Czyszczenie akustyczne

Akustyczny klakson czyszczący na sprzęcie do transportu materiałów

Czyszczenie akustyczne to metoda konserwacji stosowana w systemach transportu i magazynowania materiałów, które obsługują luzem materiały ziarniste lub rozdrobnione , takie jak elewatory zbożowe , w celu usunięcia nagromadzenia materiału na powierzchniach. Akustyczne urządzenie czyszczące, zwykle wbudowane w sprzęt do transportu materiałów, działa poprzez generowanie silnych fal dźwiękowych , które strącają cząstki stałe z powierzchni, zmniejszając potrzebę ręcznego czyszczenia.

Historia i projektowanie

Odkurzacz akustyczny składa się ze źródła dźwięku podobnego do klaksonu pneumatycznego stosowanego w ciężarówkach i pociągach, przymocowanego do sprzętu do transportu materiałów, które kieruje głośny dźwięk do wnętrza. Zasilany jest sprężonym powietrzem, a nie prądem, więc nie ma niebezpieczeństwa iskrzenia, które mogłoby wywołać eksplozję. Składa się z dwóch części:

  • Sterownik akustyczny. W przetworniku sprężone powietrze uciekające przez membranę wprawia ją w wibracje, generując dźwięk. Zwykle jest wykonany z solidnej obrabianej stali nierdzewnej . Membrana, jedyna ruchoma część, jest zwykle wytwarzana ze specjalnego tytanu klasy lotniczej, aby zapewnić wydajność i trwałość.
  • Dzwon, płonący róg, zwykle wykonany z przędzonej stali nierdzewnej gatunku 316. Dzwonek służy jako rezonator dźwięku , a jego rozłożysty kształt skutecznie łączy dźwięk z powietrzem, zwiększając głośność emitowanego dźwięku.

Całkowita długość rogów do czyszczenia akustycznego waha się od 430 mm do ponad 3 metrów. Urządzenie może pracować w zakresie ciśnienia od 4,8 do 6,2 bara lub od 70 do 90 psi. Wynikowy poziom ciśnienia akustycznego wyniesie około 200 dB.

Zasadniczo istnieją 4 sposoby kontrolowania działania odkurzacza:

Odkurzacz akustyczny zwykle emituje dźwięk przez 10 sekund, a następnie odczekuje kolejne 500 sekund, zanim ponownie włączy dźwięk. Ten stosunek włączania/wyłączania jest w przybliżeniu proporcjonalny do żywotności membrany. Przy założeniu, że środowisko pracy mieści się w zakresie od -40 C do 100°C, membrana powinna wytrzymać od 3 do 5 lat. Generator fal i dzwonek mają znacznie dłuższą żywotność i często przetrwają dłużej niż środowisko, w którym działają. [ potrzebne źródło ]

Starsze dzwony wykonane z żeliwa były podatne na rdzewienie w pewnych środowiskach. Nowe dzwony wykonane ze stali 316 nie mają problemu z rdzą i idealnie nadają się do sterylnych środowisk, takich jak przemysł spożywczy lub zakłady farmaceutyczne.

Czyszczenie akustyczne rozpoczęło się na początku lat 70. XX wieku od eksperymentów z wykorzystaniem rogów statków lub syren nalotowych . Pierwsze czyściki akustyczne były wykonane z żeliwa . Od 1990 roku technologia stała się opłacalna komercyjnie i zaczęła być stosowana w przemyśle suchym, magazynowym, transportowym, energetycznym i wytwórczym. Najnowsza technologia wykorzystuje stal nierdzewną 316 spun, aby zapewnić optymalną wydajność.

Działanie i wydajność

Większość oczyszczaczy akustycznych działa w zakresie częstotliwości audio od 60 Hz do 420 Hz. Jednak kilka z nich działa w infradźwiękowym , poniżej 40 Hz, czyli w większości poniżej zakresu ludzkiego słuchu, aby spełnić surowe wymagania dotyczące kontroli hałasu . Istnieją trzy dziedziny nauki, które zbiegają się w rozumieniu technologii czyszczenia akustycznego.

  • Rozchodzenie się dźwięku. Wiąże się to ze zrozumieniem natury fal dźwiękowych, ich różnic i interakcji z otoczeniem.
  • Matematyka środowiska. Materiałoznawstwo , tarcie powierzchniowe , odległość i obszary znane inżynierowi mechanikowi.
  • Inżynieria chemiczna . Właściwości chemiczne proszku lub substancji, która ma zostać odklejona. Zwłaszcza właściwości samoprzylepne proszku.

