0 前言

在水泥库清理作业中，库内积料的外排作业是必不可少的环节。为应对库底下料不畅的问题，水泥厂采用多种疏通手段，包括使用空气炮、改造卸料气路，以及借助二氧化碳和压缩空气!-等根据水泥库结构特点，主要排料方案有两种，一是通过库底原始下料通道进行排料，这是主要的排料途径，但常遭遇下料不畅的问题;另一种是通过库侧人孔门外排，此方法存在安全隐患，使用较少。本文针对第一种排料方案进行分析，设计了一种水泥库库底疏通装置，旨在解决水泥库库底下料不畅的问题，

01 问题分析

水泥库清库工程的核心环节之一便是库底积料的外排，这一步骤的成败直接决定了清库作业的整体成效。在库壁处理过程中，块状物料与粉状物料的混合降低了物料的流动性，加剧了减压锥内部的堵塞(如图1所示)，严重影响排料的顺畅性。因此实施有效的疏通措施显得尤为迫切和必要。

图1 某水泥厂水泥库结构图

水泥库底疏通问题主要涉及安全环保和设备安装两方面。一方面，库内积料存在坍塌和外溢的风险，因此不能直接打开下料通道，以防止对库外施工人员的安全造成威胁。另外，根据水泥厂的环保要求，必须防止粉尘落地和外溢。另一方面，下料堵塞的部分处于无光照的有限密闭空间，而且库外周边环境狭窄，安装操作受到限制，因此设计的装置需要确保设备的功能以及安装的顺利进行。

为确保安全与环保，采取以下措施:关闭下料通道的闸板阀，以防止库内物料外溢。接着，拆除闸板阀以下部分，将闸板阀下部法兰面作为设备固定和安装的连接点。为提供足够的设备垂直安装空间，在闸板阀下方的人行平台对应位置进行开孔处理。

02 库底疏通装置设计

2.1 功能结构要求

一般水泥库库内减压锥结构底部直径可达6m，锥体高达8m，底部距离闸板阀安装疏通装置法兰位置约3m，要求在该空间范围内完成设备安装拆卸及疏通工作。

首先保证设备功能，结构采用可展开倒“”型式;其次为疏通各个位置的门洞，要求装置能够周向360旋转;另外，减压锥下料口到门洞之间也会有积料存在的可能，设计具备伸缩功能结构能够将设备送至减压锥内不同位置。

根据减压锥结构、闸板阀和人行平台下料通道等周围附属设施及环境，提出库底疏通设备功能结构其他要求:

(1)由于闸板阀距离人行平台高度制约，要保证安装拆卸，设备需设计为分体型式。

(2)受减压锥内部结构尺寸影响，设备半径方向需具备伸缩功能结构，半径方向投影长度变化范围 2.5～4.5 m，垂直方向具备角度变化 0～180°功能两动作配合实现疏通设备到达锥底门洞位置。

(3)使用环境密闭无光且高浓度粉尘，配套观察锥内积料堆积情况工具，即视频传输。

(4)设计空气喷吹功能，接水泥库配套气源。

(5)整体驱动或易损坏部分，放置在外部。

2.2 库底疏通装置结构设计

库底疏通装置的应用环境和功能已经明确，从结构、动力和视频辅助三方面进行设计。设计水泥库库底疏通装置，确保旋转、伸缩、变角度功能需求。针对不同功能选用动力执行元件。视频传输系统采用具备补光功能的可调节角度广角高清摄像头(补光可视距离 3～5 m)，基本可满足观察需求，同时铺设电源线、信号传输线，以实现库内实时监测便于设备定位操作。最后确保气源和设备能连接，视频传输的供电配套设施完善。

设计库底疏通装置结构见图2。固定支座上的正方形法兰与水泥库底破碎阀法兰连接，内置一组轴承，轴承外圈与固定支座通过焊接固定连接，内可自由转动。另外，与破碎阀连接端设计“”型防尘帽，防止落料进入轴承内部影响转动，设计圆孔供摄像装置安装，如图3所示。

