立体仓库货架（共5篇）
立体仓库货架 篇1
移动式货架可以在库房内密集排列,多列货架乃至整座库房只留一个通道。采用移动式货架的好处在于,同等面积的库房可以放置更多货架,扩大了库容量,提高了库房的空间利用率。
移动式货架根据单格承重能力及单列总承载量的大小,又分为轻型移动货架和重型移动货架两种。通常人们把单格储存重量在500 kg以下的称为轻型移动货架;单格储存重量在500 kg以上、单列货架负重20吨以上的称为重型移动货架。轻型移动货架大多为人力驱动,重型移动货架则配备专门的电力驱动装置。
本文介绍的移动式立体仓库,系中信重工投资兴建,中国联合工程公司设计并总包承建,其库房尺寸及主要需求参数如下:
现有库房:长55000mm×宽9000mm×高6400mm;
箱笼尺寸:长1000mm×宽1000mm×高1000mm;
单箱重量:500kg;
公用装卸车通道:宽3500mm;
出入库:人工操作叉车完成;
库容量要求最大。
一、仓库的总体布局
1.平面布局的设计通常多为长方形布置
(1)货架宽度方向的个数E
式中,w1:厂房宽度
W2:装卸车或叉车通过时所需的最小宽度
W3:箱笼宽度
w4:箱笼允许移动宽度
本例厂房宽度9000mm,叉车通过所需的宽度应大于3300mm,箱笼宽度1000mm,箱笼允许宽度方向移动的给定值250mm。代入数值计算得:
(2)货架沿长度方向的组数N
为了减少货架的移动单元数量,两列货架背靠背形成一个可移动单元,每个单元称作一组货架。
式中,L:仓库净长
W2:装卸车或叉车通过时所需的最小宽度
S1:仓笼深度
S2:预留间隙
本例厂房长度55000 mm,叉车通过所需的设定宽度3300 mm,箱笼深度1000 mm,箱笼背靠背预留间隙设定100 mm。代入数值计算得:
2.移动货架的层数C
层数C决定货架的高度,货架的高度因厂房高度而定,主要受限于叉车存取时的最大提升高度,通常不会超过6m。
式中,H1:库房高度
H2:箱笼高度
H3:箱笼进出抬升空间
本例厂房高度6350 mm,箱笼高度1000 mm,箱笼进出抬升空间设定200 mm,此值包括货架横梁尺寸,净空间不能小于100 mm。代入数值计算得:
3.布局草图的绘制(如图1)
4.布局说明
(1)平面利用率:;
(2)总货位数:920个;
(3)总库容量:460t;
(4)移动货架:44列22个移动单元;
(5)固定货架:2列。
二、货架的设计
1.移动式货架和固定式货架,设计过程中的强度计算和刚度校核是必须的,方法是相同的,不同的是货架结构有所不同。移动式货架因以数个货架为一组频繁移动,设计时应以一个移动单元的货架作为一个整体考虑,优先选用焊接结构,目的在于提高整体刚性。对于重型移动货架来说,这一点很重要。
2.货架立柱和横梁全部选用方管型材(材质Q235B),焊接时应采取有效的防变形措施,确保每组货架的大小、形状高度一致。
3.为了降低货架的移动中心,第一层货架不再设置承载横梁,箱笼直接放在移动底盘的桥架上即可。
4.整体货架立柱应设置连接脚板,脚板和底盘采用螺栓螺母联结,以便于底盘道轨在维修保养时,货架能够拆除,并能快速有效的原位安装。
本例货架结构设计,如图2。
三、货架拖动底盘的设计
拖动底盘主体为焊接结构,材料为槽钢Q235B。车轮材质ZG55,轮面应高频淬硬。动力为减速电机。道轨根据需要可布设多条,两条以上取单数。一组主动轮和一组从动轮放在两边轨道上,其余为支承轮,支承轮直径应比主动轮小3～5mm。见图3。
1.减速电机选用
(1)估算运动摩擦阻力F1
式中,g:重力加速度9.8m/s2
Q:货架载货量t
C:货架自重t
f:车轮在钢轨上的滚动摩擦系数,查表得f=0.5mm
μ:轴承摩擦系数,查表得调心滚子轴承μ=0.004
d:轴径mm
D:车轮外径mm
(2)估算加速力F2
F2=(Q+C)a=0.05(Q+C)(KN)
a:规定最大0.05 m/s2
(3)估算道轨铺设不平引起的阻力F3
F3=g(Q+C)sinα=0.003g(Q+C)(KN)
sinα:安装轨道时,不平度误差最大3/1000,即sinα=0.003。
