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關鍵詞:控制系統、硬件組成、監控系統、二次稱量、成品料倉
中圖分類號:TL503.6 文獻標識碼: A 文章編號:
0 引言
J5000型集裝箱式瀝青混合料攪拌設備是我公司為適應我國國民經濟及公路建設的迅速發展,尤其是適應“十一五”期間國家大力投資基礎建設的市場而開發出來的大型瀝青混合料攪拌設備。其最大額定產量可達400T/h。
J5000瀝青攪拌設備是我公司在成功引進德國BENNINGHOVEN公司和英國PAKER公司先進技術的基礎上研制的??刂葡到y采用采用組態軟件與PLC相結合,可靠性高,穩定性強。網絡采用CANopen總線系統及Asi總線系統,技術領先。對骨料的稱量采用我公司的專利技術“二次稱量”,稱量精度高。故障報警采用真人語音報警,實現對故障的精確定位,使得故障的排除更快捷。整個控制系統智能化程度高、操作簡單方便,可靠性高。適合于中國目前現階段大標段、工程工期緊、工期短等高等級公路的施工與大修項目。
1 控制系統總體方案
瀝青攪拌設備控制系統是一個對瀝青混凝土生產全過程進行監視、控制和管理的系統。該系統主要由計算機監控系統和中央控制系統等部分組成。
中交西筑J5000攪拌設備控制系統在開發初期定位就是要做行業風向標,所以整個系統的設計和元器件選型時,就特別注重系統的先進性。計算機監控系統分別由一臺采用SCSI磁盤陣列的工業計算機以及一臺施耐德15吋TFT真彩觸摸屏組成。形成一個雙系統,提高了整個控制系統的可靠性。中央控制系統是整個控制系統的核心,它選用法國施耐德PREMIUM系列高端自動化產品,支持CANopen總線、ASI網絡,系統可靠性高、可擴展性好。電機拖動部分大功率電機我們不再選用星三角啟動方式,而是改為軟啟動器或者變頻器啟動。設備的節能效果充分體現。
2 中央控制系統PLC硬件組成
中央控制系統是瀝青攪拌設備控制系統的核心。其主要由PLC組成,下圖為J5000型PLC硬件網絡拓撲圖:
該系統由四個機架組成,每一個機架背板均有地址分配器用來分配機架地址,各機架之間通過 BUS X 擴展電纜互相連接在一起。所有模塊均安裝在機架上,機架上的第一個模塊為電源模塊,用來給機架上處理器或模塊供電。在該系統中,地址號為0的機架為主機架,我們的CPU就在該機架上。該系統硬件選用法國施奈德PREMIUM系列高端CPU,負責管理整個 PLC 工作站,包括離散量I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊等。這些模塊分布在連接在BUS X或現場總線上的一個或多個背板機架上。Premium 處理器還包括:一個工業以太網端口,用來實現與監控系統實時、高速通訊;一個Fipio總線管理器,通過 2 個終端端口(TER 和 AUX)進行通信;一個PCMCIA 卡插槽,用于連接CANopen總線通訊卡,冷配變頻器、料倉變頻器均通過CANopen總線連接。機架上離散量I/O 模塊主要實現電機及電磁閥等的啟動、故障狀態指示等;模擬量 I/O 模塊主要用來采集系統中的一些電機電流、溫度、氣壓、稱頭值等。
軟件開發平臺選用施奈德新一代軟件開發平臺UNITY PRO,它集硬件組態、編程、調試、監控、運行為一體。對變量定義支持中文、并支持中文搜索變量;支持自定義的無符號變量;支持在線修改、強制變量;集成軟件仿真功能,便于程序調試;支持程序的讀寫保護,用以防止意外程序修改等等,其強大的功能大大提高了編程效率和開發周期,并為以后系統維護提供了諸多便利。
3 計算機監控系統實現
瀝青攪拌設備計算機監控系統能實現設備開關機、運行狀態監控,稱量啟動停止、數據報表生成及打印、故障語音報警等等一系列功能。是整個設備的發令臺。J5000型計算機監控系統以組態軟件為開發平臺。通過上位計算機與PLC的數據通訊和交換來完成所有監控功能。該系統的可擴展性好,可以根據用戶需求在監控系統里增加一些非標的設計,例如添加劑系統等。要完成該部分的工作,大概需要以下幾步:
監控系統基本功能設置
組態軟件功能強大,前期我們需要清楚所開發項目都要完成什么功能、例如:畫面顯示功能、報警功能、配方應用等等,在我的系統設置里的定制系統選項里選擇功能項目。只有在定制項里選擇了這些項目,在下一步開發時,所選項目功能才可啟用。然后還需要在啟動任務里完成項目啟動選項以及系統啟動任務。同時選擇好項目所需的數據庫類型。最后我們可設置項目的信息及運行期限、授權功能等。
與PLC通訊設置以及數據交換設置
上位計算機與PLC的通訊根據連接方式有串口、以太網、GPRS、總線;在進行通訊設置之前我們必須知曉上位機需要和PLC以什么方式連接,該種連接方式所支持的通訊協議是什么,對于該項目上位計算機與PLC通訊我們通過以太網完成,通訊協議為Modbus TCPIP 以太網通訊協議。所以我們在設備通訊項里的安裝驅動項找到該協議,完成安裝。同時在啟動驅動項啟動該協議。完成驅動的設置以后,我們必須在設備數據表里選擇通訊協議,設置好遠程PLC的地址、參數以及通訊數據類型、訪問方式、數據格式、數據長度等等,同時還有上位計算機的地址等等。完成以上設置才能保證上位計算機與PLC通訊時能正確接收數據。
監控系統通過通訊驅動,把PLC里的成批的數據映象到設備數據表中,但成批數據無法直接使用,所以系統通過運行數據庫提供各種變量,以各種方式來訪問設備數據表;運行數據庫是整個控制系統的中心樞紐,運行數據庫不僅提供從PLC里取過來的各種離散量、模擬量,還提供一些內部變量用來提供給監控系統進行內部編程或者完成一些特定的功能。
畫面制作與顯示;
上圖為監控系統總界面。在該部分主要掌握以下幾個原則:
A、將瀝青攪拌設備整個工藝流程過程繪制出來;
B、生動形象的的展示設備各部分的工作狀態;
C、讓操作人員,善心悅目的同時還要操作簡單,易學易用。
通過畫面制作,完成設備工藝流程的顯示。在主界面上我們根據瀝青拌合站的工藝流程逐個繪制,冷配料系統、燃燒器系統、除塵系統、主樓系統、攪拌系統等,還有電機啟動、稱量啟動等,通過畫面顯示方式的設置,完成整個監控界面的表現方式。該部分工作量較大,要完成動態顯示等功能必須通過畫面內部編程,腳本運行等來實現。
數據庫鏈接功能的實現
數據庫鏈接是指監控系統與系統提供了強大數據庫連接功能,也被稱為數據庫歸檔;在系統運行數據庫與用戶自定義ODBC 數據庫之間建立聯系,把實時數據經各種處理,通過時間或事件觸發,把數據存入數據庫,為企業服務器提供數據,或作為歷史數據,進行數據分析和報表輸出。
4 無級調整二次稱量介紹
攪拌設備稱量技術始終是一項關鍵性技術。目前瀝青攪拌設備骨料和再生料稱量多數采用放料門二次稱量方式,即先大門粗稱,后小門精稱,但精稱時小門開度均為固定大小,不可調控。當生產級配及骨料粒徑變化時,固定式小門開度不能與骨料粒徑形成最佳匹配,骨料粒徑過大時會出現卡料現象,粒徑過小時會造成飛料值過大和不穩定現象,使得稱量精度難以保證。
5成品料倉小車變頻系統
在當前瀝青攪拌設備大型化的發展趨勢下,成品料倉已成為必不可少的基本組成部分。成品料倉卷揚機系統的穩定、可靠運行是整個攪拌設備高效生產的保證。從系統設計上講經過了從最初電磁調速、凸輪定位系統到液壓卷揚機控制系統,隨著變頻技術的日漸成熟,并因其獨有的優勢。到目前瀝青攪拌站成品料倉系統廣泛采用變頻調速定位系統。
J5000型瀝青攪拌設備料倉小車系統采用總線控制的SEW變頻器,變頻器自帶旋轉編碼器,用來精確定位。首先通過SEW軟件對變頻器做初始化,然后即可通過Table-Positioning軟件進行定位,定位完成后變頻器即可根據事先選擇的目標位自動上下。
該系統具有以下優點:
具有多種保護措施,安全等級高,運行可靠。
能夠檢測電網、負載電壓。當電壓異常時有報警顯示,系統能自動停止運行。
能夠確定電機轉矩提升、制動電壓、原始電阻等參數,有效地拖動電機及對電機實行保護。
具有溫度、電流等參數的檢測功能;電機長時間低速運行時文升很快,系統可以提前對危險值發出預警并自動停止運行,當電機過流、相間短路、缺相或對地時系統自動停止運行。
當小車超載時變頻器報警提示,并自動停止運行。
采用編碼器定位,方便、快捷;可在監控系統界面上修改定位位置的碼值,方便設置速度,電流隨時監控。
定位精確;誤差在2-3cm以內。
系統運行穩定、可靠,過載能力強,可達150%。
6結束語
J5000型攪拌設備控制系統具有國際先進水平,采用國際知名品牌的電氣元件及可編程控制器、計算機等。大型電機均選用軟啟動器或變頻器。整個控制系統智能化程度高、操作簡單方便,可靠性高。適合于中國目前現階段大標段、工程工期緊、工期短等高等級公路的施工與大修項目。該設備作為中交股份特大科技研發項目大型瀝青混合料攪拌設備關鍵技術研究子課題已經于2011年通過中交股份的驗收。
參考文獻:
關鍵詞:瀝青混凝土攪拌設備;傳感器;應用;原理
中圖分類號:U415.5文獻標志碼:B
Abstract: Given that incorrect operations and accidents happen all the time during daily use and maintenance of asphalt mixing plant due to operators unfamiliarity with the principle and applicability of sensors in each part of it, the principle, technical specification and selection basis of sensors applied to the automatic and intelligent asphalt mixing plant for the use of precise measurement, material transit, measuring the properties of feedback material and auto alarm were expounded, which provides reference for the users of asphalt mixing plant.
