ЧАСТЬ 1 ТЭП (МГУП 2012). Технология элеваторной промышленности
 Скачать 17.14 Mb.
|
|
3 Послеуборочная обработка зерна 3.1 Современное состояние послеуборочной обработки зерна Послеуборочная обработка зерна (ПОЗ) представляет собой комплекс операций: – приемка зерна и формирование партий; – очистка, сушка и активное вентилирование; – отгрузка. Целью этих операций является доведение зерна до состояния стойкого при хранении с минимальными потерями массы зерна, минимальными затратами средств и времени. ПОЗ проводят в колхозах, совхозах и на предприятиях отрасли хлебопродуктов. Более половины зерна валового сбора поступает из–под комбайнов на сельскохозяйственные пункты, где их обрабатывают. Основную часть оставляемого зерна расходуют на семена, фураж и комбикорм. Основным направлением улучшения (ПОЗ) в колхозах и совхозах и сокращение связанных с нею расходов является строительство механизированных токов и зерноочистительных или зерноочистительно- сушильных пунктов. Однако недостаток эффективной и производительной техники для очистки и сушки приводит к некачественной обработке зерна, а в ряде случаев к его порче. Вынужденная организация вторичной обработки зерна увеличивает общие затраты на послеуборочную обработку. ПОЗ организуют по-разному, в зависимости от местных условий и прежде всего климатических. Местные условия определяют объемы, состояние зерна и соответствующую схему ПОЗ, которая обеспечивает наилучшие технико-экономические показатели предприятий. Дальнейшее развитие научно-технического прогресса включает, прежде всего, совершенствование действующей и внедрение новой технологии приемки и обработки зерна, которая обеспечивает значительное повышение эффективности работ, формирование на заготовительных предприятиях партий зерна со стабильными технологическими и потребительскими достоинствами. 3.2 Особенности поточного приема и обработки зерна на хлебоприемных предприятиях. Требования, предъявляемые к поточным технологическим линиям и их классификация Для сохранения и улучшения качества зерна, поступающего на хлебоприемные предприятия непосредственно от комбайнов, используется поточный метод обработки зерна при приемке, который основан на комплексной механизации производственных процессов. Сущность поточного метода заключается в организации приемки, очистки, сушки и охлаждения зерна до закладки его на длительное хранение. Применение поточного метода обработки основано на следующих положениях: – технологическую схему обработки зерна различных культур 29 определяют с учетом его исходного качества, а также целевого назначения; – режим обработки зерна (удельная нагрузка, скорость, температура нагрева и т. д.) по отдельным процессам определяют с учетом биологических особенностей зерна различных культур; – одинаковую или близкую производительность всех машин и оборудования технологической линии обеспечивают, подбирая машины и оборудование по расчетно-эксплуатационной производительности; – для обеспечения нормальной работы машин и оборудования и максимальной их загрузки необходимо на каждой технологической линии (после выгрузки зерна) предусмотреть соответствующие накопительные бункера, оборудованные установками активного вентилирования; – все зерно, поступающее от комбайнов, необходимо при приемке предварительно очищать от грубых примесей, а затем направлять на технологическую линию для дальнейшей обработки; – все зерно, содержащее более 3 % сорной примеси, необходимо повторно очищать и доводить до кондиционного состояния; – для своевременного охлаждения партий зерна в процессе приемки, обработки и хранения зернохранилища необходимо оборудовать установками активного вентилирования. Поточному методу приемки и обработки зерна присущи некоторые признаки поточных методов, используемых в других отраслях промышленности. В частности, общими признаками являются совмещение операций и выравненность производительности машин, оборудования и механизмов. В то же время приемке и обработке зерна в потоке присущ ряд особенностей. К ним относятся одновременное и интенсивное поступление зерна разных культур, различающихся по состоянию и показателям качества; неравномерное поступление зерна на хлебоприемные предприятия по суткам и в отдельные часы суток; многообразие типов зернохранилищ и оборудования; различные требования, предъявляемые к обрабатываемому зерну в зависимости от целевого назначения последнего, создающие значительные трудности в организации поточного метода приемки и обработки. С учетом изложенных особенностей под поточным методом приемки и обработки зерна принято понимать систему операций, проводимых в определенной последовательности друг за другом без промежуточных длительных перерывов в обработке. Приемка и обработка зерна в потоке должны осуществляться с учетом следующих условий: – неравномерный по количеству и качеству входной поток зерна не должен отрицательно влиять на использование транспортного и технологического оборудования; – производительность приемных устройств должна соответствовать максимальному