Растворный узел для кас 32 своими руками

Обновлено: 23.07.2024

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.

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.

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.

Похожие патенты RU2686149C1

  • Максимов Вадим Геннадьевич
  • Ваганов Александр Александрович
  • Денисов А.К.
  • Дедов А.С.
  • Гольдинов А.Л.
  • Абрамов О.Б.
  • Логинов Н.Д.
  • Сеземин В.А.
  • Синиченков В.Ф.
  • Уткин В.В.
  • Селиванов Н.П.
  • Хазанова С.Г.
  • Маркова А.Е.
  • Иванова И.И.
  • Судаченко В.Н.
  • Туголуков Александр Владимирович
  • Валышев Дмитрий Владимирович
  • Елин Олег Львович
  • Анцупов Вадим Валерьевич
  • Ардамаков Сергей Витальевич
  • Герасименко Александр Викторович
  • Уйминов Андрей Анатольевич
  • Горбатко Людмила Сергеевна
  • Есаулко Александр Николаевич
  • Сигида Максим Сергеевич
  • Коростылев Сергей Александрович
  • Голосной Евгений Валерьевич
  • Горбатко Кирилл Александрович
  • Мокшин Виктор Викторович

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

  1. Контроль питательного раствора (EC, pH,уровень раствора)
  2. Контроль микроклимата (приточно-вытяжная вентиляция, нагрев/охлаждение, режим освещения)
  3. Удобное современное управление всем комплексом посредством сенсорного экрана
  4. 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: