Растворный узел для кас 32 своими руками

Обновлено: 15.05.2024

Использование удобрений в жидкой форме, путем эффективного усвоения растениями, позволяет за счет уменьшения общего количества вносимых минеральных солей восстановить биологическую эффективность почв, произвести накопление органического азота, повысить содержание гумуса в почве.

Производительность по КАС 32 /ЖКУ(горелка 350 кВт) 8 тн/ч (192 тн/сут)/(ЖКУ 70 тн/сут)
Производительность по баковым (рабочим) растворам от 20 т/ч и выше (от 420 т/сут)
Расход электроэнергии (в зависимости от комплектации дополнительными устройствами) от 30 кВт/час
Мощность дизельной горелки при работе на КАС32 350 кВт
Расход топлива при работе на КАС32 до 42 литров/час
Емкость под топливо 1000 литров

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к установкам для приготовления карбамидно-аммиачных смесей (КАС) и жидких комплексных удобрений (ЖКУ), и предназначено для растворения в воде карбамида, аммиачной селитры, фосфорных, калийных, сульфатных и иных минеральных, органо-минеральных и органических удобрений в концентрированный (32-38%) маточный, баковый или рабочий раствор и отгрузки полученных растворов для дальнейшей транспортировки или применения.

Из уровня техники известна установка для приготовления жидких комплексных удобрений, содержащая смесительный бак с мешалкой, весовое устройство, насос с трубопроводами и мельницу мокрого помола, при этом смесительный бак снабжен устройством отвода осадка, выполненным в виде нескольких пристеночных трубопроводов с накопителями, конусообразным сетчатым фильтром и установленным над ним направляющим элементом в виде обратного усеченного конуса, направляющим двойным конусом, размещенным под направляющим элементом, при этом всасывающие отверстия пристеночных трубопроводов обращены к фильтру, установка снабжена распределителем для реверсирования потоков жидкости и центробежным разделителем, установленным соответственно на всасывающем и нагнетательном трубопроводах насоса (RU 2034637, 10.05.1995).

Недостатками данной установки является низкая концентрация действующего вещества в растворах удобрений, низкое качество удобрений и низкая эффективность работы, не возможность получения высококонцентрированных растворов азотных удобрений и отсутствие возможности растворения сложных минеральных удобрений.

Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в расширении арсенала средств растворного узла для приготовления жидких минеральных удобрений, параметры и характеристики которого обеспечивают существенное улучшение технологии изготовления ЖКУ с высокими физико-химическими свойствами (высокая концентрация действующего вещества) и улучшают эксплуатационные характеристики без снижения качества и скорости изготовления ЖКУ.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в расширении арсенала технических средств за счет создания простой, компактной и надежной моноблочной установки растворного узла с повышенными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающего упрощение монтажных и пусконаладочных работ, улучшения качественных характеристик ЖКУ за счет эффективного растворения минеральных удобрений (в том числе, растворение увлажненного, скомковавшегося сырья с низкими энергозатратами) в условиях отрицательных температур, сокращения времени процесса растворения, настройки узла и времени его обслуживания, получения высоко-концентрированных (маточных) комплексных растворов минеральных удобрений. Растворяет сложные минеральные удобрения: сульфат аммония, аммофос, хлористый калий и т.д.

Указанный технический результат достигается в растворном узле карбамидно-аммиачной смеси (РУКАС), устройство управления и накопительную емкость воды, связанную с реакторной емкостью через насос подачи воды и насос, выполненный с возможностью создания ударов в вакуумной гидравлической среде, при этом реакторная емкость соединена со станцией фильтрацией, включающей по меньшей мере одну колбу-фильтр и связанной с по меньшей мере одной накопительной емкостью готового продукта, при этом реакторная емкость соединена с загрузочным бункером, насосом выдачи и дизельным теплообменником.

