АНАЛИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОЦИНКОВАННЫХ СИЛОСОВ КОММЕРЧЕСКОГО ТИПА
В настоящее время, когда сельское хозяйство начинает развивать хранение зерна на новом уровне, для многих производителей встает вопрос о длительном (полгода-год) хранении собранного зерна. Услуги существующих элеваторов на сегодняшний день оказываются невыгодными и иногда низкого качества.
Мы попытались собрать и проанализировать информацию от основных иностранных производителей оборудования. В данной статье мы попробуем раскрыть, что стоит за понятием «силос металлический» у разных производителей.
Итак, все металлические силоса можно условно разделить на два типа: фермерские и коммерческие.
Различия между фермерскими и коммерческими бункерами.
Фермерские силоса, традиционно, - силоса без ребер жесткости. Они подразумевают хранение сравнительно небольшого количества зерна. Для них нежелательно многократная загрузка/разгрузка зерна в течение года. Кроме того, нагрузки, которые могут нести данные силоса без разрушения (снеговая, ветровая) не позволяет успешно применять их в средней полосе России, Украины, Казахстана.
Коммерческие силоса имеют более толстые, чем фермерские, стеновые панели, развитую систему подкрепляющих ребер жесткости и, как результат, позволяют загружать/выгружать зерно несколько раз в год, могут выдерживать значительную снеговую и ветровую нагрузки.
В настоящее время возник переходный от фермерских к коммерческим силосам класс, представители которых претендуют на звание коммерческого, но по нагрузкам явно не дотягивают до этого класса. К этому классу можно отнести например силоса серии Centurion компании Westeel (США?). Компания Westeel в своей брошюре называет их непревзойденными по качеству и надежности, но далее добавляет, что это качество и непревзойденность среди неподкрепленных ребрами жесткости силосов. Поэтому можно предположить, что компания Westeel сама позиционирует свои силоса как фермерские тем более, что снег нагрузка на них достигает всего лишь 117 кг/м2, что даже для южных областей Украины видится явно недостаточной.
Цинковое покрытие.
Большое значение для силоса имеет вопрос толщины и качества цинкового покрытия. Цинк покрытие достаточно недешевое удовольствие, тем не менее, необходимое удовольствие. Толщина цинк покрытия у разных производителей в базовом исполнении может варьироваться от 270 гр/м2 (мин стандарт покрытия по американским нормам) до 450 гр/м2 у европейских производителей. Вопрос толщины «масла на бутерброде» не является праздным, так как с увеличением толщины покрытия растет не только цена конечного изделия, но и при толщине 350 гр/м2 возникает опасность растрескивания слоя цинка при механической обработке, что чревато так называемой питтинговой коррозией. Американцы, которые давно и успешно считают не только свои, но и чужие деньги предлагают для линейных элеваторов оцинковку 275 гр/м2, а более толстую 350-420 гр/м2 используют для портовых проектов, где стойкость в условиях морских бризов нужна выше, а увеличение стоимости цинка на силосе компенсируется увеличенной отдачей от силоса в условиях повышенной оборачиваемости зерна. Европейские производители обычно не дают своим клиентам свободу выбора в этом вопросе. Они предлагают 450 гр/м2 «по умолчанию», что так же сказывается на цене.
Евро или Доллар?
Большую разницу в стоимости бункеров между американскими и европейскими производителями добавляет курсовая разница Евро/Доллар. При курсе 1.3 доллара за евро, европейские силоса получаются дороже примерно на 10%. При увеличении курсовой разницы Евро/Доллар, разница в стоимости американских и европейских бункеров увеличивается.
При том, что украинская валюта традиционно привязана к доллару, а не евро, прогнозировать долларовый курс несколько проще, чем курс гривны – евро, на который, кроме внутренних проблем Украины (к которым мы уже привыкли) влияют непонятные для большинства украинцев внешние факторы и взаимоотношения США-Европа, США-Ближний/Средний Восток, США-Китай, США-Япония. В связи с этим несколько проще построить бюджет проекта, основанный на покупке доллара, чем на покупке евро, тем более, что банки Украины закладывают большую маржу при торговле евро, чем при торговле долларом.
Можно было бы предположить, что фрахт контейнеров из США в Украину должен быть гораздо дороже, чем фрахт из Европы. Однако, можно заметить, что фрахт контейнера из США стоит порядка 5 000 долларов, а фрахт контейнера из Европы составляет более 3500…4000 Евро, что при пересчете практически дает те же самые 5 000 долларов.
Конструктивные особенности бункеров.
