По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 664.726 DOI:10.33920/igt-01-2306-12

Рекомендуемый порядок определения расчетным путем количества зерна, размещенного на хранение в силосах элеватора и складах напольного хранения

В.В. Лоозе с. н. с., лаборатория неразрушающего контроля, технической диагностики и технологии складских работ, НОЧУ ДПО «Международная промышленная академия»
В.Б. Фейденгольд д. т. н., проф., зав. кафедрой, НОЧУ ДПО «Международная промышленная академия»
К.Б. Гурьева к. т. н., с. н. с., отдел продовольственных товаров
С.Л. Белецкий к. т. н., доц., ученый секретарь

Расчетное определение массы сыпучих материалов в складах и силосах имеет большую погрешность, доходящую иногда до 15% и более относительно прямого определения массы (перевешивания), в статье приводится рекомендуемый порядок определения расчетным путем количества зерна, размещенного на хранение в силосах элеватора и складах напольного хранения. Данный расчет хоть и более труден, чем применимый сегодня, но позволит снизить погрешность до ±5%.

Литература:

1. Винокуров К.В., Никоноров С.Н. Элеваторы, склады, зерносушилки: учеб. пособие. — Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. — 88 с.

2. Платонов П.Н. Элеваторы и склады. / П.Н. Платонов, С.П. Пунков, В.Б. Фасман. — М.: Агропромиздат, 1987. — 319 с.

3. Скориков Б.А. Конструкции и расчет элеваторов. / Б.А. Скориков, А.Н. Простосердов, В.И. Карев, Ф.А. Иссерс. — М.: Агропромиздат, 1987. — 230 с.

4. Инструкция по проектированию элеваторов, зерноскладов и других предприятий, зданий и сооружений по обработке и хранению зерна: СН 261-77. — М.: Стройиздат, 1977. — 45 с.

5. Анисимова Л.В. Проектирование элеваторов: Учебное пособие /Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. — Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2004. — 167 с.

6. Липшицкий М.Е. Железобетонные бункера и силосы расчет и проектирование. / М.Е. Липшицкий, Ж.Р. Абрамович. — Издательство литературы по строительству, 1965. — 356 с.

7. ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРЕДПРИЯТИЙ, ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО ХРАНЕНИЮ И ПЕРЕРАБОТКЕ ЗЕРНА (К СНИП 2.10.05-85) Утверждено приказом ЦНИИ промзернопроекта от 30 сентября 1985 г. № 496.

8. НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ХЛЕБОПРИЕМНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И ЭЛЕВАТОРОВ ВНТП-05-88 Минхлебопродуктов СССР УТВЕРЖДЕНЫ: Минхлебопродуктов СССР Приказ № 133 от 03.07.89 г.

9. Воробьев Е.С. Численные методы и математическое моделирование. Основы численных методов и приемы построения математических моделей на их основе и эти решения в различных пакетах / Е.С. Воробьев, В.Е. Воробьева // М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т — Казань: Изд-во КНИТУ, 2016. — 105 с.

1. Vinokurov K.V., Nikonorov S.N. Jelevatory, sklady, zernosushilki: ucheb. posobie. — Saratov: Sarat. gos. tehn. un-t, 2008. — 88 s.

2. Platonov P.N., Punkov S.P., Fasman V.B. Jelevatory i sklady. — M.: Agropromizdat, 1987. — 319 s.

3. Skorikov B.A., Prostoserdov A.N., Karev V.I., Issers F.A. Konstrukcii i raschet jelevatorov. — M.: Agropromizdat, 1987. — 230 s.

4. Instrukcija po proektirovaniju jelevatorov, zernoskladov i drugih predprijatij, zdanij i sooruzhenij po obrabotke i hraneniju zerna: SN 261-77. — M.: Strojizdat, 1977. — 45 s.

5. Anisimova L.V. Proektirovanie jelevatorov: Uchebnoe posobie /Alt. gos. tehn. un-t im. I.I. Polzunova. — Barnaul: Izd-vo AltGTU, 2004. — 167 s.

6. Lipshickij M.E., Abramovich Zh.R. Zhelezobetonnye bunkera i silosy raschet i proektirovanie. Izdatel'stvo literatury po stroitel'stvu, 1965. — 356 s.

