuối hạt tiên tiến sử dụng hệ thống thông gió giữ chủ động - phun không khí sạch áp suất dương tại một cửa sập để dẫn không khí dịch chuyển chứa đầy bụi đến tủ hút ở cửa sập liền kề.

Lựa chọn và chỉ định máy xúc chở ngũ cốc cho dự án nhà ga mới

Chỉ định một tàu chở ngũ cốc đối với một thiết bị đầu cuối mới yêu cầu chuyển chương trình tải thương mại thành thông số kỹ thuật về hiệu suất của máy, sau đó xác nhận rằng cấu trúc máy đã chọn đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn hiện hành về an toàn thực phẩm, cấu trúc và môi trường. Các thông số kỹ thuật quan trọng:

• Thông lượng thiết kế và công suất đỉnh: Công suất định mức của bộ tải phải đáp ứng yêu cầu thông lượng duy trì của thiết bị đầu cuối với mức dự phòng phù hợp cho tổn thất sẵn có, như được minh họa trong ví dụ về kích thước ở trên. Công suất tối đa - thông lượng tức thời tối đa mà máy có thể cung cấp khi tất cả các hệ thống được tối ưu hóa - phải được chỉ định tại 120–130% đánh giá để đảm bảo thiết bị đầu cuối có thể phục hồi sau sự chậm trễ trong lịch trình mà không cần chạy máy liên tục ở giới hạn kết cấu và nhiệt.
• Phạm vi tàu và hình dạng cửa sập: Chiều dài cần, vòng cung quay, phạm vi xoay và độ sâu mở rộng vòi của máy phải phù hợp với các loại bình lớn nhất và nhỏ nhất trong phạm vi bình dự kiến. Một phần mở rộng vòi của 12–18 mét điển hình cho tàu Panamax; Các tàu hậu Panamax có mớn nước sâu có hầm hàng lớn hơn có thể cần kéo dài thêm 20 mét. Vòng cung xoay phải bao phủ toàn bộ chiều rộng của hầm hàng lớn nhất của tàu - thường là 12–18 mét for Panamax grain vessels .
• Công suất hệ thống hút bụi và thông số bộ lọc: Công suất của hệ thống hút phải phù hợp với lượng không khí chứa đầy bụi được tạo ra đồng thời ở tất cả các khu vực bao vây ở tốc độ tải tối đa. Như một hướng dẫn, một Máy xúc ngũ cốc 1.500 tấn/h thường yêu cầu công suất khai thác là 15.000–25.000 m³/giờ không khí chứa đầy bụi và một bộ lọc túi có khả năng làm sạch bằng xung phản lực được định mức cho nhiệm vụ bụi hạt liên tục. Bộ lọc phải được định vị và tiếp cận một cách an toàn để thay túi - bộ lọc túi ở trên cùng của cấu trúc cần trục 25 mét yêu cầu các quy định về tiếp cận bảo trì cụ thể trong thiết kế máy.
• Giao diện tải bến và kết cấu: Tải trọng tĩnh và động từ máy xúc ngũ cốc trên kết cấu bến cảng - bao gồm trọng lượng bản thân, trọng lượng hàng hóa tối đa trên cần cẩu trong điều kiện dừng khẩn cấp và tải trọng gió lên kết cấu máy - phải nằm trong khả năng chịu tải của kết cấu bến cảng. Thiết kế cầu cảng mới có thể được tối ưu hóa theo thông số kỹ thuật của máy xúc; Việc trang bị thêm máy xúc lớn hơn lên cầu cảng hiện tại thường xuyên đòi hỏi phải phân tích kết cấu và khả năng gia cố cầu cảng.
• Chứng nhận an toàn thực phẩm và truy xuất nguồn gốc: Các kho cảng xuất khẩu ngũ cốc bốc hàng cho các thị trường bao gồm EU, Nhật Bản và Hàn Quốc phải đối mặt với các quy định về an toàn thực phẩm của quốc gia xuất khẩu và quốc gia nhập khẩu, trong đó nêu rõ các yêu cầu về nguyên liệu đối với bề mặt tiếp xúc với thực phẩm, quy trình làm sạch và quản lý dịch hại. Thông số kỹ thuật của máy phải xác nhận rằng tất cả các bề mặt tiếp xúc với thực phẩm - lớp lót vòi, bề mặt máng, bề mặt bên trong vỏ bọc - đều được sản xuất từ ​​các vật liệu được liệt kê trong luật hiện hành về vật liệu tiếp xúc với thực phẩm (Quy định EU 10/2011, FDA 21 CFR hoặc tương đương). Thép không gỉ (304 hoặc 316) và UHMWPE (polyethylene trọng lượng phân tử cực cao) là những vật liệu tiêu chuẩn cho các ứng dụng tiếp xúc với thực phẩm trong máy xúc ngũ cốc.