著水小麥對斗式提升機產(chǎn)量的影響及解決方案

◎ 劉 磊，彭茗暉，趙 偉

（鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450001）

斗式提升機是專門用在豎直或在大傾角（β＞70°）方向輸送物料的設(shè)備，可以輸送粉狀、粒狀或小塊狀物料，在糧油、化工、礦山、建材和輕工等部門廣泛應(yīng)用[1]。斗式提升機的優(yōu)點是按垂直方向輸送物料，占地面積很小；物料提升穩(wěn)定，提升高度高和輸送量大；且在全封閉罩殼內(nèi)進行工作，不易揚塵。斗式提升機的缺點是輸送物料的種類受限制，只適用于散粒物料和碎塊物料，過載敏感性大，容易堵塞，必須均勻給料[2]。斗式提升機的運行可分為3個過程，即裝料、提升和卸料。這3個過程緊密銜接，構(gòu)成了斗式提升機的完整工作過程。任何一個過程出現(xiàn)問題，都會影響斗式提升機的正常工作，輕則產(chǎn)生回流，降低產(chǎn)量，重則發(fā)生堵塞，造成停車[3]。

本文主要概述分析斗式提升機在裝料過程中，隨著小麥著水量及料流量的增加而造成的斗式提升機產(chǎn)量下降和進料口堵塞的問題。通過項目現(xiàn)場的調(diào)試觀察，分析造成斗式提升機產(chǎn)量下降以及進料口堵塞的原因，并總結(jié)歸納出有關(guān)的解決方案以及改進建議。

1 項目工況概述

在塔吉克斯坦400 t·d-1小麥加工生產(chǎn)線改造項目中，清理工段的小麥經(jīng)過著水調(diào)質(zhì)后本可以直接通過潤麥倉上方的絞龍輸送機進入各潤麥倉。由于本項目的小麥加工車間為蘇聯(lián)20世紀(jì)70年代依照舊有加工工藝設(shè)計所建造，所以廠房在空間尺寸及結(jié)構(gòu)形式上都對改造的新工藝造成了一定影響，即潤麥倉上方?jīng)]有足夠的空間能夠同時布置著水控制儀、水箱、小麥著水機和入倉絞龍輸送機。因此，本項目改造工藝采取了二次提升的技術(shù)方案，工藝流程技術(shù)方案見圖1，即初次清理后的小麥經(jīng)第一道斗式提升機提升后進入小麥著水控制儀，小麥在通過著水控制儀的檢測通道時，迅速檢測小麥的瞬時流量和水分，結(jié)合小麥著水的目標(biāo)水分，計算出著水機所需的加水量，水箱供水，小麥在著水機中攪拌調(diào)質(zhì)，著水后的小麥再經(jīng)過第二道斗式提升機提升進入潤麥倉上方的絞龍輸送機，繼而輸送進入潤麥倉。

圖1 工藝流程技術(shù)方案圖

在上述工藝方案中，所用的兩道斗式提升機選型為TDTG40/18，輸送小麥產(chǎn)量可達30 t·h-1。通過工藝前端設(shè)置小麥初清流量稱，使得清理及潤麥的小麥流量穩(wěn)定在20 t·h-1，兩道斗式提升機均采用逆向進料的方式提升。

在項目安裝調(diào)試階段，檢測到小麥原糧水分為12.5%。在按照目標(biāo)流量20 t·h-1運行時，第一道斗式提升機（未著水小麥）的進口、出口未出現(xiàn)物料堵塞的現(xiàn)象，斗式提升機正常運轉(zhuǎn)。小麥經(jīng)第一道斗式提升機提升后順利進入到著水控制儀的通道，著水控制儀檢測到瞬時產(chǎn)量穩(wěn)定在20 t·h-1。根據(jù)目標(biāo)水分16%的要求，通過水箱進入著水機的加水量為3.5%，小麥進入著水機后開始著水?dāng)嚢枵{(diào)質(zhì)。著水作業(yè)完成后，小麥進入第二道斗式提升機進行提升，在運行初始階段斗式提升機進口位置小麥流動較緩慢，5 min后即可觀察到著水后的小麥在斗式提升機的進口處逐步形成堆積，進料口上方的緩沖斗逐漸被小麥填滿，并沿溜管上行堆積至著水機內(nèi)部。而后，著水機由于物料堵塞運行負(fù)荷過大而造成停機。

2 問題分析

選用型號TDTG40/18的斗式提升機可達到30 t·h-1的裝載量，在流量控制20 t·h-1時，出現(xiàn)第二道斗式提升機進口堵塞情況。問題分析和試驗過程如下。

