セメント空気圧送式輸送制御

Technology

(セメントくうきあつそうしきゆそうせいぎょ)

セメント空気圧送式輸送制御とは、圧縮空気や送風機による空気流を利用して、セメントを配管内で搬送する設備を制御する技術です。セメントサイロへの受入、サイロから計量設備や中継ホッパーへの移送などに用いられ、バルブ、ブロワ、コンプレッサ、ロータリーフィーダー、レベルセンサなどをPLCで連動させます。

空気圧送では、セメントと空気を配管内へ送り込み、圧力差によって搬送先まで移動させます。密閉配管内で輸送するため粉じんの飛散を抑えやすく、搬送経路の曲がりや高低差にも対応しやすい一方、圧送圧力、空気量、配管抵抗、セメントの流動状態を適切に管理する必要があります。

セメント空気圧送の仕組みと構成

セメント空気圧送設備は、主に供給元のサイロや圧送タンク、ブロワまたはコンプレッサ、ロータリーフィーダー、切替弁、バタフライバルブ、ピンチバルブ、圧送配管、集塵機、搬送先サイロ、レベルセンサなどで構成されます。

設備構成には、比較的低い圧力と多い空気量で連続搬送する方式や、圧送タンク内のセメントを加圧して間欠的に搬送する方式などがあります。搬送距離、必要能力、配管径、セメントの性状、設備条件に応じて方式を選定します。

PLCは、搬送先の選択、バルブの開閉、ブロワやコンプレッサの起動、セメントの供給、圧力監視、圧送終了後の配管清掃までを順序立てて制御します。各機器の状態を確認しながら次の動作へ進めることで、誤送、閉塞、過圧などを防止します。

主な用途と使用される工程

セメント空気圧送式輸送制御は、生コンクリート工場、コンクリート二次製品工場、セメント関連設備、建材工場などで使用されます。代表的な用途には、次のようなものがあります。

タンクローリーからセメントサイロへの受入
セメントサイロから中継ホッパーへの搬送
複数サイロ間でのセメント移送
フライアッシュなど粉体原料の空気輸送
離れた場所や高所にある設備への密閉搬送

複数の搬送元や搬送先を持つ設備では、原料の種類と搬送経路を選択し、対応する切替弁を開閉します。異なる種類のセメントや粉体を扱う場合は、誤ったサイロへ搬送しないための原料照合や、搬送経路のインターロックが重要です。

圧送運転の基本的な流れ

搬送経路の選択と受入確認

運転開始前に、搬送元と搬送先を選択し、切替弁や入口弁、出口弁を所定の位置へ動かします。搬送先サイロの空き容量、レベルセンサ、集塵機の運転状態などを確認し、受入可能な場合に圧送を許可します。

送気とセメント供給

ブロワやコンプレッサを起動して必要な空気流または圧力を確保した後、セメントの供給を開始します。ロータリーフィーダーや供給弁を使用する場合は、圧送空気の状態を確認してから動作させます。

圧送終了と配管清掃

所定量の搬送が完了した後は、セメントの供給を停止し、一定時間空気だけを流して配管内に残ったセメントを搬送先へ送ります。この空送工程が不足すると、配管内の残留や固着が増え、次回運転時の閉塞につながることがあります。

設計・制御上のポイント

圧力と空気量の管理

安定した圧送には、セメントを浮遊または押送できる適切な空気量と圧力が必要です。空気量が不足すると配管内でセメントが堆積し、閉塞する可能性があります。一方、空気量が過剰になると、搬送先での粉じん増加、配管や曲管部の摩耗、エネルギー消費の増加につながります。

圧力センサや圧力スイッチを用いて運転中の圧力を監視し、異常な上昇や低下を検出します。一定圧力を超えた場合は、セメント供給を停止して空送へ切り替えるなど、設備に応じた異常処理を行います。

配管閉塞への対策

閉塞の原因には、空気量不足、過剰供給、配管内の残留、セメントの吸湿、切替弁の開閉不良などがあります。PLCでは、圧力上昇、搬送時間超過、供給機の過負荷などを監視し、閉塞の兆候を検出します。

