同步纖維專用攤鋪設(shè)備噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張艷紅 ，侯 蕓，曹三琦，邊永茹

(1.中國交建公路路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)研發(fā)中心，北京 100089； 2.中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089；3.中交西安筑路機(jī)械有限公司，陜西 西安 710200)

0 引 言

同步纖維磨耗層是近年來興起的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，該技術(shù)采用一臺專用設(shè)備噴灑乳化瀝青黏結(jié)料并同時(shí)攤鋪拌合纖維的冷拌混合料形成磨耗層[1]。中國傳統(tǒng)的稀漿封層車、同步碎石車均不能滿足該技術(shù)的特殊工藝要求。直到2015年，中國才研制了國產(chǎn)化的同步纖維磨耗層專用攤鋪設(shè)備并在市場上推廣應(yīng)用。該設(shè)備在傳統(tǒng)稀漿封層車的基礎(chǔ)上，根據(jù)同步纖維磨耗層“同步施工、性能優(yōu)良、快速通車”的特點(diǎn)及要求，有針對性地開發(fā)了纖維切割裝置、黏油噴灑裝置。其中，黏油噴灑裝置是該設(shè)備的關(guān)鍵核心部件。同步纖維磨耗層采用冷拌冷鋪技術(shù)，要求黏層必須使用高黏改性乳化瀝青；因此，設(shè)備能否對黏油噴灑量、噴灑溫度、噴灑均勻性精準(zhǔn)控制，直接關(guān)系到纖維磨耗層與原路面的黏結(jié)質(zhì)量及磨耗層的使用壽命[2-4]。本文以同步纖維專用設(shè)備的黏油噴灑裝置為切入點(diǎn)，從噴灑溫度控制、噴灑流量控制及多噴嘴優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面對噴灑裝置進(jìn)行理論分析及系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對瀝青加熱保溫裝置、乳化瀝青供給裝置、超黏乳化瀝青噴灑裝置等進(jìn)行有針對性的論證設(shè)計(jì)，最終推薦滿足同步纖維磨耗層對黏層同步施工、高強(qiáng)黏結(jié)、穩(wěn)定耐久要求的黏油噴灑裝置各部件參數(shù)。

由于水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器在工作中會受到很多外界因素的影響，由于這些因素的存在而導(dǎo)致原有調(diào)速器的參數(shù)發(fā)生改變，從而會影響到調(diào)速器的運(yùn)行效能，最終也會影響整個(gè)水輪發(fā)電機(jī)的工作效率。要想提高水輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效果，只有分析和調(diào)整調(diào)速器在整個(gè)發(fā)電機(jī)組中的作用和效果才能夠從根本上來改善發(fā)電機(jī)組的效用，同時(shí)，將多項(xiàng)式工程法這種方式應(yīng)用到調(diào)速器的運(yùn)行工作之中，這對于提高整個(gè)調(diào)速器抵抗外界干擾的功能以及水輪發(fā)電機(jī)組的功率是非常明顯的，而且這種方式能夠有效的調(diào)高整個(gè)水電站的供電的質(zhì)量。

1 同步纖維磨耗層專用攤鋪設(shè)備

1.1 技術(shù)要求

同步纖維磨耗層專用攤鋪設(shè)備是針對同步纖維磨耗層技術(shù)、在現(xiàn)有稀漿封層車的基礎(chǔ)上開發(fā)的國產(chǎn)化設(shè)備。開發(fā)該設(shè)備應(yīng)滿足的技術(shù)要求如下。

(1)黏結(jié)層噴灑、纖維切割、混合料拌合與攤鋪在一臺設(shè)備上完成。

(2)實(shí)現(xiàn)對高黏改性乳化瀝青的均勻、定量噴灑。

(3)實(shí)現(xiàn)對高黏乳化瀝青全程溫度控制，具有較好的保溫性能及加熱性能。

采用這種方法設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，瀝青泵的容積效率變化是產(chǎn)生誤差的主要因素。瀝青在低溫(≤100 ℃)呈現(xiàn)出的流體特性不同，其黏度隨溫度的變化對泵出口流量產(chǎn)生影響，除此以外，瀝青泵進(jìn)出口壓差、瀝青泵轉(zhuǎn)速、過流部件的磨損也均有一定影響。在所泵送瀝青溫度穩(wěn)定的情形下，轉(zhuǎn)速不同流量也有差異。

由于換熱管壁厚較薄，可忽略其內(nèi)外壁面積不等的因素，按平壁傳熱確定總傳熱系數(shù)。

(6)磨耗層攤鋪厚度一致，質(zhì)量穩(wěn)定。

[5]...Apparently not content with its annexure of the South China Sea or being the muscle behind the world’s number-one power-in-waiting,the Chinese army has made a foray into gangsta rap.