图2 水泥库底疏通装置结构

图3 固定支座结构设计

转动盘的圆法兰面与固定支座的圆法兰面连接，可实现周向360°旋转;在转动盘方形钢板上安装3台手动绞盘，绞盘钢丝绳穿过其上穿线管，控制装置伸缩钢管的伸缩和固定钢管的变角度动作，不同动作组合将装置前端出气口送至目标堵塞处。加长立管采用分段形式通过螺纹连接，以解决安装空间不足问题，实现气体长距离输送。短立板主体使用槽钢，开设长条孔，穿伸缩钢管用钢丝绳，平面侧安装滑轮对钢丝绳进行导向(图2B向视图)，为手动绞盘钢丝绳导向用滑轮的安装支架，同时为固定钢管变角度提供受力支点。

固定钢管和伸缩钢管变角度收回时，进入短立板的凹槽，可最大限度减小截面尺寸，保证拆装的安全性和便捷性。铰接板一端与短立板铰链连接，另一端与固定钢管固定连接。

固定钢管结构设计图如图4所示，其侧壁面开设长条孔，为伸缩钢管限位用孔位，钢管长条孔位置处套焊圆管，用于防止长条孔落灰进入管内。

图4 固定钢管结构设计图

伸缩钢管与固定钢管同心叠套，可实现固定钢管的滑动长条孔范围内的伸缩，控制伸缩钢管将气体送至减压锥门洞。胶管一端与短立板底部圆孔连接，另一端与固定钢管连接，保证疏通装置气体路径联通。

2.3 库底疏通装置组装及操作

将3台手动绞盘固定到固定支座方形钢板，定义为件1，如图2的C向视图;短立板与铰接板，铰接板与固定钢管，固定钢管与伸缩钢管分别进行连接定义为件2。然后穿线，3台手动绞盘钢丝绳穿过转动盘的穿线管，件1两侧绞盘钢丝绳分别绕到短立板两滑轮上，与伸缩管两端预留圆孔分别使用卡口进行固定，中间绞盘通过短立板两滑轮中间绕过顶端单个滑轮与固定钢管预留孔使用卡口进行固定完成各部分组装。

件2送入库内，其下端连接加长立管，加长立管下端与件1上端圆形接口进行连接，定义为件3(注意此前需将固定支座提前穿入安装路径内，并与闸板阀下法兰面进行固定连接)，件3转动盘圆形法兰与固定支座圆形法兰固定连接，转动手动绞盘拉紧装置将钢管收回，完成安装。

通过控制转动盘和三台绞盘实现旋转、变幅和伸缩动作。转动装置转动盘实现水平方向周向360°旋转;控制中间位置手动绞盘钢丝绳收放实现钢管展开收回的角度变化;控制转动盘两侧手动绞盘可进行伸缩钢管的伸出和收回。需要注意的是两侧手动绞盘绳索形成闭环，伸出或者收回动作时，另外一个手动绞盘随动。

03 应用效果

装置制作完成后在滦州某水泥厂进行了现场安装和使用。实际应用表明，该装置入库截面尺寸小，结构简单紧凑，安装便捷且安全性高。设备的旋转展开、伸缩等功能，均能顺利执行，展现出良好的设计实用性。在0.6 MPa的气源下试运行，通过视频画面观察，设备在疏通软料堆积时出料顺畅疏通效果良好。然而，在面对较大块状物料时，压缩空气的压力不足以将其破碎，导致疏通效果不佳。后续可以通过增加气源压力，改善疏通效果。

04 结论

水泥库底疏通装置的设计结构合理，功能全面能有效应对粉料、坨料及混合料的处理。然而，在处理块状积料方面，尚有提升空间。另外，装置操作主要依赖人工手动执行，自动化程度较低，动力执行部分有待优化。后续计划通过增加气源压力提升设备处置能力，并通过优化动力执行机构提升设备自动化水平，以更好助力清库工程实施。

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作者：彭春彦
单位：唐山冀东装备工程股份有限公司
来源：水泥工程2024年第6期