Акустическая очистка

Звуковой звуковой сигнал на погрузочно-разгрузочном оборудовании

Акустическая очистка — это метод технического обслуживания, используемый в системах погрузочно-разгрузочных работ и хранения материалов, в которых обрабатываются сыпучие гранулированные или сыпучие материалы , например в элеваторах , для удаления скоплений материала на поверхностях. Аппарат акустической очистки, обычно встроенный в погрузочно-разгрузочное оборудование, работает за счет генерации мощных звуковых волн , которые стряхивают частицы с поверхностей, уменьшая необходимость ручной очистки.

История и дизайн

Акустический очиститель состоит из источника звука, похожего на звуковой сигнал, встречающийся в грузовиках и поездах, прикрепленного к погрузочно-разгрузочному оборудованию, который направляет громкий звук внутрь помещения. Он питается от сжатого воздуха, а не от электричества, поэтому нет опасности искрения, которое может привести к взрыву. Он состоит из двух частей:

• Акустический драйвер. В динамике сжатый воздух, проходящий мимо диафрагмы, заставляет ее вибрировать, создавая звук. Обычно он изготавливается из прочной обработанной нержавеющей стали . Диафрагма, единственная движущаяся часть, обычно изготавливается из специального титана, используемого в аэрокосмической отрасли, для обеспечения производительности и долговечности.
• Колокол, пылающий рог, обычно изготавливается из нержавеющей стали марки 316. Колокол служит звуковым резонатором , а его расширяющаяся форма эффективно передает звук в воздух, увеличивая громкость излучаемого звука.

Общая длина рупоров акустических очистителей варьируется от 430 мм до более 3 метров. Устройство может работать в диапазоне давлений от 4,8 до 6,2 бар или от 70 до 90 фунтов на квадратный дюйм. Результирующий уровень звукового давления составит около 200 дБ.

Обычно существует 4 способа управления работой акустического очистителя:

• Наиболее распространенным является простой таймер.
• Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA)
• Программируемый логический контроллер (ПЛК)
• Вручную с помощью шарового крана

Акустический очиститель обычно звучит в течение 10 секунд, а затем ждет еще 500 секунд, прежде чем подавать звук снова. Это соотношение включения/выключения примерно пропорционально сроку службы диафрагмы. При условии, что рабочая среда находится в диапазоне от –40 °C до 100 °C, срок службы диафрагмы составляет от 3 до 5 лет. Генератор волн и колокол имеют гораздо более длительный срок службы и часто переживут окружающую среду, в которой они работают.

Старые колокола, сделанные из чугуна, были подвержены ржавчине в определенных условиях . Новые колокола, изготовленные из формованной стали 316, не подвержены ржавчине и идеально подходят для стерильных сред, например, в пищевой промышленности или на фармацевтических заводах.

Акустическая очистка началась в начале 1970-х годов с экспериментов с использованием корабельных гудков или сирен воздушной тревоги . Первые акустические очистители были изготовлены из чугуна . С 1990 года технология стала коммерчески жизнеспособной и начала использоваться в сухой переработке, хранении, транспортировке, производстве электроэнергии и обрабатывающей промышленности. В новейшей технологии используется нержавеющая сталь марки 316, обеспечивающая оптимальную производительность.

Эксплуатация и производительность

Большинство акустических очистителей работают в диапазоне звуковых частот от 60 Гц до 420 Гц. Однако некоторые из них работают в инфразвуковом диапазоне ниже 40 Гц, что в большинстве случаев ниже диапазона человеческого слуха, чтобы удовлетворить строгие по снижению шума требования .Существует три научных направления, которые сходятся в понимании технологии акустической очистки.

• Распространение звука. Это связано с пониманием природы звуковых волн, того, как они изменяются и как они будут взаимодействовать с окружающей средой.
• Математика окружающей среды. Материаловедение , поверхностное трение , расстояние и области, знакомые инженеру-механику.
• Химическая инженерия . Химические свойства порошка или вещества, подлежащего откреплению. Особенно автоадгезивные свойства порошка.

Акустический очиститель создает серию очень быстрых и мощных звуковых колебаний давления, которые затем передаются твердым частицам золы, пыли , гранулам или порошку. Это заставляет их двигаться с разной скоростью и отрываться от соседних частиц и поверхности, к которой они прилипают. После разделения материал упадет под действием силы тяжести или будет унесен потоком технологического газа или воздуха.

Ключевыми характеристиками, которые определяют, будет ли акустический очиститель эффективен для решения той или иной проблемы, являются диапазон размеров частиц, содержание влаги и плотность частиц, а также то, как эти характеристики будут меняться с температурой и временем.Обычно идеальными являются частицы размером от 20 микрометров до 5 мм с содержанием влаги менее 8,5%. Верхние пределы температуры зависят от температуры плавления частиц, и при температурах выше 1000 °C для удаления золы на котельных используются акустические очистители.

Важно, чтобы рабочие частоты соответствовали предъявляемым требованиям. Более высокие частоты можно направить более точно, тогда как более низкие частоты будут распространяться дальше и обычно используются для более сложных требований. Типичный выбор доступных частот выглядит следующим образом:

• 420 Гц для небольшого акустического очистителя, который можно использовать для очистки перемычек у основания силоса.
• 350 Гц будет более мощным, и эту частоту можно использовать для разблокирования накопления материала в вентиляторах с внутренней тягой (с принудительной тягой), фильтрах, циклонах, смесителях, сушилках и охладителях.
• 230 Гц. На этой частоте потребляемой мощности достаточно для использования в большинстве приложений по выработке электроэнергии .
• 75 Гц и 60 Гц. Как правило, это самые мощные акустические очистители, которые часто используются в больших емкостях и бункерах .

