АгроЕкспедиції 
Біржа елеваторів 
Как работает автоматический пробоотборник зерна для вагонов?
Джерело фото: innovinnprom.com
Отбор проб из вагонов — более сложная задача, чем аналогичная операция с автомобилями. Это тяжелая и достаточно опасная работа, особенно в зимнее время. Ручной отбор проб из вагонов занимает много времени, а современные скорости обработки зерновых потоков требуют от элеваторов современных технологий. К тому же, ручной зонд усилием человека не удается погрузить в зерно более чем на 1,3-1,5, хотя реальная высота зерновой насыпи превышает 3 м. А это означает, что значительная часть продукции не охватывается анализами и достоверность (репрезентативность) ручного отбора проб может быть невысока.
На V Международной конференции «Зерновые терминалы: новые проекты, оборудование и технологии» о принципах работы автоматического пробоотборника для вагонов рассказал технический директор компании «ИнноВиннпром», к.т.н. Юрий Скидан. Наша редакция еще ни разу «вживую» не встречала такие пробоотборники на элеваторах, поэтому доклад слушали с большим интересом. Ну а услышанным с удовольствием делимся с вами.
Что умеет делать современный автоматический пробоотборник зерна из вагонов?
Автоматический пробоотборник для вагонов, по сути, является специализированным промышленным роботом. Участие человека при работе с ним сводится к минимуму — подается команда «Пуск», а уже дальше мобильный блок (МБ) пробоотборника по мини рельсовому пути перемещается над вагонами, отбирает порции зерна из каждого люка, смешивает эти порции, формирует усредненную пробу зерна по вагону и отправляет ее в маленький бункер временного хранения (свой для каждого вагона). При необходимости, работник может управлять отбором пробы операционно, с радиопульта. И еще помощь человека нужна для того, чтобы открыть вагонные люки — их конструкция не позволяет механизировать и автоматизировать этот процесс.
Мобильный блок является автономным устройством, он получает питание от троллейного токопровода и может проезжать над несколькими вагонами. Длина вагонной сцепки, с которой работает пробоотборник, может доходить до 15 вагонов. В состав МБ входят:
- зонд со съемным вращающимся фрагментом шнека на конце;
- гидростанция приводов движения зонда и перемещения МБ;
- воздуходувки и оборудование для пневмотранспортирования проб зерна;
- система управления МБ на основе программируемого логического контроллера;
- система беспроводного мониторинга, настройки и управления МБ (промышленный Wi-Fi, радиоканал и доступ в Internet);
- система видеоконтроля за перемещением МБ, за перемещением зонда;
- системы безопасности и оповещения.
Оператор системы может отбирать пробы из вагонов, не покидая лаборатории — МБ самостоятельно распознает тип вагона, определяет люки вагонов, различает открытые и закрытые люки, отбирает пробу из каждого вагона и помещает ее в бункер временного хранения при каждом вагоне. Автоматический отбор проб выполняется при одном условии — на вагонах не должен находиться обслуживающий персонал. Сигналом отсутствия персонала на вагонах служат поднятые переходные мостики. Дополнительно, если в «поле зрения» системы окажутся люди, умная машина заблокирует движение. О своем приближении МБ оповещает работников ж/д узла звуковыми и световыми сигналами.
Зонд на МБ может иметь несколько вариантов конструкторского исполнения. Простой зонд имеет коаксиальную (от лат. co — совместно и axis — ось, то есть соосный; разговорное коаксиал от англ. Coaxial, — прим. ред.) конструкцию. Он выполнен как «труба в трубе», имеет длину около 5 м и обеспечивает погружение в зерновую насыпь вагона на 3,7 м.
По пространству между наружной и внутренней коаксиальными трубами зонда подается поток воздуха, а по внутренней трубе отбирается зерно-воздушная смесь. Конец зонда оснащен съемным шнеком, это дает возможность рыхлить зерно и значительно облегчить погружение зонда в уплотнившиеся при транспортировке влажные зерновые культуры. В компании провели тестирование системы и проверили — насколько качественно машина делает свою работу: не режет ли зерно, не втягивает ли избыточную сорную примесь? Результаты сравнивали с показателями при отборе ручным щупом.
«Шнек зерно не режет, поскольку оно находится в насыпи, а там зерновки подвижны, шнек просто их перемещает, ворошит», — говорит Юрий Скидан.
