Найти на сайте:


параметры поиска

Металлические силосы для хранения зерна в Украине

8 апреля 2012 в 15:31 - Администратор - 8204
Расскажите друзьям:

Опыт строительства и эксплуатации зернохранилищ из силосов типа СМВУ.

 

Металлические силосы для хранения зерна в Украине Послеуборочное хранения зерна в Украине в последние годы характеризуется ростом объемов строительства зернохранилищ силосного типа, которые представляют собой специализированные металлические емкости цилиндрической формы, имеющие крышу, корпус и плоское бетонное основание с аэроднищем. Силосы, оснащенные системами активного вентилирования и термометрии обеспечивают охлаждение и надежное хранение кондиционного зерна. Они могут технологически соединяться транспортирующими механизмами в единый производственный объект с зерноочистительно-сушильными комплексами, погрузочными эстакадами или производственными цехами. Развитию строительства металлических силосов способствовали их очевидные преимущества: дистанционный контроль процесса хранения; механизированная загрузка и выгрузка; возможность хранения зерна и семян различных культур, сортов и партий в силосах, соединенных в единый комплекс, исключая их смешивание. Но, наряду со многими позитивными моментами, связанными с внедрением металлических зернохранилищ, существуют и трудности. И основной из них является отсутствие полноценной нормативной базы и информации, связанной с особенностями изготовления, проектирования и эксплуатации данных хранилищ, так как опыта работы на таких объектах у специалистов Украины практически не было.

 

Крыши силосов типа СМВУ имеют особую конструкцию, рассчитаны на восприятие значительных нагрузок (снеговые, ветровые, обледенения, термоподвесок и эстакад с транспортерами), каркасно-мембранного типа, обладающие повышенной прочностью, в которой сектора крыши, надежно прикрепленные к каркасу, вос- принимают растягивающие усилия подобно мембране, повышая прочность крыши. Так, пиковая нагрузка на крышу силоса диаметром 27,5 метра может достигать 15 тонн, чего не может предложить ни один другой производитель. Загрузочный патрубок изнутри футеруется износостойким материалом, обеспечивает подачу зерна строго по центру силоса, что исключает вероятность образования асимметричных боковых нагрузок на корпус, а наличие в силосе гравитационного распределителя зерна предотвращает его сепарирование в горизонтальной плоскости. На силосах устанавливаются крышные вентиляторы, которые позволяют активно удалять теплый влажный воздух из подкрышного пространства силоса, тем самым предотвращая скапливание влаги в верхних слоях зерновой насыпи.

 

Корпуса силосов СМВУ изготавливаются из панелей волнистого профиля, благодаря которым очень большие нагрузки, возникающие при разгрузке силосов, передаются на вертикальные стойки — ребра жесткости, что, в свою очередь, позволяет не увеличивать толщину стенок силоса. Специально разработанные конусные шайбы с полимерными прокладками, которые сочетаются со стандартными болтами и исключают попадание влаги в силос извне в местах болтовых соединений стеновых панелей корпусов. В верхней части силосов устанавливается сухотрубы системы пожаротушения, с помощью которого обеспечивается охлаждение конструкций силоса в случае возгорания зерна или внешнем пожаре путем подачи и распыления воды на верхний ярус корпуса силоса. Вентилируется зерновая насыпь с помощью системы воздушных каналов в бетонном основании силоса, перекрытом специальными легкосъемными перфорированными секциями, способными выдержать нагрузку от зачистной техники (шнеки, погрузчики), и через которые не просыпаются мелкосемянные культуры. Для силосов, высота корпуса которых более диаметра силоса, применяются настенные воздухоотводы с закрываемыми клапанами, благодаря которым предотвращается перенос влаги из нижних слоев зерновой насыпи в верхние.

 

Анализ технико-экономических характеристик конструкций силосов показал, что наименьшая стоимость конструкций силоса и затрат на хранение одной тонны зерна обеспечивается при соотношении диаметра к высоте силоса в интервале от 0,8 до 1,2. Расчет конструктивных показателей указывает, что оптимальная материалоемкость силосов равна 8,0–11,0 кг на 1 тонну зерна.

