劉育森 徐擎宇 張孟華 連建清 張 勇

(1 中央儲(chǔ)備糧長(zhǎng)樂(lè)直屬庫(kù)有限公司 350200) (2 中儲(chǔ)糧成都儲(chǔ)藏研究院有限公司 610091)

淺圓倉(cāng)具有占地面積小，單倉(cāng)儲(chǔ)存數(shù)量大，結(jié)構(gòu)受力合理，抗震能力強(qiáng)，密閉性能好，糧食出入庫(kù)機(jī)械化、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)[1]。在近年來(lái)的建倉(cāng)任務(wù)中，淺圓倉(cāng)比例越來(lái)越大，福建轄區(qū)擴(kuò)建或新建的倉(cāng)型都是淺圓倉(cāng)。

稻谷、玉米、小麥、大豆都是非均質(zhì)顆粒聚集體，因糧堆內(nèi)存在雜質(zhì)和蟲(chóng)霉等，糧粒也有輕重、大小、完整度不同，因此在糧食入倉(cāng)過(guò)程中，散落性、受力情況不同，會(huì)引起糧堆組分重新分布，形成自然分級(jí)現(xiàn)象[2]。以長(zhǎng)樂(lè)直屬庫(kù)有限公司為例，淺圓倉(cāng)的入倉(cāng)方式為常見(jiàn)的倉(cāng)頂定點(diǎn)進(jìn)糧，當(dāng)糧食從高處自然落下入倉(cāng)流散時(shí)，由于自動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象導(dǎo)致較重雜質(zhì)、粉雜、無(wú)機(jī)雜及飽滿(mǎn)顆粒集中在糧堆圓錐中心部位，而輕雜則下滑至圓錐邊緣最終散落聚集在倉(cāng)壁處。雜質(zhì)集聚部位孔隙小、吸濕強(qiáng)、帶菌多，既容易發(fā)熱霉變，又影響通風(fēng)降溫、熏蒸殺蟲(chóng)和充氮?dú)庹{(diào)等儲(chǔ)糧技術(shù)的應(yīng)用，存在較大的糧食儲(chǔ)藏安全隱患。

目前，減輕淺圓倉(cāng)自動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象的方法多為使用入倉(cāng)布料器，增加糧食落點(diǎn)使入倉(cāng)糧食分散。而市場(chǎng)上現(xiàn)有入倉(cāng)布料設(shè)備單一、體積大、造價(jià)高、維護(hù)不便，為有效解決淺圓倉(cāng)糧食入倉(cāng)儲(chǔ)糧存在的問(wèn)題，中央儲(chǔ)備糧長(zhǎng)樂(lè)直屬庫(kù)有限公司與中儲(chǔ)糧成都儲(chǔ)藏研究院有限公司合作發(fā)明了淺圓倉(cāng)“器”字形防破碎無(wú)動(dòng)力勻料入倉(cāng)布料器，如圖1所示。

圖1 “器”字形無(wú)動(dòng)力四口布料器模型圖

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 糧食倒倉(cāng)準(zhǔn)備

長(zhǎng)樂(lè)直屬庫(kù)有限公司新建淺圓倉(cāng)分兩期建設(shè)，分別于2014年、2017年投入使用，一期、二期工藝設(shè)備經(jīng)過(guò)PLC系統(tǒng)集成，在工作塔二樓的中控室集中遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)了流程智能化。成套工藝設(shè)備設(shè)計(jì)流量800 t/h，主要由輸送系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、真空清掃系統(tǒng)、收放系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，為本庫(kù)的36座淺圓倉(cāng)進(jìn)出倉(cāng)提供設(shè)備支撐。其中一期設(shè)備還支持12棟淺圓倉(cāng)的倒倉(cāng)集并功能。淺圓倉(cāng)設(shè)計(jì)倉(cāng)容8330 t，直徑25 m，檐高25 m。

本次試驗(yàn)，選擇淺圓倉(cāng)305號(hào)倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)，選擇201號(hào)倉(cāng)為周轉(zhuǎn)倉(cāng)。將305號(hào)倉(cāng)小麥經(jīng)兩個(gè)側(cè)壁發(fā)放口各發(fā)放500 t至一期淺圓倉(cāng)201號(hào)倉(cāng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備與器材

將淺圓倉(cāng)“器”字形防破碎無(wú)動(dòng)力勻料入倉(cāng)布料器安裝于倉(cāng)頂落料口下方，如圖2所示。布料器圓筒狀外壁直徑1 m，內(nèi)有直徑0.75 m、高0.73 m的圓錐狀分料錐，錐底部向斜下45°分出四個(gè)分料臂，水平方向臂長(zhǎng)1.6 m。

