淺析自動化立體冷庫建設

陳傳軍，劉利波，劉 昭

（北京機械工業自動化研究所 物流技術工程研究中心，北京 100011）

淺析自動化立體冷庫建設

陳傳軍，劉利波，劉 昭

（北京機械工業自動化研究所 物流技術工程研究中心，北京 100011）

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

自動化立體冷庫；安裝工藝；傳統冷庫

0 引言

隨著我國國民經濟和人民生活水平的持續發展和提高，食品質量和安全引起社會的高度重視，冷鏈物流越來越受關注，冷庫也在近幾年得以迅速發展。

據統計，我國冷庫每年的需求量正以30%的速度增長。然而相對于發達國家，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，歐美發達國家的大型冷庫，已基本實現了全自動化的溫度控制、沖霜、液位控制、自動保護、自動報警、自動記錄等，而我國全自動化冷庫數量較少。因此，我國現有冷庫容量尚不足，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實現冷鏈貨物的高密度存儲、自動化輸送，智能化管理調度，以減少冷庫內的人工作業。自動化立體冷庫包括以下幾部分：庫房、冷庫板、制冷系統、物流系統等。其中冷庫板和制冷系統對冷庫的制冷和保溫起到了至關重要的作用；適應于低溫操作的物流系統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鍵設備進行介紹。

1.1 冷庫型堆垛機

冷庫型堆垛機是自動化立體冷庫里存取貨物的重要設備，在一定程度上決定了立體冷庫的性能和穩定性。相比于常溫庫堆垛機，冷庫堆垛機在低溫狀態下需防止鋼結構“冷脆”及變溫應力；冷庫堆垛機電機需采用帶加溫模塊的耐低溫電機，電器元件也需要采用耐低溫器件；冷庫堆垛機上需安裝溫度探測感應；此外，常溫立體庫的堆垛機認址方式有激光測距儀認址、BPS條碼帶認址、認址片認址、編碼器認址等。由于冷庫的內部環境比較惡劣，可視效果較差，空間中彌漫霧氣，設備上結有霜層，采用BPS條碼帶認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構“冷脆”及變溫應力，使用耐低溫鋼材。根據GB50017-2003鋼結構設計規范規定，當結構工作溫度等于或低于0℃但高于-20℃時，Q235鋼和Q345鋼應具有0℃沖擊韌性的合格保證。當結構工作溫度等于或低于-20℃時，對Q235鋼和Q345鋼應具有-20℃沖擊韌性的合格保證。此外，由于制冷系統的風機需要定時檢修，貨架設計及安裝時需要為風機考慮充足的檢修空間。

3）輸送線

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

4）冷庫門

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

5）冷庫板及制冷系統

由于冷庫對于空氣的溫度、濕度、環境的要求都比較高，冷庫板和制冷系統的選擇至關重要。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。制冷系統的壓縮機有活塞式、螺桿式、離心式等，自動化立體冷庫中通常采用螺桿壓縮機并聯機組；冷凝器以蒸發式冷凝器換熱效果最好，常應用于立體冷庫中。此外，由于主庫區與出入庫區溫差較大，為了提高制冷效果，通常分別采用獨立制冷系統。

2 自動化立體冷庫與傳統冷庫對比

現在我國建設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冷庫進行對比：

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冷庫對比

4 自動化立體冷庫應用實例

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，立體冷庫南側為入庫輸送線，北側為出庫輸送線，冷庫通過過渡間與理貨區連接。冷庫庫內溫度-18℃，過渡間溫度-8℃，理貨區溫度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。

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；堆垛機機械部分采用Q235D材質，選用自帶加溫模塊的電機減速機，認址方式選擇BPS絕對認址方式，并在堆垛機上安裝溫度探測感應；輸送機材質選擇Q235D，光電開關選擇SICK的對射開關；冷庫門304-2B不銹鋼門板，門扇內高壓灌注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 結束語

高度自動化和智能化是冷庫的發展趨勢，通過某食品自動化立體冷庫項目的實施，已經能夠實現大型自動化立體冷庫的制冷系統自動化、安全防護自動化、信息追溯及檢索自動化，及輸送系統自動化，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節的效率。

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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 -），