灌箱料斗防積料結構形式的研究與改造

◎ 薛 昌，王元波，史緯琦，呂晗愷，陳厚斌，陳均樂，張 星，管慶林

（山東港口集團青島港董家口分公司，山東 青島 266000）

移動大料斗是常用的散貨市提設施，常見的料斗形式為直通式的裝車料斗，作業形式單一。隨著行業需求的不斷發展和進步，為更好地進行散貨的裝卸，更多貨主傾向于散貨市提灌箱。傳統的裝卸流程為：接卸散貨—打料至指定灌箱工位—灌箱。當物料量過少時，此作業形式單位時間內有效利用率較低，可能會由于實際的單噸能耗過高，對單噸的實際作業收益產生影響。為改善這一情況，實現降低能耗提升收益，將傳統料斗結構改造成為靈活性高、作業效率快的灌箱設施成為行業的研究熱點。

1 主要問題

基于灌箱工藝的需求，目前的料斗結構改造主要形式為在儲料斗側壁加裝物料的引流溜槽，實現物料的引流灌箱。

①從引流槽的加裝而言，常用的加裝方式為在料斗側壁開口后對接安裝，但開口往往會高于料斗底面的邊線，使得對接的溜槽入料口與儲料斗的底部形成一定的高度差，當內部物料低于該高度差時，便會有積料情況發生。②由于儲料斗為倒立的梯臺體結構，若使用溜槽進行灌箱，其底部的中間物料易成為積料區，清理中間物料時須由人員進入儲料斗進行清理。③從引流槽的結構安裝方面來看，為方便對引流槽的控制，會根據引流槽分段對接情況，在恰當高度位置處加裝電動閘門，但由于閘門安裝并非溜槽的一體化設計，易產生安裝誤差，特別是在閘板與前后管槽的對接位置，極易出現高度差，從而導致在對接位置處形成梯臺，阻擋部分物料下落，引起積料情況的產生。因此，為防止在裝卸過程中出現混票、混質的情況，每次完成作業計劃后，都需派遣專人進入儲料斗內，對積料進行全面清理，不僅費時費力，且存在較高的作業風險[2]。

針對上述問題情況，消除料斗內中間位置的沉積型積料，避免在部件對接過程中產生的高度差，是灌箱料頭結構研究改造的重點方向。

2 設計方案

基于灌箱工藝中的常見問題，研究設計了一種可用于灌箱作業的防積料料斗結構。該灌箱料斗的總體框架與常見的移動料斗結構基本相同，不同點在于儲料斗的內部結構以及溜槽閘門對裝箱物料的控制形式上，這兩點是實現料斗無積料、改善作業工藝的關鍵點[4]。

結合圖1、圖2、圖3可以看出，料斗的內部結構是由斜面組成的兩個倒錐臺容倉組成，與常見的梯形容倉結構不同。其中，倒錐容倉的內側斜邊延長，與其余三面邊線在容倉的側面構成平面，如圖4所示。以該平面作為引流槽的入料口，以倒錐型內斜邊延長線為基準，進行對接安裝[3]。保證了引流槽的下表面始終與倒錐型溜槽延長斜面始終處于統一同一斜面，從而避免了高度差，防止積料的產生[1]。

圖1 料斗正視圖

圖2 料斗側視圖

圖4 料斗閘門結構圖

在引流槽的結構方面，舍棄傳統在溜槽槽體對接位置處安裝電動閘門的設計，選擇在抑塵料斗的出料口處加裝以氣源為動力輸出控制的氣動弧形門[5]，如圖5所示，弧形門兩瓣門通過氣缸實現開啟關閉，氣源動力通過小型空壓機提供；由于為氣動控制，相比于傳統的電動閘門而言，省去了復雜的傳動機構，結構上更為簡單，閘門動作更為迅捷可靠；在閘門的控制方面，只需在氣缸位置處加裝電磁閥即可，不必和傳統的電動閘門一樣，包含減速箱、絲杠、電機等復雜結構部件，安裝便捷，以控制結構形式，從而實現對溜槽出料的控制。

圖5 弧形門操作流程圖

具體操作過程：料斗內布置有料位傳感器，當料斗內有物料時，觸發料位檢測裝置，反饋物料裝卸到位信號，弧形門控制器作業燈亮燈提醒，現場作業人員啟動空壓機，氣源供氣，對弧形門進行相關作業操作。

注：10-氣動系統。

3 效益分析

以山東省青島市董家口港區為例，根據原有的灌箱工藝，需先通過門機抓取物料通過流程設備進入糧食筒倉，經流程將物料運輸至指定位置后，再經翻箱設備進行灌箱，環節煩雜，設備參與多、能耗高，單噸效益低；另外，物料的多級轉運會在沿途產生大量粉塵及積料、撒漏情況，人工巡視、清掃成本的投入也提升了作業成本。

（1）能耗上，該灌箱料斗投入使用后，實現了船邊的直接灌箱作業，省去了中間繁雜的轉運環節。經初步測算，原灌箱工藝單噸的平均能耗支出費用約為1.96元，而灌箱大料斗的電耗支出主要方面為電子閥、空壓機低耗型設施，單噸能耗平均輸出費用約為0.037元，能耗支出費用大幅下降98.1%。

（2）結構上，大料斗箱體兩側增設的溜槽，使其可同時匹配兩個翻箱工位，僅需一臺正面吊即可配合完成兩個工位吊裝作業，優化了原有的一車一工位的翻箱工藝，緩解正面吊用車緊張的問題。根據現場測算，在相同的作業環境下，可提高作業效率近30%，單車作業效益得到明顯提升。以儲料斗底面作為溜槽的進料口，實現對接的無高位，避免了料斗內部積料，不再需要由專人清理，降低了從業人員的工作強度；結合泊位位置，料斗擺放作業位置相對確定，使原來的沿線動態巡視變為僅需兩人的定點盯靠，實現了人員投入的優化，減少了人工成本的投入；另外，基于環保作業要求，在料斗上端使用抑塵圍網，料斗溜槽采用抑塵料斗，極大降低了粉塵冒溢和清理難度，實現了對作業環境的有效改善，減少了清掃的人工成本支出。

（3）性能上，由于料斗整體基本為一體式的純機械式結構，不包含復雜的電控系統、傳動機構，出現問題、故障的可能性較低，在做好日?？蚣芙Y構及基礎電路檢查的基礎上，即可滿足維修維保要求，設備投產后，維護維保支出費用低廉。

4 結語

散貨灌箱是散貨裝卸的一個大的趨勢，本文提出的大料斗結構，結合所在港區的作業特點，綜合考慮灌箱作業的各個方面的因素，并基于常見的難點、堵點問題，從結構和控制方面優化相關從業工藝流程，降低工作強度，減少作業人員的投入和成本投入，為散雜貨作業接卸工藝提供更多優化提升方案的可能。在實際投產使用后，取得了較為滿意的效果，尤其是在成本效益方面，成績斐然，具有較高的推廣使用價值。