拌合站上料系統(tǒng)運(yùn)行研究

耿士超，刁小強(qiáng)

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州450001）

贊比亞下凱富峽水電站是贊比亞境內(nèi)最大的水電站，總裝機(jī)750 MW，主要構(gòu)筑物由大壩、引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房構(gòu)成。其中大壩為碾壓混凝土重力壩，壩高131 m，碾壓混凝土方量130萬m3。常態(tài)混凝土方量40萬m3。

贊比亞自然環(huán)境好，電力資源相對(duì)匱乏，每年夏季首都只能滿足一半的供電需求，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展贊比亞人民迫切盼望水電站能夠早日發(fā)電。為了滿足盡早發(fā)電的目標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)從源頭抓起，通過上料系統(tǒng)運(yùn)行過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，找到癥結(jié)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，單位時(shí)間配合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的高質(zhì)量混凝土量大幅提高，從而加快了土建工作的完成。

1 骨料上料系統(tǒng)

下凱富峽拌合站骨料上料系統(tǒng)由以下七部分組成：4條廊道、24臺(tái)電動(dòng)弧門、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制柜、震動(dòng)式給料機(jī)、接料斗、14條皮帶的皮帶機(jī)系統(tǒng)、骨料輸送運(yùn)行和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)。根據(jù)運(yùn)行中容易出現(xiàn)問題的各類情況，抓住主要環(huán)節(jié)針對(duì)性地解決實(shí)際問題，對(duì)骨料輸送運(yùn)行和遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)、震動(dòng)式給料機(jī)、接料斗和皮帶機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行分析。

1.1 骨料輸送遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)流程及優(yōu)化

1.1.1 拌合站操控運(yùn)行

下凱富峽拌合站，骨料遠(yuǎn)程操控的數(shù)字化操控輸送運(yùn)行流程：

（1）專業(yè)操作人員打開電腦，進(jìn)入遠(yuǎn)程操作程序界面，輸入密碼，進(jìn)入骨料輸送界面，打開警報(bào)器。

（2）通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)運(yùn)行人員檢查骨料輸送設(shè)備，檢查一切正常，人員撤離至安全區(qū)域。

（3）確認(rèn)給料機(jī)和電動(dòng)弧門現(xiàn)場(chǎng)，控制柜選擇遠(yuǎn)程控制，通知現(xiàn)場(chǎng)電工關(guān)閉急停和檢修急停，遠(yuǎn)程操作人員關(guān)閉系統(tǒng)警報(bào)器。

（4）選擇手動(dòng)或自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，開始運(yùn)行，選擇并確認(rèn)料倉號(hào)，按順序開啟皮帶

（5）3條線路、14條皮帶機(jī)，可同時(shí)選擇兩種不同類型砂石骨料，向兩座拌合樓料倉同時(shí)輸入砂石骨料。

（6）輸送過程中遠(yuǎn)程操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，輸送結(jié)束后停止給料機(jī)和電動(dòng)弧門，確認(rèn)骨料和機(jī)制砂輸送結(jié)束，停止皮帶機(jī)。

（7）遠(yuǎn)程操作人員關(guān)閉運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)電工打開急停，骨料輸送系統(tǒng)完成。

（8）如果系統(tǒng)警報(bào)發(fā)出故障警報(bào)，立即停止輸送，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員檢查設(shè)備，排除故障故障。

1.1.2 拌合站系統(tǒng)問題

在使用過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)單一死板，可視化差，界面無法顯示重要的輸送環(huán)節(jié)的工作完成與否，及調(diào)整是否到位。從以下幾個(gè)方面，對(duì)輸送系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：

（1）系統(tǒng)界面調(diào)整升級(jí)，委托國內(nèi)的軟件工程師，對(duì)操作系統(tǒng)界面進(jìn)行升級(jí)。升級(jí)后的界面具有直觀的可視化功能，可視化上料量，顯示料倉現(xiàn)有骨料的百分比。

（2）皮帶機(jī)運(yùn)行后，主動(dòng)調(diào)整到可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行，不間斷顯示電流電壓是否正常。完成自動(dòng)化監(jiān)控。

（3）給料機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控。

（4）自動(dòng)控制回轉(zhuǎn)料斗位置，調(diào)整到位可主動(dòng)發(fā)出信號(hào)，確保下料進(jìn)入正確位置，防止料倉混料。

（5）監(jiān)控警報(bào)裝置優(yōu)化，出現(xiàn)問題監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，并顯示問題源，便于查找原因，加快故障排除速度。

1.2 震蕩式給料機(jī)存在的問題和解決方法

（1）在使用過程中，發(fā)現(xiàn)每臺(tái)給料機(jī)給料量不一致，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)給料不穩(wěn)定，皮帶機(jī)上料不連續(xù)或者淤積，大大增加了上料過程中的故障率。

（2）下凱項(xiàng)目砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)采用水洗法，這樣一方面可以提高骨料質(zhì)量，減低骨料表面的含粉量，另一方面可以降低粉塵，防止污染環(huán)境。由于水洗后的骨料處于飽和面干的濕潤狀態(tài)，容易在給料機(jī)底部出現(xiàn)粘結(jié)碎料的情況，嚴(yán)重影響給料速度。

解決方法：（1）通過研究發(fā)現(xiàn)，可以對(duì)給料機(jī)振幅、角度和在出料口安裝不同大小的鋼板進(jìn)行調(diào)整。調(diào)節(jié)后對(duì)給料機(jī)進(jìn)行單機(jī)測(cè)試，測(cè)試單位時(shí)間給料量，給料量誤差值平衡在3%以內(nèi)，輸送穩(wěn)定，最大程度上減少了故障。（2）料堆的堆高維持在6 m以上，適當(dāng)延長生產(chǎn)后骨料使用時(shí)間，每班要檢查，當(dāng)?shù)撞空辰Y(jié)少量碎料時(shí)，及時(shí)用電錘清理，降低磨損，保證皮帶間輸送穩(wěn)定。

1.3 接料斗存在的問題和解決辦法

發(fā)現(xiàn)問題：（1）接料斗在使用過程中會(huì)出現(xiàn)磨損快、檢修頻繁，嚴(yán)重影響混凝土的生產(chǎn)速度。（2）接料斗下方容易出現(xiàn)混入超徑石，最終流入拌和系統(tǒng)，造成故障停車，嚴(yán)重影響混凝土的生產(chǎn)速度，甚至?xí)斐涩F(xiàn)場(chǎng)混凝土堵泵現(xiàn)象。

解決辦法：（1）在接料斗磨碎位置安裝耐磨鋼板，增加緩沖裝置。接料斗未安裝耐磨鋼板和緩沖裝置前，混凝土每生產(chǎn)3萬m3就需要更換或焊接一次；接料斗安裝耐磨鋼板和緩沖裝置后，接料斗提高到10萬m3混凝土更換或焊接一次。接料斗使用率提高，檢修次數(shù)減少，對(duì)連續(xù)性生產(chǎn)混凝土起到重要作用。（2）在接料斗中安裝自制的超徑篩網(wǎng)，防止超徑石進(jìn)入拌合系統(tǒng)，這樣一方面可以避免拌合機(jī)卸料斗淤堵，另一方面可以避免拌合機(jī)故障停車。提高混凝土生產(chǎn)速度、減少發(fā)生混凝土質(zhì)量問題的概率。

1.4 皮帶機(jī)系統(tǒng)的保養(yǎng)與維護(hù)

皮帶機(jī)系統(tǒng)的保養(yǎng)和維護(hù)包括：皮帶維護(hù)、皮帶嚴(yán)重跑偏問題、皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置維護(hù)等。

1.4.1 皮帶維護(hù)

皮帶維護(hù)，要求運(yùn)行維護(hù)人員每天檢查皮帶是否有開裂、磨邊、劃痕等問題。

（1）皮帶有細(xì)小開裂，運(yùn)行維護(hù)人員用皮帶扣加固，防止開裂部位擴(kuò)大造成皮帶撕裂。

（2）出現(xiàn)皮帶磨邊，主要是由于部分皮帶跑偏引起的，在每條皮帶機(jī)靠近滾筒尾部和頭部左右，各安裝一個(gè)防皮帶跑偏器。當(dāng)皮帶部分跑偏時(shí)，可以托住皮帶，緩慢修正皮帶回歸中心，防止皮帶跑偏造成皮帶磨邊、撕裂等問題。

（3）檢查過程中發(fā)現(xiàn)皮帶有劃痕時(shí)，首先檢查托輥是否有嚴(yán)重磨損，是否需要更換。其次檢查皮帶接料口和下料口是否卡住碎石，如有卡住碎石，需要及時(shí)停機(jī)清理，防止皮帶損壞。