总阻力F=F1+F2+F3(KN)
(4)电机功率N
(KW)
V:规定小于5m/min
(5)减速比i的计算
式中,n1:电机额定转速rpm
n2:车轮转速rpm
实际选用减速电机时,依据电机功率N和车轮转速n2,直接查减速电机样本,即可得到对应的减速电机型号。尽量选用接近要求的小规格减速机,有利于降低拖动底盘的高度。
(图注:1-主动轮,2-减速电机,3-传动轴,4-支承轮,5-联轴器,6-钢结构架,7-从动轮)
(图注:1-不收缩混凝土,2-预埋螺栓、上下调平螺母,3-钢轨,4-垫板,5-基础混凝土)
本例中的Q=20t,C=3t,D=250mm,d=80mm,计算得F1=1.19,F2=1.127,F3=0.676,F=2.993,N=1.247,n2=6.4。
2.道轨的选用及安装
钢轨型号根据轮压的大小来选取,安装结构见图4。
通常的钢轨安装要求误差不大于3/1000,总误差不大于5mm,实施中有相当难度:为了易于达到上述要求,设计中采用双螺母调整结构。施工过程中按图所示,第一步:预埋好螺栓和垫板,垫板下面的调整空间要足够大。第二步:粗调全部垫板达等高,松开上螺母,把钢轨安放在垫板上对直焊牢。第三步:利用上下螺母调整机构,精调钢轨的标高、直线度、平行度达标。第四步:待所有的轨道安装完成后,先用微涨混凝土砂浆填充,再用细混凝土找平。
四、对电器控制的基本要求
1.通用电气
(1)由于每个货架的移动区间固定,移动距离较短,不超过4m。供电电缆和控制电缆可架空铺设,下垂长度能满足4m移动距离即可。
(2)由于一个货架一个驱动电机,多组货架移动时,任何一台电机不能因断电而制动。因此,必须选用断电松开、通电制动的刹车电机。
(3)货架移动过程中,严禁人和叉车滞留在通道内。因此,货架移动时,电气应设置声光警示装置。
(4)每个货架能够就地控制,方便维修。
2.自动控制
(1)出入库能在电脑桌面上完成手动/自动操作。
(2)出入库自动或手动条码扫描,存入数据库保存。
(3)以箱笼为管理程序编写单元,每个箱笼有一个唯一的代号,对应固定的货位,代表特定的物料品种及数量,盘库到箱笼为止。
(4)仓储管理系统WMS连网备用接口,应能和企业计算机管理系统(MES/ERP)连网,执行命令,数据共享。
自动化立体仓库货架的规划设计 篇2
随着现代化工业生产的扩大,自动化立体仓库已成为现代物流系统中迅猛发展的重要环节。自动化立体仓库与普通仓库相比具有很多优点,它能减轻劳动强度,缩短作业时间,特别是能大大提高库房的空间利用率,减少占地面积。货架是存放货物的地方,是立体仓库的重要组成部分,是整个工程技术开发中的一个重要环节。如何科学合理地设计货架,直接体现出整个仓库的先进程度,针对此本文着重讨论货架规划设计中所考虑的几个问题。
1 调查分析
在货架设计之前,首先要对规划的对象系统地进行调查,找出问题,以便为规划设计做好充分准备。调查分析的主要内容有:贮存物品种类、特性、重量、外形尺寸包装方式等;各类物品的数量、重量;集装单元尺寸、重量以及选择集装器具;仓库规模、库容量、货物存放方式;货格尺寸、货架形式;货格数、货架数(排、列、层)。
从整个货架规划系统的角度进行认真细致地分析,从单位实际情况出发确定合理的货架设计方案(可多方案进行比较,择优选用),达到投资少,见效快、改善劳动条件、科学合理、使用方便的目的。
2 货架的类型、特点及选择方式
根据企业生产流程和货物周转的需要,以及货物种类、特性、重量、外形尺寸的要求,自动化立体仓库货架可按以下原则分为若干类型。
2.1 货架的类型和特点
2.1.1 单元式货架
图1为单元式货架仓库。该结构目前应用较为广泛,其特点是通用性较强,货架沿仓库的宽度方向分为若干排,每两排货架为一组,其间有一条巷道,供堆垛机或其他仓储机械作业;每排货架沿仓库纵长方向分为若干列,沿垂直方向又分为若干层,从而形成大量货格,用以储存货物。
单元式货架按其货格结构形式又可划分为牛腿式货架、横梁式货架、重力式货架和旋转式货架。
(1)牛腿式货架:该货架每个货格存放一个单元(一个托盘或一个货箱),存取以整体作业为主,适用于存放单元体积及重量较大的物品。图2为牛腿式货架结构示意图。
(2)横梁式货架:该货架空间利用率高,适合存放货物单元较小及零散物品,每个托盘或货箱可放入若干件,此种情况需采用拣选式堆垛机或在出口处拣选。其结构简单、钢材用量少。图3为横梁式货架结构示意图。
(3)重力式货架:重力式货架的每一层货格是一个具有一定坡度的滑道,可存放数量较多的货箱,在自重作用下,货箱自动从入库端向出库端移动,直至滑道出库或者碰上已有货物单元自动停止。图4为重力式货架结构示意图。位于滑道出库端的第一个货物单元被取走之后,在它后面的各个货物单元便在重力的作用下,依次向出库端移动一个货位。为减少货箱与货架之间的摩擦力,滑道上设置有辊子式滚轮。
重力式货架的每个存放滑道一般只能存放同一种货物。适宜于少品种、大批量货物的存取,进入的货物处于流动状态,存取迅速,保证先进先出,不宜长期积压货物。重力式货架能充分利用仓库面积,高大仓库的利用率则更高,缺点是当出库端取走一个货物单元后,后续货物移动中,由于加速度的产生,到达出库端终点时,会发生较大的冲击力。仓库的容量不能充分利用,滑道越长,货架上下“死角”越大。因此,必须经综合分析后,再确定货架每个货格坡道的长度,为防止滑行速度过高,每隔2 m~3 m设一限速制动器。
(4)旋转式货架:旋转式货架分水平式和立式两种方式,其结构示意图如图5所示。旋转式货架的货格形式一般有篮状、盆状和盘状等,可根据存放物品的种类、形状规格等不同要求选择。
水平式旋转货架又分为整体旋转式(整个货架为一个旋转体)和分层旋转式(各层分设驱动装置,形成各自独立的旋转体系)。立式旋转货架设有手摇传动装置,便于停电时的应急操作和调试操作。旋转式货架适用于小物品的存取,尤其是适用于多品种小批量物品的存取,储存密度大,货架间不设通道,易于管理。
2.1.2 按货架承载型式分
按货架承载型式分为整体式和分离式。
(1)整体式:货架与仓库建筑(一般货架顶部与屋架下弦连接)为一个整体,货架除受货物载荷外,还作为建筑结构来支承屋顶和悬挂侧壁,高度一般在12m以上,此外,还要受风载、雪载及其他建筑载荷。
(2)分离式:又分为固定式和组装式货架,货架是与建筑物分开的单独结构件,只承受货物载荷,高度一般在12 m以下,也有的高达15 m。固定式货架是用型钢焊接而成的,生产制造简单,货架一旦建成就无法调整,同时用钢量较大,成本偏高,制作周期长;组装式货架采用冷轧型金刚杵,其优点是可根据用户要求装配成不同规格的货架,适用性强,必要时可随物资变化重新组装,它比同等规模焊接式货架用钢量少约50%,建造周期短。
2.1.3 按货架布置划分
按货架布置划分为巷道式和区域式。
(1)巷道式:货架沿仓库宽度方向分为数排,每两排(或四排即深巷式)货架之间布置巷道,供堆垛机作业,每排货架沿仓库长度方向又分为若干列,沿垂直方向又分为若干层,形成大量货格。
(2)区域式:把货架靠拢合并,同层同列的货格相互贯通,连成一个通廓。其优点是可减少巷道数量,提高仓库面积利用率,适合于存放品种少、批量大的物料。
2.1.4 按货架的高度划分
按货架的高度划分为:①低层:货架高度5 m以下;②中层:货架高度5 m~12 m;③高层:货架高度12 m以上。
2.1.5 按规模分
按规模分为:①小型:库容量2 000个托盘以下;②中型:库容量2 000个~5 000个托盘;③大型:库容量5 000个托盘以上。
2.2 货架长、宽、高的确定
货架的总体尺寸取决于仓库工艺及其布置。货架的最大长度取决于堆垛机在巷道中所服务的货架数目,货架的最佳通道长L一般在80 m~120 m之间;按堆垛机垂直升降速度vH与水平行走速度vR比相适应为原则,确定其高度H与长度L之比,即:
一般取。货架总宽度B按照货架的布置方式确定。
总之,货架长、宽、高尺寸的确定要考虑库房大小及仓库的容量,综合有关因素进行选择。
3 结束语
设计者的任务在于找出适合建库单位实际情况的最佳方案,使之满足建造仓库的种种制约条件(如建库目的、贮存和周转量的规模、用地限制、空间限制等),以取得整个系统的最佳方案。
参考文献
[1]A.A斯麦霍夫.自动化仓库[M].姜亦深,曹钰,译.北京:机械工业出版社,1984.
