混凝土攪拌站計(jì)量誤差原因分析及技改措施

劉宗寶

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東珠海 519000）

0 引言

混凝土計(jì)量的準(zhǔn)確性是檢測混凝土攪拌設(shè)備的重要指標(biāo)，在很大程度上決定了混凝土攪拌站的收益水平。對此，其對應(yīng)的計(jì)量技術(shù)是一個(gè)必須全面掌握的重要技能。通常來說，混凝土攪拌站的構(gòu)成包括傳感器、秤斗、放料設(shè)備、供料設(shè)備等，分析配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能及該系統(tǒng)誤差超標(biāo)的原因，提出避免誤差的措施[1]。表1 為混凝土原材料稱量偏差限值（鐵道部工程管理中心攪拌站計(jì)量系統(tǒng)偏差限值規(guī)定）。

1 從技術(shù)層面分析稱量系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因

（1）粉料懸浮誤差。粉料通常情況下為密度不大的顆粒狀物體，而且能夠在空氣中漂浮。粉料在短時(shí)間下降的過程中，會(huì)出現(xiàn)在秤斗內(nèi)懸浮的情況，秤斗的傳感器無法對物料重量進(jìn)行準(zhǔn)確感應(yīng)，導(dǎo)致進(jìn)入秤斗的物料超過實(shí)際讀數(shù)[2]。

（2）落料誤差。配料過程中，進(jìn)料入口必須保證輸送帶設(shè)備位置能夠按照相關(guān)規(guī)范提升，由于入口和料斗中物料表層的距離為既定數(shù)值，再由于進(jìn)料機(jī)運(yùn)行過程中的機(jī)械振動(dòng)、皮帶機(jī)運(yùn)動(dòng)期間的慣性等，無法即刻閉合出料口，因此，進(jìn)料額和操作室配料特定數(shù)額有明顯落差，必然會(huì)形成誤差。此外，送料口與接料漏斗一段配的料無法在短時(shí)間內(nèi)停止，也會(huì)導(dǎo)致其進(jìn)入接料漏斗內(nèi)，形成一定的落料誤差[3]。

（3）稱量誤差。在對配料進(jìn)行稱量的過程中，因數(shù)量較高，稱量過程時(shí)間短，會(huì)導(dǎo)致得到的結(jié)果準(zhǔn)確性不高。詳細(xì)而言，在配料過程中，因?yàn)楦黝愇锪弦宰疃痰闹本€距離落到配料秤而形成沖擊力，配料傳感器會(huì)將該外力視為物料受到的重力，造成傳感器顯示的數(shù)值存在一定誤差。傳感器沒有放置到最適宜的位置或線路不理想都會(huì)導(dǎo)致誤差[4-5]。

表1 原材料稱量偏差限值

2 從生產(chǎn)層面分析稱量系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因

（1）原材料質(zhì)量控制不到位。粗骨料超額的主要原因是質(zhì)量控制效果不理想，比如河砂含水率較高，聚結(jié)現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致計(jì)量超標(biāo)；如果河砂含水分較少，也會(huì)均勻滑下，導(dǎo)致計(jì)量準(zhǔn)確度大幅度提升。

（2）送料口徑過大。配料機(jī)出料斗往計(jì)量枰入料口徑長，必然導(dǎo)致入料提升，使計(jì)量結(jié)果形成一定誤差。例如：某攪拌機(jī)3個(gè)骨料計(jì)量倉無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求，對骨料計(jì)量倉和電氣部分進(jìn)行改造，改造后可滿足項(xiàng)目的級配及精度需要。

（3）控制系統(tǒng)功能不強(qiáng)。該系統(tǒng)通過一個(gè)出料門調(diào)整配料，導(dǎo)致誤差增加。

（4）維護(hù)保養(yǎng)不到位。如果配料機(jī)氣缸潤滑不良，將造成料斗門閉合速率下調(diào)。例如：目前2 臺攪拌站由于長時(shí)間使用造成機(jī)械磨損、卡阻等因素導(dǎo)致傳感器不靈敏，導(dǎo)致傳感器產(chǎn)生的電信號不能準(zhǔn)確地反映實(shí)重，使骨料計(jì)量不準(zhǔn)確。

（5）氣路及儲氣罐設(shè)置不合理，供氣壓力不足影響到氣缸開關(guān)門，造成計(jì)量誤差；冬天氣溫較低，氣管內(nèi)的水蒸氣不斷凝結(jié)，導(dǎo)致管道出現(xiàn)阻礙，或管中氣壓達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)通行速率降低。

（6）粉料輸送螺旋過大。會(huì)產(chǎn)生采取額誤差，進(jìn)而導(dǎo)致粉料輸送量不符合標(biāo)準(zhǔn)，最終使粉料超過既定界限。

