基于空氣斜槽輸送技術(shù)的混凝土攪拌站粉料配料性能的研究及應(yīng)用

章弘威，孫家宏，齊灰灰，孫成壇

（徐州徐工施維英機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

0 前言

空氣斜槽輸送機(jī)是用于傾斜向下輸送干燥粉狀物料（如：水泥、生料、粉煤灰、面粉、滑石粉、磷礦石粉等）的連續(xù)式氣力輸送設(shè)備，廣泛應(yīng)用于水泥制造行業(yè)，其結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、維護(hù)簡單、使用費用低。

在混凝土攪拌站生產(chǎn)工藝流程中，粉料倉通過輸送設(shè)備將粉料（水泥、粉煤灰、礦粉）輸送至粉料計量斗，并完成配料。目前，混凝土攪拌站中一般采用螺旋輸送機(jī)作為粉料的輸送和配料設(shè)備，使用中發(fā)現(xiàn)，螺旋輸送機(jī)輸送穩(wěn)定、配料流量穩(wěn)定、配料精度較高、使用性能較好，但是螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格較高、能耗高、維修難度和成本高。

若能用空氣斜槽輸送機(jī)代替螺旋輸送機(jī)，用于混凝土攪拌站的粉料輸送和配料，將很大程度上降低設(shè)備的客戶使用及維修成本?？諝庑辈圯斔蜋C(jī)本身作為一種成熟的粉料輸送設(shè)備，在輸送功能上并不存在問題，但在精確配料的過程中存在配料流量不均勻，配料誤差等問題。本文主要針對空氣斜槽輸送機(jī)的工作原理及配料性能展開研究，以尋找提高其配料精度的有效方法，為空氣斜槽輸送機(jī)在混凝土攪拌站的廣泛應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

1 空氣斜槽輸送技術(shù)的結(jié)構(gòu)及工作原理

混凝土攪拌站中空氣輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)圖見圖1。

粉料經(jīng)進(jìn)料閘板閥流入斜槽內(nèi)，由風(fēng)機(jī)在風(fēng)道內(nèi)提供輸送氣流，在氣流方向上，和粉料自身重力的作用下，粉料沿著風(fēng)道經(jīng)過手動限流閥，沿著圖示 ③→⑥的方向流動，最后經(jīng)過出料蝶閥流入粉料計量斗內(nèi)，在達(dá)到計量目標(biāo)值的時候，同時關(guān)閉風(fēng)機(jī)及出料蝶閥。

可以看出對配料流量及精確的影響因素有：進(jìn)料閘板閥的開度、手動限流閥的開度，以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量和壓力。下面將針對這幾個因素對配料精度的影響展開研究以尋求提高配料精度的有效辦法。

圖1 混凝土攪拌站中空氣斜槽輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖

2 影響空氣斜槽輸送機(jī)配料精度的幾個因素的研究

2.1 進(jìn)料閘板閥限流，風(fēng)機(jī)降頻

研究方法：在進(jìn)料閘板閥開一半的情況下、通過逐步降低風(fēng)機(jī)的供電頻率，來降低風(fēng)機(jī)的氣量，分別記錄不同頻率下的配料曲線，以此來研究風(fēng)機(jī)氣量對空氣斜槽輸送機(jī)配料能力的影響。

