Дозировочная техника
Семь раз отмерь, один раз отрежь!
Пословица «Семь раз отмерь, один раз отрежь!», приведенная в изданной в середине XIX века книге «Пословицы русского народа» В. И. Даля, и сегодня остается одной из самых популярных и часто употребляемых.
Кстати там же можно увидеть и другую, полностью совпадающую с ней по смыслу, но сегодня почти забытую фразу, ─ «Десятью примерь, однова отрежь!». Если попытаться изложить их содержание менее образно, но более лаконично, получится, ─ будь осторожен, не торопись, не спеши.
Все как будто верно, только времена с той поры, когда эти в целом правильные пословицы зафиксировали народный опыт, очень изменились. Многократно выросли не только скорости транспортных средств, но и темп жизни. И если к счастью не всякое «промедление смерти подобно» (еще одна крылатая фраза, пришедшая уже из латинского языка, буквально ─ periculum in mora), то очень часто оно чревато снижением производительности, упущенной выгодой и иными трудно восполняемыми потерями. Любой сбой в работе дозировочных устройств, входящих в состав оборудования заводов и фабрик, многочисленных подразделений жилищно-коммунального комплекса и других предприятий и организаций, приводит к потерям продукции, замедлению или даже полной остановке работы часто очень сложных производственно-технологических цепочек. Сегодня необходимо «отмерять» и «отрезать» ─ или, говоря современным языком, дозировать ─ максимально быстро, нередко с прецизионной точностью, в широких диапазонах дозирования. И не с десятой, и даже не со второй, ─ а с первой попытки.
О дозировочной технике в историческом контексте
До совсем недавнего по историческим меркам прошлого потребности в дозировании вполне удовлетворяли весы (дискретные весовые дозаторы), мерная посуда (дискретные объемные дозаторы) и управляемые вручную простейшие механические дозирующие устройства. Начало стремительному росту потребностей в точном и быстром дозировании положила промышленная революция. Первые прототипы насосов (а, как известно, насосы-дозаторы составляют важнейший сегмент дозировочной техники) появились достаточно давно. Но до изобретения паровой машины, по сути давшей старт промышленной революции, они не могли составить достойную конкуренцию безнапорным водоподъемным машинам. И только «приручение» человеком пара резко повысило интерес к ним со стороны промышленности, а появление тепловых и электрических двигателей придало развитию насосной техники дополнительный импульс.
Сегодня дозировочная техника (или как иногда говорят «дозирующая техника») превратилась в важный сегмент промышленных технологий, одно из направлений, играющих заметную роль в поступательном движении научно-технического прогресса.
Роль дозировочной техники неуклонно возрастает, поскольку важнейшим резервом развития современного производства является внедрение поточных технологий. А в них огромное место принадлежит производственным процессам, при выполнении которых происходит автоматическая адресная раздача доз или расходов различных компонентов. Причем в различных агрегатных состояниях и формах (газы, жидкости, суспензии, пасты, порошки, гранулы и т. д.), обладающих бесконечным разнообразием физико-химических свойств и в очень широких пределах дозирования.
А значит, в больших количествах необходимы дозировочные установки, способные быстро и точно отмерить и своевременно отгрузить устанавливаемые технологическим регламентом объемы материалов.
Дозаторы ─ объемные и весовые, дискретные и непрерывного действия
Нормативные документы определяют дозатор как устройство, «предназначенное для дозирования», «с помощью которого осуществляется дозирование», «для автоматического отмеривания (дозирования) заданного количества материала или компонента». Для названия дозирующих устройств сегодня также применяется термин «диспенсер» ─ «калька» английского dispenser, т.е. дозатор, распределитель.
Современный дозатор может состоять не только из средств измерения, например, в случае весовых дозаторов дискретного действия ─ это порционные весы, но и устройств, служащих для подачи продукта ─ питателей.
Дозаторы имеют разнообразное конструктивное исполнение ─ ленточные, барабанные, тарельчатые, шнековые. Так, дозаторы для твердых материалов могут выполняться в виде натянутого на барабан ленточного транспортера, рабочая часть которого опирается на ролик, связанный системой рычагов с весовым коромыслом. Расход материала, поступающего на ленту дозатора из бункера, регулируется специальной заслонкой, напрямую связанной с измерительной системой.
Дозаторы по принципу действия разделяют на две основные группы ─ объемные и весовые. Между ними установилось своего рода «разделение труда». Объемные дозаторы используют преимущественно для дозирования газов, жидкостей, паст, реже твердых материалов. Весовые дозаторы ─ для твердых материалов и жидкостей. Преимущества объемных дозаторов ─ простота конструкции и надежность. Их не самые сильные стороны ─ зависимость объема дозы от давления и температуры среды, особенно отчетливо наблюдаемая у газов.
Весовые дозаторы, как правило, отличаются широким диапазоном и высокой точностью дозирования. Но при этом у них более сложная конструкция и меньшая, чем у объемных дозаторов производительность.
Различают объемные и весовые дозаторы дискретного действия (еще говорят ─ порционные или цикличные дозаторы) и устройства непрерывного действия.
Для значительного числа производственных процессов порционное дозирование (а с него собственно дозирование и начиналось) ─ неприемлемо. Широкое внедрение непрерывных технологий и развитие средств автоматики сделали возможным применение непрерывного автоматического дозирования с использованием весовых и объемных дозаторов.
И еще о классификации дозаторов
Современные дозаторы умеют работать с любыми средами. Дозируемые среды ─ один из поводов для их классификации. Другой повод ─ вид используемой при этом энергии: электрическая, пневматическая, гидравлическая или их комбинации.
По уровню автоматизации управления дозаторы разделяют на ручные, полуавтоматические, автоматические.
Ручные дозаторы (здесь самое время вспомнить термин «диспенсер») ─ флаконы-диспенсеры, механические степперы, титраторы ─ управляются нажатием кнопки. Такие дозаторы широко востребованы как часть оборудования исследовательских и заводских лабораторий (т. н. аналитические и лабораторные дозаторы).
В промышленности обычно применяются не требующие непосредственного воздействия оператора автоматические установки дозирования. На их баз е формируются системы автоматизированного дозирования (САД). В общем случае САД ─ это совокупность дозирующего устройства и устройства, обеспечивающего управление его исполнительными органами в соответствии с заданным алгоритмом. Максимальную эффективность управления дозировочной техникой обеспечивает использование компьютеров, позволяющих не только осуществлять дозирование согласно заданной программе, с максимально удобным представлением всех данных оператору и передачей исчерпывающей информации на другие уровни управления, но и сводить на нет влияние внешних факторов. Например, изменений технологического режима.
По мере развития средств автоматизации, а сегодня ─ компьютеризации и роботизации, возможности управляющих устройств постоянно расширяются. Это напрямую влияет на такой важный параметр дозировочной техники, как точность дозирования и косвенно ─ на производительность и ширину диапазона дозирования.
Два последних параметра зависят, главным образом, от конструктивного исполнения дозатора. Оно определяет и отвечающие особенностям производственных процессов, в т. ч. на т. н. опасных производственных объектах, исполнение привода (взрывобезопасное, искробезопасное, пылеводонепроницаемое), и область применения дозаторов в части свойств дозируемых сред. А конкретно ─ их агрессивности, токсичности, абразивности, температуры, вязкости, содержания примесей и проч. И таких усложняющих работу дозаторов свойств как повышенное пенообразование или процессы кристаллообразования в жидкостях.
Дозаторы могут быть:
- одно- или многокомпонентными, т. е. обеспечивать выдачу только одного или нескольких дозируемых продуктов, соответственно;
- одно- или многоканальными ─ одноканальные работают на одного, а многоканальные сразу на нескольких адресатов;
- одиночными, агрегатными, групповыми.