立体仓库货架 篇3
目前大部分的自动化立体仓库均是由巷道堆垛机与刚性立体货架结合来实现仓储作业的,这种方式机械化程度高、吞吐能量大且有较强的应变能力,能适应企业所要求的多品种变形生产和随时变更生产计划的柔性生产需要[1,2]。在工业制造与物流行业中,还存在大量的传统仓库,如要建成目前常用的巷道堆垛机式的自动化立体仓库就要从土建工程着手,全部推倒重来,这样就限制了现有资源的利用,不利于传统式仓库向现代化仓库的转变,同时也造成了大量资源浪费。
文献[2]中对基于无堆垛机的自动化立体仓库的结构与控制系统进行了研究,提出了一类采用货位可移动式货架系统的自动化立体仓库,本文主要讨论这一类立体仓库货架系统的结构与控制。
1 货位可移动式货架系统结构
目前货位能够移动的货架系统运行方式大多为整体货架系统移动的方式,其工作方式为货位固定,货架移动来实现货位的轮换,通过系统控制货位移至检货位置,实现进出货的管理。这类货架的转动能量消耗很大,运动的惯性较大,通常是采用与人员配合的方式来实现拣货操作。本文中所讨论的货位可移动式货架工作方式为货架的外框架固定不动,通过整套的传送装置来实现每个货位的移动。传送装置由滚筒输送机构成,其结构由传动滚筒、电机等结构部件组成,适用于各类箱式、托盘等货品的输送[3]。货架系统特点如下:
(1)货架采用分层制造,按需进行组装。其高度,宽度可按现场要求进行灵活处置,与现有的仓储库房结构有较好的兼容性;(2)货架可采取分层控制,控制灵活性好;(3)货品的适应性强,可根据存储单位的大小来自动调整货架与货位的大小;(4)外围货架不需要拖动,节省能源;(5)控制系统实现方便,利于提高存取货效率,提高货物占位率;(6)滚筒输送机构能够输送单件重量较大的物料,承受较大的冲击载荷。
2 控制对象及系统端口分配
本文以3*3货架系统的控制为例来说明货架系统的工作过程与控制流程。货架系统由9个单层货架组合而成,为3层3列结构,每个货位地址的确定由旋转编码器来实现。
货架部分含有多个控制对象:单层动力货架驱动电机9台;每层有进/出货输送机电机各1台,3层共有6台电机;平板式垂直输送机电机2台。
根据系统控制要求,采用两台PLC控制方案,一台PLC用来控制货架系统的外围设备,包括进出货的输送电机、平板垂直升降机等设备。另一台PLC用来控制货架核心部分,即货位可移动式货架区。系统选择PLC型号为FX2N-48MR-001。主机输入24点,输出24点,采用继电器输出方式[4]。
用来控制外围输送设备的PLC为PLC1,用于控制货位可移动式货架工作的PLC为PLC2。工作系统设置了手动方式以方便进行调试或是故障情况下的运行,同时有网络工作自动运行方式。
PLC1的X0~X5端为进库输送机启动/停止控制输入端;X6~X11端为出库输送机启动/停止控制输入端;X11~X14端为进库垂直输送机电机启、停控制输入端;X15~X18为进库垂直输送机位置信号输入端,用于确认垂直输送机到达货架层数时的控制;X19~X22为出库垂直输送机位置输入端;X23端为外围输送设备总停信号输入端。PLC1的输出端Y0~Y5连接进/出货输送机电机接触器线圈;Y6~Y9输出端连接进/出库垂直输送机电机接触器线圈;Y10~Y12为进货输送机工作指示端;Y13~Y15为进货输送机工作指示端;Y16~Y17为进/出库垂直输送机工作指示端;Y18~Y19为进/出货系统故障指示端;Y20为垂直输送机故障指示输出端,Y21为声音报警输出端,Y22~Y23为备用端口。
控制系统中第二台PLC为整个货架部分的控制核心部件,PLC2控制货位可移动式货架的运转,PLC的I/0端口功能分配如下:X0~X17端为1#至9#单层货架的启/停控制输入端;X18~X23端为平移货架控制输入端,输入端为手动调整时的工作状态;Y0~Y17连接系统1#~9#货架控制电机的控制接触器线圈;Y18~Y23连接系统1#~6#平移货架电机的接触器线圈。
3 控制流程
下面对于货位可移动式货架系统的工作流程控制进行说明,分别从进出货与货架内运行两个方面进行工作流程控制的设计。
3.1 货架进出货工作流程控制
PLC1为自动化立体仓库的进出货输送系统控制,工作流程如下[5]:(1)主控程序开始运行,系统开始初始化;(2)选择系统运行方式,如为手动,通过控制手动按钮进行控制进出货系统工作,直到相应位置;(3)自动工作模式下,单先是判定货箱(料箱)是否到达,到达后,根据系统要求进货输送机开始工作,到达要求位置后,垂直输送机将货箱送至相应层,并等待货架系统将货箱输送至最合理位置。(4)在垂直输送机到达指定位置后,系统置标志位,主程序控制货架系统开始工作。(5)如为出货工作,其工作过程正好与进货过程相反。
PLC1控制主程序流程图如图1所示:
3.2 货架货位系统工作流程控制
PLC2控制整个自动化立体化仓库系统中的货位可移动式货架,整个货物的进出是由货位轮换的方式进行的,因此PLC2控制着每一个货架的运动。其控制流程如下[1]:(1)系统启动后,首先要判断要出货物的货箱位于哪个位置,是否位于货架系统的出货口;(2)如果货箱未能位于货架系统的出货口,开始进行货位轮换工作,判断哪几个货架工作与货箱位置有关系;(3)轮换工作结束后,立体仓库的进出系统开始工作,进入到PLC1的控制工作流程,完成出货工作。
以下图2代表了某一种情况下的轮换过程,A代表了要进行出货的货箱,经过图2的过程后,货箱到达了出货口的垂直输送机,任务完成。
图2中,图(a)表示了初始位置,图(b)表示货箱A到达货架边沿,图(c)表示货箱A到达了货架系统中货箱A所在层的平移货架,图(d)表示货箱A进入了垂直输送机,工作过程结束。
PLC1与PLC2的工作是紧密联系在一起的,作为货位轮换工作流程是与要出货的货所处的位置所决定的,就本文中所讨论的货架模型而言,如图2所示的每个货位可移式货架有5个货位,则每一层即将有15个货位,整个货架系统就有45个货位,在PLC2控制时就将有45种可能,但是每一种可能,其所涉及的均为电机的运动。结合货架系统的货位编址系统,可以给出电机相应的工作信号。采用PLC结合位置编码器的控制方式,是能够满足位置控制精度的。在此只给出PLC2的控制主程序流程图如图3所示。
4 结语
本文介绍了一类立体仓库货位可移动式货架系统结构及控制流程,对过出货的控制流程进行了讨论。这一类货架系统的适应性比较好,系统的组合方便,有比较好的实践工程应用价值。
摘要：本文讨论了自动化立体仓库的货位可移动式货架系统,对这一类货架的结构与控制系统进行了说明,并讨论了货架系统的进出货流程与货架内货位轮换的工作流程。这一类货架系统可分层制造,按需组合,控制灵活性高,可以节省立体仓库成本,并提高货物存储效率。
关键词：货位可移动式货架,控制系统,研究
参考文献
[1]谷岩,肖生苓,牟娌娜.关于货位可移动式货架立体仓库的探讨[J].森林工程,2007,(4):94-96.
[2]吴钟鸣,鞠全勇,卢军锋等.新型自动化立体仓库控制系统研究[J].金陵科技学院学报(自然科学版),2009,(3):16-19.
[3]上海爱佳富勒物流工程有限公司,动力式滚筒输送机资料汇编[G].上海爱佳富勒物流工程有限公司,2007:3-9.
[4]日本三菱电气有限公司.FX系列可编程序控制器使用手册[G].2002,6:16-19.
货架仓库自动喷洒系统设计浅析 篇4
关键词：货架仓库,危险等级,喷头,设计参数
随着我国经济的发展,货架仓库得到了更为广泛的应用,但随之而来的是火灾风险也随之加大。本文通过对《自动喷水灭火系统设计规范》(以下简称GB)、NFPA以及FM相关规范的比较浅析货架仓库自动喷洒系统的设计。
1 仓库的火灾危险等级
GB仓库危险等级分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ级,NFPA仓库等级分为Ⅰ类～Ⅳ类和A,B,C三组塑料。
GB的仓库危险性Ⅰ级的场所为:食品、烟酒;木箱、纸箱包装的不燃难燃物品等。
GB的仓库危险性Ⅱ级的场所为:木材、纸、皮革、谷物及制品、棉毛麻丝化纤及制品、家用电器、电缆、B组塑料与橡胶及其制品、钢塑混合材料制品、各种塑料瓶盖包装的不燃物品及各类物品混杂储存的仓库等。
GB的仓库危险性Ⅲ级的场所为:A组塑料与橡胶及其制品;沥青制品等。
NFPA的仓库Ⅰ类定义为:储存在木托盘上的不燃产品(中间不管有或没有单层的分隔纸板)。标准的Ⅰ类测试货物是木托盘上纸箱中用纸板分隔的玻璃瓶。
NFPA的仓库Ⅱ类定义为:使用少量可燃包装材料(如多层纸板箱)或装饰件(如塑料旋钮)的Ⅰ类产品。标准的Ⅱ类测试货物是木托盘上有金属内衬的双层、三层瓦楞箱。
NFPA的仓库Ⅲ类定义为:木托盘上纸箱中的普通可燃物(木材、纸、天然纤维布)。标准的Ⅲ类测试货物是木托盘上用纸板分隔的纸箱中的纸杯。
NFPA的仓库Ⅳ类定义为:瓦楞箱中含有一定数量A组塑料的Ⅰ,Ⅱ或Ⅲ类产品以及带有一定数量发泡A组塑料包装的放在木货盘上普通瓦楞箱中的Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ类产品。一定数量A组塑料指塑料重量占5%～15%,体积占5%～25%。标准的Ⅳ类测试货物是木货盘上混装纸杯和塑料杯(塑料的重量占15%)。
另外,FM还将塑料分为发泡塑料和不发泡塑料。
2 货架的分类
仓库货架是一个结构框架,在其中放置货物,通常为货盘装载。货架储物仓库主要分为单、双排货架和多排货架。
GB中规定:“每排货架之间均保持1.2 m～2.4 m距离的属于单排货架,靠拢放置的两个单排货架属于双排货架,间距小于1.2 m的单排、双排货架按多排货架设计。”
NFPA中单排货架的定义为:货架总宽度不大于1.83 m,用不小于1.07 m宽的走廊与其他仓库物分开。
双排货架的定义为:由两个单行货架背对背组成,合并宽度不大于3.66 m,每侧至少有1.05 m宽的走廊。
多排货架的定义为:宽度超过3.66 m,或者由不足1.07 m宽走廊分隔开的单行或双行货架。
3 喷头的选择
参考FM的规定,对于货架仓库喷头类型的选择上主要分为三种:
1)抑制型喷头(ESFR),K系数为200,240,320,360,此种喷头为国内市场已经较普及的ESFR早期抑制快速响应喷头。国内市场上销售的且得到国家消防检测中心认证的主要有K200,K360两种。2)控火型特殊应用喷头(CMSA),K系数为160和240,此种喷头为国内市场不常见的大水滴洒水喷头。其性能及灭火效果与ESFR喷头接近。3)控火型密度面积喷头(CMDA),K系数为160,200,240,360EC,此种喷头为最常见的各种K系数的喷头。
4 货架内喷头的布置
GB对于货架内喷头的设置没有详细的说明,设计时常常感到无所适从。在设计时可参考FM的相关货架内喷头的几种布置形式。
按照FM的划分,主要分为四种布置:
1)IRAS(EO):纵向布置1层,水平隔1个托盘布置1排;
2)IRAS(E):纵向布置1层,水平每个托盘布置1排;
3)2IRAS(E):纵向布置2层,水平每个托盘布置1排;
4)IRAS(ETL):纵向每层均布置,水平隔1个托盘布置1排。
5 设计参数
在根据GB的基本参数进行设计时,常常会造成如下困扰:
1)表5.0.5-3、表5.0.5-4只对储物高度进行了规定,但并没有限定建筑物的高度,而对火势及其可控性影响最大的因素是仓库高度和从储存物顶部到洒水喷头之间的净空,仓库高度增加会导致洒水喷头工作时要求有更大的火焰(热释放率),且洒水喷头要有更高的性能才控制火势。2)表5.0.5-3、表5.0.5-4对于单、双排货架储物高度超过4.5 m,多排货架超过7.5 m后没有相关的设计参数。而现在很多货架仓库的高度都超过了表中所列的数值。3)表5.0.5-6要求货架应为通透性层板,但实际工程中经常遇到非通透性层板的案例。对于GB没涉及到的部分,在设计时可参考NFPA及FM进行设计。
例:存放纸类的双排货架仓库,托盘采用通透型木质托盘。储物高度7.5 m。仓库高度小于9.0 m,货架间通道距离大于2.4 m,单块托盘小于2 m2。
1)按GB进行设计:
定义为仓库危险级Ⅱ级。储物高度超过了GB中表5.0.5-3中的储物高度,无法按表5.0.5-3进行设计,但可按表5.0.5-6采用早期抑制快速响应喷头进行设计。持续喷水时间1 h。
a.选用K200(ESFR)喷头,喷头工作压力0.35 MPa;
b.选用K360(ESFR)喷头,喷头工作压力0.10 MPa。
2)按NFPA及FM进行设计:
定义为仓库Ⅲ类。可按采用CMDA喷头、CMSA喷头及ESFR喷头分别进行设计。
a.采用CMDA类喷头,持续喷水时间1.5 h,有以下几种选择:
喷水强度32 mm/min,作用面积185 m2。
喷水强度12 mm/min,作用面积185 m2;同时需设置IRAS(EO)型货架内喷头,按一层动作6只喷头计算,货架内喷头最小设计流量85 L/min。
b.采用ESFR类喷头,持续喷水时间1.0 h,有以下几种选择:
选用K200(ESFR)喷头(直立型、下垂型),动作12只喷头,喷头工作压力0.35 MPa;
选用K240(ESFR)喷头(直立型、下垂型),动作12只喷头,喷头工作压力0.24 MPa;
选用K320(ESFR)喷头(下垂型),动作12只喷头,喷头工作压力0.17 MPa;
选用K360(ESFR)喷头(下垂型),动作12只喷头,喷头工作压力0.14 MPa。
c.也可采用CMSA类喷头,由于国内这种喷头很少,本文不做介绍。
货架仓库的设计思路有两种,一种是根据喷水强度、作用面积的方法进行设计,主要采用CMDA型喷头并根据要求附以货架内喷头。另一种是根据动作喷头个数进行设计,主要采用CMSA,ESFR型喷头并根据要求附以CMDA型货架内喷头。
6 设计中应注意的问题
1)设计时应根据系统的要求,选择合理的设计参数。当系统流量受到限制时,可采用较小的喷洒强度加货架内喷头的方式;当系统压力受到限制时,可采用K系数大的喷头以减小整个系统的工作压力。
2)根据多个工程的经验,无论是钢筋混凝土结构还是钢结构厂房,布置在顶板的喷头由于受到梁、檩条、风管、桥架等障碍物的遮挡,要满足规范中规定的喷头与障碍物距离的规定难度非常大,故而建议在仓库高度允许的前提下内设置吊顶,吊顶喷头均匀布置,从而去除了障碍物的遮挡,使喷头的灭火效果达到最佳。
3)对于轻钢屋面的仓库,喷洒管道的荷载成为了屋面系统的最主要荷载之一,设计时应给予足够的重视。对于每个重力吊架的吊点荷载应满足“水重+管重+114 kg”的要求,对于支架的荷载应满足“5 kg(水重+管重)+114 kg”的要求。
4)仓库内的顶板喷头不要采用K80及K115喷头。
5)货架内喷头应设置防撞罩,以避免喷头被撞坏。
参考文献
[1]GB 50084-2001,自动喷洒灭火系统设计规范[S].
立体仓库货架 篇5
移动立体货架是一种新型密集化存储设备系统, 具有结构简单、存储方便、土地利用率高、节约能源的特点。不仅在物流存放、备品间等传统仓库部门得到广泛应用, 也在图书馆, 阅览室和大型超市等处得到了推广使用, 特别适用于冷冻、冷藏和危险品的大容量存储。与巷道式固定货架比较, 可节省储存面积53%, 实际仓储利用率高达85%以上。因为移动立体货架的诸多优点, 在国内外越来越得到广泛关注。
为了方便仓储活动操作, 降低生产成本, 采用无轨移动式货架系统取代导轨系统已经成为趋势。但是, 货架在无轨运行时, 由于外界干扰的存在 (偏载和地面斜度等) , 存在与实际运行方向产生较大偏离的技术难题, 阻碍了无轨移动式货架的发展。因此, 针对无轨货架结构和移动方式的特点, 将磁诱导技术引用到无轨移动式货架系统, 用来解决仓储货架在无轨地面上的直线移动方向问题和移动货架运动系统控制定位问题。
1、磁诱导技术介绍
磁诱导技术是由交通部公路科学研究院开发的专利技术该技术, 它根据多雪地区冬季公路养护工作的需要, 特别是在风雪天气能见度低的条件下, 为驾驶员提供的视线引导功能。
该技术由路面磁性路标和车载传感器两部分组成。路面部分以磁道钉为定位参照物, 引导驾驶员驾驶车辆沿磁道钉布设线行驶;车载部分通过显示器显示车辆与公路的相对方位关系, 以供驾驶员参考。
磁性路标即为车道离散布设的磁性道钉, 形成沿车道行驶方向的诱导磁场。磁性路标的磁传感器是依据电磁感应原理设计制造.用于实时检测磁性路标的仪器。车载传感器探测到磁信号产生感应电压, 车载控制器根据感应电压的相对大小, 确定车辆在车道上的相对位置。显示在安置在驾驶室里的人机界面上, 引导驾驶员驾驶车辆沿磁道钉布设线行驶。显示器实时显示车辆与道路的相对方位关系.并以此为基础为车辆提供诱导信息。当车辆偏离磁道钉布设线一定程度时, 系统将报警提醒驾驶员。因此, 本文将磁诱导技术引用到无轨移动式货架系统, 完全能用来解决仓储货架在无轨地面上的直线移动方向问题和移动货架运动系统控制定位问题。
2、无轨移动立体货架系统设计
2.1 移动立体货架控制系统的组成
无轨移动立体货架系统通常是由仓库管理信息系统、地面控制台、运动控制柜以及移动立体货架架体等主要部分组成, 以有5个货架的仓储系统为例 (一个为固定货架) , 其控制系统基本结构如图1所示。
移动立体货架系统一般采用仓库管理计算机进行库存管理, 实现货位编号寻址管理。作业时, 仓库管理计算机可准确显示货物的名称、数量、进仓日期以及货位等信息。只要在仓库管理计算机输入进出仓作业计划, 通过通讯线路发送作业指令。货架控制单元收到作业指令后自动移动相关货架, 在存储位置移出作业通道。
(1) 仓库管理计算机系统由四个功能模块组成:基本资料、统计报表、系统维护、业务处理 (库存管理、货位管理、任务输入以及过程监控等) 。在系统中除了接收从ERP系统传递的数据外, 引入了条码技术和RFID技术, 对仓库的到货检验、入库、出库、调拨、移架移位、库存盘点等各个作业环节的数据可以进行自动数据采集, 保证了管理系统中各个作业环节数据输入的效率和准确性, 确保企业及时准确地掌握库存的真实数据, 合理保持和控制企业库存。通过科学的编码, 还可方便地进行物品的批次、保质期等进行管理。
同时, 对仓库的货位进行科学编码, 实现货位管理目标。对仓库的货位进行科学编码, 用条码符号加以标识, 并仓库作业的各个环节采集库位数据, 同时导入管理系统。有利于在多品种仓库种快速定位库存品所在的位置, 实现先进先出的管理目标及仓库作业的效率。
(2) 地面控制台上安装有触摸屏和控制按钮, 为人机交互的备用设备, 可输入任务指令并负责工作区域周边警戒。当仓库管理计算机出现故障时, 可通过地面控制台输入 (一般采用触摸屏) 控制指令, 控制仓库中的货架协调运动, 移出作业通道。同样, 货架的位置状态与传感器状态、显示作业通道的位置以及作业区周边状况也可以在地面控制台屏幕上显示。
