淺析自動化立體冷庫建設(shè)

陳傳軍，劉利波，劉 昭

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所 物流技術(shù)工程研究中心，北京 100011）

淺析自動化立體冷庫建設(shè)

陳傳軍，劉利波，劉 昭

（北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所 物流技術(shù)工程研究中心，北京 100011）

冷庫是保證食品質(zhì)量和安全的重要設(shè)施，由于其工作環(huán)境惡劣，能源消耗大等特點(diǎn)，冷庫的機(jī)械化、自動化、信息化、智能化成為了我國冷庫的發(fā)展方向。自動化立體冷庫中使用的機(jī)械或電控設(shè)備都需適應(yīng)其低溫特性，安裝工藝也有所不同。本文將自動化立體冷庫與傳統(tǒng)的叉車貨架冷庫和樓庫式冷庫進(jìn)行對比，并引入某大型食品自動化立體冷庫的實(shí)例說明了自動化立體冷庫的建設(shè)。

自動化立體冷庫；安裝工藝；傳統(tǒng)冷庫

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的持續(xù)發(fā)展和提高，食品質(zhì)量和安全引起社會的高度重視，冷鏈物流越來越受關(guān)注，冷庫也在近幾年得以迅速發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計，我國冷庫每年的需求量正以30%的速度增長。然而相對于發(fā)達(dá)國家，仍存在一定差距，從冷庫容量來看，美國人口是我國人口的六分之一，而冷庫容量是我國的3.5倍；日本人口僅為我國人口的十分之一，冷庫容量卻是我國的2倍。從自動化水平來看，歐美發(fā)達(dá)國家的大型冷庫，已基本實(shí)現(xiàn)了全自動化的溫度控制、沖霜、液位控制、自動保護(hù)、自動報警、自動記錄等，而我國全自動化冷庫數(shù)量較少。因此，我國現(xiàn)有冷庫容量尚不足，自動化水平和效率還相對低下，自動化立體冷庫具有較大的發(fā)展空間。

1 自動化立體冷庫的重要組成

自動化立體冷庫能夠?qū)崿F(xiàn)冷鏈貨物的高密度存儲、自動化輸送，智能化管理調(diào)度，以減少冷庫內(nèi)的人工作業(yè)。自動化立體冷庫包括以下幾部分：庫房、冷庫板、制冷系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等。其中冷庫板和制冷系統(tǒng)對冷庫的制冷和保溫起到了至關(guān)重要的作用；適應(yīng)于低溫操作的物流系統(tǒng)保證了自動化立體冷庫的正常工作。下面對自動化立體冷庫的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行介紹。

1.1 冷庫型堆垛機(jī)

冷庫型堆垛機(jī)是自動化立體冷庫里存取貨物的重要設(shè)備，在一定程度上決定了立體冷庫的性能和穩(wěn)定性。相比于常溫庫堆垛機(jī)，冷庫堆垛機(jī)在低溫狀態(tài)下需防止鋼結(jié)構(gòu)“冷脆”及變溫應(yīng)力；冷庫堆垛機(jī)電機(jī)需采用帶加溫模塊的耐低溫電機(jī)，電器元件也需要采用耐低溫器件；冷庫堆垛機(jī)上需安裝溫度探測感應(yīng)；此外，常溫立體庫的堆垛機(jī)認(rèn)址方式有激光測距儀認(rèn)址、BPS條碼帶認(rèn)址、認(rèn)址片認(rèn)址、編碼器認(rèn)址等。由于冷庫的內(nèi)部環(huán)境比較惡劣，可視效果較差，空間中彌漫霧氣，設(shè)備上結(jié)有霜層，采用BPS條碼帶認(rèn)址方式是最合適的選擇。

圖1 自動化立體冷庫的組成

1.2 貨架

冷庫貨架材料同樣需要防止鋼結(jié)構(gòu)“冷脆”及變溫應(yīng)力，使用耐低溫鋼材。根據(jù)GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于0℃但高于-20℃時，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于-20℃時，對Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有-20℃沖擊韌性的合格保證。此外，由于制冷系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)需要定時檢修，貨架設(shè)計及安裝時需要為風(fēng)機(jī)考慮充足的檢修空間。

3）輸送線

輸送線是高層貨架堆垛機(jī)與出入庫區(qū)間輸送物料的設(shè)備。低溫環(huán)境下，輸送線的光電開關(guān)不能采用反射開關(guān)，要改用對射開關(guān)，以避免放光板起霧結(jié)霜造成光電開關(guān)信號錯誤。由于冷庫庫內(nèi)溫度通常為-18～-25℃，理貨區(qū)溫度通常為5～10℃，輸送線跨越不同溫度會發(fā)生結(jié)霜；因此，在庫區(qū)和理貨區(qū)之間需要規(guī)劃過渡間（過渡間溫度通常為-8℃），同時，過渡間的設(shè)計也最大程度地保持庫內(nèi)溫度平衡，防止冷空氣流失。

