大型平底筒倉清倉機(jī)性能優(yōu)化

張偉剛，孫浩波，劉仕瑞

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院泰州分院，江蘇 泰州 225300）

我國人口基數(shù)大，一直是糧食的進(jìn)口和消費(fèi)的大國，受2020年突如其來的疫情影響，糧食的供應(yīng)鏈和貿(mào)易鏈都受到不小影響，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示2020年我國糧食進(jìn)口量增加了28%。應(yīng)對糧食貿(mào)易的不確定性、增加糧食的儲運(yùn)能力成為各大糧企頭等大事，為此各大港口及糧食儲運(yùn)企業(yè)的大型平底筒倉的數(shù)量也一直在不斷增長，作為平底筒倉專用裝備，清倉機(jī)必不可少，相比于小車式清倉機(jī)，軌道式清倉機(jī)更適用于大型平底筒倉。筒倉直徑越大，受糧食等物料流動(dòng)性的影響越大，更易造成筒倉內(nèi)部物料結(jié)拱[1]，使得清倉機(jī)工作負(fù)荷增加，同時(shí)因糧食儲存量大，清倉機(jī)的機(jī)架受力更大，容易造成整機(jī)的變形；筒倉兩個(gè)出料口易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，一旦發(fā)生清倉機(jī)整機(jī)變形和出料口堵料將會(huì)給糧食存儲企業(yè)帶來巨大的損失。本文通過對大型平底筒倉清倉機(jī)的質(zhì)量事故進(jìn)行分析，對清倉機(jī)護(hù)罩結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電方式、控制反饋模式進(jìn)行升級優(yōu)化，使之更加適應(yīng)大型筒倉工作要求，解決了清倉機(jī)在大型平底筒倉中易變形、易堵料的現(xiàn)象。

1 護(hù)罩結(jié)構(gòu)優(yōu)化

軌道式清倉機(jī)安裝在平底筒倉內(nèi)的底部，一般待物料自動(dòng)流出到一定程度后進(jìn)行倉底清倉作業(yè)，因此清倉機(jī)正常情況下是埋藏在糧食的底部，為了保證清倉機(jī)整機(jī)正常工作，螺旋葉片組成絞龍，其外部護(hù)罩必不可少。原設(shè)計(jì)采用護(hù)架鋼梁加斜拉筋的結(jié)構(gòu)（見圖1），護(hù)罩整體重量偏重，且整體剛性較差，一旦護(hù)架鋼梁發(fā)生變形將導(dǎo)致整機(jī)變形，同時(shí)需要現(xiàn)場配焊易導(dǎo)致焊接變形，增加現(xiàn)場安裝工作量。

圖1 清倉機(jī)護(hù)罩原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的護(hù)罩采用筋板結(jié)構(gòu)（見圖2），取消了護(hù)架鋼梁，同時(shí)對筋板進(jìn)行鏤空設(shè)計(jì)，減少了整機(jī)的自重，改進(jìn)后護(hù)罩的整體重量為改進(jìn)前的重量的78.3%，且整體剛性有了顯著提高。

圖2 清倉機(jī)護(hù)罩改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)清倉機(jī)護(hù)罩模型建立有限元分析模型，經(jīng)ANSYS有限元分析見圖3和圖4，改進(jìn)后的護(hù)罩結(jié)構(gòu)在整體剛性上比改進(jìn)前結(jié)構(gòu)提升了27.3%。

圖3 清倉機(jī)護(hù)罩原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有限元分析模型

圖4 清倉機(jī)護(hù)罩改進(jìn)后結(jié)構(gòu)有限元分析模型

2 導(dǎo)電結(jié)構(gòu)優(yōu)化

原清倉機(jī)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)采用的是內(nèi)置式導(dǎo)電滑環(huán)設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能滿足清倉機(jī)實(shí)現(xiàn)繞筒倉旋轉(zhuǎn)工作，該裝置為內(nèi)置式的，而筒倉環(huán)境為防爆環(huán)境，通常為粉塵防爆21區(qū)[2]，因此內(nèi)置式導(dǎo)電滑環(huán)需要做防塵設(shè)計(jì)，占據(jù)空間較大，會(huì)大大減少物料流出的截面空間（見圖5a）。

改進(jìn)的清倉機(jī)采用外置導(dǎo)電滑環(huán)設(shè)計(jì) （見圖5b），該結(jié)構(gòu)不僅維修方便，大大增加了出料口的截面，使得清倉出料更順暢，不會(huì)因?yàn)榫植考Z食結(jié)拱而造成堵料，外置結(jié)構(gòu)使得導(dǎo)電部分位于防爆區(qū)域外，減小了筒倉群的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

圖5 導(dǎo)電滑環(huán)方案

3 控制方式優(yōu)化

原裝置采用PLC控制，無法通過調(diào)節(jié)清倉機(jī)的速度來調(diào)節(jié)出倉效率，也無法根據(jù)工作負(fù)荷調(diào)整工作速度，對堵料情況無法做出預(yù)判，容易導(dǎo)致堵料而損壞清倉機(jī)。改進(jìn)后的裝置增加了如下控制功能：①采用變頻器控制，可控制出倉量和按照要求調(diào)節(jié)清倉機(jī)速度；②PI反饋控制，根據(jù)電流大小控制清倉絞龍的速度；③出料口增加阻旋式料位器，能根據(jù)料位計(jì)信號探測物料，根據(jù)反饋信號控制絞龍速度及暫停；④增加鎖機(jī)功能，當(dāng)絞龍電機(jī)連續(xù)兩次報(bào)警或者行走連續(xù)兩次報(bào)警后，啟動(dòng)鎖機(jī)功能，需經(jīng)過人工手動(dòng)排除故障，確認(rèn)無誤后方能再次啟動(dòng)設(shè)備；⑤增加設(shè)備使用計(jì)時(shí)功能，通過累計(jì)時(shí)間顯示，提醒客戶定期維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備。

4 小結(jié)

大型平底筒倉的建設(shè)提升了糧食儲運(yùn)的效率，清倉機(jī)作為筒倉清倉必不可少的設(shè)備，一旦發(fā)生整機(jī)變形、堵料、爆炸等事故，將會(huì)影響企業(yè)整個(gè)糧食加工及儲運(yùn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文通過對清倉機(jī)的護(hù)罩整體結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電方式、控制方式進(jìn)行優(yōu)化，使小型平底筒倉成熟使用的清倉機(jī)更適用于大型平底筒倉，經(jīng)過優(yōu)化后的清倉機(jī)整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，控制效率更高，風(fēng)險(xiǎn)隱患更小。