Key words: asphalt mixing plant; sensor; application; principle
0引言
隨著瀝青混凝土需求量不斷擴大,品質要求更高,自動化、智能化的瀝青混凝土攪拌設備越來越受到青睞。瀝青混凝土攪拌設備工作時,需要嚴格控制礦料級配,以確保生產出合格成品料;要及時了解骨料和瀝青的溫度,以保證成品料的溫度適合碾壓、攤鋪;還應監控各種配料的供應量,以保證持續供料、連續工作。以上關鍵信息的獲取均由傳感器反饋完成,因此傳感器是確保整套設備安全可靠運行的重要部件。本文著重介紹傳感器在瀝青混凝土攪拌設備中的應用。
1傳感器概述
傳感器是一種檢測裝置,是信息采集系統的首要部件,能感受到被測量的信息,并將其按一定規律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現現代化測量和自動控制(包括遙感、遙測、遙控)的主要環節,是信息的源頭,也是信息社會賴以存在和發展的物質與技術基礎[1]。
傳感器通常由敏感元件、轉換元件和基本轉換電路三部分組成,其組成結構如圖1所示。其中,敏感元件是指能直接感受(或響應)被測量的部分,即將被測量通過傳感器的敏感元件轉換成與被測量有確定關系的非電量或其他量。轉換元件則將上述非電量轉換成電參量?;巨D換電路的作用是將轉換元件輸入的電參量經過處理轉換成電壓、電流或頻率等可測電量,以便進行顯示、記錄、控制和處理。
2傳感器在瀝青混凝土攪拌設備上的應用
瀝青混凝土攪拌設備以各種粒徑的碎石、砂及石屑作為骨料,以瀝青為結合劑,以礦粉為填充劑,將它們按一定工藝處理后,按特定的級配送進攪拌器混合攪拌均勻,形成成品料,生產工藝如圖3所示。
按照《道路施工與養護機械設備瀝青混合料攪拌設備》(GB/T 17808―2010)的規定,瀝青混凝土攪拌設備總成包含:冷料供給系統、干燥滾筒、燃燒器、熱骨料提升機、振動篩、熱骨料倉、計量系統、攪拌器、粉料供給系統、瀝青供給系統、導熱油加熱爐、成品料倉、除塵系統、電氣控制系統、氣路控制系統以及安全與環保系統[2]。
3傳感器在瀝青混凝土攪拌設備中的分類及原理
3.1冷料倉傳感器
混凝土攪拌設備的冷料倉安裝有濕度測量微波傳感器,用來檢測骨料含水率。常用的有英國HYDRONIX數字微波測濕傳感器HydroProbe II、HydroMix VI等。
冷料倉傳感器的工作原理為:當腔體插入砂石中時,帶有外槽縫天線的微波同軸腔共振器發射出的微波被砂石吸收,共振特性曲線的峰值隨微波被砂石吸收而衰減,測量微波的衰減量即可檢測砂石的濕度。
骨料的含水率是瀝青混凝土的一項主要技術參數。瀝青混凝土骨料烘干加熱所需的熱量,一部分是骨料本身溫升的需要,另一部分是用來使骨料中的水分汽化,因此骨料含水率高,消耗的熱量多,能耗大。而且水汽量大對通風煙道也有不利影響,易使煙道結露,影響除塵布袋的使用效果及壽命。在冷料倉設置傳感器,為骨料濕度檢測提供了保障和依據。
3.2計量模塊中的傳感器
混凝土攪拌設備裝有許多計量模塊,如骨料計量秤、礦粉計量秤和瀝青計量秤等。這些計量模塊通常使用三點或四點承載式電子秤,稱量單元均為電阻應變式稱重傳感器,常用品牌有美國TOLLEDO:SB 、MTB以及STC等系列產品。
稱重傳感器的工作原理為: 傳感器(或稱彈性元件、敏感梁)在物體重力的作用下產生彈性變形,粘貼在它表面的電阻應變片(又稱敏感元件、轉換元件)也隨之產生變形,使其阻值發生變化(可能增大,也可能減?。?;檢測電路會檢測出電阻的變化,并把變化量轉換為相應的電信號(電壓或電流)輸出。稱重傳感器的主要指標為額定容量和靈敏度。
3.3溫度傳感器
(1) 導熱油系統一般使用鉑電阻溫度傳感器STTT系列,其工作原理是利用金屬鉑(Pt)的電阻值隨溫度變化而變化的特性,該特性具有很好的重現性和穩定性。鉑電阻溫度傳感器穩定性好,精度高,應用溫度范圍廣,是中低溫區(-200 ℃~650 ℃)最常用的一種溫度檢測器。
(2) 骨料測溫系統采用防腐熱電偶傳感器NFWRN433(-40 ℃~400 ℃)。其工作原理是:將兩種不同成分的導體兩端焊接,形成回路,直接測溫端叫測量端,接線端子端叫參比端;當測量端和參比端存在溫差時,就會在回路中產生熱電流,儀表就會指示出熱電偶產生熱電動勢的對應溫度值。熱電偶的熱電動勢將隨著測量端溫度的升高而增大,熱電動勢的大小只和熱電偶導體材質以及兩端溫差有關,和熱電極的長度、直徑無關。不同材質的熱電偶用于不同的溫度檢測范圍,且靈敏度也各不相同。對于大多數金屬材料熱電偶而言,靈敏度大約在5~40 μV?℃-1之間。
(3) 某拌和站的骨料及成品料溫度采用美國雷泰高溫紅外線測溫儀CSI檢測。
其測溫原理為:紅外線測溫儀由光學系統、光電探測器、信號放大器及信號處理、顯示輸出等部分組成,被測物體和反饋源的輻射線經調制器調制后輸入紅外線檢測器,兩信號的差值經放大器放大,從而控制反饋源的溫度,使反饋源的光譜輻射高度和物體的光譜輻射高度一樣,顯示器同步顯示被測物體的溫度。
該產品針對瀝青混凝土攪拌設備進行過設計改進,增加探頭增透膜,它不但有防腐蝕效用(針對攪拌缸下成品料產生的煙氣),還可以避免氣體對探頭產生的沖擊影響測溫的準確性。
主樓平臺大梁采用壓電微型一體化振動變送器PR3010,測量范圍為0~5 mm?s-1,在壓電式加速傳感器基礎上增加了內置的測量、轉換、積分、放大、變送等主要電路,以實現速度量的輸出。
成品運料小車位置檢測、斗式提升機從動端脫鏈檢測以及冷料給料機缺料檢測等系統,均采用電容式開關型傳感器接近開關。其原理是:被測物件與開關外殼作為極板形成電容器,測量時隨關物件向測量頭靠近,電容的介電常數發生變化,從而使電容量發生變化,電路狀態同步變化來控制開關的連通或斷開。
4結語
在瀝青混凝土攪拌設備中,傳感器被大量應用,通過及時準確檢測并反饋各核心技術點的溫度、濕度、位置等工作狀況,可以確保整套設備安全可靠運行,極大地提升了瀝青混凝土攪拌設備的品質。傳感器新技術的發展及應用,將進一步促進瀝青混凝土攪拌技術的進步與提升,遠程監控、全程自動化作業在未來可能成為現實。
參考文獻:
關鍵詞:瀝青攪拌設備;一級除塵器;回收粉;試驗
中圖分類號:U415.52文獻標志碼:B
Experimental Study on Performance of Primary Dust Collector and Recycled Powder of Asphalt Mixing Plant
XIE Liyang1, WEI Junwei2
(1. Key Laboratory for Highway Construction Technology and Equipment of Ministry of Education, Changan University,
Xian 710064, Shaanxi, China;2. Jiangsu Huatong Kinetics Co., Ltd., Zhenjiang 212000, Jiangsu, China)
Abstract: In order to reasonably select the primary dust collector of asphalt mixing plant and improve the dust recovery performance, the working principle and characteristics of the cyclone, the louver and the volute forms of dust collectors were analyzed. Tests on recycled powder were conducted on three 4000type asphalt mixing plants on the site, and the particle size, hydrophilic coefficient and plasticity index of the dust recovered by the primary dust collector were obtained. And the average range of the particle size was given for the first time, providing reference for the design and selection of primary dust collector.
