Магнитно-импульсная Автоматизированная система очистки АСО – максимальная эффективность и надежность очистки бункеров и силосов

Автоматизированная система очистки относится к классу самых быстродействующих приводов для передачи запасов электроэнергии в механическую энергию, идущую в данном случае на очистку различных поверхностей технологического оборудования от налипания, зависания и намерзания.  Длительность импульса разряда конденсаторной батареи находится в пределах 0.1 – 3 мс. При этом давление на очищаемую поверхность колеблется от 5000 до 500 000 кН/м. Величина импульсного нагружения  для очистки поверхности зависит от толщины обшивки, адгезионных сил сцепления самой поверхности с материалом, влажности, гранулометрическим составом материала и т.д. В конечном итоге только на эффективность очистки зависит более 30 параметров, включая и габариты оборудования и его частоту собственных колебаний.   

Разобраться в таком разнообразном и сложном процессе очистки поможет один немаловажный показатель - это Кс жесткость динамической системы исполнительный механизм и очищаемая конструкция. Жесткость динамической системы это отношение запасенной энергии накопителя энергии к энергии колебательного процесса очищаемой конструкции.

Как показала практика, при низкой частоте собственных колебания очищаемой конструкции жесткость динамической системы Кс с толщиной очищаемой поверхности от 2 до 4-5 мм минимальна. В таких случаях большая доля энергии механического импульса от исполнительного устройства переходит в энергию колебательного процесса обшивки, что упрощает требования к креплению исполнительного механизма. Достаточно крепить  индуктор с якорем к очищаемой поверхности простым швеллером с двумя болтами, или использовать систему искробезопасного воздушного зазора между индуктором и якорем.

С повышением жесткости динамической системы, в частности, очистке оборудования с толщиной обшивки более 8 мм, малогабаритными или с большими адгезионными связями (трудноудаляемые материалы) резко усиливаются требования к надежности и безопасности при сохранении эффективности очистки. В этом случае около 80% энергии конденсаторной батареи сосредоточивается внутри системы индуктор-якорь. Ответные реакции направлены на разрушение межвитковой изоляции, разрушении защитного заливочного компаунда, деформации якоря и разрушении элементов крепления и фиксации исполнительного механизма.

Единственным выходом в данной ситуации это погасить ответные реакции путем использования демпферных устройств. Многочисленные теоретические и практические исследования показали, что наиболее простым, надежным и эффективным решением является механизм пружинного поджатия и подавления ответных реакций. Такое демпферное устройство содержит грузы и пружина. Причем параметры (вес грузов и жесткость пружины) определяются опытным путем и зависят от энергоемкости накопителя энергии и динамической жесткости системы исполнительный механизм очищаемая конструкция.   

В результате экспериментов было установлено, что эффективность очистки максимальна при жесткости системы обвязки К от  0.001 до 0.01, при этом наблюдается надежная и стабильная работа всей системы обвязки. Жесткость системы обвязки К с демпфированием равна 

К = Епр/Еист.пит.,

где Епр – энергия сжатия цилиндрической пружины, Дж.
Еист. пит. – запасаемая энергия источника питания, Дж.

Если жесткость системы обвязки К будет менее 0,001, то при разряде импульсного источника электропитания происходит быстрый отскок и разгон, при которой электромагнитная катушка приобретает такую кинетическую энергию, что в результате разрушается защитный заливочный слой и наступает разрушение самой электромагнитной катушки. Если жесткость системы К будет более  0.01, то при разряде импульсного источника электропитания электромагнитная катушка  большая часть энергии сосредоточена внутри системы электромагнитная катушка и якорь и направлена на разрушении межвитковой изоляции, и изоляции между электромагнитной катушкой и якорем, резко снижая ее надежность и целостность.

Работа АСО с демпферным устройством работает следующим образом. При срабатывании датчиков, сигнализирующих о переизбытке внутри бункера  налипшего материала или образовании свода, дается сигнал на срабатывание импульсного источника  электропитания и происходит разряд на электромагнитную катушку с якорем. Между электромагнитной катушки и якорем возникает импульс электромагнитной силы. При этом якорь  отталкивается от электромагнитной катушки и передает на внешнюю поверхность бункера кумулятивный мгновенный импульс длительностью 1 ÷ 5 мс.

При этом разрушаются адгезионные связи налипшего материала внутри бункера и происходит его перемещение в сторону выгрузки. Электромагнитная катушка приобретает ускорение в обратную сторону, При этом пружина как демпфирующий элемент погасит движение электромагнитной катушки к фиксатору.

В дальнейшем при необходимости возможно еще срабатывание устройства до тех пор, пока датчики не просигнализируют об отсутствии налипания или отсутствии свода.

Опыт эксплуатации показывает, что АСО является надежным, эффективным, экономичным и простым решением.