Акустикалық тазалау – астық қоймаларындағы материал қабықтарын жоюға арналған технология. Дыбыс толқындары арқылы тазалау, қолмен жұмыс қажеттігін азайтады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Акустикалық тазалау – жапық дән немесе ұсақ бөлшекті материалдарды өңдеу және сақтау жүйелерінде қолданылатын техникалық қызмет көрсету әдісі, мысалы, астық көтергіштерде, материалдың беттерде жиналуын жоюға арналған. Әдетте, материалды өңдеу жабдығына орнатылған акустикалық тазалау аппараты, күшті дыбыс толқындарын тудыру арқылы бөлшектерді беттерден сілкіп түсіреді, соның нәтижесінде қолмен тазалау қажеттілігі азаяды.
Acoustic cleaning is a maintenance method used in material handling and storage systems that handle bulk granular or particulate materials, such as grain elevators, to remove the buildup of material on surfaces. An acoustic cleaning apparatus, usually built into the material handling equipment, works by generating powerful sound waves which shake particulates loose from surfaces, reducing the need for manual cleaning.
Жұмыс істеу және өнімділік
Акустикалық тазалағыштардың көпшілігі 60 герцтен 420 герцке дейінгі дыбыс жиіліктері диапазонында жұмыс істейді. Дегенмен, кейбір құрылғылар 40 герцтен төмен инфрадыбыс диапазонында жұмыс істейді, бұл көбінесе адам есту қабілетінен төмен, қатаң шуды бақылау талаптарын орындау үшін қолданылады. Акустикалық тазалау технологиясын түсіну үшін үш ғылыми сала бірігеді. Дыбыс таралуы. Бұл дыбыс толқындарының сипатын, олардың өзгеруін және қоршаған ортамен өзара әрекеттесуін түсінуге қатысты. Ортаның математикасы. Материалтану, беттік үйкеліс, қашықтық және механикалық инженерге таныс салалар. Химиялық инженерия. Бөліп алуға тиіс ұнтақ немесе заттың химиялық қасиеттері. Әсіресе, ұнтақтың өзіне-өзі жабысу қасиеттері. Акустикалық тазалағыш күл, шаң, дән немесе ұнтақ бөлшектеріне берілетін өте жылдам және қуатты дыбыс толқынынан туындаған қысым өзгерістерінің тізбегін жасайды. Бұл олардың әртүрлі жылдамдықпен қозғалуына және жақын орналасқан бөлшектерден және жабысқан беттен ажырауына себеп болады. Бөлшектер бөлінгеннен кейін, материал гравитация күші салдарынан төмен түседі немесе процестік газ немесе ауа ағынымен бірге алынып тасталады. Акустикалық тазалағыштың нақты мәселеге тиімділігін анықтайтын негізгі факторлар – бөлшектердің мөлшері, ылғалдылығы және тығыздығы, сондай-ақ осы сипаттамалардың температура мен уақытқа байланысты өзгеруі. Әдетте, 20 микрометрден 5 мм-ге дейінгі бөлшектер, 8,5%-дан төмен ылғалдылығы бар бөлшектер идеалды болып табылады. Жоғары температура шектері бөлшектердің балқу температурасына байланысты, ал акустикалық тазалағыштар қазандықтардағы күлдің жиналуын жою үшін 1000 °C-тан жоғары температурада қолданылған. Жұмыс жиіліктерін талаптарға сәйкес келтіру маңызды. Жоғары жиіліктерді дәлірек бағыттауға болады, ал төменгі жиіліктер әдетте одан әрі тарайды және күрделірек талаптарға жауап беру үшін қолданылады. Қол жетімді жиіліктердің әдеттегі таңдауы келесідей: 420 Гц – силоның түбіндегі түйілуді жою үшін қолданылатын кішкентай акустикалық тазалағыш үшін. 350 Гц жиілігі күштірек және ID (көтергіш) желдеткіштерде, сүзгілерде, циклондарда, араластырғыштарда, кептіргіштерде және салқындатқыштардағы материалдың бітуін жою үшін қолданылуы мүмкін. 230 Гц. Бұл жиіліктегі қуат электр энергиясын өндірудің көптеген қолданбаларында пайдалануға жеткілікті. 75 Гц және 60 Гц. Бұл әдетте ең қуатты акустикалық тазалағыштар және көбінесе үлкен ыдыстар мен силостарда қолданылады.