 

ДВА РЕШЕНИЯ ОДНОГО ВОПРОСА

 

Использование в строительстве металлических силосов панелей волнистого профиля освоено в Украине сравнительно недавно, и в этом направлении явно ощущается отставание существующей нормативной базы от современных потребностей и, соответственно, нет методики их расчета. В то же время за рубежом разработаны стандарты на силосы для хранения сыпучих материалов, в которых рассмотрены различные виды стенок силосов: полированные, гладкие, шероховатые и гофрированные (волнистые). Гофрирование стеновых панелей силосов повышает их прочность и жесткость при поперечном изгибе, в то же время они обладают значительной конструктивной анизотропией свойств, так как характеристики жесткости вдоль и поперек гофра различаются во много раз.

 

При использовании панелей волнистого профиля происходит небольшое увеличение вертикальной нагрузки на воспринимающие ее вертикальные ребра жесткости, что учитывается в расчетах изменением коэффициента трения зерна по металлу (0,4) на коэффициент трения зерна по зерну во впадинах панели (0,47). Но, увеличение вертикальной нагрузки от трения в свою очередь ведет к снижению горизонтальной нагрузки. И, хочется обратить особое внимание, практически не зависит от величины шага волны, как утверждалось в некоторых «околонаучных» публикациях. Меньший шаг волны гофрированных панелей конечно же несколько увеличивает длину развертки панели (но всего лишь до10%) в расчете на ее высоту, но это приводит к тому, что в многочисленных впадинах на панелях скапливается больше зерновой пыли, вертикальная нагрузка от трения зерна при выгрузке увеличивается (за счет трения зерна по зерну во впадинах), уменьшается общая высота панели и растет количество горизонтальных ярусов (для силосов одинаковой вместимости) и, соответственно — растет количество болтовых соединений. Именно поэтому в последние годы многие фирмы отказались от производства панелей с шагом панелей меньше 70 мм.

 

Панель волнистого профиля по сравнению с плоской панелью обладает повышенной жесткостью в горизонтальном направлении, в частности: момент инерции больше в 70 раз; момент сопротивления больше в 9,7 раза. Это важное свойство панелей волнистого профиля обеспечивает жесткость и устойчивость незагруженных силосов от ветровых нагрузок. В вертикальном направлении жесткость волнистой и плоской панели почти одинаковая, однако несущая способность при вертикальной нагрузке различная.

 

Несущая способность панели волнистого профиля в вертикальном направлении составляет всего 2,0–2,5% от несущей способности плоской панели, т. е. податливость (прогибы) в вертикальном направлении панели волнистого профиля по отношению к плоской панели больше в 40 раз. Соответственно и несущая способность панели волнистого профиля составляет всего 2,5% от несущей способности плоской панели. Свойство «податливости» панели волнистого профиля в вертикальном направлении позволяет компенсировать погрешности изготовления и установки деталей (в разумных пределах) при монтаже, а также компенсировать вертикальное перемещение ребер жесткости силоса, возникающее при неравномерной осадке фундамента либо неправильном монтаже.

 

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА

 

Для составления расчетной модели, приближающейся к реальному силосу, необходимо было учесть взаимодействие волнистой панели с вертикальными ребрами жесткости, которые воспринимают всю вертикальную нагрузку от давления (трения) зерна на стенки силоса.

 

Из сравнительных анализов несущей способности плоской и волнистой панели вытекает, что волнистые панели корпуса силоса категорически нельзя приравнивать к плоским, поэтому и расчеты, выполняемые с использованием методики с плоскими панелями, не могут соответствовать реальной конструкции.

 

Волнистые панели, имея намного меньшую вертикальную жесткость, чем плоские панели, не могут удержать нештатную нагрузку, вызванную неравномерным и нерасчетным проседанием фундаментов, и проседают (прогибаются) под воздействием вертикального давления от загруженного продукта, увлекая за собой прилегающие участки оболочки корпуса силоса. В результате в панелях могут возникать добавочные неравномерные кольцевые напряжения, а это, в свою очередь, приведет к разрушению корпуса силоса, начиная с его наиболее слабого места — концентратора напряжений.