（1）分析和驗證以排除第二道斗式提升機設(shè)備因本身質(zhì)量問題無法達到目標(biāo)產(chǎn)量。驗證過程：將著水控制儀關(guān)閉，不進行小麥著水，觀察設(shè)備是否能夠正常工作并且能夠達到20 t·h-1的目標(biāo)產(chǎn)量。

按照上述過程進行現(xiàn)場調(diào)試，首先將設(shè)備啟動空轉(zhuǎn)后再開始小麥供料，通過前方流量稱保證小麥供料的均勻性。斗式提升機在本次的運行過程中，斗式提升機的進口、出口未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，畚斗帶不存在打滑的現(xiàn)象，傳動帶未出現(xiàn)打滑或脫落現(xiàn)象，產(chǎn)量能夠穩(wěn)定在20 t·h-1，斗式提升機正常工作。由此得出結(jié)論，第二道斗式提升機并非因自身質(zhì)量問題而導(dǎo)致無法達到目標(biāo)產(chǎn)量。通過此試驗過程可以得到一個肯定的論斷，即造成斗式提升機進口堵塞的原因是著水后的小麥與未著水的小麥之間存在物理特性的差異，對斗式提升機的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生了影響。

（2）分析和驗證因小麥著水后物理特性的變化，致使斗式提升機產(chǎn)生故障無法工作還是僅僅導(dǎo)致斗式提升機的產(chǎn)量降低。驗證過程：繼續(xù)保持3.5%水分的添加混合量，把初始小麥流量設(shè)定在5 t·h-1，調(diào)試、觀察斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況，若運轉(zhuǎn)正常，把小麥流量每隔0.5 h增加1 t·h-1，再觀察斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況。

按照上述過程進行現(xiàn)場調(diào)試，小麥流量設(shè)定在5 t·h-1的情況下，進口未出現(xiàn)堵塞情況，斗式提升機提料穩(wěn)定，正常運轉(zhuǎn)。隨后把小麥流量每隔0.5 h增加1 t·h-1，觀察斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況，當(dāng)流量到達8 t·h-1后，斗式提升機進口處開始出現(xiàn)小麥堆積的現(xiàn)象，20 min后就將斗式提升機的進料口完全堵塞。由此可以得出結(jié)論：著水后的小麥物理特性的變化并不會造成斗式提升機故障而致使斗式提升機無法運轉(zhuǎn)，但對斗式提升機產(chǎn)能降低有明顯作用。

（3）分析和驗證著水小麥的著水量與斗式提升機的產(chǎn)量間的關(guān)系。驗證過程：調(diào)整小麥的著水量為2%，初始設(shè)定流量小麥5 t·h-1，把小麥流量每隔0.5 h增加1 t·h-1，再觀察斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況。

按照上述過程進行現(xiàn)場調(diào)試，小麥流量設(shè)定在5 t·h-1的情況下，斗式提升機運轉(zhuǎn)正常。隨后把小麥流量每隔0.5 h增加1 t·h-1，觀察斗式提升機的運轉(zhuǎn)情況，當(dāng)流量到達12 t·h-1后，斗式提升機進口處開始出現(xiàn)小麥堆積現(xiàn)象，0.5 h后就將斗式提升機的進料口完全堵塞。由此可以得出結(jié)論：小麥的著水量與斗式提升機的產(chǎn)量存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即著水量增加，斗式提升機產(chǎn)量相應(yīng)減小。

通過上述3個分析驗證過程可以得出，隨著小麥著水量的增加，斗式提升機保持正常工作的狀態(tài)下，產(chǎn)量會逐漸降低。下面通過觀察進入斗式提升機進料口小麥的狀態(tài)，簡要分析著水后的小麥致使斗式提升機的產(chǎn)量降低的原因.

（1）觀察未經(jīng)著水的小麥進入斗式提升機進料口裝料狀態(tài)，如圖2所示。

圖2 未經(jīng)著水的小麥進入斗式提升機進料口裝料狀態(tài)圖

（2）觀察著水量為3.5%的小麥進入斗式提升機進料口裝料狀態(tài)，如圖3所示。

圖3 著水小麥進入斗式提升機進料口裝料狀態(tài)圖

通過觀察對比未著水小麥和著水后小麥進入斗式提升機進料口的狀態(tài)可知，著水后的小麥自流角相比于未著水的小麥自流角變得更大，流動性能顯著減弱。分析造成這樣的原因主要是由于在糧食表面水分增加后，小麥顆粒表面出現(xiàn)黏滯，進而導(dǎo)致糧粒間的摩擦力增大的結(jié)果。正是由于著水后的小麥自溜角變得更大致使斗式提升機在提升著水后的小麥時，進機的小麥幾乎全部流入機座底部，畚斗完全依靠挖取的方式裝料，在上行側(cè)只接觸少量的小麥，畚斗裝滿系數(shù)較低實際產(chǎn)量降低。因此，在斗提機底部的著水小麥將逐步形成堆積直至將斗式提升機的進料口完全堵塞。

