穩(wěn)定土拌和站水泥輸送系統(tǒng)的改進(jìn)

馬建峰

（滄州路橋工程公司，河北 滄州 061000）

穩(wěn)定土拌和站水泥輸送系統(tǒng)的改進(jìn)

馬建峰

（滄州路橋工程公司，河北 滄州 061000）

結(jié)合穩(wěn)定土拌和站水泥輸送系統(tǒng)的工作原理，從水泥輸送系統(tǒng)的流程、喂料機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、螺旋輸送機(jī)安裝、電機(jī)調(diào)速控制、水泥劑量及外部環(huán)境條件進(jìn)行了改造和調(diào)整。檢測(cè)結(jié)果對(duì)比顯示，改進(jìn)后水泥碎石的水泥計(jì)量精度顯著提高，不僅減少了水泥材料的浪費(fèi)而且提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

瞬時(shí)流量；內(nèi)漏；起拱；計(jì)量精度

0 引 言

水泥穩(wěn)定碎石材料具有整體強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好等特點(diǎn)，因此作為高等級(jí)公路底基層在中國公路建設(shè)中被廣泛采用。水泥碎石作為底基層主要承載來自路面的汽車載荷，其質(zhì)量優(yōu)劣對(duì)整條公路的使用壽命和維修成本起著決定性的作用。

在水泥碎石的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，水泥含量的計(jì)量精度是一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)［1］。水泥含量低于設(shè)計(jì)值會(huì)造成水泥碎石不易成型和抗壓強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致瀝青混凝土路面早期破壞；水泥含量偏高則會(huì)造成原材料浪費(fèi)和水泥碎石的干縮裂縫，干縮裂縫可以反射到瀝青混凝土路面上，當(dāng)降水較多時(shí)，路面會(huì)在車輛載荷的作用下快速損壞。本文在分析影響水泥計(jì)量精度因素的基礎(chǔ)上，提出了提高計(jì)量精度的措施。

1 葉輪喂料機(jī)水泥輸送方式分析

1.1 水泥的輸送流程

散裝水泥用粉料運(yùn)輸車從水泥廠運(yùn)來，然后用空氣壓縮機(jī)泵送到水泥儲(chǔ)存大倉內(nèi)。

水泥因重力從水泥倉中自流到葉輪喂料機(jī)內(nèi)，再由葉輪喂料機(jī)運(yùn)送到螺旋電子稱內(nèi)。葉輪喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速通過電磁調(diào)速電機(jī)控制，速度可控。水泥進(jìn)入轉(zhuǎn)速恒定的螺旋電子稱內(nèi)，因電子稱的前端裝有拉力傳感器，水泥進(jìn)入電子稱后傳感器產(chǎn)生電壓信號(hào)，信號(hào)經(jīng)放大后輸入計(jì)算機(jī)AD板轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序處理，產(chǎn)生的結(jié)果與電腦程序內(nèi)根據(jù)產(chǎn)量和水泥的百分劑量換算出來的設(shè)定瞬時(shí)流量進(jìn)行比較；比較信號(hào)（電壓信號(hào)）通過AD板轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，用以控制調(diào)速器調(diào)整葉輪喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速。如果水泥瞬時(shí)流量比設(shè)定值低，比較電壓信號(hào)電壓高，葉輪喂料機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速增大，水泥流量逐漸增大，直至達(dá)到設(shè)定值；反之，比較電壓信號(hào)電壓低，葉輪喂料機(jī)葉輪轉(zhuǎn)速降低，水泥流量逐漸減小，直至達(dá)到設(shè)定值［2］。此過程不斷循環(huán)從而實(shí)現(xiàn)水泥流量的自動(dòng)控制。

水泥從電子稱流出進(jìn)入螺旋輸送器，最終進(jìn)入攪拌鍋，如圖1所示。

圖1 改造前的水泥輸送方式

1.2 使用過程中的問題及原因分析

新設(shè)備投入使用的前1～2月，電子稱顯示的水泥瞬時(shí)流量和設(shè)定值波動(dòng)幅度較小，上下浮動(dòng)在質(zhì)量合格范圍內(nèi)。隨著時(shí)間推移，經(jīng)過電子稱的實(shí)際水泥流量和電腦中的設(shè)定值會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)幅度逐漸增大的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)即使喂料機(jī)葉輪達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，水泥電子稱內(nèi)也無水泥流過；另一種情況是喂料機(jī)葉輪不旋轉(zhuǎn)，水泥電子稱內(nèi)也可能有水泥流過。上述情況造成水泥穩(wěn)定碎石的水泥劑量不穩(wěn)定，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)過分析，出現(xiàn)問題的主要原因可歸納如下。

（1）葉輪喂料機(jī)內(nèi)漏嚴(yán)重。葉輪喂料機(jī)的葉輪外緣和內(nèi)壁之間有一定的間隙（圖2），一般為1～2mm，如果間隙適宜，葉輪不旋轉(zhuǎn)時(shí)能將水泥封閉在水泥倉內(nèi)。隨著使用時(shí)間的延長，該間隙會(huì)因磨損而增大，甚至達(dá)到3.5mm以上，這樣即使喂料機(jī)葉輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，水泥也會(huì)由于重力作用直接漏到電子稱內(nèi)，此現(xiàn)象被稱為葉輪喂料機(jī)內(nèi)漏。如果此時(shí)向水泥倉內(nèi)加入水泥，因倉內(nèi)壓力增大，在壓力的作用下葉輪喂料機(jī)內(nèi)漏會(huì)更加嚴(yán)重，即使不旋轉(zhuǎn)，電子稱中也會(huì)有大量水泥流過，無法通過調(diào)節(jié)水泥流量計(jì)來降低水泥的瞬時(shí)流量，導(dǎo)致成品中水泥含量偏高。

（2）水泥在水泥倉內(nèi)起拱。如果水泥在水泥倉錐口吸收空氣中水分而在錐口處板結(jié)，下部水泥排空后，上部水泥則無法流下。這時(shí)即使喂料機(jī)轉(zhuǎn)速很快也不會(huì)有水泥進(jìn)入電子稱，即會(huì)出現(xiàn)水泥碎石中沒有水泥的情況，這種情況被稱為水泥起拱。

圖2 葉輪喂料機(jī)內(nèi)部間隙

（3）水螺旋輸送機(jī)安裝角度過大。由于螺旋輸送器的傾斜角度達(dá)到60°，不符合安裝角度不宜超過30°的要求，造成輸送效率下降。同時(shí)，螺旋輸送器長時(shí)間使用后，螺旋軸葉片磨損與內(nèi)壁間隙增大將產(chǎn)生嚴(yán)重內(nèi)漏，使每小時(shí)的輸送量下降，從而導(dǎo)致整臺(tái)設(shè)備的產(chǎn)量下降。

2 大口螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)控制

2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

將水泥倉的支腿增高，增大水泥倉出料口尺寸；再將大口螺旋輸送機(jī)進(jìn)料口用螺栓連接在水泥倉出口處法蘭上，并安裝成水平工作狀態(tài)［3］；然后將水泥電子稱水平吊在大口螺旋輸送機(jī)的出料口下方。電子秤的進(jìn)料口和輸送機(jī)的出料口垂直對(duì)齊，電子稱的出料口和拌缸的進(jìn)灰口對(duì)齊，如圖3所示。

圖3 改造后的水泥輸送方式

2.2 工作流程

大口螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，水泥流入轉(zhuǎn)速恒定的電子稱進(jìn)口。水泥進(jìn)入電子稱后，傳感器產(chǎn)生信號(hào)并輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過內(nèi)部程序處理后，將處理結(jié)果和電腦內(nèi)設(shè)定的瞬時(shí)流量值進(jìn)行比較，產(chǎn)生比較電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換后對(duì)大口螺旋輸送機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控，使電子稱內(nèi)的水泥實(shí)際流量達(dá)到設(shè)定的水泥瞬時(shí)流量值。

2.3 系統(tǒng)控制原理

水泥從大口螺旋輸送機(jī)進(jìn)入水泥電子稱，水泥稱前端拉力傳感器測(cè)出物料質(zhì)量后生產(chǎn)的電壓信號(hào)（毫伏級(jí)經(jīng)放大后成為0～5V）將自動(dòng)輸入到計(jì)算機(jī)的AD脈沖板，經(jīng)過計(jì)算機(jī)預(yù)先設(shè)計(jì)的程序處理后，瞬時(shí)流量與目標(biāo)流量進(jìn)行比較，再通過DA板輸出0～5V的電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)通過變頻器控制水泥供料螺旋轉(zhuǎn)速，使單位時(shí)間內(nèi)通過螺旋電子稱的水泥流量與設(shè)定流量相等，從而實(shí)現(xiàn)螺旋電子稱自動(dòng)配料控制。

3 效果分析

（1）采用大口徑螺旋輸送機(jī)（圖4）取代葉輪喂料機(jī)后，由于螺旋進(jìn)出口之間的長度為5.5m，水泥由上下流動(dòng)改為水平螺旋推動(dòng)，因而具有了良好的自鎖性，不會(huì)出現(xiàn)水泥內(nèi)漏的現(xiàn)象，即使水泥倉內(nèi)壓力增大，水泥也不會(huì)流進(jìn)電子稱內(nèi)。

圖4 大口螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)

（2）水泥輸送系統(tǒng)的組成部件由3個(gè)減為2個(gè)，減少了1個(gè)葉輪喂料機(jī)，費(fèi)用降低7 000元，降低了故障率，并提高了設(shè)備的可靠性。

（3）大口徑螺旋輸送機(jī)下料口由原來的30cm×30cm加大到30cm×50cm，在改善水泥流動(dòng)性的同時(shí)也解決了水泥起拱的問題。水泥進(jìn)口截面積增大，可以適當(dāng)降低螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速，減弱旋轉(zhuǎn)慣性作用對(duì)水泥瞬時(shí)流量的不利影響，使水泥瞬時(shí)流量控制更加靈敏、迅捷。

（4）水平使用大口徑螺旋提高了輸送效率，減小了設(shè)備的磨損，延長了部件使用壽命。

（5）設(shè)備改造后，水泥碎石的水泥百分含量完全控制在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（－0.5%～1.0%）范圍內(nèi)。改造前后的效果對(duì)比見表1、2及圖5。

表1 改造前某時(shí)段瞬時(shí)水泥流量記錄

表2 改造后某時(shí)段瞬時(shí)水泥流量記錄

圖5 改進(jìn)前后水泥流量對(duì)比

（6）在黃驊205國道改線段工程中水泥消耗量節(jié)省2%，生產(chǎn)水泥碎石10×104t后共節(jié)省水泥100t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益近3萬元。對(duì)同類型的3臺(tái)設(shè)備進(jìn)行改造后，年節(jié)省水泥費(fèi)用10萬元。

3 結(jié) 語

本文通過對(duì)水泥輸送方式的更改和設(shè)備結(jié)構(gòu)的改進(jìn)有效地改善了水泥的流動(dòng)性。該方案使水泥在整個(gè)輸送過程中流動(dòng)更加順暢，水泥瞬時(shí)流量的自動(dòng)化調(diào)整更加及時(shí)有效。實(shí)踐證明：改進(jìn)后，碎石中水泥計(jì)量精度有了很大的提高，保證了成品料的質(zhì)量，減少了原材料的浪費(fèi)，有利于提升公路的整體性能。

［1］JTJ 071－97，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］韓 宇，謝立楊，許俊清.穩(wěn)定土廠拌設(shè)備的動(dòng)態(tài)標(biāo)定分析［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2006，23（12）：30－32.

［3］付林坪，甘付賓，李 放.穩(wěn)定土廠拌設(shè)備水泥計(jì)量系統(tǒng)的改進(jìn)［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2012，29（8）：79－80.

Improvement of Cement Conveying System of Stabilized Soil Mixing Plant

MA Jian－feng
（Cangzhou Road ＆Bridge Co.Ltd.，Cangzhou 061000，Hebei，China）

Combined with the working principle of cement conveying system of stabilized soil mixing plant，the equipment was transformed and adjusted in aspects of the cement conveying process，internal structure of feeding machine，installation of spiral conveyor，motor speed control，cement amount and outside environment conditions.The test after the transformation shows that the precision of cement measuring is dramatically improved，which not only cuts the waste of cement，but also boosts the quality stability.

instant flow；internal leak；bumping；measuring precision

U415.5

B

1000－033X（2013）11－0110－03

2013－04－05

［責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華］