Силос (от древнегреческого σιρός ( sirós ) «яма для хранения зерна») — сооружение для хранения сыпучих материалов . Силосы используются в сельском хозяйстве для хранения ферментированных кормов, известных как силос , не путать с зерновым бункером, который используется для хранения зерна. Силосы обычно используются для бестарного хранения зерна, угля , цемента , технического углерода , щепы , пищевых продуктов и опилок . Сегодня широко используются три типа силосов: башенные силосы, бункерные силосы и силосы для мешков.
Силосы для хранения представляют собой цилиндрические конструкции, обычно от 10 до 90 футов (от 3 до 27 м) в диаметре и от 30 до 275 футов (от 10 до 90 м) в высоту, причем бетонные силосы со скользящей формой и Jumpform имеют больший диаметр и более высокие силосы. Они могут быть изготовлены из многих материалов. Использовались деревянные клепки, бетонные клепки, литой бетон и стальные панели, и они имели разные компромиссы по стоимости, долговечности и воздухонепроницаемости. Силосы, в которых хранятся зерно, цемент и щепа, обычно разгружаются с помощью пневматических желобов или шнеков. Силосы можно разгружать в железнодорожные вагоны, грузовики или конвейеры.
Башенные силосы, содержащие силос, обычно выгружаются сверху кучи, сначала вручную, с помощью вил для силоса, у которых гораздо больше зубцов, чем у обычных вил; 12 против 4 — и в наше время с использованием механических разгрузчиков. Нижние разгрузчики силосов используются время от времени, но имеют проблемы со сложностью ремонта.
Преимущество башенных силосов заключается в том, что силос имеет тенденцию хорошо упаковываться за счет собственного веса, за исключением нескольких верхних футов. Однако это может быть недостатком для таких предметов, как рубленая древесина. Башенный силос был изобретен Франклином Хайрамом Кингом .
В Канаде , Австралии и США во многих провинциальных городах или у крупных фермеров в районах выращивания зерна есть группы деревянных или бетонных башенных силосов, известных как элеваторы , для сбора зерна из близлежащих городов, а также хранения и защиты зерна для транспортировки. поездом, грузовиком или баржей до переработчика или в экспортный порт. В периоды рекордных урожаев излишки зерна складируются в штабелях без силосов и бункеров, что приводит к значительным потерям.
Силосы с бетонными брусьями состоят из небольших сборных бетонных блоков с ребристыми канавками по каждому краю, которые скрепляют их вместе, образуя высокопрочную оболочку. Бетон гораздо прочнее на сжатие , чем на растяжение , поэтому силос укрепляют стальными обручами, окружающими башню и сжимающими шесты в плотное кольцо. Вертикальные стопки скрепляются за счет зацепления концов клепок на небольшом расстоянии по периметру каждого слоя и обручей, которые затягиваются непосредственно по краям клепки.
Статическое давление материала внутри бункера, оказывающего давление на планки наружу, увеличивается по направлению к нижней части бункера, поэтому обручи можно разнести на большие расстояния вверху, но постепенно они становятся все ближе друг к другу ближе к нижней части, чтобы предотвратить раскрытие швов и повреждение содержимого. вытекает.
Бетонные силосы построены из обычных компонентов, рассчитанных на высокую прочность и длительный срок службы. Их высоту можно увеличить в соответствии с потребностями фермы и покупательной способностью фермера или полностью разобрать и переустановить в другом месте, если они больше не нужны.
Силосы с низким содержанием кислорода предназначены для постоянного содержания содержимого в атмосфере с низким содержанием кислорода, для поддержания ферментированного содержимого в высококачественном состоянии, а также для предотвращения плесени и гниения, которые могут возникнуть в верхних слоях бункера для хранения или бункер. Силосы с низким содержанием кислорода открываются непосредственно в атмосферу только во время первоначальной загрузки корма, и даже разгрузочный желоб герметично закрыт от проникновения воздуха.
Было бы дорого спроектировать такую огромную конструкцию, невосприимчивую к изменениям атмосферного давления с течением времени. Вместо этого конструкция силоса открыта для атмосферы, но наружный воздух отделен от внутреннего воздуха большими непроницаемыми мешками, приклеенными к вентиляционным отверстиям силоса. В дневное тепло, когда бункер нагревается солнцем, газ, попавший в бункер, расширяется, а мешки «выдыхаются» и разрушаются. Ночью бункер остывает, воздух внутри сжимается, мешки «вдыхают» и снова расширяются.