3 項目現(xiàn)場的困難

鑒于小麥的著水量與斗式提升機的產(chǎn)量存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即著水量增加，斗式提升機產(chǎn)量相應(yīng)減少。如果需要現(xiàn)場達到目標(biāo)產(chǎn)量，最直接有效的方案是：對現(xiàn)有設(shè)備進行更換，即調(diào)整此工段斗式提升機的選型，選擇產(chǎn)量較大的型號。但由于現(xiàn)場調(diào)試工期緊張，若對該臺斗式提升機進行更換，則需要完成設(shè)備的再次生產(chǎn)備貨、設(shè)備發(fā)運、報關(guān)出口，并在塔吉克斯坦境內(nèi)清關(guān)、運輸至項目現(xiàn)場。除此之外，由于斗式提升機型號變更導(dǎo)致預(yù)留樓板洞孔尺寸變化，也會增加額外的工作量并造成時間的延誤。綜合上述原因，對現(xiàn)有設(shè)備進行更換的方案在現(xiàn)場并不具有可行性。

4 項目現(xiàn)場的解決方案

為解決該調(diào)試中出現(xiàn)的問題，筆者對上述過程進行了認(rèn)真的分析和梳理，并結(jié)合項目現(xiàn)場的實際情況，提出了如下的解決方案。

造成斗式提升機產(chǎn)量降低的原因是著水后小麥水分增加，使糧食表面黏滯，糧粒間的摩擦力增大，流動性變差，導(dǎo)致小麥自流角增大而無法被帶料，造成斗式提升機的畚斗裝滿系數(shù)低引起物料在基座內(nèi)堆積，斗式提升機產(chǎn)量降低。因此，提高斗式提升機畚斗的裝滿系數(shù)將是有效提高斗式提升機對著水小麥提升產(chǎn)量的方法。適當(dāng)提高斗式提升機進料口的高度，畚斗在機座底部帶走部分小麥后繼續(xù)上行，在進料口處將有相當(dāng)一部分的著水小麥直接落入斗式提升機畚斗內(nèi)，畚斗的裝滿系數(shù)得到極大的提高，斗式提升機的產(chǎn)量隨之提高。

上述方案涉及到現(xiàn)場的改動部分較少，并且能夠有效解決斗式提升機對著水后小麥提升產(chǎn)量降低的問題，因此該解決方案具有可行性。

根據(jù)圖4對斗式提升機的進料口高度進行適當(dāng)調(diào)整，較原有位置提高120 mm。為保證調(diào)試的連續(xù)性和穩(wěn)定性，開機后將小麥著水量設(shè)定為3.5%不變，流量控制在10 t·h-1，隨后小麥流量向上逐級增加，直至斗式提升機中著水小麥流量達到20 t·h-1。在上述的運行過程中，斗式提升機的進口、出口未出現(xiàn)物料堵塞現(xiàn)象，斗式提升機運轉(zhuǎn)正常。至此，該現(xiàn)場調(diào)試中出現(xiàn)的斗式提升機進料口堵塞問題成功得到解決。

圖4 斗式提升機進料口提升120 mm的裝料狀態(tài)圖

5 結(jié)論與建議

本文提出解決措施表明，通過適當(dāng)調(diào)整斗式提升機的進料口高度，可以有效解決現(xiàn)場因小麥著水造成斗式提升機進料口堵塞的現(xiàn)象。在對糧食加工項目進行工藝設(shè)計時，應(yīng)該充分考慮到高水分糧食物料散落性差、自流角大而導(dǎo)致垂直輸送環(huán)節(jié)帶料量降低的工況。因此，在工藝設(shè)計設(shè)備選型時，應(yīng)對該部分提升設(shè)備型號進行適當(dāng)?shù)姆糯蟆４送猓P者建議斗式提升機設(shè)備生產(chǎn)廠家可以對高水分糧食作物進行糧食物料水分與設(shè)備產(chǎn)量進行相關(guān)性分析，為設(shè)備選型和現(xiàn)場調(diào)試工作提供理論依據(jù)。