混合搅拌范文（精选7篇）
混合搅拌 第1篇
厌氧消化就是在厌氧条件下利用厌氧微生物将畜禽粪便、餐厨垃圾、秸秆及落叶等废弃物转化为甲烷和二氧化碳的生物处理技术。它在降低污染净化环境的同时获得了清洁能源—沼气,具有广阔的应用前景。
厌氧消化生化反应过程的进行很大程度上依赖于传质过程,也就是可降解有机物和活性微生物之间的实际接触[1]。搅拌是实现这一效果最有效、也是最可行的手段[2]。对厌氧消化过程进行搅拌具有重要意义,搅拌可以使料液均匀分布,防止分层和结壳,确保固体物质处于悬浮状态;搅拌还可使传热成为可能,使发酵过程中的颗粒破碎,发酵罐中的气体逸出[3]。大多数厌氧发酵方面的文献都强调了充分搅拌的重要性,认为不管是高浓度还是低浓度发酵,充分搅拌都可以加速消化器中能量和微生物的传递[4]。
厌氧消化中常用的搅拌方式有机械搅拌、沼气回流搅拌和水力搅拌3种。机械搅拌通过设置于厌氧消化反应器内部设备的机械运动,产生原始动力使反应器内的物料按一定方向和流速进行运动[8],是目前最有效地搅拌方式,易于实现;缺点是运行费用高,工作过程容易磨损和泄漏,在运行过程中不易进行反应器内部设备的维护[6]。相比于机械搅拌,沼气回流具有沼气回流搅拌反应器内设备少、构造简单、机械性磨损小、运行费用低、效率高[7]等特点。但当料液浓度较高时不容易搅拌充分,影响产甲烷微生物的代谢。水利搅拌是利用污水泵在连续运行时所形成的液体循环流动完成的对厌氧反应器内物料的宏观与微观混合[8],缺点是容易产生死区。
1 搅拌装置结构设计
针对上述搅拌装置中存在的问题,研发一种能耗低、效率高、搅拌充分、维修方便、能大幅提高有机物有效转化率以及保证厌氧消化稳定进行的搅拌方式具有重要意义。
通过对不同类型搅拌装置的研究,又考虑到厌氧发酵过程特殊的环境要求—厌氧或兼性厌氧,设计了发酵料液混合搅拌装置,其结构如图1所示。
1.搅拌桨 2.连接轴 3.反冲射流管4.进料口 5.排料口 6.回流口
搅拌装置主要由搅拌桨、连接轴、反冲射流管、进料口、出料口、回流口和驱动装置等组成。以螺杆泵为动力输出,利用发酵料液孔口射流产生反冲力驱动搅拌桨实现搅拌。
反冲射流管和搅拌桨分别安装在连接轴的上端部和下端部。反冲射流管设计成∏形,下侧部处的两个料液出口朝向相反,且两个料液出口的轴心线与反冲射流管水平管体轴心线垂直。进料时,料液从反冲射流管两个反向配置的料液出口排出时,会产生一个反冲作用力,从而带动搅拌轴旋转,实现搅拌作业。反射流搅拌原理如图2所示,孔口出流示意图如图3所示。
2 搅拌装置工作原理
在螺杆泵的驱动下,装置利用料液孔口出流反冲作用原理,形成圆周方向旋转动力,利用反冲旋转管驱动推进搅拌桨,将流体搅拌与机械搅拌相结合,利用料液流动实现装置旋转完成搅拌,在反应罐体内形成流场,实现料液充分混合。利用液面和反冲旋转管相对位置关系,减少旋转阻力,可以实现破除浮渣层的作用,推进搅拌桨工作,防止出料口堵塞。
反冲射流管为n型分支管状结构,沿n型管平面垂直方向在分支末端开有射流口,射流口分别开设在n型管平面两侧(如图2所示),料液从射流口流出产生反冲力,形成旋转力矩,布料同时驱动和旋转管刚性连接的推进搅拌桨,实现搅拌混合;搅拌强度可以根据料液状态通过改变流入料液的流量调整,旋转装置都布置在罐体内部,保证发酵罐体密封性能;n型旋转管射流口在进料开始时位于液面之上,可以产生较大的驱动力,减小旋转阻力,搅拌强度较大;当进料快要结束时,射流口位于液面下,搅拌强度有所减弱,同时可以起到破除浮渣层的作用。
3 搅拌装置相关参数的理论分析
射流搅拌就是利用从射流口出来的高速流体带动容器中的液体进行搅拌,从而达到容器中物料混合的目的[9]。这方面的研究可分为两类:一是实验研究,其主要目的是研究操作条件和几何尺寸的影响;二是建模或基于计算流体力学(CFD)的仿真研究[10]。本文属于第1类研究。参考工程流体力学教材,射流反冲所产生的反冲力计算过程如下[10]:
设流体在截面1-1处的直径、速度、压力和流量分别为d1、V1、p1和qv,截面积为A1,射流口截面2-2处直径、速度、压力和流量分别为d2,V2,p2和qV,截面积为A2,单侧对反冲旋转产生的射流作用力为F,弯管的角度为90°,根据伯努利方程,由于距离很短,忽略沿程损失,取沿程阻力系数α1=α2=1,可得
式中 ρ—料液的密度(kg/m3)。
断面1-1与2-2上的平均速度为
将式(2)和式(3)代入式(1)中,可解锝p2为
设管臂对流体的作用力为F′,取动量修正系数α01=α02=1,对入口方向(设为x方向)和出口方向(设为y方向)列动量方程得
将式(2)、式(3)和式(4)代入式(5)、式(6),整理可得
弯管受到液流作用力F与F′大小相等,方向相反。若回转半径为R,则由于两侧射流产生的驱动力矩为
Td=2FrR (9)
式中 Td—反冲驱动力矩(N·m);
R—反冲半径(m)。
阻力矩包括产生反冲力部分在液面下部分相对运动的阻力矩、旋转摩擦阻力矩、罐体底端搅拌浆旋转阻力矩等部分。产生反冲力部分在液面下部分相对运动的阻力矩为
Tr=2FrR (10)
式中 Tr—反冲驱动力矩(N·m);
R—反冲半径(m);
Fr—相对转动单边的阻力(N)。
式中 CD—弯管相对运动的阻力系数;
ρ—料液的密度(kg/m3);
Vr—相对运动速度(m/s);
Ar—相对运动面积(m2)
根据所设计的装置结构,查流体力学教材,取CD =0.44,料液密度与水接近,取ρ=1 000kg/m3。在进料初期,反冲出口位于液面以上,相对运动面积为0,Tr=0;当进料结束时,相对运动面积Ar经过计算为0.001 2m2,反冲半径R=0.25m,相对运动速度Vr为
式中 n—搅拌转速(r/min);
R—反冲半径(m)。
罐体底端搅拌桨旋转阻力矩为
式中 Tj—搅拌桨旋转阻力矩(N·m);
P—桨式搅拌器的搅拌功率(W);
ω—搅拌的角速度,ω=2πn。
搅拌功率可以用搅拌公式计算[11,12,13],也可以参考经验公式。按搅拌容积的0.2～0.3倍计算[14],在此取上限0.3V(kW/m3)。
根据以上计算,驱动力矩与阻力矩相平衡,即
Td=Tr+Tj+Tf (15)
式中 Tf—机构机械摩擦阻力矩。
将式(8)、式(9)、式(13)和式(14)代入到式(15)中整理,可以得到泵的流量qv、扬程与旋转速度n之间的关系。调整流量、搅拌机构的结构尺寸,就可以得到不同的搅拌转速,得到不同的搅拌强度。在给定泵的流量和扬程条件下,n型搅拌管的直径D(回转半径R的2倍)、推进搅拌桨直径d与转速n之间关系即可以确定。理论计算和实践有一定的差距,真正应用还应该通过试验,得出系列参数。
4 搅拌功率的计算
影响搅拌功率的因素很多,具体包括:结构的影响,如搅拌桨的直径宽度、倾斜角度;转速;搅拌罐体的直径、深度、有无挡板等条件;被搅拌物料特征的影响,如物料密度和粘度等。搅拌功率计算公式为
P=NPρn3d5 (16)
式中 P—搅拌功率(W);
NP—搅拌功率数;
ρ—介质密度(kg/m3);
n—搅拌桨转速(r/s);
d—搅拌桨直径(m)。
搅拌功率数随流动状态以及搅拌装置的形状和尺寸等条件而变化,一般采用永田进治的关联式计算。对于二叶平桨和斜桨无挡板情况,计算式为
式中 Re—搅拌雷诺数;
θ—搅拌桨叶倾斜角度,取θ=45°;
b—搅拌桨叶宽度(m);
d—搅拌桨直径(m);
D—罐体直径(m);
η—料液粘度(Pa·s)。
根据装置结构和对料液粘度测量,d=0.3m,b=0.04m,罐体直径为0.8m,料液粘度η采用上海精密科学仪器有限公司生产的NDJ-8S型数显粘度计测得,其值为0.081Pa·s,n初选n=60r/min。经过计算,各操作数值为
=24.95
7×0.054=1.26
在桨叶倾角为45°时,搅拌功率数NP计算数值为
搅拌功率为
P=NPρn3d5=0.63×1 000×13×0.35
=1.53(W)
忽略摩擦阻力,驱动力矩应该大于阻力之和,Td≥0.57N·m。取d1=0.030m,d2=0.020m,可以求得流量和压头p1的范围。
=3 184 713.38qv2+0.000 314p1-1 277 707.00 qv2
=1 907 006.38qv2+0.000 314p1(1 906 898.09qv2
+0.000 314p1)×2×0.25≥0.57 (18)
1 906 898.09qv2+0.0003 14p1≥1.14 (19)
可以根据式(18)和式(19)对泵的流量和水头进行选择,选择了泵之后可以进行验证试验。
5 结论
1)本装置利用料液孔口出流反冲作用原理,将流体搅拌与机械搅拌相结合,大大降低了能耗,节约了成本。
2)反应器内设置搅拌轴密封效果好,为厌氧发酵的稳定高效运行提供了可能。
3)搅拌轴的上端部和下端部分别安装射流管和搅拌桨,避免了料液单独搅拌容易形成短路的问题,搅拌均匀。
摘要：发酵料液混合搅拌装置主要应用于厌氧发酵领域,在搅拌轴的上端部和下端部分别安装反冲射流管和搅拌桨,利用料液孔口出流反冲作用原理,将流体搅拌与机械搅拌相结合,既降低了能耗、提高了有机物有效转化率,又能满足厌氧消化稳定进行的要求。为此,介绍了这种搅拌装置的结构和作用原理,并做了相关参数的理论分析。
泡沫沥青混合料搅拌设备的研制 第2篇
1 泡沫沥青混合料的特点
泡沫沥青混合料的制备, 仅需针对沥青进行加热, 集料等不需加热和烘干, 就可以与冷湿集料拌合, 不必像乳化沥青那样要通过额外的乳化加工工序, 也不必像热拌料那样需要加热至高温消耗大量的能源, 因此可以有效节约能源。泡沫沥青混合料无需加入大量的水, 且其稳定处理的再生混合料强度增长迅速且稳定, 再生层铺筑后可立即开放交通, 再生施工中基本无环境污染问题。
2 泡沫沥青混合料搅拌机的主要参数
设计的双轴卧式强制式泡沫沥青混合料搅拌设备的参数主要有:搅拌臂的单轴及双轴排列形式、搅拌叶片的法向相对轴的安装倾角、搅拌叶片线速度等设计参数。
2.1 单轴搅拌臂的排列形式
单轴搅拌臂排列形式主要指的是安装在轴上相邻两个搅拌臂之间的角度布置关系, 相邻搅拌臂排列合理可以保证物料运动循环的合理性。此外, 合理的布置形式还要保证在搅拌物料的过程中任一时间点参与搅拌的叶片数目恒定, 以便使电机受到的载荷均匀和平稳, 有效避免冲击。如图1所示。
一根轴上相邻的两个搅拌臂的相位关系一般有三种形式是90°、60°和45°。
2.2 双轴搅拌臂排列关系
对与间歇式双卧轴沥青混合料搅拌机来说, 讨论其一根轴上的搅拌臂的排列方式没有全面性。还应进一步讨论分析两根轴上的搅拌臂排列形式。双轴上拌臂排列的方式一般有两种, 一种是交错排列、另一种是平行排列。如图2和图3所示。
2.3 搅拌叶片安装角度
搅拌叶片沿轴线安装角是卧式搅拌机的主要结构参数之一。它直接影响搅拌混合料质量和搅拌混合料的效率。
搅拌叶片不论是铲形、还是其他类型, 它的安装倾角是指推动混合料有效作用面的法向相对于搅拌轴的安装角度。具体的安装角度如图4所示, 图中X轴与搅拌轴重合。目前, 卧轴搅拌机的叶片安装角都是指叶片的迎料面的法向相对于搅拌轴之间所夹的角。如图4所示。
搅拌在转动时, 带动搅拌轴上的搅拌叶片旋转推动混合料沿搅拌轴实圆周和轴向实现循环运动。
当如图4所示安装角α过小时, 叶片主要带动混合料环绕搅拌轴运动, 实现了圆周方向的运动, 因产生的轴向分力较小从而物料缺乏轴向运动;当α=0°时, 搅拌叶片就与和轴平行平板, 物料就没有了产生轴向的分力, 循环就不会产生, 且搅拌臂承受的力最大。当α=90°时, 叶片就成为了与搅拌轴垂直的平板, 物料不会被搅拌形成循环, 因此, 搅拌叶片要相对于搅拌轴线要有一定的合理角度。为了实现混合料的圆周方向和沿轴向运动, 目前国内外叶片安装角的常用值为α=45°, 使得物料沿轴向和周向都实现了合理运动。
2.4 搅拌机转速
合理转速对搅拌混合料的质量有着重要的影响、搅拌时间的用时、搅拌装置的形式、单位能耗、混合料的组份与物理状态等有关因素, 选择时应对各因数加以考虑。目前常用的搅拌机, 叶片推荐的合理线速度为1.2m/s~1.7m/s。
3 泡沫沥青混合料搅拌机三维模型的建立
本文利用pro/e软件根据所设定的泡沫沥青混合料搅拌机设备的参数建立起三维模型如图5所示。
4 结论
本文对双卧轴混凝土搅拌机诸多参数进行设计改进, 研制出新型的泡沫沥青混合料搅拌机, 提高了工作效率, 对实际工程的应用具有重要意义。
摘要：本文结合双卧轴混凝土搅拌机对搅拌机上的诸多参数进行设计改进, 研制出新型的泡沫沥青混合料搅拌机。
混合搅拌 第3篇
沥青混合料搅拌设备是一种复杂的综合配套设备,由于在野外作业,工作环境恶劣、气温变化幅度大、干扰源多等因素的影响,给该设备控制系统的设计增加了很大的难度。特别是用于高等级公路的设备,对沥青、粒料、粉料和温度的计量精度要求高,因此对该设备控制系统硬件和软件设计相对要求也较高,必须综合考虑上述因素,采取必要的设计措施,才能满足高等级公路施工的要求。
2 机械构成及工艺流程简介
以间歇式沥青混合料搅拌设备为例,其主要由以下部分组成:冷骨料配料装置;骨料的烘干与加热系统;热料提升装置;热料筛分与称量装置;粉料供给系统;沥青供给系统;搅拌器;成品料提升机;成品料储仓;除尘装置。其机械构成如图1所示。
该设备的工艺流程如下:(1)不同规格的冷石料及砂→定量配给并进行粗配→冷骨料输送机→干燥筒进行烘干、加热→热料提升机提升→热料筛分机进行筛分并按不同的规格分存至各热料仓→热料分组及累计称量→搅拌器搅拌;(2)矿料→粉料仓→输送及称量装置→搅拌器搅拌;(3)沥青→沥青罐→输送及称量装置→搅拌器搅拌;(4)搅拌器拌好的成品料→成品料提升机提升→成品料储仓→运往工地。