Реакторная емкость оснащена магнитным сепаратором, гидростатическим датчиком уровня реакторной емкости, импульсным счетчиком подачи воды, перепускной задвижкой с электроприводом и регулирующими кранами и содержит крышку-люк с отверстием для установки оконечника шнека подачи сухих компонентов, выполненного прямым классическим видом и соединяющим реакторную емкость с загрузочным бункером.

Станция фильтрации имеет крышку-люк и насос высокого давления (ВД).

Одна колба-фильтр оснащена электроконтактным манометром.

Дизельный теплообменник содержит (жидкотопливную) горелку.

Устройство управления представляет собой щит управления с панелью оператора и выполнен с защитным лотком для проводки.

Накопительная емкость готового продукта оснащена насосом выдачи/перемешивания.

Загрузочный бункер выполнен с защитной решеткой и установленной в нижней части металлоконструкцией с присоединенным к ней мотор редуктором.

Заявленная конструкция изобретения обеспечивает полное растворение и улучшение физико-химических свойств жидких минеральных удобрений в холодной воде, карбамидно-аммиачной смеси (КАС), за счет эффективного растворения карбамида и аммиачной селитры и изменения качественных характеристик перерабатываемого материала на физико-химическом уровне, качества минеральных удобрений и существенного сокращения времени мобилизации растворного узла перед началом процесса работы и времени обслуживания в процессе эксплуатации, а также сокращение количества обслуживающего персонала за счет автоматического режима.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1-4 изображен общий вид растворного узла КАС с разного ракурса.

Состав растворного узла КАС:

1. Накопительная емкость воды

2. Реакторная емкость 3 м 3

3. Перепускная задвижка с электроприводом

4. Защитный лоток для проводки

5. Кран регулирующий

6. Мотор редуктор шнека

7. Крышка-люк реакторной емкости

8. Станция фильтрации 3 м 3

9. Крышка-люк станции фильтрации

11. Накопительная емкость готового продукта

13. Электроконтактный манометр

14. Лестница пандус

15. Шнек гибкий (классический) 125 мм.

16. Загрузочный бункер 2 м 3

17. Горелка (жидкотопливная) дизельного теплообменника

18. Дизельный теплообменник

19. Задвижка с электроприводом подачи воды

20. Счетчик импульсный подачи воды

21. Кран запорный

22. Датчик емкостной холостого хода насоса

23. Насос подачи воды 60 м3/час

24. Датчик уровня гидростатический

25. Специализированный насос вакуумно-дитанационный насос (ВДН)

26. Щит управления с панелью оператора

27. Насос выдачи из реакторной емкости 60 м3/час

28. Насос ВД станции фильтрации 10 м3/час

29. Насос выдачи/перемешивания из накопительных емкостей

30. Защитная решетка загрузочного бункера

31. Магнитный сепаратор.

Растворный узел КАС предназначен для работы от сети переменного тока напряжением 380 В частотой 50 Гц.

Основные параметры и характеристики растворного узла КАС в соответствии с табл 1.

Соединение накопительной емкости воды с конусообразной реакторной емкостью, в которой непосредственно происходит растворение сухих минеральных удобрений за счет вакуумно-детонационных процессов от создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде насоса вакуумного гидравлического, осуществляется через трубопровод, на котором размещен кран запорный подачи воды и через который вода поступает в насос подачи воды, снабженным датчиком емкостным холостого хода. Также через трубопроводы реакторная емкость соединена с дизельным теплообменником и через насос выдачи из реакторной емкости со станцией фильтрации, представляющей из себя пластиковую конусовидную емкость, которая в свою очередь через трубопроводы и насос ВД связана с одной или более колбой-фильтром, от которой поступает в накопительную емкость готового продукта (жидкого минерального удобрения).

Реакторная емкость изготавливается из пластика (ПНД) или нержавеющей стали объемом три кубических метра, с коническим дном. Снизу емкости установлен приемный патрубок от насоса, создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде, а в верхней расположено три форсунки, две из которых раскручивают содержимое емкости против часовой стрелки, третья бьет потоком в центр емкости (гидромешалка). В качестве насоса, создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде, может использоваться ВДН, который основывается на возникновении эффекта гидроудара в вакууме за счет резкого изменения в скорости движения водного потока и давления и представляет собой насос с электродвигателем (3000 об/мин), на валу которого расположен рабочий орган, позволяющий производить удары (детонацию) о другой рабочий орган в прокачиваемой жидкости, то есть является одновременно насосом и устройством, позволяющим производить детонацию и вакуум, что обеспечивает повышение эффективности эксплуатации и энергосбережение. Рабочие органы ВДН выполнены таким образом, что позволяет выполнить перекачивание жидкости (с помощью лопастей). Поступающая в ВДН жидкость, попадает на рабочие органы, где происходят удары, например, протекающая с высокой скоростью вода будет заполнять вакуум, жидкость соударяется с закрытым обратным клапаном/заслонкой и потоком над ним, провоцируя скачок давления, что приводит к гидроудару. Перекачивающая производительность насоса мощностью 15 кВТ составляет 23000 л/час. Расчетный диаметр трубы для перекачивания этого объёма 50 мм. Для создания вакуума в насосе предусмотрен дроссель 38 мм от диаметра входящей трубы. Принцип работы ВДН заключается в создании ударов в вакуумной гидравлической среде, что позволяет эффективно в ней перемешивать различные растворимые вещества (минеральные удобрения), более эффективно и с меньшими энергозатратами, чем при процессе компаундирования.

Кроме того, вместо насоса, создающего гидроудары в вакуумной гидравлической среде, может использоваться роторный кавитационный насос, известный из патента РФ 2231004, опубл. 20.06.2004.

В состав станции фильтрации входит: коническая ёмкость объемом три кубических метра, изготовленная из пластика (ПНД), насос высокого давления 6 атм, производительностью 10 т/час из нержавеющей стали, фильтр мешочный 500 микрон, фильтр мешочный 250 микрон, датчик превышения давления, трубопроводы, краны.

Шнек является винтовым, выполненным из нержавеющей стали с пластиковой обоймой, привод от червячного редуктора с электромотором 3 кВт.

Управление работой растворного узла КАС осуществляется через панель оператора в автоматическом режиме.

Перед запуском цикла для правильной работы оборудования в панели оператора необходимо задать настройки работы:

- Предельная температура продукта.

- Количество налива воды.

- Количество циклов работы.

- Время работы цикла.

- Температура отключения насоса.

- Ожидание охлаждения продукта.

- Время ожидания загрузки продукта.

- Вес сухого компонента.

- Время закрытия задвижки.

- Время задержки слив.

- Время работы шнека.

Автоматический режим приготовления на примере следующего качественного и количественного состава минерального удобрения, в частности КАС 30:

Для приготовления КАС 30 (карбамидно-аммиачная смесь, содержание общего азота 30%) в автоматическом режиме, необходимо засыпать аммиачную селитру 1000 кг. и карбамид 1000 кг. в загрузочный (приемный) бункер. На панели оператора в настройках задать предельную температуру продукта -10 гр.С, 1000 литров воды, задать время работы шнека из расчета производительности 2000 кг за 15 мин., необходимое количество циклов работы.

После запуска специализированного насоса ВДН и дизельного теплообменника через одну минуту запускается шнек подачи сухих компонентов (КАС) из загрузочного бункера в реакторную емкость, который продолжит работать до истечения времени заданного в настройках. При этом температура раствора (вода+аммиачная селитра+карбамид) в реакторной емкости будет опускаться и может достичь -25 гр.С.

Далее работа оборудования (реакторной емкости, насоса ВДН, теплообменика) продолжится в режиме гидроперемешивания с одновременным подогревом общего объема раствора с измельчением сухих компонентов, за счет работы специализированного насоса ВДН путем высокого трения в воде, и дизельного теплообменника, пока не достигнет предельной температуры раствора (продукта) заданной в настройках.