Key words: asphalt mixing plant; primary dust collector; recycled powder; test
0引言
瀝青攪拌設備的除塵系統一般由一級機械除塵器和二級袋式除塵器組成。一級除塵器的工作原理是通過粉塵顆粒所受各種力的作用捕集煙氣中的粉塵,主要形式有重力除塵、旋風除塵和慣性分離式除塵設備及其衍生出的多種結構[1]。目前,攪拌設備常用的一級除塵器有蝸殼式除塵器、旋風除塵器和百葉窗式除塵器[24]。
這3種類型的除塵器一般作為瀝青混合料攪拌設備除塵系統的氣體預處理設備使用,其結構形式比較適合用于處理粉塵濃度高、氣體流量大的場合。工作時,從烘干筒排出的粉塵經一級除塵器回收,剩余部分與加熱的骨料一起送入到攪拌缸中,與瀝青、礦粉攪拌成瀝青混合料[56]。其中回收的粉m作為瀝青混合料級配的一部分,粒徑應控制在75 μm以上,如果回收粉塵粒徑過小、級配含量波動較大的話,勢必影響混合料級配,使吸附瀝青總表面積減少、礦料顆粒表面裹覆的瀝青油膜增厚,致使瀝青混合料馬歇爾穩定度和流值產生較大變化,影響瀝青混合料質量[79]。
在瀝青攪拌設備中適量使用回收粉塵,可減少礦粉的使用量,節約成本、能源和資源。美國在瀝青混合料生產過程中,每年要產生600~800萬t粉塵,其中80%~90%的粉塵又被重新利用。由于中國受到施工規范的限制,遠未達到這個比例。因此,對一級除塵器工作性能和回收粉的性質進行研究就顯得非常必要,這對節約施工成本、環境保護具有重要意義。
1一級除塵器及工作原理
1.1旋風除塵器
自發明開始旋風除塵器便在氣固分離領域大量使用,現在瀝青攪拌設備上應用最多、除塵效率較高的就是XLT/A型組合式和立式多管旋風除塵器。XLT/A型組合式除塵器由煙塵進口、圓筒、錐體、排灰口和排氣口等結構組成。工作時,從烘干筒中抽出的煙氣粉塵沿器壁以較快的速度從進口斜向進入除塵器,氣流緊貼除塵器壁做螺旋運動,形成繞分離筒的旋轉流。在旋轉運動過程中,粉塵顆粒受到離心力作用不斷被甩向筒壁。在各種力的相互作用下,煙氣中的粉塵沿器壁逐漸滑落到排灰口,由螺旋輸送機排出;沒有被捕捉的塵粒隨氣流通過排氣口逃逸。
YLT/A型組合式除塵器與一般旋風除塵器的區別是:分離筒圓筒部分較高,錐體較??;進氣管傾斜,其軸線與水平成15°;排氣管裝有導流蝸殼,用于改變旋轉氣流方向。這種除塵器除塵效率較高,并具有布置緊湊和運行平穩等特點,但其耐磨性較差。
立式多管旋風除塵器由1個殼體和若干個立式旋風子組裝而成,殼體上有煙氣進出口、煙氣分配室和儲灰斗及排灰裝置等。由于旋風子直徑較小,在氣流速度較大的情況下容易被磨損,后來逐漸用耐磨鑄鐵旋風子和陶瓷管旋風子代替鋼板旋風子,但缺陷明顯?,F在這種除塵器使用較少。
1.2百葉窗式除塵器
百葉窗式除塵器主要由煙氣進口、斜板、內斜板、排除口和百葉窗等結構組成。它能有效去除高溫煙氣中的大粒徑粉塵顆粒,防止過熱的塵粒損壞濾袋。除塵器左右端面為斜板,作用是讓含塵煙氣中的大顆粒粉塵在與之碰撞后,受重力的作用順斜板滑入排塵口后分離。當含塵煙氣進入沉降箱時,煙氣中較大的粉塵顆粒在重力的作用下先碰撞到斜板,沿斜板滑入排灰口被分離;另外一些粉塵在向前運動時,受離心力和慣性力作用,改變方向甩向斜板上被分離;還有相當一部分粉塵隨煙氣撞擊百葉窗葉片,由于百葉窗葉片具有彎曲角度,含塵氣流撞擊后速度減慢,煙氣內的粉塵在重力沉降作用下被分離。
百葉窗葉片能加速氣流急轉速度,提高除塵效率,但過高的速度會引起已捕集粉塵的二次卷揚。因此,氣流的適宜處理速度為10~15 m?s-1。葉板間的距離取20 mm,擋灰柵葉板與百葉窗擋灰柵軸線的傾角一般為30° ,百葉窗的主要缺點是柵格磨損較快,影響其使用壽命。因此,擋灰柵宜用耐磨鋼材或鑄鐵制作。對于百葉窗式除塵器,含塵煙氣沖撞百葉擋板的速度越高,氣體流出速度越低,逃逸的粉塵量就越小,除塵效率越高。
百葉窗式除塵器的除塵效率稍低,對20 μm以下的粉塵顆粒不能較好的捕捉,在抽氣率為10%,壓力損失為400~500 Pa時,配合其他除塵器使用時的除塵效率見表1。
蝸殼式除塵器是一種依靠流體慣性力和離心力作用分離固體塵粒的除塵設備。它是在蝸殼濃縮分離器的基礎上把內部原有的圓筒形導流板改成2塊可調整方向導流板和1塊固定導流板的結構形式。正常工作時可根據需要調整的導流板方向來調節除塵器中流體的流動速度和軌跡,從而達到調整除塵效率的目的。蝸殼除塵器內部流體壓力損失較小,屬低阻型除塵器。
蝸殼式除塵器具有2個特點:一是蝸殼體為漸開線或者對數螺旋線,可減輕氣流對殼體的沖擊和擾動,為氣流提供一個較平穩的過渡過程;二是可通過調整導流板的方向來調節除塵效率,適合用來回收粉塵。作為一個單獨總成,蝸殼體除塵器加工、安裝較為方便,在使用過程中,若出現問題,可及時進行維修。
目前,國內瀝青攪拌設備一級除塵一般采用蝸殼除塵器,而國外瀝青攪拌設備一級除塵多采用百葉窗除塵器或重力除塵器。
2回收粉粒徑試驗
影響蝸殼除塵器顆粒分離的因素較多,如骨料的含泥量、含水率、加熱溫度,烘干筒的負壓,燃燒產生的煙氣溫度、流速,除塵器的結構形式等[1013],但除塵器的結構形式起絕對作用。為比較不同一級除塵器的除塵性能,在工地現場進行了驗證試驗。用3臺4000型攪拌設備進行試驗,除塵形式為百葉窗式和蝸殼式2種,在一級除塵器排灰口處取樣,每種工況取3個樣本,粉塵粒徑先進行篩分,篩底粒徑大小由日立S4800型場發射掃描電鏡完成。粉塵顆粒形狀見圖2,粉塵的總平均粒徑采用質量平均粒徑的算法,見式(1)。
式中:di為篩分第i級顆粒的中間粒徑(mm);dm為篩底的中間粒徑(μm);yi為篩分第i級顆粒質量占總質量百分比(%);ym為篩底質量占總質量百分比(%)。
顯微鏡下的粉塵并不是理想狀態中的規則球形結構,其微觀結構是由多個微小粉塵集聚形成結構疏松的粉塵體。在放大5 000倍后,從圖中可以看出在大粒徑的粉塵上吸附、粘連著許多粒徑極細小的片狀粉塵,篩底片狀微塵粒徑很小,一般不大于5 μm。
2.1百葉窗除塵器顆粒尺寸檢測
在一級除塵螺旋出口取樣檢測,一級粉塵取樣篩分結果見表2。
同樣,蝸殼除塵器在不同的工地現場,所得的試驗數據差異很大。這與粉塵粒徑、冷骨料含泥量、烘干筒負壓、除塵器結構及進口風速等因素有關,若冷骨料含泥量較大、它們之間的結合強度較弱或負壓較大,這些都可能使塵粒徑增大。因此,對于一級除塵器而言,回收粉總平均粒獎浠應在009~1 mm內。
為提高回收粉的粒徑大小,首先應控制一級除塵器的進風量,風量的大小與烘干筒的負壓、除塵器的進口風速密切相關;其次應根據粉塵粒徑的變化,調整導流板之間的相對位置,抑制除塵器由于結構不對稱引起的渦核擺動現象,減小除塵器椎體及排灰口附近出現的滯流和返混渦流,使粉塵易于分離[1420]。