3 控制系统设计任务及指标要求
沥青混合料搅拌设备是一种综合配套设备,独立运转部件多,工艺流程复杂。其控制系统的任务是将各部件按照预定的程序开机、运行及拌料、关机,在整机性能满足要求的前提下,尽量简化操作,提高整机的自动化控制水平。
控制系统设计的原则:(1)提高控制系统的可靠性,使系统的可靠性指标达到国家标准要求,并努力争取达到或接近国际先进水平;(2)硬件部分应尽量采用优质的成熟产品或国外先进产品,在满足各项性能指标的前提下,设法降低控制系统的制作成本;(3)采用国际标准,贯彻执行现行的国家及企业标准,努力提高“三化”程度。
控制系统的指标根据不同的机型及档次有不同的要求,按照中国交通行业标准JT/270-1995《沥青混合料搅拌设备通用技术条件》规定见表1。
目前国内外先进的设备,其控制系统的技术指标应达到表1中优等品的要求。
4 控制方式选择
当前控制系统流行的工作方式有以下三种:(1)全自动工作方式;(2)半自动工作方式(自动+手动);(3)手动工作方式。
不同的机型对控制系统的工作方式有不同的要求。控制系统按照工作方式及用户要求选择控制方式。当前控制方式大致可分为三类:继电接触控制;可编程控制器PLC控制;计算机控制。
继电接触控制操作简单、可靠,且制作成本低,但自动化程度低,控制精度差。可编程控制器PLC控制可实现时序控制,且标准化、通用化及可靠性都较好,控制精度较高。计算机控制精度高,信息处理量大,可实现全自动控制及生产过程管理自动化,但系统复杂,成本高,可适用于控制精度要求高的设备。
5 硬件设计
控制系统的硬件设计与控制方式有关。硬件设计要考虑尽量采用现有成熟产品和标准化、通用化产品,以减少制作及调机周期,提高系统的可靠性和易维修性。下面对各种控制方式的硬件设计分别举例加以说明。
(1)继电接触控制系统硬件主要是由继电器、接触器、定时器、电压表、电流表和一些按钮等组成。图2是沥青混合料搅拌设备搅拌电机控制的例子,图中当按下开关A时,电机正转;按下开关B时,电机反转。该电路保证电机正反转之间有互锁关系。(2)可编程控制器PLC控制系统硬件主要是由PLC模块、中间继电器、接触器、数字表和若干按钮组成。图3是沥青混合料搅拌设备成品料提升机PLC控制的例子,系统的动作是:提升斗起始位置在底端装载位A,当PLC检测到搅拌器为开状态时,提升斗延时10s后开始提升,提升至高端卸料位B,延时10s卸料后,卷扬机换相通电,提升斗下降,下降至底端接近开关C时,卷扬机延时1s断电,提升斗下滑至底端装载位A待命;当检测到搅拌器为开状态时,下一循环重新开始。
(3)计算机控制系统硬件主要是由工业控制计算机系统、管理计算机、打印机、电源UPS、中间继电器、接触器、数字表和若干按钮组成。工业控制计算机系统主要是由CPU、数据采集及放大部分、A/D模数转换、模拟放大、通讯、I/O输入输出开关量及总线部分等组成。图4是沥青混合料搅拌设备计算机控制系统,控制的主要目标是沥青、石料、粉料、温度计量控制精度,控制的输入输出信号主要来自搅拌楼、成品料提升机、主燃烧器、滚筒等,其前沿控制核心是工控机。
