淺圓倉四種布料器的應(yīng)用與效果*

周亞男，蔡育池，張來林，董曉歡

（1.河南工業(yè)大學(xué)設(shè)計研究院，鄭州 450001；2.中儲糧廈門直屬庫有限公司，福建 廈門 361026；3.河南工業(yè)大學(xué)，鄭州 450001）

淺圓倉作為新倉型于20 世紀(jì)90 年代初被引入國內(nèi)，經(jīng)過多年的推廣與使用，人們逐漸認(rèn)識了淺圓倉的儲糧特點：大糧堆保溫性好、易于控溫儲糧的優(yōu)點，帶來糧情穩(wěn)定、安全儲糧的效果；然而糧食在入倉過程中形成嚴(yán)重的分級現(xiàn)象，雜質(zhì)、破碎粒聚集是淺圓倉儲糧的安全隱患，減緩入糧分級成為糧庫亟待解決的難題[1]。為此，經(jīng)過多單位的多年努力，通過布料器增加入糧的落料點方式，可大大減緩淺圓倉的分級現(xiàn)象，為淺圓倉安全儲糧打下良好的基礎(chǔ)。

1 數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器

數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器是鄭州中糧科研設(shè)計院有限公司研發(fā)的防分級裝置，它采用變速控制技術(shù)，根據(jù)裝倉要求通過不斷調(diào)整的旋轉(zhuǎn)速度，布料器溜槽可將糧食拋向倉內(nèi)不同半徑落下，因而能以精確的速度控制將物料拋至倉內(nèi)指定的位置。當(dāng)物料攜帶著雜質(zhì)一起被拋至倉內(nèi)不同角落的同時，也緩解了淺圓倉入糧時倉中心區(qū)域的雜質(zhì)聚集現(xiàn)象，減少通風(fēng)死角，確保儲糧安全。

1.1 數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器的結(jié)構(gòu)特點

數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器[2]主要由動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)筒、溜槽，以及PLC、變頻器電氣控制設(shè)備等部分組成（圖1）。布料器為機械系統(tǒng)，用齒輪傳動結(jié)構(gòu)取代鏈條傳動結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)筒帶動溜槽旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)筒既是傳動體、也是物料通道，轉(zhuǎn)筒中心無傳動軸和固定傳動軸的加強筋，保證了糧食在布料器中不會發(fā)生堵料現(xiàn)象；整機分倉內(nèi)、倉外兩個部件，PLC 控制系統(tǒng)安裝在淺圓倉的頂部入倉進(jìn)糧口處，與現(xiàn)有糧庫中控系統(tǒng)銜接，適宜裝倉的糧食品種有大豆、小麥、稻谷、玉米等；最大處理量可達(dá)1 000 t/h。

圖1 數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器示意圖

1.2 數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器的工作原理

布料器啟動后，糧食進(jìn)入布糧器轉(zhuǎn)筒、從布料器轉(zhuǎn)動的溜槽中甩出，以拋物線形式下落，在筒倉內(nèi)一周形成落料點，即糧食最終的落料點；再根據(jù)實時采集到的進(jìn)倉累積量，按照設(shè)定的裝倉工藝，通過變頻器改變溜槽的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，將糧食均勻分布在設(shè)定位置的環(huán)帶上，進(jìn)而逐層布糧直至將糧食拋落至倉內(nèi)的各個角落。最終通過增加落料點、變換落點的距離與遠(yuǎn)近，實現(xiàn)減少倉中心區(qū)域雜質(zhì)聚集程度、均衡雜質(zhì)分布和大幅減少平倉工作量的目的。

1.3 數(shù)控式旋轉(zhuǎn)布料器的使用效果

大連庫的應(yīng)用表明[3]：①試驗倉減緩了糧食入倉時的雜質(zhì)在中心區(qū)域大量聚集現(xiàn)象，從對比數(shù)據(jù)中可看出，倉內(nèi)雜質(zhì)聚集現(xiàn)象得到明顯改善，倉中心區(qū)域通風(fēng)通透性能良好，而對照倉中心區(qū)域則有明顯的雜質(zhì)積聚，雜質(zhì)平均值為試驗倉的1.8 倍；②試驗倉糧堆中心位置雜質(zhì)分布明顯降低，糧堆其他位置雜質(zhì)分布均勻性也好于對照倉，試驗倉整倉糧堆表觀風(fēng)速較對照倉高37%，而對照倉的中心區(qū)域則無表觀風(fēng)速；③平倉量對比分析：不使用布料器時，平倉量約為2 000 m3；使用布料器時，平倉量約為980 m3，所以數(shù)控式布料器可減少平倉作業(yè)，降低人工成本。

2 多功能中心管

鄭州糧院筒倉公司研制的多功能中心管具有減緩分級、降低破碎、通風(fēng)降溫、環(huán)流熏蒸等多種功能，在解決筒倉儲糧難曾發(fā)揮過重要作用。隨著糧堆規(guī)模增大、筒體增高的情況下，筒倉公司在原裝置的基礎(chǔ)上，又增加了粉雜分散器，增強了多功能中心管裝置的減緩分級功能，確保了安全儲糧。

2.1 多功能中心管的結(jié)構(gòu)

新型多功能中心管主要由離心風(fēng)機、粉雜分散器及減壓管等部件組成（圖2）。粉雜分散器安裝在減壓管的頂部，它上接淺圓倉的入糧口、下連減壓管的接料斗；風(fēng)機安裝于淺圓倉頂?shù)纳喜?，通過風(fēng)管與倉內(nèi)的粉雜分散器及減壓管相連接；在倉內(nèi)中心的減壓管外壁上，按一定間距開有眾多的條形出糧孔，使管內(nèi)垂直下落的糧流，接觸到管內(nèi)下方糧堆時，以密集方式從相應(yīng)的條形出糧孔朝外沿著糧堆錐面下滑；減壓管內(nèi)還設(shè)有多個雙漏斗溢流導(dǎo)流器，主要減緩糧食入倉時的下落速度。

圖2 多功能減壓管裝置

2.2 多功能中心管的減分級與降破碎的原理

在多功能中心管頂部的粉雜分散器內(nèi)，使入倉糧在勻料部分成圓環(huán)狀均勻下落，通過風(fēng)機的氣流作用，吹散入倉糧食中的輕浮雜質(zhì)，使粉塵和輕型雜質(zhì)在倉內(nèi)較大范圍均勻下落，減輕淺圓倉中心區(qū)域的雜質(zhì)分級程度；之后的糧流被接料斗集中到減壓管內(nèi)，將入倉自由落體的糧流改為在減壓管內(nèi)的有限流動，接觸到底部糧食后再以密集形式從條形孔內(nèi)流出、沿錐體斜面呈下滑狀態(tài)分布于倉內(nèi)，有效減緩了倉內(nèi)入倉雜質(zhì)分級程度；減壓管內(nèi)還有多個雙漏斗溢流導(dǎo)流器，可降低入倉糧食的下降速度，減緩了糧食在入倉時的破碎率。

通過多功能中心管裝置中的雙漏斗導(dǎo)流器、粉質(zhì)分散器和減壓管內(nèi)進(jìn)料，使入倉糧的雜質(zhì)分級現(xiàn)象得到較大改觀，從而實現(xiàn)了多功能裝置減分級、降破碎的目的，但在中心管內(nèi)聚集了大量的破碎糧粒和雜質(zhì)，需在入糧結(jié)束后，將此部分高雜糧食放出、經(jīng)清理后再入倉才能進(jìn)入正常儲藏。

2.3 多功能中心管的使用效果

通過日照庫的分層定點扦樣檢測發(fā)現(xiàn)[4]：中心直徑6 m 的范圍內(nèi)雜質(zhì)平均含量，試驗倉比對照倉低11.1%，降低糧食破碎率效果明顯，有效抑制糧食自動分級現(xiàn)象；均衡改善倉內(nèi)雜質(zhì)的分布，提高通風(fēng)效率，減少水分流失，降低了噸糧儲存能耗；同時為保水通風(fēng)、充氮氣調(diào)等儲糧技術(shù)的綜合應(yīng)用打造應(yīng)用平臺。

3 閥控式布料器

為減少淺圓倉糧食入倉自動分級導(dǎo)致的雜質(zhì)聚集問題，新沙港庫與江門振達(dá)公司共同研發(fā)的閥控式布料器，通過應(yīng)用對減緩淺圓倉入糧分級所導(dǎo)致的雜質(zhì)聚集有良好效果，具有較高推廣使用價值。

3.1 閥控式布料器的結(jié)構(gòu)與特點

閥控式布料器（圖3）安裝在淺圓倉內(nèi)頂進(jìn)糧口的下方，主要由分配器、分配溜槽、PLC 控制系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)等部分組成，能將雜質(zhì)分布相對均勻，有效緩解物料裝倉過程中發(fā)生的自動分級現(xiàn)象，提高糧堆的通透性，從而保證糧食儲藏安全。閥控式布料器采用單點間斷、多點循環(huán)的落料方式，使雜質(zhì)聚集區(qū)域由集中圓柱狀分布變?yōu)榉稚⒊扇舾蓴?shù)量可控的念珠狀立體分布（圖4）。

圖3 閥控式布料器

圖4 閥控式布料器入糧的雜質(zhì)分布示意圖

3.2 閥控式布料器的工作原理

來糧進(jìn)入閥控式布料器后，依次啟閉溜槽上的閥門，使18 個出糧口依次輪流開啟與關(guān)閉。由于閥控式布料器采用單點間斷、多點循環(huán)的出料方式，每個出糧孔又是輪流交叉出料，在糧堆立面形成多個料層、層與層間的雜質(zhì)芯相互錯開且不連續(xù)的分級區(qū)域（圖4），落料點呈內(nèi)、中、外三圈分內(nèi)布（圖5）。物料落料順序由內(nèi)圈逐個落點開始，內(nèi)圈6 個落料點完成后自動切換到中圈、外圈各落料點，依次循環(huán)（圖6）。在同一層面上各落料點分開交叉落料，使每層糧食的雜質(zhì)、破碎糧粒聚集區(qū)域相對地分散，使雜質(zhì)聚集區(qū)域由集中圓柱狀分布變?yōu)榉稚⒊扇舾蓴?shù)量可控的念珠狀立體分布，減少了雜質(zhì)、破碎物料在中心區(qū)域聚集，保持糧堆的通透性，有利于整個糧堆的均勻通風(fēng)、熏蒸。

圖5 閥控式布料器落料點分布圖

圖6 閥控式布料器糧食入倉狀況

3.3 閥控式布料器的使用效果

新沙港庫[5]的應(yīng)用表明，閥控式布料器有效減緩大豆入倉雜質(zhì)聚集現(xiàn)象，解決了以往通風(fēng)過程中因糧堆中心部位雜質(zhì)、破碎聚集而導(dǎo)致氣流流動不暢，甚至引發(fā)濕熱轉(zhuǎn)移、聚集等造成的發(fā)熱板結(jié)等問題，明顯改善了整倉通風(fēng)均勻性、提高了谷冷通風(fēng)效果，從而提高糧食儲藏性，并在部分糧庫的淺圓倉內(nèi)得到使用，應(yīng)用效果良好。

泉州庫淺圓倉安裝閥控式布料器后，入倉糧堆雜質(zhì)、不完善粒分布較為均衡，倉內(nèi)無柱狀粉雜聚集，進(jìn)倉結(jié)束后糧面呈現(xiàn)18 個圓錐形小糧堆，平倉工作量與未安裝布料器前減少了約70%。而對照倉則需采用人工處理中心部位雜質(zhì)、破碎糧粒柱狀體等措施后，才能符合糧食質(zhì)量要求，但處理難度極大，且只解決上層4～6 m 糧堆的問題，糧堆中下部雜質(zhì)、破碎糧粒聚集柱狀體仍存在，通風(fēng)降溫、熏蒸十分困難，隱患點處于糧堆中下部，處理難度大且不易操作。

廈門庫安裝閥控式布料器后，配合谷物冷卻、充氮氣調(diào)、空調(diào)控溫等手段使進(jìn)口大豆輕松安全度夏。因此，閥控式布料器可有效減緩入倉糧食分級現(xiàn)象，便于通風(fēng)、谷冷、熏蒸等儲糧技術(shù)實施，有利于儲糧安全管理，同時布料器采用氣體推動閥板，不存在用電安全隱患，值得在糧庫淺圓倉推廣應(yīng)用。

4 壓力門式傘形多點布料器

為減緩大豆入倉分級現(xiàn)象，唐山庫[6]通過多次改進(jìn)、自主設(shè)計了無動力壓力門式傘形多點布料器（簡稱多點布料器），經(jīng)多個糧庫應(yīng)用，實現(xiàn)了淺圓倉大豆入倉的整倉布料均勻，消除了糧堆內(nèi)部通風(fēng)死角，有效解決了淺圓倉入倉時單點落料分級現(xiàn)象嚴(yán)重問題，提高入倉糧食整倉布料均勻性。

4.1 多點布料器的結(jié)構(gòu)與特點

多點布料器（圖7）包括導(dǎo)流器、溢料筒、壓力門、傘形分配器和多根溜槽等部件組成：導(dǎo)流器、溢料筒安裝在淺圓倉的卸料筒內(nèi)，壓力門安裝在卸料筒的入糧口下端，傘形分配器安裝在壓力門下方，傘形分配器由外周圓環(huán)和中心漏斗構(gòu)成；傘形分配器的外周圓環(huán)上以30°間隔、分兩層排列著共有24 個出口，外接24 根溜槽，可形成24 個落糧點，加上中心1 個落料點，25 個落糧點在淺圓倉內(nèi)實現(xiàn)均勻分布，較好解決了淺圓倉入倉雜質(zhì)分級的問題。

圖7 多點布料器的實倉安裝圖

4.2 多點布料器的工作原理

當(dāng)糧食進(jìn)入布料器的料筒內(nèi)、壓力門托盤上達(dá)到一定流量后開始運動，壓力門與溢料斗間的有效圓環(huán)寬度從5 cm 增大到14.9 cm，于是物料通過傘形分配器出口外的溜槽下落，25 個落料點可在倉內(nèi)做到均勻落料，從而達(dá)到減緩雜質(zhì)分級的目的。

4.3 多點布料器的使用效果

唐山庫[7]的應(yīng)用結(jié)果（表1）顯示，淺圓倉安裝多點布料器后，糧食入倉的落料點增加至十幾個，很好地減緩入倉過程中自動分級現(xiàn)象的產(chǎn)生，各區(qū)糧堆質(zhì)量狀況基本相近，增加糧堆的透氣性，便于熏蒸、充氮、機械通風(fēng)及谷物制冷機降溫等儲糧技術(shù)的應(yīng)用。入糧在倉內(nèi)形成的25 個糧堆高度差小，與單點落料相比，平倉量和平倉勞動強度大大降低，提高了平倉效率。

表1 壓力門式傘形多點布料器經(jīng)濟(jì)效益分析對比表 元

中儲糧（天津）倉儲物流有限公司[8]的淺圓倉安裝多點布料器后發(fā)現(xiàn)：①從表觀風(fēng)速測定結(jié)果來看，試驗倉糧堆的通透性明顯好于對照倉，平均表觀風(fēng)速是對照倉的1.28 倍，中心位置表觀風(fēng)速是對照倉的1.58 倍，為機械通風(fēng)及環(huán)流等儲糧技術(shù)的實施提供了基礎(chǔ)。②從通風(fēng)降溫結(jié)果來看，試驗倉通風(fēng)540 h 即已達(dá)到降溫目的，整倉下降幅度趨于一致；對照倉還未達(dá)到降溫目的，四層（測溫點）以下（距離倉底7 m）最高糧溫仍偏高，需繼續(xù)通風(fēng)。③通風(fēng)前試驗倉最高糧溫在整倉分布相對分散，對照倉則主要集中在中部區(qū)域。④通風(fēng)過程中試驗倉整體糧溫基本是均勻下降，對照倉則中心雜質(zhì)聚集區(qū)溫度下降緩慢。由此可見，淺圓倉使用多點布料器后，有利于減緩入倉的雜質(zhì)分級和提高通風(fēng)效率。

5 問題討論及注意事項

5.1 布料器是解決淺圓倉入糧分級的較好措施

高大筒式倉入糧易發(fā)生嚴(yán)重的雜質(zhì)分級現(xiàn)象，使糧堆出現(xiàn)發(fā)熱等儲糧隱患，當(dāng)糧庫無法實現(xiàn)凈糧入倉時，淺圓倉內(nèi)安裝布料器可有效緩解入倉糧食分級現(xiàn)象及雜質(zhì)的集中現(xiàn)象、改善倉內(nèi)中心區(qū)域的通風(fēng)狀況、減少平倉工作量和提高儲糧穩(wěn)定性。

5.2 使用布料器的注意事項

布料器的工作原理不同，其結(jié)構(gòu)是不同的，在使用時需注意：

（1）旋轉(zhuǎn)式布料器在倉中心區(qū)域無測溫電纜，儲糧期間需關(guān)注倉中心區(qū)域糧溫變化情況；多點布料器需注意進(jìn)料流量較大時易發(fā)生堵料現(xiàn)象問題[9]；中心管入糧雖能減緩管外四周的雜質(zhì)聚集狀況，但管內(nèi)雜質(zhì)量極大，入糧結(jié)束后需先排放管內(nèi)糧食、經(jīng)清理后再回放倉內(nèi)，再進(jìn)入正常儲糧階段[10]；高大淺圓倉在出倉及側(cè)壁發(fā)放時，需注意不對稱卸糧對倉內(nèi)中心管立柱穩(wěn)定性的影響。

（2）多點落料的布料器將單個落點變成多達(dá)十幾個落點，在倉內(nèi)形成多達(dá)十幾個連續(xù)（圖8）或不連續(xù)（圖4）的雜質(zhì)分布點，使倉內(nèi)雜質(zhì)聚集程度變小而已，但倉內(nèi)雜質(zhì)總量并未減少、仍有分級現(xiàn)象存在；若要從根本上解決入糧的分級現(xiàn)象，還需加大來糧的清理力度，做到凈糧入倉。

圖8 多點布料器入糧的雜質(zhì)分布示意圖

（3）布料器上有許多運行或控制部件，生產(chǎn)中需注意：做好這些部件的防護(hù)，防止被熏蒸氣體腐蝕而失靈；動力裝置及傳動部件需注意運行時增加的能耗和故障維修的方便性[10]；控制部件數(shù)量過多會導(dǎo)致設(shè)備的可靠性降低[11]；機械部件的焊接部位需牢固，避免在使用過程中的損壞或脫落。

（4）在挑選布料器需注意：①設(shè)備的可靠性，在倉內(nèi)環(huán)境下安全運行、故障率低、壽命長；②設(shè)備日常維護(hù)簡單，故障維修方便；③設(shè)備投資的性價比好。因此，糧庫需認(rèn)真進(jìn)行各種利弊因素的綜合分析后，選擇適合本庫條件的最佳設(shè)備。

6 小結(jié)

布料器已成為減緩淺圓倉入倉雜質(zhì)分級的最有效的配套裝置，具有提高倉中心區(qū)域的通風(fēng)效果、減少平倉工作量等作用。但布料器內(nèi)有較多的焊接件、運行件或控制元件，要考慮部件運行的穩(wěn)定性、以及維修保養(yǎng)的方便性等問題，因地制宜挑選適合的布料器。另外，布料器只能減緩入倉時的自動分級，保證儲糧安全還需通過實施來糧清理、凈糧入倉，并輔以機械通風(fēng)、谷物冷卻及充氮氣調(diào)等多項技術(shù)措施來實現(xiàn)。