The majority of acoustic cleaners operate in the audio frequency range from 60 hertz up to 420 Hz. However a few operate in the infrasonic range, below 40 Hz, which is mostly below the human hearing range, to satisfy strict noise control requirements. There are three scientific fields which converge in the understanding of acoustic cleaning technology. Sound propagation. This relates to an understanding of the nature of the sound waves, how they vary and how they will interact with the environment. Mathematics of the environment. Materials science, surface friction, distance and areas familiar to a mechanical engineer. Chemical engineering. The chemical properties of the powder or substance to be debonded. Especially the auto adhesive properties of the powder. An acoustic cleaner will create a series of very rapid and powerful sound induced pressure fluctuations which are then transmitted into the solid particles of ash, dust, granules or powder. This causes them to move at differing speeds and debond from adjoining particles and the surface that they are adhering to. Once they have been separated then the material will fall off due to gravity or it will be carried away by the process gas or air stream. The key features which determine whether or not an acoustic cleaner will be effective for any given problem are the particle size range, the moisture content and the density of the particles as well as how these characteristics will change with temperature and time. Typically particles between 20 micrometres and 5 mm with moisture content below 8.5% are ideal. Upper temperature limits are dependent upon the melting point of the particles and acoustic cleaners have been employed at temperatures above 1000 °C to remove ash build up in boiler plants. It is important to match the operating frequencies to the requirements. Higher frequencies can be directed more accurately whilst lower frequencies will carry further, and are generally used for more demanding requirements. A typical selection of frequencies available would be as follows:
420 Hz for a small acoustic cleaner which might be used to clear bridging at the base of a silo. 350 Hz will be more powerful and this frequency can be used to unblock material build up in ID (induced draft) fans, filters, cyclones, mixers, dryers and coolers. 230 Hz. At this frequency, the power involved is sufficient to use in most electricity generation applications. 75 Hz and 60 Hz. These are generally the most powerful acoustic cleaners and are often used in large vessels and silos.
Денсаулық және қауіпсіздік
Акустикалық тазалағыштарды енгізу денсаулық пен қауіпсіздіктің көптеген салаларында маңызды жақсартуға әкелді. Мысалы, астық сақтағыштарды тазалауда бұрынғы шешімдер көбінесе бұзып кіруге немесе жоюға бағытталған еді. Ауа пушкалары, күл тазалағыштар, сыртқы дірілдеткіштер, соққылау немесе қымбат адамдардың ішке кіруі – бәрі дерлік инвазивті емес дыбыстық мүйіздермен алмастырылды. Акустикалық тазалағыш тоқтауды қажет етпейді және объектінің қалыпты жұмыс істеу кезінде де жұмыс істей береді. Астық сақтағыштарды тазалау мысалын одан әрі қарастыратын болсақ, екі түрлі мәселе бар.
The introduction of acoustic cleaners has been a significant improvement in many areas of health and safety. For instance in silo cleaning the previous solutions tended to be intrusive or destructive. Air cannons, soot blowers, external vibrators, hammering or costly man entry are all superseded by noninvasive sonic horns. An acoustic cleaner requires no down time and will operate during normal usage of the site. Taking the example of silo cleaning a little further, there are two typical problems.
Көпіршік
Бұл сілодағы материал шығу тесігінде бітелу кезенінде болады. Бұрынғыда бұл мәселе сілоның астынан қолмен тазалау арқылы шешілген, бірақ бұл, өз кезегінде, бөгеттің ашылуымен бірге материалдың құлау қаупін тудыратын. Акустикалық тазартқыш сілоның үстінен, ішіндегі материал арқылы өте отырып, төменгі жағындағы бітелуді жоюға қабілетті.
This is when the silo blocks at the outlet. Previously the problem was addressed by manual cleaning from underneath the silo which in its turn introduced significant risk from falling material when the blockage was cleared. An acoustic cleaner is able to operate from the top of a silo through in situ material to clear the blockage at the base.
Тышқанның ұясы
Силоның қабырғасындағы тығыздалу. Бұл тек силодағы пайдалы көлемді ғана емес, сонымен қатар бірінші кірген, бірінші шыққан (FIFO) принципін бұзу арқылы сапаны бақылауды да нашарлатады. Силоның қабырғасына жиналған ескі материалдар ыдырап, қауіпті газдар бөліп шығаруы мүмкін. Акустикалық тазартқыш дыбыс толқындарын тудырады, бұл тығыздалған материалды айналағы ортадан өзгеше жиілікте тербеліске келтіріп, оның қабырғадан бөлінуіне және босатылуына әкеледі.
