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稳定土拌和站水泥输送系统的改进

点击数:2295时间:2015-10-30 09:33:54 来源:百盛机械

摘要:本文通过对水泥输送方式的更改和设备结构的改进有效地改善了水泥的流动性。该方案使水泥在整个输送过程中流动更加顺畅,水泥瞬时流量的自动化调整更加及时有效。

稳定土拌和站水泥输送系统的改进

0 引言

水泥稳定碎石材料具有整体强度高、水稳性好等特点,因此作为高等级公路底基层在中国公路建设中被广泛采用。水泥碎石作为底基层主要承载来自路面的汽车载荷,其质量优劣对整条公路的使用寿命和维修成本起着决定性的作用。

在水泥碎石的质量标准中,水泥含量的计量精度是一项非常重要的指标。水泥含量低于设计值会造成水泥碎石不易成型和抗压强度达不到设计要求,导致沥青混凝土路 面早期破坏;水泥含量偏高则会造成原材料浪费和水泥碎石的干缩裂缝,干缩裂缝可以反射到沥青混凝土路面上,当降水较多时,路面会在车辆载荷的作用下快速损 坏。本文在分析影响水泥计量精度因素的基础上,提出了提高计量精度的措施。

1 叶轮喂料机水泥输送方式分析

1.1 水泥的输送流程

散装水泥用粉料运输车从水泥厂运来,然后用空气压缩机泵送到水泥储存大仓内。水泥因重力从水泥仓中自流到叶轮喂料机内,再由叶轮喂料机运送到螺旋电子称内。 叶轮喂料机的转速通过电磁调速电机控制,速度可控。水泥进入转速恒定的螺旋电子称内,因电子称的前端装有拉力传感器,水泥进入电子称后传感器产生电压信 号,信号经放大后输入计算机AD板转换成数字信号。经过计算机程序处理,产生的结果与电脑程序内根据产量和水泥的百分剂量换算出来的设定瞬时流量进行比 较;比较信号(电压信号)通过AD板转换成模拟信号,用以控制调速器调整叶轮喂料机的转速。如果水泥瞬时流量比设定值低,比较电压信号电压高,叶轮喂料机 叶轮转速增大,水泥流量逐渐增大,直至达到设定值;反之,比较电压信号电压低,叶轮喂料机叶轮转速降低,水泥流量逐渐减小,直至达到设定值。此过程不断循 环从而实现水泥流量的自动控制。

水泥从电子称流出进入螺旋输送器,最终进入搅拌锅,如图1所示。

改造前的水泥输送方式

图1 改造前的水泥输送方式

1.2 使用过程中的问题及原因分析

新 设备投入使用的前1~2月,电子称显示的水泥瞬时流量和设定值波动幅度较小,上下浮动在质量合格范围内。随着时间推移,经过电子称的实际水泥流量和电脑中 的设定值会出现波动幅度逐渐增大的现象,严重时即使喂料机叶轮达到最高转速,水泥电子称内也无水泥流过;另一种情况是喂料机叶轮不旋转,水泥电子称内也可 能有水泥流过。上述情况造成水泥稳定碎石的水泥剂量不稳定,从而影响产品质量,经过分析,出现问题的主要原因可归纳如下。

叶轮喂料机内部间隙

图2 叶轮喂料机内部间隙

(1)叶轮喂料机内漏严重。叶 轮喂料机的叶轮外缘和内壁之间有一定的间隙(图2),一般为1~2mm,如果间隙适宜,叶轮不旋转时能将水泥封闭在水泥仓内。随着使用时间的延长,该间隙 会因磨损而增大,甚至达到3.5mm以上,这样即使喂料机叶轮不转动,水泥也会由于重力作用直接漏到电子称内,此现象被称为叶轮喂料机内漏。如果此时向水 泥仓内加入水泥,因仓内压力增大,在压力的作用下叶轮喂料机内漏会更加严重,即使不旋转,电子称中也会有大量水泥流过,无法通过调节水泥流量计来降低水泥 的瞬时流量,导致成品中水泥含量偏高。

(2)水泥在水泥仓内起拱。如果水泥在水泥仓锥口吸收空气中水分而在锥口处板结,下部水泥排空后,上部水泥则无法流下。这时即使喂料机转速很快也不会有水泥进入电子称,即会出现水泥碎石中没有水泥的情况,这种情况被称为水泥起拱。