圖2～5 是不同頻率下的配料曲線。

圖2 50Hz 的配料曲線圖

分析：50Hz 時的平均配料流量 55kg/s。

圖3 40Hz 的配料曲線圖

圖3 分析：40Hz 時，平均配料流量 15kg/s 前快后慢，前 16s 平均配料流量 22kg/s，后 14s 均配料流量7kg/s。

圖4 35Hz 的配料曲線圖

圖4 分析：35Hz 時，平均配料流量 9kg/s，前快后慢，前 16s 平均配料流量 19kg/s，后 21s 平均配料流量5kg/s。

圖5 30Hz 配料曲線圖

圖5 分析：30Hz 流量不穩(wěn)定 出現(xiàn)了不下料的現(xiàn)象。平均流量 7kg/s。

結(jié)論：

（1）在所有上述實驗中，配料流量均不穩(wěn)定，且50Hz 時出現(xiàn)暫時性堵料不下料現(xiàn)象。

（2）隨著供電頻率的降低，空氣斜槽輸送機(jī)的平均配料流量隨之呈下降趨勢。

（3）啟動前 4s 的配料流量小，啟動響應(yīng)時間內(nèi)配料流量較小。

（4）啟動響應(yīng)時間結(jié)束后 4s 內(nèi)，配料流量大，風(fēng)空氣斜槽輸送機(jī)尾部積料的快速卸料；

（5）快速配料區(qū)間之后直到配料結(jié)束，配料流量波動變化，此時進(jìn)料閘板閥限流起作用，控制空氣斜槽輸送機(jī)的進(jìn)料速度，閘板閥限流配料區(qū)間。閘板閥開度受限導(dǎo)致空氣斜槽輸送機(jī)進(jìn)料口易起拱，進(jìn)而導(dǎo)致配料流量不穩(wěn)定。

2.2 進(jìn)料閘板閥無限制，限流閥限流配料配料

研究辦法：（1）在標(biāo)頻的情況下，進(jìn)料閘板閥完全打開，最大程度上減小進(jìn)料的不穩(wěn)定性；（2）逐步調(diào)整限流閥開度，分別記錄，不同開度下的配料曲線，來研究限流閥開度對空氣斜槽輸送機(jī)配料能力的影響，見圖6～8。

圖6 限流閥開3格的配料曲線圖

圖7 限流閥開5格的配料曲線圖

圖8 限流閥開7格的配料曲線圖

分析：（1）與實驗工況1相比，配料的穩(wěn)定性在進(jìn)料閘板閥全開的情況下有明顯的提升。（2）隨著限流閥開度的逐漸增大，空氣斜槽輸送機(jī)配料流量逐漸增大。（3）當(dāng)空氣斜槽輸送機(jī)配料流量增大到一定的程度，大于進(jìn)料流量時，配料流量由進(jìn)料流量決定，表現(xiàn)出配料流量穩(wěn)定性相對變差。

2.3 幾個因素的研究結(jié)論

（1）在一定的風(fēng)機(jī)氣量范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)氣量與空氣斜槽輸送機(jī)配料流量正相關(guān)。

（2）在一定范圍內(nèi)，空氣斜槽輸送機(jī)限流閥的開度與空氣斜槽輸送機(jī)配料流量正相關(guān)。

（3）空氣斜槽輸送機(jī)的進(jìn)料口流量的穩(wěn)定性與其配料流量的穩(wěn)定性直接相關(guān)。

3 調(diào)整措施及使用效果

3.1 調(diào)整措施

（1）變頻控制風(fēng)機(jī)氣量成本較高，考慮到設(shè)備成本，采用調(diào)整空氣斜槽輸送機(jī)限流閥的開度控制配料流量，與配料目標(biāo)總量相匹配。

（2）進(jìn)料閘板閥全開保證空氣斜槽輸送機(jī)配料流量的穩(wěn)定性。

3.2 使用效果

整改后配料效果：配料精度提高，個別配料偏差略大于 1%，過沖量比較穩(wěn)定，在較小的范圍內(nèi)波動（-5～13kg）。水泥用量 600kg 左右時，配料偏差能夠控制在±1% 的國標(biāo)要求范圍之內(nèi)。礦粉用量 200kg 左右時，配料偏差能夠控制在 ±3% 的范圍之內(nèi)，優(yōu)于同行業(yè)內(nèi)采用空氣斜槽輸送機(jī)配料的平均水平。如果要進(jìn)一步提高配料精度，可以在空氣斜槽輸送機(jī)的進(jìn)料口增加旋轉(zhuǎn)喂料器，進(jìn)一步提高配料流量的穩(wěn)定性。整改后的粉料配料誤差分布見圖9。

圖9 整改后的粉料配料誤差分布圖