国内外筒仓清仓工艺设备的研究与分析

◎郭井涛，辛烁军，随 赛

（中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053）

国内外筒仓清仓工艺设备的研究与分析

◎郭井涛，辛烁军，随 赛

（中粮工程科技（郑州）有限公司，河南 郑州 450053）

本文以筒仓仓型为切入点，介绍了国内外数种清仓工艺设备，重点对其优缺点及使用场合进行了比较分析，以期为我国粮食物流行业在筒仓清出仓设备的选用方面提供借鉴与指导。

筒仓；浅圆仓；国内外；清仓工艺设备；螺旋清仓机；履带式

近年来，粮食筒仓以其具有机械化程度高、场地利用率高、储粮性能好、投资相对较低和便于管理等优势，正逐渐成为我国粮食流通与仓储行业的主力仓型，其中浅圆仓作为从国外引进的新仓型，更是促进了我国粮食“四散”流通技术的发展与进步。粮食物流作为新兴产业，各种先进的粮食物流理念及理论不断涌现，但作为粮食流通载体的粮食物流设备的发展却相对缓慢，如浅圆仓清仓等技术水平较高的领域大多被国外产品所占据，国外设备在加工质量等方面比国内设备有优势，但其价格过高，售后服务等各方面也不尽如人意;国内出仓清仓设备在加工质量与国外设备有差距，但部分产品在性能上已经赶上甚至超越国外设备。相信，经过国内粮食物流装备行业不懈的努力，物流技术装备水平将不断提高，国产浅圆仓清仓设备将成为市场主导。本文通过对国内外筒仓清仓设备的比较与分析，以期为我国粮食物流行业在筒仓清仓设备的选用方面提供借鉴与指导。

1 国内外清仓设备的比较与分析

目前，国内外浅圆仓清仓主要采用的作业方式有铲车、移动式螺旋清仓机和固定式螺旋清仓机等方式。我国散粮仓储流通领域浅圆仓清仓主要采用铲车清仓的作业方式，移动式螺旋清仓机应用较少，固定式螺旋清仓机的市场基本上被进口设备占据。

1.1 铲车

铲车清仓（见图1）是目前国内浅圆仓清仓普遍采用的一种清仓作业方式，主要是依靠人工操作铲车进行浅圆仓余粮的清仓作业。铲车清仓具有单台设备可多仓机动应用，适应性强，作业灵活等优点。但此种作业方式需人工操作铲车，机械化程度较低，不能实现清仓过程的自动化，效率不高。此外铲车清仓时，工人需在仓内操作铲车，仓内粉尘弥漫，工人工作环境恶劣;动力采用柴油动力，环境污染严重，且易污染粮食;铲车铲斗容易损坏仓内空气分配器及仓内地面（见图2）;作业有死角，特别是靠近仓壁的余粮;清理仓壁余粮时铲斗容易破坏仓壁，一般采用做混凝土斜坡的办法保护仓壁，但混凝土斜坡需定期维护。铲车清仓的作业方式，人工成本高，已经不符合现代粮食物流发展的需要，不符合“以人为本”的现代生产工作理念，同时也存在一定安全隐患。

图1 铲车清仓图

图2 铲斗对仓面影响图

1.2 螺旋清仓机

近年来，国内外针对筒仓仓型的结构特点，在螺旋清仓机上的研究力度逐渐加大，出现的螺旋清仓机产品逐渐增多。本文将主要从固定式螺旋清仓机和移动式螺旋清仓机两种产品类型分析介绍国内外螺旋清仓机的发展现状。

1.2.1 固定式螺旋清仓机

固定式螺旋清仓机固定安装于粮仓内部，每个仓需配一台设备。固定式螺旋清仓机以浅圆仓中心出料口为定位中心，采用长度略小于浅圆仓半径的螺旋输送机构，安装于仓底部，其一端与中心固定装置相连，另一端设置有行走装置。粮食自流完成后，开始清仓作业，启动螺旋清仓机，螺旋自传实现粮食向中心出料口输送，设备绕仓中心公转一周完成整仓清仓作业。

1.2.1.1 国内固定式螺旋清仓机产品

1）国内某公司研制开发的埋式螺旋清仓机，如图3所示。主要包括螺旋输送机构、旋转定心机构、主机驱动机构、行走机构和控制系统等组成。主机驱动部分和行走驱动部分均采用电驱动，减少了气动驱动行走机构所配备的各种气阀和气泵站等，节省了投资成本;且为防止行走结构工作时与仓底地面打滑，在行走箱体内装有适当的配重铁，以保证其正常工作。该固定式螺旋清仓机结构紧凑，提高了清仓效率，其清仓产量最高可达200 t／h。

图3 埋式螺旋清仓机图

2）国内另一家公司研发的固定式螺旋清仓机产品（见图4）。螺旋清仓机料槽是半敞开式C形结构，由于采用特殊的断面结构使受压面积小，并具有很强的耐压强度、刚度，确保设备埋在仓内不变形;清仓机行走装置和料槽支撑轮都设置在料槽的后面，清仓机前进时阻力小，特别有利于清理易板结的物料;料槽支撑轮为弹性支撑轮，采用可升降结构，并装有蝶形弹簧，料槽对地面的高度可以调整，对地面不平度使用性强。