该控制系统的工作过程:先开烘干滚筒、热提、振动筛、引风机、鼓风机,再同时点火和开油泵,并以小火预热滚筒3~5min,然后冷料级配机开始上料,慢慢加大油门升温,待料温升至设定温度后,启动自动控温,使温度控制在设定值±5℃以内;观察热料仓料位,待热料达到一定料位后,启动自动键开始拌料,各种料的进料、称量及下料和拌和都是自动进行,管理计算机可以设定和显示各种料的重量和配比、粒料温度,控制生产过程及故障报警,并与打印机配合随时打印生产过程参数。
6 软件设计
间歇式沥青混合料搅拌设备控制系统由于控制方式不同,可有不同的控制软件;继电接触控制没有专门的控制软件,但可通过各种继电器和接触器之间的组合,实现顺序控制;可编程控制器PLC控制有专门的控制指令,且指令少,程序设计简单,系统工作可靠;计算机控制软件设计可以用高级语言与机器语言结合,因此程序设计灵活,功能强大,可实现动态过程模拟,人机交换界面更亲切。图5是计算机控制粉料计量和控制程序框图。
程序调试成功后,可选择合适EPROM芯片,对程度进行固化,然后插进CPU调试使用,确认各动作及通讯都正常工作后可装机使用。
参考文献
[1]林涛.搅拌设备计算机控制系统硬件设计方案探讨[J].筑路机械与施工机械化,2006(6).
[2]杨楠,刘明山,唐新星等.沥青混凝土搅拌站模糊预测控制[J].吉林大学学报(工学版),2006(6).
群策群力一起建沥青混合料搅拌站 第4篇
2014年,某地用户根据市场情况,需要新建一座年产30万t的的沥青混合料搅拌站,主要用于高速公路、国道等主干道的建设。在此我们邀请了几位业内人士,就该项目中沥青混合料搅拌站的选址、搅拌站及其配套设备的选型、投资及运行成本等方面的问题进行分析,供该用户和大家投资参考。
项目选址综合考量
“沥青混合料搅拌站项目的选址不仅与相应的工程对象有直接关系,还需要考虑原材料、环境影响、成本投资等诸多因素。”
王在林:沥青混合料搅拌站场地基本要求有以下几点:首先,场地地势须平坦开阔且呈长方形规则形状。要满足年产30万t混合料,则场地面积至少需要400万m2,考虑料场备料能力,如还须料源紧张距离又比较远,场地面积需要更大,至少须确保5万～6万m3的储料量。其次,地质条件要稳定,无大范围的泥浆池淤泥,附近无山体滑坡泥石流等隐患。再次,场地或附近应具备可接入10kV的高压电网。最后,具备生活用水和生产降尘用的河水或地下水水源,且位置要远离城市、学校以及医院等百姓生活商业集中区等。
此外,选址还需要考虑原材料的进场运输成本、成品混合料的运输成本、征地拆迁的成本、对当地环境的影响、生产过程中产生的废料的堆放和处理以及场地周围是否具有可排水的沟渠管涵等自然条件。
理想的场址条件可以这样来界定:地基坚硬稳定,如遇局部软土质需用石灰或水泥硬化处理;毗邻河道或港口码头,以便于水上运输,降低原材料运输成本,这主要针对石料料源比较远,或跨省市远距离运输,如果附近有石料矿山料源,距离料场在20～30km之内,可以考虑公路运输;料场应距离施工段落的中间位置,最好紧邻路基施工便道,这样可以减少混合料的运输距离,降低成品输出料运输成本,也可减少施工便道硬化处理费用;周围远离百姓生活集中居住区,由于沥青混合料在生产过程中会产生噪声、粉尘以及沥青刺激性气体,因此应尽可能选择在该地区常年风向的下游;具备可用电网和水源,一般沥青混合料搅拌站用电功率为800kW,有的沥青混合料搅拌站还配套矿粉加工设备以及办公生活用电,料场总用电需要1000kW;场地尽可能利用自然的空旷地。或废弃地,尽可能的不用或少用农村良田,料场规划区域内绝对禁止有任何住户或工厂,以减少征地拆迁带来的麻烦和成本的提高,并最大限度地减少对当地百姓生活生产的影响。
