出鹽庫車輛自制洗輪系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用

駱玉錕，朱文凱

(山東魯泰化學有限公司,山東 濟寧 272352)

山東魯泰化學有限公司(以下簡稱“魯泰化學”)前身為濟寧金威煤電有限公司，成立于2003年2月28日，是山東魯泰控股集團有限公司的全資子公司。因生產(chǎn)需要，鹽庫每天消耗1 600 t以上的原鹽，鹽庫每天進行原鹽卸車、鹽庫整理、原鹽打堆等作業(yè)，車輛頻繁進出，每次進出車輪均附著鹽晶帶起揚塵，既損失原料，又污染環(huán)境。因此，魯泰化學決定在鹽庫出口安裝自動洗輪系統(tǒng)，對出鹽庫車輛進行洗滌和保潔。

針對成品洗輪機存在沖洗不徹底、沖洗用水污染嚴重、自動控制不可靠、故障率高、維修費用大等問題，魯泰化學自主設(shè)計制作了具有沖洗徹底、無人值守、自動化程度高、維護少等優(yōu)點的自動洗輪系統(tǒng)。

魯泰化學設(shè)計的全自動平板洗輪系統(tǒng)，利用高壓一次水，經(jīng)密集、均勻分布在不同方位和不同位置的噴嘴，對運輸車輛的輪胎及底盤進行高壓沖洗，然后再利用壓縮空氣對車輛進行吹掃，從而達到減少二次污染的目的。沖洗水經(jīng)收集、沉淀、壓濾后回用至化鹽工序，符合環(huán)保要求的同時達到節(jié)能降耗的目的。

1 洗輪系統(tǒng)的設(shè)計思路

針對成品洗輪機的弊端，通過分析、論證，認為自制洗輪系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求。

(1)沖洗車輪要徹底，否則污染道路更嚴重。

(2)沖洗車輪產(chǎn)生的污染物要便于收集清理，污水要便于回收利用。

(3)自動控制系統(tǒng)要穩(wěn)定可靠。

(4)整體結(jié)構(gòu)要簡單、故障率低，既要考慮實用性，又要考慮建設(shè)的低成本[1]。

(5)沖洗區(qū)域應(yīng)有效隔離，沖洗后車身、輪胎要潔凈，避免二次污染。

2 洗輪流程

在鹽庫出口安裝自動洗輪機，洗輪機入口安裝雙管束紅外對射探測器，車輛通過時，電源接通，洗輪機沖洗自動閥打開，高壓噴嘴對車輛輪胎、底盤部位進行360°全方位高壓清洗(清洗時間60～120 s可調(diào))，從而達到將車輛及底盤徹底清洗的目的。高壓清洗結(jié)束后，沖洗閥自動關(guān)閉；吹掃系統(tǒng)開始工作，吹掃自動閥打開，對車輛輪胎、底盤部位進行全方位吹掃(吹掃時間30～60 s可調(diào))后，吹掃閥自動關(guān)閉；洗輪機道閘起桿，車輛出庫，后輪離開電感線圈后，感應(yīng)洗輪機道閘落桿。清洗水經(jīng)收集、沉淀、壓濾后，進入鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)回收利用。

3 洗輪系統(tǒng)的整體設(shè)計

洗輪系統(tǒng)主要由給排水系統(tǒng)、洗輪機管道、沖洗池、收集地溝、沉淀池、回收池、自動感應(yīng)電控系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、車輛脫水系統(tǒng)、水回收系統(tǒng)組成。技術(shù)參數(shù)如下：配電系統(tǒng)額定電壓，380 V(交流)；配電系統(tǒng)額定電流，15/30 A；使用車輛及載質(zhì)量，50 t以下；沖洗壓力，0.2～0.3 MPa；沖洗時間，1～120 s；沖洗耗水量，≤5 L/輛；沖洗方式，自動感應(yīng)無接觸。

3.2 沖洗池

沖洗池主要用于收集洗車污水，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，自然地坪設(shè)定為±0.00，池頂面低于自然地坪0.10 m，池底標高為-0.3 m，沖洗池長為12.0 m，寬為4.0 m，采用Φ20鋼筋澆筑(中間采用混凝土支墩支撐，起到穩(wěn)定作用)。

沖洗自動閥打開后，水壓很大，為防止水流噴射范圍過大，浪費水資源，在沖洗池兩側(cè)各設(shè)1.5 m高的擋水板(3 mm厚的不銹鋼板)，有效擋住水流，不僅回收了水資源，也起到了很好的裝飾作用。

3.3 收集地溝

根據(jù)洗輪機的出水量，與魯泰化學現(xiàn)場環(huán)境相結(jié)合，自然地坪設(shè)定為±0.00，收集地溝底標高為-0.3 m，收集地溝長26.0 m，寬0.6 m。

3.4 沉淀池

水經(jīng)過沖洗池、收集地溝進入沉淀池。沉淀池長3.5 m，寬2.3 m,池底標高為-4 m，為魯泰化學鹽水工段原化精鹽水池改造利用。設(shè)置沉淀池的目的是利用重力作用，使泥沙沉淀更充分，油污浮起(油污達到一定量后用吸油棉收集)。

3.5 回收池

洗車水在沉淀池沉淀后，經(jīng)折流槽(折流槽長為1.5 m，寬為0.5 m，池底標高為-1.0 m，為魯泰化學鹽水工段原化精鹽水池折流槽改造利用)進入回收池，收集到的洗車凈水經(jīng)水泵輸送至鹽泥壓濾系統(tǒng)，處理后回用于化鹽工序。

3.6 自動感應(yīng)電控系統(tǒng)

位置的檢測有多種方案，可以用光電傳感器、攝像頭、電阻傳感器和地感線圈等，綜合考慮魯泰化學現(xiàn)場環(huán)境，本設(shè)計采用光電傳感器和地感線圈。

(1)光電傳感器。

雙管束紅外對射探測器(光電傳感器)是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均可檢測。

雙管束紅外對射探測器包括在結(jié)構(gòu)上相互分離且光軸相對放置的發(fā)射器和接收器，發(fā)射器發(fā)出的光線直接進入接收器。當被檢測物體經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了開關(guān)信號。當檢測物體不透明時，對射式光電開關(guān)是最可靠的檢測模式。光電傳感器如圖1所示。

圖1 光電傳感器示意圖Fig.1 Diagram of photoelectric sensor

(2)地感線圈。

地感線圈車輛檢測器是一種基于電磁感應(yīng)原理的車輛檢測器。它通常在同一車道的道路路基下埋設(shè)環(huán)形線圈，通以一定工作電流，作為傳感器。當車輛通過該線圈或者停在該線圈上時，車輛上的鐵質(zhì)將會改變線圈內(nèi)的磁通，引起線圈回路電感量變化，檢測器通過檢測該電感量的變化來判斷通行車輛狀態(tài)。電感變化量的檢測方法一般有兩種：一種是利用相位鎖存器和相位比較器，對相位的變化進行檢測；另一種是利用環(huán)形線圈構(gòu)成的耦合電路對其振蕩頻率進行檢測。

地感車輛檢測器包括地感線圈和檢測器，線圈作為數(shù)據(jù)采集，檢測器用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)判斷，并輸出相應(yīng)邏輯信號。檢測器一般由機架、中央處理器、檢測卡和接線端子組成。

通常探測線圈應(yīng)該是長方形。兩條長邊與金屬物運動方向垂直，彼此間距推薦為1 m。長邊的長度取決于道路的寬度，通常兩端比道路間距窄0.35～1 m。地感線圈如圖2所示。

圖2 地感線圈示意圖Fig.2 Diagram of loop detector

3.7 給排水系統(tǒng)

3.7.1 供水系統(tǒng)選擇

結(jié)合魯泰化學現(xiàn)場實際情況，經(jīng)試驗，當洗車壓力維持在0.2 MPa，主管水流速度不應(yīng)高于1.45 m/s，最后確認水流速度1 m/s時洗車效果較為理想；采用現(xiàn)場高壓一次水，選擇DN125的不銹鋼管為供水管道，洗輪機機身采用80 mm×80 mm的方鋼。

3.7.2 噴頭的選擇

經(jīng)綜合考慮，普通運輸車輛長度為10 m，輪胎高度為1.15 m，當車輛駛?cè)牒?，水流直接沖洗輪胎的中下部效果較好，故噴頭的設(shè)置不易過高；為充分沖洗輪胎，噴頭的角度應(yīng)一致；經(jīng)現(xiàn)場設(shè)計，噴頭布置為每側(cè)3排，每排90組，噴頭總計540組；采用不銹鋼手動調(diào)節(jié)萬向噴頭，便于根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)沖洗位置。噴頭技術(shù)參數(shù)如下：直徑，8 cm；試用壓力，0.05～0.25 MPa；流量，1.52 m3/h。

3.7.3 排水管設(shè)計與布置

為防止管道在冬季結(jié)冰，系統(tǒng)在主管道最低點安裝DN25排水管道，坡度為0.025，連接DN25球閥。當需要排水時，開啟球閥，將水排入沖洗池回收利用。

3.8 吹掃系統(tǒng)

用高壓一次水沖洗完畢后，輪胎及車身上存有部分一次水，如清潔不徹底容易造成二次污染，為了有效避免二次污染，利用公司壓縮空氣對車輛進行吹掃，時間30～60 s可調(diào)。

用DN25不銹鋼管道引壓縮空氣至洗輪機方鋼，每處高壓噴頭下方開1 mm壓縮空氣針孔，用于吹掃。

4 自動洗輪系統(tǒng)的保養(yǎng)與維護

為了有效利用洗輪機系統(tǒng)，達到運鹽車輛不污染道路的目的，應(yīng)加強日常管理與維護。

每日檢查給排水系統(tǒng)有無異常；對洗輪機機身進行檢查，若發(fā)現(xiàn)部分噴嘴不出水，說明噴嘴被堵，應(yīng)及時清理[2]；檢查電源開關(guān)及電纜線的完好可靠性，保證傳感器、地感線圈工作正常。

5 全自動洗輪機的特點

各角度清洗、沖洗速度快、潔凈程度高，徹底解決工程車輛對城市道路的污染；全自動清洗，紅外線全自動控制與手動操作在控制箱內(nèi)隨意切換，操作方便；占地面積小，不影響場地內(nèi)卸車、上鹽；沖洗后使用壓縮空氣全方位吹掃，避免二次污染；沖洗水全部回收利用，節(jié)約水資源。

6 運行效果

魯泰化學設(shè)計安裝的鹽庫出口全自動洗輪系統(tǒng)于2019年3月初投入使用，從運行1年來的效果看，所有原鹽運輸車輛得到了有效的清洗，減少了車輛附著著鹽晶的損耗，保持了鹽庫出口及周圍環(huán)境的清潔，每年節(jié)省人力、物料損耗、環(huán)保費用合計約60萬元，達到了預期的效果。該自制洗輪系統(tǒng)解決了成品洗輪機存在的沖洗不徹底、沖洗用水污染嚴重、自動控制不可靠、故障率高的問題，在氯堿生產(chǎn)揚塵治理中具有推廣價值。