1.4.2 皮帶嚴(yán)重跑偏問題

皮帶機(jī)發(fā)生嚴(yán)重跑偏問題，檢查皮帶接料口物料是否在中心，不在中心要及時(shí)調(diào)整接料口。檢查皮帶機(jī)滾筒是否粘泥，有粘泥立即停機(jī)，人工鐵鍬清理。為減少清掃次數(shù)可在滾筒面加裝清掃器，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)清掃器自動(dòng)清掃滾筒面上的粘泥，降低人工清理次數(shù)，減低發(fā)生安全事故風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)工作的連續(xù)性。

1.4.3 皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置維護(hù)和保養(yǎng)

皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶機(jī)的關(guān)鍵部位，驅(qū)動(dòng)裝置由三相電機(jī)、減速機(jī)、梅花軟連接、驅(qū)動(dòng)滾筒等組成。

（1）皮帶機(jī)減速機(jī)保養(yǎng)，每天通過減速機(jī)油位的觀察孔，檢查齒輪油油位、油質(zhì)等。如果減速機(jī)的油位低于限制值，及時(shí)加注齒輪油至上線位置。一般減速機(jī)齒輪油每2 000 h或三個(gè)月更換一次，如果到期未更換可能誘發(fā)減速機(jī)軸承、齒輪、密封、斷軸等損壞。結(jié)合下凱富峽輸送強(qiáng)度大、生產(chǎn)規(guī)模大的特點(diǎn)，皮帶機(jī)減速機(jī)的齒輪油每700 h或一個(gè)月更換一次。

（2）在使用中經(jīng)常出現(xiàn)電機(jī)與減速機(jī)鏈接磨損、梅花軟連接磨損。解決辦法：調(diào)整電機(jī)和減速機(jī)水平，檢測(cè)連接部位的梅花軟連接是否水平。梅花軟連接達(dá)到使用周期，定期更換。

（3）皮帶機(jī)的驅(qū)動(dòng)滾筒軸承檢修保養(yǎng)。在使用中，皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸承經(jīng)常損壞，造成皮帶跑偏或停機(jī)，檢修更換次數(shù)過多，會(huì)影響拌合樓生產(chǎn)混凝土速度。經(jīng)常損壞的原因，有驅(qū)動(dòng)滾筒軸承易損壞、驅(qū)動(dòng)滾筒兩側(cè)軸承座的位置不同心等。

解決方法。將原驅(qū)動(dòng)滾筒軸承使用的銅支架軸承，更換為鋼支架，皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸承使用時(shí)間明顯延長。調(diào)整驅(qū)動(dòng)滾筒兩側(cè)軸承座的位置，保證同心；上下調(diào)整，是在驅(qū)動(dòng)軸承座下面增減墊片，前后調(diào)整，是在驅(qū)動(dòng)軸承座前后增加調(diào)整螺栓。

（4）加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，每天使用測(cè)溫槍檢查驅(qū)動(dòng)滾筒軸承座溫度，溫度限制值不超過80℃。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常要停機(jī)檢查，如果軸承損壞需要更換軸承，缺少黃油需要加注黃油，軸承外圈在軸承座內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)需要更換軸承；驅(qū)動(dòng)滾筒軸安裝軸承位置出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)或磨損，需要拆卸掉驅(qū)動(dòng)滾筒，更換驅(qū)動(dòng)滾筒。按照系統(tǒng)的負(fù)荷強(qiáng)度，擬定加油和保養(yǎng)時(shí)間，下凱項(xiàng)目皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸承每7 d需要加注一次黃油，皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒軸承,每隔30 d需要打開軸承座端蓋檢查軸承。

2 膠凝材料輸送系統(tǒng)

下凱富峽膠凝材料輸送系統(tǒng)設(shè)備由以下四部分組成：PLC控制系統(tǒng)、輸送管路、輸送管路兩路氣動(dòng)閥、倉泵。

2.1 膠凝材料PLC控制系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)控制體系：開機(jī)進(jìn)入遠(yuǎn)程控制程序，輸入密碼進(jìn)入輸送界面，現(xiàn)場(chǎng)PLC控制箱調(diào)至遠(yuǎn)程控制選項(xiàng)，手動(dòng)調(diào)式倉泵設(shè)備，手動(dòng)調(diào)式輸送管道氣動(dòng)兩路閥，選擇上料至拌合樓膠凝材料罐。

