在水泥生产工艺中，因料仓结构及自身物料特性，导致物料在存储和输送过程中容易发生结皮、堵塞、积料等现象，严重影响生产的平稳运行。本文分析了料仓及下料口常见的堵料原因及堵料形式，并提出相应的自动防堵清堵系统。经过生产现场使用证明，该系统能够有效地降低生产断料风险，保障了下料的连续通畅。

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引言

水泥料仓及下料口的下料顺畅性跟料仓的形状、角度、材质、出口截面以及物料自身特性、含水量等因素有关。物料的堵塞通常发生在料仓角度较大的位置，受雨水等不可控环境因素影响，仓内物料颗粒度存在不确定性。特别是随着水分含量的增加，物料的团聚性随之增大，物料在向下流动的过程中受到仓壁挤压力作用，松散的颗粒被挤压团聚，挤压超过一定程度，物料的流动就从整体流动转变成漏斗形流动。潮湿的物料在下料口内仓壁上的粘壁板结也促使下料口变窄，堵塞的几率增加。料仓及下料口的堵料对水泥生产线的连续运行形成了巨大挑战，若发现、清理不及时会造成断料，严重影响生产平稳运行。为清理堵料，现场生产组织只能被动的关停上下游设备，并且安排专人值守。部分不便停机的场景只能在线实施清堵作业，人员劳动强度大，且安全隐患较大。堵料问题多年来一直制约着水泥生产企业的生产运行、生产安全和用工优化。

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水泥料仓清堵

水泥料仓常见的堵料形式包括结拱、鼠洞、挂壁等，如下图1所示。堵料原因主要有以下三种：① 物料在料仓中储存时间过长，受空气湿度影响，水分增加，导致仓内的物料结块而产生堵料；② 物料自身的粘性比较大，在存储和输送过程中与仓壁之间产生附着，进而变成结皮、结拱；③ 料仓的结构造型，导致物料无法顺利流出，常在缩口处堆积，局部因为压力过大而结拱。

目前料仓清堵采用的方式多为人工清堵、在堵料部位增加空气炮、振动电机等设备。人工清堵通常是在料仓放料口的斜壁上预留若干个孔，一旦料仓结拱，即用工具插入仓内捅动，使料拱陷落。该方法最为原始，设计简单，费用低，但破拱效果差，而且人工疏通费时费力、劳动强度大，影响生产时度，易污染环境，不能实现自动破拱，并且在疏通物料后，可能会有大量的物料下冲，存在很大的安全隐患。仓壁振动器清堵通过在仓外壁上安装振动器，将振动器的震动通过仓壁作用于内部物料，进而提高内部物料的流动性。其清堵面积小，对粘性大的物料不适合，对仓壁的损伤大，清堵效果不佳。空气炮清堵将压缩空气直接作用于仓内的物料，清堵面积小，效果不佳。部分堵料点一次清理不成功后，在空气炮、振动电机的作用下，堵塞部位甚至更加密实，增加了清理难度，难以从根本上解决堵料问题。

1.1  料仓旋转清堵破拱

料仓旋转清堵破拱装置，主要用于锥形料仓的破拱清堵。将皮带机上方原有的的锥形料仓下料口，改造成可旋转的三段式料仓下料口，利用大减速比减速电机带动齿轮啮合传动，驱动旋转仓与上、下固定料仓之间产生相对转动，刮刀安装在旋转仓内壁上，随旋转仓转动，对上、下固定料仓的仓内壁进行破拱清堵，防止物料在仓内壁上堆积，使整个料仓的物料呈整体流动。料仓旋转清堵破拱装置的结构图见图2。

料仓旋转清堵装置利用出料皮带上的料位检测开关控制动作，当检测到堵料时，控制旋转仓转动，仓内壁的刮刀随之转动，清理仓壁上的积料。下料正常时，旋转清堵破拱装置周期性动作。经过在混合材仓、煤矸石仓的现场实际应用，有效地降低了料仓结拱堵料风险。

1.2 料仓高频振动破拱

料仓高频振动破拱装置，使用料仓内置振动耐磨衬板，料仓外置振源，采用双相弹性矢量压缩、动量缓冲高频振动等技术，将外置振动源的激振力直接作用于仓内置衬板上，通过高频振动剥离堵塞物料。设备对称分布，多组振动器的区段振幅同步放大，迫使仓内的结拱应力分散断裂，物料依照自身重力自然滑落，从而达到破拱效果。料仓高频振动破拱装置的耐磨衬板根据不同的料仓内部形状贴面正向制作，破拱疏通面积大，适用于各类水分大，黏度高，易结拱的物料。料仓高频振动破拱装置的原理图见图3。

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下料口清堵

2.1 板喂机下料口大块筛分

煤矸石、砂岩、页岩、黏土、铁粉等水泥原料中经常含有大块，料仓中物料堆积时间较长时，物料自身粘结也容易形成大块。这些大块经过板喂机输送至下料口处，经常在下料口的栅格网处堆积，造成下料口堵塞，需要定期频繁清堵。

板喂机下料口大块筛分装置，利用变频减速电机驱动筛齿连续转动，粒度小的物料从筛齿的缝隙中流出。粒度大的物料，如大石块等，经过筛齿转动，将大石块筛出至筛石支架上，然后通过溜槽或板喂机输送至外部。筛分装置外接DCS，当大石块卡在筛齿和筛石支架之间时，筛分装置远程启动反转，然后缓慢正转，将石块筛出。对于没有大石块的物料，筛分装置可利用筛齿进行物料的破碎。经过在黏土、铁粉、煤矸石、砂岩等板喂机下料口的应用，大块筛分装置能有效地筛出物料中的大块，减轻下料口清堵的劳动强度。板喂机下料口大块筛分装置的模型图及现场实物图见图4。

2.2 皮带线下料口清堵

原煤、黏土等远距离输送物料常用皮带输送，由于物料受空气湿度影响较大，且皮带输送速度比较快，在皮带线末端下料口处，物料经常在内壁上粘结形成结皮，进而在侧壁上结拱堵塞下料口，影响物料正常流动。现场通常由专人值守处理皮带线下料口的堵料，且在线实施清堵作业，劳动强度和安全隐患大。基于AI智能识别技术的下料口机器人清堵系统，能够精准识别下料口的堵料状态并控制清堵装置清理积料，从根本上解决了皮带下料口的堵料问题，保障了下料的连续通畅。

基于AI智能识别技术的下料口机器人清堵系统，采用激光面阵雷达三维成像及测距技术，搭建一套激光面阵雷达数据智能清堵系统，以激光面阵雷达为前端、通过数据处理算法进行检测判断、清堵机器人为工具实现清堵。该系统实现了对下料口等关键点位进行监控，智能识别堵料状态并自动警告，同时输出发生堵塞的信号给机器人系统使其执行清堵动作。该系统采用B/S架构，该系统可采用视频传输、报文信息推送、HTTP协议等图像上传和报文信息推送方式，实现公司管理层、生产管理人员、设备维护人员在WEB端或手机APP上及时查收现场信息，根据不同人员的权限可分类分级别进行数据库访问，查看数据报表。通过该系统可以实现智能化及可视化操作。系统组成包括集成监控中心、上位机控制系统、PLC控制器及机器人清堵装置。集成监控系统用摄像头监控多个清堵现场的运行情况，上位机控制系统用于处理面阵雷达采集的下料口积料数据，并利用激光雷达识别算法对点云数据进行处理，判断是否堵料及发生堵料位置。PLC控制器用于接收动作信号及位置信号，并控制机器人清堵装置执行清堵动作，实现实时定点清堵。基于AI智能识别技术的下料口机器人清堵系统的系统结构及堵料检测装置原理示意图见图5。

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结语

水泥料仓及下料口的堵料问题，一直制约着水泥生产企业的生产运行和生产安全。随着环保、员工职业安全健康的要求愈发严格，以及企业自身技术进步及智能制造发展的需要，自动防堵清堵系统的需求日益提高。料仓旋转及振动清堵装置、大块筛分装置及机器人清堵装置的应用，有效地保障了物料输送畅通，消除了作业安全隐患，降低了人工工作量，增强了企业核心竞争力。冷态物料防堵清堵系统，需要根据物料特性及料仓结构形式，因地制宜地设计防堵清堵系统。通过促进用工优化，提高冷态物料无人化清堵系统的场景应用，推动智能化工厂建设的提升，实现更好的经济效益和社会效益。

水泥工程

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