часовому подвозу зерна с автомобильного транспорта; – приемные устройства должны предусматривать возможность формирования партий зерна различных культур и различного качества и состояния с их раздельной дальнейшей послеуборочной обработкой и 30 хранением; – предварительную очистку зерна в случае необходимости следует осуществлять ворохоочистителями или другими машинами; весовое оборудование следует использовать не только для количественного учета зерна и расчетов с поставщиками и получателями, но и для оперативного учета зерна, хранящегося в элеваторах и складах. К оперативным бункерам относят: – накопительные силосы при приемке, обеспечивающие возможность приемки непрерывно меняющегося потока автомобилей независимо от оборудования элеватора и возможность формирования партий зерна, используя то же самое приемное устройство; – бункера над и под зерноочистительными машинами, позволяющие менять независимо от основного оборудования элеватора производительность зерноочистительных машин; – над и под сушильные бункера, позволяющие также изменять производительность зерносушильных аппаратов; накопительные отпускные бункера для усиленного отпуска зерна в момент подачи вагонов или судов при маломощном оборудовании элеватора. К технологическим линиям по обработке зерна в потоке предъявляют следующие требования: – полная механизация, а при возможности и автоматизация приемки, обработки, учета, контроль над состоянием при хранении и отпуске зерна потребителю; – доведение зерна до кондиций, гарантирующих длительную сохранность его без порчи и потерь по влажности, засоренности и зараженности, а также до кондиций, предъявляемых перерабатывающими предприятиями; – возможно большая универсальность технологических линий; – соответствие производительности машин и оборудования, находящихся в одной технологической линии; – выполнение требований по охране труда и санитарных норм, высокая технологическая и экономическая эффективность. При обработке зерна в потоке повышается производительность, сокращаются затраты и издержки обращения с одновременным повышением качества обработки в результате лучшего использования оборудования. На заготовительных предприятиях находят применение два варианта поточного приема и ПОЗ. По первому варианту обработку зерна ведут на поточных линиях вплоть до приведения зерна в стойкое для хранения состояние (метод полного потока). По второму варианту обработку осуществляют частично при приемке, а завершают через некоторое время после приемки зерна (метод сокращенного потока). С учетом производственной структуры хлебоприемного предприятия и требований, предъявляемых к технологическим линиям, можно выделить следующие классификационные признаки. По функциональному назначению или степени охвата производства 31 технологические линии делят на линии приемки, очистки, сушки и отгрузки. В зависимости от производственного центра технологические линии приемки и обработки зерна подразделяют на: – элеваторные; – башенные, построенные на базе сушильно-очистительных (СОБ), приемно-очистительных (ПОБ), молотильно-очистительных (МОБ) и других башен; – заводские, создаваемые на базе заводов по приемке и обработке кукурузы и других культур; – цеховые, организуемые по тому же назначению, что и заводские. Элеваторные технологические линии – наиболее современные технологические линии для приемки и послеуборочной обработки зерна. Это связано с тем, что в их состав входит элеватор с полным набором оборудования для послеуборочной обработки практически всех культур. Эти линии обеспечивают механизацию погрузочно-разгрузочных работ. На них комплекс- но механизированы и частично автоматизированы такие важные технологические процессы, как взвешивание, очистка и сушка зерна. На элеваторах обеспечивается высокая степень увязки технологических машин и транспортирующего оборудования по производительности, предусмотрены профилактические средства предотвращения порчи зерна (установки для газации и активного вентилирования зерна). Состав технологического и транспортирующего оборудования элеваторов на этих линиях позволяет одновременно принимать и обрабатывать несколько разнообразных партий зерна. На этих линиях можно проводить все работы с наибольшей производительностью и с наименьшими трудовыми, материальными и денежными затратами. Однако на сооружение элеваторных линий требуются значительные единовременные капитальные вложения. Широкое распространение на хлебоприемных предприятиях получили башенные технологические линии для приемки и обработки зерна. Башенные технологические линии сооружают в более короткое время, чем элеваторные, и капиталовложений для их создания требуется меньше. Башенные технологические линии относятся к специализированным линиям и, обладая необходимой механизацией, могут одновременно принимать и обрабатывать зерно только определенного качества или одной культуры. Башенные технологические линии в отличие от элеваторных не имеют оперативных и накопительных бункеров. Поэтому эффективность работы таких линий в значительной степени зависит от правильного подбора машин и механизмов по производительности (производительность должна быть одинаковой или близкой к ней). Кроме того, эффективность работы башенных линий по сравнению с элеваторными снижается за счет специализации оборудования по обработке зерна определенного качества. В связи с тем, что в состав башенных технологических линий входят склады для зерна, сложнее обеспечить дистанционный контроль качества зерна, в частности измерение температуры. Заводские и цеховые технологические линии используют главным 32 образом при приемке и обработке семенного зерна различных культур, включая гибридные и сортовые семена кукурузы. В связи со спецификой обрабатываемого материала заводским и цеховым технологическим линиям присуща сезонность в работе, период их работы сравнительно непродолжителен. Для обработки семенного зерна заводские и цеховые технологические линии оснащают технологическим и транспортирующим оборудованием, а также другими средствами механизации и автоматизации. Это связано с повышенными требованиями, которые предъ- являются к данным линиям, так как от их работы зависит будущий урожай и валовой сбор зерна. На сооружение этих линий требуются большие капитальные вложения. Для более эффективного использования дорогостоящего оборудования этих линий желательно, чтобы заводские и цеховые технологические линии были универсальными. В этом случае увеличивается период их работы в течение года. Примером реконструкции технологической линии может служить использование кукурузообрабатывающих заводов для обработки семян других культур. Переоборудование кукурузообрабатывающих предприятий производительностью В основу классификации технологических линий положено два принципа: целевой (технологический) и проектно-строительный. По первому принципу технологические линии делят на универсальные и специальные. К универсальным относят такие линии, которые в состоянии принимать и обрабатывать зерно различных культур, а также кукурузу в початках и зерне. К специальным относят линии, предназначенные для приемки и обработки одной культуры или для выполнения одной технологической операции (очистка, сушка). Достоинства универсальных линий: способность принимать и обрабатывать зерно различных культур, что увеличивает период их использования в течение года и обеспечивает лучшие технико-экономические показатели. Недостатки: большое число дорогостоящего оборудования, требуют больше средств и времени на их сооружение. Достоинства специальных линий: низкая стоимость, меньше идет времени на их постройку. Недостатки: низкие технико-экономические показатели. Поэтому специальные линии реконструируют в универсальные. По проектно-строительному принципу технологические линии делят на постоянные и временные. К постоянным линиям относят: элеваторные, башенные, заводские и цеховые. К временным – линии, сооружаемые на базе передвижного приемного, технологического и транспортного оборудования. Постоянные линии строят по типовым проектам. Они представляют собой самостоятельные производственные участки. 33 Временные линии создают работники хлебоприемных предприятий на базе имеющегося оборудования. В зависимости от характера связей между оборудованием технологические поточные линии могут быть: – с жесткой связью между операциями потока (зерно передается непосредственно с машины на машину) – с полугибкой связью (между отдельными участками с жесткой связью установлены межоперационные бункера) – с гибкой связью (с машины на машину через бункер). 3.3 Параметры, определяющие эксплуатационную производительность оборудования поточных линий. Аналитические зависимости, определяющие эффективность работы, производительность технологического и транспортного оборудования при поточной приемке и послеуборочной обработке зерна Сформированные партии зерна из силосов через определенные промежутки времени направляют на обработку – очистку, сушку, хранение и отгрузку. Для оценки эффективности действия технологических линий обычно применяется коэффициент использования оборудования, который в зависимости от подхода определяется различными формулами, но имеет один смысл: это отношение полезной работы к той, которую оборудование могло проделать. Основными операциями на элеваторах являются очистка и сушка зерна, поэтому рассмотрим оценку эффективности оборудования при очистке и сушке зерна. Коэффициент использования линии сушки, вычисляем по формуле (3.1) (3.1) К ив – Коэффициент использования линии сушки N в – количество зерносушилок установленных на линии сушки N кв – число партий зерна, поступивших на линию сушки К вк – коэффициент перевода физических тонн в плановые (из методических указаний по расчету элеваторов и складов); N вк – число сушилок, обрабатываемых к-ю партию зерна γ в – увеличение производительности линии сушки за счет обработки зерна в потоке (при обработке зерна с подачей в зерносушилку в потоке приемка-очистка-сушка сокращение времени транспортирования по сравнению с обработкой зерна не в потоке составляет 7%, что эквивалентно