艾志瑤

摘 要：大連港太平灣散糧泊位工程整個輸送工藝系統(tǒng)輸送能力為1500t/h，卸船作業(yè)流程中將物料輸送到計量塔后，需要將物料提升40米的高度后進入倉邊皮帶，然后進入筒倉頂部皮帶進行卸料。目前國內已經(jīng)投產的斗提機最大為1200t/h，無1500t/h及以上輸送能力的成型設備，若采用1500t/h需從新進行設計。因此在方案討論階段就對可行性進行了驗算，并在實施階段要進行一比一的樣機試驗，為確保設計成果真實有效，在大連港散糧碼頭進行了實驗。

關鍵詞：1500t/h斗提機；產量計算；輸送能力驗證

1、項目背景

大連港太平灣散糧泊位工程卸船作業(yè)流程中將物料輸送到計量塔后需提升40米的高度進入倉邊皮帶，目前可采用的方案有兩種：（1）斗提機；（2）爬坡皮帶。若使用爬坡皮帶將物料提升40米的高度投資巨大。目前國內產量最大的斗提機為1200t/h，無1500t/h的成型設備。采用兩臺1000t/h斗提機并列運行，缺點是由一條輸送皮帶向兩臺斗提機供料無法保證均勻分料，單臺斗提可能超過額定載荷造成輸送系統(tǒng)故障，因此不宜不采用；為解決以上問題，我們參照現(xiàn)有的斗提機對1500t/h的產量進行了理論計算。

2、產量理論計算

決定斗提機的工作效率主要因素有：斗容、斗間距、斗數(shù)及皮帶運行速度等。根據(jù)糧食機械設計手冊，國際及國內所認可的斗提機的產量計算公式如下：Q=3.6*i*（K/a）*V*ρ其中，

Q：斗提機產量，單位噸/小時

i： 皮帶橫向畚斗排數(shù)

： 單個畚斗內物料的平均裝載量，單位：升

a：安裝間距，單位米；

V：斗提機帶速，單位m/s；

ρ：物料容重；單位噸/立方米；

根據(jù)目前已經(jīng)投產的斗提機設計使用經(jīng)驗我們可選用容積為10.6升的標準畚斗，排數(shù)為4排；根據(jù)畚斗的外形尺寸及物料拋物線計算可選取0.19米的斗間距；斗提機帶速根據(jù)規(guī)范可選取3.7m/s；物料容重平均值0.75噸/立方米；按照以上數(shù)據(jù)計算斗提機的理論計算值可達到約1900噸/小時，實際常量達到理論設計值0.8以上時就可達到1500噸以上的產量。

3、大連港散糧碼頭實驗

試機位置位于大窯灣散糧筒倉擴建二期工程 連接塔④軸與⑤軸之間靠近 ⑤ 軸位置，機頭安裝于標高+21.500m的平臺；機尾安裝于+5.500的地面上。提升高度為16米，實驗的驗證原理為斗提機產量計算依據(jù)為斗提機產量Q=3.6*i*（K/a）*V*ρ，實驗中需要監(jiān)測的主要數(shù)據(jù)為畚斗的裝載量及斗提機的線速度。實驗中斗提機的線速度編碼器檢測，畚斗的裝載量通過觀察口利用高速相機拍攝。為更加準確的觀測畚斗裝載率，采取了在畚斗內標識刻度線的做法。首先測量畚斗的總容積為10.6升，利用量杯測量分別測試10%到100%水平面距離畚斗頂部的距離標識出刻度彩色杠。

由于皮帶的帶寬比較寬，采用一臺高速像機不能一次性地將一個橫排內的斗內物料全部分析出來，但由于進料特性，假設每排斗內的物料裝載系數(shù)應當基本相同（試驗中通過高速相機收集的數(shù)據(jù)可以分析每排斗內的物料裝載情況是否相同）。