7. POSOBIE PO PROEKTIROVANIJu PREDPRIJaTIJ, ZDANIJ I SOORUZhENIJ PO HRANENIJu I PERERABOTKE ZERNA (K SNIP 2.10.05-85) Utverzhdeno prikazom CNII promzernoproekta ot 30 sentjabrja 1985 g. № 496

8. NORMY TEHNOLOGIChESKOGO PROEKTIROVANIJa HLEBOPRIEMNYH PREDPRIJaTIJ I JeLEVATOROV VNTP-05-88 Minhleboproduktov SSSR UTVERZhDENY: Minhleboproduktov SSSR Prikaz № 133 ot 03.07.89 g.

9. Vorob'ev E.S., Vorob'eva V.E. Chislennye metody i matematicheskoe modelirovanie. Osnovy chislennyh metodov i priemy postroenija matematicheskih modelej na ih osnove i jeti reshenija v razlichnyh paketah / M-vo obraz. i nauki Rossii, Kazan. nac. issled. tehnol. un-t — Kazan': Izd-vo KNITU, 2016. — 105 s.

Основной особенностью производства зерна является сезонность, поэтому необходимо создавать запасы и хранить зерно для удовлетворения текущих потребностей населения и для посева, при этом важно вести количественный и качественный учет. Хранят зерно в соответствующих хранилищах. Разработаны и используются типовые проекты зернохранилищ — элеваторы и склады для хранения зерна [1, 2].

Количество зерна в силосах элеватора и складах напольного хранения расчетным методом определяется на основании технических расчетов, выполненных с учетом габаритных размеров зернохранилища, вместимости зернохранилищ, отраженных в техническом паспорте, обмеров зерновой массы и степени заполнения зернохранилища, а также натуры зерна, угла естественного откоса зерна, условий загрузки зернохранилища и формирования зерновой насыпи.

Паспортная емкость зернохранилища — емкость, указанная в техническом паспорте силосного корпуса/склада.

Паспортную емкость зернохранилища принято рассчитывать исходя из полного (соответствующего техническим возможностям) заполнения емкости зерном пшеницы натурой — 0,75 т/м3, при угле естественного откоса зерновой массы (α1) равном 260. При этих условиях коэффициент размещения зерна Кр принимается равным 1.

При размещении в емкости зерна других культур (не пшеницы), имеющих другое значение натуры и угол естественного откоса, вводятся соответствующие поправочные коэффициенты на размещения зерна Кр1, Кр2, Кр3... Крn.

В таблице 1 приведены значения натуры зерна различных культур и коэффициенты размещения, которые используются при типовом проектировании и расчетах необходимой вместимости зернохранилищ.

I. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЗЕРНА, РАЗМЕЩЕННОГО НА ХРАНЕНИЕ В СИЛОСАХ ЭЛЕВАТОРА

В практике строительства элеваторов наибольшее распространение получили силосы высотой 30 м круглого и квадратного сечения. Отдельные силосы, как правило, сблокированы в силосные корпуса (рисунок 1), смежные силосы могут быть объединены между собой перепускными отверстиями (окнами) в группы по несколько силосов (от 2 до 9 силосов).

Рисунок 1. Планы силосных корпусов

Круглые силосы с внешним диаметром 6 м (рисунок 2а) и квадратного сечения (по оси) с размерами сторон 3 х 3 м (рисунок 2б). Внутренние размеры квадратного силоса при толщине стенки 100 мм составляют 2,9 х 2,9 м, внутренний диаметр круглых силосов при толщине стен 180 мм равен 5,64 м [3, 4, 5].

Рисунок 2 — а) силос круглого сечения; б) силос квадратного сечения

Количество зерна, размещенного в силосе (в целом силосном корпусе), определяют следующим образом: рассчитывают геометрический объем всех силосов, занимаемый зерном (Vз), и далее этот объем умножают на объемную массу зерна — натуру (n). Для этого:

1. Из технического паспорта силосного корпуса [6, 7, 8] (или путем обмера свободных от зерна аналогичных по конструкции силосов) устанавливают:

1.1. габаритные размеры силоса /«звездочки»:

• внутренний диаметр для круглого силоса — D;

• внутренний размер для квадратного силоса — b;

• высоту силоса между надсилосной и подсилосной плитами — Н1;

• толщину надсилосной плиты — hпл;

• высоту выпускной воронки — hв;

1.2. величину смещения оси загрузочного люка или выпускного отверстия относительно осей силоса — С и/или С1, м;

1.3. порядок объединения силосов в группы, расположение перепускных окон в силосах и «звездочках».

2. Из документов о качестве (сертификат качества, приемный акт — сохранное обязательство) устанавливают натуру зерна — n, т/м3.

3. Определяют с помощью измерительного инструмента (электронного датчика, шнура с грузиком, рулетки, лазерной линейки и др.) высоту незаполненного зерном объема (пустоты) — h0, м. Замер производят от верхней плоскости решетки загрузочного люка надсилосного этажа до поверхности зерновой насыпи.