Крыша. При рассмотрении конструктивных особенностей бункеров начнем с крыши. Для американских бункеров стандартной нагрузкой на крышу коммерческого бункера является 10 000 фунтов, что составляет чуть больше, чем 4.5 тонны. Для силосов до 20 метров в диаметре (т.е емкости до 3 000 тонн) практически все американские производители (кроме Weststeel, у которого нагрузка в два раза меньше) декларируют этот параметр. Европейские производители (Symaga (Испания), в частности) предлагают 2.5-3 тонны. Для больших силосов американцы могут повысить эту нагрузку до 9 тонн (а для диаметров более 30 метров до 11.5 тонн), Symaga– до 7 тонн. Увеличенная нагрузка на верхушку силоса позволяет опирать на него транспортерные галереи без опасения повредить силос. Если допустимая нагрузка недостаточна, заказчику приходится вкладывать деньги в безопорные пролеты транспортерных мостов, что гораздо дороже.
В наших условиях, когда «внезапное» выпадение снега в декабре уже не удивляет никого, кроме метеорологов и коммунальщиков, понятие допустимость снеговой нагрузки представляется достаточно важным. Россия ввела минимум 180 кг/м2 и естественно что украинские (казахские) заказчики тоже стремятся к такому параметру. Основные американские производители силосов (GSI, Brock, Chief и др.) моментально отреагировали и предоставили на рынок силоса с повышенной допустимой снеговой нагрузкой – 180…200 кг/м2. Европейские компании (Symaga, Prive и др.) отстают от этого процесса, обеспечивая 150…160 кг/м2. Снежная зима прошлого года и неприятности, возникшие на силосах компании Chief (США) в Одесской и Полтавской областях, показала, что пренебрежение этим параметром может дорого стоить как для заказчика, так и для имиджа производителя.
В последнее время на рынок СНГ выходят турецкие компании, которые декларируют, что их силоса являются коммерческими. По данным, которые любезно предоставила компания Obial допустимая снеговая нагрузка на крышу – 110 кг/м2 может быть достаточно для Турции, но для стран СНГ в снегах, которых замерзло немало захватчиков, представляется недостаточной.
Система «стеновые панели - ребра жесткости». Конструкция, которая несет на себе крышу с ее снегом и транспортерной галереей, а также испытывает гидростатическое давление от хранящегося зерна, должна сохранять при этом прочность и жесткость, не менять свою форму и не разрушаться. Вертикальная нагрузка, пришедшая от крыши (вес + снег), сдается на ребра жесткости, воспринимается ими и передается далее на бетонный фундамент. Вот почему мы рассматриваем именно коммерческие силоса, в которых ребра жесткости выполняют очень важную роль.
Обычно ребро жесткости в сечении представляет из себя швеллер с развитыми отбортовками на полках, позволяющие повысить критические напряжения местной потери устойчивости. Для предотвращения общей потери устойчивости ребро жестко крепится в несколько точках к стеновой панели, которая подкрепляет его. Для экономии металла ребра жесткости делают переменной толщины и площади поперечного сечения по высоте. При достижении некоторого значения толщины (4…4.5 мм) многие производители вынуждены делать многослойные ребра жесткости из-за технологических проблем при штамповке/просечке более толстых листов металла. И только действительные лидеры рынка, такие как компания GSI (США), способны работать с толщиной металла более 5 мм. Практически все произвели располагают ребра жест с наружной стороны силоса, хотя с точки зрения местной прочности и жесткости выгоднее располагать их внутри. Но внутренние ребра жест «крадут» некоторый, небольшой объем внутри банки и способствуют залеганию и порче зерна в скрытых полостях внутри ребра жесткости и между ребром и стеновой панелью. Полностью вычистить испорченное зерно из таких пазух практически невозможно. Залегшее и испортившееся зерно может привести к значит отравл-ю зерна нового урожая. Одна из немногих компаний, которая продолжает делать бункера с внутренними ребрами жесткости – это компания Behlen(США).
Нагрузки от гидростатического давления столба зерна, возникающие в стеновых панелях бункеров, превращаются в цепные напряжения. Естественно, что с ростом диаметра и высоты бункера быстро растут и эти цепные напряжения. Для их восприятия зачастую необходима толщина металла, штамповка/просечка которой начинает представлять технолог сложности. Для того, чтобы обойти этот недостаток, практически все производители используют гофрированные листы стеновых панелей, что позволяет увеличить площадь поперечного сечения листа, не увеличивая его толщины. Чем меньше шаг гофрировки, тем больше площади можно «загнать» в стандартный лист, поэтому шаг гофра для специалиста является опосредованным параметром «коммерческости» бункера. Основные производители бункеров используют шаг гофра 75…95 мм. Такие компании как Sukup, Weststeel, Prive используют шаг гофра более 100 мм, что сдвигает их в переходную область между коммерческими и фермерскими бункерами. Те производители, которые используют негофрированный лист (Araj-Польша) вынуждены уже на небольших бункерах использовать 2-х, 3-х слойные листы и не имеют возможности в соответствии запросами рынка значительно увеличивать емкость бункеров.
