灌箱料斗防積料結(jié)構(gòu)形式的研究與改造

◎ 薛 昌，王元波，史緯琦，呂晗愷，陳厚斌，陳均樂，張 星，管慶林

（山東港口集團(tuán)青島港董家口分公司，山東 青島 266000）

移動大料斗是常用的散貨市提設(shè)施，常見的料斗形式為直通式的裝車料斗，作業(yè)形式單一。隨著行業(yè)需求的不斷發(fā)展和進(jìn)步，為更好地進(jìn)行散貨的裝卸，更多貨主傾向于散貨市提灌箱。傳統(tǒng)的裝卸流程為：接卸散貨—打料至指定灌箱工位—灌箱。當(dāng)物料量過少時，此作業(yè)形式單位時間內(nèi)有效利用率較低，可能會由于實(shí)際的單噸能耗過高，對單噸的實(shí)際作業(yè)收益產(chǎn)生影響。為改善這一情況，實(shí)現(xiàn)降低能耗提升收益，將傳統(tǒng)料斗結(jié)構(gòu)改造成為靈活性高、作業(yè)效率快的灌箱設(shè)施成為行業(yè)的研究熱點(diǎn)。

1 主要問題

基于灌箱工藝的需求，目前的料斗結(jié)構(gòu)改造主要形式為在儲料斗側(cè)壁加裝物料的引流溜槽，實(shí)現(xiàn)物料的引流灌箱。

①從引流槽的加裝而言，常用的加裝方式為在料斗側(cè)壁開口后對接安裝，但開口往往會高于料斗底面的邊線，使得對接的溜槽入料口與儲料斗的底部形成一定的高度差，當(dāng)內(nèi)部物料低于該高度差時，便會有積料情況發(fā)生。②由于儲料斗為倒立的梯臺體結(jié)構(gòu)，若使用溜槽進(jìn)行灌箱，其底部的中間物料易成為積料區(qū)，清理中間物料時須由人員進(jìn)入儲料斗進(jìn)行清理。③從引流槽的結(jié)構(gòu)安裝方面來看，為方便對引流槽的控制，會根據(jù)引流槽分段對接情況，在恰當(dāng)高度位置處加裝電動閘門，但由于閘門安裝并非溜槽的一體化設(shè)計(jì)，易產(chǎn)生安裝誤差，特別是在閘板與前后管槽的對接位置，極易出現(xiàn)高度差，從而導(dǎo)致在對接位置處形成梯臺，阻擋部分物料下落，引起積料情況的產(chǎn)生。因此，為防止在裝卸過程中出現(xiàn)混票、混質(zhì)的情況，每次完成作業(yè)計(jì)劃后，都需派遣專人進(jìn)入儲料斗內(nèi)，對積料進(jìn)行全面清理，不僅費(fèi)時費(fèi)力，且存在較高的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[2]。

針對上述問題情況，消除料斗內(nèi)中間位置的沉積型積料，避免在部件對接過程中產(chǎn)生的高度差，是灌箱料頭結(jié)構(gòu)研究改造的重點(diǎn)方向。

2 設(shè)計(jì)方案

基于灌箱工藝中的常見問題，研究設(shè)計(jì)了一種可用于灌箱作業(yè)的防積料料斗結(jié)構(gòu)。該灌箱料斗的總體框架與常見的移動料斗結(jié)構(gòu)基本相同，不同點(diǎn)在于儲料斗的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及溜槽閘門對裝箱物料的控制形式上，這兩點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)料斗無積料、改善作業(yè)工藝的關(guān)鍵點(diǎn)[4]。

結(jié)合圖1、圖2、圖3可以看出，料斗的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由斜面組成的兩個倒錐臺容倉組成，與常見的梯形容倉結(jié)構(gòu)不同。其中，倒錐容倉的內(nèi)側(cè)斜邊延長，與其余三面邊線在容倉的側(cè)面構(gòu)成平面，如圖4所示。以該平面作為引流槽的入料口，以倒錐型內(nèi)斜邊延長線為基準(zhǔn)，進(jìn)行對接安裝[3]。保證了引流槽的下表面始終與倒錐型溜槽延長斜面始終處于統(tǒng)一同一斜面，從而避免了高度差，防止積料的產(chǎn)生[1]。