4. Рассчитывают объем зерна в силосе:

Объем зерна в силосе — Vз, ограниченный вверху и внизу коническими поверхностями с постоянным наклоном образующих, рассчитывают по формуле:

Vз = F * H — V1 — V2, м3, где

F — площадь поперечного сечения силоса («звездочки» — Fзв), м2;

H — высота силоса между вершинами верхнего конуса, образуемого зерном, и нижнего конуса, образуемого выпускной воронкой, м;

V1 и V2 — соответственно верхний и нижний объемы, не заполненные зерном и ограниченные коническими поверхностями, стенами и горизонтальными плоскостями, проходящими через вершины верхнего и нижнего конусов.

Площадь поперечного сечения силоса («звездочки») рассчитывают по формулам:

• для круглого силоса:

F = 3,14 * (D/2), м2;

• для квадратного силоса:

F= b 2, м2;

• для «звездочки», образованной четырьмя силосами круглого сечения:

Fзв =0,215 * (D/2)2, м2.

Высоту силоса между вершинами верхнего конуса, образуемого зерном, и нижнего конуса, образуемого выпускной воронкой, рассчитывают по формуле:

H = Н1 — (h0 — hпл) + hв.

Верхний и нижний объемы, не заполненные зерном и ограниченные коническими поверхностями, стенами и горизонтальными плоскостями, проходящими через вершины верхнего и нижнего конусов, рассчитывают по формулам:

• для круглого силоса:

V1 =K0 * D3 * tan β1;

V2 =K0 * D3 * tan β2;

• для "звездочки":

V1 =K0 * 0,524 * D3 * tan β1;

V2 =K0 * 0,524 * D3 *tan β2;

• для силоса квадратного сечения:

V1 =K0 * b3 * tan β1;

V2 =K0 * b3 * tan β2.

где: К0 — коэффициент, определяющий положение вершины конуса в силосе, зависит от расположения люка для загрузки зерна.

Значения К0 для круглых и квадратных силосов при различном положении вершин верхнего и нижнего и конусов даны в таблицах 2 и 3.

Угол β1 приравнивают к углу естественного откоса (α1). Тогда при β1 = 260, tan 260 =0,488; Для нижнего конуса угол β2 принимают равным 360. Тогда tan 360 =0,727.

5. Рассчитывают количество зерна, находящегося в силосе, по формуле:

En = Vз * n, т.

II. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЗЕРНА, РАЗМЕЩЕННОГО НА ХРАНЕНИЕ В СКЛАДАХ НАПОЛЬНОГО ХРАНЕНИЯ

В практике строительства зернохранилищ напольного хранения наибольшее распространение получили склады вместимостью 3200 тонн, размерами в плане (по осям) 20 x 62 м (20 x 60 м).

Высота насыпи сухого зерна в складе напольного хранения устанавливается в пределах, допускаемых техническими параметрами склада. Допустимая высота насыпи зерна у стен должна быть указана на стенах склада четко обозначенной линией и предупредительными надписями. Во всех проектах высота засыпки зерна у продольных и торцевых стен принята равной 2,5 м, с увеличением ее к середине до 5 м под углом естественного откоса 260.

При полной загрузке склада, с выровненной поверхностью, длина насыпи зерна поверху получается около 50 м, ширина — около 9 м. Как правило, в складе имеется 20 стоек внутреннего каркаса — по десять на каждой из противоположных от верхней галереи сторон, скрепленных десятью поперечными балками, которые равноудалены друг от друга и условно образуют 9 секций склада.

Количество зерна, размещенного в складе, рассчитывают следующим образом: определяют геометрический объем, занимаемый зерном, и далее этот объем (V об), который может быть размещен в складе, умножают на его натуру (n).

Qоб =Vоб · n.

Для этого:

1. Из технического паспорта склада (или путем обмера свободных от зерна аналогичных по конструкции складов) устанавливают геометрические размеры склада:

• внутреннюю длину склада — А, м;

• внутреннюю ширину склада — В, м;

• высоту отметки о допустимой высоте насыпи — hдоп, м;

• высоту от пола до верхней транспортерной галереи — hтр, м;

• высоту от пола до поперечной балки (под верхней галереей) — hбал, м;

• расположение стоек в плане.

2. Из документов о качестве (сертификат качества, приемный акт — сохранное обязательство) устанавливают натуру зерна — n, т/м3.