異常時に供給を継続すると閉塞が悪化するため、上流側の供給を速やかに停止します。設備によっては、空送の継続、圧送の断続運転、配管の点検など、復旧手順をタッチパネルに表示します。

切替弁と搬送経路のインターロック

複数のサイロや配管を切り替える場合は、対象となる搬送経路が確実に成立していることを確認します。切替弁、バタフライバルブ、ピンチバルブなどの開閉信号をPLCへ取り込み、所定の位置が確認できない場合は圧送を開始しません。

誤った経路で圧送すると、異種原料の混入、配管閉塞、サイロの過充填につながる可能性があります。原料選択と搬送先選択が一致しているかを照合し、同時に開いてはいけない弁には相互インターロックを設けます。

搬送先の満杯と集塵機の監視

搬送先サイロにはレベルセンサを設け、満杯状態では圧送を開始させないようにします。圧送中に上限レベルを検出した場合は、セメント供給を停止し、配管内の残留分を考慮して運転を終了します。

また、空気圧送では搬送空気をサイロ外へ排出する必要があるため、集塵機の運転状態や差圧も重要です。集塵機が停止または目詰まりしている状態で圧送すると、サイロ内圧の上昇や粉じん漏れにつながるおそれがあります。

安全対策と異常処理

圧送設備では、過圧、配管閉塞、機器過負荷、バルブ動作不良、搬送先満杯などの異常を監視します。異常発生時はセメント供給を停止し、必要に応じてブロワやコンプレッサも停止します。

圧力が残った状態で配管や機器を開放すると危険なため、点検時には残圧を確認できる構成とし、保守作業の手順も明確にします。

ハカルプラスの対応

ハカルプラスでは、搬送するセメントの種類、必要な搬送能力、搬送距離、高低差、配管経路、サイロ構成などを確認し、セメント空気圧送設備の制御を設計します。

ブロワ、コンプレッサ、ロータリーフィーダー、各種バルブ、圧力センサ、レベルセンサなどを組み込んだ制御盤設計、PLCによる圧送シーケンス、搬送経路の選択、過圧・閉塞・満杯時のインターロック、タッチパネル画面の設計まで一体的に対応します。

複数サイロを扱う設備では、原料と搬送先の照合、切替弁の状態表示、運転履歴や異常履歴の保存にも対応します。また、配合管理システムや生産管理システムと連携し、指示された原料や搬送先に応じて運転条件を切り替える構成も検討できます。

既設設備の更新では、現在の配管経路、圧送方式、バルブ構成、センサ、制御盤、PLCプログラムを確認し、機械設備を活用しながら制御部分を更新する方法も検討します。

よくある質問

Q. セメント空気圧送はどの程度の距離まで搬送できますか？

A. 搬送可能な距離は、圧送方式、配管径、曲がりの数、高低差、セメントの性状、必要能力によって異なります。距離だけでなく配管抵抗全体を計算し、必要な空気量や圧力、機器容量を選定します。

Q. 配管が詰まる主な原因は何ですか？

A. 空気量不足、セメントの過剰供給、配管内の残留や吸湿、切替弁の開閉不良、搬送先の受入不良などが考えられます。圧力変化や搬送時間を監視し、異常時には供給を停止します。

Q. 圧送終了後に空気だけを流すのはなぜですか？

A. 配管内に残ったセメントを搬送先へ送り、残留や固着を抑えるためです。空送時間が短すぎると残留が増え、長すぎるとエネルギーを余分に消費するため、設備に合わせて設定します。

Q. セメントスクリュー式輸送との違いは何ですか？

A. 空気圧送式は空気流によって密閉配管内を搬送し、スクリュー式は回転する羽根によって機械的に搬送します。空気圧送式は曲がりや高低差のある長い経路を構成しやすく、スクリュー式は比較的短距離の供給や計量との組み合わせに適しています。

Q. 複数のサイロへ自動で振り分けられますか？

A. 切替弁や各サイロのレベルセンサをPLCで制御することで、自動振り分けが可能です。誤送や過充填を防ぐため、搬送先の選択、弁の開閉確認、サイロの受入可能状態をインターロックします。