Автоматические дозирующие устройства способны не только дозировать вещества согласно заданной программой логической или временной последовательности, но и регулировать состав смеси в зависимости от изменений количества других дозируемых компонентов.
Насосы-дозаторы
Соединение двух технических устройств ─ насоса и дозатора, а лучше сказать ─ конструктивное воплощение дозатора в форме насоса или агрегатов, оснащенных несколькими насосами, привело к появлению важнейшего класса дозировочной техники ─ насосов-дозаторов и насосных дозировочных агрегатов. Сегодня можно говорить о двух принципиально отличных видах устройств для дозирования жидкостей ─ дозаторах истечения, в которых выдача дозы жидкости происходит благодаря потенциальной энергии ее потока, и насосах-дозаторах, использующих дополнительную энергию.
Дозировочный насос или насос-дозатор ─ это насос, обеспечивающий подачу жидкости с заданной точностью. Точностью дозирования насоса называют «отношение разности подач фактической и установленной по шкале к подаче, установленной по шкале» («ГОСТ 17398-72. Насосы. Термины и определения»).
Дозировочные насосы ─ это вид насосов по требованиям эксплуатации. Напомним, что наряду с дозировочными насосами изготавливают и используют обратимые, реверсивные, регулируемые и ручные насосы.
В качестве дозировочных чаще всего используют плунжерные, мембранные и перистальтические насосы.
Насосный агрегат с несколькими дозировочными насосами называют дозировочный насосный агрегат. А если у него подача всех насосов изменяется одновременно и пропорционально, ─ это синхродозировочный насосный агрегат.
Где применяется дозировочная техника
Дозировочная техника широко используется в самых разных отраслях промышленности.
В строительстве и производстве строительных материалов при производстве бетона дозируют вяжущие, химические добавки, пигменты.
При изготовлении продуктов питания и напитков необходимо дозировать витамины, стабилизаторы, ароматизаторы, да и просто тесто в хлебопечении и все без исключения фасуемые продукты.
Особенно широкое распространение системы дозирования с использованием насосов-дозаторов получили в системах водоподготовки, как в ЖКХ, так и на предприятиях разных отраслей, функционирование которых связано с использованием технической воды.
Пример использования дозаторов в сфере услуг, ─ автоматизированные системы дозирования химических реагентов на автомойках.
Насосы-дозаторы широко применяются в транспортных средствах.
Дозировочная техника востребована во всех сегментах химической отрасли ─ нефтехимии, производстве лакокрасочных материалов, автокосметики, на фармацевтических предприятиях.
Огромное значение имеет дозирующее оборудование в нефтегазовой отрасли. Ему принадлежит ведущая роль в борьбе с такими осложнениями нефтедобычи, как асфальтосмолопарафиновые и солевые отложения в скважинах, коррозия оборудования и трубопроводов. Эффективность решения этих проблем в решающей степени зависит от точности дозировки и надежности подачи химических реагентов, что связано с возросшей стоимостью реагентов и необходимостью адресной и четко управляемой во времени подаче.
Сегодня значительную часть парка дозировочной техники, насосного оборудования, а значит ─ насосов-дозаторов и арматуры для насосов, составляет продукция зарубежных производителей. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы импортозамещения. И это ─ не дань политической конъюнктуре, а объективная необходимость. Например, это позволит существенно снизить себестоимость промышленной продукции без потери ее качества. Проблему импортозамещения можно рассматривать в двух аспектах. С одной стороны ─ необходимость организации отечественного производства современного высокотехнологичного оборудования, а с другой ─ поддержание в работоспособном состоянии зарубежной техники, для чего обходимо наладить производство запчастей для импортных насосов. В обоих этих направлениях успешно работает «Завод дозировочной техники «Ареопаг» из Санкт-Петербурга, с 1992 года производящий и поставляющий дозировочные насосы более чем 1000 типоразмеров различных модификаций во все регионы России и на экспорт.
