Шнековые конвейеры и питатели

Всё ещё встречаю проектировщиков, уверенных, что шнек — это просто труба с винтом внутри. На деле же даже угол наклона спирали влияет на износ больше, чем марка стали. Как-то на элеваторе в Новосибирске пришлось переделывать привод после того, как заказчик настоял на 'стандартной' схеме — материал начал застревать в желобе при -30°C. Кстати, про износ — часто забывают, что абразивное истирание лопастей идёт неравномерно: нижняя часть спирали в зоне загрузки изнашивается в 3-4 раза быстрее. Именно поэтому в шнековых конвейерах мы теперь всегда усиливаем первые 1.5 метра наплавкой карбида вольфрама, хоть это и удорожает конструкцию на 15%.

Ошибки компоновки на реальных объектах

Помню, в 2019 году монтировали систему подачи угольной пыли на ТЭЦ под Красноярском. Заказчик сэкономил на промежуточных опорах — через полгода вал прогнулся на 8 мм, пришлось останавливать линию на две недели. Ключевая ошибка — не учли вибрационную составляющую при частоте вращения 120 об/мин. Кстати, у шнековых питателей с переменным шагом своя беда: если не сделать точный расчёт по секциям, материал уплотняется в зоне разгрузки. Однажды видел, как из-за этого порвало сварной шов на толщине стенки 6 мм.

При проектировании подшипниковых узлов многие до сих пор используют устаревшие таблицы из советских справочников. На практике для шнековых конвейеров длиной свыше 12 метров нужно закладывать трёхточечное крепление с жёсткими опорами по краям и плавающей — в середине. Особенно критично для транспортировки горячих материалов (до 400°C) — тут вообще лучше ставить роликовые подшипники с лабиринтными уплотнениями. Кстати, у китайских аналогов часто встречается перегрев подшипников при непрерывной работе — виной всему недостаточный зазор в thermal expansion.

По опыту ООО Цзянсу Шэнчэнь Металлургическое Оборудование, для абразивных материалов типа кварцевого песка оптимальна твердость спирали 58-62 HRC. Но здесь есть нюанс: при закалке выше 60 HRC сталь становится хрупкой. В прошлом месяце как раз разбирали случай на цементном заводе в Свердловской области — лопасти треснули по сварному шву после 2000 часов работы. Пришлось переходить на послойную наплавку с промежуточным отпуском.

Нюансы работы с сыпучими материалами

С углём марки ДР интересная история: его влажность всего 8%, но из-за мелкой фракции он создаёт обратное давление в вертикальных шнековых питателях. Приходится ставить дополнительные вытяжные вентиляторы на верхних точках. Кстати, для пищевых продуктов вообще отдельная тема — там зазоры между винтом и желобом должны быть не более 3 мм, иначе начинается налипание. Один раз видел, как из-за этого в кондитерском цехе остановилась вся линия по производству сахарной пудры.

Тепловое расширение — бич длинных конвейеров. При перепадах температур в 80°C (утром +5°C, днём +85°C в цехе) 15-метровый шнек удлиняется на 18-20 мм. Если не предусмотреть компенсаторы — корпус ведёт. Особенно критично для нержавеющих сталей, у них коэффициент расширения выше. На сайте https://www.jsscyjsb.ru есть хорошие расчётные таблицы по этому поводу, но многие проектировщики их игнорируют.

Заметил интересную закономерность: при транспортировке материалов с размером фракции до 5 мм оптимальная скорость вращения — 60-80 об/мин. Если выше — начинается сегрегация компонентов. Например, на производстве сухих строительных смесей при 100 об/мин песок оседал вниз, а лёгкие добавки всплывали вверх. Пришлось переделывать всю систему дозирования.

Проблемы с герметичностью и безопасностью

Взрывозащищённое исполнение — отдельная головная боль. Для муки, сахарной пудры, крахмала нужны специальные уплотнения, выдерживающие давление до 1.5 МПа. Стандартные сальниковые набивки здесь не работают — требуется лабиринтные уплотнения с подачей инертного газа. Кстати, в Европе сейчас переходят на магнитные муфты вместо механических уплотнений, но у нас это пока слишком дорогое решение.

Протечки смазки — вечная проблема. Особенно в пищевых производствах, где нельзя использовать минеральные масла. Приходится применять специальные пищевые смазки на основе силикона, но они хуже держат давление в подшипниковых узлах. Один раз на молокозаводе пришлось экстренно менять весь привод потому, что смазка попала в творожную массу — убытки составили около 2 миллионов рублей.

Шумность — недооценённый параметр. При скорости вращения свыше 150 об/мин шнековые конвейеры начинают гудеть на низких частотах. В жилых районах это может стать проблемой — приходится ставить шумопоглощающие кожухи. Но они уменьшают теплоотдачу, что критично для горячих материалов. Получается палка о двух концах.

Ремонтопригодность и модернизация

Разборные спирали — спорное решение. С одной стороны удобно менять повреждённые секции, с другой — появляются дополнительные точки износа. На горно-обогатительной фабрике в Качканаре пробовали ставить такие — через полгода в местах стыков появились продольные борозды глубиной до 4 мм. Пришлось переходить на цельносварные конструкции с последующей механической обработкой.

Замена подшипников без демонтажа вала — миф. Хотя некоторые производители обещают такую возможность, на практике приходится снимать минимум 5 метров конвейера. Исключение — консольные исполнения, но у них свои проблемы с вибрацией. Кстати, у ООО Цзянсу Шэнчэнь есть интересная разработка — быстроразъёмные фланцевые соединения, но они подходят только для конвейеров диаметром до 400 мм.

Антифрикционные покрытия — пробовали тефлон, полиуретан, даже керамику. Вывод: для большинства задач достаточно обычной покраски эпоксидной эмалью. Специальные покрытия окупаются только в химически агрессивных средах. Например, при транспортировке удобрений с высоким содержанием азота — там без полимерного покрытия сталь corrodes за 3-4 месяца.

Экономика эксплуатации

Многие заказчики экономят на системе мониторинга вибрации, а зря. Простой конвейера стоит 15-20 тысяч рублей в час, датчик — 40 тысяч. Однажды предотвратили аварию на комбинате в Череповце: вовремя заметили рост вибрации на 0.7 mm/s — оказалось, раскрошился подшипник. Ремонт занял 4 часа вместо возможных двух недель.

Энергопотребление — неочевидная статья расходов. При неправильном подборе мотора перерасход может достигать 30%. Особенно это заметно на шнековых питателях с регулируемой скоростью — если ставить обычный асинхронный двигатель вместо сервопривода, потери на регулировке достигают 18-22%. Кстати, сейчас тестируем на одном из цементных заводов систему рекуперации энергии — пока экономия около 8%, но технология сырая.

Срок службы — здесь много мифов. Производители декларируют 10 лет, но по факту при работе с абразивами лопасти требуют замены через 2-3 года. Исключение — конвейеры с Hardox 500, но они на 40% дороже. Интересно, что в описании технологий на https://www.jsscyjsb.ru честно указаны реальные сроки для разных материалов — редкость в нашей отрасли.