Нюанси технологічних схем

Пропонуємо вашій увазі розглянути питання — «Нюанси технологічних схем», що стосуються не лише самих схем у вигляді графічного зображення технологічного процесу підприємства, але й особливостей побудови послідовності операцій та способів ефективної організації технологічного процесу. Технологічні схеми — це інструмент для оптимізації транспортно-технологічних операцій із зерном, спрямованих на мінімізацію енерговитрат і сировинних втрат, а також на отримання високоякісної товарної продукції.

В Україні, де сільське господарство та зернова галузь займають провідне місце в економіці країни, зокрема, продукція рослинництва становить від 16 до 25% ВВП, питання функціонування елеваторного господарства є особливо актуальним.

Основні оператори зернового ринку в Україні:

• Збільшують обсяги сховищ (склади, контейнерні майданчики тощо).
• Розвивають окремі ділянки залізниці як основного транспорту доставки вантажів у морські порти.
• Розвивають інфраструктуру річкового транспорту.
• За підтримки держави та іноземних інвесторів виконують поглиблення судноплавних каналів.
• Будують причали збільшеної довжини.

Портові оператори прагнуть обробляти судна з максимально можливим водозміщенням. Зростає попит на транспортно-технологічні системи продуктивністю 1500...2000 т/год, тоді як ще 10 років тому на ринку України були системи з максимальною продуктивністю 1200 т/год.

Конкуренцію виграє той, хто може перевантажити максимальний обсяг зерна за мінімальний термін із низькими операційними витратами. Як відомо, із зростанням обсягу партії зерна, питомі витрати на її транспортування знижуються.

Аналогічна ситуація і з будівництвом зерносховищ: вартість на 1 т розміщеного зерна для заготівельного елеватора, обладнаного сушарками та зерноочисним обладнанням, місткістю 30 000 т майже вдвічі вища, ніж вартість на 1 т розміщеного зерна на елеваторі з аналогічним технологічним обладнанням (лінії прийому/відпуску, сушарки, зерноочищення) місткістю 50 000 т.

Покращення логістики та засобів планування доставки вантажів разом із появою транспортно-технологічних систем продуктивністю 1500...2000 т/год актуалізувало потребу портових терміналів у можливості перевантаження зерна в судна без використання зерносховищ (прямий варіант).

Крім того, термінали прагнуть оснащуватися сушарками та сепараторами, щоб забезпечити собі можливість прийому зерна будь-якої якості. Звичайно, мова не йде про продуктивність очищення/сушки всього обсягу заготівлі/відпуску зерна чи очищення/сушки в потоці прийому/відпуску, але наявність однієї-двох ліній сушіння/очищення з максимально можливою на сьогодні продуктивністю обладнання (для сушарок це приблизно 120 т/год при сушінні пшениці з 19% до 14%, для сепараторів — близько 500 т/год) є дуже актуальним для портового термінала. Портові елеватори намагаються забезпечити собі можливість виконання функцій, більш характерних для заготівельних елеваторів, а отже, і конкурувати з такими елеваторами.

Ще однією тенденцією є зміна місткості зерносховищ, де спостерігаються два зовсім різних підходи: з одного боку, термінали прагнуть мати якнайбільше сховищ відносно невеликого обсягу (4...5 тис. т, тобто приблизно місткість одного трюму судна), що дозволяє ефективно розміщувати зерно (максимально використовувати ємність силосів), з іншого боку, термінали концентруються на великих партіях монокультури (формуючи великі партії зерна, відносно однорідного за якістю, часто завантажуючи свої сховища на 50...60%).

Традиційні технології елеваторної промисловості України побудовані переважно на технологічних прийомах кінця минулого століття:

• Елеватор із робочою баштою як центр усіх операцій.
• Максимально доцільне використання транспортування зерна самопливом.
• Мінімально доцільна кількість підйомів зерна.
• Мінімальна довжина технологічних маршрутів.
• Наявність на підприємстві зерносховищ різної місткості.

Використання, за необхідності, відкритого зберігання зерна, наприклад, під навісами.

На сьогодні, у порівнянні з кінцем минулого століття, технологічна школа України майже не змінилася, змінилася техніка.

Ринкові вимоги до швидкості та вартості будівництва призвели до того, що в конструкціях силосів метал замінив залізобетон, що викликало зміни в компонувальних рішеннях, оскільки залізобетонні силоси переважно мали діаметр 6 м, а металеві — до 32 м.

