Thiết bị xử lý vật liệu: Loại, cách sử dụng và hướng dẫn mua cho các nhà máy số lượng lớn

Thiết bị xử lý vật liệu là gì?

Khi một chiếc xe tải chở 40 tấn ngũ cốc đến cổng nhà máy, điều cuối cùng mà đội tiếp nhận mong muốn là một hàng xe chờ một xe nâng và bốn công nhân cầm xẻng. Thiết bị xử lý vật liệu được đặt giữa xe tải và silo chứa hàng sẽ quyết định tải trọng đó di chuyển nhanh như thế nào, cần bao nhiêu người và liệu có ai bị thương hay không.

Thiết bị xử lý vật liệu là thuật ngữ chung cho các hệ thống cơ khí được sử dụng để di chuyển, lưu trữ, kiểm soát và bảo vệ vật liệu trong suốt quá trình sản xuất hoặc hậu cần. Nó bao gồm băng tải, cần cẩu, xe nâng, xe tải tự đổ, máy xúc container, máy xếp pallet, giá đỡ và hệ thống điều khiển kết nối chúng. Trong một nhà máy sản xuất nguyên liệu rời, bộ phận dễ thấy nhất thường là máy dỡ hàng tại hố tiếp nhận và các dây chuyền vận chuyển nguyên liệu vào kho.

Kết luận rất đơn giản: thiết bị xử lý vật liệu phù hợp giúp giảm nhân công, cải thiện năng suất và giảm rủi ro về an toàn, trong khi lựa chọn sai sẽ tạo ra hàng dài, tràn đổ vật liệu và bảo trì tốn kém. Đó là lý do tại sao các nhóm thu mua nên dành nhiều thời gian hơn cho dữ liệu ứng dụng, đặc tính vật liệu và các ràng buộc về địa điểm trước khi so sánh giá sản phẩm.

Đối với những người mua đang tìm kiếm nhà sản xuất thiết bị xử lý vật liệu, điểm khác biệt đầu tiên cần hiểu là sự khác biệt giữa thiết bị xử lý hàng rời và thiết bị xử lý đơn vị. Đơn vị xử lý di chuyển các tải riêng lẻ như thùng carton, pallet hoặc các bộ phận; xử lý số lượng lớn di chuyển các vật liệu rời như ngũ cốc, than, xi măng hoặc phân bón. Một nhà cung cấp có dòng sản phẩm hoàn chỉnh thường có thể giải thích cả hai loại, nhưng cả hai loại đều yêu cầu các phương pháp kỹ thuật khác nhau.

• Thiết bị vận tải di chuyển vật liệu từ nơi này đến nơi khác, chẳng hạn như băng tải đai, băng tải trục vít và thang máy gầu.
• Thiết bị định vị thay đổi hướng hoặc vị trí của tải trọng, chẳng hạn như xe nghiêng container hoặc bệ đổ xe tải.
• Thiết bị hình thành tải đơn vị nhóm các mặt hàng nhỏ hơn vào một tải duy nhất, chẳng hạn như máy xếp pallet và giấy gói căng.
• Thiết bị lưu trữ giữ vật liệu giữa các quy trình, chẳng hạn như silo, giá đỡ và thùng lưu lượng.
• Hệ thống được thiết kế kết hợp máy móc, điều khiển và phần mềm để tự động hóa một quy trình hoàn chỉnh.
• Thiết bị nhận dạng và điều khiển theo dõi vật liệu và thiết bị, chẳng hạn như hệ thống cân và cảm biến.

Trong phần còn lại của bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào điểm tiếp nhận và bốc hàng của một địa điểm chứa vật liệu rời: xe ben, xe lật bên và thiết bị xếp dỡ container. Những máy này thường đặt tốc độ cho toàn bộ nhà máy.

Danh mục thiết bị xử lý vật liệu chính

Thiết bị xử lý vật liệu không phải là một cỗ máy đơn lẻ. Nó là một nhóm các hệ thống được thiết kế cho các nhiệm vụ cụ thể trong mạng lưới hậu cần hoặc sản xuất. Hiểu được các danh mục này sẽ giúp người mua xác định đâu là điểm nghẽn thực sự và thiết bị nào xứng đáng được đầu tư đầu tiên.