Odkurzacz wytwarza serię bardzo szybkich i silnych wahań ciśnienia wywołanych dźwiękiem, które są następnie przenoszone na stałe cząstki popiołu, pyłu , granulek lub proszku. Powoduje to, że poruszają się z różnymi prędkościami i oddzielają się od sąsiednich cząstek i powierzchni, do której przylegają. Po ich rozdzieleniu materiał opadnie pod wpływem grawitacji lub zostanie uniesiony przez strumień gazu procesowego lub powietrza.

Kluczowe cechy, które decydują o tym, czy środek do czyszczenia akustycznego będzie skuteczny w przypadku danego problemu, to zakres wielkości cząstek, zawartość wilgoci i gęstość cząstek , a także zmiana tych właściwości w zależności od temperatury i czasu. Zazwyczaj idealne są cząstki o wielkości od 20 mikrometrów do 5 mm i wilgotności poniżej 8,5%. Górne granice temperatur zależą od temperatury topnienia cząstek, a akustyczne środki czyszczące zostały zastosowane w temperaturach powyżej 1000 C w celu usunięcia popiołu gromadzącego się w kotłowniach.

Ważne jest, aby dopasować częstotliwość pracy do wymagań. Wyższe częstotliwości mogą być kierowane dokładniej, podczas gdy niższe częstotliwości będą przenosić dalej i są generalnie używane do bardziej wymagających wymagań. Typowy wybór dostępnych częstotliwości wyglądałby następująco:

  • 420 Hz dla małego odkurzacza akustycznego, który może być używany do usuwania mostków u podstawy silosu.
  • 350 Hz będzie mocniejsze i tę częstotliwość można wykorzystać do odblokowania gromadzenia się materiału w wentylatorach, filtrach, cyklonach, mieszalnikach, suszarkach i chłodnicach ID (ciągu indukowanego).
  • 230Hz. Przy tej częstotliwości wymagana moc jest wystarczająca do wykorzystania w większości związanych z wytwarzaniem energii elektrycznej .
  • 75 Hz i 60 Hz. Są to na ogół najsilniejsze środki czyszczące akustyczne i są często stosowane w dużych zbiornikach i silosach .

Zdrowie i bezpieczeństwo

Wprowadzenie środków czyszczących do akustyki przyniosło znaczną poprawę w wielu obszarach związanych ze zdrowiem i bezpieczeństwem . Na przykład w silosów – poprzednie rozwiązania były zazwyczaj uciążliwe lub destrukcyjne. Armatki powietrzne, zdmuchiwacze sadzy , zewnętrzne wibratory, wbijanie młotkiem lub kosztowne wejście człowieka są wypierane przez nieinwazyjne rogi dźwiękowe. Odkurzacz akustyczny nie wymaga przestojów i będzie działał podczas normalnego użytkowania witryny. Biorąc nieco dalej przykład czyszczenia silosu, istnieją dwa typowe problemy.

Mostkowanie

To wtedy silos blokuje się na wylocie. Wcześniej problem był rozwiązywany przez ręczne czyszczenie od spodu silosu, co z kolei wiązało się ze znacznym ryzykiem spadającego materiału po usunięciu zatoru. Akustyczny środek czyszczący może działać od góry silosu przez materiał in situ, aby usunąć blokadę u podstawy.

Dziury szczurów

Zagęszczanie z boku silosu. To nie tylko zmniejsza objętość roboczą w silosie, ale także zagraża kontroli jakości, zakłócając cykl „pierwsze weszło, pierwsze wyszło”. Starszy materiał zagęszczony z boku silosu również może zacząć się rozkładać i wytwarzać niebezpieczne gazy. Środek do czyszczenia akustycznego będzie wytwarzał fale dźwiękowe, które spowodują, że sprasowany materiał będzie rezonował z inną częstotliwością niż otaczające środowisko, co spowoduje rozwarstwienie i prześwit.

Zalety środków do czyszczenia akustycznego

  • Powtarzalne użycie podczas operacji oznacza mniej nieplanowanych przestojów.
  • Poprawiony przepływ materiału dzięki wyeliminowaniu zacięć, blokad i mostków.
  • Minimalizacja zanieczyszczeń krzyżowych poprzez zapewnienie całkowitego opróżnienia środowiska.
  • Lepsze czyszczenie i ograniczenie zagrożeń dla zdrowia i bezpieczeństwa.
  • Zwiększona efektywność energetyczna. Zmniejszenie osadzania się na powierzchniach wymiany ciepła skutkuje niższym zużyciem energii.
  • Wydłużone życie roślin. Unika się agresywnych reżimów czyszczenia.
  • Łatwość obsługi. Łatwo jest zautomatyzować rogi w regularnych odstępach czasu lub powiązać sondowanie ze zmianami w ich otoczeniu, takimi jak ciśnienie lub natężenie przepływu.
  • Co ważne, przede wszystkim zapobiegają występowaniu problemu gromadzenia się materiału.