（7）出料口電磁閥功率不符合要求。會(huì)對出料口閥開閉速度造成影響，引起出料誤差增加。

（8）水稱、外加劑稱裝置沒有截流裝置，沒有儲水箱和儲料箱，管路直接從泵到稱斗，造成稱量誤差；外加劑計(jì)量系統(tǒng)單一，無法對誤差進(jìn)行有效的規(guī)避。

（9）生產(chǎn)前系統(tǒng)調(diào)零，稱斗有余料，生產(chǎn)下盤混凝土未及時(shí)清零形成誤差。

3 降低拌合站計(jì)量誤差的技術(shù)措施

（1）通過調(diào)整算法降低配料誤差造成的干擾。混凝土攪拌站在物料配制過程中，當(dāng)物料輸送接近尾聲時(shí)，運(yùn)算和速率與時(shí)間之間存在關(guān)聯(lián)，提前終止操作，確保物料小于既定數(shù)額，余下不足的物料經(jīng)過誤差分析，通過后續(xù)的加料實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。一般而言，可通過經(jīng)驗(yàn)法得到平均值，進(jìn)而求出準(zhǔn)確的落差數(shù)值。

（2）避免物料懸浮造成的誤差。在對供料系統(tǒng)進(jìn)行改造的過程中，必須綜合分析每個(gè)層面的因素，如處理粉料超標(biāo)問題，不僅需考慮粉料入、出管道的徑長，大小子母螺旋的合理配置，同時(shí)也需考慮與攪拌機(jī)相關(guān)聯(lián)的其他機(jī)械產(chǎn)品及系統(tǒng)的匹配問題。

（3）設(shè)計(jì)配料秤以降低配料稱量誤差。首先，在攪拌設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)，傳感器的合理使用十分重要。在配料過程中，通常利用計(jì)算機(jī)對所有設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，計(jì)算機(jī)獲取的配料參數(shù)的可靠性很大程度取決于接收信號。選擇傳感器時(shí)，不但要分析其準(zhǔn)確性，還要考慮與電子秤傳感器靈敏度的適配性。其次，稱重傳感器通常3 套120°平均放在配料稱斗中，在生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，由于振動(dòng)等原因，物料大多數(shù)情況下會(huì)散亂地分布，進(jìn)而喪失受力的平衡性，導(dǎo)致收集到的信號存在誤差。計(jì)量較小的外加劑稱量過程中，將秤體的感應(yīng)值調(diào)至既定的測量區(qū)間，以此減小誤差[6]。

4 提高配料系統(tǒng)精度的生產(chǎn)措施

（1）控制原材質(zhì)量。提升入場檢驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，并完善入庫規(guī)范，不合格的原料不允許使用。

（2）改小物料下料口，調(diào)整粗精稱時(shí)間及落差，避免由于基數(shù)過小流速過快導(dǎo)致計(jì)量偏差。在配料機(jī)特定位置增設(shè)兩邊角鋼，進(jìn)而讓口徑在一定程度上縮減，并通過若干次下料對比，骨料超標(biāo)比顯著降低，其降低的幅度通常為25%。

（3）更換計(jì)量更精確的控制系統(tǒng)。某攪拌站操作系統(tǒng)調(diào)整為山東臨沂欣盟操作系統(tǒng)，其計(jì)量方式的特點(diǎn)是粗、精彼此交叉，誤差＜1%。另外，應(yīng)用主副門切換模式和點(diǎn)動(dòng)配料模式。也就是在骨料根據(jù)相應(yīng)配率確保兩門一并進(jìn)料到特定數(shù)量時(shí)，將副門閉合，留下主門配料，能將剩下骨料少許多次配料完成。另外，也可以增設(shè)扣秤作用，也就是在骨料多投入計(jì)量稱時(shí)，根據(jù)配率確保將多出的骨料一起放在計(jì)量秤內(nèi)、與下一盤骨料一同計(jì)量，以若干方法共同應(yīng)用，可提高骨料配料的精準(zhǔn)度。

（4）加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)。定期對傳感器、信號傳輸通道進(jìn)行檢測，如有損壞及時(shí)更換；優(yōu)化氣缸的潤滑性能，配置2 個(gè)小氣缸，對氣壓進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。同時(shí)，裝配潤滑油瓶，確保氣缸得到全面潤滑，使料斗門的開閉更便捷、有效、順暢。另外，定期對稱進(jìn)行校核，按規(guī)范校核到最大量程。

（5）加裝氣水分離器。將兩大氣水分離器放置到氣管內(nèi)，濾除空氣所含的水分，確保氣管管道順暢、氣壓符合標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