По его словам, излишней сорной примеси зонд не захватывает — труба зонда продвигается в насыпь с определенным усилием, и первые 5-7 см зерно просто вдавливается во внутреннюю трубу, а не всасывается.
«Дальше с этим зерном работают 2 потока — один поток воздуха, который нагнетается между трубами, и второй поток воздуха, который забирает (всасывает) это зерно по внутренней трубе. Таким образом, воздух не выдувает легкие примеси, и не всасывает сор. Процесс транспортировки зерна, перехода из трубы в пневмотранспортную систему, происходит внутри самого зонда. Экспериментальные сравнения дали положительный результат, и разницу с ручным отбором мы не обнаружили», — объяснил Юрий Скидан.
Ж/д узел на элеваторах обычно размещен под навесом, что может накладывать ограничение на длину зонда. В таких случаях зонд автоматического пробоотборника имеет складывающуюся (телескопическую) конструкцию.
«В одном из работающих пробоотборников механизм зонда в сложенном состоянии имеет длину 1,7 м, а в разложенном состоянии длина достигает 3,7 м. Активный участок перемещения конца зонда составляет более 3 м. Щуп легко достает до условного дна вагона», — рассказал Юрий Скидан.
Зонд отбирает порции зерна из каждого люка вагона, а поток воздуха, создаваемый пневмотранспортной системой, доставляет зерно в МБ.
«В мобильном блоке установлен специальный пластиковый цилиндр на тензодатчиках. Когда в него поступит зерно из всех люков вагона, весовая система оценит его общее количество и высчитает величину угла поворота лопаток делителя так, чтобы при выпуске зерна отделить среднюю по вагону пробу в 2 кг плюс-минус 50 грамм зерна. Остаток зерна после деления сбрасывается в последний люк вагона. Полученная после деления проба по самотеку поступает в маленький бункер для временного хранения», — говорит Юрий Скидан.
Из бункеров временного хранения пробы забирает работник элеватора и в пластиковых лотках относит их в лабораторию для анализа и референтного хранения. На этом этапе пока умения робота-пробоотборника заканчиваются.
Пробоотборник ИнноВиннпромовской мечты
Юрий Скидан говорит, что в компании сейчас обеспечивают следующий шаг развития системы — доставку пробы зерна по пневмосистеме прямо в лабораторию.
«Если длина пути до лаборатории не очень большая — до сотни метров, то эта система работает. За пробами зерна не нужно посылать лаборанта — за считанные секунды он их получает по пневмотранспортной системе прямо в лаборатории», — рассказал специалист.
А для лабораторий, расположенных далеко от ж/д узла, в систему интегрируют паковочную машину, которая каждую пробу будет помещать в отдельный, маркированный штрих кодом полиэтиленовый пакет, и уже в таком виде отправлять лаборантам по пневмотранспорту.
Также в компании разрабатывают систему, которая будет обеспечивать автоматическую подачу зерна в аналитические приборы без участия человека.
«Если говорить о конечной цели, к которой мы стремимся, то приблизительно через полгода хотим получить такую систему, которая позволит с вагонной сцепки в 4 или больше вагонов в автоматическом режиме отобрать пробы зерна, отправить их в лабораторию и обеспечить подачу зерна в аналитические приборы. И все это — без участия человека. Аналитические приборы будут подключены к компьютерной считывающей системе. К такой системе должна быть привязана и система распознавания номеров вагонов. Тогда качественный анализ зерна будет сразу же увязан в информационной системе с номером вагона», — поделился планами Юрий Скидан.
Это — планы на ближайшее время. А в дальнейшем компания намерена сделать своего промышленного робота куда более совершенным и функциональным. И тогда необходимость в отборе проб совсем отпадет. Сам зонд будет оснащен анализатором, который сможет определять качество зерна прямо в вагоне.
«Если говорить о мечтах — в будущем не нужно будет брать пробы зерна. Сам зонд будет оснащен анализатором качества. Выглядеть это будет примерно так — сапфировое стекло на погружаемом в зерно конце зонда, за которым стоит скоростная видео камера и мощный процессор. Эта камера в процессе перемещения зонда вниз может определить битое зерно, примеси и другие механические характеристики. Анализатор ближнего ИК-спектра, встроенный в этот зонд, позволит сразу же дистанционно выдать все параметры зерна, и его не нужно будет отбирать, делить и транспортировать в лабораторию. Мы видим будущее этой техники таким образом», — подытожил Юрий Скидан.
Майя Муха, Elevatorist.com