圖2 “器”字形無(wú)動(dòng)力四口布料器倉(cāng)內(nèi)安裝圖

2 試驗(yàn)過(guò)程

2.1 倒倉(cāng)過(guò)程

2.1.1 做好糧食倒倉(cāng)前的準(zhǔn)備工作。將凹面填平，整倉(cāng)糧面平整，調(diào)試工藝設(shè)備及PLC系統(tǒng)集成、設(shè)備清掃及消毒工作[3]。

2.1.2 開(kāi)啟設(shè)備流程，確保流程所含設(shè)備全部啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)。

2.1.3 逐步開(kāi)啟卸料斗閘門(mén)，觀察設(shè)備所示流量讀數(shù)，以100 t/h～200 t/h的逐漸增速的流量將糧食輸送至305號(hào)倉(cāng)。

2.2 試驗(yàn)觀測(cè)

試驗(yàn)過(guò)程中，在倉(cāng)內(nèi)入人口平臺(tái)對(duì)入倉(cāng)糧食流動(dòng)情況及落料分布位置進(jìn)行觀察攝像；試驗(yàn)后，對(duì)倉(cāng)內(nèi)四處糧堆抽樣，根據(jù)GB 1351-2008對(duì)小麥雜質(zhì)與破碎粒指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)；使用紅外線測(cè)距儀對(duì)糧堆體積進(jìn)行測(cè)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 入倉(cāng)糧食流動(dòng)情況

糧食經(jīng)分配器后分為4股流量基本一致的糧食流入倉(cāng)內(nèi)，如圖3，形成4堆大小基本相同的糧堆，如圖4。

圖3 小麥經(jīng)布料器流入倉(cāng)內(nèi)圖

圖4 小麥糧堆分布圖

3.2 糧堆位置分布情況

對(duì)倒倉(cāng)完成后的305號(hào)倉(cāng)重新丈量糧堆位置，堆高與距離倉(cāng)壁距離基本一致，斜向糧堆堆頂之間距離6.3 m。以倉(cāng)內(nèi)底部中心為原點(diǎn)，以倉(cāng)房高度為y軸，分配器所在倉(cāng)房半徑為x軸，擬合糧食流拋物線結(jié)果為y=-0.82x2+28.76(單位：m)。四處落料點(diǎn)形成的重雜聚集區(qū)也將呈拋物線形上升。由此估算，在空倉(cāng)情況下，入料后4個(gè)落料點(diǎn)呈正方形分布于倉(cāng)內(nèi)，相鄰落料點(diǎn)間隔為8.37 m，正方形對(duì)角方向落料點(diǎn)間隔為11.85 m，實(shí)現(xiàn)在四處糧堆倉(cāng)房空間內(nèi)均勻分布。

3.3 糧食質(zhì)量分布情況

根據(jù)GB 1351-2008對(duì)小麥雜質(zhì)與不完善粒指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

305號(hào)倉(cāng)內(nèi)原有小麥雜質(zhì)為0.5%，不完善粒為10.6%(該倉(cāng)為跨省移庫(kù)小麥，未經(jīng)過(guò)篩)。試驗(yàn)后，西側(cè)兩處糧堆雜質(zhì)及不完善粒略多于其它6處，基本實(shí)現(xiàn)均勻分布。

表1 糧堆質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果情況表 (單位：%)

3.4 不足之處

試驗(yàn)分配器通過(guò)將糧食分流成4股入倉(cāng)，在倉(cāng)內(nèi)形成四處糧堆仍有小范圍自動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象的，根據(jù)自動(dòng)分級(jí)原理，隨著進(jìn)倉(cāng)糧堆變大，這些糧堆的交匯處(即“田”字形的交匯處)形成輕雜聚集區(qū)，經(jīng)檢測(cè)該處糧食雜質(zhì)為0.7%～0.8%。

4 第二次試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

吸取第一次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)后，為進(jìn)一步提升布料效果，將原有四口布料改為八口布料，即在分料臂末端安裝“人字形”分叉溜槽，如圖6、如圖7所示，并在淺圓倉(cāng)503號(hào)倉(cāng)進(jìn)行第二次糧食入倉(cāng)試驗(yàn)。試驗(yàn)方法與第一次試驗(yàn)相同。