（6）機(jī)械部分加裝子母螺旋。將特定規(guī)格的小螺旋裝配在粉料大輸送螺旋末端，使大小螺旋共同工作。在大螺旋工作過程中，如果存在20 kg 粉料則工作停止，然后將粉料運(yùn)輸?shù)街付ǖ挠?jì)量秤中。小螺旋的少許精確計(jì)量，可以規(guī)避其誤差的出現(xiàn)。例如：對2 臺攪拌機(jī)粉稱機(jī)械部分加裝母螺旋，粉料輸送由傳統(tǒng)的單一螺旋喂料改為精確螺旋（子母螺旋）喂料（圖1），通過子螺旋的二次輸送配料，大幅提升粉料的配料精度?？刂葡到y(tǒng)采用粗、精配相互配合的計(jì)量方式，誤差控制在1%以內(nèi)，可以滿足生產(chǎn)精度要求。

（7）更換電磁閥。針對骨料倉偶爾超標(biāo)現(xiàn)象，對骨料稱不靈活的氣缸電磁閥和伸縮不靈敏有磨損漏氣的氣缸進(jìn)行更換，對卸料補(bǔ)料門加裝限位桿且調(diào)整到最小，減少稱量誤差。如：將出料口調(diào)節(jié)為4V420-09，顯著優(yōu)化出料口門閥開閉的整體速率，降低配料過程產(chǎn)生的誤差。

圖1 子母螺旋喂料

（8）更換計(jì)量系統(tǒng)。外加劑用量控制必須裝配專門的精計(jì)量設(shè)備，先調(diào)節(jié)外加劑管路，使其轉(zhuǎn)變?yōu)樾」苈?，而且可在管路兩端裝配閥門，以便高效調(diào)整外加劑的實(shí)際流量，保證流量符合既定標(biāo)準(zhǔn)。

（9）水、外加劑的配料采用大給、小給及點(diǎn)動(dòng)配料方式（圖2），通過儲液裝置的二次精計(jì)量配料，大幅提升水、外加劑的配料精度。控制系統(tǒng)采用外加劑泵送方式上料計(jì)量，閥門采用半開方式與角座閥配套使用，誤差控制在1%內(nèi)，項(xiàng)目完成后，基本滿足生產(chǎn)要求。但某攪拌站水稱計(jì)量偶爾會(huì)出現(xiàn)5%的中級報(bào)警，將水稱精配出口處水管變徑為小口徑后誤差基本控制在5%以內(nèi)。某攪拌站外加劑在角座閥上安裝球閥并關(guān)小閥門控制流量以達(dá)到控制精度的要求。

（10）根據(jù)高鐵項(xiàng)目對混凝土攪拌站計(jì)量精度的要求，為了保證每次計(jì)量生產(chǎn)都達(dá)到可控制范圍，項(xiàng)目部在生產(chǎn)中采取半自動(dòng)計(jì)量+全自動(dòng)生產(chǎn)方式，發(fā)現(xiàn)超差及時(shí)人工干預(yù)處理，但會(huì)影響拌合站生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)混凝土過程中，盤盤核對配方，出現(xiàn)誤差應(yīng)及時(shí)進(jìn)行落差調(diào)整，將誤差控制在允許范圍內(nèi)。

（11）其他應(yīng)注意的使用條件。攪拌站機(jī)械設(shè)備使用時(shí)除了應(yīng)該注意以上要點(diǎn)外，還應(yīng)該注意：給料門的反應(yīng)靈敏度。自動(dòng)配料設(shè)備不僅電氣控制需具有良好的穩(wěn)定性，而且要求稱量的結(jié)果可靠，入料門、氣路等各方面的動(dòng)作必須能夠良好協(xié)調(diào)；入料門閉合迅速，同時(shí)反復(fù)性強(qiáng)，這樣能夠確?！皻埩袅狭鳌备臃€(wěn)健。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，因?yàn)槿肓祥T的反應(yīng)具有一定延后性，或者出現(xiàn)卡阻，往往會(huì)導(dǎo)致配料不達(dá)標(biāo)，大概占配料設(shè)備故障的50%。其特征是涉及過程復(fù)雜、隨機(jī)性強(qiáng)，一般無法直觀檢查或鑒別。

圖2 大給、小給及點(diǎn)動(dòng)配料方式

表2 改進(jìn)前后超差率統(tǒng)計(jì)

5 改進(jìn)效果

改進(jìn)前后超差率統(tǒng)計(jì)（表2）顯示，經(jīng)過各項(xiàng)控制措施改進(jìn)后，攪拌站配料計(jì)量精度得到大幅度提高，能滿足鐵路項(xiàng)目對設(shè)備計(jì)量精度的要求。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)，其工作性能可靠、穩(wěn)定，很少發(fā)生計(jì)量誤差超標(biāo)報(bào)警現(xiàn)象，提高了攪拌站的生產(chǎn)能力和效率。