陳傳軍，劉利波，劉 昭

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所 物流技術(shù)工程研究中心，北京 100011）

淺析自動(dòng)化立體冷庫(kù)建設(shè)

陳傳軍，劉利波，劉 昭

（北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所 物流技術(shù)工程研究中心，北京 100011）

冷庫(kù)是保證食品質(zhì)量和安全的重要設(shè)施，由于其工作環(huán)境惡劣，能源消耗大等特點(diǎn)，冷庫(kù)的機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化、智能化成為了我國(guó)冷庫(kù)的發(fā)展方向。自動(dòng)化立體冷庫(kù)中使用的機(jī)械或電控設(shè)備都需適應(yīng)其低溫特性，安裝工藝也有所不同。本文將自動(dòng)化立體冷庫(kù)與傳統(tǒng)的叉車貨架冷庫(kù)和樓庫(kù)式冷庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，并引入某大型食品自動(dòng)化立體冷庫(kù)的實(shí)例說(shuō)明了自動(dòng)化立體冷庫(kù)的建設(shè)。

自動(dòng)化立體冷庫(kù)；安裝工藝；傳統(tǒng)冷庫(kù)

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的持續(xù)發(fā)展和提高，食品質(zhì)量和安全引起社會(huì)的高度重視，冷鏈物流越來(lái)越受關(guān)注，冷庫(kù)也在近幾年得以迅速發(fā)展。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)冷庫(kù)每年的需求量正以30%的速度增長(zhǎng)。然而相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，仍存在一定差距，從冷庫(kù)容量來(lái)看，美國(guó)人口是我國(guó)人口的六分之一，而冷庫(kù)容量是我國(guó)的3.5倍；日本人口僅為我國(guó)人口的十分之一，冷庫(kù)容量卻是我國(guó)的2倍。從自動(dòng)化水平來(lái)看，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的大型冷庫(kù)，已基本實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的溫度控制、沖霜、液位控制、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)記錄等，而我國(guó)全自動(dòng)化冷庫(kù)數(shù)量較少。因此，我國(guó)現(xiàn)有冷庫(kù)容量尚不足，自動(dòng)化水平和效率還相對(duì)低下，自動(dòng)化立體冷庫(kù)具有較大的發(fā)展空間。

1 自動(dòng)化立體冷庫(kù)的重要組成

自動(dòng)化立體冷庫(kù)能夠?qū)崿F(xiàn)冷鏈貨物的高密度存儲(chǔ)、自動(dòng)化輸送，智能化管理調(diào)度，以減少冷庫(kù)內(nèi)的人工作業(yè)。自動(dòng)化立體冷庫(kù)包括以下幾部分：庫(kù)房、冷庫(kù)板、制冷系統(tǒng)、物流系統(tǒng)等。其中冷庫(kù)板和制冷系統(tǒng)對(duì)冷庫(kù)的制冷和保溫起到了至關(guān)重要的作用；適應(yīng)于低溫操作的物流系統(tǒng)保證了自動(dòng)化立體冷庫(kù)的正常工作。下面對(duì)自動(dòng)化立體冷庫(kù)的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行介紹。

1.1 冷庫(kù)型堆垛機(jī)

冷庫(kù)型堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體冷庫(kù)里存取貨物的重要設(shè)備，在一定程度上決定了立體冷庫(kù)的性能和穩(wěn)定性。相比于常溫庫(kù)堆垛機(jī)，冷庫(kù)堆垛機(jī)在低溫狀態(tài)下需防止鋼結(jié)構(gòu)“冷脆”及變溫應(yīng)力；冷庫(kù)堆垛機(jī)電機(jī)需采用帶加溫模塊的耐低溫電機(jī)，電器元件也需要采用耐低溫器件；冷庫(kù)堆垛機(jī)上需安裝溫度探測(cè)感應(yīng)；此外，常溫立體庫(kù)的堆垛機(jī)認(rèn)址方式有激光測(cè)距儀認(rèn)址、BPS條碼帶認(rèn)址、認(rèn)址片認(rèn)址、編碼器認(rèn)址等。由于冷庫(kù)的內(nèi)部環(huán)境比較惡劣，可視效果較差，空間中彌漫霧氣，設(shè)備上結(jié)有霜層，采用BPS條碼帶認(rèn)址方式是最合適的選擇。

圖1 自動(dòng)化立體冷庫(kù)的組成

1.2 貨架

冷庫(kù)貨架材料同樣需要防止鋼結(jié)構(gòu)“冷脆”及變溫應(yīng)力，使用耐低溫鋼材。根據(jù)GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于0℃但高于-20℃時(shí)，Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有0℃沖擊韌性的合格保證。當(dāng)結(jié)構(gòu)工作溫度等于或低于-20℃時(shí)，對(duì)Q235鋼和Q345鋼應(yīng)具有-20℃沖擊韌性的合格保證。此外，由于制冷系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)需要定時(shí)檢修，貨架設(shè)計(jì)及安裝時(shí)需要為風(fēng)機(jī)考慮充足的檢修空間。

3）輸送線

輸送線是高層貨架堆垛機(jī)與出入庫(kù)區(qū)間輸送物料的設(shè)備。低溫環(huán)境下，輸送線的光電開(kāi)關(guān)不能采用反射開(kāi)關(guān)，要改用對(duì)射開(kāi)關(guān)，以避免放光板起霧結(jié)霜造成光電開(kāi)關(guān)信號(hào)錯(cuò)誤。由于冷庫(kù)庫(kù)內(nèi)溫度通常為-18～-25℃，理貨區(qū)溫度通常為5～10℃，輸送線跨越不同溫度會(huì)發(fā)生結(jié)霜；因此，在庫(kù)區(qū)和理貨區(qū)之間需要規(guī)劃過(guò)渡間（過(guò)渡間溫度通常為-8℃），同時(shí)，過(guò)渡間的設(shè)計(jì)也最大程度地保持庫(kù)內(nèi)溫度平衡，防止冷空氣流失。

4）冷庫(kù)門

過(guò)渡間設(shè)計(jì)兩道冷庫(kù)門，兩道門互鎖設(shè)計(jì)（一道門開(kāi)啟時(shí)，另一道門關(guān)閉）。為了減少能量損失，減少開(kāi)門次數(shù)，門的開(kāi)啟速度或通過(guò)過(guò)渡間的速度應(yīng)盡量快。門與輸送設(shè)備聯(lián)動(dòng)，由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制，運(yùn)行快速準(zhǔn)確。冷庫(kù)門為平移門或提升門，門扇四周設(shè)有自限溫電纜防凍裝置，其門洞口地坎上加設(shè)地坪電加熱，以防止開(kāi)門后產(chǎn)生冷凝水滴到地坪上凍結(jié)而損壞庫(kù)門。庫(kù)門有變頻裝置，鎖門防斷電裝置和庫(kù)內(nèi)卸鎖逃生裝置及風(fēng)幕機(jī)聯(lián)動(dòng)裝置，具有任意位置啟閉、停電手動(dòng)開(kāi)門、關(guān)門遇阻回開(kāi)防夾功能。

5）冷庫(kù)板及制冷系統(tǒng)

由于冷庫(kù)對(duì)于空氣的溫度、濕度、環(huán)境的要求都比較高，冷庫(kù)板和制冷系統(tǒng)的選擇至關(guān)重要。冷庫(kù)板主要是用聚乙烯、聚苯烯、聚氨酯為夾芯板原料，以聚氨酯板最好，保溫性最好，不吸潮。制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式等，自動(dòng)化立體冷庫(kù)中通常采用螺桿壓縮機(jī)并聯(lián)機(jī)組；冷凝器以蒸發(fā)式冷凝器換熱效果最好，常應(yīng)用于立體冷庫(kù)中。此外，由于主庫(kù)區(qū)與出入庫(kù)區(qū)溫差較大，為了提高制冷效果，通常分別采用獨(dú)立制冷系統(tǒng)。

2 自動(dòng)化立體冷庫(kù)與傳統(tǒng)冷庫(kù)對(duì)比

現(xiàn)在我國(guó)建設(shè)的大部分冷庫(kù)為普通的叉車貨架冷庫(kù)或樓庫(kù)式冷庫(kù)，下面有針對(duì)性的將自動(dòng)化立體冷庫(kù)與這兩種傳統(tǒng)冷庫(kù)進(jìn)行對(duì)比：

3 自動(dòng)化立體冷庫(kù)的安裝工藝

自動(dòng)化立體冷庫(kù)的安裝工藝用如下流程圖表示：

圖2 自動(dòng)化立體冷庫(kù)安裝工藝

表1 自動(dòng)化立體冷庫(kù)與傳統(tǒng)冷庫(kù)對(duì)比

4 自動(dòng)化立體冷庫(kù)應(yīng)用實(shí)例

以某大型食品自動(dòng)化立體冷庫(kù)為例，該食品冷庫(kù)長(zhǎng)66.5米，寬38.5米，庫(kù)內(nèi)凈高20米。冷庫(kù)的貨架形式采用雙伸位組合橫梁式貨架，5臺(tái)雙伸堆垛機(jī)，立體冷庫(kù)南側(cè)為入庫(kù)輸送線，北側(cè)為出庫(kù)輸送線，冷庫(kù)通過(guò)過(guò)渡間與理貨區(qū)連接。冷庫(kù)庫(kù)內(nèi)溫度-18℃，過(guò)渡間溫度-8℃，理貨區(qū)溫度4℃。整個(gè)自動(dòng)化立體冷庫(kù)能夠完成食品的存儲(chǔ)、出入庫(kù)、配送等任務(wù)。

圖2

此項(xiàng)目立庫(kù)高18.1米，6940個(gè)貨位，立柱采用兩段式，下立柱采用Q345D，上立柱采用Q235D；堆垛機(jī)機(jī)械部分采用Q235D材質(zhì)，選用自帶加溫模塊的電機(jī)減速機(jī)，認(rèn)址方式選擇BPS絕對(duì)認(rèn)址方式，并在堆垛機(jī)上安裝溫度探測(cè)感應(yīng)；輸送機(jī)材質(zhì)選擇Q235D，光電開(kāi)關(guān)選擇SICK的對(duì)射開(kāi)關(guān)；冷庫(kù)門304-2B不銹鋼門板，門扇內(nèi)高壓灌注100厚45kg/m3容重聚氨酯作隔熱、保溫，庫(kù)門啟閉速度為每秒200毫米。

5 結(jié)束語(yǔ)

高度自動(dòng)化和智能化是冷庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)某食品自動(dòng)化立體冷庫(kù)項(xiàng)目的實(shí)施，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)大型自動(dòng)化立體冷庫(kù)的制冷系統(tǒng)自動(dòng)化、安全防護(hù)自動(dòng)化、信息追溯及檢索自動(dòng)化，及輸送系統(tǒng)自動(dòng)化，大大提高了冷庫(kù)的的吞吐量、減少了人工成本、增加了土地利用率、從而提高了冷鏈物流倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)的效率。

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THE

CHEN Chuan-jun, LIU Li-bo, LIU Zhao

TP24

：A

：1009-0134(2017)08-0166-04

2017-08-01

陳傳軍（19 -），