熟料散裝無人化發運系統設計

李艷軍（安徽海螺中南智能機器人有限責任公司，安徽 蕪湖 241000）

0 引言

熟料是水泥生產中形成的主要的半成品，也是水泥生產企業對外銷售的主要產品之一，熟料散裝是熟料發運銷售的主要形式[1]。目前熟料散裝裝車的對象一般為汽車、火車和船舶，熟料汽車運輸在短距離熟料發運中占有較大優勢，在當前水泥生產企業中應用廣泛]2]。目前水泥廠的熟料散裝汽車發運，主要是現場人員手工放料，配合司機挪動車輛來實現熟料裝車，裝車效率低，現場工況惡劣，浮灰揚塵大[3]。隨著水泥行業逐步邁向自動化、智能化，實現熟料散裝發運的自動化智能化裝車，提高裝車效率和收塵效果，降低人員投入也成為了水泥生產企業所追求的目標。

1 當前熟料散裝現狀

當前，熟料散裝汽車發運，主要由操作員及司機配合完成。駕駛員駕駛散裝車進入廠區，完成制卡后將車行駛至熟料發運工位，并在操作員的引導下，將散裝車停放在合理位置。駕駛員下車刷卡，操作員下放伸縮溜筒啟動放料，駕駛員在操作員的指揮下移動車輛，直至車廂裝滿后伸縮溜筒提升，完成熟料裝車。在裝車過程中，操作員將落料溜筒盡可能貼近車廂板，以減小揚塵。隨著水泥廠對環保越來越重視，散裝頭落料點揚塵的控制變得越來越嚴格。由于裝車過程由人工控制，經驗性因素影響較大，對精準裝車的實現產生較大干擾。同時由于駕駛員停車定位及人員操作的影響，熟料裝車的效率難以得到提升。操作人員在粉塵環境下工作，塵肺等職業病對人員的身體健康造成較大的威脅。

當前熟料散裝無人化裝車，主要是車輛移動式裝車，利用平移軌道車來實現。散裝車行駛至平移軌道車上，利用平板車前后移動，從固定落料點進行裝車。這種裝車方式的地面軌道車行程較長（約30 m），對地面基礎的改動量較大，載荷要求較高，不適用于現有熟料庫的改造。

2 熟料散裝無人化發運系統設計

2.1 系統組成

熟料散裝無人化發運系統是利用正反轉送料皮帶從固定落料口接料，利用軌道車左右移動，從送料皮帶兩端落料，通過伸縮溜筒放料從車廂前后位置分別往中間分別裝車。相比于車輛移動式裝車，大幅縮短了軌道行程（約19m），對地面基礎的改動量較小。熟料散裝無人化發運系統主要包括自動裝車裝置及控制與信息化系統。系統的空間布置示意圖見圖1。

圖1 熟料散裝無人化發運系統空間布置示意圖

2.2 自動裝車裝置

自動裝車裝置主要包括鋼構基礎、軌道車、送料皮帶、落料溜筒、溜筒卷揚裝置、收塵裝置等。其中送料皮帶安裝在軌道車上，落料溜筒分別安裝在落料皮帶的首部和尾部，通過皮帶正反轉送料，實現兩端落料；溜筒卷揚裝置利用電機控制落料溜筒的高度，以控制揚塵；收塵裝置除了從固定落料口收塵外，還利用軟管從前后伸縮落料溜筒處收塵。落料及收塵溜筒采用多節溜筒組合而成，有效保證了車輛通行高度。自動裝車裝置安裝在鋼構基礎上，下方預留散裝車通過的空間，車輛停止到位后刷卡啟動裝車。自動裝車裝置及相關設備的結構示意圖見圖2～4。

圖2 自動裝車裝置結構示意圖

圖3 接料輸送裝置示意圖

圖4 伸縮落料及收塵溜筒結構示意圖

2.3 控制與信息化系統

控制與信息化系統用于對熟料散裝無人化裝車進行控制，主要包括車廂掃描定位系統、自動裝車系統、語音呼叫系統、大屏顯示系統等。語音呼叫系統用于引導駕駛員進入設定的發運車道，同時引導駕駛員將散裝車停放在合適位置，大屏顯示系統用于實時顯示發運信息。熟料散裝無人化發運系統的流程圖見圖5。

圖5 熟料散裝無人化發運系統流程圖

（1）車廂掃描定位系統。車廂定位掃描系統用于對散裝車的車廂進行定位掃描，車輛停放至合適位置后，啟動車廂掃描（見圖6）。車廂定位掃描系統利用3D激光隨軌道車左右移動，采集車輛及車廂的信息，并導入至裝車系統中進行裝車路徑規劃。

圖6 車廂掃描定位系統示意圖

（2）自動裝車系統。自動裝車系統主要完成裝車路徑規劃，并控制軌道車的左右移動、溜筒的升降高度、物料高度檢測、送料皮帶的轉動、收塵裝置的開閉等，對整個裝車過程實現閉環控制。其中裝車路徑規劃系統根據載重量、車廂尺寸、熟料容重（約1.5t/m3）、修止角（約32°）、停車相對位置、送料皮帶轉速、軌道車移動速度、熟料裝車高度等，控制熟料庫的放料閥及軌道車的移動距離，進而實現精準化及自動化裝車，見圖7。

圖7 自動裝車系統示意圖

3 結語

熟料散裝無人化發運系統利用正反轉送料皮帶從固定落料口接料，從送料皮帶兩端落料，利用軌道車左右移動，通過伸縮溜筒放料從車廂前后位置分別往中間分別裝車。這種自動化、智能化的精準裝車方式，大大減少了軌道車的移動距離，對于老舊熟料庫的自動化改造尤為適用。同時新熟料庫建設時，在二層做平臺化設計，這種熟料散裝無人化發運方式將會更高效便捷。