Experimental research and computer modeling of the obstruction occurrence in the pneumatic conveying systems peculiarities

Abstract

At designing new and modernizing existing pneumatic transport systems it is necessary to take into account changes in the electromechanical parameters of the equipment during start-up or other transient conditions that are most dangerous from the point of view of the occurrence of a blockage in the pneumatic system. Given the high cost of electricity and large volumes of production during the transportation of bulk materials, the urgent task is to reduce the specific consumption of compressed air during transportation, taking into account the development of automatic control systems for the main factors, namely, pressure loss at the outlet of the pneumatic system, affecting the occurrence of blockages of pneumatic conveying systems. The aim of the work is to conduct experimental studies and computer modeling of the features of blockage in pneumatic conveying systems during transportation of bulk materials associated with pressure loss at the outlet of the pneumatic transport systems. This goal is achieved by conducting experiments, on the basis of which an analytical expression is obtained to determine the speed of the mixture, which provides the minimum admissible pressure at the outlet of the air bag by the technological process. An analytical dependence of the occurrence of a possible clogging point on the pressure drop at the outlet of the air duct is obtained, which determines the minimum step of the impact on the transported two-phase flow in order to prevent the occurrence of blockages, and also, if necessary, indicates the place of occurrence of the blockage. It was established that with increasing pressure difference at the inlet and outlet of the pipeline, the point of possible blockage shifts towards the chamber feeder. Stabilization of the humidity of the compressed air supplied to the pneumatic line through the use of more sensitive and faster measuring equipment and automated control means will reduce the possibility of blockage, save energy, and therefore increase the efficiency of the pneumatic conveying system. Mathematical and computer models of the electric drive of the pneumatic transport system have been developed; graphs of electromechanical processes have been obtained, confirming its adequacy with an accuracy of ten-twelve percent for steady regime. Using these models will save time and money on conducting preliminary experiments in the development of new and modernization of existing pneumatic transport systems

При проектуванні нових і модернізації існуючих пневмотранспортних систем необхідно враховувати зміни електромеханічних параметрів роботи обладнання при пуску або інших перехідних режимах, найбільш небезпечних з точки зору виникнення завалу пневмотраси. З огляду на високу вартість електроенергії і великі обсяги виробництва при транспортуванні сипких матеріалів, актуальним завданням є зниження питомої витрати стисненого повітря при транспортуванні, врахування при розробці систем автоматичного керування основних факторів, а саме, втрату тиску на виході пневмотраси, що впливають на виникнення завалів пневмотранспортних систем. Метою роботи є проведення експериментальних досліджень і комп'ютерного моделювання особливостей виникнення завалу пневмотранспортних систем при транспортуванні сипучих матеріалів, пов'язаних з втратою тиску на виході пневмотранспортних систем. Поставлена мета досягається за рахунок проведення експериментів, на підставі яких отримано аналітичний вираз для визначення швидкості руху суміші, що забезпечує мінімально допустимий за технологічним процесом тиск на виході пневмотраси. Встановлено аналітичну залежність виникнення можливої точки закупорки від падіння тиску на виході пневмотраси, що визначає мінімальний крок впливу на транспортований двофазний потік з метою перешкоджання виникненню завалів, а також при необхідності вказує на місце виникнення завалу. Встановлено, що при збільшенні різниці тиску на вході і виході трубопроводу точка можливої закупорки зміщується в бік камерного живильника. Стабілізація вологості стисненого повітря, що подається в пневмомагистраль, за рахунок використання більш чутливого і швидкодіючого вимірювального обладнання та засобів автоматизованого керування знизить можливість виникнення завалу, забезпечить економію електроенергії, а отже, підвищить ефективність пневмотранспортной системи. Розроблено математичну і комп'ютерну моделі електроприводу пневмотранспортной системи, отримано графіки електромеханічних процесів, що підтверджують її адекватність з точністю десять-дванадцять відсотків. Використання названих моделей дозволить заощадити час і кошти на проведення попередніх експериментів при розробці нових і модернізації існуючих пневмотранспортних систем.

При проектировании новых и модернизации существующих пневмотранспортных систем необходимо учитывать изменения электромеханических параметров работы оборудования при пуске или других переходных режимах, наиболее опасных с точки зрения возникновения завала пневмотрассы. Учитывая высокую стоимость электроэнергии и большие объемы производства при транспортировке сыпучих материалов, актуальной задачей является снижение удельного расхода сжатого воздуха при транспортировке, учет при разработке систем автоматического управления основных факторов, а именно, потерю давления на выходе пневмотрассы, влияющих на возникновения завалов пневмотранспортных систем. Целью работы является проведение экспериментальных исследований и компьютерного моделирования особенностей возникновения завала в пневмотранспортных системах при транспортировке сыпучих материалов, связанных с потерей давления на выходе пневмотранспортной системы. Поставленная цель достигается за счет проведения экспериментов, на основании которых получено аналитическое выражение для определения скорости движения смеси, обеспечивающей минимально допустимое по технологическому процессу давление на выходе пневмотрассы. Получена аналитическая зависимость возникновения возможной точки закупорки от падения давления на выходе пневмотрассы, определяющая минимальный шаг воздействия на транспортируемый двухфазный поток с целью препятствия возникновению завалов, а также при необходимости указывающая на место возникновения завала. Установлено, что при увеличении разности давления на входе и выходе трубопровода точка возможной закупорки смещается в сторону камерного питателя. Стабилизация влажности сжатого воздуха, подаваемого в пневмомагистраль, за счет использования более чувствительного и быстродействующего измерительного оборудования, и средств автоматизированного управления снизит возможность возникновения завала, обеспечит экономию электроэнергии, а следовательно, повысит эффективность пневмотранспортной системы. Разработаны математическая и компьютерная модели электропривода пневмотранспортной системы, получены графики электромеханических процессов, подтверждающие её адекватность с точностью десять-двенадцать процентов. Использование названых моделей позволит сэкономить время и средства на проведение предварительных экспериментов при разработке новых и модернизации существующих пневмотранспортных систем.