Хотя знаменитые синие бункеры Harvestore с низким содержанием кислорода когда-то были очень распространены, скорость их разгрузочного механизма не могла соответствовать производительности современных бункерных бункеров, и этот тип бункеров пришел в упадок. Затраты на ремонт разгрузчика также нанесли серьезный ущерб репутации Harvestore, поскольку механизм подачи разгрузчика расположен в нижней части силоса под тоннами силоса. В случае поломки режущей цепи ремонт может стоить до 10 000 долларов США. Возможно, потребуется частично или полностью опорожнить силос альтернативными способами, чтобы вытащить сломанный разгрузчик и извлечь сломанные компоненты, потерянные в силосе в нижней части конструкции.
В 2005 году компания Harvestore осознала эти проблемы и работала над разработкой новых разгрузочных устройств с удвоенной скоростью потока по сравнению с предыдущими моделями, чтобы оставаться конкурентоспособными по сравнению с бункерами, и с гораздо большей прочностью цепи разгрузочного устройства. Теперь они также используют контроллеры двигателей с частотно-регулируемым приводом с плавным пуском, чувствительным к нагрузке , чтобы снизить вероятность поломки механизма и контролировать движение подметального рычага питателя.
Бункерные силосы представляют собой траншеи, обычно с бетонными стенками, которые заполняются и упаковываются с помощью тракторов и погрузчиков. Заполненную траншею накрывают пластиковым брезентом, чтобы сделать ее герметичной. Эти силосы обычно разгружаются с помощью трактора и погрузчика. Они недороги и особенно хорошо подходят для очень крупных операций.
Силосы для мешков представляют собой тяжелые пластиковые трубы, обычно диаметром от 8 до 12 футов (от 2,4 до 3,6 м) переменной длины в зависимости от количества хранимого материала. Они упаковываются с помощью специальной машины и запечатываются с обоих концов. Их выгрузка осуществляется с помощью трактора и погрузчика или погрузчика с бортовым поворотом . Пакет выбрасывают частями по мере его отрывания. Силосы для мешков требуют небольших капиталовложений. Их можно использовать в качестве временной меры, когда условия роста или сбора урожая требуют больше места, хотя некоторые фермы используют их каждый год.
Бункер [1] обычно намного короче силоса и обычно используется для хранения сухих веществ, таких как цемент или зерно. Зерно перед хранением в бункере часто сушат в зерносушилке [2] . Контейнеры могут быть круглыми или квадратными, но круглые контейнеры легче опорожняются из-за отсутствия углов, где хранимый материал может заклинивать и покрываться коркой.
Хранимый материал может быть порошкообразным, в виде зерен семян или початков кукурузы. Из-за сухого характера хранимого материала он, как правило, легче силоса, и его легче транспортировать с помощью подпольных разгрузчиков зерна. Чтобы облегчить сушку после сбора урожая, некоторые зерновые бункеры содержат полый перфорированный или сетчатый центральный вал, обеспечивающий более легкую инфильтрацию воздуха в хранимое зерно.
Существуют различные типы цементных силосов, такие как передвижной низкоуровневый силос и статический вертикальный цементный силос, которые используются для хранения и разгрузки цемента и других порошкообразных материалов, таких как пылевидная топливная зола (PFA). Низкоуровневые силосы полностью мобильные, емкостью от 100 до 750 тонн. Их легко транспортировать и легко установить на месте. Эти мобильные силосы обычно оснащены электронной системой взвешивания с цифровым дисплеем и принтером. Это позволяет контролировать любое количество цемента или порошка, выгруженного из силоса, а также обеспечивает точную индикацию того, что остается внутри силоса. Статические вертикальные силосы имеют емкость от 200 до 800 тонн. Они считаются не требующим особого ухода вариантом хранения цемента или других порошков. Цементные силосы можно использовать вместе с бетонными бетонными заводами.