圖6 “器”字形無(wú)動(dòng)力八口布料器模型圖

圖7 “器”字形無(wú)動(dòng)力八口布料器倉(cāng)內(nèi)安裝圖

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

4.2.1 糧食入倉(cāng)流動(dòng)情況 糧食經(jīng)分配器后分為8股流量基本一致的糧食流入倉(cāng)內(nèi)，形成8堆大小基本相同的糧堆。

4.2.2 糧食分布情況 糧食入倉(cāng)時(shí)，糧面上的落料點(diǎn)位置間隔1.9 m～2 m。對(duì)倒倉(cāng)完成后的503號(hào)倉(cāng)重新丈量糧堆尺寸，堆高基本一致，距離倉(cāng)壁距離基本一致，分布點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)正八邊形，根據(jù)糧堆在倉(cāng)內(nèi)的分布位置作出圖8，由圖5估算得，空倉(cāng)情況下，糧堆間隔為3.5 m。

圖8 倉(cāng)內(nèi)糧堆及雜質(zhì)分布情況圖

根據(jù)GB 1351-2008對(duì)小麥雜質(zhì)與不完善粒指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。503號(hào)倉(cāng)內(nèi)原有小麥雜質(zhì)為0.5%，不完善粒為9.4%(該倉(cāng)為跨省移庫(kù)小麥，未經(jīng)過(guò)篩)。試驗(yàn)后，西側(cè)兩處糧堆雜質(zhì)及不完善粒略多于其它6處，基本實(shí)現(xiàn)均勻分布。

表2 糧堆質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果情況表 (單位：%)

5 結(jié)論

5.1 試驗(yàn)的兩種布料器均可實(shí)現(xiàn)糧食在倉(cāng)內(nèi)位置均勻且分散分布，且各處糧食數(shù)量與質(zhì)量基本一致。

5.2 傳統(tǒng)中間定點(diǎn)入倉(cāng)式淺圓倉(cāng)安裝“器”字形防破碎無(wú)動(dòng)力勻料入倉(cāng)布料器后，糧食分流成多股入倉(cāng)，從而在倉(cāng)內(nèi)形成多個(gè)落料點(diǎn)，使原先糧倉(cāng)中心的重雜聚集區(qū)分散，顯著降低自動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象。

5.3 糧食流經(jīng)布料器均料后，由45°斜向下溜管流出，呈拋物線入倉(cāng)形成糧堆，避免糧食在布料器內(nèi)受到?jīng)_擊，也使糧食不會(huì)垂直沖入倉(cāng)內(nèi)，減少糧食垂直方向的動(dòng)力勢(shì)能，從而減少糧食落地的沖力來(lái)降低糧食破碎率，且裝置內(nèi)不會(huì)有糧食殘留。

5.4 該布料器不需要?dú)鈩?dòng)管道或電氣設(shè)備，安裝完成后可隨時(shí)投入使用，無(wú)控制信號(hào)故障風(fēng)險(xiǎn)，排除了由電火花帶來(lái)的各類(lèi)安全隱患，環(huán)保耐用符合綠色儲(chǔ)糧要求。

5.5 糧食經(jīng)由圓錐體滑落式布料，避免撞擊產(chǎn)生二次破碎。

5.6 該布料器安裝成本低，保養(yǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單。

5.7 經(jīng)改進(jìn)后的八口布料器較之四口布料器能將入倉(cāng)糧食分出更多的落料點(diǎn)，使入倉(cāng)糧食更加分散并減少糧食自動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象。

通過(guò)以上兩次試驗(yàn)，成功驗(yàn)證了“器”字形防破碎無(wú)動(dòng)力勻料入倉(cāng)布料器在解決淺圓倉(cāng)入倉(cāng)防分級(jí)問(wèn)題上的實(shí)際成效，兩次試驗(yàn)的對(duì)比也可以看出，通過(guò)繼續(xù)增加落料點(diǎn)可以進(jìn)一步減少糧食自動(dòng)分級(jí)現(xiàn)象，如將四口布料器的分料臂增加兩條改進(jìn)為六口布料器，或六口布料器末端改為人字形分叉形成12口布料器等。在此裝置的應(yīng)用基礎(chǔ)上，我們?nèi)砸獔?jiān)持科技儲(chǔ)糧、改革創(chuàng)新，針對(duì)本地區(qū)氣候和倉(cāng)房特點(diǎn)，優(yōu)化入倉(cāng)措施，降低后期可能出現(xiàn)的儲(chǔ)糧管理風(fēng)險(xiǎn)，今后將不斷進(jìn)行裝置改進(jìn)、試驗(yàn)研究，總結(jié)并積累經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)發(fā)明減少糧食入倉(cāng)防分級(jí)現(xiàn)象的新方法。