熟料散装无人化发运系统设计

李艳军（安徽海螺中南智能机器人有限责任公司，安徽 芜湖 241000）

0 引言

熟料是水泥生产中形成的主要的半成品，也是水泥生产企业对外销售的主要产品之一，熟料散装是熟料发运销售的主要形式[1]。目前熟料散装装车的对象一般为汽车、火车和船舶，熟料汽车运输在短距离熟料发运中占有较大优势，在当前水泥生产企业中应用广泛]2]。目前水泥厂的熟料散装汽车发运，主要是现场人员手工放料，配合司机挪动车辆来实现熟料装车，装车效率低，现场工况恶劣，浮灰扬尘大[3]。随着水泥行业逐步迈向自动化、智能化，实现熟料散装发运的自动化智能化装车，提高装车效率和收尘效果，降低人员投入也成为了水泥生产企业所追求的目标。

1 当前熟料散装现状

当前，熟料散装汽车发运，主要由操作员及司机配合完成。驾驶员驾驶散装车进入厂区，完成制卡后将车行驶至熟料发运工位，并在操作员的引导下，将散装车停放在合理位置。驾驶员下车刷卡，操作员下放伸缩溜筒启动放料，驾驶员在操作员的指挥下移动车辆，直至车厢装满后伸缩溜筒提升，完成熟料装车。在装车过程中，操作员将落料溜筒尽可能贴近车厢板，以减小扬尘。随着水泥厂对环保越来越重视，散装头落料点扬尘的控制变得越来越严格。由于装车过程由人工控制，经验性因素影响较大，对精准装车的实现产生较大干扰。同时由于驾驶员停车定位及人员操作的影响，熟料装车的效率难以得到提升。操作人员在粉尘环境下工作，尘肺等职业病对人员的身体健康造成较大的威胁。

当前熟料散装无人化装车，主要是车辆移动式装车，利用平移轨道车来实现。散装车行驶至平移轨道车上，利用平板车前后移动，从固定落料点进行装车。这种装车方式的地面轨道车行程较长（约30 m），对地面基础的改动量较大，载荷要求较高，不适用于现有熟料库的改造。

2 熟料散装无人化发运系统设计

2.1 系统组成

熟料散装无人化发运系统是利用正反转送料皮带从固定落料口接料，利用轨道车左右移动，从送料皮带两端落料，通过伸缩溜筒放料从车厢前后位置分别往中间分别装车。相比于车辆移动式装车，大幅缩短了轨道行程（约19m），对地面基础的改动量较小。熟料散装无人化发运系统主要包括自动装车装置及控制与信息化系统。系统的空间布置示意图见图1。

图1 熟料散装无人化发运系统空间布置示意图

2.2 自动装车装置

自动装车装置主要包括钢构基础、轨道车、送料皮带、落料溜筒、溜筒卷扬装置、收尘装置等。其中送料皮带安装在轨道车上，落料溜筒分别安装在落料皮带的首部和尾部，通过皮带正反转送料，实现两端落料；溜筒卷扬装置利用电机控制落料溜筒的高度，以控制扬尘；收尘装置除了从固定落料口收尘外，还利用软管从前后伸缩落料溜筒处收尘。落料及收尘溜筒采用多节溜筒组合而成，有效保证了车辆通行高度。自动装车装置安装在钢构基础上，下方预留散装车通过的空间，车辆停止到位后刷卡启动装车。自动装车装置及相关设备的结构示意图见图2～4。

图2 自动装车装置结构示意图

图3 接料输送装置示意图

图4 伸缩落料及收尘溜筒结构示意图

2.3 控制与信息化系统

控制与信息化系统用于对熟料散装无人化装车进行控制，主要包括车厢扫描定位系统、自动装车系统、语音呼叫系统、大屏显示系统等。语音呼叫系统用于引导驾驶员进入设定的发运车道，同时引导驾驶员将散装车停放在合适位置，大屏显示系统用于实时显示发运信息。熟料散装无人化发运系统的流程图见图5。

图5 熟料散装无人化发运系统流程图

（1）车厢扫描定位系统。车厢定位扫描系统用于对散装车的车厢进行定位扫描，车辆停放至合适位置后，启动车厢扫描（见图6）。车厢定位扫描系统利用3D激光随轨道车左右移动，采集车辆及车厢的信息，并导入至装车系统中进行装车路径规划。

图6 车厢扫描定位系统示意图

（2）自动装车系统。自动装车系统主要完成装车路径规划，并控制轨道车的左右移动、溜筒的升降高度、物料高度检测、送料皮带的转动、收尘装置的开闭等，对整个装车过程实现闭环控制。其中装车路径规划系统根据载重量、车厢尺寸、熟料容重（约1.5t/m³）、修止角（约32°）、停车相对位置、送料皮带转速、轨道车移动速度、熟料装车高度等，控制熟料库的放料阀及轨道车的移动距离，进而实现精准化及自动化装车，见图7。

图7 自动装车系统示意图

3 结语

熟料散装无人化发运系统利用正反转送料皮带从固定落料口接料，从送料皮带两端落料，利用轨道车左右移动，通过伸缩溜筒放料从车厢前后位置分别往中间分别装车。这种自动化、智能化的精准装车方式，大大减少了轨道车的移动距离，对于老旧熟料库的自动化改造尤为适用。同时新熟料库建设时，在二层做平台化设计，这种熟料散装无人化发运方式将会更高效便捷。