浅谈提高散粮装车漏斗安全性和完好率的技术改造措施

在港口散粮作业中，门机是卸船机作业中的主要设备[1]。山东港口日照港裕廊股份有限公司主要经营大豆、玉米和木片等货物，是我国粮食和木片进口最大的港口。目前散粮疏港作业方式有火车疏港和汽运疏港两种方式，其中汽运疏港占80%左右。传统散装汽运作业一般流程是采取门机直取落地，利用液压抓料机、装载机、翻斗车等流动机械进行发货，整体作业效率较低且产生较高的人工、机械费用。同时大量货物堆存于码头前沿，易受周边环境污染，一旦雨雪天气突然来袭容易造成大量水湿等货损事故。由于门机卸船作业和装车作业存在空间上的交叉，只能优先进行卸船作业，再进行汽运疏港作业，导致疏港效率较低，严重制约着高效港口的建设。为提高散粮装车效率，参考国内外各港口漏斗使用经验，根据散粮流动性特点，设计并制造了6台散粮装车漏斗（如图1所示）用于配合门机散装汽运作业。散装汽运作业流程改变为门机卸船作业时抓斗直接投放到漏斗内，由放料人员远程控制阀门启闭完成装车，避免二次装车带来的诸多问题。

图1 散粮装车漏斗图

1 设备现状

由于漏斗设计理念过于保守，且未考虑漏斗在日常使用过程中移动、使用频率以及安全环保等因素，出现了以下4个问题。①竖梯安装位置不合适。竖梯设计安装在两个叉刀库之间，漏斗在使用叉车叉移过程中，经常被挤压变形，竖梯结构不标准，攀爬时费时费力。②漏斗无支腿行走轮，参与卸船作业时每次需要搬运移位，因漏斗支腿不能原地旋转，每次搬运漏斗耗时较长（近1 h左右）,漏斗作业过程需要根据生产情况使用门机随时调整位置，用时较长。此外，漏斗搬运需要2台25 T叉车同时配合，每次搬运需要一台叉车从公司北区场地来回往返南区场地一次，且叉车搬运过程中极易造成漏斗叉刀库变形开裂，产生额外维修成本。③漏斗平台积料较多，清理困难。由于设计时未考虑漏斗平台积料清理问题，造成每次作业后，需要安排人工清理，费时费力。④弧形门电动推杆故障率高。随着漏斗在散粮直取作业中的利用率增高，超出了原先设计时的最高连续作业时间，电动推杆故障率陡然增大，已严重影响卸船效率。⑤设计理念保守，未考虑扬尘问题。随着环保督查加大以及建设绿色港口理念的持续深入，粗放作业已经成为过去式，后期使用篷布封挡漏斗两侧和平台护栏（如图2所示），效果较差，且增加了漏斗的迎风面积，遇到突发大风可能会使漏斗滑移甚至倾覆，安全隐患极大。以上这些问题，不但会对机械设备和人员安全产生危害，还会造成人力物力浪费，产生扬尘等环保问题，给正常卸船作业造成困扰，亟需解决。

图2 篷布封挡漏斗图

2 改造方案

针对以上4类问题和不足，组织多名专业技术人员和操作人员成立技术攻关小组，经过多次现场研究，逐个剖析内在原因，确定相应改造思路和改造方案。

（1）根据漏斗实际移动情况，为避免叉刀库和漏斗竖梯位置重叠带来的设备损坏，平台竖梯需要从侧面中间位置改移至他处。考虑到漏斗整体结构的稳定性，经过论证，将其改移至支腿边角位置最为合适。根据现场情况，有4个位置可供选择，由于该竖梯需要兼顾电动推杆维修，还需考虑避免在车辆倒车进入漏斗时碰撞竖梯，因此确定将竖梯改移至漏斗右后侧。此外，根据GB 4053.1—2009、GB 4053.2—2009、GB 4053.3—2009等固定式钢梯及平台安全要求相关标准，护笼宜采用圆形结构，应包括一组水平笼箍和至少5根立杆[2]，原有竖梯护笼不符合标准，立杆只有3根，且梯梁间踏棍供踩踏表面的内侧净宽度大于600 mm，在同一攀登高度上该宽度也相同，作业人员攀爬时存在安全隐患。

（2）由于汽运作业时漏斗要临近货堆，方便流动机械取料装车，缩短行程，因此经常需要根据物料情况随时调整位置。使用2台叉车配合搬运漏斗时，需要将漏斗周围场地清理干净，提供合适的活动空间，造成叉移时间过长，且叉车司机之间要联络畅通，配合紧密，否则在搬运过程中易出现漏斗倾倒的风险。为满足一台叉车能够叉移漏斗，实现漏斗原地旋转和短距离移动，经过充分论证并参考相关作业平台构造，决定对漏斗一侧支腿加装2个万向轮。为保证漏斗整体的稳定性，解决一侧支腿加装万向轮后两侧支腿高度不同的问题，在另一侧支腿安装相同高度的增高节。此外，为方便安装和拆卸，万向轮和增高节与原支腿都采用法兰连接。