Незмінним залишився принцип максимального використання транспортування зерна самопливом. Це також пов'язано з розвитком техніки: у виготовленні самопливних труб чорний метал замінили на сучасні зносостійкі матеріали та сплави; сучасні методи та технічні засоби для монтажу й забезпечення працездатності обладнання стали більш доступними і дозволяють організовувати самоплив значної довжини з мінімальним їх обслуговуванням.

Розглянемо зміни в принципах побудови технологічних схем, до яких призвело зростання рівня техніки в Україні.

Наприклад, у статті «Норійна башта елеватора — логіка застосування», опублікованій на сайті інтернет-порталу Elevatorist, наводяться аргументи на користь використання централізованої норійної башти:

• Норійна башта — це необхідна умова для побудови функціональної технологічної схеми елеватора.
• Зменшення довжини маршрутів переміщення зерна (зменшення транспортерів, кількості та довжини норій, самопливних труб).
• Поліпшення дублікатності функцій у разі поломки.
• Безпека та зручність обслуговування головок норій, клапанів та самопливів.

До наведених аргументів слід також додати, що розміщення більшості обладнання в одній норійній башті призведе до концентрації більшості споживачів електроенергії в одному місці, що позитивно вплине на довжину та вартість кабельно-провідникової продукції та засобів контролю й автоматизації.

З іншого боку, у статті «Елеватор може обійтися без робочих башт» описується технологія, що використовує «самонесучі» норії та транспортні системи. У такій технології враховано досвід мінімізації пошкодження зерна. Для цього максимально скорочено довжину самопливних труб, відсутні роздільники потоку, які сильно пошкоджують зерно, і майже відсутні повороти зернових потоків. Крім того, розподілено навантаження на обладнання елеватора. Майже немає обладнання, на яке припадає понад 50% навантаження обороту елеватора. Використання безбаштової технології дозволяє знизити загальну масу металоконструкцій у 2-3 рази порівняно з традиційними компонуваннями елеваторів, а також знизити енергозатрати під час експлуатації.

Ще один варіант технології, що прийшла до України з США, передбачає організацію технологічного процесу з використанням окремо стоячих норій і системи самопливів.

Розглянемо переваги та недоліки трьох підходів до організації технологічного процесу:

Технологічна схема, реалізована на принципі центральної робочої башти:

Переваги:

• Розміщення норій та зерноочисного обладнання на невеликій площі.
• Концентрація споживачів електроенергії.
• Гнучкість технологічної схеми.
• Взаємозамінність обладнання, що дозволяє уникнути зупинки виробництва.
• Зручний монтаж, ремонт і обслуговування технологічного обладнання та самопливів без використання кранів.

Недоліки:

• Високі капітальні вкладення.
• Складність конструкції.
• Висока встановлена потужність.

Технологічна схема, реалізована на принципі безнорійних башт:

Переваги:

• Низькі капітальні вкладення.
• Короткі транспортні та самопливні лінії.
• Можливість реалізації процесу з мінімальною встановленою потужністю обладнання.
• Енергоощадження.

Недоліки:

• Незручний монтаж, ремонт і обслуговування обладнання.
• Відсутність взаємозамінності обладнання.
• Розсіяність споживачів електроенергії.
• Високі витрати на організацію ремонтної бази.

Технологічна схема, реалізована на принципі окремо стоячих норій і системи самопливів:

Переваги:

• Низькі капітальні вкладення.
• Можливість використання мінімальної кількості норій.
• Використання транспортування зерна самопливом.
• Поетапна модернізація без зупинки виробництва.

Недоліки:

• Незручний монтаж, ремонт і обслуговування обладнання.
• Відсутність взаємозамінності обладнання.
• Висока потужність окремих норій.

Кожен із трьох підходів до організації технологічного процесу елеватора має свої крайнощі. Як визначити, яка технологічна схема є оптимальною? Відповідь проста: технологічна схема повинна відповідати поставленим завданням і забезпечувати необхідний обсяг операцій.

На етапі формування завдання на проєктування важливо визначити функціонал технологічної схеми відповідно до умов майданчика будівництва та планової діяльності.

Тому спеціалісти проєктного управління Grain Capital аналізують завдання на будівництво елеватора, надане замовником, на відповідність ефективному використанню існуючих виробничих потужностей і прилеглої інфраструктури. Результат аналізу — це баланс між побажаннями замовника і можливостями ділянки.

Приклади успішної реалізації проєктів показують, що правильна технологічна схема — це та, яка відповідає вимогам безпеки, нормам будівництва та технологічним стандартам, забезпечує повний обсяг функцій і безперебійну роботу навіть при виході з ладу окремого обладнання, є зручною для проведення ремонту й економічно вигідною.

У підсумку, вибір технологічної схеми залежить від пріоритетів та стратегії розвитку замовника.