Песок и соль для зимнего содержания дорог хранятся в конических куполообразных (прозрачная ферменная крыша) силосах. Они более распространены в Северной Америке , а именно в Канаде и США . Форма основана на естественной форме, образующейся при складывании твердых тел. [3] Купол изготовлен из сборных деревянных панелей с одиночными элементами, установленными на круглом железобетонном основании. Открытый вход в навес позволяет легко загружать и извлекать фронтальные погрузчики. Обычно их можно найти вдоль главных шоссе или основных дорог.
Пластиковые силосы, также известные как резервуары с бункерным дном, производятся с помощью различных процессов, таких как: литье под давлением , ротационное формование и выдувное формование . Они изготавливаются с использованием широкого спектра полиэтиленовых пластиков. Силосы легкие по весу и служат отличным хранилищем небольших объемов для фермеров, занимающихся животноводством и зерновыми операциями. Легкая конструкция и экономичные материалы делают пластиковые силосы отличной альтернативой традиционным стальным бункерам. В отличие от тканевых силосов, которые «склонны к гниению зерна и вредителям, что расстраивает многих фермеров», [5] пластиковые силосы более безопасны и надежны, сохраняя зерно свежим и неиспорченным. Они могут быть выполнены в виде стационарных бункеров с бункерным дном или переносных контейнеров на поддонах.
Тканевые силосы состоят из тканевого мешка, подвешенного внутри жесткой структурной рамы. Для изготовления материала сумки часто используются ткани на основе полиэстера , при этом особое внимание уделяется размеру пор ткани. Верхние области ткани силоса часто изготавливаются с немного большим размером пор, с целью выполнения функции вентиляционного фильтра во время наполнения силоса. Некоторые конструкции включают в ткань металлическую нить, обеспечивающую статический проводящий путь от поверхности ткани к земле. Каркас тканевого силоса обычно изготавливается из стали . Тканевые силосы являются привлекательным вариантом из-за их относительно низкой стоимости по сравнению с обычными силосами. Однако, когда тканевые силосы используются для хранения горючих материалов в виде гранул или частиц, традиционные методы, предписанные установленными отраслевыми стандартами [6] в отношении опасностей, связанных с горючей пылью, не могут применяться без тщательного инженерного анализа системы.
На месте Тель-Цафа на юге Леванта , датируемом 5-м тысячелетием до нашей эры , находятся самые ранние из известных бункеров. Археологические руины и древние тексты показывают, что силосы использовались в Древней Греции еще в конце 8 века до нашей эры; Термин «силос» происходит от греческого σιρός ( сирос ), «яма для хранения зерна». [7] [8] [9]
Силосная яма, как ее еще называют, с незапамятных времен была излюбленным способом хранения зерна в Азии. В Турции и Персии страховые агенты закупали запасы пшеницы или ячменя по сравнительно низкой цене и хранили их в скрытых ямах на случай сезонов голода. На Мальте сравнительно большие запасы пшеницы сохранились в нескольких сотнях ям (силосов), вырубленных в скале. В одном силосе хранилось от 60 до 80 тонн пшеницы, которая при соблюдении надлежащих мер предосторожности сохранялась в хорошем состоянии четыре и более лет. [10]
Первый современный силос, деревянный и вертикальный, наполненный зерном , был изобретен и построен в 1873 году в Спринг-Гроув, штат Иллинойс, Фредом Хэтчем из округа МакГенри, штат Иллинойс , США. [11] [12]
Заполнение силоса для корма осуществляется с помощью кормоуборочного комбайна , который может быть либо самоходным с двигателем и кабиной водителя, либо буксироваться за трактором , подающим мощность через ВОМ .
Комбайн содержит ряд режущих ножей в форме барабана, которые разрезают волокнистый растительный материал на мелкие кусочки длиной не более дюйма, чтобы облегчить механизированную выдувку и транспортировку с помощью шнеков. Затем мелко нарезанный растительный материал с помощью комбайна выбрасывается в прицеп для корма, оснащенный автоматической системой разгрузки.
Загрузка корма в башню обычно осуществляется с помощью воздуходувки силоса , которая представляет собой очень большой вентилятор с лопастями в форме лопастей. Материал подается в вибрационный бункер и подается в воздуходувку с помощью вращающегося спирального шнека .
Обычно на воздуходувке имеется подключение к воде для добавления влаги к растительному материалу, выдуваемому в силос. Воздуходувка может приводиться в движение электродвигателем, но вместо этого чаще используют запасной трактор .
