目前水泥、化工等行業內在原料配料子項常設計大型庫以存儲物料,常用物料(如黏土、石膏、電石渣、石灰石、鐵粉、煤等)具有黏性、松散性等特性。黏性物料水分較高,一般都不低于10%,雨季的時候甚至更高,黏性強的物料如黏土,在庫內由于堆積易結塊,流動性較差,對卸料器的要求更高,一般的卸料器如電動閘門、電磁振動給料器、螺旋喂料機、葉輪給料機、氣動閥門等均難以進行卸料,易出現堵塞問題,嚴重時需要人工進行捅料,影響生產且存在安全隱患。對于松散干性物料,一般都是在卸料口上部設置壓縮空氣多孔管(空氣炮)或充氣箱,但實際效果仍不理想,且卸料量不易控制,卸料時快時慢,卸料量的不可控性難以滿足生產工藝的要求。為解決上述類似問題,筒倉卸料器應市場需求而生,在各相關行業領域得到了廣泛應用。
1 結構及工作原理
1.1 基本結構
筒倉卸料器是一種結構簡單且緊湊、占用空間小、安裝維護方便的設備,主要由減壓錐、卸料底盤、卸料臂、傳動裝置、卸料斗、潤滑系統、減速電機、電控柜組成。見圖1所示。筒倉卸料器直接安裝于庫底,物料載荷通過卸料器傳遞至庫,由庫支撐承受,無須另設支撐。
1.2 工作原理
如圖1所示,卸料器上部倉體部分用來存儲物料,倉體內部設置有減壓錐,減壓錐上小下大,使倉體內部通道面積形成上大下小的漸變過程,有效地減小了中間關鍵部件的負載壓力,減壓錐殼體采用不銹鋼或不易粘結物料的材質制作,以防止物料粘結。減壓錐下端完全覆蓋了卸料底盤上的卸料口,并在減壓錐與卸料底盤處留有卸料用的間隙,在外部物料進入筒倉卸料器時,利用物料流動具有的休止角特性,物料到達時自然封閉間隙。從而實現物料在設備內堆積,不會因自身重力的作用而流出庫外。卸料時,必須依靠卸料臂的強制切割運動進行卸料。為提高卸料效率,減小運行阻力,專門設計的獨特曲線型卸料臂。在傳動裝置的驅動下圍繞著中央主軸轉動,卸料臂在筒壁底部轉動切割,將筒底的物料推向中心,經過減壓錐與卸料底盤間的間隙,實現卸料。倉內物料呈整體流動,而不是中心流動,卸料時所有物料均向卸料口流動,不存在流動“死區”,倉內料位呈均勻下降,卸料流動均勻。由于是卸料臂在傳動裝置驅動下強制轉動完成切割卸料,因而對黏濕性物料適應能力特別強。
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非工作狀態下,傳動裝置不通電,物料處于其自然休止角的穩定狀態流不出庫,實現任意時間物料可控停。
工作時,減速電機接收到電控柜給予的電信號后,帶動傳動裝置上的齒輪副工作,傳動裝置上的主軸隨著齒輪副旋轉,通過主軸帶動卸料臂作旋轉運動。減速電機輸出轉矩通過齒輪副傳遞到卸料臂,使卸料臂獲得具有強大的推動力,輕易松動物料,同時,推動物料向卸料口運動,使之卸出庫外。通過電控柜內變頻器調節傳動裝置的轉速,來調節卸料臂旋轉快慢,實現單位時間內卸料量的控制。變頻器輸出頻率增加,傳動裝置輸出轉速變大,卸料臂獲得的轉速就越高,卸料量增加,反之,頻率減小,卸料量隨之減小,實現卸料量實時控制。卸料量可調范圍廣,能滿足較大幅度卸料量調節需求。
2 維護
2.1 常規維護
筒倉卸料器一般為連續工作狀態,日常使用時注意潤滑,定期檢修潤滑系統是否正常工作,查看傳動裝置中的齒輪副和帶油輪(圖2)的潤滑情況,以及定期往潤滑泵注入潤滑油脂,避免齒輪副長期工作于缺少潤滑的狀態下以致損壞。