朱建国:沥青混合料搅拌站场地选择主要考虑3方面因素。
地质条件较好,配套设施齐全场地选址首先看重的就是地质条件,好的地质可能节省几万、几十万,甚至上百万元的场地硬化费用。毕竟无论是一座沥青混合料搅拌站还是配套的石料储存仓的场地荷载都很大。
交通便利,距离施工点近路面项目对于材料的外购与运输比较倚重,尤其是施工主材石料与沥青需要借助车辆或者船舶运输。在生产中既要保证原材料进得来,还要保证成品料出得去。
场地面积足够大,最好远离居民区国内沥青混合料搅拌站多数按照“一”字形排列安装,面积大概有50m×90m左右。通常沥青混合料搅拌站场地需要石料仓6个,依照使用量多少分别相应设置仓的大小,石屑和粉料仓吸水性强,应加建遮雨大棚。
场地规划 权衡整体布局
王在林:沥青混合料搅拌站场地一般规划为:沥青混合料搅拌站区、石料仓储备区、检测实验室及办公区、职工生活区;施工机械停放,维修保养区;废料临时堆放区;磅房;有的还要配矿粉加工区;场区主循环通道,保证运料重载车辆的安全顺利通行等。
石料仓储备应根据沥青混合料的型号种类至少分为5个储料仓,并按施工生产配合比,决定各料仓的面积比例,其中1和2号料一般用量比较大,所以料仓面积规划大些),同时对4和5细集料仓还要加装防雨水大棚,同时2个相连料仓之间还要砌挡墙分隔,防止石料串仓。
何长苇:由于地形限制,场地多为不规则形状,规划时要先根据场地形状、施工期当地主导风向等因素规划出沥青混合料搅拌站的安装位置、变压器及配电房位置、石料的堆放位置、设备的停放处、员工宿舍等。沥青搅拌站的整体布局直接影响到场地的整体规划,因而在采购沥青混合料搅拌站时,就应要求制造企业根据实际情况调整设备的整体布置,以适应不规整的场地。沥青混合料搅拌站制造厂家一般会提供安装地基图,参考场地的实际情况及厂家地基图确定沥青搅拌站的安装位置,然后再考虑其他功能区的布局。场地规划可以参考附图。
场地整体规划完成后,一般首先要完成基础性工作如平整场地、砌围墙或做围栏、安装地磅、建设员工宿舍等。此后需要做的是根据沥青混合料搅拌站的地基图用水泥混凝土进行安装基础的施工,因为水泥混凝土需要经过相当长一段时间才能达到设计强度,因而这项工作要较早进行。规划的石料场进行硬化后就可以采购原材料了。若采用煤粉为燃料,必须建设储煤棚,这样既可防止燃煤因淋雨不能使用,也可最大限度减少煤粉被风吹起造成的污染。
骨料的含水率直接影响到沥青搅拌站的生产效率和燃料消耗。骨料含水率越大,能耗越高,搅拌站产量越低。据测算,骨料中每增加1%的含水量,能耗增加10%左右,所以骨料的防雨一定要引起重视。在多雨地区,骨料堆放场地建议采用硬化的平整场地,地面硬化时要合理设置渗水沟、排水沟,如能使堆放场地略有坡度则更有利于排水。0～3mm和3～5mm的细集料和矿粉容易吸水,最好搭设彩钢瓦天棚存料,避免雨水淋湿,使材料保持含水率稳定,在减少燃料消耗的同时也确保了混合料质量的稳定。
搅拌设备选型着眼市场定位
“沥青混合料搅拌设备是沥青混合料搅拌站投资占比最大的部分,他不仅关系能否正常生产,而且直接决定了沥青混合料的质量和使用成本的高低。”