3回收粉路用性能指標
從表2~4可以看出,回收粉中篩底占了相當大的比例,這些粉塵要作為礦粉的一部分添加到瀝青混合料中,在《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40―2004)中規定:拌和機的粉塵可作為礦粉的一部分回收使用,但每盤用量不得超過填料總量的25%,摻有粉塵填料的塑性指數不得大于4%。
對篩底回收粉性質的試驗研究主要依據現行《公路工程集料試驗規范》(JTG E42―2005)的規定進行試驗,如表5所示。
可知,回收粉各項性能指標符合規范要求,但值得說明的是,回收粉的細度、酸堿性和混合料中的粉塵參入量是一個變化值。這是因為粉塵細度受烘干筒的負壓控制,負壓越大,烘干筒內氣流速度越快,被吸附的粉塵粒徑就越大。在實際工作時,操作人員要隨時根據冷骨料的含水量、各料倉供料情況來調整負壓,因此被吸入一級除塵器回收粉的細度也是隨時變化的;另外回收粉中含有的大量的SiO2,其含量越大,回收粉的酸性也越大,酸性變大將導致混合料的黏結力下降,進而降低混合料的水穩定性。另外從表2~4還可以看出,篩底所占篩分通過百分率也是波動變化的,這導致回收粉與礦粉的比例無法準確控制,影響混合料的級配。
4結語
(1)對3種類型的一級除塵器的工作原理和特點進行了分析,論述了國內和國外在瀝青攪拌設備一級除塵器選擇上的差異。
(2)對百葉窗除塵器和蝸殼除塵器所回收的粉塵粒徑進行了試驗研究,結果表明這2種類型的除塵器除塵效率較高;粉塵總平均粒徑變化區間應在009~1 mm之內,滿足施工要求。
(3)篩底回收粉作可為填料的一部分摻入到瀝青混合料中,其性能指標符合規范要求,經試驗驗證:表觀相對密度在2.5~2.7 t?m-3、親水系數在065~086、塑性指數小于1,主要性能指標滿足要求。
參考文獻:
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HSE管理體系是一種事前進行風險分析,確定自身活動可能發生的危害及后果,從而采取有效的防范手段和控制措施防止其發生的有效管理方式。瀝青攪拌站作為路面施工中的關鍵設備,其生產工藝復雜、工序繁多,各種事故隱患對職工的人身健康安全及環境都構成了嚴重的威脅,因此,建立健全HSE管理體系不僅是對原有管理制度行之有效的支持,而且能按照計劃實施檢查改進四個階段,即PDCA循環來運行,通過“持續改進”提高設備全面管理的有效性。
二、對瀝青攪拌站安全(S)管理
瀝青攪拌站主要有集料系統、烘干系統、除塵系統、提升篩分系統、攪拌系統、拉運系統、瀝青加熱系統等部分組成,集中了熱學、電學、機械學、氣路、自動控制等學科,給設備的全面管理帶來了一定的難度。安全作為一種沒有觀眾的運動,如要控制好,必須從自身與工作環境的關系進行全面和系統的分析,查找身邊的隱患,認識可能存在的安全危害,評估危害的風險,采取系統的預防方案和制定緊急事故的處理預案。在以前,由于沒做好危險隱患的分析和預防措施的制定的工作,出現各種各樣的問題,如冷料塌方事故、礦車碰人事故、除塵箱著火事故等,給單位帶來了損失。為了減少各類事故的發生,降低成本,在對人員構成、設備、施工工藝等諸要素綜合分析的基礎上,從各客觀因素中找出影響施工安全的危險源,針對各危險源預設控制界面和控制點,預先確定實施要點、安全技術措施和應急處置預案,確保對危險源的控制有計劃、有實施、有檢查、有改進,在不斷循環(PDCA)的基礎上,實現設備零故障的大目標。
1、建章立制,落實到位。
瀝青攪拌站作為一個最基層的班組,強化設備的安全管理,緊緊圍繞集團公司提出的“十字作業”方針、“四懂三會”、油水“五定”等設備管理制度,做到“五個到位”即思想認識到位、管理組織到位、規章制度到位、安全措施到位、檢查督促到位,建立《交接班制度》、《崗位責任制》、《瀝青攪拌站安全交底書》、《安全技術操作規程》、《安全巡檢制度》、《瀝青攪拌站搬遷過程的安全管理制度》等一系列規章制度,這些都是設備安全生產的基礎。
從當前世界上比較先進的設備管理模式來看,無論是RCM(預防性維修管理)還是TPM全員生產維修制,都把設備的重點危險源、危險點的作業過程作為重要控制點,并建立有效的督管機制。瀝青攪拌站重點危險源如:攪拌設備中的礦車系統、攪拌系統、輸送皮帶、自動控制系統等聯動部位,對這些重點危險源建立了《日檢日保制度》,每天開工前按照瀝青攪拌站巡回檢查路線圖進行點、面檢查,對設備的現場安全生產情況作檢查,查出的問題立即檢修,絕不使設備帶病堅持工作。
為防止安全事故的發生,還必須結合開發新技術、新工藝,把科技含量的提高作為有效手段,如在生產中安全用電采用TN-S系統,并對礦車制動部分由以前的電機反接制動改為比較先進的變頻制動,這都是瀝青攪拌站在生產中的安全保證,大大的增加了設備運行的安全可靠性,將可能出現的安全隱患降到最低點。
2、加強教育,全員參與。
事故成因理論認為,人的不安全行為、物的不安全狀態和環境因素是產生事故的三大原因,安全專家通過分析我國近年來的事故,標明80%左右的事故是由于操作人員違章造成的。
瀝青攪拌站作為路面施工的大型設備,復雜環節較多,影響安全事故的因素較多,現場操作作為整個安全生產最重要的一環,所有的工作多都是為了圍繞現場操作進行的,所以瀝青攪拌站安全生產中必須重視操作人員安全教育,加強設備操作手的安全技術培訓,使他們受到了較好的安全、健康教育,切實增強操作手的安全意識,主動從自我著手,對自己的心理和行為進行認識、體驗與控制,提高自我安全防護能力,自我保護意識高就是安全生產的一個重要原因。
三、對瀝青攪拌站環境(E)管理
筑養路機械在施工中往往不可避免的對環境造成污染,這就要求管理人員、操作人員要有環境保護意識,增強環保的自覺性、主動性,建立健全環保管理制度。在瀝青攪拌站日常維修中經常出現的廢棄物,如油手套、廢棉紗、變質油等,如果處理不好都將會造成嚴重的環境污染,通過HSE管理,制定維修時的污染物處置、處理和排放管理措施,對廢棄物進行分類回收處理,將環境危害降到最低。定期對瀝青攪拌站進行環境噪音污染、粉塵污染進行監測,并建立《環境監測臺帳》。
瀝青攪拌站作為一個重點施工設備,在生產中,各種揚塵、噪音、廢棄物的排放等占用了很大的比例,如果處理不好將直接影響環境,加強設備管理,對設備實行定期、不定期的檢查和診斷,及時發現并解決問題,積極采取新工藝、新技術維修保養設備。對于產生噪聲和振動的設備、裝置,應采取消音、隔音、防震等措施,控制和減少噪聲、振動污染。例如除塵系統的效果直接影響環境,加大技術改造和維護保養的力度,保證瀝青攪拌站的除塵效果,為了恢復BA-1500瀝青攪拌站脈沖反吹系統,利用25個手動球閥替代已失效的碟閥,既保證了除塵器的良好除塵效果,又降低了維修成本。在瀝青攪拌站的操作維修過程中,存在瀝青、粉塵等一些對人體有害的物質,以及瀝青攪拌站在運轉過程中廠界噪音,都直接對人體健康造成了影響。如燃燒器轉速快,鼓風量大,相應的帶來噪音就大,為了達到國家使用標準安裝消音器,配備反射式阻聲器,使距離燃燒器一米處由110分貝降到92分貝,距離十米處噪音不超過70分貝,達到國家標準。