 

Такие специфические свойства волнистых панелей приводят к значительному различию в напряженно-деформированном состоянии по сравнению с плоскими панелями, что потребовало соответствующих методов их расчета. Поэтому разработка относительно простых технических методов расчета свойств волнистых панелей для проектирования конструкций является, несомненно, актуальной.

 

Разработка метода определения напряженно-деформированного со- стояния волнистых панелей при действии касательных поверхностных нагрузок от хранимого продукта и всех дополнительных внешних нагрузок — от оборудования, осадков и ветра была выполнена по инициативе предприятия «ПроектКонтактСервис» и используется при расчетах прочности металлических силосов для хранения сыпучих продуктов, типа СМВУ. Это значительно облегчило прочностные расчеты на стадии предварительного проектирования несущих конструкций из волнистых панелей. В результате созданы свои оригинальные конструкции, адаптированные под производственные возможности изготовителя и соответствующие климатическим условиям в местах их установки. Силосы разрабатываются со всеми сопутствующими изделиями. Применение волнистых панелей в конструкциях силосов позволяет полностью передать вертикальную составляющую давления зерна на вертикальные ребра жесткости, что сводит задачу проектирования силосов к оптимизации параметров прочности оболочки при растяжении и жесткости ребер при сжатии, что значительно проще.

 

Также важно учитывать климатические региональные факторы — снеговую и ветровую нагрузку. Неоднократно наблюдались случаи, когда прочность крыши, особенно в импортных силосах, не выдерживала снеговую нагрузку в Украине и Росии. Поэтому при расчете силосов применяются значения снеговых (180 кг/м.кв в Украине и 320 кг/м.кв. в России) и ветровых (нормативное давление ветра не менее 73 кг/м.кв) нагрузок согласно последним требованиям норм проектирования, но и возможен перерасчет конструкций под особые требования, необходимые конкретному заказчику. Также возможен перерасчет конструкции и изменение комплектации силоса под определенную прочность применяемой стали (S240, S320 или S350) для изготовления основных силовых деталей.

 

Для изготовления силосов используются материалы отечественного и зарубежного изготовителя. Оцинкованная сталь применяется с толщиной покрытия от 18 мкм до 46,0 мкм (1-й класс цинкового покрытия), что соответствует принятому стандарту G 115 (350 г/м2) и выше, а масса цинкового покрытия на внешних силовых ребрах жесткости и других оцинкованных деталях превышает 700 г/м2. На силосы могут устанавливаться сборные оцинкованные эстакады с опорой на корпус силоса и на пик крыши, или на отдельно стоящие опоры.

 

Конструктивно была решена очень непростая проблема гидроизоляции места стыка металлического корпуса силоса с бетонным фундаментом.

 

И здесь хочется обратить внимание потенциальных потребителей силосов на следующий факт — масса цинкового защитного покрытия конечно же влияет на долговечность основного, высокопрочного металла, так как оно выполняет прежде всего роль протектора при электрохимичекой коррозии, и чем больше протектора, тем дольше будет он разрушаться под воздействием атмосферных воздействий кислотных дождей, защищая основной металл. Повышенную толщину цинкового покрытия целесообразно применять в регионах с постоянной влажностью и высокой агрессивностью к металло-конструкциям, это прежде всего относится к хранилищам, строящихся вблизи моря. Для силосов зернохранилищ, которые устанавливаются в сухих, степных районах, удаленных от моря, вполне достаточно и покрытия по стандарту G 110 (275 г/м2), который по своим показателям ниже требований наших стандартов на цинковое покрытие. А утверждение некоторых «специалистов», что мягкое и пластичное цинковое покрытие повышенной величины (450 г/м2 и более) при механической обработке приводит к образованию трещин и точечной коррозии основного металла — чистой воды словесная (рекламная) билитристика, не выдерживающая никакой критики.