Compaction on the side of a silo. This not only reduces the operating volume in a silo but it also compromises quality control by disrupting the first in first out cycle. Older material compacted on the side of a silo can also start to degrade and produce dangerous gases. An acoustic cleaner will produce sound waves which will make the compacted material resonate at a different rate to the surrounding environment resulting in debonding and clearance.
Акустикалық тазалағыштардың артықшылықтары
Операция кезінде жиі пайдалану жоспардан тыс тоқтатуларды азайтады. Материал ағынын жақсарту, тоқтау, бұғу және көпіршелерді жою арқылы. Қоршаған ортаны толық босату арқылы қосымша ластанудың алдын алу. Тазалауды жақсарту және денсаулық пен қауіпсіздік тәуекелдерін азайту. Энергия тиімділігін арттыру. Жылу алмасу беттеріндегі жинақталудың азаюы энергия тұтынуды төмендетуге әкеледі. Құрал-жабдықтың қызмет ету мерзімін ұзарту. Агрессивті тазалау тәртібінен аулақ болу. Пайдаланудың қарапайымдылығы. Мүйіздерді белгілі интервалдармен автоматтандыру немесе олардың қоршаған ортасындағы, мысалы, қысым немесе ағын мөлшері сияқты өзгерістерге байланысты дыбыс беруді қосу оңай. Ең маңыздысы, олар материалдың жинақталуына жол бермейді. Осы артықшылықтар қаржылық өтелуді жылдам қамтамасыз етеді. Акустикалық тазалағыштарды балама шешімдермен тікелей салыстыру мүмкіндігі де бар. Ауа пушкалары. Бұл технология жақсы қалыптасқан, бірақ қымбатқа соғады және әсер ету аймағы шектеулі болғандықтан бірнеше бірлік сатып алу қажет. Сонымен қатар, олар шулы және көп мөлшерде сығылған ауа тұтынады. Вибраторлар. Бұларды бос бункерге орнату оңай, бірақ олар құрылымдық зақымдануға және ұнтақ тығыздалуына әкелуі мүмкін. Төмен үйкелісті қаптамалар. Олар өте тыныш, бірақ орнату қымбат. Сонымен қатар, олар тозуға бейім және осыдан кейін қоршаған ортаны немесе өнімді ластауы мүмкін. Инфляциялық төсемдер мен қаптамалар. Бұларды бос бункерге орнату да оңай. Олар қабырғаларға материал жинақталуына көмектеседі, бірақ көпіршелерге әсер етпейді. Оларды күтіп ұстау қиын және тығыздалуға себеп болуы мүмкін. Бір жақты мембрана арқылы флюидизация. Бұл бұрыннан жиналған материалға көмектесе алады. Дегенмен, оларды орнату және күтіп ұстау қымбат және қиын. Олар сондай-ақ механикалық тұйықталу мен көпіршелердің пайда болуына ықпал етуі мүмкін.
Repetitive use during operations means that there are fewer unscheduled shut downs. Improved material flow by the elimination of hang ups, blocking and bridging. Minimisation of cross contamination by ensuring complete emptying of the environment. Improved cleaning and reduction of health and safety risks. Increased energy efficiency. Reducing the buildup on heat exchange surfaces results in lower energy usage. Extended plant life. Aggressive cleaning regimes are avoided. Ease of operation. It is easy to automate the horns either at regular intervals or to tie the sounding in to changes in their environment such as pressure or flow rates. Importantly they prevent the material buildup problem from occurring in the first place. These advantages mean that the financial payback is often very quick. It is also possible to compare acoustic cleaners directly to alternative solutions. Air cannons. These are well established but are expensive with limited coverage thus requiring multi unit purchase. They are also noise intrusive and have a high compressed air consumption. Vibrators. These are easy to fit to an empty silo but can cause structural damage as well as contributing to powder compaction. Low friction linings. These are very quiet but are expensive to install. Also they are prone to erosion and can then contaminate the environment or product. Inflatable pads and liners. Again these are easy to install in an empty silo. They help side wall buildup but have no impact on bridging. They are also hard to maintain and can cause compaction. Fluidisation through a 1 way membrane. This can help already compacted material. However they are expensive and difficult to install and maintain. They can also contribute to mechanical interlocking and bridging.