1.2 設(shè)備總體設(shè)計(jì)

根據(jù)同步纖維磨耗層技術(shù)的要求建立總體方案。設(shè)備由汽車底盤、發(fā)動機(jī)、液壓系統(tǒng)、乳化瀝青系統(tǒng)、骨料倉、添加系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、黏油噴灑裝置、超黏乳化瀝青輸送系統(tǒng)、粉料系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及水系統(tǒng)組成[5-7](圖1)。設(shè)備車身整體呈箱式結(jié)構(gòu)，上部工作裝置由前后兩部分組成，前部為上裝發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，后部為儲料倉及機(jī)架。發(fā)動機(jī)、分動箱和液壓泵等安裝在前部平臺；添加劑罐、液壓閥組和傳動系統(tǒng)安裝在左側(cè)平臺板；右側(cè)平臺板裝有黏油瀝青箱、乳液加熱循環(huán)系統(tǒng)、高黏瀝青泵送系統(tǒng)；礦物細(xì)料及纖維系統(tǒng)安裝于設(shè)備后部；瀝青噴灑裝置、氣路控制系統(tǒng)及燃燒器安裝在設(shè)備后下部；尾部安裝有設(shè)備控制操作平臺和單極雙軸攪拌箱。

圖1 同步纖維磨耗封層車外形

2 黏油噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 裝置組成

超黏乳化瀝青噴灑是同步纖維磨耗稀漿封層工藝中不可缺少的一部分，主要用于養(yǎng)護(hù)過程中層間處治，使界面之間能有效黏結(jié)，即攪拌好的冷拌纖維混合料在攤鋪時(shí)與舊路面快速、有效黏結(jié)，保證其層面合一，提高路面耐用性及使用壽命，黏層的強(qiáng)度、防水性符合規(guī)范要求。

超黏乳化瀝青噴灑系統(tǒng)主要由瀝青加熱保溫、超黏乳化瀝青供給、超黏乳化瀝青噴灑、噴灑量控制、氣路控制等系統(tǒng)構(gòu)成[8]，其控制原理見圖2。

根據(jù)施工要求，噴灑裝置主要實(shí)現(xiàn)在工作面上進(jìn)行一定量的黏油乳化瀝青的噴灑。

圖2 超粘乳化瀝青噴灑原理

2.2 瀝青加熱保溫裝置的設(shè)計(jì)

為了降低瀝青黏度，實(shí)現(xiàn)均勻?yàn)⒉迹O(shè)備超黏乳化瀝青噴灑系統(tǒng)必須在瀝青易噴灑的溫度范圍進(jìn)行噴灑，這就要求設(shè)備噴灑系統(tǒng)在靜止或運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)應(yīng)具有較好的保溫性能，以減少熱量散失[9-10]，且在施工前準(zhǔn)備及施工過程中應(yīng)具備良好的加熱性能，以保證噴灑瀝青的溫度，提高作業(yè)效率。

2.2.1 熱平衡

合理確定乳化瀝青罐內(nèi)的換熱面積是導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，換熱面積小不能充分對乳化瀝青進(jìn)行加熱和保溫，換熱面積過大則會造成能源浪費(fèi)。此外，過多占據(jù)保溫料箱內(nèi)的有限空間，會增加制造和維修難度[14]。

令熱瀝青1 h下降溫度Δt釋放的熱量為Q1，則

Q1=CmΔt

(1)

式中：C為瀝青平均比熱(kJ·(kg·K)-1)，取加熱初始溫度和終了溫度下瀝青比熱的平均值；m為瀝青質(zhì)量(kg)。

不同溫度下的瀝青比熱見表1。

表1 瀝青比熱