Здоровье и безопасность

Внедрение акустических очистителей привело к значительному улучшению во многих областях здоровья и безопасности . Например, при очистке силосов предыдущие решения имели тенденцию быть навязчивыми или разрушительными. Пневматические пушки, сажеобдувочные машины , внешние вибраторы, удары молотком или дорогостоящее проникновение человека — все это заменяется неинвазивными звуковыми сигналами.Акустический очиститель не требует простоев и будет работать при обычном использовании объекта.Если рассмотреть пример очистки силоса, то можно выделить две типичные проблемы.

Преодоление

Это когда силос блокируется на выходе. Раньше проблема решалась путем ручной очистки нижней части силоса, что, в свою очередь, создавало значительный риск падения материала при устранении засора. Акустический очиститель может действовать сверху силоса через материал на месте, чтобы устранить засор в основании.

Крысиная нора

Уплотнение на стороне силоса. Это не только уменьшает рабочий объем в силосе, но также ставит под угрозу контроль качества, нарушая цикл «первым поступило — первым выгружено». Старый материал, уплотненный на стенке силоса, также может начать разлагаться и выделять опасные газы. Акустический очиститель будет производить звуковые волны, которые заставят уплотненный материал резонировать с другой скоростью, чем окружающая среда, что приведет к отслоению сцепления и очистке.

Преимущества акустических очистителей

• Повторное использование во время эксплуатации означает меньшее количество внеплановых остановов.
• Улучшение потока материала за счет устранения зависаний, блокировок и мостов.
• Минимизация перекрестного загрязнения за счет обеспечения полного опорожнения окружающей среды.
• Улучшенная очистка и снижение рисков для здоровья и безопасности.
• Повышенная энергоэффективность. Уменьшение отложений на теплообменных поверхностях приводит к снижению потребления энергии.
• Продление жизни растений. Избегайте агрессивных режимов очистки.
• Простота эксплуатации. Легко автоматизировать подачу звуковых сигналов через определенные промежутки времени или привязать звучание к изменениям в окружающей среде, например давлению или скорости потока.
• Важно отметить, что они предотвращают возникновение проблемы скопления материала.

Эти преимущества означают, что финансовая окупаемость зачастую происходит очень быстро.

Также можно напрямую сравнить акустические очистители с альтернативными решениями.

• Воздушные пушки . Они хорошо зарекомендовали себя, но дороги и имеют ограниченный охват, что требует покупки нескольких единиц. Они также шумят и имеют высокий расход сжатого воздуха.
• Вибраторы. Их легко установить в пустой силос, но они могут привести к повреждению конструкции, а также способствовать уплотнению порошка.
• Накладки с низким коэффициентом трения. Они очень тихие, но их установка дорогая. Кроме того, они склонны к эрозии и могут загрязнять окружающую среду или продукцию.
• Надувные подушки и вкладыши. Опять же, их легко установить в пустой силос. Они помогают наращивать боковые стенки, но не влияют на перемычку. За ними также сложно ухаживать, и они могут вызвать уплотнение.
• Псевдоожижение через одностороннюю мембрану. В этом может помочь уже уплотненный материал. Однако они дороги и сложны в установке и обслуживании. Они также могут способствовать механической блокировке и перемыканию.

Конкретные приложения

• Котлы . Очистка теплообменных поверхностей.
• Электростатические осадители . Акустические очистители используются для очистки бункеров, поворотных лопаток, распределительных и собирающих пластин, а также электродной проволоки.
• Супернагреватели , экономайзеры и воздухонагреватели.
• Работа воздуховодов.
• Фильтры. Акустические очистители используются в реверсивных, импульсно-струйных и вибрационных установках. Они эффективно снижают перепад давления на поверхности сбора, что продлевает срок службы мешков и предотвращает засорение бункера. Как правило, они могут полностью заменить как реверсивные вентиляторы, так и вибростенды и значительно снизить потребность в сжатом воздухе для импульсных струйных фильтров.
• Фанаты ID. Акустическая очистка помогает обеспечить равномерную очистку даже труднодоступных частей вентилятора. Это сохраняет баланс вентилятора.
• Вход печи. Акустические очистители помогают предотвратить накопление твердых частиц на входе в печь , что сводит к минимуму образование носовых колец.
• Механические предварительные коллекторы. Акустические очистители помогают предотвратить образование отложений вокруг рабочих колес и между трубками.
• Миллс. Акустические очистители помогают поддерживать поток материала, а также предотвращают засорение бункеров предварительного измельчения. Они также помогают предотвратить накопление материала в сепараторах и вентиляторах, расположенных ниже по потоку.
• Планетарные охладители. Акустические очистители помогают предотвратить образование мостов и обеспечить полную эвакуацию.
• Осадитель. Акустические очистители помогают очистить поворотные лопатки, распределительные пластины, собирающие пластины и электродные провода. Они могут либо помочь, либо заменить механические системы встряхивания. Они также предотвращают накопление твердых частиц в нижних бункерах, что в противном случае могло бы привести к резкому повышению непрозрачности.
• Предварительные нагреватели. Используется в градирнях, газовых стояках, циклонах и вентиляторах.
• Корабельные грузовые трюмы. Используется как для очистки, так и для удаления воздуха из текущих нагрузок.
• Силосы и бункеры . Чтобы предотвратить образование мостов и крысиных нор.
• Статические циклоны. Акустические очистители будут работать как внутри циклона, так и в связанных с ним воздуховодах.

См. также

• Ультразвуковой очиститель — очистка с использованием более высоких частот, чем в акустических очистителях.
• Звуковые сажеобдувочные машины
• Ультразвуковой гомогенизатор

Внешние ссылки

СМИ, связанные с акустическими очистителями, на Викискладе?