四、瀝青攪拌站生產中健康(H)管理
瀝青攪拌站經常是處于噪音、煙塵污染、有害氣體的環境下,在這種環境下的操作人員必然身體受到影響,應定期組織操作手進行HSE培訓,對操作人員開展經常性的健康衛生檢查,每周進行一次個人衛生評比,不能因為工作、維修環境差,忽略自身的衛生,做到有病提早治理,沒病提早預防,可以預防因長期在瀝青攪拌站工作造成的職業病,如肺部疾病、耳部疾病等,成為保證職工健康的有利保障。例如粉塵中含有多種重金屬化合物、二氧化硫和二氧化氮及一些致癌物質,長期處于粉塵環境中,會導致肺癌、肺病、中毒癥狀,所以當設備出現故障征兆或發生故障時,必須及時停機修理,尤其對環保設備更應及時修理,否則容易造成環境污染和操作人員及相關人員的健康危害。在操作室設立了一個衛生急救箱,配備常用急救藥品,如:創可貼、急性腸胃藥、防暑藥、繃帶等。
瀝青攪拌站運行管理中的關系圖
【關鍵詞】瀝青混凝土;燃燒器;燃氣改造お
1. 瀝青攪拌設備油氣兩用燃燒設備選型
1.1 骨料烘干滾筒是瀝青攪拌站的重要設備,其主要功能是去除骨料中的水份,并將骨料加熱至所需溫度,一般普通瀝青砼160~190℃;改性瀝青砼190~220℃左右。烘干滾筒相當于一臺流動床熱交換器,其換熱效率高,骨料的烘干加熱效果就好,設備生產效率也就高。瀝青攪拌烘干滾筒是由燃燒器火焰直接燃燒加熱提供骨料所需熱量。因此滾筒燃燒器的選擇對瀝青攪拌站設備的技術性能改造起著重要作用。
1.2 烘干滾筒分為調整、烘干和燃燒三個區。進入滾筒的骨料還具有一些粘性,撒播性能不好,調整區中帶槽口或鋸齒的撥料板可將其打散、調整均勻。燃料在燃燒區中完成燃燒,形成高強度火焰對骨料進行高效輻射加熱,高溫煙氣穿過烘干區和調整區的料簾對骨料進行對流換熱,煙氣最后經除塵器后從煙囪排出。如果尾氣溫度不符合布袋除塵器的要求,設備調試中可對對流換熱量做適當調整,即對調整區或加熱區撥料板數量做適當增減。
1.3 瀝青攪拌站烘干滾筒燃燒區短,容積熱負荷高。以3000型拌和站為例,滾筒內有效凈空間(以撥料板邊緣計算)內徑為2.2m、3m長的燃燒區形成的燃燒空間就是燃燒區容積:
V=LπD2/4=3×3.14×2.22/4=11.4m3
計算燃油量為1 6 8 0Kg/h(一般燃油熱值為1 05 0 0 Kc a l/Kg),總燃燒熱量:
Q=1680×10500=1764萬Kcal/h
計算容積熱負荷:
qv=Q/V=1764×11.4=154.7萬Kcal/m3
經換算相當1800KW/m3,是工業鍋爐的燃燒容積熱負荷(200~500 KW/m3)的3.6~9倍。因此單從提高燃燒強度而言,長火焰的燃燒器就不適合用于要求高容積熱負荷的瀝青砼拌和用烘干滾筒。
圖1 瀝青攪拌設備油氣兩用燃燒設備
1.4 瀝青攪拌站烘干滾筒是一種適用高強度燃燒的特殊換熱裝置,燃料消耗直接影響設備運行成本。為了最大限度提高換熱效率,降低運行成本,技術改造時應采用符合要求的專用燃燒器,盡可能提高燃燒強度。以及同時考慮火焰長度的可調性,燃燒區撥料板結構形式,做到料簾不澆打火焰,燃燒器大小火調節比寬,煙氣中的CO含量低等等,以期獲得最好的設備配置性能。
1.5 StarJet系列燃燒器是為瀝青攪拌站烘干筒設計的專用燃燒器,燃燒器設計時充分考慮了攪拌站烘干筒對容積熱負荷、對調節比等特殊要求,如圖1所示,容積熱負荷分別可達1560~2070 KW/m3和1814~2580KW/m3,完全能實現在有限的燃燒空間內完成充分燃燒,在小空間內產生很高的熱負荷,以高強度輻射換熱有效地保證了烘干筒內最佳換熱效果。
1.6 通過技術討論和各種燃燒設備的對比,LINTEC C SD―2500型瀝青攪拌設備技術改造也確定采用美國豪科的瀝青拌合專用油、氣兩用雙燃料燃燒機,該機為多燃料品種,可燃輕、重、渣油、天然氣及各種工業氣體。并且已在ASTEC LB―3000型瀝青攪拌設備上燃油使用多年,性能比較穩定。技術改造更換的StarJet燃燒器特點如下:
(1)燃料為渣油、重油、輕油、天然氣,無需更換噴嘴,適應范圍廣泛。
(2)低壓霧化,只需普通油泵,避免頻繁更換泵的煩惱,使用壽命長。
(3)火力調節比寬7:1,火焰可調,適合不同結構的滾筒。
2. 技術改造工程實施參考方案
2.1 燃燒器使用天然氣燃料工藝參數要求。
(1)天然氣調壓站出口壓力為0.03MPa,直供滾筒燃燒器。
(2)供給LINTEC2500瀝青拌合滾筒轉爐燃燒器天然氣流量約1290m3/h。
(3)供給ASTEC3000瀝青滾筒燃燒器天然氣流量約2100m3/h。
2.2 燃燒器使用天然氣燃料管道流程。
室外天然氣管網(壓力約在0.2MPa范圍)用戶調壓站(設備管前動壓力保證0.03MPa)接燒嘴天然氣管組燃氣調節蝶閥進燃燒器噴嘴爐膛燃燼除塵、排煙系統。點火方式用液化氣瓶點火。
2.3 燃燒器更換主要配套件。
燃燒器本體、燃油管組、天然氣管組、高壓霧化風機與電機、BCS3000燃燒電氣控制盤、自動點火及火焰監測系統。
2.4 燃燒器更換技術說明。
燃燒電氣控制系統與現運行設計系統相連接。燃燒器可快捷進行油、氣燃料切換?,F運行設備除塵、引風機及負壓測量、物料紅外測溫等與燃燒控制不相連系統不修改。針對2500型需拆除原燃燒器及高壓油泵、一級供油離心泵。更換齒輪油泵一臺。
【關鍵詞】觸摸屏; PLC; 改性瀝青設備控制; 應用設計
Abstract: the application of PLC in order to make more flexible and realize the machine and site operation tends to be visualized man-machine interface, the touch screen and PLC control system for the combination of design. The system characteristics through RS232 serial communication is a touch screen, to management and control, and the combination of easy real-time monitoring, reduce the failure rate, enhanced the production efficiency.
【 keywords 】 touch screen; PLC; Modified asphalt equipment control; Application design
中圖分類號:TM153文獻標識碼: A 文章編號:
0、引言
隨著科技的飛速發展, 越來越多的機器與現場操作都趨向于使用人機界面, 而PLC 控制器強大的功能及復雜的數據處理也要求有一種功能與之匹配而操作簡便的人機界面。觸摸屏的出現無疑是21世紀自動化領域的一個巨大革新。觸摸屏和PLC的組合使用已經成為主導形式。同時可以設置參數、顯示數據、以動畫等形勢描繪自動化過程,使得PLC的應用可視化。
觸摸屏是一種連接人和機器的人機界面, 它代替了原始的控制臺和顯示器, 可用于數據顯示和參數設置,并且可以用動態曲線的形式描述系統的控制過程; 擴展了PLC的功能,可實現管道、閥門、指示燈的顏色變化,電氣開關閘刀的開合、檔板的開關、多選一開關的實現等;減少了按鈕、開關、儀表等儀器的使用。
PLC是一種結構簡單、通用性好、功能較完備的新型控制元件, 其主要優點是抗干擾能力強,控制系統設計、修改、調試方便,工作量少。功能強大 PLC 具有開關量輸入 / 輸出,模擬量輸入 / 輸出,大量的內部中間繼電器,時間繼電器,特殊繼電器,數據寄存器,可進行邏輯控制、數據處理、模擬量處理,可以提高系統的可靠性和穩定性以及生產效率,特別適用于工業控制。
1、觸摸屏和PLC在LM-2型改性瀝青設備控制系統中的應用
1.1. 數據流程圖
在LM-2型改性瀝青設備控制系統中,MT6000/8000 T Series 主要是發揮工業流程監控、數據顯示、資料存儲、打印、生產管理、生產操作命令的作用,它并不參與過程控制, PLC 主要是采集現場生產信息,及時向MT6000/8000 T Series 傳送各類生產狀態和數據如:瀝青溫度、瀝青液位、瀝青流量、攪拌機的狀態、各添加劑的劑量稱量斗的傳感信號,操作臺的開關信號等,使向MT6000/8000 T Series 能以生動形象的動畫形式及時顯示出來, PLC 根據程序運行結果和向MT6000/8000 T Series 的指令來控制現場設備。具體見如下框圖:
1.2. 系統配置框
2、LM-2型改性瀝青生產設備控制中的設計實例
我們在該實例中用到的觸摸屏為MT6000/8000 T Series ( 彩色LCD ) ;PLC采用日本Panasonic公司 FB 系列 PLC 的一款,其型號為 FBe-28MC ( 128點,16 點IN / 12 點OUT ) 。2.1、工藝流程改性瀝青生產設備系統,由于其組成設備多,瀝青的溫度要求嚴格,添加劑的劑量要求嚴格。HMI與PLC通訊引用在改性瀝青生產系統,很好的滿足了工藝要求,改變了傳統復雜的按鈕控制方式。如下圖示,改性瀝青生產系統的流程圖如下。
LM-2型改性瀝青生產設備系統用到了一臺膠體磨、兩臺瀝青泵和25個氣動閥門控制,還有七個液位傳感器和溫度檢測器。這些檢測設備檢測到的信號,通過通信電纜傳送到PLC,PLC對信號進行處理。PLC通過通訊電纜,將信息傳送給HMI,這樣在HMI界面上得到顯示,方便操作技術人員進行相應的操作。
由于LM-2型改性瀝青生產設備的各種閥門數量眾多,基質瀝青計量與添加劑的計量控制要求嚴格,瀝青溫度要求控制準確,如果在生產過程中要用人手操作,則要浪費大量人力和生產時間,生產效率低。我們根據改性瀝青生產的工藝流程用PLC編程的方式來設定各個閥門何時開啟與關閉,瀝青泵何時啟動與停止,燃燒機何時加溫與停止加溫或保溫,達到什么溫度時向攪拌罐添加多少添加劑,生產到設定量時停機。我們采用了對PLC編程的方式,來實現改性瀝青生產自動化,這是很容易解決的。
2.2、攪拌罐的加溫恒溫設計:由于本系統采用燃燒機加溫,加溫過程存在一定危險,所以燃燒機的啟動停止不采取PLC控制,而采用人工控制。
1、在攪拌罐體安裝一根PT100熱電耦。
2、在控制室安裝一臺松下溫控器,把熱電耦的數值顯示出來。設置溫控器的控制方式為:on與off模式。設定溫度上限為185℃。當攪拌罐的溫度到達185℃時溫控器的控制觸點變為開路。
3、燃燒機的啟動采用24V直流繼電器來控制,取繼電器的任意一組常開觸點來做啟動燃燒機的自鎖觸點。
4、燃燒機的24V啟動電源的正極通過松下溫控器的控制觸點,再接到繼電器的工作線圈正極。這樣一來,當攪拌罐的溫度到達185℃時溫控器的控制觸點變為開路,接到繼電器的工作線圈的電源斷開。燃燒機停止工作。當攪拌罐的溫度低于185℃時,溫控器的控制觸點恢復為常閉,燃燒機需要人工啟動才會啟動。
摘要:隨著近年來湖瀝青改性瀝青在工程上的廣泛應用,關于湖瀝青改性瀝青的研究越來越多,本文重點介紹了湖瀝青改性瀝青在施工工藝上面的一些研究,以期對運用湖瀝青改性瀝青工程施工提供參考。
關鍵詞:湖瀝青改性瀝青 施工工藝 質量控制 溫度控制
一、TLA湖瀝青及其改性瀝青特點
特立尼達湖瀝青是一種天然形成的物質,它本身是瀝青而不是合成添加劑,其物理和化學特性與常規瀝青完全一致,因此它作為一種瀝青改性劑摻加到石油瀝青中,兩者具有良好的混融性,混合后的瀝青在使用性能方面得到了改善。改性瀝青時只需在一定的溫度下直接投入拌缸攪拌即可,大大簡化了工藝,降低了投資,成品改性瀝青十分穩定,在生產、存儲、運輸和使用等方面也很簡便。所以近年來湖瀝青改性瀝青在工程上得到了廣泛應用。
二、TLA改性瀝青的制備
TLA改性瀝青不同于SBS改性瀝青是物理改性而非化學改性,所以配制工藝不復雜,只需在一定的溫度下融化特立尼達湖瀝青,然后按照添加比例將特立尼達湖瀝青傳送到普通瀝青中,同時攪拌均勻。由于湖瀝青中含有大概35%左右的灰分,所以在TLA改性瀝青配制過程中要防止產生灰分沉淀,采取必要的手段保障TLA改性瀝青的均勻一致。湖瀝青的攪拌和其他改性瀝青的攪拌有著明顯的區別,由于灰分的存在如果采取普通改性瀝青的攪拌方式那么灰分將集中于攪拌容器的中間,為了解決這一問題湖瀝青的攪拌一般需要需要融化設備(重20.5t ,外形尺寸8000mm ×2400mm ×5332mm ,容量25t)一臺,融化攪拌設備(重20.5 t,外形尺寸7600mm ×2400mm ×2650mm ,容量20t) 兩臺,這種融化設備的攪拌方式是采取在立方體容器的中間設立一個攪拌軸,攪拌軸上下進行攪拌,這樣可以有效的控制灰分的均勻性。在TLA混合瀝青的生產控制中主要是控制拌和溫度、拌和時間和成品的均勻性。先將基質瀝青及TLA分別預熱到150℃,然后泵送入攪拌罐并將拌和罐溫度提高到170℃,約攪拌40 min后,取樣測定TLA 混合瀝青的有關指標,并檢查其均勻程度。
三、混合料的拌和
拌和樓一般目前施工單位采用4000型,拌和周期不少于50s,其中干拌至少10s,濕拌40s。由于湖瀝青改性瀝青比SBS改性瀝青的耐熱性能強,所以其拌和成型的溫度可比SBS改性瀝青稍高(但最好不超過195℃,對于超過195℃的TLA混合瀝青混合料應予廢棄),也可以與SBS改性瀝青持平(185℃左右),成型溫度控制在165℃左右即可。表一為TLA改性瀝青混合料拌合溫度要求。
四、運輸
由于改性湖瀝青黏度大,運料車廂底部應涂刷適量的油水混合液,避免粘車,無論天氣狀況如何,均應加蓋保溫蓬布,到場溫度降低幅度不得超過10℃。
五、攤鋪碾壓
5.1碾壓方案
在攤鋪過程中,瀝青混合料必須緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪,一般來說攤鋪的時間宜控制在上午9點到下午4 點進行,攤鋪機速度控制在3m/min 以內,鋪筑效果很好。攤鋪過程中不得隨意變換速度或中途停頓,否則會引起路面平整度不良,混合料離析嚴重。在攤鋪過程中如因故不能及時碾壓時,應停止攤鋪,并對卸下的瀝青混合料覆蓋保溫,混合料來不及碾壓,溫度低至160°C以下的廢棄不用。碾壓具體流程如表2所示,碾壓溫度控制如表3所示。
5.2碾壓過程中的其他注意問題
5.2.1由于特立尼達湖改性瀝青混凝土攤鋪碾壓溫度控制是影響施工質量的關鍵所在,施工中應嚴格按表3中的攤鋪碾壓溫度控制施工,否則將出現平整度差、壓實度達不到規范要求等質量隱患。TLA 混合瀝青混合料對施工溫度的要求比較高,有效碾壓的溫度范圍比較窄,必須嚴格對施工進行合理的組織,應盡量避免晚上施工。因此,要求拌和樓的生產和混合料的運輸、攤鋪、碾壓能力必須配套,特別是碾壓機械一定要充足并有備用。碾壓應嚴格按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行,以切實保證施工質量。
5.2.2 初壓、復壓、終壓三個不同工序的壓實段落要比前一工序后退5~8m,不在同一斷面上進行。采用振動碾壓TLA 改性瀝青路面的時候,壓路機輪跡重疊寬度不超過20cm,采用靜壓時,壓路機輪跡重疊寬度不少于20cm。
六、檢測養護
對于碾壓成型的路面應及時進行常規檢測,對混合料進行馬歇爾試驗、抽提試驗,及時總結各項檢測數據,以便指導下一步施工控制。TLA改性瀝青混合料施工完畢后,必須在路面內部溫度降低到50℃以后才可開放交通。
七、總結
