著水小麥對斗式提升機產量的影響及解決方案

◎ 劉 磊，彭茗暉，趙 偉

（鄭州中糧科研設計院有限公司，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用[1]。斗式提升機的優點是按垂直方向輸送物料，占地面積很小；物料提升穩定，提升高度高和輸送量大；且在全封閉罩殼內進行工作，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，構成了斗式提升機的完整工作過程。任何一個過程出現問題，都會影響斗式提升機的正常工作，輕則產生回流，降低產量，重則發生堵塞，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量下降和進料口堵塞的問題。通過項目現場的調試觀察，分析造成斗式提升機產量下降以及進料口堵塞的原因，并總結歸納出有關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小麥加工生產線改造項目中，清理工段的小麥經過著水調質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20世紀70年代依照舊有加工工藝設計所建造，所以廠房在空間尺寸及結構形式上都對改造的新工藝造成了一定影響，即潤麥倉上方沒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方案，工藝流程技術方案見圖1，即初次清理后的小麥經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，結合小麥著水的目標水分，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質，著水后的小麥再經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，輸送小麥產量可達30 t·h-1。通過工藝前端設置小麥初清流量稱，使得清理及潤麥的小麥流量穩定在20 t·h-1，兩道斗式提升機均采用逆向進料的方式提升。

在項目安裝調試階段，檢測到小麥原糧水分為12.5%。在按照目標流量20 t·h-1運行時，第一道斗式提升機（未著水小麥）的進口、出口未出現物料堵塞的現象，斗式提升機正常運轉。小麥經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量穩定在20 t·h-1。根據目標水分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攪拌調質。著水作業完成后，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部。而后，著水機由于物料堵塞運行負荷過大而造成停機。

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備因本身質量問題無法達到目標產量。驗證過程：將著水控制儀關閉，不進行小麥著水，觀察設備是否能夠正常工作并且能夠達到20 t·h-1的目標產量。

按照上述過程進行現場調試，首先將設備啟動空轉后再開始小麥供料，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、出口未出現堵塞現象，畚斗帶不存在打滑的現象，傳動帶未出現打滑或脫落現象，產量能夠穩定在20 t·h-1，斗式提升機正常工作。由此得出結論，第二道斗式提升機并非因自身質量問題而導致無法達到目標產量。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產生了影響。

（2）分析和驗證因小麥著水后物理特性的變化，致使斗式提升機產生故障無法工作還是僅僅導致斗式提升機的產量降低。驗證過程：繼續保持3.5%水分的添加混合量，把初始小麥流量設定在5 t·h-1，調試、觀察斗式提升機的運轉情況，若運轉正常，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情況。

按照上述過程進行現場調試，小麥流量設定在5 t·h-1的情況下，進口未出現堵塞情況，斗式提升機提料穩定，正常運轉。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情況，當流量到達8 t·h-1后，斗式提升機進口處開始出現小麥堆積的現象，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，但對斗式提升機產能降低有明顯作用。

（3）分析和驗證著水小麥的著水量與斗式提升機的產量間的關系。驗證過程：調整小麥的著水量為2%，初始設定流量小麥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情況。

按照上述過程進行現場調試，小麥流量設定在5 t·h-1的情況下，斗式提升機運轉正常。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情況，當流量到達12 t·h-1后，斗式提升機進口處開始出現小麥堆積現象，0.5 h后就將斗式提升機的進料口完全堵塞。由此可以得出結論：小麥的著水量與斗式提升機的產量存在負相關的關系，即著水量增加，斗式提升機產量相應減小。

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下，產量會逐漸降低。下面通過觀察進入斗式提升機進料口小麥的狀態，簡要分析著水后的小麥致使斗式提升機的產量降低的原因.

（1）觀察未經著水的小麥進入斗式提升機進料口裝料狀態，如圖2所示。

圖2 未經著水的小麥進入斗式提升機進料口裝料狀態圖

（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，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，小麥顆粒表面出現黏滯，進而導致糧粒間的摩擦力增大的結果。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，在上行側只接觸少量的小麥，畚斗裝滿系數較低實際產量降低。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 項目現場的困難

鑒于小麥的著水量與斗式提升機的產量存在負相關的關系，即著水量增加，斗式提升機產量相應減少。如果需要現場達到目標產量，最直接有效的方案是：對現有設備進行更換，即調整此工段斗式提升機的選型，選擇產量較大的型號。但由于現場調試工期緊張，若對該臺斗式提升機進行更換，則需要完成設備的再次生產備貨、設備發運、報關出口，并在塔吉克斯坦境內清關、運輸至項目現場。除此之外，由于斗式提升機型號變更導致預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，對現有設備進行更換的方案在現場并不具有可行性。

4 項目現場的解決方案

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

造成斗式提升機產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低引起物料在基座內堆積，斗式提升機產量降低。因此，提高斗式提升機畚斗的裝滿系數將是有效提高斗式提升機對著水小麥提升產量的方法。適當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上行，在進料口處將有相當一部分的著水小麥直接落入斗式提升機畚斗內，畚斗的裝滿系數得到極大的提高，斗式提升機的產量隨之提高。

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

根據圖4對斗式提升機的進料口高度進行適當調整，較原有位置提高120 mm。為保證調試的連續性和穩定性，開機后將小麥著水量設定為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、出口未出現物料堵塞現象，斗式提升機運轉正常。至此，該現場調試中出現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的裝料狀態圖

5 結論與建議

本文提出解決措施表明，通過適當調整斗式提升機的進料口高度，可以有效解決現場因小麥著水造成斗式提升機進料口堵塞的現象。在對糧食加工項目進行工藝設計時，應該充分考慮到高水分糧食物料散落性差、自流角大而導致垂直輸送環節帶料量降低的工況。因此，在工藝設計設備選型時，應對該部分提升設備型號進行適當的放大。此外，筆者建議斗式提升機設備生產廠家可以對高水分糧食作物進行糧食物料水分與設備產量進行相關性分析，為設備選型和現場調試工作提供理論依據。