图4 固定式螺旋清仓机图

3）中粮工程科技（郑州）有限公司设计的履带式螺旋清仓机（主要有中心回转支撑机构、螺旋清仓机构、螺旋驱动机构、履带式行走驱动装置和智能自动控制系统等组成，如图5所示。适用于所有平底圆仓（仓直径可达35.0 m，产量达300 t／h），仓内无需改造（新建仓无预埋，已建仓不改造）;安装简单快捷，无需配套辅助设施（轨道或者地面铺设钢板）;能解决局部结拱粮食出仓问题;履带式行走机构，确保行走驱动力及爬坡能力，属行业首创;采用螺旋叶片变螺距、螺旋叶片变直径等措施提高效率，降低能耗;智能控制系统实现仓外智能控制，仓内设备自动化作业，无需人工干预。解决了浅圆仓出仓作业方式落后、效率低、工作环境差等难题，实现了浅圆仓清仓作业仓内无人化。相对于国内外类似螺旋清仓机产品，技术水平居于领先地位。

1.2.1.2 国外固定式螺旋清仓机

国外固定式螺旋清仓机的研发比较丰富，主要产品介绍如下。

1）Springland公司的行走轮驱动螺旋清仓机，如图6所示。该螺旋清仓机适应仓径较小，最大仓径为18.5 m，最大功率15 kW，产量较小。适合于国外个人农场储粮，不适应于我国粮食仓储行业。

2）美国GSI公司的X系列螺旋清仓机，如图7所示。GSI在中国设有加工厂，其产品线比较全，其主推的X系列螺旋清仓机市场占有率较高。X系列螺旋清仓机采用的行走驱动方式为立式轨道驱动，制造相对简单，清仓作业残留量大，后期清扫难度大。螺旋机壳的支撑采用前后脚轮支撑，此支撑方式简单、成本低，但对于仓底地面的平整度要求很高。

图5 履带式螺旋清仓机图

3）美国GSI公司SA系列轨道式清仓机如图8所示，适用于一般自流性较好的物料（如大豆、玉米、小麦等）。轨道式清仓机采用立面轨道设计，运行平稳，不存在打滑现象。但轨道对仓底面平整度要求较高，多应用于农业、粮油、食品、饲料、酿酒、生物能源和港口物流等行业。

4）美国Hutchinson／Mayrath公司的810系列（见图9）和NexGen2000系列（见图10）。810系列属于轻型化清仓设备，设备体积较小，功率较小，中间支撑采用前后万向轮支撑，行走方式采用单轮尾端支撑行走，适应仓径可达28.0 m，但是螺旋转速在300 rpm以上，容易对粮食造成破碎，不适合于我国仓储行业国情。NexGen2000系列清仓机中间无支撑机构，行走驱动采用四橡胶轮式小车驱动，对仓底面平整度要求较低，行走轮采用橡胶材料，能有效减少粮食的破碎;该设备适应仓径最高可达47.0 m，当仓直径在32.0～47.0 m时需用双行走驱动型式。该设备产量可达220 t／h，但螺旋转速也较高，达到230 rpm。

图6 行走轮驱动螺旋清仓机图

图7 X系列螺旋清仓机图

图8 SA系列轨道式清仓机

图9 810系列螺旋清仓机图

图10 NexGen2000系列螺旋清仓机图

5）德国WELLENBROCK公司的悬臂式双螺旋清仓机，如图11所示，可实现双侧同时清仓。当该螺旋清仓设备的最大产量仅为100 t／h，不太适合我国粮食仓储行业。

6）德国STEROS公司的清仓设备主要有悬臂无机壳螺旋清仓机（见图12）和支撑带罩壳螺旋清仓机（见图13）两种型式。悬臂无机壳螺旋清仓设备可以配双螺旋（对称安装），类似WELLENBROCK公司的悬臂式双螺旋清仓机。支撑带罩壳螺旋清仓设备可以承受物料压力，保持不变形。行走驱动轮依据料仓直径大小进行合理配置。行走驱动轮采用鼠笼式滚筒结构，以橡胶材料与地面接触，以增加摩擦力和保护粮食。

图11 悬臂式双螺旋清仓机图

图12 悬臂无机壳螺旋清仓机图

图13 支撑带罩壳螺旋清仓机图

7）法国DENIS公司的螺旋清仓设备（见图14）最大产量可达300 t／h，适用于多种物料。该清仓设备外部装有外罩，可承受粮食的压力和冲击力，其行走驱动采用橡胶独轮驱动，在粮面上行走驱动力偏低，行走不平稳。

图14 螺旋清仓机图

8）德国PETKUS公司的螺旋清仓设备（见图15），该设备最大产量为100 t／h，螺旋叶片直径280 mm，螺旋转速200 rpm。其行走轮采用鼠笼辊筒式结构，与地面接触部分采用耐磨橡胶，可有效防止行走轮在仓底面出现打滑现象。