湖瀝青改性瀝青目前在很多地區還處于試驗階段,在國內還沒有大規模的使用,本文總結了湖瀝青改性瀝青在施工過程中湖瀝青改性瀝青的制備、混合料的制備、混合料的運輸、碾壓方案以及在施工過程中常遇到的問題,對其中需要嚴格控制的指標都給出了詳細的標準。
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瀝青混合料路面(以下簡稱瀝青路面)使用一定年限后,不能滿通的需要,必須進行養護或大修。在養護、大修重建過程中,會產生大量的廢舊瀝青混合料,這些物料中的石料和瀝青還具有一定的使用價值,如果不能合理有效回收利用,不僅浪費資源、增加道路修建成本,而且還會污染環境。因此從降低成本和環保出發,重新利用廢舊瀝青混合料成了公路建設和發展的必然。
國外20世紀30年代起,瀝青混合料再生技術就開始應用。到上世紀70年代末、80年代初,瀝青路面再生技術概念不斷完善,再生設備和工藝都得到了發展。到90年代初,就地熱再生技術發生了質的飛躍,多種再生機組及技術在美國和加拿大開始應用。
我國從上世紀90年代起公路交通事業高速發展,城市道路改擴建任務也日益加大。當時重點是放在建設上,很少關注養護問題,十幾年后的今天,道路出現不同程度的損壞,人們意識到養護的重要性。因為我國高速公路建設起步晚,技術力量儲備較少,經濟基礎差,氣候環境復雜,交通車輛超載嚴重;公路設計、施工、材料等方面受傳統觀念影響,有的地區把習慣的薄層表面處治、瀝青碎石路面的施工經驗和結構設計方法不加改造地沿用到高速公路;還有某些交通部門領導急功近利、盲目搶工期,使相當一部分高速公路瀝青路面使用情況很不理想,甚至發生了通車頭幾年就不得不面對大規模的維修。因此舊瀝青路面再生問題提到議事日程上來。各地紛紛組織人力物力研究解決相關的技術問題,政府部門也出臺了相關政策,鼓勵舊瀝青混合料的回收和利用??梢哉f,推廣瀝青路面再生技術是我國可持續發展的經濟建設的重要組成部分。
二、如何實現配套的瀝青路面再生機的技術問題
在間歇式攪拌站(廠)基礎上,如何加配再生機械,這種設備又怎樣才能滿足瀝青混合料的再生要求,國內不少工程機械制造專家,吸取國外的先進技術和經驗,結合間歇式攪拌站(廠)的特點,采用諸多的新工藝、新材料,從實用、高效、經濟、環保等原則出發,研發出符合我們國情的瀝青路面再生機。根據生產能力分ARM1000、ARM2000和ARM3000等,這些機械較好地解決了以下技術問題:
1.如何合理地對片狀和塊狀舊瀝青混凝土進行破碎和篩分問題瀝青路面翻修時不論是機械銑刨,還是人工開挖,都必須進行破碎和篩分,只有這樣才能保證再生料添加后的級配。破碎的舊瀝青混凝土,既粘又硬,原有的石料還不能進一步破碎。因此選擇反擊式破碎原理,對傳統破碎機進行改造,達到基本上破壞原有石料粒徑、大塊不卡死,細料不粘結的目的。篩分則根據用戶要求,一般可進行四種不同顆粒料的分級。
2.如何解決不同粒徑的再生料配比問題通過篩分的三種再生料,按一定的比例進行混合,然后進入加熱滾筒。級配的控制是采用高精度皮帶稱來準確控制冷料供給,通過變頻器及時改變不同規格料的供給量和比例。稱重終端儀表顯示累計量和正在進行中的每小時的供給量。
3.如何合理地對再生料進行加熱問題為防止附著在石料上的瀝青在加熱過程中進一步老化,采用氣流加熱方式加熱,熱氣流對再生骨料的加熱是一種長時間溫和的加熱方式。
防止瀝青老化的另一種方式,是將3cm以下的瀝青砂不通過干燥滾筒而直接進入到攪拌鍋,通過骨料對其進行加熱。
4.如何防止再生料在輸送過程中的粘結問題再生料在輸送過程中會因含有瀝青而到處粘結,造成堵塞。為防止輸送過程中粘結問題,首先采用熱氣流對再生料的通道進行加熱,再采用電加熱方式對料倉和稱量斗進行恒溫加熱。在結構上采用獨特的放料門結構,在開門放料的過程中利用汽缸動力來破拱,確保放料暢通。
5.如何合理準確地控制再生料和骨料之間的配比問題間歇式攪拌站(廠)優勢在于可準確控制不同規格材料的比例,保證成品料的級配。而所配的瀝青再生機對再生料有獨立的稱重系統,不影響原有攪拌站的稱重系統。采用PLC采集原有攪拌站(廠)的稱重、放料、故障反饋等信號,使再生料稱重系統和原攪拌站(廠)之間工作協調,為確保計量準確,采用二次補償原理來提高每一批次的稱量精度。
瀝青再生機與原來攪拌站(廠)要合理匹配,做到能隨意調節再生料和新骨料之間的比例和溫度,不使用再生料時不影響攪拌站(廠)正常生產;路面等級要求不高時啟動攪拌站(廠)的攪拌缸、瀝青供給系統、引風系統全部采用再生料加瀝青攪拌,也能滿足道路施工的要求??傊?,要使瀝青再生機攪拌站(廠)與配套,必須要自動控制元件靈敏而有效,各種指示、報警系統及時而準確,不僅自動化程度要高,而且操作方便快捷,才能便于推廣。
三、瀝青路面再生方式分類
舊瀝青路面的再生方式主要有就地再生和廠拌再生兩類,前者又可分為就地熱再生和就地冷再生兩種方式。
就地熱再生施工即用一臺綜合式再生重鋪機組,連續實現加熱、耙松、再生劑添加、加熱攪拌、攤鋪等工藝方案。該方案要求公路面層損傷較輕,而且聯結層和基礎層較完好。舊路面鋪層厚度大于50mm,且路面各種病害損壞深度小于50mm,舊瀝青針入度超過20(1/10mm),裂縫面積少于40%.就地熱再生特點是施工周期短,對交通干擾小,運輸量小,環保性好,但設備系統復雜,技術水平要求高,一次性投資大。工藝柔性較差,不能利用現有的攤鋪設備和技術。如維特根的RX4500和芬蘭的KM3000RS,日本格林環保養路設備有限公司生產的AR2000等。
就地冷再生施工工藝可對100mm至500mm的破損路面及路基進行再施工,先銑削粉碎并收集舊路面材料,加入一定數量的石灰、水泥、乳化瀝青或泡沫瀝青等添加劑,攪拌后作為再生后的基層混合料使用。在此基層上再罩上一層磨耗層和適宜的表面處置作為面層,成型新的道路供使用。
廠拌再生則是將銑削的舊瀝青路面材料運送到攪拌廠(站),破碎、篩分處理后根據不同的舊材料以及翻新道路的要求,部分或全部采用舊材料,添加一定的瀝青或再生劑,加熱攪拌后運送到施工現場,攤鋪、碾壓。廠拌再生又分連續式和間歇式兩種。
廠拌再生過程、質量易于控制,可對不同的舊材料進行再生,適用于生產多種材料的再生,施工周期長,對交通干擾大,運輸費用也大,但可利用現有的施工設備,投資小,上項目比較容易。
四、為何要選擇與間歇式攪拌站(廠)來使用瀝青路面再生機
選擇間歇式攪拌站(廠)的瀝青路面再生機,來回收和利用廢舊瀝青混合料的理由是:
(1)在投資成本上,間歇式攪拌站(廠)加配再生機明顯優于其他類型的再生設備。統計資料顯示,我國用于等級路面施工的瀝青攪拌站98%以上是間歇式,如果在間歇式攪拌站(廠)基礎上加配再生機,可以避免重復投資,能有效節約成本。
(2)對舊瀝青混合料回收再利用,不是簡單的再加熱和重新攤鋪。為了滿足公路使用性能的要求,必須通過加入新的集料和瀝青,使之能夠完全達到新攪拌混合料同等的質量。間歇式攪拌站能夠準確計量新集料和補充新瀝青。舊瀝青路面在銑刨或翻挖過程中,原有的骨料級配已經破壞,如果回收利用時不對再生料進行篩分和補充新集料和瀝青,就難于保證骨料的級配和油石比,也就不能滿足公路施工及使用性能的要求。
(3)間歇式攪拌站(廠)采用的是單獨加熱技術,專門為再生料配備一個獨立的滾筒和加熱器,為準確控制溫度提供了保障。有了這種條件,采用合理的加熱技術,可以有效地防止瀝青進一步老化。
Abstract: Due to its ride quality and the advantages of construction, asphalt pavement has being increasingly used for highway construction.It has become the main highway road pavemen type.With the constant improvement of our roads, the latter conservation becomes increasingly important .As a production base of mixture, whether the formation of asphalt mixing plant is scientific and reasonable or not will directly affect the cost control of conservation construction enterprises in asphalt mixture production process. This article will specifical describe the station location, equipment selection, graphic design in the course of setting mixing station, and finally study the actual case.The writer hopes that this theory could provide reference for the formation of a similar mixing design.
