帶吊架稱重料倉(cāng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

王樹(shù)剛 陶 瑛 李會(huì)如

中材建設(shè)有限公司（100176）

帶吊架稱重料倉(cāng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

王樹(shù)剛 陶 瑛 李會(huì)如

中材建設(shè)有限公司（100176）

0 引言

近幾年我國(guó)的城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，對(duì)水泥的需求越來(lái)越大，進(jìn)而帶動(dòng)了我國(guó)水泥行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，設(shè)備的大型化、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，對(duì)相關(guān)輔助設(shè)備的要求也相應(yīng)提升。技術(shù)進(jìn)步對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更高的要求，計(jì)量的精準(zhǔn)就是其中之一。

作為水泥生產(chǎn)線中混和均化領(lǐng)域的稱重料倉(cāng)，在技術(shù)與功能方面有了長(zhǎng)足的發(fā)展，產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了多樣化和自動(dòng)化，但是計(jì)量問(wèn)題仍是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。一般的計(jì)量料倉(cāng),稱體都是直接安裝在地面上，物料落在稱體上時(shí)還受到地面對(duì)它的反作用力，這樣會(huì)造成了傳感器計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

1 技術(shù)背景

在建材、建筑、化工等行業(yè)中，都要用到物料或原材料的混合與計(jì)量。在這些行業(yè)的工藝過(guò)程中，都需要準(zhǔn)確計(jì)量物料，實(shí)現(xiàn)按計(jì)量比例混合攪拌以進(jìn)行后續(xù)生產(chǎn)。

一般的計(jì)量料倉(cāng),物料出口下方的輸送設(shè)備（如皮帶機(jī)、板喂稱等）是與料倉(cāng)分開(kāi)安裝的，這樣當(dāng)打開(kāi)料倉(cāng)出口處的閥門時(shí),物料直接落到輸送設(shè)備上，這時(shí)有相當(dāng)一部分倉(cāng)內(nèi)物料（即料倉(cāng)出口面上方的一部分物料）的重力也是作用在輸送設(shè)備上，尤其是料倉(cāng)出口越大時(shí)這部分物料就越多；而料倉(cāng)計(jì)量傳感器是計(jì)量料倉(cāng)內(nèi)部所有物料的，此時(shí)，出口處的物料不在計(jì)量傳感器的計(jì)量范圍內(nèi)，因此造成了支撐在料倉(cāng)支座部位的料倉(cāng)計(jì)量傳感器計(jì)量結(jié)果不準(zhǔn)確，計(jì)量結(jié)果偏小。

料倉(cāng)出口面上方的一部分物料,是指A和B區(qū)域，當(dāng)料倉(cāng)出口完全打開(kāi)時(shí)，理想狀態(tài)下（物料表面光滑，物料若水狀），A和B區(qū)域物料的重力是作用在料倉(cāng)下游輸送設(shè)備上的，所以料倉(cāng)傳感器計(jì)量的物料重量不包括A和B部分。一般狀態(tài)下，物料是有黏性的，因此，只有B區(qū)域物料的重力作用在料倉(cāng)下游輸送設(shè)備上，料倉(cāng)傳感器計(jì)量的物料重量不包括B部分,根據(jù)物料黏性的不同，B部分的大小也就不同了（見(jiàn)圖1）。

2 技術(shù)方案

根據(jù)稱重料倉(cāng)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，結(jié)合設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，充分利用了計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的直觀性和顯化性，經(jīng)討論研究，確定了吊架的位置及固定方式。帶吊架稱重料倉(cāng)改變了傳統(tǒng)稱重設(shè)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(shè)備脫離地面，倉(cāng)體整體地由傳感器支座安裝在工作平臺(tái)上并受該傳感器支座的固定，不會(huì)產(chǎn)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(chǎn)生的力,因此物料計(jì)量準(zhǔn)確。

該料倉(cāng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，計(jì)量準(zhǔn)確，適用范圍廣泛，經(jīng)濟(jì)效益明顯，可大量向其他相關(guān)行業(yè)推廣應(yīng)用。