(3)水螺旋输送机安装角度过大。由于螺旋输送器的倾斜角度达到60°,不符合安装角度不宜超过30°的要求,造成输送效率下降。同时,螺旋输送器长时间使用后,螺旋轴叶片磨损与内壁间隙增大将产生严重内漏,使每小时的输送量下降,从而导致整台设备的产量下降。

2 大口螺旋输送机结构及系统控制

2.1 设备结构

将 水泥仓的支腿增高,增大水泥仓出料口尺寸;再将大口螺旋输送机进料口用螺栓连接在水泥仓出口处法兰上,并安装成水平工作状态;然后将水泥电子称水平吊在大 口螺旋输送机的出料口下方。电子秤的进料口和输送机的出料口垂直对齐,电子称的出料口和拌缸的进灰口对齐,如图3所示。

改造后的水泥输送方式

图3 改造后的水泥输送方式

2.2 工作流程

大 口螺旋输送机转动后,水泥流入转速恒定的电子称进口。水泥进入电子称后,传感器产生信号并输入计算机,经过内部程序处理后,将处理结果和电脑内设定的瞬时 流量值进行比较,产生比较电压信号,此信号经过数模转换后对大口螺旋输送机的转速进行调控,使电子称内的水泥实际流量达到设定的水泥瞬时流量值。

2.3 系统控制原理

水 泥从大口螺旋输送机进入水泥电子称,水泥称前端拉力传感器测出物料质量后生产的电压信号(毫伏级经放大后成为0~5V)将自动输入到计算机的AD脉冲板, 经过计算机预先设计的程序处理后,瞬时流量与目标流量进行比较,再通过DA板输出0~5V的电压信号。该电压信号通过变频器控制水泥供料螺旋转速,使单位 时间内通过螺旋电子称的水泥流量与设定流量相等,从而实现螺旋电子称自动配料控制。

3 效果分析

(1)采用大口径螺旋输送机(图4)取代叶轮喂料机后,由于螺旋进出口之间的长度为5.5m,水泥由上下流动改为水平螺旋推动,因而具有了良好的自锁性,不会出现水泥内漏的现象,即使水泥仓内压力增大,水泥也不会流进电子称内。

大口螺旋输送机结构

图4 大口螺旋输送机结构

(2)水泥输送系统的组成部件由3个减为2个,减少了1个叶轮喂料机,费用降低7 000元,降低了故障率,并提高了设备的可靠性。

(3)大口径螺旋输送机下料口由原来的30cm×30cm加大到30cm×50cm,在改善水泥流动性的同时也解决了水泥起拱的问题。水泥进口截面积增大,可以适当降低螺旋输送机转速,减弱旋转惯性作用对水泥瞬时流量的不利影响,使水泥瞬时流量控制更加灵敏、迅捷。

(4)水平使用大口径螺旋提高了输送效率,减小了设备的磨损,延长了部件使用寿命。

(5)设备改造后,水泥碎石的水泥百分含量完全控制在设计标准(-0.5%~1.0%)范围内。改造前后的效果对比见表1、2及图5。

表1 改造前某时段瞬时水泥流量记录
记录时间间隔/min0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
水泥流量/(kg·min-1300
347
382
367
281
263
293
367
371
337
301
表2 改造前某时段瞬时水泥流量记录
记录时间间隔/min0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
水泥流量/(kg·min-1300
337
285
307
296293
293
304
307
300
307

改进前后水泥流量对比

图5 改进前后水泥流量对比

(6)在黄骅205国道改线段工程中水泥消耗量节省2%,生产水泥碎石10×104 t后共节省水泥100t,产生经济效益近3万元。对同类型的3台设备进行改造后,年节省水泥费用10万元。

3 结语

本 文通过对水泥输送方式的更改和设备结构的改进有效地改善了水泥的流动性。该方案使水泥在整个输送过程中流动更加顺畅,水泥瞬时流量的自动化调整更加及时有 效。实践证明:改进后,碎石中水泥计量精度有了很大的提高,保证了成品料的质量,减少了原材料的浪费,有利于提升公路的整体性能。

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