面粉廠小麥原料出倉(cāng)系統(tǒng)的升級(jí)改造及優(yōu)化設(shè)計(jì)
2024-07-20【注：本文由我公司核心工程師根據(jù)公司實(shí)際工程項(xiàng)目撰寫，發(fā)表于《化工與機(jī)械進(jìn)展》ISSN:3029-2409(O)、ISSN:3029-2395(P)】
摘要：某面粉廠小麥原料從筒倉(cāng)至制粉車間的原輸送系統(tǒng)，存在粉塵過大、密封不良等問題，需要對(duì)舊系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造。通過研究和開發(fā)，設(shè)計(jì)出埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等組成的工藝系統(tǒng)，科學(xué)合理的解決了面粉廠小麥原料從筒倉(cāng)至制粉車間的輸送問題。優(yōu)化設(shè)計(jì)的埋刮板輸送機(jī)采用低速方案有效降低了糧食破碎率，同時(shí)延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。新系統(tǒng)所有設(shè)備均采用了全密封設(shè)計(jì)，有效消除了粉塵外溢的問題。
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關(guān)鍵詞：小麥原料倉(cāng)出倉(cāng)系統(tǒng)，埋刮板輸送機(jī)，斗式提升機(jī)，糧食破碎率，密封
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一、項(xiàng)目背景
小麥?zhǔn)巧a(chǎn)面粉的原材料。在面粉加工廠中，小麥通常采用多排立筒倉(cāng)存放，在原糧進(jìn)出筒倉(cāng)的全過程需要采用自動(dòng)化的輸送系統(tǒng)。其中，埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等輸送設(shè)備是構(gòu)成輸送系統(tǒng)的主體。
本輸送系統(tǒng)改造的建設(shè)單位是廣東某大型面粉加工廠。工廠總占地面積100多畝，廠房面積20000多㎡，擁有自動(dòng)化千噸級(jí)的吸糧碼頭，總?cè)仗幚砟芰_(dá)800噸，原糧總倉(cāng)容近8萬(wàn)噸，年產(chǎn)能達(dá)25萬(wàn)噸。
面粉廠原有的35個(gè)原糧倉(cāng)的出倉(cāng)系統(tǒng)由倉(cāng)底氣墊式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等組成，整體設(shè)備已使用多年，設(shè)備較為老舊，且原設(shè)備產(chǎn)能不能滿足現(xiàn)有需求。原有的氣墊輸送機(jī)采用風(fēng)機(jī)吹氣，粉塵外溢較大，需采用埋刮板輸送機(jī)替代原有的氣墊輸送機(jī)。新建輸送系統(tǒng)需具備良好的密封性能，防止粉塵外溢。同時(shí)，為提高面粉生產(chǎn)的品質(zhì)，廠內(nèi)的輸送系統(tǒng)需有效減少糧食輸送過程中的破碎率。
二、設(shè)計(jì)方案
1．總體工藝方案
面粉廠35個(gè)原糧立筒倉(cāng)由5排筒倉(cāng)組成，每排7個(gè)倉(cāng)。圖一所示為單排筒倉(cāng)的輸送設(shè)備布置方案，原糧小麥由倉(cāng)底多臺(tái)埋刮板輸送機(jī)相互搭接實(shí)現(xiàn)水平輸送，匯至斗式提升機(jī)后，垂直提升33.5米后輸送至面粉生產(chǎn)車間。本工程所有輸送設(shè)備總長(zhǎng)超過400米。
由于單排筒倉(cāng)長(zhǎng)度近70米，單排筒倉(cāng)的總長(zhǎng)較大，出倉(cāng)方案由兩臺(tái)埋刮板輸送機(jī)搭接而成。兩臺(tái)埋刮板輸送機(jī)搭接的方案在綜合能耗和壽命上優(yōu)于單一刮板機(jī)方案。
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圖一：單排筒倉(cāng)的輸送設(shè)備布置方案
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圖二：埋刮板輸送機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖
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2．減少糧食破碎率的優(yōu)化設(shè)計(jì)
（1）埋刮板輸送機(jī)的優(yōu)化措施
破碎率是指糧食顆粒破碎或斬?cái)嗪笤诩Z食中所占的比例。埋刮板輸送機(jī)在運(yùn)行過程中對(duì)糧食產(chǎn)生的破碎，主要由鏈條與刮板機(jī)底板的相互摩擦造成。如圖三所示，在埋刮板輸送機(jī)運(yùn)行過程中，糧食的向前輸送由鏈條推動(dòng)，處于鏈條正前方的糧食將受到鏈條與底板間的擠壓。要減小糧食擠壓力避免破碎，最優(yōu)方案是盡可能的降低鏈條運(yùn)行速度。
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圖三：埋刮板輸送機(jī)運(yùn)行示意圖