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卸料臂與卸料底盤之間存在著一定的間隙,經過一定時間的運行后,這個間隙中的物料會由于摩擦導致運動速度緩慢,并在上部物料的壓力作用下在卸料底盤盤面上不可避免地形成一層致密的板結料,板結料會增大卸料臂前進方向上的阻力和加劇磨損,若不及時清除還會逐漸增厚甚至導致卸料臂彎曲變形,因此當出現電機電流明顯增大時應首先檢查是否有嚴重的板結料并予以人工鏟除。日常操作中應注意避免在筒倉卸料器停機的狀態下使料倉中物料長時間靜止存放,并且定期對卸料底盤的板結料進行清除。
2.2 關鍵點檢查維護
變頻器電流(圖3)直接反應筒倉卸料器運行狀態,電流大說明系統負荷大,反之,電流小說明系統負荷小。電機啟動時電流值快速上升,而后電流漸趨于穩定值,系統正常工作。若電流瞬時增大,說明系統負荷突然增加,可能的情況是庫內存在著有顆料較大的物塊。
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變頻器輸出頻率(圖3)直接反應變頻電機工作快慢狀態。業主可據實際使用情況調節頻率高低控制卸料量大小。值得一提的是,筒倉卸料器運行在低頻率(20 Hz以下)下卸料量相對于工藝生產要求量仍偏大,再調低電機頻率電機不轉,如在克拉斯諾項目中使用的筒倉卸料器,選配的減速電機為兩臺5.5 kW,所卸物料為鐵粉,電機在17 Hz以下不轉,而在17 Hz以上可正常工作,這說明減速電機的功率是足夠的。變頻器標稱的輸出頻率一般都是5~50 Hz,但實際上由于變頻器固有特性所限,低頻率下輸出并不穩定,可能造成電機在帶負荷時因低頻扭矩輸出不足而無法轉動,因此一般而言,變頻器最好運行在20 Hz以上區間。筒倉卸料器卸料量的大小可由兩個參數來進行調節,一是調節電機運行頻率,二是調節減壓錐下方的調節環距卸料底盤高度H,在相同頻率下卸料量隨H增大而增大,反之則減小。筒倉卸料器出廠時默認是將調節環安裝在最高位,即H為最大值。由于卸料量偏大而迫使變頻器運行在低頻區間,因此可調低調節環的高度使H值減小,從而減小卸料量使變頻器能運行到20 Hz以上的穩定區間。由于調節環位于料倉內部,因此其高度的調整必須在清空料倉且卸料器停機的狀態下進行。調節時只需要拆卸調節環與減速錐周圍一圈的緊固件,即可升降調節環,實現調節環距卸料底盤高度H值大小的變化。調整后重新進料并以20 Hz以上的頻率啟動筒倉卸料器,逐步調節頻率至50 Hz,若在50 Hz下的實際卸料量大于生產線所需的最大卸料量,可結束調節,否則,說明H值調節過低。可按上述步驟將調節環上升1至2格位置使H至適當回調,直至50 Hz下能滿足最大卸料量要求且在正常卸料量下運行頻率大于20 Hz。
平時要注意卸料斗下方非標設備是否存在溢料情況。對于非粉狀物料,一般不建議非標設備與卸料斗密封聯接,目的是為了方便動態觀察卸料情況,同時還可以避免卸料量過大而皮帶秤輸送能力不足致使大量物料往上堆積現象。
3 結束語
筒倉卸料器屬于主動式強制卸料裝置,結構緊湊,檢修維護方便,較傳統的庫底被動式易于卸料,對物料適應面廣,可廣泛用于干、濕性物料,可滿足生產需要各種卸料量的要求,現已廣泛應用于國內外水泥、石膏等行業的多個項目中。例如,白俄羅斯克拉斯諾5 000 t/d水泥生產線、哈薩克斯坦2 500 t/d水泥生產線、云維保山電石渣綜合利用3000 t/d熟料水泥生產線、鹽湖海納2 500 t/d電石渣水泥生產線、湖北(泰山)石膏廠、安徽巢湖石膏廠等。已投入運營中的筒倉卸料器效果良好,運轉率可達95%以上,卸料量穩定可控,日常維護設備費用低,還可適用于冶金、糧食等行業。