사일로 실패: John W. Carson 박사가 배운 사례 이력 및 교훈

2023년 3월 23일 | 작성자: Jenike & Johanson

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사일로와 용기는 거의 모든 산업 장비보다 훨씬 높은 빈도로 고장납니다. 때때로 고장은 보기 흉하기는 하지만 안전이나 작동상의 위험을 초래하지 않는 왜곡이나 변형만을 수반합니다. 다른 경우에는 실패로 인해 구조가 완전히 붕괴되고 사용이 불가능해지며 심지어 인명 손실도 발생합니다.

일반적인 실수와 설계의 한계를 보여주는 구조적 실패와 관련된 수많은 사례 이력이 제시됩니다.

통계는 제공되지 않지만 매년 수백 개의 산업 및 농장 사일로, 용기, 호퍼가 어느 정도 고장을 경험하고 있습니다. [1-3] 때때로 실패는 완전하고 극적인 구조적 붕괴이다. 다른 경우에는 실패가 극적이거나 명백하지 않습니다. 예를 들어, 콘크리트 벽에 균열이 생기거나 강철 껍질에 움푹 들어간 부분이 생길 수 있는데, 둘 다 일반 관찰자에게는 무해해 보일 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 이는 시정 조치가 필요할 수 있음을 나타내는 위험 신호입니다.

사일로 실패로 인한 경제적 비용은 결코 작지 않습니다. 소유자는 생산 손실 및 수리로 인해 즉각적인 비용을 부담하게 되고, 근처에 있는 인력은 심각한 위험에 노출되며, 설계자와 건설자는 책임 노출로 인해 소송에 직면할 수도 있습니다.

사일로 고장의 주요 원인은 설계, 건설, 사용, 유지 관리의 네 가지 범주 중 하나 이상의 결함으로 인해 발생합니다. 아래에서는 이들 각각에 대해 예시와 교훈을 통해 살펴보겠습니다.

사일로 설계에는 전문적인 지식이 필요합니다. 설계자는 먼저 재료의 흐름 특성을 설정한 다음[4] 흐름 채널 형상, 흐름 및 정압 전개, 동적 효과와 같은 항목을 고려해야 합니다. 래톨링이나 자체 유발 사일로 진동과 같은 문제를 방지하는 동시에 필요한 비율로 안정적인 배출을 보장해야 합니다. 불균일 하중, 열 하중 및 비표준 제작 세부 사항의 영향을 고려해야 합니다. 무엇보다도 디자이너는 불완전하거나 오해의 소지가 있는 정보, 핸드북에서 나온 권장 사항 또는 "항상 이런 식으로 진행되었습니다" 증후군을 앓고 있는 사람들의 권장 사항에 직면할 때 언제 주의해야 하는지 알아야 합니다.

그림 1, 편심 철수로 인한 불균일한 압력

설계 기준을 설정한 후에는 유능한 설계를 따라야 합니다. 여기서 설계자는 하중 조합, 하중 경로, 구조 요소에 대한 1차 및 2차 효과, 요소의 상대적 유연성을 완전히 이해해야 합니다. [5,6] 설계의 전체 요구 사항과 의도가 실현되도록 구조의 가장 중요한 세부 사항을 어떻게 구성할지에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

디자이너가 종종 무시하는 가장 일반적인 5가지 문제가 각각의 몇 가지 예와 함께 아래에 설명되어 있습니다.

이는 종종 간과되기 때문에 사일로 구조적 문제의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다. 이는 호퍼의 회수 지점이 원형 사일로의 수직 중심선에 위치하지 않을 때 발생하며[7,8], 호퍼 배출구 중 하나 또는 두 개만 한 번에 사용되는 다중 호퍼가 있는 사일로를 사용할 때 특히 일반적입니다. 시간. 결과적인 흐름 채널이 사일로 벽과 교차하는 경우 사일로 둘레 주위에 불균일한 압력이 발생하여 수평 및 수직 굽힘 모멘트가 발생합니다. 그림 1을 참조하십시오. 많은 사일로 설계자들은 후프 장력만 증가시킴으로써 이러한 불균일한 압력을 잘못 설명합니다. [9,10]

몇 가지 예:

그림 2, 일정 피치 스크류 피더로 인해 편심 이탈 발생

혼합 사일로는 24개의 외부 튜브를 활용하여 원통형 및 원뿔형 섹션에서 다양한 높이의 플라스틱 펠릿을 회수했습니다. 여러 튜브 위의 실린더 부분에 상당한 주름이 생겼습니다. 여기서 배울 수 있는 교훈은 다음과 같습니다.

지지 빔, 역원뿔, 혼합 튜브 및 기타 유형의 내부는 사일로 벽에 큰 집중 하중 및/또는 비대칭 압력을 가하여 허용할 수 없는 굽힘 응력을 초래할 수 있습니다.