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如何提升攪拌站配料精度

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如何提升攪拌站配料精度

   近幾年隨著(zhù)國家對工程質(zhì)量的要求不斷提高,各個(gè)施工項目都對工程質(zhì)量進(jìn)行了重點(diǎn)監控,對施工單位的原材料質(zhì)量、混凝土質(zhì)量、攪拌設備的計量精度和系統軟件功能等都提出了具體的要求。特別是在國家正在大規模進(jìn)行的鐵路施工中,鐵路總公司對施工方使用的攪拌設備的計量精度、準確率和系統軟件功能等提出了更高要求,并進(jìn)行實(shí)時(shí)數據采集,對在生產(chǎn)時(shí)出現的計量誤差、配方數據等進(jìn)行分級別報警。鐵路施工單位也相應的總結施工經(jīng)驗,認真分析配料精度要求和誤差產(chǎn)生因素,和生產(chǎn)廠(chǎng)家對設備進(jìn)行全面升級,以期提高計量精度和準確率。
本文通過(guò)調研混凝土攪拌站物料配料數據,統計配料超差數據,分析混凝土攪拌站物料配料時(shí)超差原因,以高速鐵路混凝土攪拌站物料配料精度要求為標準,并結合在大量施工項目的應用實(shí)際上,與設備的配套生產(chǎn)廠(chǎng)家一道來(lái)探討混凝土攪拌站配料系統和控制方式的改進(jìn)提升設計及設備整體優(yōu)化,能夠在較短的時(shí)間內實(shí)現并達到其要求。

精度要求標

  從2014年起,在鐵路工程施工中,鐵路施工用混凝土攪拌站物料計量精度及準確率級別進(jìn)一步嚴格,報警級別和對應級別處理要求如下:

原材料每盤(pán)計量誤差報警級別

初級報警  每盤(pán)水泥、礦物添加劑、水、外加劑等誤差值在±1%~3%。骨料計量誤差在±2%~5%。

中級報警  每盤(pán)水泥、礦物添加劑、水、外加劑等誤差值在±3%~5%。骨料計量誤差在±5%~10%。

高級報警  每盤(pán)水泥、礦物添加劑、水、外加劑等誤差值在±5%以上。骨料計量誤差在±10%以上。

超標報警處置

初級報警時(shí),駐站監理和站有關(guān)人員需對混凝土生產(chǎn)過(guò)程數據進(jìn)行跟蹤觀(guān)察。

  中級報警時(shí),駐站監理和站有關(guān)人員需加大對混凝土生產(chǎn)過(guò)程數據的監控力度,當連續3次出現中級報警時(shí),監理分站、駐站監理要回帖施工項目共同分析原因。連續出現5次中級報警,監理項目部對拌和站下達停工指令。

  高級報警時(shí),監理項目部同施工項目部分析超標原因,連續出現2次高級報警或12h出現3次報警,監理項目部對攪拌站下達停工指令。

超差原因分析

傳統數據

傳統設備物料計量精度數據收集及統計見(jiàn)表1。   


注: 1.以上數據來(lái)源為調研鐵路施工單位的20套傳統混凝土攪拌站上萬(wàn)盤(pán)次統計結果。2超差率計算方式為:超差率=該物料超差盤(pán)數/生產(chǎn)總盤(pán)數×100%。

超差原因分析

通過(guò)調研混凝士攪拌站生產(chǎn)現場(chǎng)及數據統計分析,混凝士攪拌站物料配料時(shí)超差原因有以下幾個(gè)方面:

物料質(zhì)量原因

砂含水、含泥量(含石粉量)大,達不到建筑用砂標準要求,容易在料倉內起拱,造成物料下料不暢,料流不穩定,造成配料時(shí)超差。

物料流動(dòng)性及用量原因

部分項目的混凝土配方中,碎石每立方混凝土用量約100kg,因碎石流動(dòng)性較好,在配料時(shí)出現超差頻率較高。

設備的機械結構設計不適應現有物料質(zhì)量和物料用量

骨料料倉結構不能有效解決濕砂起拱問(wèn)題,造成下料不暢,影響計量精度。料門(mén)開(kāi)口大小不滿(mǎn)足較小用量物料的計量。粉料計量稱(chēng)體排氣不暢,造成粉料配料、卸料時(shí)稱(chēng)體內出現正負氣壓?jiǎn)?wèn)題,影響系統對實(shí)際稱(chēng)量值的取值不準確,影響粉料計量精度。

設備部分設計參數不匹配原因

為提升生產(chǎn)效率,在配置粉料輸送螺旋機時(shí)常選用輸送量較大設備,在補料時(shí)經(jīng)常出現補料超量情況,水及液體摻合料的輸送泵流量配置較大,造成計量超差現象。

控制系統精度不足

控制系統的配料控制方式及算法不滿(mǎn)足高精度配料要求,如控制系統中的配料落差算法、點(diǎn)動(dòng)補稱(chēng)算法、扣稱(chēng)算法等不能滿(mǎn)足高鐵對配料精度的要求。

操作人員因素

操作者對設備的操作不夠熟練,特別是對控制系統的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)及專(zhuān)用調整參數等沒(méi)有深入了解,在生產(chǎn)時(shí)對物料配料參數設置不合理、對系統的補償、扣稱(chēng)等功能不能完全正確使用。

提升改進(jìn)設計方案

基于以上在物料質(zhì)量、機械結構、設備設計參數匹配、控制系統及人員等因素所造成的現有混凝土攪拌設備在生產(chǎn)時(shí)經(jīng)常出現的物料超差,不僅造成了一定的材料浪費和經(jīng)濟損失,也給施工單位的工作帶來(lái)一定的難度。所以,采取怎樣具體的方案對現有混凝土攪拌站設備結構進(jìn)行設計改進(jìn)、優(yōu)化配置參數和完善系統功能,不僅可以有效提高物料的配料精度和準確率,更能節約資源、提高工程質(zhì)量。結合實(shí)際工作需要,對混凝土攪拌站的配料系統和控制系統的設計改進(jìn)提出以下方案。
對骨料配料系統的改進(jìn)設計方案
料斗斗體設計優(yōu)化,使斗體斜面角度突破砂石料骨料的休止角45°(參考濕砂參數),斗體四面角度均>50°,并在砂倉上成對安裝振動(dòng)破拱裝置,以避免骨料在料斗內起拱,下料不暢,影響骨料配料精度。

料斗斗口設計優(yōu)化,充分考慮物料起拱和石子卡門(mén)情況,采用減壓式料口和大間隙大斗門(mén)結構設計料口和料門(mén)結構(參見(jiàn)圖1 ), 本料口結構減小了整個(gè)料斗中物料對料口處的壓力,避免物料壓實(shí)起拱,大間隙大斗門(mén)結構利用骨料的休止角和橡膠件共同作用封閉料口,如果料門(mén)發(fā)卡時(shí),骨料從大間隙漏下。采用減壓式料口和大間隙大斗門(mén)結構設計料口和料門(mén)結構,能有效的防止料門(mén)卡門(mén),保證料門(mén)正常開(kāi)啟和關(guān)閉,提高配料精度。
料門(mén)設置機械調節機構,可調節料門(mén)開(kāi)口大小,調節骨料流量,可提高流動(dòng)性較好且每方用量較少的骨料配料精度。
料門(mén)開(kāi)關(guān)門(mén)速度調節,結構(參見(jiàn)圖2),通過(guò)在氣缸上安裝調節閥,控制氣缸伸出及縮回速度,使料門(mén)慢開(kāi)快關(guān),通過(guò)系統控制,在配料時(shí)可以精確的補料,提高骨料配料精度。

圖1料門(mén)結構

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對粉料配料系統的改進(jìn)設計方案

粉料輸送由傳統單一螺旋 喂料改為采用精確螺旋(子母螺旋)喂料,結構(參見(jiàn)圖3), 通過(guò)子螺旋的二次輸送配料,大幅提升粉料的配料精度。通過(guò)控制系統合理的參數設置,在初始配料時(shí),子螺旋和母螺旋同時(shí)啟動(dòng)工作,稱(chēng)量值達到設定目標值的一定比例后,母螺旋停止工作,子螺旋繼續轉動(dòng),將子母螺旋間存儲的物料以更小的輸送量輸送到粉稱(chēng)量斗中。根據現有高速鐵路用攪拌站的粉料用量,通過(guò)大量的實(shí)踐應用,將子螺旋的輸送量設計為0.5 ~ 1.0kg/s,即可滿(mǎn)足粉料配料精度的要求。如某種粉料的單方配料用量較少,可以對子螺旋進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制,進(jìn)一步提高配料精度 。

圖3精確螺旋(子母螺旋)喂料結構

                   

水、外加劑計量精度提升的改進(jìn)設計方案
水、外加劑的配料采用大給、小給及點(diǎn)動(dòng)配料方式(結構參見(jiàn)圖4),通過(guò)儲液裝置的的二次精計量配料,大幅提升水、外加劑的配料精度。通過(guò)控制系統合理的參數設置,在初始配料時(shí),輸送水或外加劑的泵及儲液裝置的精確配料閥門(mén)同時(shí)啟動(dòng)工作,稱(chēng)量值達到設定目標值的一定比例后,泵停止工作,儲液裝置的精確配料閥門(mén)繼續開(kāi)啟,將儲液裝置存儲的液體物料以更小的輸送量輸送到水或外加劑稱(chēng)量斗中。根據現有高速鐵路用攪拌站的水、外加劑用量多少不同,儲液裝置配置通徑大小不同的精確給料閥門(mén),可滿(mǎn)足配料在3kg以上液體配料精

度的要求。如某種外加劑的單方配料用量較少,可以對儲液裝置的精確配料閥門(mén)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制,進(jìn)一步提高配料精度。

                 

          圖4水、外加劑計量精度提升改進(jìn)改進(jìn)


采用合理的除塵方式解決主機及粉稱(chēng)量過(guò)程的正負壓?jiǎn)?wèn)題
攪拌過(guò)程中,當物料投入攪拌器時(shí),主機系統內為正壓,粉料計量斗內為負壓,使得粉料稱(chēng)量斗底部閥門(mén)的上下壓力不均衡(下面是正壓,上面是負壓),主機內含塵氣體對粉料稱(chēng)量斗產(chǎn)生向上的推力,導致粉料計量斗的稱(chēng)量值比實(shí)際值偏小,造成配料誤差,并增加粉料(水泥、粉煤灰和礦粉等)用量。主機攪拌后卸料時(shí),主機系統內為負壓,而螺旋機輸送粉料時(shí),粉料稱(chēng)量斗內為正壓,粉料計量斗內含塵氣體對粉料稱(chēng)量斗產(chǎn)生向下的壓力,使粉料計量斗的稱(chēng)量值偏大,造成配料誤差,并少用了粉料。主樓安放箱體式重力除塵裝置,利用箱體來(lái)收集粉塵,粉塵依靠自身的重量沉降,箱體實(shí)質(zhì)上是一個(gè)重力沉降,通過(guò)在箱體側面配置一片除塵濾布,可以對箱體內的含塵氣體進(jìn)行過(guò)濾排放,同時(shí)也可以與大氣交換氣體,緩解除塵箱體內的氣體壓力,以消除攪拌機進(jìn)料和卸料時(shí)產(chǎn)生的正負壓?jiǎn)?wèn)題。箱體側面通過(guò)彎管與粉料稱(chēng)連接,以消除粉料稱(chēng)量斗進(jìn)料和卸料時(shí)產(chǎn)生的正負壓?jiǎn)?wèn)題。通過(guò)除塵裝置,使粉稱(chēng)量斗、主機相連通,并通過(guò)除塵裝置濾布與大氣相通,使主機內氣壓和粉料計量斗內氣壓平衡,不會(huì )產(chǎn)生正負壓,不對粉料配料精度產(chǎn)生影響。
配料秤提升設計優(yōu)化方案
適當選用非線(xiàn)性誤差、重復性誤差、滯后性誤差都很小的高精度稱(chēng)重傳感器。保證各點(diǎn)傳感器受力均衡,避免受側向力或受扭??刂葡到y的配料控制方式及算法進(jìn)行優(yōu)化方案。系統上能夠實(shí)現智能點(diǎn)動(dòng)補秤及扣秤算法。砂石含水率可隨機調整,系統自動(dòng)完成加減水功能。操作臺無(wú)按鈕設計,結構簡(jiǎn)單化,零幾率誤操作設計。

方案驗證

  通過(guò)和生產(chǎn)配套廠(chǎng)家的共同研究和探討,對部分傳統設備進(jìn)行了升級整改,按照提升改進(jìn)設計方案進(jìn)行了逐步設施,改進(jìn)前后的數據進(jìn)行調研統計分析,同樣物料的超差率統計結果見(jiàn)下附表2。

從以上的對比結果來(lái)看,經(jīng)過(guò)提升改進(jìn)設計后,攪拌站配料計量精度得到很大提高,能完全滿(mǎn)足鐵路施工對設備計量精度的要求標準。但同時(shí)必須認識到,要讓攪拌站設備的計量精度在保證準確率的條件下還必須保證設備計量精度的高可靠性和高動(dòng)態(tài)穩定性,還需要設備使用施工方和設備生產(chǎn)廠(chǎng)家共同進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討。



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