1 概述

　　CHZ200 － 2S2000L 型船載混凝土攪拌站是采用微機(jī)全自動(dòng)控制的混凝土攪拌專用成套設(shè)備，適用于內(nèi)河及沿海的堤岸、橋墩、碼頭等水上建筑的混凝土泵送澆筑。四航混凝土1 號(hào)攪拌船集骨料、粉料、水及外加劑的存儲(chǔ)與稱量、攪拌混凝土及水上現(xiàn)場(chǎng)澆注為一體的較為先進(jìn)的工程船。該攪拌系統(tǒng)采用兩臺(tái)M A O 3 0 0 0 / 2 0 0 0 雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，生產(chǎn)能力達(dá)到2 × 1 0 0 m 3/ h ，可攪拌各種類型的建筑混凝土。

2 主要技術(shù)參數(shù)

　　生產(chǎn)率： 2×100 m3/h

　　配套主機(jī)：兩臺(tái)MAO3000/2000 雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)

　　骨料倉總?cè)莘e： 1600 m3

　　其中：中石倉G3 600 m3

　　小石倉G4 400 m3

　　砂倉S 600 m3

　　粉料倉總?cè)莘e： 530 m3

　　其中： 水泥倉4 個(gè) 2 × 70 ＋ 2 × 85 m3

　　粉煤灰倉2個(gè) 2×70 m3

　　硅粉倉2個(gè) 2×40 m3

　　液料倉總?cè)莘e： 450 m3

　　其中： 水倉 400 m3

　　冷水倉 30 m3

　　外加劑2個(gè) 2×10 m3

　　稱量精度：

　　骨料與砂 ±2％

　　粉料、水及外加劑 ±1％

　　混凝土攪拌系統(tǒng)總功率 ～402 kW

3 主要機(jī)構(gòu)及工作原理

　　四航混凝土1 號(hào)攪拌船系非自航式工程船舶。CHZ200 － 2 S 2 0 0 0 L 型船載混凝土攪拌站由主樓結(jié)構(gòu)、骨料艙、粉料艙、攪拌系統(tǒng)、稱量系統(tǒng)、骨料輸送系統(tǒng)（水平膠帶輸送機(jī)和大傾角膠帶輸送機(jī)）、粉料輸送系統(tǒng)（螺旋機(jī)）、除塵系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)及電控系統(tǒng)等組成。

3.1 工藝原理：每條混凝土生產(chǎn)線的工藝流程如圖2：

3.2 總體布置

　　總體設(shè)計(jì)和設(shè)備布置充分考慮了工程船舶穩(wěn)定性要求，攪拌系統(tǒng)設(shè)備布置重心較低，盡量靠近船中部且布局緊湊。設(shè)備配套的選用，能適應(yīng)水上作業(yè)所處的潮濕、鹽霧環(huán)境，使混凝土攪拌系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)完全滿足了船用要求。

　　攪拌站主樓位于船頭中間位置，水泥、粉煤灰等粉料倉置于船頭兩側(cè)，骨料倉位于船體中部。攪拌系統(tǒng)、稱量系統(tǒng)設(shè)置于主樓上，雙線大傾角皮帶機(jī)將位于船體中部的骨料輸送到主樓上。兩臺(tái)攪拌機(jī)各有一套獨(dú)立的骨料、粉料、水及外加劑的輸送與稱量系統(tǒng)。前甲板平臺(tái)上布置攪拌站主體；船體中部設(shè)置骨料存儲(chǔ)、配料系統(tǒng)；攪拌站主體兩側(cè)為左右對(duì)稱布置的方格形粉料艙；兩條混凝土生產(chǎn)線共用一套主控制室、水和外加劑的配料調(diào)節(jié)箱、冷水制作系統(tǒng)、空壓機(jī)及儲(chǔ)氣罐。其余機(jī)械設(shè)備均為兩套，左右對(duì)稱布置。

　　攪拌站主體部分自上而下分為稱量層、攪拌層和出料層。稱量層布置有大傾角皮帶機(jī)頭、骨料等待斗、粉料配料稱量裝置、除塵裝置及水和外加劑的配料稱量裝置?；炷翑嚢柘到y(tǒng)的主控制室布置在攪拌層的前部； 攪拌層布置有骨料的卸料溜管、卸水管路和MAO3000/2000 攪拌機(jī)；出料層位于主甲板上，布置有混凝土出料斗、混凝土出料弧門和混凝土泵。在前舷兩側(cè)置有兩臺(tái)混凝土布料機(jī)。

　　在船體主甲板下設(shè)置有工作水艙（淡水艙）和冷水系統(tǒng)，攪拌用水從工作水艙或冷水系統(tǒng)的冷水艙內(nèi)由泵送至位于稱量層上的配料調(diào)節(jié)水箱內(nèi)；主甲板上設(shè)置有兩個(gè)外加劑儲(chǔ)液箱，通過兩臺(tái)磁力泵分別向兩個(gè)外加劑配料調(diào)節(jié)箱供液。攪拌站主體設(shè)備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸動(dòng)作，均通過空氣管路系統(tǒng)中的氣動(dòng)元件組及電磁氣閥來控制。本混凝土攪拌系統(tǒng)有一套完整的氣路系統(tǒng)。

　　混凝土攪拌船電氣控制采用工業(yè)工控微機(jī)集中控制系統(tǒng)與強(qiáng)電控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，對(duì)進(jìn)料、稱量、攪拌、出料等混凝土生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可以人工控制操作，分步運(yùn)行；全部生產(chǎn)數(shù)據(jù)均可存儲(chǔ)并按要求打印輸出。本套船載混凝土攪拌控制系統(tǒng)由兩套相對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)組成，其中骨料倉、外加劑箱和水箱供給系統(tǒng)是共用的。兩生產(chǎn)線可分別單獨(dú)或者同時(shí)生產(chǎn)。

3.3 攪拌系統(tǒng)

　　每條混凝土生產(chǎn)線配置一臺(tái)M A O 3 0 0 0 / 2 0 0 0 型雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)，進(jìn)料容量為3 0 0 0 L ，出料容量為2000 L，單機(jī)功率2 × 37 kW。攪拌時(shí)間可根據(jù)不同配比的混凝土試驗(yàn)情況設(shè)定，一般設(shè)定在3 5 ～4 5 s 之間( 常規(guī)混凝土) ，攪拌周期約為70s，攪拌完成的混凝土由液壓旋轉(zhuǎn)門卸出到混凝土出料斗內(nèi)，卸料時(shí)間約為15s。

3.4 稱量系統(tǒng)

　　每條混凝土生產(chǎn)線配置三只骨料稱量斗，前、后為石料，中間為砂。骨料倉位于船體中部，呈箱形布置，共有六格，每格有兩個(gè)下料口。各下料口法蘭下方連接骨料秤吊架和檢修平板閘門。骨料秤的配料由微機(jī)控制，分粗、精稱，粗稱時(shí)兩個(gè)弧門齊開，精稱時(shí)僅開一只配料弧門。

　　秤斗的卸料采用氣動(dòng)雙開弧門。兩條生產(chǎn)線的六臺(tái)骨料秤均設(shè)有水平防晃裝置，可保證船傾3 °時(shí)能滿足各秤的精度要求。粉料倉通過8 條螺旋機(jī)（每側(cè)各4 條）與主樓相連。螺旋機(jī)穿過主樓縱壁和稱量層，8 個(gè)出料口分別對(duì)應(yīng)6 臺(tái)（左右各3 臺(tái)）粉料秤的進(jìn)口，其中兩種水泥（C 1 、C 2 ）對(duì)應(yīng)同一臺(tái)水泥秤。粉料的配料秤沿船縱向布置，每條生產(chǎn)線有三臺(tái)秤，共用同一秤架。由前至后依次為水泥秤（由兩條配料螺旋機(jī)給料）、硅粉秤（由一條配料螺旋機(jī)給料）和粉煤灰秤（由一條配料螺旋機(jī)給料）。螺旋機(jī)裝在筒倉底部，用手動(dòng)蝶閥開度來控制給料量。粉料秤均采用氣動(dòng)蝶閥卸料，每臺(tái)粉料秤均設(shè)有防晃裝置，可保證船傾3 °時(shí)能滿足各秤的精度要求。每臺(tái)粉料秤均配置有一套氣動(dòng)球形振動(dòng)器，以輔助粉料秤卸料。

3.5 水與外加劑的稱量系統(tǒng)