（3）门机抓斗投料时难免会出现撒漏的情况，由于原先漏斗平台使用花纹板材质，撒漏的物料堆积在平台上，后期因环保抑尘需要加装了篷布用于防尘，反而加剧了积料问题。积料问题不仅会造成混货，还会影响粮食的品质。为了减少平台积料，攻关小组认为可将平台改为倾斜面，或更换平台底板，由于散粮如大豆、玉米、小麦等安息角在20°以上，而散粮中的粉尘、杂物更加限制了物料的流动性，预计平台底板倾斜角在30°以上才可能使物料从平台自然滚落。由于平台承担着维修漏斗的作业任务，而倾斜的平台底板会增加人员跌倒和工属具滑落的风险，不利用人员站立和设备维修。钢格板是一种网格结构的产品，其具有通风、采光、散热、防滑、防爆等性能，镀锌钢格板表面采用镀锌处理，具有耐盐雾腐蚀的特点，尤其适用于沿海港口机械[3]。因此，攻关小组人员一致认为应将平台底板的花纹板更换为镀锌钢格板，网格尺寸大于散粮尺寸，既增加了平台结构强度，又减少了积料清理和定期维修防腐。

（4）电动推杆电源是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置，推杆装有行程限位开关。由于装车漏斗弧形门采用远程控制，操作人员因距离较远，并不能准确判断弧形门开关是否到位，因而启闭频繁造成行程开关松动而失效，经常引起电机过载和齿轮塑性变形等。据统计，2021年10月至2022年2月，装车漏斗因限位问题导致推杆故障达14次，严重影响设备正常使用和发运效率。经现场观察装车漏斗弧形门的启闭过程，发现电动推杆在工作过程中行程限位开关会在启闭过程中产生振动，电动推杆原有的限位开关为机械式，行程开关受到外力影响变形，使限位保护失去作用，每次装车作业弧形门启闭4次以上，长时间作业导致限位出现脱落移位的情况[4]。为减小推杆振动，设计一套固定在弧形门上的开关装置，使用接近开关与作为限位开关来控制弧形门开启限位与闭合限位，与原推杆形成限位形成双限位，从而实现弧形门开闭到达指定位置后电动机自动停机，达到其保护功能的目的。

（5）门机散装汽运露天作业扬尘不仅对自然环境及国家经济产生恶性影响，粉尘还会引起呼吸系统发病率和死亡率的增加。虽然使用篷布进行封挡，但使用效果较差，还增加了迎风面，篷布损坏较多，使用寿命短。防风抑尘网能够有效防治露天散料堆所造成的粉尘污染，防风结构能够降低来流风速，减少湍流现象，从而降低料堆表面起尘量，达到防风抑尘的效果[5]。在一定流通量的情况下，通过网孔的流速难以与实际情况成比例，气流通过抑尘网后，气流会向四周扩散，其扩散程度未知亦不易预测，但受限于现有实验条件和技术，防风抑尘网孔径很难确定。通过观察现有不同规格防风抑尘网安装后的空气流动和粉尘控制情况，确定了网孔直径3 mm最为合适。

3 改造实施和效果

通过采取上述措施对散粮装车漏斗进行改造升级，对漏斗的竖梯进行改移，在实际叉移过程中未发生碰撞损坏情况，改移效果较好。改进漏斗支腿后，可实现单台叉车漏斗原地旋转和短距离移动，满足生产现场频繁的位置变化需求，漏斗搬运时间降低60%，降低了设备维修费和叉车油耗。漏斗平台改为镀锌钢格网和防风抑尘板后堆料现象和粉尘外溢情况有了显著改善，人工清理积料次数减少74%，同时也提高了设备的整体安全性能。通过加装接近开关成形双限位保护，电动推杆故障率降低36%，减少了设备维护频次，节省了人力物力，对相关设备安全性和完好率改造具有一定的参考价值。

4 结语

本文对散粮装车漏斗在作业过程中竖梯在叉移过程中经常性损坏、平台积料清理困难、弧形门电动推杆频繁性损坏以及抑尘效果差等问题进行原因分析，然后有针对性地提出了改移竖梯和支腿、更换平台底板和抑尘网以及改进电动推杆限位等方案和措施，并将其应用于实际设备改造，有效提高了散粮装车漏斗安全性和完好率，减少了设备扬尘和维修费用，具有一定的应用价值和社会经济价值。