увеличению производительности сушки). Данное обстоятельство обусловливает преимущество сушки зерна в потоке на технологических операциях; К ск – коэффициент использования линии сушки; k ив 1 N в k 1 N кв k вк N вк k ск C в 1 в 100 34 С в – относительная доля рабочего времени в сутки (с учетом простоев), вычисляется по формуле (3.2) С в = , (3.2) где T в – время простоя, час; N в – число включений зерносушилки в сутки; – время выхода сушилки на рабочий режим. Коэффициент использования линии очистки зерна, вычисляется по формуле (3.3) (3.3) где N c – общее число сепараторов; N пc – число партий зерна, поступивших на линию очистки; N ск – число сепараторов, обрабатываемых к-ю партию зерна; γ с – увеличение производительности линии очистки за счет обработки зерна в потоке (7%) К ск – коэффициент загрузки сепаратора (зависит от качества партии зерна); К цк – коэффициент циклов (Кцк = 1/nск+1, n – число пропусков зерна через сепаратор); К зк – коэффициент загрузки участка очистки вычисляем по формуле (3.4) Кз = , (3.4) где Q н – производительность нории, подающей зерно, т/ч; N ск – число сепараторов, обрабатываемых каждую партию зерна; Q с – производительность сепараторов; К ск – коэффициент загрузки сепаратора; m – число, учитывающее возможность перехода нории на обслуживание другого сепаратора m=2; а k – засоренность зерна,%. Из формул следует, что для повышения коэффициента использования технологической линии целесообразно увеличить соотношение производительности нории и сепараторов (чем больше Q н , тем больше К и ). Формулы учитывают в основном особенности поточной линии, которые определяют эксплуатационную производительность оборудования и k исп 1 N с k 1 N пс N ск k зк k ск k цк 1 с 100 35 оптимальный вариант технической оснащенности поточной линии. Данные коэффициенты включают в себя основные параметры работы оборудования, состояние и качество зерна, особенности структурной схемы поточной линии. 3.4 Аналитическая оценка количества зерна, поступающего на послеуборочную обработку Получение оптимального варианта технической оснащенности поточных линий обуславливает, прежде всего, необходимость математического описания процесса приемки и послеуборочной обработки зерна, увязывающего параметры управления с входными и выходными параметрами. Послеуборочная обработка зерна – это сложный комплекс взаимосвязанных технологических и транспортных операций по приемке, очистке, сушке, активному вентилированию и отгрузке зерна нового урожая. Комплекс представляет собой связи между отдельными операциями послеуборочной обработки зерна, которые характеризуются сложностью описания характера поступления зерна, многомерностью векторов качества зерна различных культур и достаточно большим рядом типоразмеров оборудования с переменной производительностью при обработке зерна различ- ного качества. Комплексное решение вопроса оптимизации работы оборудования по обслуживанию процессов послеуборочной обработки зерна включает две задачи, решаемые принципиально разными методами: первая – оптимизация работы единицы оборудования типоразмера: вторая – оптимизация работы всего комплекса оборудования путем улучшения его организационной структуры использования. Наиболее надежным способом нахождения наилучшего варианта является сравнительная оценка всех возможных вариантов. Рассматривая различные варианты, прежде всего устанавливают, может ли в качестве целевой функции (критерия оценки) быть принят один из показателей, характеризующих ожидаемые результаты реализации того или иного варианта. При выборе наилучшего варианта приемки и послеуборочной обработки зерна в качестве критерия иногда принимают затраты или время. При нахождении наилучшего варианта использования оборудования критерием может служить объем обработки зерна с определенными показателями. В большинстве практических задач отсутствуют строгие ограничения на многие переменные. Так как при приемке зерна и его послеуборочной обработки решаются различные задачи, связанные с работой оборудования и получением зерна определенного качества, то критерий оптимальности и его величину определяют отдельно по каждому участку поточной линии. Аналитическая модель оценки пределов измерения количества зерна, поступающего на послеуборочную обработку С учетом влажности и засоренности пределы изменения количества зерна, поступающего на послеуборочную обработку определяют по формулам (3.5, 3.6) 36 Аmin = (3.5) Amax = , (3.6) где Аср – средний объем заготовок зерна, т; W – влажность поступающего зерна, %; а – засоренность зерна, %. Контрольные вопросы 1. Особенности поточного приема и обработки зерна на элеваторах. 2. Какие требования предъявляют к поточным технологическим линиям? 3 Каковы особенности поточного метода приемки и обработки зерна? 4 Какие вы знаете технологические линии для приемки и обработки зерна? 5 Какие параметры определяют эксплуатационную производительность оборудования поточных линий? 6 Как определяются пределы изменения количества зерна, поступающего на послеуборочную обработку? |