2.1 帶吊架稱重料倉(cāng)的整體結(jié)構(gòu)

帶吊架稱重料倉(cāng)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

倉(cāng)體1和倉(cāng)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(jì)量物料外，還可以在初始階段標(biāo)量校準(zhǔn)物料輸送設(shè)備7的稱體，倉(cāng)體的圓錐體部分中部外側(cè)固定有連接吊架5，該吊架5懸空于地面上。物料輸送設(shè)備7安裝在吊架的下部，吊架懸空。

該帶吊架稱重料倉(cāng)的主要工作過(guò)程：物料經(jīng)倉(cāng)蓋上的進(jìn)料口落入料倉(cāng)內(nèi)，通過(guò)料倉(cāng)出料口、棒閥落入安裝在吊架的皮帶機(jī)上，經(jīng)皮帶機(jī)傳輸?shù)较乱簧a(chǎn)環(huán)節(jié)。本設(shè)備的吊架高于地面，這種安裝方式使得物料輸送設(shè)備脫離地面，倉(cāng)體整體地由傳感器支撐在平臺(tái)上。

2.2 帶吊架稱重料倉(cāng)技術(shù)參數(shù)

帶吊架稱重料倉(cāng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 帶吊架稱重料倉(cāng)

2.3 高黏濕料倉(cāng)設(shè)計(jì)校核

根據(jù)圖紙要求，對(duì)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(cāng)的物料流程示意圖

圖2 帶吊架稱重料倉(cāng)的整體結(jié)構(gòu)

圖3 帶吊架稱重料倉(cāng)有限元模型

料倉(cāng)材質(zhì)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(cāng)自重載荷外，還有儲(chǔ)存的松散物料對(duì)料倉(cāng)結(jié)構(gòu)的壓力。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN 1055-6（建筑設(shè)計(jì)負(fù)荷,圓形料倉(cāng)的載荷），定義物料系數(shù)并核算。

校核結(jié)果如下：

1）位移結(jié)果：最大位移為21 mm。

2）應(yīng)力結(jié)果：最大等效應(yīng)力為174 MPa，為應(yīng)力集中點(diǎn)，除去其應(yīng)力集中點(diǎn),最大等效應(yīng)力為152 MPa，小于材料屈服極限235 MPa。

有限元分析證明：料倉(cāng)的強(qiáng)度和剛度滿足工程設(shè)計(jì)要求。

3 項(xiàng)目應(yīng)用

根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的成果，將在國(guó)內(nèi)和國(guó)外的水泥廠中進(jìn)行試驗(yàn)并廣泛的推廣、實(shí)施。在物料配料系統(tǒng)都做到了精確計(jì)量，提高了料倉(cāng)傳感器計(jì)量精度,同時(shí)給輸送設(shè)備的在線標(biāo)定提供了可靠的保證。

摩洛哥FES項(xiàng)目應(yīng)用的照片如圖4所示。

圖4 摩洛哥FES項(xiàng)目應(yīng)用圖

4 總結(jié)

帶吊架稱重料倉(cāng)改變了傳統(tǒng)稱重設(shè)備放在地面上的稱重方式，將輸送設(shè)備和料倉(cāng)通過(guò)吊架連接成一個(gè)整體，這種安裝方式使得料倉(cāng)計(jì)量傳感器能計(jì)量出這個(gè)整體內(nèi)的物料重量，有效解決了在下料過(guò)程中不定時(shí)的產(chǎn)生不均勻下料從而使料倉(cāng)傳感器計(jì)量出現(xiàn)波動(dòng)的情況。物料輸送設(shè)備脫離地面，倉(cāng)體整體地由傳感器支座安裝在工作平臺(tái)上并受該傳感器支座的固定,不會(huì)產(chǎn)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(chǎn)生的力，因此物料計(jì)量準(zhǔn)確。

《一種帶吊架稱重料倉(cāng)》已正式獲得國(guó)家實(shí)用新型專利證書(shū)，其專利號(hào)為ZL 201220038049.2。