關鍵詞: 瀝青攪拌站;組建
Key words: asphalt mixing plant;formation
中圖分類號:TU72 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)14-0071-02
0引言
養護企業瀝青攪拌站相對于移動式攪拌站而言,其建設目的與移動式攪拌站有著很大的區別。移動式瀝青攪拌站往往服務于新建道路項目建設,其服務周期比較短,而養護型瀝青攪拌站組建目的在于為周圍臨近道路養護提供所需瀝青混合料,其服務周期一般較長。養護型瀝青攪拌站由于其服務周期長,其選址、機械選型及其平面布置合理與否將對后續的相當長一段時間內的道路養護施工工作產生很大的影響,因此必須高度重視其前期組建設計工作。瀝青攪拌站的前期組建設計工作主要包括三個工作,其一,為攪拌站的選址;其二,攪拌站機械群選型及配置;其三,攪拌站內部各功能模塊平面設置。筆者根據這方面的實踐經驗及相關理論,對這三項工作的具體論述如下:
1 攪拌站選址
1.1 確定好攪拌站的服務半徑,確定其服務范圍要求攪拌站的地址要盡量靠近服務區,最好以攪拌站為中心形成一個輻射狀,使其所服務的養護道路在其服務半徑內。
1.2 攪拌站要盡量靠近原材料供應地降低原材料入場成本。
1.3 要求所選位置要有足夠面積,為布置攪拌樓、料場、辦公住宿區等提供場地。要求場地地基狀況良好。
1.4 攪拌站選址要充分考慮環境影響,做好環境保護瀝青攪拌站在施工生產過程中,工業噪音及粉塵的產生是難以避免的。選址時應盡量瀝青樓應盡量遠離居民生活區及農田等,避免攪拌站產生的噪音及粉塵污染對居民生產生活帶來影響。
1.5 攪拌站周圍要有便利的交通運輸條件,便于原材料的入場,及成品的運出。
1.6 攪拌站周圍要有便利的供電供水設施。
2機群配置及設備選型
2.1 成熟、先進、可靠的生產工藝和裝備;提倡技術先進,盡可能采用先進的工藝和技術方案,滿足生產高性能預拌混凝土的要求;
2.2 通過優化設計降低工程建設投資,縮短工程的建設周期,提高企業經濟效益;
2.3 貫徹執行國家和地區對環保、勞動安全、工業衛生、計量及消防等方面的有關規定和標準;
2.4 設備來源立足于國際、國內成熟、可靠、先進的技術裝備;
2.5 采用先進可靠的計算機配料系統,以達到高產低耗、穩定質量、提高效益的目的;
2.6 其它配套機械要與主拌合樓的拌合能力相配套。以形成一個配合良好的機械群配置。
3攪拌站平面布置
在攪拌站位置確定及設備選型后,現場勘查場址水文地質條件及地形條件。根據現場具體情況進行攪拌站的具體平面布置設計。
瀝青攪拌站功能流程主要分為材料進場、過磅、原材料取樣與檢測、實驗配比、卸料堆料、上料、皮帶運輸、拌合、出料、過磅、出場等環節。其中在原材料進場環節分為結合料進場與骨料、粉料進場,瀝青的進場和存儲要采取特殊處理措施,密封罐存儲。場區設置要考慮到進料車輛與出場車輛在停車、待料、運行過程中不能產生干擾。平面布置要考慮到辦公區、實驗區和生活住宿區設置。在各功能模塊平面布置的時候,要充分考慮地基承載能力,主拌合樓應設置在地基良好位置,堆料場處要干燥通風地勢較高無積水處。各功能模塊之間既是獨立的又是相互聯系的,各模塊共同作用,使生產能夠有序順利進行。
平面布置原則:①在平面布置的時候,應首先考慮主樓位置的選定,以主樓為中心,向三面輻射設計,在施工時也宜依此次序進行,先安裝主拌合樓,這樣在將大件物件占地騰出的同時,能夠在較短的時間內結束大型吊機的吊裝任務,達到節約安裝成本的目的。②在布置拌合樓操控室時,要保證操控室的通視良好,使操控室的操控人員能夠清晰的看到加熱爐燃燒情況、原材料上料情況、出料倉出料情況及運輸車輛等待裝料、裝料、運行狀況。③不同骨料和粉料要分隔存放避免不同原材料之間產生混雜。在存放過程中要保證其不被雨水沖刷,保證其干燥并遠離油污。④場區道路設置,要求場區道路滿足原材料入場及成品出場的運輸要求,并且要盡量避免進出場車輛間的相互干擾。⑤磅房盡量設置在場區主出入口出,方便車輛進出稱量記重。⑥場區要充分做好排水設施,避免因降水而造成原材料的污染或者影響生產的進行。 ⑦辦公區和實驗區設置,其所在位置要盡量不受生產噪音影響及粉塵影響,盡量設在上風口位置。⑧各功能模塊之間要和諧統一,不同模塊位置的選定要便于組織生產。儲料倉位置要方便上料,出料倉位置要方便運輸車輛裝料。
4實例應用
以重慶某養護公司攪拌站組建為例。此攪拌站平面布置設計如圖1所示。
此攪拌站為于某高速路右側,此位置三面環山,地面高度從左向右依次降低,由上到下依次降低。在此處建攪拌站,有大山相隔能有效地減少噪音及粉塵對周圍居民的影響。此處毗鄰高速路,原材料及成品料的運輸都非常方便。此處在建攪拌站之前已經有一些工程設備實施,有著完備的供水供電系統。此位置位于幾條交通要道的交叉口附近,在此建攪拌站,其服務半徑大,服務范圍廣。經技術經濟可行性研究論證此處適合建設攪拌站。主體設備的布置,在攪拌站廠址靠中心位置設置主攪拌樓。在設計主攪拌樓時,主要要求安放主攪拌樓的位置地基良好,因為在攪拌過程中,主攪拌樓對大地所產生的荷載最復雜,荷載最大。要對地基做良好處理,有時需要打樁以固定攪拌樓。出料口位置設置,本案例中,將出料口位置設置在入場主干道附近,這樣有利于運輸車輛的??看?保證運輸車輛的運行暢通。料倉的布置,將其布置在主拌合樓左側較開闊位置,料倉的大小及卷揚機傳送系統型號根據主攪拌樓攪拌能力而進行配套設置,氣供應能力為拌合能力的1.5倍以上。操控室設置,操控室設置在主攪拌樓右側,合理設置其位置及標高,作為整個拌合站的中樞系統,通過優化設計保證操控人員能夠有良好的視線,能夠很好的觀察烘干筒火焰及運轉狀況、主攪拌樓運轉狀況、料倉供料狀況、出料口出料狀況、成品運輸車輛等待及裝車情況。料場及瀝青儲存罐設置,根據料倉的位置,將骨料場其設置在料倉左側開闊處,此處高于料倉位置,這樣可以使鏟運機在上料的時降低鏟斗的升舉高度,減少能耗,根據主攪拌樓拌合能力和料倉容量大小確定料場具體尺寸,并且要求料場的儲料量能夠保證攪拌場攪拌工作的連續順利進行,本案例中所設料場儲料量能夠滿足攪拌樓10天的原材料用量。幾個料場中間為避免不同原材料的混雜,在其間砌筑一定高度圍墻,并搭設防雨防曬棚保證原材料的在攪拌站內的存儲質量。為了保證瀝青的供應,在場區內下方設置了三個直徑為10m瀝青儲備罐。辦公室設置于出料口前方,便于辦公室人員與進入攪拌站的運輸方進行接洽,并對運輸車輛運料情況做好記錄。實驗室設置于出料口前方,辦公室右側,便于在出料口處進行取樣試驗。磅房設置于場區門口附近,便于對進出攪拌站的車輛進行計量。場區道路設計,場區有一條主干道,主干道末端設置兩條支路。下方支路主要服務于原材料運輸車輛。上方支路主要服務于成品運輸車輛。兩條支路的設置有效地避免原材料運輸車輛與成品運輸車輛的相互干擾。
5總結
養護企業瀝青攪拌站作為養護企業的重點生產場所,其組建設計科學合理與否直接影響到養護企業的生產運作、運營成本控制及生產效益,其選址、設備選型、及其平面布置必須通過充分調研進行科學合理設計。本論文的撰寫將會為類似攪拌站組建設計提供一定的借鑒作用。
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