 

ОСОБЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

При проектировании, строительстве, монтаже и эксплуатации металлических силосов из панелей волнистого профиля имеются свои особенности, которые необходимо учитывать. Пренебрежение этими факторами приводит к негативным результатам.

 

Основные силовые элементы силоса — ребра жесткости корпуса, панели корпуса силоса, их болтовые соединения и ребра жесткости каркаса крыши — являются высоконагруженными. При проектировании, строительстве и монтаже очень важно, чтобы относительное расположение всех этих элементов в пространстве имело минимальные отклонения от проектного положения и длительно сохранялось в процессе эксплуатации, т. к. относительные перемещения элементов силоса приводят к дополнительным нерасчетным напряжениям.

 

Особое значение приобретает прочность фундамента и правильный монтаж силоса — установка опорных ребер жесткости с минимальным отклонением от общей горизонтальной плоскости, с обеспечением надежной опоры под каждым ребром, и обеспечение минимального отступления от цилиндра корпуса в пределах требований нормативных документов — не более 5 мм.

 

Одновременно в процессе пробной (половинной) загрузки в начале эксплуатации следует строго контролировать осадку фундамента и при выявлении отклонений, превышающих нормы, таких, как крен фундамента, неравномерная его осадка, необходимо принимать немедленные меры по выравниванию силосов.

 

К сожалению, на практике некоторые строительные и монтажные организации, не имея достаточного опыта в строительстве сложных промышленных объектов, пренебрегают этими элементарными требованиями, а заказчики, в целях мнимой экономии средств, отказываются от авторского надзора и шефмонтажа со стороны разработчиков и проектантов. В результате заказчик несет ничем не оправданные потери и затраты (порой очень большие, многократно превышающие затраты на хороший, качественный проект и надзор при строительстве объекта) на устранение ошибок. Нередки случаи изъянов в строительстве и монтаже силосов, которые проводились без должного инженерного надзора.

 

Вот один из негативных примеров: В первой очереди строительства зернохранилища мельницы было собрано 10 силосов диаметром 7,3 м на конусном днище вместимостью по 500 т. При монтаже одного силоса грубо нарушили нормы монтажа: фундамент силоса был выполнен с перекосом в 5 раз больше допустимого (до 85 мм); не были устранены зазоры (до 40 мм) между фундаментом и опорной частью силоса и фактически несколько опор (6 из 16) «висели в воздухе», ничем не закрепленные; загрузочный зернопровод был выполнен наклонным, что не обеспечивало равномерную (центральную) загрузку силоса и создавало дополнительный опрокидывающий момент; нарушены требования по правилам строительства и вводу объекта в эксплуатацию (не принятый и фактически недостроенный силос загрузили зерном на 100 % в течение 2-х дней).

 

Все эти недостатки привели к тому, что после загрузки силоса в течение суток отмечались потрескивания, потом силос накренился в сторону образовавшегося при монтаже наклона и разрушился. После выяснения причин аварии и их устранения вновь смонтированный силос эксплуатируется до настоящего времени.

 

Второй пример: при строительстве и монтаже силосов на большом перевалочном зернохранилище диаметром 22,0 м вместимостью по 5500 тонн, монтаж одного силоса был выполнен со значительными нарушениями требований монтажных чертежей и норм — силос был установлен на фундамент с большими отклонениями, горизонтальные отклонения анкерных болтов от номинального расположения (внутрь силоса) достигали 270 мм, в результате чего 15 ребер жесткости были смещены от проектного расположения, а 9 ребер жесткости вообще не попали на фундамент, и были установлены мимо фундамента — на плиту пола, не рассчитанную на восприятие вертикальных точечных нагрузок от ребер жесткости.