4）冷庫門

過渡間設(shè)計兩道冷庫門，兩道門互鎖設(shè)計（一道門開啟時，另一道門關(guān)閉）。為了減少能量損失，減少開門次數(shù)，門的開啟速度或通過過渡間的速度應(yīng)盡量快。門與輸送設(shè)備聯(lián)動，由自動控制系統(tǒng)控制，運(yùn)行快速準(zhǔn)確。冷庫門為平移門或提升門，門扇四周設(shè)有自限溫電纜防凍裝置，其門洞口地坎上加設(shè)地坪電加熱，以防止開門后產(chǎn)生冷凝水滴到地坪上凍結(jié)而損壞庫門。庫門有變頻裝置，鎖門防斷電裝置和庫內(nèi)卸鎖逃生裝置及風(fēng)幕機(jī)聯(lián)動裝置，具有任意位置啟閉、停電手動開門、關(guān)門遇阻回開防夾功能。

5）冷庫板及制冷系統(tǒng)

由于冷庫對于空氣的溫度、濕度、環(huán)境的要求都比較高，冷庫板和制冷系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要。冷庫板主要是用聚乙烯、聚苯烯、聚氨酯為夾芯板原料，以聚氨酯板最好，保溫性最好，不吸潮。制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式等，自動化立體冷庫中通常采用螺桿壓縮機(jī)并聯(lián)機(jī)組；冷凝器以蒸發(fā)式冷凝器換熱效果最好，常應(yīng)用于立體冷庫中。此外，由于主庫區(qū)與出入庫區(qū)溫差較大，為了提高制冷效果，通常分別采用獨(dú)立制冷系統(tǒng)。

2 自動化立體冷庫與傳統(tǒng)冷庫對比

現(xiàn)在我國建設(shè)的大部分冷庫為普通的叉車貨架冷庫或樓庫式冷庫，下面有針對性的將自動化立體冷庫與這兩種傳統(tǒng)冷庫進(jìn)行對比：

3 自動化立體冷庫的安裝工藝

自動化立體冷庫的安裝工藝用如下流程圖表示：

圖2 自動化立體冷庫安裝工藝

表1 自動化立體冷庫與傳統(tǒng)冷庫對比

4 自動化立體冷庫應(yīng)用實(shí)例

以某大型食品自動化立體冷庫為例，該食品冷庫長66.5米，寬38.5米，庫內(nèi)凈高20米。冷庫的貨架形式采用雙伸位組合橫梁式貨架，5臺雙伸堆垛機(jī)，立體冷庫南側(cè)為入庫輸送線，北側(cè)為出庫輸送線，冷庫通過過渡間與理貨區(qū)連接。冷庫庫內(nèi)溫度-18℃，過渡間溫度-8℃，理貨區(qū)溫度4℃。整個自動化立體冷庫能夠完成食品的存儲、出入庫、配送等任務(wù)。

圖2

此項目立庫高18.1米，6940個貨位，立柱采用兩段式，下立柱采用Q345D，上立柱采用Q235D；堆垛機(jī)機(jī)械部分采用Q235D材質(zhì)，選用自帶加溫模塊的電機(jī)減速機(jī)，認(rèn)址方式選擇BPS絕對認(rèn)址方式，并在堆垛機(jī)上安裝溫度探測感應(yīng)；輸送機(jī)材質(zhì)選擇Q235D，光電開關(guān)選擇SICK的對射開關(guān)；冷庫門304-2B不銹鋼門板，門扇內(nèi)高壓灌注100厚45kg/m3容重聚氨酯作隔熱、保溫，庫門啟閉速度為每秒200毫米。

5 結(jié)束語

高度自動化和智能化是冷庫的發(fā)展趨勢，通過某食品自動化立體冷庫項目的實(shí)施，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)大型自動化立體冷庫的制冷系統(tǒng)自動化、安全防護(hù)自動化、信息追溯及檢索自動化，及輸送系統(tǒng)自動化，大大提高了冷庫的的吞吐量、減少了人工成本、增加了土地利用率、從而提高了冷鏈物流倉儲環(huán)節(jié)的效率。

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THE

CHEN Chuan-jun, LIU Li-bo, LIU Zhao

TP24

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：1009-0134(2017)08-0166-04

2017-08-01

陳傳軍（19 -），