（2）檢查程序流程：檢查限位，空載測(cè)試，設(shè)置輸送次數(shù)，啟動(dòng)自動(dòng)輸送，可以開始輸送。

（3）警報(bào)系統(tǒng)：發(fā)出故障信號(hào)，停止輸送，檢查故障，排除故障。

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是控制系統(tǒng)可同時(shí)控制多臺(tái)倉泵，不同膠凝材料可以同時(shí)輸出，配料精確，速度快，輸送速度快，操作方便，故障率低，發(fā)生故障可自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，大大節(jié)約了人工投入和排查時(shí)間。

2.2 輸送管道使用中出現(xiàn)的問題解決辦法

輸送管道由三根主管道通往拌合樓，主管道分別由兩條直徑159 mm鋼管和一條直徑219 mm鋼管組成。膠凝材料輸送過程中，出現(xiàn)管道堵塞、輸送不暢。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)有幾種原因：膠凝材料潮濕、膠凝材料粒徑過粗、氣壓不足、倉泵氣化裝置故障、倉泵排氣閥漏氣、倉泵料限位計(jì)失靈，倉泵進(jìn)料閥失靈、輸送管道內(nèi)有異物、管道內(nèi)存有集料、兩路閥失靈。

為排除以上故障、降低故障率，采用以下幾方面措施：（1）進(jìn)場(chǎng)原材料及時(shí)泵入儲(chǔ)倉室，雨季對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料進(jìn)行逐車檢驗(yàn)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)彎管處膠凝材料潮濕，及時(shí)清理。（2）倉泵加強(qiáng)日常維護(hù)，對(duì)各處氣閥定期檢查。做好常備件的準(zhǔn)備工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換配件。（3）發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)存有集料或異物，及時(shí)清理。

2.3 輸送管路氣動(dòng)兩路閥維護(hù)和保養(yǎng)

按項(xiàng)目混凝土總量計(jì)算，工程總計(jì)需要水泥14萬t，粉煤灰14萬t。系統(tǒng)共安裝了10臺(tái)氣動(dòng)兩路閥，輸送管路的氣動(dòng)兩路閥，是拌合站膠凝材料輸送的核心設(shè)備，氣動(dòng)兩路閥結(jié)構(gòu)由兩路閥閥體、兩路閥閥板、密封環(huán)、活塞氣缸組成。在使用過程中發(fā)現(xiàn)造成管道淤堵輸送不暢的問題，主要是閥體、閥板和密封環(huán)磨損。

處理辦法：卸掉閥體螺栓，打開閥體檢查閥體、閥板、密封環(huán)。若閥體磨損，用耐磨焊條焊接磨損部位；閥板磨損更換閥板；密封環(huán)磨損更換密封環(huán)。焊接好閥體、更換好閥板和密封環(huán)后，封閉進(jìn)料口和出料口，開始向閥體內(nèi)部沖壓檢查進(jìn)料口和出料口是否漏氣，如果閥體漏氣需要重新焊接，如果進(jìn)料口和出料口有漏氣需要調(diào)整閥板和密封環(huán)，直至沒有漏氣為止。閥體磨損主要是由于輸送倉泵輸送壓力超過0.4 MPa造成，調(diào)整輸送壓力。經(jīng)過調(diào)整和使用增強(qiáng)法維修延長了兩路閥使用時(shí)間和輸送速度，故障由原先輸送10 000 t/次，增加到30 000 t/次。

2.4 倉泵

下凱富峽項(xiàng)目拌合系統(tǒng)安裝了8臺(tái)倉泵，倉泵由以下幾種設(shè)備組成：倉泵壓力罐體、氣化室、進(jìn)料閥、排氣閥、出料閥、進(jìn)氣閥、手動(dòng)進(jìn)氣開關(guān)、安全開關(guān)、就地控制箱、自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制、壓力表、料位傳感器、氣化裝置、倉體支架。