Арнайы қолдану
Қазандықтар. Жылу алмасу бетін тазалау. Электростатикалық тұндырғыштар. Акустикалық тазалағыштар сорғыларды, бұрағыш шүмектерді, тарату тақталарын, жинақтау тақталарын және электрод сымдарын тазалау үшін қолданылады. Супер жылытқыштар, экономизерлер және ауа жылытқыштар. Ылғалды құбырлар. Сүзгілер. Акустикалық тазалағыштар кері ауа, импульстік және дірілдегіш құрылғыларда қолданылады. Олар жинақтау бетіндегі қысымның төмендеуін азайтуға тиімді, бұл сүзгі қаптарының қызмет ету мерзімін ұзартады және сорғының бітелуін сақтайды. Олар кері ауа желдеткіштерін және дірілдегіш құрылғыларды толықтай алмастыра алады және импульстік сүзгілерге қажетті қысылған ауа мөлшерін айтарлықтай азайтады. Тарту желдеткіштері. Акустикалық тазалау желдеткіштің қолжетімсіз бөліктерінде де біркелкі тазалауды қамтамасыз етеді. Бұл желдеткіштің тепе-теңдігін сақтайды. Пеш кіреберісі. Акустикалық тазалағыштар пеш кіреберісінде бөлшектердің жиналуын болдырмауға көмектеседі, бұл мұрын сақинасының пайда болуын азайтады. Механикалық алдын ала жинағыштар. Акустикалық тазалағыштар айналмалардың айналасында және құбырлар арасындағы жинақталудың алдын алады. Диірмендер. Акустикалық тазалағыштар материалдың ағынын сақтап, алдын ала ұнтақтау силостарындағы бітелуді болдырмауға көмектеседі. Олар сондай-ақ төменгі ағыстағы сепараторлар мен желдеткіштерде материалдың жиналуын болдырмауға көмектеседі. Планеталық салқындатқыштар. Акустикалық тазалағыштар көпірленуді болдырмауға және толық эвакуацияны қамтамасыз етуге көмектеседі. Тұндырғыштар. Акустикалық тазалағыштар бұрағыш шүмектерді, тарату тақталарын, жинақтау тақталарын және электрод сымдарын тазалауға көмектеседі. Олар механикалық соғу жүйелеріне көмекші болады немесе оларды алмастырады. Сонымен қатар, олар төменгі сорғыларда бөлшектердің жиналуын болдырмайды, әйтпесе бұл түтін шығуға себеп болар еді. Алдын ала қыздырғыштар. Мұнараларда, газ көтергіштерінде, циклондарда және желдеткіштерде қолданылады. Кеме жүк бөлімдері. Жүкті тазалау және ауасын шығару үшін қолданылады. Силостар мен сорғылар. Көпірленуді және материалдың тұрып қалуын болдырмау үшін. Статикалық циклондар. Акустикалық тазалағыштар циклондардың ішінде де, оған қосылған құбырларда да жұмыс істейді.
Boilers. Cleaning of the heat transfer surfaces. Electrostatic precipitators. Acoustic cleaners are being used for cleaning hoppers, turning vanes, distribution plates, collecting plates and electrode wires. Super heaters, economisers and air heaters. Duct work. Filters. Acoustic cleaners are used on reverse air, pulse jet and shaker units. They are effective in reducing pressure drop across the collection surface which will increase bag life and prevent hopper pluggage. Generally they can totally replace the both reverse air fans and shaker units and significantly reduce the compressed air requirement on pulse jet filters. ID fans. Acoustic cleaning helps to provide a uniform cleaning pattern even for inaccessible parts of the fan. This maintains the balance of the fan. Kiln inlet. Acoustic cleaners help to prevent particulate buildup at the kiln inlet and this will minimise nose ring formation. Mechanical pre Collectors. Acoustic cleaners help prevent buildup around the impellers and between the tubes. Mills. Acoustic cleaners help maintain material flow and also prevent blockages in the pre grind silos. They also help prevent material buildup in the downstream separators and fans. Planetary Coolers. Acoustic cleaners help prevent bridging and ensure complete evacuation. Precipitator. Acoustic cleaners help clean the turning vanes, distribution plates, collecting plates and electrode wires. They can either assist or replace the mechanical rapping systems. They also prevent particulate buildup in the under hoppers which would otherwise result in opacity spiking. Pre heaters. Used in towers, gas risers, cyclones and fans. Ship cargo holds. Used both to clean and de aerate current loads. Silos and hoppers. To prevent bridging and rat holing. Static cyclones. Acoustic cleaners will work both within the cyclone and with the associated duct work.