根據(jù)上述內容：涉及到總產量的公式需要按如下進行修改：

Q：斗提機的總產量

Q1：第一列斗內物料產量，噸/小時；Q1=3.6*（K1/a）*V*ρ

Q2：第二列斗內物料產量，噸/小時；Q2=3.6*（K2/a）*V*ρ

Q3： 第三列斗內物料產量；Q3=3.6*（K3/a）*V*ρ

Q4： 第四列斗內物料產量；Q4=3.6*（K4/a）*V*ρ

則修正之后的產量計算式為：

式中：

Kn：每縱列每個畚斗的平均裝載量，通過后續(xù)章節(jié)高速相機以及圖譜及恢復試驗法進行稱量計算取加權平均值所得；

V： 皮帶的帶速，通過轉速測量儀與貼膜法進行測量頭輪轉速乘以頭輪直徑所得；

ρ：物料容重；單位噸/立方米，后續(xù)章節(jié)中通過采用容積量具以及稱重器材進行測量計算。

a：斗間距，該數(shù)據(jù)為設計值，0.1905米，也可以通過試驗進行實測。

在實驗中利用高速相機分別記錄了理論料位達到10%至80%時物料充滿畚斗的百分比，詳細數(shù)據(jù)見表一

斗提機進料口處是否能夠均勻布料是斗提機能否達到計算產量的關鍵環(huán)節(jié)，現(xiàn)對布料器裝置分析如下：

（1）布料器最小部位截面尺寸為 900mm*460mm

（2）假設此布料器通過產量為 Q=1650TPH

（3）在通過最小截面積時的速度為 V1

（4）由公式  1650T=（0.9m*0.46m）*1<物料充滿系數(shù)>*（ V1m/s）*（3600s/H）*（0.72T/m3）

V1=1650/（0.9*0.46*3600*0.72）=1.55m/s

畚斗裝載量分析如下：

（1）斗提機根據(jù)第一次試驗驗證產量可以達到 1650TPH

（2）閘板調節(jié)在 1650T 時的高度為 230mm，寬度為 2200mm

（3）因此在閘板處的物料速度

V0=1650t/h/0.72T/m3  <物料容重>/

（2.2m*0.23m）<閘板出截面積>/3600s/h=1.27m/s

（4）在斗提機進料口處的線速度有公式：



（5）此時的料層厚度為H=1650/0.72/2.2/3600/4.8=0.06m

圖二為以 0.01s 為基準的物料位移點圖，全部物料進入畚斗的距離為 98.54，時間為 98.54mm/3.68m/s； 部分物料進入畚斗的距離為 2*91.96（部分物料進入畚斗分為，開始的由少變多到結束時由多變少兩個過程（少的時候上個畚斗的物料會流入，也會有物料溜出到另一個畚斗，所以時間為 2*91.96mm/3.68m/s；兩個部分進料過程是呈線性的，總量等于一個過程的整體進料量 1/2*2*91.96mm/3.68m/s=91.96mm/3.68m/s，整個過程的物料進入畚斗的量總體平均一半）物料進入畚斗的時間為：t=（91.96+98.54）mm/3.68m/s<斗提機帶速>=0.05177S；進入每個畚斗的物料為：體積=物料高度*畚斗寬度*物料速度*時間=0.06m*0.538m*4.8m/s*0.05177s=0.00802m3=8.02L；在 1650TPH 時畚斗填充系數(shù)為 0.78，畚斗容積為 10.6L，畚斗內填充體積為 10.6L*0.78=8.27L；進入畚斗物料與畚斗內總物料比為 8.02L/8.27L*100%=97%。通過照片觀察到畚斗的平均的填充量為 0.78 時，此時有 97%的物料是直接喂到畚斗內。試驗數(shù)據(jù)記錄，計算出斗提機實際產量，如下：

（1）ρ=0.714t/m3，線速度 V=3.68（現(xiàn)場實測頭輪線速度），畚斗平均裝載量 K=78.927%（四列畚斗的平均裝載），a 為畚斗間距取 0.1905m，計算斗提機產量：

Q=4×K×（10.6/a）×v×ρ×3.6=1661.6971t/h

（2） ρ=0.776t/m3 （現(xiàn)場實際使用的大豆最后測試的容重），線速度V=3.68，畚斗平均裝載量K=78.927%，a 為畚斗間距取 0.1905m，計算斗提機產量：Q=4×K ×（10.6/a）×v×ρ×3.6=1805.9901t/h。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，1500 t/h 斗提機的實際產量可以達到 1661 t/h，最大產量可達 1805 t/h.

4、結論

通過實驗，觀測畚斗內的料位來計算斗提機的生產能力到達到1500t/h的產量。

參考文獻：

[1]《運輸機械設計選用手冊》編輯委員會編出版社：化學工業(yè)出版社出版時間：1999年1月

[2]《水運工程質量檢測標準》JTS257-2008中華人民共和國交通運輸部出版時間：2008年12月12日