带吊架称重料仓的开发与应用

王树刚 陶 瑛 李会如

中材建设有限公司（100176）

带吊架称重料仓的开发与应用

王树刚 陶 瑛 李会如

中材建设有限公司（100176）

0 引言

近几年我国的城市化进程不断推进，对水泥的需求越来越大，进而带动了我国水泥行业的快速发展，生产工艺不断优化，设备的大型化、自动化程度越来越高，对相关辅助设备的要求也相应提升。技术进步对生产过程的各个环节提出了更高的要求，计量的精准就是其中之一。

作为水泥生产线中混和均化领域的称重料仓，在技术与功能方面有了长足的发展，产品实现了多样化和自动化，但是计量问题仍是一个薄弱环节。一般的计量料仓,称体都是直接安装在地面上，物料落在称体上时还受到地面对它的反作用力，这样会造成了传感器计量结果不准确。

1 技术背景

在建材、建筑、化工等行业中，都要用到物料或原材料的混合与计量。在这些行业的工艺过程中，都需要准确计量物料，实现按计量比例混合搅拌以进行后续生产。

一般的计量料仓,物料出口下方的输送设备（如皮带机、板喂称等）是与料仓分开安装的，这样当打开料仓出口处的阀门时,物料直接落到输送设备上，这时有相当一部分仓内物料（即料仓出口面上方的一部分物料）的重力也是作用在输送设备上，尤其是料仓出口越大时这部分物料就越多；而料仓计量传感器是计量料仓内部所有物料的，此时，出口处的物料不在计量传感器的计量范围内，因此造成了支撑在料仓支座部位的料仓计量传感器计量结果不准确，计量结果偏小。

料仓出口面上方的一部分物料,是指A和B区域，当料仓出口完全打开时，理想状态下（物料表面光滑，物料若水状），A和B区域物料的重力是作用在料仓下游输送设备上的，所以料仓传感器计量的物料重量不包括A和B部分。一般状态下，物料是有黏性的，因此，只有B区域物料的重力作用在料仓下游输送设备上，料仓传感器计量的物料重量不包括B部分,根据物料黏性的不同，B部分的大小也就不同了（见图1）。

2 技术方案

根据称重料仓结构的力学特性，结合设计人员的设计经验，充分利用了计算机模拟技术的直观性和显化性，经讨论研究，确定了吊架的位置及固定方式。带吊架称重料仓改变了传统称重设备放在地面上的称重方式，其吊架高于地面，这种安装方式使得物料输送设备脱离地面，仓体整体地由传感器支座安装在工作平台上并受该传感器支座的固定，不会产生水平方向的位移，使传感器支座上重力传感器只受到垂直方向产生的力,因此物料计量准确。

该料仓与现有技术相比，结构简单可靠，计量准确，适用范围广泛，经济效益明显，可大量向其他相关行业推广应用。

2.1 带吊架称重料仓的整体结构

带吊架称重料仓的整体结构如图2所示。

仓体1和仓盖2、固定支撑3都是普通钢板焊接而成，固定支撑3下安装有称重传感器4，称重传感器4除了计量物料外，还可以在初始阶段标量校准物料输送设备7的称体，仓体的圆锥体部分中部外侧固定有连接吊架5，该吊架5悬空于地面上。物料输送设备7安装在吊架的下部，吊架悬空。

该带吊架称重料仓的主要工作过程：物料经仓盖上的进料口落入料仓内，通过料仓出料口、棒阀落入安装在吊架的皮带机上，经皮带机传输到下一生产环节。本设备的吊架高于地面，这种安装方式使得物料输送设备脱离地面，仓体整体地由传感器支撑在平台上。

2.2 带吊架称重料仓技术参数

带吊架称重料仓技术参数见表1。

表1 带吊架称重料仓

2.3 高黏湿料仓设计校核

根据图纸要求，对主要部件依照壳单元建立有限元模型，如图3所示。

图1 普通称重料仓的物料流程示意图

图2 带吊架称重料仓的整体结构

图3 带吊架称重料仓有限元模型

料仓材质采用普通碳钢（Q235），弹性模量2.06×105 MPa，泊松比0.3，密度7 850 kg/m3。

除了料仓自重载荷外，还有储存的松散物料对料仓结构的压力。根据标准DIN 1055-6（建筑设计负荷,圆形料仓的载荷），定义物料系数并核算。

校核结果如下：

1）位移结果：最大位移为21 mm。

2）应力结果：最大等效应力为174 MPa，为应力集中点，除去其应力集中点,最大等效应力为152 MPa，小于材料屈服极限235 MPa。

有限元分析证明：料仓的强度和刚度满足工程设计要求。

3 项目应用

根据优化设计的成果，将在国内和国外的水泥厂中进行试验并广泛的推广、实施。在物料配料系统都做到了精确计量，提高了料仓传感器计量精度,同时给输送设备的在线标定提供了可靠的保证。

摩洛哥FES项目应用的照片如图4所示。

图4 摩洛哥FES项目应用图

4 总结

带吊架称重料仓改变了传统称重设备放在地面上的称重方式，将输送设备和料仓通过吊架连接成一个整体，这种安装方式使得料仓计量传感器能计量出这个整体内的物料重量，有效解决了在下料过程中不定时的产生不均匀下料从而使料仓传感器计量出现波动的情况。物料输送设备脱离地面，仓体整体地由传感器支座安装在工作平台上并受该传感器支座的固定,不会产生水平方向的位移，使传感器支座上重力传感器只受到垂直方向产生的力，因此物料计量准确。

《一种带吊架称重料仓》已正式获得国家实用新型专利证书，其专利号为ZL 201220038049.2。