Еще один серьезный параметр, определяющий область применения силоса, - ветровая нагрузка (кг/м2) или допустимая скорость ветра (км/ч). Практически только компания GSI указала допустимую скорость ветра более 170 км/ч. Остальные ограничились скоростью 145 км/ч. Возможно мне возразят, что в Украине не бывает ветра такой силы и, возможно, это актуально только для прибрежных океанских районов США, но, тем не менее, для меня, как инженера, этот параметр является индикатором общей прочности сооружения.
Дополнительные принадлежности бункера. Практически все производители предлагают комплектовать бункера достаточным количеством внутренних и внешних лестниц, зачистными шнеками, системой вентиляции и термометрии, хотя некоторые европейские производители видя, что они не могут конкурировать с американскими по цене (из-за описанных выше причин) пытаются сэкономить на лестницах (предоставляя один комплект на 2 или даже 4 силоса) и системе активного вентилирования (предоставляя 1 комплект передвижных вентиляторов на весь комплекс). Представьте ситуацию, когда при температуре -15…-20 градусов по Цельсию, группа работников элеватора перетаскивает по снегу и пытается подсоединить к силосу передвижной вентилятор мощностью 30…40 кВт весом более полутоны, а для каждого силоса таких вентиляторов необходимо 2 или 4 (в зависимости от объема силоса и его высоты).
Хорошим дополнением системы вентилирования бункера будет кровельный вентилятор. О том, что во время хранения зерно дышит, знает каждый, кто с этим сталкивался. И во время дыхания, как любой живой организм выделяет водяной пар. Водяной пар имеет свойство конденсироваться на обратной стороне ската крыши и через какое-то время начинать капать внутри бункера на зерно. При повышении влажности верхние слои зерна начинают преть, прорастать, превращаться в корку. В общем, теряются для производителя и отравляют прилегающие к ним слои. Вот от этого и защищает кровельный вентилятор, который устраивает под кровельным скатом сквозняк, подсушивающий конденсирующийся пар. Для бункеров диаметром до 25 метров достаточно одного кровельного вентилятора (мощностью 1,5…2 кВт). Для больших диаметров требуется большее количество.
При выборе зачистного шнека необходимо четко понимать, какая производительность очистки требуется. Немногие производители при заключении договора указывают на то, что недорогие шнеки малого диаметра и производительности (до 200 мм и до 60 т/ч) необходимо изымать из бункера до его наполнения зерном и вставлять обратно в бункер только для зачистки. Как результат – шнеки портятся после первого же сезона, но случай не является гарантийным, поскольку в техническом описании (которое обычно хранится в офисе, а не у главного инженера элеватора) об этом говорится.
Дверь бункера является важным атрибутом силоса, если 10 лет назад заказчик довольствовался стандартной круглой дверью диаметром 0.6…0.7 метров, то сейчас все больше заказчиков, понимая необходимость нормальной работы в бункере, заказывают полноразмерную дверь высотой в 1.5…2 стеновые панели (около 1.5 метров).
Для определения температуры хранящегося зерна внутри бункера используется система термометрии. Система термометрии может быть простой аналоговой с выводом коммутационных разъемов на бок силоса. Однако снижение стоимости цифровых блоков привело к тому, что все большую распространенность получают цифровые системы термометрии с RS-232 или RS-485 интерфейсом передачи данных на компьютер заказчика. Последнее время начали даже появляться беспроводные (WiFi) системы передачи сигналов от коммутационного блока, расположенного на крыше силоса на компьютер заказчика. Хотя надо признать, что при необходимости ремонта и обслуживания, аналоговый прибор чтения температуры (собственно говоря, омметр) чинится с помощью отвертки и паяльника, а цифровые обычно не чинятся, а меняются блочно. Второе, конечно, дороже.
Определение уровня продукта в бункере тоже достаточно увлекательная задача. Производители бункеров обычно предлагают какой-то тип дискретных датчиков, с которым они работают. Лучше не соглашаться на этот тип датчика, а поговорить с компанией, которая будет делать комплексную автоматизацию вашего элеватора, и на месте купить датчики, которые они посоветуют в рамках общей стратегии автоматизации.