Накопительные емкости готового продукта оснащены гидростатическим датчиком уровня. Что позволяет контролировать остаток и выдачу раствора в реальном времени, вести электронный журнал учета. Для выдачи готового продукта, в панели оператора, в окно ввода нужно ввести необходимое количество для выдачи и нажать на изображение насоса выдачи/перемешивания из накопительных емкостей. Для повторной выдачи такого же количества, повторять ввод не обязательно. После выдачи заданного количества готового продукта насос отключится автоматически.

Иллюстрации к изобретению RU 2 686 149 C1

Реферат патента 2019 года РАСТВОРНЫЙ УЗЕЛ КАРБАМИДНО АММИАЧНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению. Растворный узел карбамидно-аммиачных смесей содержит устройство управления и накопительную емкость воды, связанную через насос подачи воды с реакторной емкостью с насосом ВДН, соединенной со станцией фильтрации, включающую, по меньшей мере, одну колбу-фильтр и связанной с, по меньшей мере, одной накопительной емкостью готового продукта, при этом реакторная емкость соединена с загрузочным бункером, насосом выдачи и дизельным теплообменником. Изобретение обеспечивает создание простой, компактной и надежной моноблочной установки растворного узла с повышенными эксплуатационными характеристиками, обеспечивающего упрощение монтажных и пусконаладочных работ, улучшение качественных характеристик жидких комплексных удобрений за счет эффективного растворения минеральных удобрений (растворение увлажненного, скомковавшегося сырья с низкими энергозатратами) в условиях отрицательных температур, получение высококонцентрированных растворов минеральных удобрений, сокращение времени настройки узла и времени его обслуживания. 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 686 149 C1

1. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси, характеризующийся тем, что содержит устройство управления и накопительную емкость воды, связанную с реакторной емкостью через насос подачи воды и насос, выполненный с возможностью создания ударов в вакуумной гидравлической среде, при этом реакторная емкость соединена со станцией фильтрацией, включающей по меньшей мере одну колбу-фильтр и связанной с по меньшей мере одной накопительной емкостью готового продукта, при этом реакторная емкость соединена с загрузочным бункером, насосом выдачи и дизельным теплообменником.

2. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что реакторная емкость оснащена магнитным сепаратором, гидростатическим датчиком уровня реакторной емкости, импульсным счетчиком подачи воды, перепускной задвижкой с электроприводом и краном регулирующим и содержит крышку-люк с отверстием для установки оконечника шнека подачи сухих компонентов, выполненного прямым классическим видом и соединяющим реакторную емкость с загрузочным бункером.

3. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что станция фильтрации имеет крышку-люк и насос высокого давления.

5. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что одна колба-фильтр оснащена электроконтактным манометром.

6. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что дизельный теплообменник содержит горелку.

7. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что устройство управления представляет собой щит управления с панелью оператора и выполнен с защитным лотком для проводки.

8. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что накопительная емкость готового продукта оснащена насосом выдачи/перемешивания.

9. Растворный узел карбамидно-аммиачной смеси по п. 1, характеризующийся тем, что загрузочный бункер выполнен с защитной решеткой. и установленной в нижней части металлоконструкцией с присоединенным мотор редуктором.

Единственное , почему я заинтересовался гидропоникой - возможность автоматизации практически всех процессов от посадки до реализации растений/плодов. Самое первое что я сделал - это было создание таймера, который просто включал/выключал свет, затем электронного pH метра, и, на данный момент я имею полный комплекс оборудования, который требует от меня только периодического слива отработанного раствора в канализацию и чистки фильтров. Растворный узел для приготовления и подачи питательного раствора это только одна из основных частей системы.

Для начала я выложу здесь все узлы которые для этого мне потребовалось реализовать.

Комплекс автоматизированного оборудования

Контроль питательного раствора (EC, pH,уровень раствора)
Контроль микроклимата (приточно-вытяжная вентиляция, нагрев/охлаждение, режим освещения)
Удобное современное управление всем комплексом посредством сенсорного экрана
Добавление любого количества вспомогательных устройств, режим работы которых программируется в зависимости от любых датчиков, имеющихся в системе.

О последнем пункте подробнее. Никогда неизвестно что может понадобиться "завтра". Для этого я зарезервировал ряд реле для включения/выключения доп. устройств.

Что касается режимов их работы: мне, например, при тестирования установки не нужно заботиться о плавном изменении концентрации раствора (что критично в реальной работе) при полной его замене, и, я не отстаиваю воду для раствора в течение 3-х суток (что чрезвычайно важно при работе с растениями). Поэтому, при приготовлении нового раствора, я просто лью водопроводную воду прямо в бак. При этом , естественно, pH будет "ползти вверх" . И, если в это время растворный узел будет добавлять компоненты, то они , без сомнения выпадут в осадок. Во избежании этого, через меню системы выставляем работу дозирующих насосов только при pH ниже определённого уровня, я ставлю, 5.8 И таких "тонкостей" очень много. Именно поэтому каждое устройство системы должно иметь возможность настройки по практически каждому датчику, включая режим освещения. Ну, и , о комфорте тоже не забываем - в ночное время мощные насосы я не включаю, реализация самой гидропонной установки мне это позволяет.

На данный момент все это уже разработано и проходит "обкатку", совершенствуясь и выявляя недостатки в моём гроубоксе на одном растении клубнике (кол-во растений на данный момент не важно, так, как система абсолютно масштабируема). Управляет всеми конечными устройствами микроконтроллер на базе процессора AVR 8 бит. Из-за ограничения его оперативной памяти , равной 8 Кб, имеем в работе максимально 15 датчиков и 25 исполнительных устройств. Этого более, чем достаточно для наших целей. Потребуется больше - просто возьмём другой процессор без дополнительных доработок.

Этот же процессор в данный момент обслуживает и сенсорный экран, из-за этого работу с экраном, по современным меркам, нельзя назвать комфортной. Я пробовал отдельный процессор (такой же слабенький) на экран - уже лучше, но это не стоит того, т.к. ровно в 2 раза увеличиваем "кол-во проводов" ))) , а понадобится это только на время настройки оборудования. Дальше все будет работать автономно и, фактически будем использовать просто как дисплей для простого отображения текущих показаний системы.

В течение года выявилось очень много "узких мест" в системе , и , часть уже была устранена, часть "взята на карандаш". По мере появления свободного времени я занимаюсь доработкой программного обеспечения МК для комфортной работы. Далее буду уже "придумывать" корпуса конечных узлов системы. Их будет два: первый "мозги" с экраном, куда будут подключаться все исполнительные устройства, второй - растворный узел, там будут расположены 4 датчика (pH, EC, T раствора, уровень раствора) и все дозирующие насосы. Здесь все оборудование только на 12 вольт для безопасности. Здесь может ещё понадобится датчик потока, т.к., если насос, по каким-то причинам (забился фильтр, поломка, и т.д.) , не прокачает раствор до датчиков, они, соответственно дадут неверные данные, далее неверно сработают дозаторы и т.д. , что может привести к "порче" всего раствора, и к потере урожая.

Ниже выкладываю видео текущего состояния системы. Как Вы увидите всё работает без участия человека. Обслуживание заключается только в чистке фильтра (у меня аэропоника, это критично) раз в 2 недели. И раз в месяц доливаю концентраты в Баки А и Б, ни, и доливаю кислоту, соответственно в Бак С.

В следующих статьях подробно буду расписывать разработку каждого узла (pH с гальванической развязкой, EC, передатчик всех этих данных в МК). Самое интересное, на мой взгляд будет то, что я сделал pH электрод из pH метра pH-009 (т.к. он самый дешевый, а pH электрод - это "расходный" материал в растворном узле на этапе разработки).

Читайте также:

Растворный узел для кас 32 своими руками

Похожие патенты RU2686149C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 686 149 C1

Реферат патента 2019 года РАСТВОРНЫЙ УЗЕЛ КАРБАМИДНО АММИАЧНОЙ СМЕСИ

Формула изобретения RU 2 686 149 C1

Комплекс автоматизированного оборудования