Большая медленно движущаяся цепь конвейера под силосом в кормовом прицепе перемещает кучу вперед, где ряды вращающихся зубьев разбивают кучу и сбрасывают ее на высокоскоростной поперечный конвейер, который высыпает силос из боковой части прицепа. в бункер воздуходувки.
Мешки для силосов заполняются с помощью передвижных салазок, приводимых в движение от ВОМ трактора, оставленного в нейтральном положении и постепенно продвигающихся вперед по мере наполнения мешка. Рулевое управление трактора контролирует направление размещения мешков по мере их наполнения, но обычно мешки укладываются по прямой линии.
Мешок загружается теми же методами уборки корма, что и башня, но прицеп для корма необходимо постепенно перемещать вперед вместе с погрузчиком мешков. В погрузчике используется ряд вращающихся спиральных зубьев кулачковой формы, связанных с большими зубьями в форме гребенки , для подачи корма в мешок. Корм заталкивается через большое отверстие, а когда зубья поворачиваются назад, они проходят между зубьями гребенки. Зубья шнека кулачковой формы по существу стирают корм с помощью стальных зубцов, сохраняя корм в мешке.
Перед началом наполнения весь мешок помещается на погрузчик в виде скомканной трубки, сложенной в несколько слоев, образуя толстую кучу пластика. Поскольку пластик минимально эластичен, желоб для наполнения механизма загрузчика немного меньше окончательного размера мешка, чтобы разместить эту стопку пластика вокруг горловины загрузчика. Пластик медленно разворачивается по краям загрузчика по мере наполнения трубки.
Во время наполнения содержимое силосного мешка находится под давлением, причем давление контролируется большим регулятором давления в тормозных колодках, удерживающим два больших барабана лебедки по обе стороны от погрузчика. Кабели от барабана доходят до задней части сумки, где большая сетчатая корзина удерживает задний конец сумки закрытым.
Чтобы предотвратить плесневение и обеспечить герметичное уплотнение во время ферментации, концы трубки силосного мешка собираются, сгибаются и завязываются, чтобы предотвратить попадание кислорода в мешок. Снятие погрузчика мешков может быть опасным для окружающих, поскольку необходимо сбросить давление и позволить задней части рухнуть на землю.
Разгрузчик силоса — это специальное цилиндрическое вращающееся устройство для подбора корма , используемое внутри однобашенного силоса.
Основной рабочий орган разгрузчика силоса подвешен в силосе на стальном тросе на шкиве , который установлен в верхней центральной части крыши силоса. Вертикальное положение разгрузчика контролируется электрической лебедкой, расположенной снаружи силоса.
Для летней загрузки башенного силоса разгрузчик поднимается лебедкой как можно выше к верху силоса и переводится в парковочное положение. Силос заполнен воздуходувкой , которая представляет собой буквально очень большой вентилятор, который нагнетает большой объем сжатого воздуха в 10-дюймовую трубку на боковой стороне силоса. Во время наполнения в поток воздуха вводится небольшое количество воды для смазки наполнительной трубки. Небольшое регулируемое сопло вверху, управляемое ручкой в основании силоса, направляет силос в бункер с ближней, средней или дальней стороны, чтобы обеспечить равномерную послойную загрузку. После полного заполнения верхнюю часть открытой кучи силоса накрывают большим тяжелым листом силосного пластика , который изолирует кислород и позволяет всей куче начать брожение осенью.
Зимой, когда животных приходится содержать в помещении, пластик силоса снимают, разгрузчик опускается на верхнюю часть кучи силоса и открывается распашная дверь сбоку силоса, чтобы можно было выдуть силос. По бокам бункера расположен ряд таких дверец, расположенных вертикально, а рядом с дверями находится разгрузочная труба, имеющая ряд съемных крышек по бокам трубы. Разгрузочная труба и дверцы доступа обычно закрыты большим U-образным щитком, установленным на силосе, чтобы защитить фермера от ветра, снега и дождя во время работы на силосе.
Механизм разгрузки силоса состоит из пары зубчатых шнеков, вращающихся в противоположных направлениях, которые разрывают поверхность силоса и тянут его к центру разгрузчика. Зубчатые шнеки вращаются по кругу вокруг центральной ступицы, равномерно сжевывая силос с поверхности кучи. В центре большая воздуходувка подхватывает силос и выдувает его через дверцу силоса, где силос под действием силы тяжести падает по разгрузочной трубе на дно силоса, обычно в автоматизированную конвейерную систему.