(3) 运动控制柜为安装在货架上的运动控制单元, 负责控制移动货架运动, 同时采集货架上各种传感器的信号, 并在运动中进行货架偏移调整、位置检测与安全保护, 实现安全检测与控制。在自动模式下, 运动控制单元可通过串行通讯接口接收控制指令;在手动模式下, 可通过控制柜上的按钮控制货架移动。
(4) 移动立体货架部分是用于存储物品, 货架安装在底座上, 底座上有多个轮子, 货架可在垂直与通道的方向上自由移动。
其中, 移动立体货架部分是整个移动货架系统的主要部分, 是由磁性路标定位系统、底座和货架组成, 磁性路标定位系统安装于地面下, 每个底座上有多个轮子, 沿路标运动, 由一套电动驱动装置驱动。货架为通用货架, 安装于底座上。平时, 货架是紧挨在一起的, 只有一个作业通道。当需要在某一排货架上取货时, 即同时移动相关的多排货架, 在该排货架前移出一条作业通道。移动立体货架部分结构图如图2所示。
2.2 移动立体货架运动控制系统要求
根据无轨移动立体货架运动特点, 在使用磁诱导技术设计时, 要按照以下原则:
(1) 货架在移动过程中能自动识别行程范围内的障碍物, 检测到障碍物立即停车并报警, 同时在管理系统中显示报警提示。货架系统具有一定安全保护能力, 防止造成人身伤害与货架损坏;
(2) 系统应能纠正由于货架执行机构参数不一致、载重不平衡以及地面状况差异等原因引起的货架偏移, 即具有一定的纠偏能力;货架移动过程平稳无冲击, 特别在货架启动停止阶段, 防止货物倒塌;
(3) 系统具有全自动、半自动与手动等操作模式, 以满足不同工况需要;
(4) 采用视窗图形界面作为人机交互界面, 实时显示各货架系统的位置与工作状况。
2.3 移动立体货架运动控制系统硬件设计
根据法拉第电磁感应定律, 对于任何闭合导线回路, 当通过它的磁通量发生变化时, 其回路两端会产生与磁通量有关的感应电动势:
由以上原理, 把一个截面积为S, N匝的线圈, 置于无限长的通有交变电流的导线旁边, 则线圈回路的两端将产生感应电动势ε, 且:
式中:θ为线圈截面的法线与磁场方向的夹角, r为传感器到磁诱导的距离。
可见, 当电流的变化率、线圈的匝数N线圈的截面积S不变时, 感应电动势ε的大小只与θ和r有关。这就决定电磁感应传感器的最佳安装方式应符合以下两个条件:
(1) 两个传感器45度安装, 有利于电磁感应传感器组获取诱导线的信息。
(2) 传感器必须安装在车轮前方, 有利于跟踪诱导线的方向。按上述要求电磁感应传感器的最终安装形式如图3所示。使用传感器实现移动货架在前进和后退时的跟踪诱导信息。
系统的运动控制系统硬件框图, 如图4所示。其中位移检测采用安装在左右从动轮上的传感器, 检测货架是否走偏, 安全检测通过光电开关检测运动轨道是否有阻挡物以及行走是否到位, 使用控制按钮可在脱机状态下对货架手动控制;货架左右驱动变频器通过控制总线指令控制;运动控制系统与上位机的通讯也采用控制总线;通过继电器输出可控制状态指示灯、运动警笛与制动系统。为实现控制系统的软件升级与参数修改, 本系统可设计为单片机编程接口。
该系统的应用成本较低, 因为磁道钉不需要其他工作能源, 系统耐久性强一旦安装好, 埋设在地上的磁道钉使用寿命可达很多年以上, 并且不会对地面造成任何不良影响。
3、结论
当前, 我国正处于经济高速发展阶段, 土地资源与能源非常短缺, 所以开展对水平移动立体货架控制技术的研究与水平移动立体货架系统的推广应用显得尤为重要。同时, 磁诱导技术还是一个相对比较新的技术, 目前通过该技术无轨移动货架系统中的使用, 进一步地研究在曲线行走的工业控制中的使用问题, 以加快磁诱导技术的推广应用。
参考文献
[1].杨世胜, 张宾等电磁诱导农用喷雾机器人路径导航系统的设计与实现[J], 机器人, 2007, 1 (1) :78-81.
[2]."九五"国家重点科技攻关项目"中国智能运输系统体系框架"专题组.中国智能运输系统体系框架[M].人民交通出版社, 2003.
[3].王春燕等.智能公路车辆车道保持关键技术研究总报告[R].交通部公路科学研究所, 国家智能交通系统工程技术研究中心, 2001.
[4].王春燕等.智能公路导引磁场特性电磁感应法研究[J], 中国公路学报, 2003, 1:56-70.