Как работает автоматический вагонный пробоотборник зерна?

16 Апреля, 2024

Отбор проб из вагонов - более сложная задача, чем аналогичная операция с автомобилями. Это тяжелая и довольно опасная работа, особенно в зимнее время. Ручной отбор проб из вагонов занимает много времени, а современные скорости обработки зернового потока требуют от элеваторов современных технологий. Кроме того, ручной щуп невозможно погрузить в зерно более чем на 1,3-1,5 м, хотя реальная высота зерновой насыпи превышает 3 м. Это означает, что значительная часть продукции не попадает в анализ и надежность (репрезентативность) ручного отбора проб может быть низкой.

На V Международной конференции "Зерновые терминалы: Новые проекты, оборудование и технологии" Юрий Скидан, кандидат технических наук, технический директор компании "ИнноВинпром", рассказал о принципах работы автоматического пробоотборника для вагонов. Наша редакция никогда не видела подобных пробоотборников на элеваторах, поэтому доклад был выслушан с большим интересом. Мы рады поделиться услышанным с вами.

Что может сделать современный автоматический вагонный пробоотборник зерна?

Автоматический вагонный пробоотборник - это, по сути, специализированный промышленный робот. Участие человека в его работе сведено к минимуму - подается команда "Пуск", после чего мобильный пробоотборник (МПУ) перемещается над вагонами по мини-рельсовому пути, отбирает порции зерна из каждого люка, перемешивает их, формирует среднюю пробу зерна на вагон и отправляет ее в небольшой бункер временного хранения (для каждого вагона свой). При необходимости работник может управлять отбором проб оперативно, с пульта радиоуправления. При этом помощь человека требуется и для открытия люков вагонов - их конструкция не позволяет механизировать и автоматизировать этот процесс.

Мобильная установка представляет собой автономный блок, приводится в движение от троллейной линии тока и может проходить через несколько вагонов. Длина вагонной сцепки, с которой работает пробоотборник, может достигать 15 вагонов. В состав MB входят:

• Зонд со съемным вращающимся шнеком на конце;
• гидравлическая станция приводов перемещения зонда и MB;
• воздуходувки и оборудование для пневматической транспортировки образцов зерна;
• Система управления MB на основе программируемого логического контроллера;
• Беспроводная система мониторинга, настройки и управления MB (промышленный Wi-Fi, радиоканал и доступ в Интернет);
• система видеоконтроля для перемещения MB, для перемещения зонда;
• системы безопасности и оповещения.

Оператор системы может отбирать пробы из вагонов, не выходя из лаборатории - МБ самостоятельно распознает тип вагона, идентифицирует люки вагонов, различает открытые и закрытые люки, отбирает пробу из каждого вагона и помещает ее в бункер временного хранения у каждого вагона. Автоматический отбор проб производится при одном условии - в вагонах не должно быть персонала. Сигналом отсутствия персонала в вагонах служат поднятые переходные мостики. Кроме того, если в "поле зрения" системы окажутся люди, умная машина заблокирует движение. О своем приближении МБ оповещает железнодорожников звуковыми и световыми сигналами.

Зонд на MB может иметь несколько вариантов исполнения. Простой зонд имеет коаксиальную ( от латинского co - совместно и axis - ось, т. е. соосный; разговорное coaxial от английского Coaxial, - ред. ) конструкция. Он выполнен по типу "труба в трубе", имеет длину около 5 м и обеспечивает погружение в зерновую насыпь вагона на 3,7 м.

Воздушный поток подается через пространство между внешней и внутренней коаксиальными трубками зонда, а зерновоздушная смесь забирается через внутреннюю трубку. Конец зонда оснащен съемным шнеком, который позволяет разрыхлять зерно и значительно облегчает погружение зонда во влажные культуры, уплотненные при транспортировке. Компания провела испытания системы и проверила, насколько хорошо машина справляется со своей задачей: не режет ли она зерно, не затягивает ли излишние сорные примеси? Полученные результаты сравнивались с результатами ручного отбора проб щупом.

"Шнек не режет зерно, потому что оно находится в насыпи, а там зерна подвижны, шнек их просто перемещает, ворошит", - говорит Юрий Скидан.

По его словам, зонд не захватывает излишнюю сорную примесь - трубка зонда продвигается в насыпь с определенным усилием, и первые 5-7 см зерна просто проталкиваются во внутреннюю трубку, а не всасываются.

"Далее с этим зерном работают 2 потока - один поток воздуха, который нагнетается между трубами, и второй поток воздуха, который забирает (всасывает) это зерно через внутреннюю трубу. Таким образом, воздух не выдувает легкие примеси, и не засасывает зерно. Процесс транспортировки зерна, переход из трубы в пневмотранспортную систему, происходит внутри самого зонда. Экспериментальные сравнения дали положительный результат, и мы не нашли разницы с ручным отбором проб", - пояснил Юрий Скидан.

Рельсовый узел на элеваторах обычно располагается под навесом, что может накладывать ограничения на длину зонда. В таких случаях зонд автоматического пробоотборника имеет складную (телескопическую) конструкцию.

"В одном из рабочих пробоотборников длина механизма зонда в сложенном состоянии составляет 1,7 м, а в разложенном достигает 3,7 м. Активная зона перемещения конца зонда составляет более 3 м. Зонд легко достигает условного дна вагона", - рассказал Юрий Скидан.

Щуп забирает порции зерна из каждого люка вагона, а воздушный поток, создаваемый пневматической системой транспортировки, доставляет зерно в MB.

"В мобильном блоке установлен специальный пластиковый цилиндр на тензодатчиках. Когда в него поступает зерно из всех люков вагона, система взвешивания оценивает его общее количество и рассчитывает значение угла поворота лопастей делителя таким образом, чтобы при освобождении зерна отделить среднюю вагонную пробу в 2 кг плюс-минус 50 г зерна. Оставшееся после разделения зерно сбрасывается в последний люк вагона. Полученная после разделения проба самотеком поступает в небольшой бункер для временного хранения", - рассказывает Юрий Скидан.

Образцы извлекаются из бункеров временного хранения работником элеватора и в пластиковых лотках доставляются в лабораторию для анализа и эталонного хранения. На этом навыки робота-пробоотборщика пока заканчиваются.

InnoWinnprom Dream Sampler

По словам Юрия Скидана, сейчас компания делает следующий шаг в развитии системы - доставку пробы зерна по пневматической системе прямо в лабораторию.

"Если длина пути до лаборатории не очень большая - до ста метров, то эта система работает. Нет необходимости отправлять лаборанта за образцами зерна - за считанные секунды он получает их по системе пневмотранспорта прямо в лаборатории", - говорит специалист.

А для лабораторий, расположенных далеко от железнодорожной станции, в систему будет интегрирована упаковочная машина, которая поместит каждый образец в отдельный полиэтиленовый пакет со штрих-кодом и отправит его лаборантам с помощью пневмотранспорта.

Компания также разрабатывает систему, которая обеспечит автоматическую подачу зерна в аналитические приборы без участия человека.

"Если говорить о конечной цели, к которой мы стремимся, то примерно через полгода мы хотим получить такую систему, которая позволит в автоматическом режиме отбирать пробы зерна из автосцепки из 4 и более вагонов, отправлять их в лабораторию и обеспечивать подачу зерна на аналитические приборы. И все это - без участия человека. Аналитические приборы будут подключены к компьютеризированной системе считывания. К такой системе должна быть подключена и система распознавания номеров вагонов. Тогда качественный анализ зерна будет сразу увязываться в информационной системе с номером вагона", - поделился своими планами Юрий Скидан.

Таковы планы на ближайшее будущее. В будущем компания намерена сделать своего промышленного робота гораздо более совершенным и функциональным. И тогда необходимость в отборе проб отпадет вовсе. Сам зонд будет оснащен анализатором, который сможет определять качество зерна прямо в вагоне.

"Если говорить о мечтах, то в будущем не будет необходимости брать пробы зерна. Сам зонд будет оснащен анализатором качества. Выглядеть он будет примерно так - сапфировое стекло на конце зонда, погружаемого в зерно, за которым находится высокоскоростная видеокамера и мощный процессор. Эта камера может обнаружить битое зерно, примеси и другие механические характеристики при движении зонда вниз. Встроенный в этот зонд анализатор спектра в ближней инфракрасной области сможет дистанционно определять все параметры зерна сразу, и его не нужно будет перебирать, разделять и перевозить в лабораторию. Таким образом, мы видим будущее этой техники", - резюмировал Юрий Скидан.