淺圓倉“器”字形防破碎無動力勻料入倉布料器應(yīng)用試驗(yàn)*

劉育森 徐擎宇 張孟華 連建清 張 勇

(1 中央儲備糧長樂直屬庫有限公司 350200) (2 中儲糧成都儲藏研究院有限公司 610091)

淺圓倉具有占地面積小，單倉儲存數(shù)量大，結(jié)構(gòu)受力合理，抗震能力強(qiáng)，密閉性能好，糧食出入庫機(jī)械化、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)[1]。在近年來的建倉任務(wù)中，淺圓倉比例越來越大，福建轄區(qū)擴(kuò)建或新建的倉型都是淺圓倉。

稻谷、玉米、小麥、大豆都是非均質(zhì)顆粒聚集體，因糧堆內(nèi)存在雜質(zhì)和蟲霉等，糧粒也有輕重、大小、完整度不同，因此在糧食入倉過程中，散落性、受力情況不同，會引起糧堆組分重新分布，形成自然分級現(xiàn)象[2]。以長樂直屬庫有限公司為例，淺圓倉的入倉方式為常見的倉頂定點(diǎn)進(jìn)糧，當(dāng)糧食從高處自然落下入倉流散時(shí)，由于自動分級現(xiàn)象導(dǎo)致較重雜質(zhì)、粉雜、無機(jī)雜及飽滿顆粒集中在糧堆圓錐中心部位，而輕雜則下滑至圓錐邊緣最終散落聚集在倉壁處。雜質(zhì)集聚部位孔隙小、吸濕強(qiáng)、帶菌多，既容易發(fā)熱霉變，又影響通風(fēng)降溫、熏蒸殺蟲和充氮?dú)庹{(diào)等儲糧技術(shù)的應(yīng)用，存在較大的糧食儲藏安全隱患。

目前，減輕淺圓倉自動分級現(xiàn)象的方法多為使用入倉布料器，增加糧食落點(diǎn)使入倉糧食分散。而市場上現(xiàn)有入倉布料設(shè)備單一、體積大、造價(jià)高、維護(hù)不便，為有效解決淺圓倉糧食入倉儲糧存在的問題，中央儲備糧長樂直屬庫有限公司與中儲糧成都儲藏研究院有限公司合作發(fā)明了淺圓倉“器”字形防破碎無動力勻料入倉布料器，如圖1所示。

圖1 “器”字形無動力四口布料器模型圖

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 糧食倒倉準(zhǔn)備

長樂直屬庫有限公司新建淺圓倉分兩期建設(shè)，分別于2014年、2017年投入使用，一期、二期工藝設(shè)備經(jīng)過PLC系統(tǒng)集成，在工作塔二樓的中控室集中遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)了流程智能化。成套工藝設(shè)備設(shè)計(jì)流量800 t/h，主要由輸送系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、真空清掃系統(tǒng)、收放系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，為本庫的36座淺圓倉進(jìn)出倉提供設(shè)備支撐。其中一期設(shè)備還支持12棟淺圓倉的倒倉集并功能。淺圓倉設(shè)計(jì)倉容8330 t，直徑25 m，檐高25 m。

本次試驗(yàn)，選擇淺圓倉305號倉為試驗(yàn)倉，選擇201號倉為周轉(zhuǎn)倉。將305號倉小麥經(jīng)兩個(gè)側(cè)壁發(fā)放口各發(fā)放500 t至一期淺圓倉201號倉。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備與器材

將淺圓倉“器”字形防破碎無動力勻料入倉布料器安裝于倉頂落料口下方，如圖2所示。布料器圓筒狀外壁直徑1 m，內(nèi)有直徑0.75 m、高0.73 m的圓錐狀分料錐，錐底部向斜下45°分出四個(gè)分料臂，水平方向臂長1.6 m。

圖2 “器”字形無動力四口布料器倉內(nèi)安裝圖

2 試驗(yàn)過程

2.1 倒倉過程

2.1.1 做好糧食倒倉前的準(zhǔn)備工作。將凹面填平，整倉糧面平整，調(diào)試工藝設(shè)備及PLC系統(tǒng)集成、設(shè)備清掃及消毒工作[3]。

2.1.2 開啟設(shè)備流程，確保流程所含設(shè)備全部啟動運(yùn)行平穩(wěn)。

2.1.3 逐步開啟卸料斗閘門，觀察設(shè)備所示流量讀數(shù)，以100 t/h～200 t/h的逐漸增速的流量將糧食輸送至305號倉。

2.2 試驗(yàn)觀測

試驗(yàn)過程中，在倉內(nèi)入人口平臺對入倉糧食流動情況及落料分布位置進(jìn)行觀察攝像；試驗(yàn)后，對倉內(nèi)四處糧堆抽樣，根據(jù)GB 1351-2008對小麥雜質(zhì)與破碎粒指標(biāo)進(jìn)行檢測；使用紅外線測距儀對糧堆體積進(jìn)行測定。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 入倉糧食流動情況

糧食經(jīng)分配器后分為4股流量基本一致的糧食流入倉內(nèi)，如圖3，形成4堆大小基本相同的糧堆，如圖4。

圖3 小麥經(jīng)布料器流入倉內(nèi)圖

圖4 小麥糧堆分布圖

3.2 糧堆位置分布情況

對倒倉完成后的305號倉重新丈量糧堆位置，堆高與距離倉壁距離基本一致，斜向糧堆堆頂之間距離6.3 m。以倉內(nèi)底部中心為原點(diǎn)，以倉房高度為y軸，分配器所在倉房半徑為x軸，擬合糧食流拋物線結(jié)果為y=-0.82x2+28.76(單位：m)。四處落料點(diǎn)形成的重雜聚集區(qū)也將呈拋物線形上升。由此估算，在空倉情況下，入料后4個(gè)落料點(diǎn)呈正方形分布于倉內(nèi)，相鄰落料點(diǎn)間隔為8.37 m，正方形對角方向落料點(diǎn)間隔為11.85 m，實(shí)現(xiàn)在四處糧堆倉房空間內(nèi)均勻分布。