　　兩臺(tái)水秤左右對(duì)稱設(shè)在稱量層平臺(tái)上，每臺(tái)水秤對(duì)應(yīng)一條混凝土生產(chǎn)線。稱量配水各采用一只氣動(dòng)蝶閥和一只氣動(dòng)截止閥，截止閥用于精稱。水秤設(shè)有防晃裝置，可保證船傾3 °時(shí)能滿足水秤的精度要求。在每一條混凝土生產(chǎn)線中，兩種外加劑配料管路各通過氣動(dòng)截止閥向同一臺(tái)外加劑秤配料。外加劑秤設(shè)在水秤的上方，稱量后外加劑通過秤斗底部的氣動(dòng)截止閥卸入水秤斗和水一起卸入攪拌機(jī)內(nèi)。外加劑秤的防晃裝置為三根水平拉桿（夾角均為120°） ，使用時(shí)應(yīng)將每根拉桿調(diào)整至水平狀態(tài)且保證外加劑秤斗自然垂掛。防晃裝置可保證船傾3 °時(shí)能滿足外加劑秤的精度要求。

3.6 骨料輸送系統(tǒng)

　　骨料采用抓斗吊直接上料或通過補(bǔ)料船上的膠帶輸送機(jī)上料，骨料在料倉中裝載時(shí)應(yīng)盡可能平衡。骨料倉位于船體中部，呈箱形布置?？v向分三排，橫向分兩列（對(duì)應(yīng)兩條混凝土生產(chǎn)線）對(duì)稱布置，共有六格，每格有兩個(gè)下料口。每條混凝土生產(chǎn)線的三只骨料稱量斗下方配置一條水平膠帶輸送機(jī)（頭部上翹），另有一條大傾角膠帶輸送機(jī)連接水平膠帶機(jī)頭和主樓內(nèi)的等待料斗。等待料斗配置有重量式傳感器，反饋斗內(nèi)是否有骨料，一旦等待料斗卸空則骨料稱量斗立即卸料，將骨料輸送到等待料斗，縮短骨料輸送時(shí)間，提高生產(chǎn)率。

3.7 粉料輸送系統(tǒng)

　　粉料倉的進(jìn)料采用氣力輸送進(jìn)料，由粉料散裝車在碼頭直接接入輸送管，氣力輸送上料或由補(bǔ)給船氣力輸送上料。船的兩側(cè)均各設(shè)有8 只快速接頭座，在船的任一側(cè)均可給兩側(cè)粉料倉上料。粉料進(jìn)料管路上共有1 6 只球閥，每條管路各有1 只。粉料筒倉底部的螺旋機(jī)將粉料輸送至各粉料秤上，粉料秤均采用氣動(dòng)蝶閥卸料。

3.8 液料輸送系統(tǒng)

　　液料輸送系統(tǒng)主要指水和外加劑的輸送與稱量。在稱量層平臺(tái)上有一只配料調(diào)節(jié)水箱（保溫型，位于船縱向中心），攪拌用水從工作水艙或冷水系統(tǒng)的冷水艙泵入調(diào)節(jié)水箱，水位由液位浮球開關(guān)自動(dòng)控制。調(diào)節(jié)水箱同時(shí)設(shè)有溢流管路，以便水箱內(nèi)的水溢流。兩臺(tái)水秤左右對(duì)稱設(shè)在稱量層平臺(tái)上，每臺(tái)水秤對(duì)應(yīng)一條混凝土生產(chǎn)線。卸水采用一只氣動(dòng)蝶閥，在進(jìn)入攪拌機(jī)的卸水管路中各設(shè)有一臺(tái)管道泵，將水與外加劑的混合液加壓泵入攪拌機(jī)內(nèi)，一則可以縮短卸水時(shí)間，二則可以沖刷葉片，減少混凝土粘結(jié)于攪拌軸和罐體上。兩只外加劑配料調(diào)節(jié)箱前后并排設(shè)在稱量層平臺(tái)上（在水箱前方），由兩臺(tái)磁力泵分別將兩種外加劑從主甲板上的兩個(gè)外加劑貯液箱泵入相應(yīng)的配料調(diào)節(jié)箱，每只外加劑配料調(diào)節(jié)箱各連接兩套配料管路分別供兩條生產(chǎn)線配料。每只調(diào)節(jié)箱均設(shè)有浮球液位開關(guān)，控制外加劑泵的啟動(dòng)和停止。必要時(shí)，開關(guān)相應(yīng)閥門，可使貯液箱中的外加劑進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，以免外加劑的沉淀。在每一條混凝土生產(chǎn)線中，兩種外加劑配料管路各通過氣動(dòng)截止閥向同一臺(tái)外加劑秤配料，外加劑秤設(shè)在水秤的上方，稱量后的外加劑通過秤斗底部的氣動(dòng)截止閥卸入水秤斗和水一起卸入攪拌機(jī)內(nèi)。

3.9 電控系統(tǒng)

　　混凝土攪拌船電氣控制由工業(yè)控制微機(jī)集中控制系統(tǒng)與強(qiáng)電控制系統(tǒng)組成，對(duì)進(jìn)料、稱量、攪拌、出料等混凝土生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可以人工控制操作。全部生產(chǎn)數(shù)據(jù)均可存儲(chǔ)并按要求打印輸出。微機(jī)控制系統(tǒng)是由進(jìn)口工業(yè)控制微機(jī)（包括各種I/O模板、開關(guān)量輸入板、開關(guān)量輸出板）、以及進(jìn)口信號(hào)變送器、控制臺(tái)、各種外圍設(shè)備、專用控制軟件和數(shù)據(jù)庫組成。系統(tǒng)中設(shè)有一臺(tái)上位機(jī)和兩臺(tái)下位機(jī)。上位機(jī)主要用于生產(chǎn)管理，完成配比與用戶的增加，刪除與修改，及各種生產(chǎn)報(bào)表的打印，每套系統(tǒng)的打料命令都由上位機(jī)發(fā)出，再由下位機(jī)分別接受指令后進(jìn)行打料。下位機(jī)用于動(dòng)態(tài)模擬稱量及卸料過程，模擬畫面自動(dòng)顯示稱量和卸料過程中秤斗內(nèi)的料位變化，自動(dòng)顯示倉門、秤斗門打開/ 關(guān)閉狀態(tài)的變化，實(shí)時(shí)顯示生產(chǎn)方量，另外還可進(jìn)行調(diào)零、校秤、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定等多種操作。在正常打料情況下，下位機(jī)按照上位機(jī)的指令運(yùn)行，并把生產(chǎn)數(shù)據(jù)返回到上位機(jī)儲(chǔ)存。在上位機(jī)出錯(cuò)情況時(shí)，也可以用下位機(jī)單獨(dú)打料。

4 本套混凝土攪拌設(shè)備有如下主要特點(diǎn)

　?。?）總體布置合理、緊湊，外形美觀，工藝流程先進(jìn)：混凝土泵置于主甲板上，有利于增加混凝土的輸送高度并方便清理廢混凝土；骨料配料、稱量系統(tǒng)置于主甲板下，稱量后的砂、石料通過水平膠帶輸送機(jī)和大傾角膠帶輸送機(jī)送入位于攪拌站主樓上層的骨料等待料斗內(nèi)。當(dāng)攪拌機(jī)需進(jìn)料時(shí)，骨料可以快速卸入攪拌機(jī)，保證了混凝土的生產(chǎn)率。

　?。?）采用雙生產(chǎn)線設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可靠性強(qiáng)。當(dāng)一條生產(chǎn)線設(shè)備檢修時(shí)，另一條生產(chǎn)線可正常工作, 確保攪拌船不停產(chǎn)。

　?。?）針對(duì)攪拌船在水上作業(yè)時(shí)，遇到風(fēng)浪產(chǎn)生顛波，影響骨料與粉料的稱量，特設(shè)計(jì)了專用的稱量防晃裝置，保證了稱量精度。

　?。?）每格骨料倉均有側(cè)門，適用于砂石補(bǔ)料船自帶的膠帶機(jī)向本船補(bǔ)充骨料。攪拌船在生產(chǎn)混凝土的同時(shí)，可以接受各種物料的補(bǔ)充，因此可以長(zhǎng)期在外連續(xù)工作。

　?。?）混凝土攪拌系統(tǒng)密閉性好，環(huán)保性能好。

　　（6）攪拌船配置冷水生產(chǎn)系統(tǒng)，混凝土攪拌系統(tǒng)的水配料調(diào)節(jié)箱及供水管路均配有保溫設(shè)施，在高溫時(shí)節(jié)可生產(chǎn)溫控（預(yù)冷）混凝土。

　?。?）混凝土攪拌系統(tǒng)采用微機(jī)全自動(dòng)控制，運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高。控制系統(tǒng)軟件具有良好的操作界面，并具有寬廣的管理功能。