[摘　要]  介紹國產(chǎn)混凝土攪拌站在中小型水利水電工程中的應(yīng)用和選型方面的問題, 提出了國產(chǎn)混凝土攪拌站在中小型水利水電工程中的發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]  混凝土攪拌站; 水利水電工程; 應(yīng)用; 選型

1 　前言　

    中小型水利水電工程具有工期短、砼總量不大、砼高峰時段月澆筑強度不高、設(shè)備要便于拆裝轉(zhuǎn)移以及對砼質(zhì)量、入倉速度和連續(xù)性要求較高等特點, 這就對砼攪拌設(shè)備提出了較高的要求。

    90年代前中小型水利水電工程砼的攪拌大致分為兩類。一類是采用砼攪拌樓, 砼質(zhì)量和澆筑強度得到了相應(yīng)的保證, 但由于其投資較大、拆移時間長、費用高、安裝拆移需采用大型起吊設(shè)備、運輸不便等而加大了砼的成本。一類多為各施工企業(yè)用幾臺攪拌機配以附屬設(shè)備組成的現(xiàn)場攪拌站, 生產(chǎn)率低、砼質(zhì)量不穩(wěn)定、粉塵污染嚴(yán)重、不能生產(chǎn)高性能砼等, 僅靠增加水泥用量和人工消耗來保證砼的質(zhì)量和澆筑強度, 因而也加大了砼的成本。當(dāng)時國內(nèi)雖有部分廠家已生產(chǎn)出多種型號的砼攪拌站, 可因其技術(shù)落后、可靠性差、生產(chǎn)率低, 難以在中小型水利水電工程中推廣應(yīng)用。

    近十年來高速發(fā)展的城市建筑業(yè)使商品砼在全國大中城市得到了迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用, 砼攪拌站也得到了高速發(fā)展, 其中部分產(chǎn)品具有可靠性高、自動化程度高、生產(chǎn)能力高、稱量精度高、投資少、攪拌質(zhì)量好, 能實現(xiàn)多倉號、多配合比、不間斷地連續(xù)生產(chǎn)等特點,為砼攪拌站在中小型水利水電工程中的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

2 　砼攪拌站的選型

    目前國內(nèi)砼攪拌站生產(chǎn)企業(yè)眾多, 產(chǎn)品已形成系列化, 但技術(shù)水平參差不齊, 只有部分產(chǎn)品接近國際先進水平, 其中部分技術(shù)已經(jīng)超過某些進口砼攪拌站的水平。如三峽工程1 臺德國1997年生產(chǎn)的H2砼攪拌站, 其水的計量采用脈沖計量表、砂石骨料秤為杠桿電子秤(累計計量) 、外加劑采用容積式計量、控制系統(tǒng)采用PLC主機、砂石骨料二次提升為稱量斗提升、控制室的布置不易觀察稱量和卸料; 而當(dāng)時國產(chǎn)的部分砼攪拌站已不再采用流量計、脈沖計量表、容量計和杠桿電子秤, 而是采用電子三點懸掛式質(zhì)量法計量(稱量斗加傳感器) , 控制系統(tǒng)采用先進的PC 總線工控機來進行控制和管理。

    先進砼攪拌站的作用在于確保砼工程施工質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益, 因此砼攪拌站是砼工程施工的關(guān)鍵設(shè)備, 主要體現(xiàn)在砼的生產(chǎn)質(zhì)量、設(shè)備的自動化程度、可靠性和穩(wěn)定性方面。選型時應(yīng)根據(jù)工程的砼總量、高峰時段砼用量、砼級配、粗骨料最大粒徑等實際情況和砼攪拌站的先進性來進行選擇。

    國產(chǎn)砼攪拌站的理論生產(chǎn)率一般為25～9120m³/h, 實際生產(chǎn)率受多種因素的影響, 如進料方式(砂石骨料一次提升、二次提升方式) 、出料方式、輸送砼設(shè)備的運行狀況等, 實際生產(chǎn)率應(yīng)為15～18倍的理論生產(chǎn)率, 用戶應(yīng)根據(jù)砼工程的實際情況及經(jīng)驗值來確定實際生產(chǎn)率。

    砼攪拌站主要由供料、稱量、輸送、攪拌和控制等系統(tǒng)組成, 其各自特點及選型主要事項分述如下。

2．1 　供料系統(tǒng)

2．1．1 　骨料供料方式　

    砂石骨料的供料方式有鏈斗式輸送機、拉鏟、自卸車、皮帶機和裝載機等多種, 可根據(jù)砼工程的砼總量、砼高峰時段月澆筑強度及現(xiàn)場地形等實際情況來選擇供料方式。

    1) 鏈斗式輸送機和拉鏟　供料速度慢、供料量小、可靠性低、對場地要求較高、運輸周期長、噪聲大, 近年來國產(chǎn)砼攪拌站已不采用。

    2) 皮帶機　供料速度快、供料量大且可調(diào)節(jié)、可靠性高, 建議砼工程高峰段月用量高于17萬m³時采用此方式。

    3) 裝載機　機動靈活、供料量有限, 可用于高峰時段砼月用量低于017萬m³的砼工程。

2．1．2 　粉料供料方式

    粉料入倉一般采用氣力輸送, 有3 種輸送方式: 用壓縮空氣從散裝罐車直接將粉料輸入粉料倉內(nèi); 用氣混式粉料輸送泵將袋裝粉料邊拆包邊輸入; 用壓縮空氣從臥式供料器(先倒入袋裝粉料)將粉料輸入粉料倉內(nèi)。

    粉料一般用筒倉來貯存, 筒倉容量由砼澆筑高峰月的粉料日平均需用量及必要貯備天數(shù)來確定。

    若砼工程采用幾種不同標(biāo)號的水泥和不同等級的粉煤灰, 應(yīng)配置相應(yīng)數(shù)量和容量的水泥罐及粉煤灰罐, 且筒倉內(nèi)應(yīng)設(shè)置料位顯示器, 便于控制粉料的入倉。倉頂應(yīng)設(shè)有收塵器, 以減少對環(huán)境的污染。

    為了粉料能順利流出, 確保稱量時間, 必須采用破拱裝置。破拱裝置一般有機械破拱和氣動破拱兩種, 應(yīng)優(yōu)先選用機械破拱裝置, 因氣動破拱時壓縮空氣中無法除盡的水分會進入筒倉內(nèi)而形成粉料結(jié)塊。

2．2 　稱量系統(tǒng)

    稱量分為單獨稱量和累計稱量, 為提高砼攪拌站的生產(chǎn)效率和物料的計量精度應(yīng)采用單獨稱量系統(tǒng)。優(yōu)先選用電子三點懸掛式質(zhì)量法計量, 其稱量精度高于其它方式的稱量。

    物料在稱量過程中存在著影響計量精度的3 個因素, 即時間差、給料口與秤斗間的空間的物料量和物料的物理特性。為了保證計量精度, 砼攪拌站的控制系統(tǒng)必須具有落差自動補償功能。在實際操作中應(yīng)根據(jù)砼攪拌站現(xiàn)場調(diào)試、運行試驗和經(jīng)驗值等來確定各種物料的落差值, 并輸入計算機, 得到落差自動補償。此外, 傳感器的吊掛連接應(yīng)采用90°角的球鉸, 使之多方位轉(zhuǎn)動以保證計量精度。

    1) 骨料稱量　一般采用皮帶秤、稱量斗來進行砂石骨料的稱量, 皮帶秤為累計稱量, 稱量斗為單獨稱量或累計稱量。砂石骨料的稱量應(yīng)不少于4種骨料, 其稱量精度要求≤±2 %。骨料倉的下漏料口應(yīng)設(shè)有防卡裝置, 以防止骨料卡門而影響計量的準(zhǔn)確性。

    2) 粉料稱量　一般采用稱量斗來進行, 當(dāng)有多種粉料時采用累計稱量或單獨稱量。粉料稱量應(yīng)不少于3 種粉料, 其稱量精度要求≤±1%。

    3) 水稱量　有質(zhì)量式、渦輪流量計、脈沖計量表等方式, 其中質(zhì)量式的稱量精度高于其它稱量方式, 水的稱量精度要求≤±1%。

    4) 外加劑稱量　有容積式、質(zhì)量式、脈沖計量表等方式, 質(zhì)量式的稱量精度高于其它稱量方式, 當(dāng)有多種外加劑時采用累計稱量或單獨稱量。外加劑(液劑) 稱量應(yīng)不少于2 種, 稱量精度要求≤±1%。

2．3 　輸送系統(tǒng)

    1) 骨料輸送　一般采用料斗、稱量斗和大傾角皮帶機來進行砂石骨料的輸送(二次提升) , 其中大傾角皮帶機優(yōu)于其它方式, 具有可靠性高、輸送速度快、輸送量大、維護保養(yǎng)簡單等特點。

    2) 粉料輸送　一般采用螺旋輸送機把粉料從筒倉內(nèi)輸送至稱量斗進行稱量后直接卸入攪拌機內(nèi), 特點是輸送速度快、送料均勻、卸料干凈。

    3) 水、外加劑輸送　液態(tài)外加劑一般采用泵送的方式, 方便可靠。

2．4 　攪拌系統(tǒng)

    攪拌系統(tǒng)主要由攪拌主機組成, 選擇攪拌主機時應(yīng)根據(jù)砼的標(biāo)號、強度、級配、坍落度和骨料最大粒徑等因素來確定。目前砼攪拌站多采用強制式攪拌機, 其性能及特點見表1 。

2．5 　控制系統(tǒng)

    控制系統(tǒng)的先進與否決定著砼質(zhì)量、攪拌站的生產(chǎn)管理水平及生產(chǎn)率等。目前國產(chǎn)砼攪拌站配置的控制系統(tǒng)有單片機、PLC 主機、PC 總線工控機等幾種。

    1) 單片機控制系統(tǒng)　稱量誤差偏大、使用方便、價格低、運行穩(wěn)定、無動態(tài)顯示畫面、數(shù)字顯示、組成靈活、功能少、無統(tǒng)計報表功能、校秤較復(fù)雜, 有計算機控制的部分功能。

    2) PLC 主機控制系統(tǒng)　稱量精度高、運行穩(wěn)定、PLC 編程簡單、調(diào)試周期短、適應(yīng)環(huán)境變化范圍大、功能強、動態(tài)顯示畫面呆板, 有落差自動補償、自動校秤、故障自診斷、故障報警、統(tǒng)計報表和物料管理等功能, 操作不直觀。

    3) PC 總線工控機控制系統(tǒng)　稱量精度高、動態(tài)顯示畫面豐富、快速自動校秤、功能齊全、運行穩(wěn)定、可靠性高、故障率低、人機對話功能強、動態(tài)控制精度高、響應(yīng)速度快、易于擴展升級、運算速度快、操作簡單、維護方便、能在惡劣環(huán)境下工作、直接對砼攪拌站進行全面的計算機控制, 抗震、防塵、防濕和抗干擾能力強, 操作系統(tǒng)軟件平臺為Windows。

    建議優(yōu)先選用PC 總線工控機控制系統(tǒng), 它是目前最成熟、最先進的控制系統(tǒng),此計算機具有小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化及組合化結(jié)構(gòu), 其硬件與個人及商用計算機兼容、軟件與Win2dows 兼容, 使用起來更加方便。該控制系統(tǒng)由PC 總線工控機、通訊接口卡、I/ O 數(shù)據(jù)采集卡、多功能串口卡、數(shù)字稱量儀表( 自動稱量儀) 、彩色顯示器、打印機、鍵盤、鼠標(biāo)、控制操作臺和傳感器等外部設(shè)備等組成, 并具有以下功能: ①有全自動和手動兩種操作方式, 且能任意切換; ②準(zhǔn)確快速自動校秤、自動補償稱量落差和物料的粗精稱量; ③按照工藝配方要求實現(xiàn)骨料、粉料、水和外加劑的自動連續(xù)準(zhǔn)確稱量、輸送、攪拌和卸料等工序的連鎖控制; ④動態(tài)模擬顯示各設(shè)備運行狀況、工藝參數(shù)及被稱物料的設(shè)定值、實際料重和誤差值等數(shù)據(jù); ⑤各種故障的自診斷、檢測、判別、報警、自動保護及中斷處理; ⑥適時參數(shù)記錄、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、配方管理、用戶管理和物料管理; ⑦貯存多種砼配合比和隨機輸入砼配合比, 可在線設(shè)定和修改配料時序、攪拌時間、落差值等工藝參數(shù); ⑧配置骨料含水率測定儀可自動測定骨料含水率并進行骨料和水的用量補償, 以保證砼的質(zhì)量; ⑨能在線隨機查閱、打印每次、班、日、月、年的生產(chǎn)記錄和報表, 方便用戶對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

3 　在水利水電工程中的實際應(yīng)用

    福建省貢川水電站砼總量約17 萬m³ , 高峰時段月澆筑量為111 萬m³ , 工程工期1998～2001年, 三級配砼(大石粒徑40～80mm、中石粒徑20～40mm、小石粒徑5～20mm) 約占砼總量的90 % , 二級配砼(中石粒徑20～40mm、小石粒徑5 ～ 20mm) 約占10 %。該站選用1臺國產(chǎn)HZX60A 砼攪拌站, 其主機為J X1000 立軸行星強制式攪拌機、控制系統(tǒng)為PC總線工控機、采用串列式砂石骨料倉、骨料一次提升采用帶卸料小車皮帶機、二次提升為大傾角皮帶機、稱量方式為電子三點懸掛式質(zhì)量法計量(稱量斗加傳感器) 。此砼攪拌站順利地完成了本工程砼的生產(chǎn)任務(wù), 取得了較好的經(jīng)濟效益。

    國產(chǎn)砼攪拌站在其它己竣工的部分中小型水利水電工程中的成功應(yīng)用見表2 。

表2 　國產(chǎn)砼攪拌站在中小型水利水電工程中的成功應(yīng)用

注: 以上各工程中砼攪拌站攪拌主機均為1 臺

4 　幾點建議

    國產(chǎn)砼攪拌站是基于商品砼而發(fā)展起來的, 因城市商品砼與水利水電工程砼粗骨料粒徑大、坍落度小等, 存在差異, 使其在水利水電工程中的應(yīng)用存在局部不適應(yīng)的問題?？上驳氖菄鴥?nèi)已有個別生產(chǎn)廠已研制出適合水利水電工程的砼攪拌站, 若研制中也考慮砼溫控問題那將使國產(chǎn)砼攪拌站在中小型水利水電工程中具有更大的適應(yīng)性。隨著在中小型水利水電工程中的廣泛應(yīng)用, 砼攪拌站將向著多樣化、單機大容量、適應(yīng)性強、高生產(chǎn)能力、高性能、高可靠性、高自動化、能攪拌粗骨料、計算機控制系統(tǒng)更先進的方向發(fā)展。砼攪拌站選型時還應(yīng)注意: ①水利水電工程一般遠離城市、交通不便、環(huán)境惡劣, 而砼是連續(xù)性生產(chǎn), 因此砼攪拌站的可靠性尤其重要; ②生產(chǎn)廠應(yīng)提供優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù), 包括指導(dǎo)安裝調(diào)試、配件供應(yīng)、運行中有關(guān)問題的及時處理等; ③機械、控制系統(tǒng)的維護、保養(yǎng)和檢修必須簡單、方便、直觀, 應(yīng)大量采用模塊式結(jié)構(gòu), 選用炙量好的名牌電氣元件、氣路元件等配件, 如選用帶閥氣缸能保證物料的計量精度和各動作的可靠性; ④控制室應(yīng)獨立安裝以減小振動, 提高電氣元件的穩(wěn)定性和壽命, 其安裝和結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于觀察砼運輸設(shè)備的運行情況; ⑤進行攪拌機的耐磨襯板———聚氨酯替代耐磨金屬技術(shù)的研究; ⑥進一步完善除塵系統(tǒng), 特別是攪拌機上一定要設(shè)有除塵器, 減小投放物料時攪拌機機腔內(nèi)的氣體壓力, 加快物料投放速度, 減小對環(huán)境的污染。