王樹剛 陶 瑛 李會如

中材建設(shè)有限公司（100176）

帶吊架稱重料倉的開發(fā)與應(yīng)用

王樹剛 陶 瑛 李會如

中材建設(shè)有限公司（100176）

0 引言

近幾年我國的城市化進程不斷推進，對水泥的需求越來越大，進而帶動了我國水泥行業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，設(shè)備的大型化、自動化程度越來越高，對相關(guān)輔助設(shè)備的要求也相應(yīng)提升。技術(shù)進步對生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)提出了更高的要求，計量的精準就是其中之一。

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

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量。在這些行業(yè)的工藝過程中，都需要準確計量物料，實現(xiàn)按計量比例混合攪拌以進行后續(xù)生產(chǎn)。

一般的計量料倉,物料出口下方的輸送設(shè)備（如皮帶機、板喂稱等）是與料倉分開安裝的，這樣當打開料倉出口處的閥門時,物料直接落到輸送設(shè)備上，這時有相當一部分倉內(nèi)物料（即料倉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，尤其是料倉出口越大時這部分物料就越多；而料倉計量傳感器是計量料倉內(nèi)部所有物料的，此時，出口處的物料不在計量傳感器的計量范圍內(nèi)，因此造成了支撐在料倉支座部位的料倉計量傳感器計量結(jié)果不準確，計量結(jié)果偏小。

料倉出口面上方的一部分物料,是指A和B區(qū)域，當料倉出口完全打開時，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下游輸送設(shè)備上的，所以料倉傳感器計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下游輸送設(shè)備上，料倉傳感器計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（見圖1）。

2 技術(shù)方案

根據(jù)稱重料倉結(jié)構(gòu)的力學特性，結(jié)合設(shè)計人員的設(shè)計經(jīng)驗，充分利用了計算機模擬技術(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，倉體整體地由傳感器支座安裝在工作平臺上并受該傳感器支座的固定，不會產(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,因此物料計量準確。

該料倉與現(xiàn)有技術(shù)相比，結(jié)構(gòu)簡單可靠，計量準確，適用范圍廣泛，經(jīng)濟效益明顯，可大量向其他相關(guān)行業(yè)推廣應(yīng)用。

2.1 帶吊架稱重料倉的整體結(jié)構(gòu)

帶吊架稱重料倉的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

倉體1和倉蓋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除了計量物料外，還可以在初始階段標量校準物料輸送設(shè)備7的稱體，倉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。

該帶吊架稱重料倉的主要工作過程：物料經(jīng)倉蓋上的進料口落入料倉內(nèi)，通過料倉出料口、棒閥落入安裝在吊架的皮帶機上，經(jīng)皮帶機傳輸?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，倉體整體地由傳感器支撐在平臺上。

2.2 帶吊架稱重料倉技術(shù)參數(shù)

帶吊架稱重料倉技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 帶吊架稱重料倉

2.3 高黏濕料倉設(shè)計校核

根據(jù)圖紙要求，對主要部件依照殼單元建立有限元模型，如圖3所示。

圖1 普通稱重料倉的物料流程示意圖

圖2 帶吊架稱重料倉的整體結(jié)構(gòu)

圖3 帶吊架稱重料倉有限元模型

料倉材質(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。

除了料倉自重載荷外，還有儲存的松散物料對料倉結(jié)構(gòu)的壓力。根據(jù)標準DIN 1055-6（建筑設(shè)計負荷,圓形料倉的載荷），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，除去其應(yīng)力集中點,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：料倉的強度和剛度滿足工程設(shè)計要求。

3 項目應(yīng)用

根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的成果，將在國內(nèi)和國外的水泥廠中進行試驗并廣泛的推廣、實施。在物料配料系統(tǒng)都做到了精確計量，提高了料倉傳感器計量精度,同時給輸送設(shè)備的在線標定提供了可靠的保證。

摩洛哥FES項目應(yīng)用的照片如圖4所示。

圖4 摩洛哥FES項目應(yīng)用圖

4 總結(jié)

帶吊架稱重料倉改變了傳統(tǒng)稱重設(shè)備放在地面上的稱重方式，將輸送設(shè)備和料倉通過吊架連接成一個整體，這種安裝方式使得料倉計量傳感器能計量出這個整體內(nèi)的物料重量，有效解決了在下料過程中不定時的產(chǎn)生不均勻下料從而使料倉傳感器計量出現(xiàn)波動的情況。物料輸送設(shè)備脫離地面，倉體整體地由傳感器支座安裝在工作平臺上并受該傳感器支座的固定,不會產(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，因此物料計量準確。

《一種帶吊架稱重料倉》已正式獲得國家實用新型專利證書，其專利號為ZL 201220038049.2。