帶吊架稱重料倉的開發與應用

王樹剛 陶 瑛 李會如

中材建設有限公司（100176）

帶吊架稱重料倉的開發與應用

王樹剛 陶 瑛 李會如

中材建設有限公司（100176）

0 引言

近幾年我國的城市化進程不斷推進，對水泥的需求越來越大，進而帶動了我國水泥行業的快速發展，生產工藝不斷優化，設備的大型化、自動化程度越來越高，對相關輔助設備的要求也相應提升。技術進步對生產過程的各個環節提出了更高的要求，計量的精準就是其中之一。

作為水泥生產線中混和均化領域的稱重料倉，在技術與功能方面有了長足的發展，產品實現了多樣化和自動化，但是計量問題仍是一個薄弱環節。一般的計量料倉,稱體都是直接安裝在地面上，物料落在稱體上時還受到地面對它的反作用力，這樣會造成了傳感器計量結果不準確。

1 技術背景

在建材、建筑、化工等行業中，都要用到物料或原材料的混合與計量。在這些行業的工藝過程中，都需要準確計量物料，實現按計量比例混合攪拌以進行后續生產。

一般的計量料倉,物料出口下方的輸送設備（如皮帶機、板喂稱等）是與料倉分開安裝的，這樣當打開料倉出口處的閥門時,物料直接落到輸送設備上，這時有相當一部分倉內物料（即料倉出口面上方的一部分物料）的重力也是作用在輸送設備上，尤其是料倉出口越大時這部分物料就越多；而料倉計量傳感器是計量料倉內部所有物料的，此時，出口處的物料不在計量傳感器的計量范圍內，因此造成了支撐在料倉支座部位的料倉計量傳感器計量結果不準確，計量結果偏小。

料倉出口面上方的一部分物料,是指A和B區域，當料倉出口完全打開時，理想狀態下（物料表面光滑，物料若水狀），A和B區域物料的重力是作用在料倉下游輸送設備上的，所以料倉傳感器計量的物料重量不包括A和B部分。一般狀態下，物料是有黏性的，因此，只有B區域物料的重力作用在料倉下游輸送設備上，料倉傳感器計量的物料重量不包括B部分,根據物料黏性的不同，B部分的大小也就不同了（見圖1）。

2 技術方案

根據稱重料倉結構的力學特性，結合設計人員的設計經驗，充分利用了計算機模擬技術的直觀性和顯化性，經討論研究，確定了吊架的位置及固定方式。帶吊架稱重料倉改變了傳統稱重設備放在地面上的稱重方式，其吊架高于地面，這種安裝方式使得物料輸送設備脫離地面，倉體整體地由傳感器支座安裝在工作平臺上并受該傳感器支座的固定，不會產生水平方向的位移，使傳感器支座上重力傳感器只受到垂直方向產生的力,因此物料計量準確。

該料倉與現有技術相比，結構簡單可靠，計量準確，適用范圍廣泛，經濟效益明顯，可大量向其他相關行業推廣應用。

2.1 帶吊架稱重料倉的整體結構

帶吊架稱重料倉的整體結構如圖2所示。

倉體1和倉蓋2、固定支撐3都是普通鋼板焊接而成，固定支撐3下安裝有稱重傳感器4，稱重傳感器4除了計量物料外，還可以在初始階段標量校準物料輸送設備7的稱體，倉體的圓錐體部分中部外側固定有連接吊架5，該吊架5懸空于地面上。物料輸送設備7安裝在吊架的下部，吊架懸空。

該帶吊架稱重料倉的主要工作過程：物料經倉蓋上的進料口落入料倉內，通過料倉出料口、棒閥落入安裝在吊架的皮帶機上，經皮帶機傳輸到下一生產環節。本設備的吊架高于地面，這種安裝方式使得物料輸送設備脫離地面，倉體整體地由傳感器支撐在平臺上。

2.2 帶吊架稱重料倉技術參數

帶吊架稱重料倉技術參數見表1。

表1 帶吊架稱重料倉

2.3 高黏濕料倉設計校核

根據圖紙要求，對主要部件依照殼單元建立有限元模型，如圖3所示。

圖1 普通稱重料倉的物料流程示意圖

圖2 帶吊架稱重料倉的整體結構

圖3 帶吊架稱重料倉有限元模型

料倉材質采用普通碳鋼（Q235），彈性模量2.06×105 MPa，泊松比0.3，密度7 850 kg/m3。

除了料倉自重載荷外，還有儲存的松散物料對料倉結構的壓力。根據標準DIN 1055-6（建筑設計負荷,圓形料倉的載荷），定義物料系數并核算。

校核結果如下：

1）位移結果：最大位移為21 mm。

2）應力結果：最大等效應力為174 MPa，為應力集中點，除去其應力集中點,最大等效應力為152 MPa，小于材料屈服極限235 MPa。

有限元分析證明：料倉的強度和剛度滿足工程設計要求。

3 項目應用

根據優化設計的成果，將在國內和國外的水泥廠中進行試驗并廣泛的推廣、實施。在物料配料系統都做到了精確計量，提高了料倉傳感器計量精度,同時給輸送設備的在線標定提供了可靠的保證。

摩洛哥FES項目應用的照片如圖4所示。

圖4 摩洛哥FES項目應用圖

4 總結

帶吊架稱重料倉改變了傳統稱重設備放在地面上的稱重方式，將輸送設備和料倉通過吊架連接成一個整體，這種安裝方式使得料倉計量傳感器能計量出這個整體內的物料重量，有效解決了在下料過程中不定時的產生不均勻下料從而使料倉傳感器計量出現波動的情況。物料輸送設備脫離地面，倉體整體地由傳感器支座安裝在工作平臺上并受該傳感器支座的固定,不會產生水平方向的位移，使傳感器支座上重力傳感器只受到垂直方向產生的力，因此物料計量準確。

《一種帶吊架稱重料倉》已正式獲得國家實用新型專利證書，其專利號為ZL 201220038049.2。