Te zalety sprawiają, że zwrot finansowy jest często bardzo szybki.

Możliwe jest również bezpośrednie porównanie środków czyszczących do rozwiązań alternatywnych.

  • Armatki powietrzne . Są one dobrze ugruntowane, ale są drogie i mają ograniczony zasięg, co wymaga zakupu wielu jednostek. Są również uciążliwe dla hałasu i zużywają dużo sprężonego powietrza.
  • Wibratory. Są one łatwe do zamontowania w pustym silosie, ale mogą powodować uszkodzenia strukturalne, a także przyczyniać się do zagęszczania proszku.
  • Okładziny o niskim współczynniku tarcia. Są bardzo ciche, ale są drogie w instalacji. Są również podatne na erozję i mogą następnie zanieczyścić środowisko lub produkt.
  • Nadmuchiwane podkładki i wkładki. Ponownie są one łatwe do zainstalowania w pustym silosie. Pomagają w gromadzeniu się ścian bocznych, ale nie mają wpływu na mostkowanie. Są również trudne w utrzymaniu i mogą powodować zagęszczenie.
  • Fluidyzacja przez membranę jednokierunkową. Może to pomóc już zagęszczonemu materiałowi. Są one jednak drogie i trudne w instalacji i utrzymaniu. Mogą również przyczyniać się do mechanicznego blokowania i mostkowania.

Konkretne zastosowania

  • Kotły . Czyszczenie powierzchni wymiany ciepła.
  • Filtry elektrostatyczne . Akustyczne środki czyszczące są używane do czyszczenia koszy samowyładowczych, obracających się łopatek, płyt rozdzielczych, płyt zbierających i drutów elektrodowych.
  • Super nagrzewnice , ekonomizery i nagrzewnice powietrza.
  • Praca kanałowa.
  • Filtry. Akustyczne środki czyszczące są stosowane w urządzeniach z odwróconym powietrzem, strumieniem pulsacyjnym i wytrząsarkami. Skutecznie zmniejszają spadek ciśnienia na powierzchni zbierającej, co wydłuża żywotność worka i zapobiega zapychaniu się leja. Ogólnie rzecz biorąc, mogą one całkowicie zastąpić zarówno wentylatory zwrotne powietrza, jak i wytrząsarki oraz znacznie zmniejszyć zapotrzebowanie na sprężone powietrze w filtrach impulsowych.
  • Fani ID. Czyszczenie akustyczne pomaga zapewnić jednolity wzór czyszczenia nawet niedostępnych części wentylatora. Utrzymuje to równowagę wentylatora.
  • Wlot pieca . Akustyczne środki czyszczące pomagają zapobiegać gromadzeniu się cząstek stałych na do pieca , co zminimalizuje powstawanie pierścieni nosowych.
  • Mechaniczne kolektory wstępne. Akustyczne środki czyszczące pomagają zapobiegać gromadzeniu się wokół wirników i między rurami.
  • Młyny. Akustyczne środki czyszczące pomagają utrzymać przepływ materiału, a także zapobiegają zatorom w silosach wstępnego mielenia. Pomagają również zapobiegać gromadzeniu się materiału w dalszych separatorach i wentylatorach.
  • Chłodnice planetarne. Akustyczne środki czyszczące zapobiegają powstawaniu mostków i zapewniają całkowitą ewakuację.
  • Odpylacz. Akustyczne środki czyszczące pomagają w czyszczeniu łopatek obrotowych, płyt rozdzielczych, płyt zbierających i drutów elektrod. Mogą wspomagać lub zastępować mechaniczne systemy stukania. Zapobiegają również gromadzeniu się cząstek stałych pod lejami zasypowymi, które w przeciwnym razie skutkowałyby wzrostem zmętnienia.
  • Podgrzewacze. Stosowany w wieżach, pionach gazowych, cyklonach i wentylatorach.
  • Ładownie statków. Stosowany zarówno do czyszczenia, jak i odpowietrzania bieżących obciążeń.
  • Silosy i zbiorniki . Aby zapobiec mostkowaniu i dziurowaniu szczurów.
  • Cyklony statyczne. Akustyczne środki czyszczące sprawdzą się zarówno w obrębie cyklonu, jak i przy pracach związanych z kanałami.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Media związane z odkurzaczami w Wikimedia Commons

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Acoustic_cleaning&oldid=1065884081 ”