圖1 料斗正視圖

圖2 料斗側(cè)視圖

圖4 料斗閘門結(jié)構(gòu)圖

在引流槽的結(jié)構(gòu)方面，舍棄傳統(tǒng)在溜槽槽體對接位置處安裝電動閘門的設(shè)計(jì)，選擇在抑塵料斗的出料口處加裝以氣源為動力輸出控制的氣動弧形門[5]，如圖5所示，弧形門兩瓣門通過氣缸實(shí)現(xiàn)開啟關(guān)閉，氣源動力通過小型空壓機(jī)提供；由于為氣動控制，相比于傳統(tǒng)的電動閘門而言，省去了復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)上更為簡單，閘門動作更為迅捷可靠；在閘門的控制方面，只需在氣缸位置處加裝電磁閥即可，不必和傳統(tǒng)的電動閘門一樣，包含減速箱、絲杠、電機(jī)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件，安裝便捷，以控制結(jié)構(gòu)形式，從而實(shí)現(xiàn)對溜槽出料的控制。

圖5 弧形門操作流程圖

具體操作過程：料斗內(nèi)布置有料位傳感器，當(dāng)料斗內(nèi)有物料時，觸發(fā)料位檢測裝置，反饋物料裝卸到位信號，弧形門控制器作業(yè)燈亮燈提醒，現(xiàn)場作業(yè)人員啟動空壓機(jī)，氣源供氣，對弧形門進(jìn)行相關(guān)作業(yè)操作。

注：10-氣動系統(tǒng)。

3 效益分析

以山東省青島市董家口港區(qū)為例，根據(jù)原有的灌箱工藝，需先通過門機(jī)抓取物料通過流程設(shè)備進(jìn)入糧食筒倉，經(jīng)流程將物料運(yùn)輸至指定位置后，再經(jīng)翻箱設(shè)備進(jìn)行灌箱，環(huán)節(jié)煩雜，設(shè)備參與多、能耗高，單噸效益低；另外，物料的多級轉(zhuǎn)運(yùn)會在沿途產(chǎn)生大量粉塵及積料、撒漏情況，人工巡視、清掃成本的投入也提升了作業(yè)成本。

（1）能耗上，該灌箱料斗投入使用后，實(shí)現(xiàn)了船邊的直接灌箱作業(yè)，省去了中間繁雜的轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)。經(jīng)初步測算，原灌箱工藝單噸的平均能耗支出費(fèi)用約為1.96元，而灌箱大料斗的電耗支出主要方面為電子閥、空壓機(jī)低耗型設(shè)施，單噸能耗平均輸出費(fèi)用約為0.037元，能耗支出費(fèi)用大幅下降98.1%。

（2）結(jié)構(gòu)上，大料斗箱體兩側(cè)增設(shè)的溜槽，使其可同時匹配兩個翻箱工位，僅需一臺正面吊即可配合完成兩個工位吊裝作業(yè)，優(yōu)化了原有的一車一工位的翻箱工藝，緩解正面吊用車緊張的問題。根據(jù)現(xiàn)場測算，在相同的作業(yè)環(huán)境下，可提高作業(yè)效率近30%，單車作業(yè)效益得到明顯提升。以儲料斗底面作為溜槽的進(jìn)料口，實(shí)現(xiàn)對接的無高位，避免了料斗內(nèi)部積料，不再需要由專人清理，降低了從業(yè)人員的工作強(qiáng)度；結(jié)合泊位位置，料斗擺放作業(yè)位置相對確定，使原來的沿線動態(tài)巡視變?yōu)閮H需兩人的定點(diǎn)盯靠，實(shí)現(xiàn)了人員投入的優(yōu)化，減少了人工成本的投入；另外，基于環(huán)保作業(yè)要求，在料斗上端使用抑塵圍網(wǎng)，料斗溜槽采用抑塵料斗，極大降低了粉塵冒溢和清理難度，實(shí)現(xiàn)了對作業(yè)環(huán)境的有效改善，減少了清掃的人工成本支出。

（3）性能上，由于料斗整體基本為一體式的純機(jī)械式結(jié)構(gòu)，不包含復(fù)雜的電控系統(tǒng)、傳動機(jī)構(gòu)，出現(xiàn)問題、故障的可能性較低，在做好日?？蚣芙Y(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)電路檢查的基礎(chǔ)上，即可滿足維修維保要求，設(shè)備投產(chǎn)后，維護(hù)維保支出費(fèi)用低廉。

4 結(jié)語

散貨灌箱是散貨裝卸的一個大的趨勢，本文提出的大料斗結(jié)構(gòu)，結(jié)合所在港區(qū)的作業(yè)特點(diǎn)，綜合考慮灌箱作業(yè)的各個方面的因素，并基于常見的難點(diǎn)、堵點(diǎn)問題，從結(jié)構(gòu)和控制方面優(yōu)化相關(guān)從業(yè)工藝流程，降低工作強(qiáng)度，減少作業(yè)人員的投入和成本投入，為散雜貨作業(yè)接卸工藝提供更多優(yōu)化提升方案的可能。在實(shí)際投產(chǎn)使用后，取得了較為滿意的效果，尤其是在成本效益方面，成績斐然，具有較高的推廣使用價(jià)值。