為滿足使用單位的降碎要求，本項(xiàng)目的埋刮板輸送機(jī)輸送速度低至0.35m/s，與常規(guī)的設(shè)計(jì)速度相比降低了近一半。同時(shí)，為保證低速化后的產(chǎn)能達(dá)標(biāo)，埋刮板輸送機(jī)的截面尺寸較常規(guī)設(shè)計(jì)增大了一倍。低速設(shè)計(jì)的埋刮板輸送機(jī)不僅保證了低糧食破碎，同時(shí)極大減小了鏈條和底板的磨損，有效延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
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（2）斗式提升機(jī)的優(yōu)化措施
斗式提升機(jī)在運(yùn)行過程中對(duì)糧食產(chǎn)生的破碎，主要由進(jìn)料和出料產(chǎn)生的碰撞造成。斗式提升機(jī)在提升中途物料處于畚斗內(nèi)，物料與機(jī)筒不接觸，不存在摩擦，可采用較高的速度運(yùn)行。本項(xiàng)目提升機(jī)的設(shè)計(jì)運(yùn)行速度為2.5m/s，需要對(duì)機(jī)頭出料進(jìn)行重點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
在高速運(yùn)行下，糧食根據(jù)運(yùn)行慣性在頭部滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)下拋出。如圖四所示，在細(xì)化設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)糧食流動(dòng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，繪制糧流拋料曲線。根據(jù)拋料曲線合理設(shè)計(jì)機(jī)頭蓋板的弧度，保證糧食以最優(yōu)角度與殼體碰撞，并落至提升機(jī)出料口。機(jī)頭蓋板與糧食碰撞部位加裝軟質(zhì)聚氨酯襯板，有效減少糧食撞擊破碎，同時(shí)減少了設(shè)備的磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
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圖四：斗式提升機(jī)頭部出料運(yùn)行示意圖
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3．工藝系統(tǒng)的全密封設(shè)計(jì)
（1）埋刮板輸送機(jī)的全密封設(shè)計(jì)
埋刮板輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是物料在設(shè)備的封閉料槽內(nèi)輸送，封閉料槽具備良好的密封性能。其中，頭尾部的軸密封是設(shè)備密封性能的關(guān)鍵因素。為提高整機(jī)的密封性能，本項(xiàng)目采用填料式軸密封結(jié)構(gòu)。如圖五所示，填料密封由密封圈底座、密封填料、密封圈壓蓋組成，兩組密封圈在軸兩端的殼體上對(duì)稱分布，軸承外置，此結(jié)構(gòu)形式可有效提高整體設(shè)備的密封性能。
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圖五：埋刮板輸送機(jī)軸密封結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物照片
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（2）斗式提升機(jī)的全密封設(shè)計(jì)
與埋刮板輸送機(jī)相似，斗式提升機(jī)軸密封同樣采用填料式密封結(jié)構(gòu)，具備良好的密封性能。如圖六所示，提升機(jī)填料密封組件在滾筒軸兩端的殼體上對(duì)稱分布，軸承外置；同時(shí)，尾部張緊位置的滑板采用聚乙烯材料制作，保證了提升機(jī)具有優(yōu)異的密封性能。
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圖六：提升機(jī)尾部張緊位置密封結(jié)構(gòu)示意圖及實(shí)物照片
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三、結(jié)束語(yǔ)
本工程通過由埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等組成的工藝系統(tǒng)，解決了面粉廠小麥原料從筒倉(cāng)至制粉車間的輸送問題。
為滿足面粉廠的降碎要求，對(duì)埋刮板輸送機(jī)采用了低速方案，對(duì)提升機(jī)的頭部拋料進(jìn)行了模擬計(jì)算，優(yōu)化設(shè)計(jì)了提升機(jī)的頭部結(jié)構(gòu)。為提高輸送系統(tǒng)的密封性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)了埋刮板輸送機(jī)和斗式提升機(jī)的軸密封結(jié)構(gòu)。優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案符合了面粉廠的使用需求，提高了設(shè)備的技術(shù)性能并延長(zhǎng)了使用壽命。
? 本工程完工于2020年，至今已投產(chǎn)運(yùn)行超過三年，設(shè)備運(yùn)行可靠，設(shè)計(jì)水平及工程質(zhì)量受到業(yè)主的高度認(rèn)可。