图15 螺旋清仓机图

通过对国内外固定式螺旋清仓机主要产品的对比，其基本工作原理基本一致，行走驱动装置主要有轮式和轨道型式两种类型。对于轮式行走驱动装置，笔者认为适合仓直径较小的工作环境，当仓直径30.0 m或者30.0 m以上时，行走轮易打滑发生驱动力不足现象，此时有些公司采用铺设辅助钢板的方式解决打滑问题，由此会带来投资成本提高;轨道式的行走驱动装置，驱动力充足，但投资成本较高，也存在轨道安装复杂，轨道靠仓壁侧粮食清理困难等问题;履带式螺旋清仓机安装简单，无需轨道或者辅助钢板即可保证充足驱动力，同时投资成本相对较低，是目前较为理想的一种平底浅圆仓清仓作业设备。

1.2.2 移动式螺旋清仓机

移动式螺旋清仓机（见图16）的工作原理与固定式螺旋清仓机类似，不同处在于移动式螺旋清仓机，多采用分段设计，各组成部件平时存放于设备仓库中，需清仓时运至仓内，现场组装，完成清仓后拆分，运至设备仓库或者其他待清仓。在工作时，移动式螺旋清仓的旋转支撑是要固定于粮仓的中心出料口，使整机在驱动装置的驱动下绕旋转支撑做水平圆周运动。单台设备可机动用于多仓，一次投资成本低、设备利用率相对较高。

但移动式螺旋清仓机工作时对地面平整度要求高，设备一次清仓作业需多次拼装、拆装，耗时长，需人工操作，产量相对较小，运行成本较高，属于半机械化出仓，移动螺旋清仓机适用于粮食周转频率低的场合。目前移动式螺旋清仓机的使用较少。

2 各种设备的应用前景分析

综合上述比较分析可知:1）推粮机或铲车清仓作业方式比较落后，机械化程度较低，工人工作环境恶劣，不符合“以人为本”的现代生产工作理念，应逐渐被淘汰。

图16 移动式螺旋清仓机图

2）从以上分析可以看出，在筒仓仓型余粮清仓处理设备上螺旋清仓机的研发与应用备受推崇。这不仅受益于国家政策的支持，更是由粮食仓储行业的迫切需求所促成的;同时相比于移动式螺旋清仓机，固定式螺旋清仓机的清仓作业自动化程度相对较高，可实现仓内无人化管理作业，清仓效率也相对较高，同时长期运行成本和人力成本相对其余作业方式也明显较低。当粮食周转频率高时，采用固定式螺旋清仓机的作业方式效果则更显著。

3）对于同类型筒仓清仓工艺设备，国外的整体质量性能相对国内较高，但其价格也相对较高，同时其配件供应、售后服务等也相对不便。所以对于选择何种清仓设备，实际上应以能够满足自己的实际需要为主，并综合考虑粮库或企业的经济能力和使用情况，合理有效地选用筒仓清出仓设备。

4）履带式螺旋清仓机相对于国内外固定式螺旋清仓机，从设计理念和结构型式上更符合我国粮食仓储行业国情需求，可满足清仓功能需求，大幅降低企业的投资成本;从技术细节角度上已经超越国内外同类产品，居于领先地位。

[1]白雪峰.一种新型的埋式螺旋清仓机[J].粮食流通技术，2006（6）:11-13.

[2]姜永顺，谭华业，康凯.几种浅圆仓清仓设备的比较[J].粮油食品科技，2005（4）:15-17.

[3]柴文福，王永昌，闾维健.浅圆仓清仓作业机械的选择[J].粮食与食品工业，2003（4）:44-47.

[4]王荣清.CQC系列移动式螺旋清仓机的研制[J].粮油食品科技，2004（2）:19-20. [5]王蓉.清仓机在浅圆仓的应用[J].粮食流通技术，2004（1）:10-11.

[6]孙传民，王勇，刘勇献.浅圆仓出粮技术初探[J].粮食流通技术，2001（3）:10-13.

Research and Analysis of the Clearance Process Equipment for the Silo at Home and Abroad

Guo Jingtao, Xin Shuojun, Sui Sai
（COFCO Engineering & Technology (Zhengzhou) CO.,Ltd, Henan Zhengzhou 450053, China）

The silo was considered as the breakthrough point in the present paper and several clearance process equipment at home and abroad were introduced. A comparative analysis was focused on of the advantages, disadvantages and application occasions of the clearance process equipment, which provided logistics industry.

Silo; Squat silo; Home and abroad; Clearance process equipment; Screw cleaning equipment; Crawler-type

TS210.3

本文受到科技部2013年公益性行业科研专项基金资助，项目名称：“北粮南运”关键物流装备研究开发（编号：201313010）.

郭井涛（1980-），男，助理工程师，主要研究方向：粮食仓储物流技术及装备研发；辛烁军（1980-），男，工程师，主要研究方向：粮食仓储物流技术及装备研发（主研筒仓进出仓及房式仓技术和装备）。