盧紅平，張國棟，張 鑫

（中糧糧谷控股有限公司，北京 100020）

在發(fā)達(dá)國家，散糧運(yùn)輸及裝車有專門的鐵路運(yùn)輸和公路運(yùn)輸方式，并且建立了一套相對(duì)完備的有關(guān)集裝箱裝卸運(yùn)輸?shù)睦碚擉w系和糧食運(yùn)輸系統(tǒng)[1]。我國糧食轉(zhuǎn)運(yùn)“四散化”自20世紀(jì)70年代開始發(fā)展至今已取得顯著成效，散糧裝卸運(yùn)輸?shù)姆绞降玫搅嗽絹碓綇V泛的應(yīng)用，相關(guān)體系越來越成熟，但與發(fā)達(dá)國家相比還較為落后[2]。隨著我國糧食生產(chǎn)的不斷發(fā)展以及對(duì)糧食需求的不斷增加，需要我們對(duì)新型的糧食裝卸裝置進(jìn)行研究，在節(jié)約人力、物力資源的基礎(chǔ)上提高糧食裝卸及運(yùn)輸?shù)男?，這對(duì)于我國糧食生產(chǎn)以及運(yùn)輸具有十分重要的意義，需要引起足夠的重視[1]。

卸糧過程中往往會(huì)產(chǎn)生大量懸浮在空氣中的固體顆粒，會(huì)造成很嚴(yán)重的危害，不僅會(huì)使得工作人員的身體健康受到嚴(yán)重威脅，更嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致爆炸事故[3]。因此，對(duì)于粉塵濃度的理論分析和控制顯得尤為重要。

本文主要以“四散化”之一的研究分析對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)開度設(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)組別，以探究風(fēng)機(jī)對(duì)粉塵濃度的影響。以期為基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)在小麥加工行業(yè)的應(yīng)用提供參考，并為其他行業(yè)散糧卸車研究提供新思路。

1 裝置與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)用散糧卸車系統(tǒng)的液壓翻板為后翻式，主要由翻板平臺(tái)、擋輪器、主液壓缸、擋輪器液壓缸、液壓控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)自動(dòng)加熱裝置、電氣控制系統(tǒng)等組成，以液壓缸驅(qū)動(dòng)使翻板及糧車與地面形成夾角，使運(yùn)糧車運(yùn)載的糧食全部精準(zhǔn)下入下糧坑斗內(nèi)。該系統(tǒng)還配套電控系統(tǒng)、6臺(tái)脈沖除塵吸風(fēng)道，同時(shí)系統(tǒng)采取密閉[4]、圍擋[4]措施，減少卸車環(huán)節(jié)產(chǎn)生的粉塵的排放。

翻板主平臺(tái)尺寸長(zhǎng)18 m，寬3 m，額定舉升重量100 t，45°角內(nèi)任意懸停，三級(jí)伸縮套筒缸，系統(tǒng)動(dòng)力45 kW。主梁為萊鋼H700型H型鋼2根，長(zhǎng)度18 m；橫梁（寬度方向）選用H400型H型；縱梁（長(zhǎng)度方向）選用H200型H型鋼。

脈沖除塵器風(fēng)口安裝在卸糧坑兩側(cè)，平行排列。工作時(shí)，捕獲卸糧棚內(nèi)含塵氣體，由進(jìn)風(fēng)道進(jìn)入灰斗，粗塵粒直接落入灰斗底部，細(xì)塵粒隨氣流轉(zhuǎn)折向上進(jìn)入中、下箱體，粉塵積附在濾袋外表面，過濾后的氣體進(jìn)入上箱體至凈氣集合管-排風(fēng)道，經(jīng)排風(fēng)機(jī)排至大氣。

圖1 散糧卸車系統(tǒng)的卸糧罩棚主視圖Fig.1 Main view of grain unloading shed of bulk grain unloading system

1.2 研究分析方法

1）對(duì)于基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用的效率、投資回收期、安全性能等，主要是通過對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用前后一段時(shí)期數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行比對(duì)，以分析該系統(tǒng)應(yīng)用效果。

圖2 散糧卸車系統(tǒng)的卸糧罩棚左視圖Fig.2 Left view of grain unloading canopy of bulk grain unloading system

圖3 散糧卸車系統(tǒng)液壓翻版工作過程示意圖Fig.3 Schematic diagram of hydraulic reproduction working process of bulk grain unloading system

2）對(duì)于基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用對(duì)粉塵濃度控制作用的研究，將脈沖除塵吸風(fēng)量設(shè)置0、200、400、600 m3/h四個(gè)實(shí)驗(yàn)組別，分別監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)吸風(fēng)量下，卸糧時(shí)的粉塵濃度，每組試驗(yàn)重復(fù)6次，取平均值作為結(jié)果，用以研究脈沖除塵吸風(fēng)量對(duì)卸糧時(shí)粉塵濃度的影響。同時(shí)，以上數(shù)據(jù)與基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用前（吸風(fēng)量250 m3/h）對(duì)照，以研究分析該系統(tǒng)對(duì)粉塵濃度控制的影響。

3）粉塵濃度是單位體積空氣中的粉塵含量。表示方法為是質(zhì)量濃度，即每立方米空氣中所含粉塵的毫克數(shù)（mg/m3）。

4）本實(shí)驗(yàn)中原糧主要來自于山東、河南的國產(chǎn)小麥。

5）測(cè)量?jī)x器為粉塵濃度測(cè)量?jī)x，檢測(cè)位置為卸糧入坑處，從卸車開始后間隔5 min左右測(cè)一次。

6）數(shù)據(jù)測(cè)試是卸糧速度均為60 t/h。

7）基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)是在全密閉的環(huán)境下運(yùn)行的，粉塵不會(huì)溢出至外環(huán)境，不會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染。

2 結(jié)果與討論

2.1 卸糧效率分析

以沈陽香雪面粉公司為例，基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用后，卸糧環(huán)節(jié)人員由22人減少至9人，主要是由以前的24 h不間斷卸糧調(diào)整為僅白天卸糧，減少班次安排和減少人工扒糧等環(huán)節(jié)用工量來達(dá)到減人增效的目的。系統(tǒng)應(yīng)用以前日卸糧量為1 200 t，使用該系統(tǒng)后日卸糧量提升至2 200 t，提升效果明顯，有效保障生產(chǎn)連續(xù)性。同時(shí)由于卸糧效率提升，大幅降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)員工的幸福感和獲得感。

2.2 投資回收分析

本系統(tǒng)一次性固定資產(chǎn)投資69萬元，維修保養(yǎng)費(fèi)用5萬元/年。系統(tǒng)通過減少13人的用工量，按照減少1個(gè)人的人力資源成本收益4 000元來計(jì)算，僅人工部分即可帶來人力資源成本收益62.4萬元/年。綜上該系統(tǒng)投資回收期為1.2年。該計(jì)算模型未考慮由于降低原糧損耗帶來收益和提高卸糧效率對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的保障收益。

2.3 安全性能分析

如1.1節(jié)介紹，該系統(tǒng)面板采用厚度8 mm花紋鋼板，表面平整[5]；焊接采用二氧化碳?xì)獗：腹に囘M(jìn)行焊接，焊后進(jìn)行焊縫探傷檢驗(yàn)，焊接完成后形成上下兩層（橫梁和縱梁）交錯(cuò)鋼梁結(jié)構(gòu)，保證焊接質(zhì)量及平臺(tái)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；鋼結(jié)構(gòu)整體采用拋丸噴砂處理，漆膜厚度達(dá)到80 μm以上；在平臺(tái)兩側(cè)后部和平臺(tái)后部加裝防塵導(dǎo)料組件，防止物料和粉塵落入基坑，并引導(dǎo)物料進(jìn)入接料坑。翻板平臺(tái)的傾斜角度和止輪器的升起行程安裝有限位開關(guān)來控制[5]；電控系統(tǒng)對(duì)擋輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)作和翻板的升降動(dòng)作實(shí)行動(dòng)作互鎖[5]，可防止誤操作；起升液壓缸采用龍門架雙側(cè)支撐設(shè)計(jì)，減少基坑深度，節(jié)省土建費(fèi)用；液壓缸處于地面之上，易于安裝和維保；雙側(cè)龍門架不僅使平臺(tái)的受力合理，而且對(duì)車輛起到安全防護(hù)作用；采用比例同步控制技術(shù)，保證兩條液壓缸高精度同步運(yùn)行，兩側(cè)油缸高差在60 mm以內(nèi)[5]；采用負(fù)載敏感、恒壓變量技術(shù)，減少液壓系統(tǒng)發(fā)熱量，節(jié)能降耗，降低系統(tǒng)噪音，改善工作環(huán)境；液壓系統(tǒng)采用大容積吸回油分離結(jié)構(gòu)油箱，宜于液壓油溢氣和散熱，減少液壓油循環(huán)次數(shù)，保證液壓系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行；液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)急手動(dòng)回落功能，當(dāng)系統(tǒng)意外斷電時(shí)，液壓翻板停止工作，停留在當(dāng)前狀態(tài)[5]。采用手動(dòng)[5]回放功能，液壓翻板會(huì)緩慢下降到初始位置，保證人員設(shè)備車輛安全；液壓泵站設(shè)計(jì)自動(dòng)加熱功能。當(dāng)環(huán)境溫度過低不利于液壓系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，加熱功能自動(dòng)運(yùn)行，將油溫加熱到運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)溫度，設(shè)備方可運(yùn)行，保護(hù)設(shè)備；電氣控制系統(tǒng)具有在線顯示、檢測(cè)、設(shè)置功能，實(shí)時(shí)顯示液壓翻板的運(yùn)行狀況，并進(jìn)行故障自診斷；電氣控制系統(tǒng)配備遠(yuǎn)程模塊，采用4G信號(hào)傳輸，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)。整體安全性能有保障，能夠有效保障長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

2.4 粉塵濃度研究分析

粉塵指的是懸浮在空氣中的固體顆粒，對(duì)于糧食加工業(yè)來說粉塵及其治理是世界范圍內(nèi)企業(yè)及科技工作者共同關(guān)注的課題。粉塵濃度控制不當(dāng)，不僅會(huì)使得工作人員的身體健康受到嚴(yán)重威脅，更嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致爆炸事故。同時(shí)，由于人民群眾對(duì)美好環(huán)境追求的不斷提高，卸糧環(huán)節(jié)粉塵濃度控制已然成為各級(jí)生態(tài)環(huán)境部門執(zhí)法檢查的重點(diǎn)內(nèi)容。

該系統(tǒng)運(yùn)行6套脈沖除塵系統(tǒng)，有序地控制粉塵，其基本原則是密閉加吸風(fēng)，即圍堵和疏導(dǎo)[6]。在粉塵產(chǎn)生地點(diǎn)直接將粉塵收集起來，含塵氣體由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)過灰斗時(shí)，氣體中部分大顆粒粉塵受慣性力和重力作用被分離出來，直接落入灰斗底部。含塵氣體通過灰斗后進(jìn)入中箱體的濾袋過濾區(qū)，氣體穿過濾袋，粉塵被阻留在濾袋外表面，凈化后的氣體經(jīng)濾袋口進(jìn)入上箱體后，再由出風(fēng)口排出。這樣改善了生產(chǎn)環(huán)境，控制了粉塵的污染，保護(hù)了操作工人的身心健康及延長(zhǎng)了工廠機(jī)械設(shè)備的使用壽命等，從而促進(jìn)了糧食加工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

實(shí)驗(yàn)測(cè)得脈沖除塵吸風(fēng)量分別為0、200、400、600 m3/h時(shí)，對(duì)應(yīng)的粉塵濃度數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同風(fēng)量對(duì)應(yīng)的粉塵濃度數(shù)據(jù)Table 1 Dust concentration data corresponding to different blowing rates

實(shí)驗(yàn)表明，基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)對(duì)粉塵濃度的影響顯著（P＜0.05），且經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合，得出擬合函數(shù)為：

式中Y為粉塵濃度，mg/m3；X為脈沖除塵系統(tǒng)風(fēng)量，m3/h。

同時(shí)，還收集了基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用前的粉塵濃度數(shù)據(jù)，如表2所示。

圖4 粉塵濃度與風(fēng)量的區(qū)間圖Fig.4 Interval diagram of dust concentration and blowing rate

圖5 粉塵濃度隨脈沖除塵系統(tǒng)風(fēng)量的變化規(guī)律Fig.5 Variation law of dust concentration with blowing rate of pulse dust removal system

表2 基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用前的粉塵濃度數(shù)據(jù)Table 2 Dust concentration data of bulk grain unloading system based on hydraulic flap before application mg/m3

由公式（1）可得，基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)的風(fēng)量為250 m3/h時(shí)，該系統(tǒng)運(yùn)行下的粉塵濃度為7.327 mg/m3，明顯比該系統(tǒng)安裝前同樣吸風(fēng)量下的粉塵濃度底。

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，卸糧速度對(duì)粉塵濃度也有較大的影響，本次實(shí)驗(yàn)收集了脈沖除塵系統(tǒng)風(fēng)量為600 m3/h時(shí)，不同卸糧速度下粉塵濃度的分布數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 不同卸糧速度下粉塵濃度的分布數(shù)據(jù)Table 3 Distribution data of dust concentration under different unloading speeds mg/m3

圖6 粉塵濃度隨卸車速度的變化規(guī)律Fig.6 Variation law of dust concentration with unloading speed