Разгрузчик обычно опускается оператором примерно на полдюйма за раз, и разгрузчик подхватывает лишь небольшое количество материала до тех пор, пока трос лебедки не натянется и разгрузчик не перестанет подбирать материал. Затем оператор опускает разгрузчик еще на полдюйма или около того, и процесс повторяется. Если опустить слишком далеко, разгрузчик может поднять гораздо больше материала, чем он может обработать, который может перелиться и засорить воздуходувку, выпускной желоб и разгрузочную трубу, что приведет к потере времени, когда придется подниматься по силосу, чтобы устранить блокировки.
После поступления силоса на конвейерную систему его можно транспортировать с помощью ручных или автоматических систем распределения. В простейшей ручной системе распределения используется выдвижная металлическая платформа под приемным каналом. При открытии корм падает через открытое отверстие и по желобу в фургон, тачку или открытую кучу. В закрытом состоянии корм продолжает проходить через отверстие и далее к другим частям конвейера. Компьютерная автоматизация и конвейер, проходящий по длине кормового ларька, позволяют автоматически сбрасывать силос сверху к каждому животному, при этом количество подаваемого корма настраивается для каждого места.
Силосы опасны, и каждый год в процессе их заполнения и обслуживания люди погибают или получают ранения. [13] Используемое оборудование опасно, и рабочие могут упасть с лестницы или рабочей платформы башенного силоса. За эти годы произошло несколько пожаров.
Для заполнения силоса необходимо поставить два трактора очень близко друг к другу, оба работают на полной мощности и имеют приводные валы отбора мощности , один из которых приводит в действие воздуходувку силоса, а другой приводит в действие кормовой прицеп , выгружающий свежескошенный корм в воздуходувку. Фермеру приходится постоянно передвигаться в этой крайне опасной среде с вращающимися валами и высокоскоростными конвейерами, чтобы проверять потоки материала и регулировать скорость, а также запускать и останавливать все оборудование между загрузками.
Подготовка к заполнению силоса требует подъема разгрузчика лебедкой вверх, а любой оставшийся корм у основания, который разгрузчик не смог поднять, необходимо удалить с пола силоса. Эта работа требует, чтобы фермер работал непосредственно под машиной весом в несколько тонн, подвешенной на высоте пятидесяти футов или более на небольшом стальном тросе. Если разгрузчик упадет, фермер, скорее всего, погибнет мгновенно.
Разгрузка также представляет особую опасность, поскольку фермеру приходится регулярно подниматься на силос, чтобы закрыть верхнюю дверь и открыть нижнюю, перемещая при этом разгрузочный желоб от двери к двери. В результате ферментации силоса образуется газообразный метан , который со временем выделит газ и вытеснит кислород в верхней части силоса. Фермер, непосредственно входящий в бункер без каких-либо других мер предосторожности, может задохнуться от метана, потерять сознание и тихо задохнуться до того, как кто-либо еще узнает, что произошло. Необходимо либо всегда оставлять вентилятор бункера прикрепленным к бункеру, чтобы использовать его при необходимости для вентиляции бункера свежим воздухом, либо иметь специальную систему электровентиляторов для подачи свежего воздуха в бункер, прежде чем кто-либо попытается войти в него. это.
В случае засорения механизма разгрузки фермер должен подняться на силос и встать прямо на разгрузчик, потянув руку к выпускному патрубку, чтобы выкопать мягкий силос. После очистки заглушки корм нужно расчесать ровным слоем вокруг разгрузчика, чтобы разгрузчик сразу не зарылся в кучу и не засорился снова. На протяжении всего этого процесса фермер стоит на машине или рядом с ней, которая может легко убить его за считанные секунды, если она случайно запустится. Это могло произойти, если кто-то в коровнике неосознанно включил механизм разгрузки, пока кто-то в силосе работает с разгрузчиком.
Часто при выгрузке зерна из шнека или другого отверстия в нижней части силоса другой рабочий находится над зерном, «проходя его вниз», чтобы обеспечить равномерный поток зерна из силоса. Иногда неустойчивые карманы в зерне обрушиваются под идущим рабочим; это называется захватом зерна , поскольку рабочий может полностью погрузиться в зерно за считанные секунды. Захват может также произойти при перемещении зерна или когда рабочие расчищают большие комки зерна, застрявшие на стенках силоса. Это часто приводит к смерти от удушья .