Việc phân loại thông thường chia thiết bị thành sáu nhóm: vận chuyển, định vị, hình thành tải đơn vị, lưu trữ, hệ thống kỹ thuật, nhận dạng và điều khiển. Mỗi nhóm có một vai trò riêng biệt nhưng trên thực tế các nhóm làm việc cùng nhau.

Trong một nhà máy phức tạp, các nhóm này làm việc cùng nhau. Một máy xúc lật xe tải định vị xe tải, một phễu nhận nguyên liệu, một băng tải vận chuyển và hệ thống cân ghi lại số lượng. Đối với việc xử lý ngũ cốc, sự kết hợp tương tự cũng xuất hiện ở các nhà máy bột mì, nhà máy thức ăn chăn nuôi và chế biến hạt có dầu. Đối với than và khoáng sản, việc kiểm soát bụi và chống mài mòn có thể quan trọng hơn tốc độ.

Các hệ thống được thiết kế đáng được quan tâm đặc biệt vì chúng kết hợp nhiều loại thiết bị vào một quy trình tự động. Trạm tiếp nhận vật liệu rời có thể bao gồm cân xe tải, xe xúc lật, phễu, băng tải, gầu nâng và phòng điều khiển. Nếu bất kỳ phần nào của chuỗi đó dừng lại, toàn bộ quá trình hấp thụ sẽ chậm lại. Đó là lý do tại sao độ tin cậy và tính đồng bộ lại quan trọng hơn bất kỳ bộ phận máy móc nào.

Từ quan điểm mua sắm, danh mục cũng xác định xem thiết bị là tiêu chuẩn hay tùy chỉnh. Băng tải và xe nâng thường được mua từ các catalog. Ngược lại, xe xúc lật phải phù hợp với nền nhà máy, chiều dài xe moóc, chiều cao của phễu tiếp nhận và vật liệu sẽ được đổ. Đây là nơi mối quan hệ trực tiếp với nhà sản xuất tạo nên sự khác biệt.

Xe tải tự đổ để xử lý vật liệu số lượng lớn

Khi một chiếc xe tải số lượng lớn đến một nhà máy, cách nhanh nhất để làm trống nó là để trọng lực thực hiện công việc đó. Xe xúc lật nâng phương tiện hoặc thùng chứa của nó lên một góc được kiểm soát, cho phép ngũ cốc, khoáng chất và các vật liệu rời khác trượt ra hố tiếp nhận hoặc băng tải. Nguyên tắc đơn giản này đã khiến xe xúc lật trở thành một trong những thiết bị xử lý vật liệu có giá trị nhất trong các ngành công nghiệp như thép, hóa chất, xi măng, than đá, thực phẩm và nông nghiệp.

Các bộ phận kết cấu chính là bệ, xi lanh thủy lực, hệ thống bản lề và bê tông đỡ. Bệ giữ xe tải trong khi các xi lanh nâng một cạnh. Do xe tải nặng và tải trọng dịch chuyển khi đổ ra ngoài nên hệ thống thủy lực phải di chuyển cả hai bên với tốc độ như nhau. Đó là lý do tại sao một nhà sản xuất có kinh nghiệm về đồng bộ hóa xi lanh cơ khí lại quan trọng ở các mẫu xe công suất cao.

Máy xúc lật xe tải được đồng bộ hóa về mặt cơ học để sử dụng cho công việc nặng Mô hình này sử dụng hệ thống đồng bộ hóa cơ học cứng nhắc thay vì kiểm soát dòng chảy, nâng cao độ tin cậy và an toàn khi xe tải có khối lượng lớn đến. Lý tưởng cho các nhà máy xử lý 80 xe tải mỗi ngày. Xem sản phẩm →

Từ góc độ người mua, sự lựa chọn không chỉ liên quan đến giá cả. Đó là về nền móng, vật liệu được xử lý, tần suất xe tải đến và các yêu cầu an toàn xung quanh hố tiếp nhận. Một nhà máy có công suất 80 xe tải mỗi ngày cần một giải pháp khác với một nhà máy có công suất 8 xe tải mỗi tuần.

Các loại xe ben phổ biến

Xe tải quay đầu nghiêng nghiêng bệ sang một bên thay vì từ phía sau. Thiết kế này rất hữu ích khi phễu tiếp nhận được đặt bên cạnh làn đường xe tải hoặc khi xả phía sau thông thường không thể tới được băng tải. Các mô hình quay ngang tự động bổ sung thêm các điều khiển giúp giảm đầu vào của người vận hành, điều này có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể trong các nhà máy chạy ca liên tục.

Máy xúc lật xe tải quay ngang tự động có điều khiển từ xa Thiết kế nghiêng bên cho phép dỡ hàng bên cạnh làn đường trong khi các điều khiển hoàn toàn tự động làm giảm sự can thiệp của người vận hành. Thích hợp cho những ca làm việc liên tục trong các bãi khai thác mỏ, luyện kim và vật liệu rời. Xem sản phẩm →

Xe tải tự đổ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp. Trong các nhà máy thép, nguyên liệu thô như quặng sắt, đá vôi và than đá được vận chuyển bằng xe tải lớn. Trong các nhà máy xi măng và hóa chất, việc kiểm soát bụi và chống tràn là rất quan trọng. Trong các nhà máy thực phẩm và thức ăn chăn nuôi, thiết kế hợp vệ sinh, xả nhẹ nhàng và dễ dàng làm sạch. Trong các cơ sở sản xuất hạt có dầu, nhà máy bia và ngũ cốc, trạm tiếp nhận thường là điểm kiểm soát chất lượng đầu tiên vì nguyên liệu phải đến đúng điều kiện và đúng dòng chảy mà không làm hỏng sản phẩm.

Một ứng dụng phổ biến là dỡ trái cây hoặc các vật liệu dễ vỡ khác. Trong trường hợp đó, sàn đổ rác có thể được trang bị phễu đệm. Khi bệ đạt đến một góc cao, vật liệu đi vào phễu đệm rồi rơi nhẹ nhàng xuống băng tải, giảm hư hỏng do va chạm. Điều này cho thấy máy xúc lật xe tải không phải là một cỗ máy phù hợp cho tất cả mọi người. Thiết kế phải đáp ứng với vật liệu thực tế đang được xử lý.

Thiết bị xếp dỡ container

Không phải tất cả các thiết bị xử lý vật liệu đều được thiết kế cho xe tải. Các chuyến hàng bằng container tạo ra một thách thức khác vì vật liệu được đóng gói bên trong một hộp thép phải được nâng lên, nghiêng, chất lên hoặc đổ qua một cánh cửa hẹp. Thiết bị xếp dỡ container giải quyết vấn đề này bằng cách thay thế lao động thủ công bằng chuyển động cơ học.

Ví dụ, máy lật container sẽ quay một container sang vị trí thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng. Vật liệu rời bên trong sẽ rơi ra phễu tiếp nhận. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong các nhà máy chế biến ngũ cốc, nguyên liệu thực phẩm và khoáng sản, nơi các thùng chứa đã đầy và cần phải làm trống nhanh chóng.

Máy lật container để dỡ hàng rời Xoay thùng chứa theo chiều dọc để xả trọng lực nhanh chóng. Cân bằng thủy lực và kết cấu gia cố đảm bảo sự ổn định. Hữu ích trong các nhà máy chế biến ngũ cốc, khoáng sản và hóa chất. Xem sản phẩm →

Đối với các sản phẩm được đóng gói, máy xúc container thường là lựa chọn tốt hơn. Nó bao gồm một dây đai kéo dài vào thùng chứa và mang túi ra phía sau. Khi các túi tích tụ, người vận hành rút ngắn băng tải để tải được dồn đều từ đầu xa đến cửa. Điều này giúp túi không bị lật đổ và giảm căng thẳng về thể chất cho người lao động.

Hệ thống xử lý container liên tục sẽ tăng thêm mức hiệu quả khác. Thay vì tải một thùng chứa bằng băng tải ngắn, hệ thống sẽ cấp nguyên liệu theo dòng liên tục trong khi thùng chứa di chuyển hoặc băng tải rút lại. Điều này rất hữu ích cho các hoạt động xử lý gạo, ngũ cốc, thức ăn viên hoặc các sản phẩm đóng gói với khối lượng lớn.

Đối với các ứng dụng yêu cầu nâng và nghiêng container từ trên cao, giàn nghiêng container mang lại sự linh hoạt hơn. Nó thường được sử dụng khi không gian sàn bên dưới thùng chứa bị hạn chế hoặc khi vật liệu phải được thải ra từ một phía cụ thể. Loại thiết bị này cũng có thể được sử dụng để đổ có kiểm soát các thùng chứa nhỏ hơn, túi số lượng lớn hoặc thùng trung gian.

Khi lựa chọn thiết bị xếp dỡ container, câu hỏi đầu tiên là vật liệu ở dạng rời hay đóng bao. Vật liệu rời như ngũ cốc, hạt có dầu và khoáng chất có thể được thải ra bằng cách lật hoặc nghiêng thùng chứa. Mặt khác, nguyên liệu đóng bao cần có hệ thống băng tải có thể tiếp cận sâu vào thùng chứa mà không làm hỏng bao bì.

Câu hỏi thứ hai là làm thế nào container đến được thiết bị. Nếu di chuyển container bằng xe nâng, máy phải có hệ thống dẫn hướng để người vận hành có thể định vị container chính xác. Nếu container được đặt bằng xe tải hoặc cần cẩu thì máy phải có đủ khoảng trống và hệ thống khóa chắc chắn.

Câu hỏi thứ ba là bụi và tràn. Việc dỡ một thùng chứa vật liệu nhiều bụi đòi hỏi phải có khu vực tiếp nhận kín và có thể có thiết bị thu bụi. Việc chất vật liệu vào bao tạo ra ít bụi hơn nhưng vẫn có thể gây hư hỏng khi bao trượt hoặc cọ sát vào sàn container. Bố trí thiết bị tốt nên tránh các cạnh sắc và điểm kẹp.

Cách chọn thiết bị xử lý vật liệu

Lựa chọn là nơi nhiều dự án xử lý vật liệu thành công hay thất bại. Một chiếc máy hoạt động tốt ở nhà máy này có thể trở thành vấn đề thường trực ở nhà máy khác vì vật liệu, xe tải hoặc cách bố trí địa điểm khác nhau. Cách tiếp cận an toàn nhất là giảm quyết định xuống còn một vài yếu tố có thể kiểm soát được.

Yếu tố đầu tiên là đặc tính vật liệu. Khả năng chảy, độ ẩm, kích thước hạt, độ mài mòn, nhiệt độ và mức độ bụi đều ảnh hưởng đến góc đổ và hệ thống tiếp nhận. Bột mịn, bụi cần được xử lý kín. Một tảng đá lớn và nặng cần một bệ vững chắc hơn và độ nghiêng chậm hơn. Hạt nhờn có thể chảy dễ dàng, trong khi bột dính cần góc cao hơn hoặc máy rung.

Yếu tố thứ hai là đội xe tải. Chiều dài sàn và công suất định mức phải phù hợp với xe tải lớn nhất sẽ đến thăm nhà máy. Nếu rơ-moóc dài hơn sàn, sự phân bổ trọng lượng sẽ thay đổi trong quá trình nâng. Nếu xe tải nặng hơn công suất định mức, xe ben sẽ bị cong hoặc nứt theo thời gian.

Yếu tố thứ ba là điều kiện địa điểm. Hố sâu đòi hỏi phải khai quật, quản lý nước ngầm và đổ bê tông. Thiết kế móng nông sẽ tốt hơn cho các khu vực có đá hoặc đường ống hiện có. Máy xúc lật không hố tránh được việc đào bới nhưng cần nhiều không gian trên mặt đất hơn. Các thiết bị di động mang lại sự linh hoạt nhưng có thể không đạt được lưu lượng tương tự như một thiết bị cố định.

So sánh mức độ nỗ lực

Việc lựa chọn trong số các tùy chọn thiết bị xử lý vật liệu vượt quá giá mua. Tại điểm tiếp nhận, phương pháp dỡ hàng phù hợp sẽ thay đổi nhu cầu lao động, thời gian chu kỳ và mức độ an toàn. Nhiều người quản lý nhà máy chỉ so sánh báo giá ban đầu mà quên mất chi phí xây dựng, đào tạo, bảo trì và vận hành hàng ngày. Việc so sánh sơ bộ về công sức sẽ rất hữu ích khi nhà máy xử lý các vật liệu khối lượng lớn như ngũ cốc, phân bón hoặc khoáng chất. Biểu đồ bên dưới trình bày bốn phương pháp dỡ hàng phổ biến theo mức độ phức tạp vận hành tương đối và sự tham gia thủ công của chúng.

Biểu đồ sử dụng điểm số đơn giản từ 0 đến 100, trong đó 100 nghĩa là nhu cầu lao động cao nhất và mức độ phức tạp trong vận hành tổng thể. Việc dỡ hàng thủ công đứng đầu danh sách vì nó cần nhiều người hơn, nhiều thời gian hơn và nhiều nỗ lực thể chất hơn. Xe ben di động giúp giảm bớt một phần công việc đó nhưng người vận hành vẫn phải di chuyển thiết bị vào vị trí và cắm nguồn điện. Xe xúc lật giúp giảm công sức hàng ngày vì góc đổ và dòng chảy đã được tích hợp vào khu vực tiếp nhận. Xe xúc lật tự động có điểm thấp nhất vì nó được thiết kế để vận hành với ít sự tham gia thủ công hơn vào các chu trình dỡ hàng lặp đi lặp lại. Sự khác biệt giữa 35 và 20 có thể trông nhỏ, nhưng qua hàng trăm tải, khoảng cách đó sẽ chuyển thành tiết kiệm lao động đáng kể. Biểu đồ không có nghĩa là tự động hóa luôn là lựa chọn tốt nhất. Nếu xe tải của bạn đã cũ và có khung không bằng phẳng thì một chiếc xe xúc lật đơn giản hơn có thể dễ vận hành và bảo trì hơn. Nếu cơ sở của bạn có tỷ lệ tai nạn xe nâng cao hoặc thiếu công nhân đáng tin cậy, thì một đơn vị tự động hóa hơn sẽ có mức độ ưu tiên cao hơn. Thiết bị được lựa chọn cũng phải phù hợp với loại vật liệu và yêu cầu kiểm soát bụi. Trong các ứng dụng có nhiều bụi, một máy xúc lật kèm theo có hệ thống kiểm soát bụi có thể xứng đáng được điểm riêng ngay cả khi chi phí nền móng của nó cao hơn. Sử dụng biểu đồ làm điểm bắt đầu chứ không phải là quyết định kỹ thuật cuối cùng.

Ưu tiên lựa chọn và những sai lầm thường gặp

Một yếu tố quan trọng khác là kinh nghiệm của nhà cung cấp. Một nhà sản xuất thiết kế xẻng, xe lật và hệ thống thùng chứa trong cùng một cơ sở có thể dễ dàng điều chỉnh thiết kế cho phù hợp với quy trình của khách hàng hơn. Kinh nghiệm vận chuyển quốc tế cũng quan trọng vì nhà cung cấp phải giao máy đến các cảng khác nhau, cung cấp bản vẽ lắp đặt và hỗ trợ vận hành từ xa. Nhiều công ty mua thiết bị xử lý vật liệu thông qua thương nhân hoặc nhà bán buôn, nhưng nhà sản xuất vẫn phải là người trả lời các câu hỏi kỹ thuật.

Hướng dẫn bảo trì và an toàn

Máy xúc lật xe tải hoặc máy xử lý container là một thiết bị xử lý vật liệu nặng. Nó có thể hoạt động trong nhiều năm nếu được bảo trì tốt hoặc có thể hỏng nhanh nếu người vận hành bỏ qua các dấu hiệu cảnh báo. Kế hoạch bảo trì phải được viết ra và mọi cuộc kiểm tra phải được ghi lại.

Thủy lực là nguồn rắc rối phổ biến nhất. Mức dầu thấp, bộ lọc bẩn, vòng đệm bị mòn và ống mềm lỏng làm giảm tốc độ nâng và khiến sàn bị trôi. Cần kiểm tra dầu thường xuyên và thay bộ lọc theo lịch trình của nhà sản xuất. Rò rỉ thủy lực không chỉ gây lãng phí dầu mà còn tạo ra bề mặt trơn trượt quanh hố.

Việc kiểm tra kết cấu cũng quan trọng không kém. Cần kiểm tra các đường nối hàn, chốt bản lề, nẹp tăng cứng nền và thanh dẫn hướng con lăn xem có vết nứt hoặc biến dạng rõ ràng không. Các điểm dừng an toàn và công tắc giới hạn ngăn không cho sàn di chuyển vượt quá phạm vi cho phép. Nếu các công tắc này bị hỏng hoặc bị bỏ qua, người vận hành sẽ mất khả năng bảo vệ an toàn quan trọng.

Thiết bị xếp dỡ container có điểm bảo trì riêng. Máy xúc lật kiểu đai yêu cầu kiểm tra thường xuyên bề mặt đai, ổ lăn và động cơ truyền động. Máy lật container phụ thuộc vào nguồn thủy lực và chốt khóa. Thiết bị nghiêng giàn có thể sử dụng dây xích hoặc dây cáp, cần được kiểm tra độ giãn dài, rỉ sét và đứt sợi.

An toàn cần được xem xét trước khi bảo trì, không phải sau một tai nạn. Chỉ những người lao động được ủy quyền mới được vận hành thiết bị. Khu vực xung quanh xe xúc lật phải được giữ thông thoáng trong quá trình nâng. Người lái xe không nên ở bên trong xe tải khi sàn đang di chuyển. Áp suất thủy lực phải được giải phóng trước khi sửa chữa ống. Nút dừng khẩn cấp phải được nhìn thấy và kiểm tra hàng tuần.

1. Đào tạo mọi người vận hành về kiểu máy cụ thể, không chỉ về các quy tắc chung về xe nâng hoặc thiết bị nâng.
2. Sử dụng bảng kiểm tra để người vận hành không bỏ qua các cuộc kiểm tra quan trọng.
3. Giữ nhật ký bảo trì với ngày tháng, phát hiện và các bộ phận thay thế.
4. Không hàn trên xi lanh thủy lực trừ khi nhà sản xuất xác nhận rằng nó an toàn.
5. Cất giữ các phụ tùng thay thế như vòng đệm, bộ lọc, ống mềm và công tắc giới hạn gần trạm tiếp nhận.

Một máy xúc lật được bảo trì tốt cũng chính xác hơn. Nếu máy được trang bị hệ thống cân tích hợp thì cần phải hiệu chuẩn thường xuyên. Bụi tích tụ trên cảm biến tải trọng có thể làm thay đổi kết quả đo. Sự thay đổi nhiệt độ cũng có thể ảnh hưởng đến áp suất thủy lực và đầu ra cảm biến. Một khoản đầu tư nhỏ vào bảo trì định kỳ sẽ bảo vệ tính chính xác của việc kiểm soát hàng tồn kho và ngăn ngừa tranh chấp thanh toán với tài xế xe tải.

Câu hỏi thường gặp về thiết bị xử lý vật liệu

Bắt đầu từ đâu với Dự án Thiết bị Xử lý Vật liệu

Nếu bạn đang đánh giá thiết bị xử lý vật liệu cho một nhà máy mới hoặc một nút cổ chai hiện có, hãy ghi lại các chi tiết sau trước khi liên hệ với nhà sản xuất: loại vật liệu, mật độ khối, độ ẩm, sức chứa của xe tải, chiều cao xe tải, vị trí phễu, số lượng xe tải hàng ngày và không gian sàn sẵn có. Những con số này sẽ xác định xem máy xúc lật, máy lật thùng hay máy lật thùng có phải là khoản đầu tư phù hợp đầu tiên hay không.

Bạn không cần phải trở thành một chuyên gia thiết kế thiết bị. Bạn cần một nhà cung cấp có thể giới thiệu đầy đủ dòng sản phẩm, giải thích những hạn chế thực tế khi lắp đặt và cung cấp hỗ trợ sau bán hàng. Dữ liệu trang web của bạn càng tốt thì đề xuất sẽ càng chính xác.