實(shí)驗(yàn)表明，基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)的卸車速度對(duì)粉塵濃度的影響顯著（P＜0.05），且經(jīng)過數(shù)據(jù)擬合，得出擬合函數(shù)為：

式中Y為粉塵濃度，mg/m3；X為卸車速度，T/h。

以上數(shù)據(jù)均為系統(tǒng)內(nèi)的粉塵濃度，基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)仍采取封閉措施，最終排放至大氣環(huán)境中的粉塵濃度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)[7]。

2.5 節(jié)糧減損分析

查閱文獻(xiàn)可知自動(dòng)裝卸糧食散運(yùn)車可降低散糧裝卸過程中的糧食破損率，提高糧食質(zhì)量[8]。本文在其基礎(chǔ)上，分析發(fā)現(xiàn)，由于卸糧效率的提高，減少了車輛的移動(dòng)距離，極大的減少了地面上小麥的堆積量，車輛基本上不會(huì)對(duì)小麥有損傷。綜合近幾年應(yīng)對(duì)的數(shù)據(jù)，基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)應(yīng)用之前原糧入庫后的得糧率平均為99.90%，系統(tǒng)應(yīng)用后原糧入庫后的得糧率提升至平均為99.95%，系統(tǒng)應(yīng)用成熟后，原糧入庫后的得糧率最高可提高至100%，有效減少產(chǎn)后損失，為公司取得較為客觀的經(jīng)濟(jì)收益，全面應(yīng)用后能夠?yàn)榍袑?shí)保障國家糧食安全做出較大的貢獻(xiàn)。

3 結(jié)論與應(yīng)用建議

3.1 結(jié)論

1）基于液壓翻板的散糧卸車系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)對(duì)粉塵濃度的影響顯著（P＜0.05），且明顯比該系統(tǒng)安裝前同樣吸風(fēng)量下的粉塵濃度低。

2）該系統(tǒng)應(yīng)用后，提升效果明顯，有效保障生產(chǎn)連續(xù)性。同時(shí)，大幅降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)員工的幸福感和獲得感。

3）該系統(tǒng)投資回收期為1.4年，投資回報(bào)周期短。

4）該系統(tǒng)整體安全性能有保障，能夠有效保障長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

5）該系統(tǒng)應(yīng)用后的糧食損耗率基本上為0，對(duì)節(jié)約糧食有較大的促進(jìn)作用。

3.2 應(yīng)用建議

1）操作者必須熟悉設(shè)備的性能以及安全注意事項(xiàng)，初操作者必須在專業(yè)人員指導(dǎo)下進(jìn)行。

2）啟動(dòng)設(shè)備前應(yīng)清理好工作現(xiàn)場(chǎng)，檢查各種按鈕是否正常完好；確認(rèn)安全裝置，特別是車頭保護(hù)裝置是否齊全可靠；檢查油箱中的油量是否充足，油路是否存在漏油現(xiàn)象。

3）設(shè)備使用前應(yīng)空車運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試后，確認(rèn)正常方可投入使用。

4）設(shè)備運(yùn)行時(shí)操作者嚴(yán)禁離崗，要隨時(shí)關(guān)注各部件運(yùn)行情況，如有異常，禁止用手調(diào)整設(shè)備，應(yīng)立即停機(jī)處理，嚴(yán)禁帶故障運(yùn)行，以防出事故。

5）卸車時(shí)，車頭安全裝置必須按規(guī)定正確使用，不得拆除或不使用；

6）汽車在平臺(tái)上固定、保護(hù)功能到位后方可升降平臺(tái)；車輛駕駛室內(nèi)不得有人，設(shè)備作業(yè)范圍內(nèi)不得進(jìn)人；卸車完成后各部位恢復(fù)原位，方可進(jìn)行下車卸載。

7）停止作業(yè)后要拉閘斷電，設(shè)備控制柜不得接用電焊機(jī)等其他設(shè)備電源線。

8）設(shè)備要保持液壓系統(tǒng)的清潔，不得敞開油箱、以免灰塵、鐵屑等異物進(jìn)入。

9）現(xiàn)場(chǎng)要及時(shí)關(guān)注脈沖除塵風(fēng)機(jī)除塵效果，保持粉塵濃度在可控范圍內(nèi)。

10）在具體應(yīng)用過程中，使用者仍需根據(jù)本文章中的數(shù)據(jù)，結(jié)合自身實(shí)際情況總結(jié)出較為經(jīng)濟(jì)的風(fēng)量、除塵器配置和卸糧速度等參數(shù)，已達(dá)到更好的經(jīng)濟(jì)效果。