Также было много случаев взрыва контейнеров и связанных с ними воздуховодов и зданий. Если воздух внутри перенасыщен мелкогранулированными частицами, такими как зерновая пыль, искра может вызвать взрыв пыли , достаточно мощный, чтобы разнести бетонный силос и прилегающие здания, обычно вызывая возгорание соседнего зерна и здания. Искры часто возникают в результате трения (металла) о металлические воздуховоды; или из-за статического электричества, создаваемого пылью, движущейся по воздуховодам в очень сухом состоянии.
Двумя основными проблемами, которые потребуют очистки бункеров в бункерах, являются «мостики» и «крысиные норы». Застревание происходит, когда материал переплетается с механизмом разгрузки в основании бункеров и блокирует поток хранимого материала под действием силы тяжести в систему разгрузки. Крысиные норы возникают, когда материал начинает прилипать к стенкам контейнера. Это снизит производительность бункера, а также приведет к перекрестному загрязнению нового материала старым материалом. Существует несколько способов очистки мусорного ведра, и многие из них несут в себе свои риски. Однако с начала 1990-х годов стали доступны акустические очистители . Они неинвазивны, имеют минимальный риск и могут предложить очень экономичный способ поддерживать чистоту контейнера для мелких частиц. [ нужна цитата ]
«Искусство силосов» — это недавнее и отчетливо австралийское художественное движение, которое зародилось в Нортэме, Западная Австралия, в 2015 году. Силосы обычно украшаются огромными фресками с множеством тем. По состоянию на 2020 год на Австралийской тропе искусства силосов представлено 35 примеров искусства силосов [обновлять], и их число растет. [14] По состоянию на 2021 год [обновлять]продолжается судебная тяжба по поводу использования термина «тропа искусства силоса», при этом совет графства Ярриамбиак в Виктории пытается зарегистрировать его как товарный знак в 2017 году, а GrainCorp , крупнейший в Австралии переработчик зерна, выступает против этого шага. говоря, что этот термин должен использоваться многими советами. [15]
Во многих райцентрах также украсили старые водонапорные башни . [16] [17]
В Мельбурне на 75-футовом (23-метровом) бункере на Тиннинг-стрит в пригороде Мельбурна была нарисована огромная картина, изображающая премьер-министра Новой Зеландии Джасинду Ардерн, обнимающую мусульманку, культовое изображение, которое распространилось по всему миру после терактов в мечети Крайстчерча в 2019 году. Брансуик после того, как за день с помощью краудфандинга было собрано 11 000 австралийских долларов . [18]
Город Монто в регионе Норт-Бернетт в Квинсленде был внесен на туристическую карту как самая северная арт-инсталляция в Австралии. Его бункеры «Три луны» изображают несколько историй прошлого, в том числе эпоху добычи золота , сбора скота и «Сновидений» . Здесь также есть фреска на старой водонапорной башне . [19]
Очистка силосов — это процесс, позволяющий максимизировать эффективность силосов для хранения сыпучих порошков или гранул. В силосах материал подается сверху и удаляется снизу. Типичные области применения силосов включают корм для животных, промышленные порошки, цемент и фармацевтические препараты.
Свободное перемещение хранящихся материалов по принципу «первым пришел – первым ушел» имеет важное значение для максимизации эффективности бункеров. Целью повышения эффективности силоса является обеспечение того, чтобы самый старый материал использовался в первую очередь и не загрязнял более новый и свежий материал. Есть две основные проблемы, связанные с эффективностью бункеров: «крысиные норы» и перемычки . Крысиные норы возникают, когда порошки прилипают к стенкам бункеров. Застревание происходит, когда материал блокируется у основания силоса.
Ручная очистка – самый простой способ очистки силосов. Это влечет за собой опускание рабочего на веревке, чтобы освободить материал внутри силоса. Ручная очистка опасна из-за выделения материала и возможного присутствия газов. В случае перекрытия существует дополнительная опасность, поскольку выходное отверстие необходимо заделать снизу, подвергая рабочего воздействию падающего порошка.
Альтернативные методы очистки включают в себя:
