粮食系统斗式提升机侧向进料方式的探讨

侯少帅,刘平稳,陈传波,张 晨,朱丽娜,桂九玲

无锡中粮工程科技有限公司 (无锡 214035)

斗式提升机是一类垂直输送散料的设备,其结构简单,性能可靠,占地面积小,提升高度大且有着良好的密封性,在散粮输送系统中广为使用。随着粮食仓储规模和接发产量的不断扩大,对提升机的要求也在不断提高。在工艺设计时,物料进入提升机的方式对其性能有着较大的影响。根据进料口方向,斗式提升机可分为侧向和正向两种进料方式。

目前粮食系统斗式提升机的进料方式主要采用正向进料,然而受场地限制和系统配合等因素的影响,在设计中也会采用侧向进料的方式。为了使斗式提升机在工艺布置中更合理、性能更可靠,笔者此次就侧向进料方式在工艺设计中需要注意的问题和设计思路进行了探讨。

1 斗式提升机进料方式

对斗式提升机的进料方式分析,其核心是对畚斗进料状态的梳理。斗式提升机的工作过程可分为畚斗装料、提升和卸料这三个阶段。畚斗在装料过程中是否装满,直接影响提升机的输送能力,同时也影响功率消耗[1]。装料的工作质量可以用装满系数的大小来衡量,影响充满系数的主要因素为物料物理特性、机座进料方式、提升带带速和畚斗结构。物料的物理特性主要是其内摩擦系数,物料的内摩擦系数越大,料堆的散落性越差,物料进入畚斗时堆积的就会越多。

提升带的带速直接影响畚斗的接料时间和接料频率。一般来说,斗式提升机的产量随带速的增加而逐步增加,但如果带速过快,畚斗接料时间将会变短,装满系数将会快速下降。畚斗结构主要是根据物料特性和设备产能而定。通常深型畚斗容积大,装满系数高,但是卸料较为困难;浅型畚斗容积小,装满系数低,但时卸料较为干净。由于畚斗结构、提升机带速等参数均由设备厂家确定,在进行工艺布局时则需要将重点放在机座的进料方式上。

提升机进料是一个系统性的工程,需要充分考虑到工艺流程和工艺布局。在工程应用中,上一道工艺设备的出料溜管,与斗式提升机机座进料口的位置关系,往往对斗式提升机的性能有着较大的影响。为了便于研究,可以按照溜管与斗式提升机机座进料口的位置关系,将该系统的进料方式分为以下两种。

1.1 正向进料

物料溜管与提升机进料口在同一条中心线上,出料口溜管正对提升机进料口(见图1)。此时,无论是畚斗在基座内舀取物料,还是在上升过程中与物料直接迎面接取,此种接料方式可以保证畚斗左右受力均衡,接料顺畅,装满系数相对较高,是最为常见的进料方式。

图1 正向进料示意图

1.2 侧向进料

物料溜管与提升机进料口不在同一条中心线上,提升机偏心进料(见图2)。此时,由于畚斗的背面固定在提升带上,在斗内物料不均衡的重力作用下,会对固定构件产生一个力矩,使畚斗产生偏转导致撒料,甚至畚斗与机体外壳相碰,导致损坏畚斗。在实际运行中,斗式提升机的其中一个畚斗损伤,必然造成其他畚斗接料压力的增加,从而造成多台畚斗过载运行,最终影响产量甚至发生安全事故。本文将重点分析此种进料方式存在的隐患和相应的解决方案。

图2 侧向进料示意图

2 斗式提升机侧向进料存在的问题

2.1 堵塞

受料斗自身结构影响,侧向进料会使畚斗充满系数降低,进入机座的物料不能及时装入畚斗提升并卸料,物料在提升机内不断集聚,从而降低输送机产量,增加动力消耗,加剧机壳和皮带的磨损[2]。

2.2 料斗脱落

这种情况主要发生在多排畚斗的提升机上。由于提升机偏心进料,将会导致两侧畚斗实际装料不均衡,接近入料口处畚斗持续超负荷做功,升起时运行阻力过大,料斗运行不畅,从而产生料斗脱落。

2.3 皮带跑偏

畚斗通过螺栓固定在皮带上,由于畚斗装料不均匀,造成皮带两侧所受的拉伸力不同,长期在受力不均的情况下运行,容易产生皮带跑偏甚至撕裂的现象。

3 斗式提升机侧向进料问题的解决措施

3.1 增加缓冲装置

在提升机进料口正上方增加一套缓冲装置。在现场条件允许的前提下,充分利用高度空间进行设计。建议缓冲装置截面长度同提升机皮带的带宽、截面宽度可根据物料流量,按填充满整个截面计算,高度1.5～2.0 m为宜。该缓冲装置的主要作用是减小物料的下滑速度和惯性,稳定物料的流量,可以使更多的物料均匀地集聚在进料口的上方,从而削弱物料侧向流动的强度,避免侧向堆粮、偏心进料等情况的发生。通过该装置可以缓冲斗式提升机进料的流量,现场使用时再结合斗式提升机的带速、畚斗结构、装料方式、物流的特性等诸多因素合理设计截面宽度,可充分保证进料的稳定。这样可以使畚斗在提升的过程中减少振动,保证畚斗内物料堆积的高度,防止物料散落。

3.2 增加匀料装置

在进料口之前增加一套匀料装置。该装置由:物料淌板、配重块、匀料板等构件组成(见图3)。通过调节配重块的数量以及分布,从而改变匀料板和物料淌板之间的距离。物料在惯性和配重块重力的共同作用下,推动匀料板,在斗式提升机的进料口上方形成“料柱”,宽度方向上充满整个淌板。避免由于斗式提升机在进料过程中的均匀性不好、料层高低不匀,导致物料输送量忽大忽小,波动较大等情况的发生。防止物料在斗式提升机机座一侧持续积累,反复滚动堵塞后续物料,造成提升效率降低,从而影响前端喂料工艺和后方接收工艺。

3.3 设计可调式进料斗导料板

对斗式提升机进料口进行改造,在斗式提升机进料口内左右两侧增加可调节高度的导料板(见图4)。物料在进入斗式提升机进料斗时,由于侧向进料,左右两侧的物料分别已具有不同的初速度和惯性,再经进料斗导料板作调节,沿导料板斜度重新调整流动方向,最终落入斗式提升机的畚斗中心。 通过调节螺栓高度来改变进料口处宽度方向的水平倾斜度。当斗式提升机侧向进料时,可以调节远处的螺栓,使该侧导料板高度增加[3],角度变大,物料向近处滑动,使不同位置的料流速度在导料板上重新分布,并趋于相同。当物料离开导料板时可以尽可能地正面冲击提升带或畚斗板,并均匀落入畚斗。减少物料与畚斗侧面的碰撞和冲击,避免畚斗偏心装料,增加畚斗的装满系数。

图4 可调式进料斗导料板示意图

4 结束语

在工艺设备布置时,要综合考虑空间布局与设备性能等因素的影响。当斗式提升机采用侧向进料的方式时,应做好预防措施,保证进料口处物料流量稳定、供料连续;畚斗装料均匀、运行平稳;皮带不受物料侧向冲击力影响沿中心持续运行。以此来确保生产的连续安全,提高企业效益。