基于防火分区的烟草仓储物流系统跨区输送设备设计探讨

摘要：随着智能制造、信息化技术的不断进步，智能仓储物流设备在烟草行业得到广泛应用。然而，受各区域生产设备、设施、防火分区要求的限制，原料、生产资料、成品的跨区输送成了烟草仓储物流系统设计过程中的难题。本文针对不同类型跨区输送设备的特点、适用范围进行研究和分析，为烟草仓储物流系统建设提供参考。

关键词：烟草仓储物流、防火分区、跨区输送设备

一、引言 

随着国家对数字化转型的高度重视，一系列政策相继出台，数字化转型已然成为社会各界持续关注的热点[1]。自2021年以来，国家烟草专卖局明确提出实施数字化转型战略，大力促进烟草行业仓储物流向数字化、智能化、智慧化方向发展。智能仓储物流作为打造数字化烟草的关键要素，在助力数字化与烟草产业的深度融合、推动新型工业化发展方面起着举足轻重的作用。

随着烟草工业企业的规模日渐扩大、产能和效率的要求逐步提升，以及生产车间、仓库建设的规范化、标准化要求不断提高，在消防要求越来越严格的今天，烟草仓储物流系统面临着新的挑战。

根据《卷烟厂设计规范》要求，生产厂房内的原料、备料及成组配方、制丝、储丝和卷接包、辅料周转、成品暂存、二氧化碳膨胀烟丝等生产用房应划分独立的防火分隔单元[2]。按照《建筑设计防火规范》的要求，建筑物一般采用防火墙、防火门、防火卷帘门等防火措施来保证防火分区的面积[3]。然而，在实际生产过程中，各区域的生产设备、设施等往往需要通过物流输送设备实现各环节原料、生产资料、成品的自动化供应和流转，从而达到整个生产、物流的协调、统一。普通输送设备与防火分隔设施存在冲突，难以满足车间的消防安全要求。满足防火分区基本要求，实现跨区输送规范化，是仓储物流输送系统规划、设计、实施，乃至应用过程中的难题。

针对以上问题，本文将根据不同防火分隔设施的类型和特点，结合目前常用的跨区输送设备及相关研究成果，分析适用于跨区输送设备的类别、结构、性能特点及适用范围，为烟草仓储物流系统建设提供理论基础和设计依据。

二、防火分隔设施简介

防火分隔设施是指能在一定时间内阻止火焰蔓延，把整个建筑内部空间划分成若干个较小防火间的物体。对建筑物进行防火分区必须通过防火分隔设施来实现[4]。防火分隔设施主要包括防火门、防火窗、防火卷帘、防火分隔水幕等[3]。在烟草行业，常用的物流通道的防火分隔设施主要为防火卷帘。

防火卷帘采用卷门机驱动帘面的升降。常见防火卷帘分为钢质防火卷帘、无机纤维复合防火卷帘、特级防火卷帘[5]。按照使用时的开闭状态可以分为常闭防火卷帘和常开防火卷帘。

防火卷帘的卷门机采用消防备用电源供电，与车间生产用电相对独立。发生火灾时，消防联动控制系统会联动切断非消防电源[6]，消防备用电源正常供电，确保防火卷帘可正常工作。

常闭防火卷帘情形下，适用的货物输送设备为AGV自动导引车和伸缩输送设备。常开防火卷帘情形下，适用的货物输送设备为AGV自动导引车和翻转输送设备。三

三、跨区输送设备分类及设计要点

1.普通输送设备

对于帘面厚度小于80mm的钢质防火卷帘，可采用两台普通输送设备预留防火卷帘升降空间的方式进行设计。该设计方案适用于外形尺寸大、重量轻、形态稳定、托盘刚性好等可进行大间隙输送的货物，如图1所示。该跨区输送方案一般只进行单向输送作业。设备设计安装时，上下游输送设备输送面设置高度差，使下游设备略低于上游设备，从而消除托盘在通过两台输送设备之间的间隙时因托盘形变产生的冲击、振动和异响。输送设备需与钢质防火卷帘联锁控制，确保输送设备只有在防火卷帘完全打开的状态下才能运行，避免货物与防火卷帘发生撞击。

图1 普通输送设备防火分隔方案示意图

钢质防火卷帘关闭时，需确保其下降空间内无货物存在。因此，钢质防火卷帘两侧的输送设备采用消防备用电源独立供电，当发生火灾，车间生产用电断电，若钢质防火卷帘正下方未检测到有货物存在，则钢质防火卷帘直接落下，将两个区域进行分隔；若钢质防火卷帘正下方检测到有货物存在，则输送设备在消防备用电源的驱动下继续将货物向前输送，直到货物从防火卷帘下方移开，钢质防火卷帘方可落下。

2.自动翻转式输送设备

自动翻转输送设备通常包括自动翻转辊道输送机、自动翻转链式输送机，一般安装在常开防火卷帘下方，适用于输送平稳性要求高的货物，适应于输送流量大、长时间连续运行、具备双向输送功能要求的作业场景，具有运行稳定、作业可靠、输送效率高的优势。

自动翻转输送设备及下游输送设备均采用消防备用电源独立供电、与防火卷帘门联动控制，当防火卷帘处于关闭状态时，翻转输送机构不得进行复位操作，避免翻转输送机构撞击防火卷帘。此外，防火卷帘下降前，需确保其下降空间内无设备、货物存在，确保防火卷帘的顺利关闭。输送作业时，翻转输送段处于水平输送状态，当发生火灾时，车间生产用电断电，自动翻转输送设备及下游输送设备作业不受影响，翻转电机驱动翻转机构旋转，使翻转输送段向上翻转，避开防火卷帘的下降空间后，防火卷帘通过防火卷帘控制器控制速放装置完成自动垂降[6]，形成有效的防火分隔。

（1）自动翻转辊道输送机

自动翻转式辊道输送机主要由固定端辊道输送机构、翻转辊道输送机构、翻转机构和支座等组成，如图2所示。其中固定端辊道输送机构、翻转辊道输送机构的输送运动分别由独立的输送电机驱动，翻转机构由翻转电机驱动。

图2 自动翻转辊道输送机结构示意图

正常输送状态下，翻转辊道输送机构处于水平输送状态，其自身重量、货物重量由支座承载，翻转辊道输送机构与固定端辊道输送机构同步运行。发生火灾时，车间生产用电断电，若防火卷帘正下方未检测到有货物存在，则输送电机、下游辊道输送机电机停止运行，翻转电机驱动翻转机构旋转，使翻转辊道输送机构向上翻转，防火卷帘落下，将两个防火分区进行分隔，如图3所示；若防火卷帘正下方检测到有货物存在，则翻转辊道输送机构、下游辊道输送机将货物继续向前输送，直到货物完全避开防火卷帘下降空间后，翻转电机驱动翻转机构旋转，使翻转辊道输送机构向上翻转，随后防火卷帘落下。

图3 自动翻转辊道输送机防火分隔示意图

（2）自动翻转链式输送机

自动翻转链式输送机主要由固定端链式输送机构、翻转链式输送机构、翻转机构和支座组成，如图4所示。其中，固定端链式输送机构、翻转链式输送机构的输送运动均由输送电机驱动，翻转机构由翻转电机驱动。

图4 自动翻转链式输送机结构示意图

正常输送状态下，翻转链式输送机构处于水平输送状态，其自身重量、货物重量由支座承载，翻转链式输送机构与固定端链式输送机构同步运行。发生火灾时，生产用电断电，若防火卷帘正下方未检测到有货物存在，则输送电机、下游链式输送机电机停止运行，翻转电机驱动翻转机构旋转，使翻转链式输送机构向上翻转，防火卷帘落下，将两个防火分区进行分隔，如图5所示；若防火卷帘正下方检测到有货物存在，则翻转链式输送机构、下游链式输送机将货物继续向前输送，直到货物完全避开防火卷帘下降空间后，翻转电机驱动翻转机构旋转，使翻转链式输送机构向上翻转，随后防火卷帘落下。

图5 自动翻转链式输送机防火分隔示意图

3.伸缩输送设备

伸缩输送设备包含伸缩链板输送机、伸缩皮带输送机。主要由固定底座、输送机构、伸缩机构等组成，如图6所示。整机通过固定底座安装在地面上，输送机构通过输送电机驱动，伸缩机构通过伸缩电机驱动。

图6 伸缩输送设备结构示意图

伸缩输送设备适用于尺寸小、重量轻、外形规则的货物间歇性输送，通常应用在装有常闭防火卷帘门的发货站台或卸货站台，底座固定在室内。正常工作时，防火卷帘打开，伸缩机构向外伸出，输送机构启动运行；停机时，伸缩机构缩回，防火卷帘关闭。伸缩输送设备与防火卷帘联锁控制，确保设备只有在防火卷帘完全打开的状态才能运行，避免自动伸缩输送设备或货物与防火卷帘发生撞击。防火卷帘关闭时，需确保其下降空间内无货物存在，因此伸缩输送设备采用消防备用电源独立供电，当发生火灾时，生产用电断电，伸缩输送设备的作业不受影响，伸缩输送设备会带动其输送面上的货物缩回，避让出防火卷帘的下降空间后停止运行，随后防火卷帘落下，将室内外进行分隔。

图7伸缩输送设备防火分隔示意图

4.AGV自动导引车

AGV自动导引车作为轮式移动机器人（WMR-Wheeled Mobile Robot）的一个分支，其主要特征就是自动导引，AGV的作业由上位控制系统进行调度[7]。其具有智能化程度高、作业范围大、灵活性强等优势。适用于配备了常开防火卷帘和常闭防火卷帘门场地条件下的货物跨区搬运作业，在实际使用条件下，通常可跨越多个防火分隔区。运行时与防火卷帘联动控制，通过防火卷帘时，需检测到防火卷帘门“门已开”的信号。当发生火灾时，系统断电，触发断电报警，AGV采用充电电池供电，可设置延时停机，确保正处于防火门下方的AGV继续向前运行，以确保其离开此区域。AGV调度系统在防火卷帘处设置虚拟阻塞，停电时虚拟阻塞功能激活，确保延时运行的AGV不会运行至自动卷帘下方，保证防火卷帘关闭时，AGV能有效避让防火卷帘所在区域。AGV避让防火卷帘作业原理如图8所示。

图8 AGV避让防火卷帘作业原理图

四、讨论

前文结合消防防火分区的要求，根据烟草行业常用防火分隔设施的类型和特点，提出了不同的货物跨区输送设备设计方案，现对各输送设备的适用范围、输送货物类型、性能特点进行对比分析。

采用普通输送设备预留防火卷帘升降间隙的方案，是最常见且简单有效的跨区输送方式。但受限于两设备间的间隙相对较大，货物输送难以平稳过渡，仅适用于外形尺寸大、重量轻、形态稳定、托盘刚性好的货物输送。该方案仅适用于帘面厚度小于80mm的钢质防火卷帘。一般只进行单向输送作业，下游输送设备的输送面略低于上游设备，从而消除货物在输送过程中产生的冲击、振动和异响。

自动翻转输送设备是大流量、连续输送需求条件下较为常用的跨区输送设备，翻转后，可避让的空间较大，适用于各种规格尺寸的防火卷帘门，在常开防火卷帘门处进行跨区输送的应用较为普遍。翻转输送设备通常包括自动翻转辊道输送机和自动翻转链式输送机，自动翻转辊道输送机，又分为轻型自动翻转辊道输送机和重型自动翻转辊道输送机。其中，轻型自动翻转辊道输送机主要适用于尺寸小、重量轻、形状规则的货物输送，如成品件烟、烟丝件箱等；重型自动翻转辊道输送机主要适用于以托盘为载体的货物搬运，如成品件烟实托盘、烟用材料实托盘、空托盘组、烟丝箱、丝束包、片烟包等；自动翻转链式输送机，主要适用于以托盘为载体的货物搬运，如成品件烟实托盘、烟用材料实托盘、空托盘组、烟丝箱等。

伸缩输送设备的输送长度可根据需要进行实时调节，在货物装车、卸车的输送环节使用广泛。通常安装在设有常闭防火卷帘门的发货站台或卸货站台，使用频率相对较低，可满足货物的间歇性输送需求。伸缩输送设备主要适用于尺寸小、重量轻、外形规则的货物输送，如成品件烟、烟丝件箱等。

AGV自动导引车具有智能化程度高、作业范围大、灵活性强的特点，在烟草物流系统中得到了普遍应用。烟草行业常用的AGV有货叉式AGV、背驮式AGV、托盘式AGV、夹抱式AGV等。AGV在配备常开防火卷帘和常闭防火卷帘场地条件下均能运行良好，主要适用于以托盘为载体的货物搬运，如成品件烟实托盘、烟用材料实托盘、空托盘组、烟丝箱等。

五、结语

本文对不同跨区输送设备进行了分析和对比，为烟草行业生产物流系统设计、优化、建设提供理论基础和参考依据。在实际规划设计与建设实施过程中，需根据实际的场地条件、生产条件、货物特性、防火需求、用户要求、经济性等方面进行综合考量，在满足安全、稳定、可靠、高效的前提下，进行适应性优化调整，以充分发挥不同跨区输送设备在烟厂物流系统中的作用。

参考文献:

[1]黄国龙,陈姗红,杜剑.卷烟工业企业烟叶仓储中心数字化转型构想[J].中国物流与采购,2023,(11):71-72.

[2]国家烟草专卖局发展计划司.卷烟厂设计规范:YC/T 9-2015[S].北京:中国标准出版社,2016:37.

[3]中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范:GB 50016-2014[S].北京:中国计划出版社,2018:2-3.

[4]公安部消防局.消防安全技术综合能力[M].北京:机械工业版社,2014:60.

[5]公安部天津消防研究所.防火卷帘[S].北京:中国标准出版社,2005:1-8.

[6]张军.防火卷帘在工程实践中有关问题探讨[C]. 2023中国消防协会科学技术年会论文集. 2024: 697-702

[7]杨文华. AGV技术发展综述[J]. 物流技术与应用, 2015,(11):52-54.