 

После загрузки силоса зерном произошло ничем не предусмотренное проседание неподкрепленной фундаментом части оболочки силоса вместе с вертикальными ребрами жесткости. Волнистые панели, имея небольшую вертикальную жесткость, не могут удержать нештатную нагрузку, вызванную неравномерным и нерасчетным проседанием фундаментов, и проседают (провисают и деформируются) под воздействием вертикального давления от загруженного продукта. Кроме того, гибкая оболочка корпуса силоса в верхней части приняла правильную круглую форму под воздействием распирающих усилий от загруженного зерна, и это привело к образованию опрокидывающего плеча величиной 270 мм, на которое действовала очень большая вертикальная нагрузка от загруженного продукта. В результате этих факторов в панелях возникают добавочные неравномерные кольцевые напряжения, а это, в свою очередь, привело к разрушению корпуса силоса, начиная с наиболее слабого места в корпусе силоса — концентратора напряжений.

 

Осадка фундаментов особенно интенсивно наблюдается в начале эксплуатации. Но в отдельных случаях неравномерная осадка происходит и через несколько лет. Поэтому необходимо вести постоянный контроль за состоянием фундаментов и конструкций металлических силосов.

 

Кроме того, на прочность и на- дежность металлических силосов оказывают серьезные влияния и следующие факторы, на которые необходимо обращать внимание:

  • прочность применяемых болтов и качество защитных покрытий на болтах, которыми скрепляются все детали силоса (электролитическое покрытие цинком — до 15 мкм, горячее цинкование — от 40 до 100 мкм);
  • соответствие применяемых термоподвесок расчетным, предусмотренных конструкцией конкретного силоса, так как точечные нагрузки от термоподвесок в местах их крепления к крыше могут достигать нескольких тонн;
  • правильная эксплуатация (прежде всего загрузка и выгрузка) силосов, а также качество загружаемого в силос продукта. Сырое и грязное зерно быстро испортится, заплесневеет, начнет самосогреваться, в результате — испорченное зерно, в лучшем случае, в худшем — разрушенный силос и простои на предприятии;
  • соответствие характеристик применяемых вентиляторов (давление и расход воздушного потока, вентиляторы должны иметь возможность продувать всю высоту насыпи загруженного продукта, в том числе и самого мелкого);
  • качественная конструкция и правильная установка и крепление эстакад надсилосных с транспортным оборудованием. Недопустимо жестко связывать надсилосные эстакады рядом стоящих силосов, так как величина осадки отдельных фундаментов может быть различной.

 

Для повышения надежности работы металлических силосов следует совершенствовать нормативную базу, развивать расчетно-исследовательские и технологические компоненты создания силосов, обеспечивать строгий контроль при их изготовлении на производстве и монтаже и правильной эксплуатации.

Рост урожаев зерновых и масличных культур в Украине и острая необходимость замены старых хранилищ с каждым годом будут способствовать росту объемов строительства новых элеваторов и зернохранилищ, а значит будет развиваться производство металлических на отечественных заводах, которые ничем не уступают изготовленным в других странах, да еще и не отвечающих местным, украинским нормам безопасности эксплуатации и по климатическим нагрузкам.



Еще статьи по этой теме:

Иностранные технологии хранения зерна рассчитаны на иностранные рынки, и к украинским условиям и специфике их необходимо...
В этом году на Черниговщине начато строительство четырех современных высокотехнологичных элеватора для хранения зерна общей мощностью...
Металлические силосы для хранения зерновых культур уже стали в нашей стране полноправными системами хранения. Но наряду со многими...
Опыт строительства и эксплуатации зернохранилищ из силосов типа СМВУ.  ...



Другие статьи:

Металлические силосы для хранения зерна в Украине
На Ровненщине строят современный сушильный комплекс мощностью 350 тыс. тонн.
Элеваторы: элеватор зерновой под ключ, состав элеватора, проектирование элеватора, виды элеваторов
Украинские фермеры продолжают инвестировать в строительство овощных хранилищ
Стальные силоса и резервуары

Расскажите друзьям:


Комментарии (0)
Рекомендуем книги




О проекте / Авторам / Реклама / АгроМаркет / АгроТорги / Партнеры / Доп.услуги / Контакты / Карта сайта / Архив
Twitter Facebook