灌箱料斗防积料结构形式的研究与改造

◎ 薛 昌，王元波，史纬琦，吕晗恺，陈厚斌，陈均乐，张 星，管庆林

（山东港口集团青岛港董家口分公司，山东 青岛 266000）

移动大料斗是常用的散货市提设施，常见的料斗形式为直通式的装车料斗，作业形式单一。随着行业需求的不断发展和进步，为更好地进行散货的装卸，更多货主倾向于散货市提灌箱。传统的装卸流程为：接卸散货—打料至指定灌箱工位—灌箱。当物料量过少时，此作业形式单位时间内有效利用率较低，可能会由于实际的单吨能耗过高，对单吨的实际作业收益产生影响。为改善这一情况，实现降低能耗提升收益，将传统料斗结构改造成为灵活性高、作业效率快的灌箱设施成为行业的研究热点。

1 主要问题

基于灌箱工艺的需求，目前的料斗结构改造主要形式为在储料斗侧壁加装物料的引流溜槽，实现物料的引流灌箱。

①从引流槽的加装而言，常用的加装方式为在料斗侧壁开口后对接安装，但开口往往会高于料斗底面的边线，使得对接的溜槽入料口与储料斗的底部形成一定的高度差，当内部物料低于该高度差时，便会有积料情况发生。②由于储料斗为倒立的梯台体结构，若使用溜槽进行灌箱，其底部的中间物料易成为积料区，清理中间物料时须由人员进入储料斗进行清理。③从引流槽的结构安装方面来看，为方便对引流槽的控制，会根据引流槽分段对接情况，在恰当高度位置处加装电动闸门，但由于闸门安装并非溜槽的一体化设计，易产生安装误差，特别是在闸板与前后管槽的对接位置，极易出现高度差，从而导致在对接位置处形成梯台，阻挡部分物料下落，引起积料情况的产生。因此，为防止在装卸过程中出现混票、混质的情况，每次完成作业计划后，都需派遣专人进入储料斗内，对积料进行全面清理，不仅费时费力，且存在较高的作业风险[2]。

针对上述问题情况，消除料斗内中间位置的沉积型积料，避免在部件对接过程中产生的高度差，是灌箱料头结构研究改造的重点方向。

2 设计方案

基于灌箱工艺中的常见问题，研究设计了一种可用于灌箱作业的防积料料斗结构。该灌箱料斗的总体框架与常见的移动料斗结构基本相同，不同点在于储料斗的内部结构以及溜槽闸门对装箱物料的控制形式上，这两点是实现料斗无积料、改善作业工艺的关键点[4]。

结合图1、图2、图3可以看出，料斗的内部结构是由斜面组成的两个倒锥台容仓组成，与常见的梯形容仓结构不同。其中，倒锥容仓的内侧斜边延长，与其余三面边线在容仓的侧面构成平面，如图4所示。以该平面作为引流槽的入料口，以倒锥型内斜边延长线为基准，进行对接安装[3]。保证了引流槽的下表面始终与倒锥型溜槽延长斜面始终处于统一同一斜面，从而避免了高度差，防止积料的产生[1]。

图1 料斗正视图

图2 料斗侧视图

图4 料斗闸门结构图

在引流槽的结构方面，舍弃传统在溜槽槽体对接位置处安装电动闸门的设计，选择在抑尘料斗的出料口处加装以气源为动力输出控制的气动弧形门[5]，如图5所示，弧形门两瓣门通过气缸实现开启关闭，气源动力通过小型空压机提供；由于为气动控制，相比于传统的电动闸门而言，省去了复杂的传动机构，结构上更为简单，闸门动作更为迅捷可靠；在闸门的控制方面，只需在气缸位置处加装电磁阀即可，不必和传统的电动闸门一样，包含减速箱、丝杠、电机等复杂结构部件，安装便捷，以控制结构形式，从而实现对溜槽出料的控制。

图5 弧形门操作流程图

具体操作过程：料斗内布置有料位传感器，当料斗内有物料时，触发料位检测装置，反馈物料装卸到位信号，弧形门控制器作业灯亮灯提醒，现场作业人员启动空压机，气源供气，对弧形门进行相关作业操作。

注：10-气动系统。

3 效益分析

以山东省青岛市董家口港区为例，根据原有的灌箱工艺，需先通过门机抓取物料通过流程设备进入粮食筒仓，经流程将物料运输至指定位置后，再经翻箱设备进行灌箱，环节烦杂，设备参与多、能耗高，单吨效益低；另外，物料的多级转运会在沿途产生大量粉尘及积料、撒漏情况，人工巡视、清扫成本的投入也提升了作业成本。

（1）能耗上，该灌箱料斗投入使用后，实现了船边的直接灌箱作业，省去了中间繁杂的转运环节。经初步测算，原灌箱工艺单吨的平均能耗支出费用约为1.96元，而灌箱大料斗的电耗支出主要方面为电子阀、空压机低耗型设施，单吨能耗平均输出费用约为0.037元，能耗支出费用大幅下降98.1%。

（2）结构上，大料斗箱体两侧增设的溜槽，使其可同时匹配两个翻箱工位，仅需一台正面吊即可配合完成两个工位吊装作业，优化了原有的一车一工位的翻箱工艺，缓解正面吊用车紧张的问题。根据现场测算，在相同的作业环境下，可提高作业效率近30%，单车作业效益得到明显提升。以储料斗底面作为溜槽的进料口，实现对接的无高位，避免了料斗内部积料，不再需要由专人清理，降低了从业人员的工作强度；结合泊位位置，料斗摆放作业位置相对确定，使原来的沿线动态巡视变为仅需两人的定点盯靠，实现了人员投入的优化，减少了人工成本的投入；另外，基于环保作业要求，在料斗上端使用抑尘围网，料斗溜槽采用抑尘料斗，极大降低了粉尘冒溢和清理难度，实现了对作业环境的有效改善，减少了清扫的人工成本支出。

（3）性能上，由于料斗整体基本为一体式的纯机械式结构，不包含复杂的电控系统、传动机构，出现问题、故障的可能性较低，在做好日常框架结构及基础电路检查的基础上，即可满足维修维保要求，设备投产后，维护维保支出费用低廉。

4 结语

散货灌箱是散货装卸的一个大的趋势，本文提出的大料斗结构，结合所在港区的作业特点，综合考虑灌箱作业的各个方面的因素，并基于常见的难点、堵点问题，从结构和控制方面优化相关从业工艺流程，降低工作强度，减少作业人员的投入和成本投入，为散杂货作业接卸工艺提供更多优化提升方案的可能。在实际投产使用后，取得了较为满意的效果，尤其是在成本效益方面，成绩斐然，具有较高的推广使用价值。