3. Определяют с помощью измерительного инструмента (шнура с грузиком, рулетки, лазерной линейки и др.) следующие параметры:

• высоту насыпи зерна у стен — h, м;

• высоту насыпи зерна в центре складе — H, м;

• длину насыпи зерна поверху — а, м;

• ширину насыпи зерна поверху — b, м.

Высота насыпи зерна у стен устанавливается путем замеров высоты от поверхности зерновой насыпи до отметки о допустимой высоте насыпи.

Высота насыпи зерна в середине складе устанавливается путем замеров высоты от поверхности зерновой насыпи до верхней транспортной галереи склада.

4. Рассчитывают количество зерна, находящегося в складе:

4.1. Количество зерна, находящегося в складе напольного хранения при его полной загрузке (рисунок 3), в соответствии с установленными проектом нормами, с выровненной поверхностью зерновой массы рассчитывают по формуле:

4.2. Количество зерна при заполнении склада, в котором по торцевым стенам зерно размещается вплотную, рассчитывают по формуле:

Рисунок 3 — Склад напольного хранения при полной загрузке

Насыпь зерна в складе имеет очертание сложной геометрической фигуры, объем которой определяется суммой пяти объемов отдельных составляющих элементарных геометрических тел (рисунок 4):

Рисунок 4 — Очертания насыпи зерна в виде элементарных геометрических тел

Суммируя вышеуказанные объемы, общий объем зерна в складе определяется по формуле:

Vo6щ = V1 + V2 + V3 + V4 + V5

где V1 — объем нижнего параллелепипеда, V1 = A*B*h;

V2 — объем верхнего параллелепипеда, V2 = A1*B*h1;

А1 — длина верхнего слоя зерна (параллелепипеда);

В1 — ширина верхнего слоя зерна;

h1 — разность высот насыпи в средней части Н и у стен склада h;

V3 — объем двух больших боковых призм.

V3 = (C * h1*A1)/2;

С = А – А1, C = B – В1;

V4 — объем двух малых торцевых призм;

V4 = (С*h1*В1,)/2;

V5 — объем насыпи в четырех углах, равных вместе объему пирамиды;

V5 = (h1*C2)/3.

4.3. В случаях, когда сформированная зерновая насыпь по форме отличается от форм, указанных в пунктах 4.1 и 4.2, при определении количества зерна следует использовать допущение о том, что зерновая насыпь имеет форму параллелепипеда с усредненной высотой.

С известной точностью количество зерна, размещенного в нетиповых складах, можно рассчитать путем определения усредненной высоты зерновой насыпи [9]. Рекомендуется на поперечном разрезе зерновой насыпи произвести не менее 5 замеров (рисунок 5):

• по одному у каждой стены, ориентируясь на отметку о допустимой высоте насыпи, (точки M и N);

• по одному у каждой стойки склада: от поверхности зерновой насыпи до поперечной балки (точки Р и R);

• один по центру склада: от поверхности зерновой насыпи до транспортерной галереи (точка S).

Рисунок 5 — Замеры для определения усредненной высоты зерновой насыпи

В продольном разрезе замеры следует производить с шагом равным шагу расположения стоек внутри склада. В типовом складе количество стоек в продольном разрезе (i) равно 10 (всего 20 стоек).

Среднюю высоту от поверхности зерновой насыпи до отметки о допустимой высоте насыпи Mср (у одной стены) рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту от поверхности зерновой насыпи до отметки о допустимой высоте насыпи Nср (у другой стены) рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту зерновой насыпи около стен hср1 рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту от поверхности зерновой насыпи до поперечной балки Р (у одной стены) рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту от поверхности зерновой насыпи до поперечной балки Р (у другой стены) рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту зерновой насыпи у стоек hср2 рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту от поверхности зерновой насыпи до транспортерной галереи Rc в середине склада рассчитывают по формуле:

Среднюю высоту зерновой насыпи в середине склада Hср рассчитывают по формуле:

Hср = hтрг – Rc

Усредненная высота по всей зерновой насыпи рассчитывают по формуле:

Тогда, количество зерна в складе рассчитывают по формуле:

En = А * В * Hс*n, т.

III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Допустимые отклонения данных расчетных методов определения количества зерна в элеваторах и складах напольного хранения составляют (+/-) 5%. По каждой обследованной партии делается заключение о выявлении или не выявлении недостач или излишков зерна. Вместе с тем порядок определения расчетным путем количества зерна, размещенного на хранение в силосах элеватора и складах напольного хранения, требует дальнейших уточнений путем введения дополнительных коэффициентов для повышения точности измерений.

Язык статьи:
Действия с выбранными: