摘 要：为实现熟料自动无人取样，以TPM管理相关分析工具为路径，组织公司电、钳人员自行对斜拉链机进行改造，实现出窑熟料的自动取样，提高了出窑熟料的取样代表性，减轻了质量管理部门取样员工的劳动强度，避免了人员在高温环境下取样造成人员伤害，达到了本质安全要求。

关键词：斜拉链机；TPM；出窑熟料；自动取样；本质安全

0 引言

出窑熟料对整个水泥熟料生产系统的重要性不言而喻，而对水泥熟料企业而言，出窑熟料的取样一直是个难点。因熟料冷却破碎工序的相关设备上的差异，有些企业出窑熟料的取样点在篦冷机出口，但大部分企业的取样点都会安置在熟料斜拉链上，一些使用机械臂实现自动取样的企业取样点也是安装在斜拉链上方。按水泥生产企业质量管理规程要求，出窑熟料的取样频次不少于1次/2h，又因输送设备的防护要求，斜拉链两侧均设有防护罩，整个输送廊道现场的作业环境逼仄，导致取样作业劳动强度较大且困难。取样工具偶尔会被传动的斗提带到斜拉链中进入熟料库发生卡住下料口、划伤计量秤皮带等情况。另外，红料、高温、粉尘以及斜拉链故障导致的隐患都会造成一定的危害，为此提出了出窑熟料自动取样这一课题。

01 确定实施方案

实现拉链机自动取样最大的难点在于如何从移动的链斗中将热熟料取出，结合漏料这一现象，课题组发散性地提出了让熟料从链斗下方，利用势能自行漏出的思路。根据这一思路，各相关工序提出相应要求从而形成整个课题的思维导图，如图1所示。

图1 熟料链斗自动下料流程图

表1 出窑熟料取样分析表

02 方案分解实施

2.1 链斗开孔数量确定

我公司干法熟料生产线产量6700t/d，斜拉链共有链斗688个，链斗运行一周需13min，每小时运转4.6圈，单个链斗负荷熟料87.9kg。如表1所示，确保出窑熟料检验项目完成的前提下，日取样量最少是62.8kg，小时取样量2.62kg。结合斜拉链的运行情况，为确保取样代表性，单个链斗开孔单次下料量不少于0.57kg。根据对商品熟料的要求，熟料取样应有代表性，可连续取，也可以从20个以上不同部位取等量样品，总量至少22kg。为提高系统可靠性，增加容错性，在开孔数定为1个的情况下，可规避斜拉链运行一周或两周时，门孔因大块堵住而无法正常下料的情况，所以确定链斗开孔数量为1，开孔要求单次下料量为1kg。

2.2 开孔大小及位置

已知开孔要求单次下料重量为1kg，我公司水泥熟料近五年平均升重为1273g/L，1kg重量熟料对应体积为0.786L。斜拉链提升角度为40，我公司熟料冷却机为四代篦冷机含中置辊破，设计破碎粒径为20～30mm，熟料最大粒径70mm，为便于下料，下料孔设定为圆形，综上孔径与下料时间关系见表2。从表2可以看出，在不考虑熟料颗粒间应力作用的情况下，1s之内，不同孔径的熟料均可以通过料孔下落满足1kg的重量要求，为确保有效性，利用废旧料斗进行实物模拟试验，如图2所示。

表2 孔径下料时间关系

图2 实物模拟试验

试验过程中发现，孔径开在8 cm、10 cm、12cm时，均会发生因熟料大颗粒间的相互作用导致无法下料的情况，又因料斗底部可开孔的有效宽度以及需预留焊接挡板的位置，最终确定孔径为10cm，同时为了杜绝大块料堵住孔门无法下料的情况，在孔洞上方焊接一道间距8cm的田字格，对大块熟料进行一道预筛，保证有效下料。

2.3 开关行程

经反复试验得出，孔径为10cm时，正常下料情况下，下料重量与下料时间的关系如表3所示。

表3 下料时间与重量关系

试验过程中发现，挡板打开3s之后落下的熟料基本为粉料，而且量很少，料斗中盛放60kg熟料的情况下，4s之后基本不再有熟料下落，为满足单位取样量不少于1kg的要求，结合试验结果，开合时间范围在1.5～2s,因人工掐表计时存在反应误差，确定最终的开合时间为1.7s。结合斜拉链机实际运行情况(见表4)，斜拉链机输送速度0.3m/s，该开合时间内确认开关行程50cm。

2.4 整体方案

综合各节点分析，改造方案确定为：熟料下料管直接接到斜车外部，避免取样人员在斜车内部停留，如图3所示。在实际的使用过程中会出现的问题集中在开合装置的可靠性上，主要是弹簧以及行走轮，如弹簧因反复伸缩与高温失去活性无法完全开合，导致漏料。因设备运行环境的影响，在弹簧与轴承的选型上需考虑粉尘以及高温等因素，同时需将该装置列入点检项目，利用每次停机进行可靠性检查以确保该装置的有效运行。

表4 斜拉链机设备表

图3 熟料自动取样装置示意

03 改造效果

3.1 取样代表性

改造前为人工取样且为瞬时样，改造后为连续取样，每小时不少于4次，每日取样次数达到110次，不管是频次还是连续性上明显优于人工取样，特别是对于生产熟料每日的综合样上的代表性更是优于人工三个班所取样品合成的综合样。

3.2 安全性

改造完成后，人员不再需要在斜车廊道内部高温、粉尘、噪声环境下取样，取样工具也不会被传动的斗提带到斜拉链机中进入熟料库发生卡住下料口、划伤计量秤皮带。另外，红料、高温、粉尘以及斜拉链故障导致的隐患这些均可以杜绝，实现本质安全。

3.3 经济性

改造完成后，节省取样人员作业时间，斜拉链机在条件允许的情况下，可以将筛样、破碎等作业工序放在现场，实现一体化。该改造方案所需费用与前文所述机械臂取样、炮孔输送远程取样等方式相比基本可以忽略不计。

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作者：饶 锐，杨彦东，蒋泽宇

单位：徽广德南方水泥有限公司、布尔津天山水泥有限责任公司

来源：水泥2025年第7期