3.3 糧食質(zhì)量分布情況

根據(jù)GB 1351-2008對小麥雜質(zhì)與不完善粒指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果見表1。

305號倉內(nèi)原有小麥雜質(zhì)為0.5%，不完善粒為10.6%(該倉為跨省移庫小麥，未經(jīng)過篩)。試驗(yàn)后，西側(cè)兩處糧堆雜質(zhì)及不完善粒略多于其它6處，基本實(shí)現(xiàn)均勻分布。

表1 糧堆質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果情況表 (單位：%)

3.4 不足之處

試驗(yàn)分配器通過將糧食分流成4股入倉，在倉內(nèi)形成四處糧堆仍有小范圍自動分級現(xiàn)象的，根據(jù)自動分級原理，隨著進(jìn)倉糧堆變大，這些糧堆的交匯處(即“田”字形的交匯處)形成輕雜聚集區(qū)，經(jīng)檢測該處糧食雜質(zhì)為0.7%～0.8%。

4 第二次試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

吸取第一次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)后，為進(jìn)一步提升布料效果，將原有四口布料改為八口布料，即在分料臂末端安裝“人字形”分叉溜槽，如圖6、如圖7所示，并在淺圓倉503號倉進(jìn)行第二次糧食入倉試驗(yàn)。試驗(yàn)方法與第一次試驗(yàn)相同。

圖6 “器”字形無動力八口布料器模型圖

圖7 “器”字形無動力八口布料器倉內(nèi)安裝圖

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

4.2.1 糧食入倉流動情況 糧食經(jīng)分配器后分為8股流量基本一致的糧食流入倉內(nèi)，形成8堆大小基本相同的糧堆。

4.2.2 糧食分布情況 糧食入倉時(shí)，糧面上的落料點(diǎn)位置間隔1.9 m～2 m。對倒倉完成后的503號倉重新丈量糧堆尺寸，堆高基本一致，距離倉壁距離基本一致，分布點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正八邊形，根據(jù)糧堆在倉內(nèi)的分布位置作出圖8，由圖5估算得，空倉情況下，糧堆間隔為3.5 m。

圖8 倉內(nèi)糧堆及雜質(zhì)分布情況圖

根據(jù)GB 1351-2008對小麥雜質(zhì)與不完善粒指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。503號倉內(nèi)原有小麥雜質(zhì)為0.5%，不完善粒為9.4%(該倉為跨省移庫小麥，未經(jīng)過篩)。試驗(yàn)后，西側(cè)兩處糧堆雜質(zhì)及不完善粒略多于其它6處，基本實(shí)現(xiàn)均勻分布。

表2 糧堆質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果情況表 (單位：%)

5 結(jié)論

5.1 試驗(yàn)的兩種布料器均可實(shí)現(xiàn)糧食在倉內(nèi)位置均勻且分散分布，且各處糧食數(shù)量與質(zhì)量基本一致。

5.2 傳統(tǒng)中間定點(diǎn)入倉式淺圓倉安裝“器”字形防破碎無動力勻料入倉布料器后，糧食分流成多股入倉，從而在倉內(nèi)形成多個(gè)落料點(diǎn)，使原先糧倉中心的重雜聚集區(qū)分散，顯著降低自動分級現(xiàn)象。

5.3 糧食流經(jīng)布料器均料后，由45°斜向下溜管流出，呈拋物線入倉形成糧堆，避免糧食在布料器內(nèi)受到?jīng)_擊，也使糧食不會垂直沖入倉內(nèi)，減少糧食垂直方向的動力勢能，從而減少糧食落地的沖力來降低糧食破碎率，且裝置內(nèi)不會有糧食殘留。

5.4 該布料器不需要?dú)鈩庸艿阑螂姎庠O(shè)備，安裝完成后可隨時(shí)投入使用，無控制信號故障風(fēng)險(xiǎn)，排除了由電火花帶來的各類安全隱患，環(huán)保耐用符合綠色儲糧要求。

5.5 糧食經(jīng)由圓錐體滑落式布料，避免撞擊產(chǎn)生二次破碎。

5.6 該布料器安裝成本低，保養(yǎng)維護(hù)簡單。

5.7 經(jīng)改進(jìn)后的八口布料器較之四口布料器能將入倉糧食分出更多的落料點(diǎn)，使入倉糧食更加分散并減少糧食自動分級現(xiàn)象。

通過以上兩次試驗(yàn)，成功驗(yàn)證了“器”字形防破碎無動力勻料入倉布料器在解決淺圓倉入倉防分級問題上的實(shí)際成效，兩次試驗(yàn)的對比也可以看出，通過繼續(xù)增加落料點(diǎn)可以進(jìn)一步減少糧食自動分級現(xiàn)象，如將四口布料器的分料臂增加兩條改進(jìn)為六口布料器，或六口布料器末端改為人字形分叉形成12口布料器等。在此裝置的應(yīng)用基礎(chǔ)上，我們?nèi)砸獔?jiān)持科技儲糧、改革創(chuàng)新，針對本地區(qū)氣候和倉房特點(diǎn)，優(yōu)化入倉措施，降低后期可能出現(xiàn)的儲糧管理風(fēng)險(xiǎn)，今后將不斷進(jìn)行裝置改進(jìn)、試驗(yàn)研究，總結(jié)并積累經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)發(fā)明減少糧食入倉防分級現(xiàn)象的新方法。