倉泵的主要工作流程：（1）排氣閥和進(jìn)料閥打開，儲(chǔ)存罐椎體破拱，氣動(dòng)閥打開，膠凝材料落入倉泵內(nèi)。當(dāng)倉泵計(jì)量發(fā)出滿位信號(hào)，儲(chǔ)存罐椎體破拱，氣動(dòng)閥關(guān)閉，進(jìn)料閥和排氣閥自動(dòng)關(guān)閉，完成進(jìn)料過程。（2）倉泵開始加壓，進(jìn)氣閥打開，壓縮氣體從倉泵底部的氣化室進(jìn)入，擴(kuò)散后穿過氣化室，倉泵內(nèi)的氣壓也逐漸上升到0.4 MPa。（3）倉泵開始輸送，當(dāng)倉泵內(nèi)壓力達(dá)到0.4 MPa，出料閥自動(dòng)打開，在倉泵內(nèi)壓力的作用下，氣化室上部的膠凝材料經(jīng)流化后，快速進(jìn)入輸送管道輸送，在這過程中氣化室上的膠凝材料始終處于邊流化邊輸送的狀態(tài)中。（4）倉泵吹掃，當(dāng)輸送管道內(nèi)的膠凝材料輸送完畢后，倉泵內(nèi)壓力下降到0.2 MPa，控制系統(tǒng)供氣延續(xù)20 s，壓縮空氣清掃管道，然后關(guān)閉進(jìn)氣閥，間隔5 s關(guān)閉出料閥，完成一次輸送過程，控制系統(tǒng)設(shè)置多次，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)性工作循環(huán)。

氣化室膠凝材料凝結(jié)有異物和氣化裝置故障處理：（1）關(guān)閉手動(dòng)進(jìn)氣開關(guān)，關(guān)閉倉泵進(jìn)氣閥，安全開關(guān)打開，調(diào)整控制箱斷電，打開排氣閥，倉泵壓力卸載，壓力卸載完畢，拆卸出料口閥，清理出料口存留膠凝材料，拆卸氣化裝置，檢查氣化裝置管道內(nèi)部是否堵塞造成氣化裝置失靈不能正常工作，疏通堵塞氣化裝置管道和氣化閥，恢復(fù)正常。拆卸氣化室，清理氣化室內(nèi)部膠凝材料和異物，清理完畢。安裝氣化室，安裝出料閥，安裝氣化裝置，調(diào)整控制箱送電，安全開關(guān)關(guān)閉，打開手動(dòng)進(jìn)氣開關(guān)，打開進(jìn)料閥，料位顯示滿狀，關(guān)閉排氣閥，開始輸送，檢查倉泵是否恢復(fù)正常，沒有故障可以正常輸送。（2）關(guān)閉進(jìn)料閥，關(guān)閉排氣閥，打開出料閥，打開手動(dòng)進(jìn)氣開關(guān)，打開進(jìn)氣閥，檢查氣化裝置進(jìn)氣是否正常，如果不正常，借用外力敲擊氣化裝置管道，敲擊氣化裝置管道可以疏通氣化裝置管道，恢復(fù)正常。氣化室膠凝材料凝結(jié)有異物，閉進(jìn)料閥，關(guān)閉排氣閥，打開出料閥，打開手動(dòng)進(jìn)氣開關(guān)，打開進(jìn)氣閥，氣化裝置正常，倉泵空載輸送氣體，借用外力敲擊氣化室外部，敲擊氣化室外部凝結(jié)膠凝材料可以脫落和疏通，恢復(fù)正常。

倉泵進(jìn)料閥、排氣閥、出料閥、進(jìn)氣閥故障和處理方法：關(guān)閉手動(dòng)進(jìn)氣開關(guān)，關(guān)閉倉泵進(jìn)氣閥，安全開關(guān)打開，調(diào)整控制箱斷電，打開排氣閥倉泵，壓力卸載，壓力卸載完畢。檢查進(jìn)料閥、排氣閥、出料閥、進(jìn)氣閥故障原因。

3 總結(jié)

通過對(duì)上料系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)骨料上料和膠材輸送系統(tǒng)問題多、連續(xù)性差。經(jīng)過長期觀察和調(diào)試，采用優(yōu)化骨料上料系統(tǒng)、調(diào)整震蕩式給料機(jī)、對(duì)接料斗進(jìn)行細(xì)節(jié)改裝、科學(xué)方法解決皮帶運(yùn)行中故障、獨(dú)特的兩路閥維修方法等手段，大大提高系統(tǒng)的連續(xù)性，降低了故障率，解決了上料系統(tǒng)經(jīng)常遇到的疑難問題，為項(xiàng)目節(jié)約了成本，加快了進(jìn)度。