王在林:应根据年产量科学合理选择好沥青搅拌设备的型号,型号过大,会增加投入成本,降低有效使用效率;设备型号过小,会使产量不足,导致施工效率不能提高,从而延长作业时间,经济性差,施工人员也易疲劳。2000及以下型沥青混合料搅拌站通常用于地方的施工道路或市政养护维修等,而3000及以上型多用在高速公路或国道、省道等大型路面工程等,通常这些工程工期比较紧。
根据年需求产量,则沥青混合料搅拌站小时产量=年需求产量/年有效施工6月/月有效晴天25/每天工作10h (每年有效沥青施工的黄金时间6个月,每月有效施工天以25天算,每天工作时间以10h来计)。
选择沥青混合料搅拌站的额定产量以略大于理论计算小时产量为佳,因为受原材料规格、含水量等各种因素影响,沥青混合料搅拌站通常实际稳定的产量只是该产品型号的60%～80%,如4000型沥青混合料搅拌站的实际额定产量一般为240～320t,如果再提高产量则会影响混合料的搅拌均匀性、级配和温度稳定性等,如果是生产橡胶沥青或SMA等改性沥青混合料或是雨后生产,额定产量还会有一定下降,这主要是因为搅拌时间延长,雨后石料潮湿、温度上升比较慢。
计划建站1年需完成30万t的沥青混合料任务,按以上计算公式得出小时产量为200t,4000型沥青混合料搅拌站最低的稳定产量为240/h略大于200t,因此选择4000型沥青混合料搅拌设备即可满足施工任务,而4000型沥青混合料搅拌设备也是目前施工单位普偏用在高速公路、国家主干道等特大型工程的主流型号。
当然在选择沥青混合料搅拌设备时除了考虑型号外,还要对以下几方面综合权衡:①品牌。国外品牌的产品质量、稳定性以及使用效果比较好,但价格昂贵,一般都需要1000万元以上,还存在配件及售后服务到位不及时等情况。国产的价格比进口的一套至少要低300万～400万元,但性能和稳定性差,故障率高。合资品牌产品因为主机件全部采用成套原装进口,只是一些结构件和辅助件为国内生产,因此产品质量有保证,价格适中,而且在国内有很多销售服务网点,能提供快捷方便的维修、配件及服务支持。②价格。价格是用户需要重点考虑的因素,应根据施工需要和自身条件,决定承受什么样价位的产品。③业主的要求。为保证全线的路面施工质量,有的省级高速公路工程指挥部会统一要求各标段配备同品牌同型号同配置的搅拌站。④根据沥青施工的工程量、施工质量以及施工周期的要求,有的沥青面层面设计为SM A改性沥青混合料结构层,则沥青混合料搅拌站还必须具有木质纤维投送计量设备和计算机联网兼容系统等。⑤设备的配置也是要考虑的重要的部分,尤其是配套什么样的搅拌主锅,什么方式的然烧器、烘干筒以及沥青储存灌、冷料仓的数量和储料仓容积的大小等。⑥产品的售后服务和配件,技术支持等。
何长苇:沥青混合料搅拌设备的选型通常是根据沥青路面的工程量、工期、摊铺机的生产率等来确定,然后综合考虑场地大小、运输距离、资金投入等因素选择合适的机型。
目前的大中型沥青摊铺机的理论生产率远大于沥青混合料搅拌站的生产率,所以实际施工时的摊铺速度往往需要根据沥青混合料的供应能力进行调整。这种情况下,沥青混合料总量及工期就决定了工程所需沥青混合料搅拌站的生产率。
以沥青混合料年用量30万t、工期5个月计算,若每天生产10h,每月工作25天,可计算出平均所需生产率为240t/h。
沥青搅拌站长时间运行时的平均产量一般在其额定生产率的80%左右,因而这样的产量和工期至少需要1台4000型沥青搅拌站才成如期完成。
沥青搅拌站生产率确定后,要根据自己的资金实力来选取沥青搅拌站的品牌。一般来说,目前国产沥青搅拌站不同品牌价格差距较大,国内一线品牌4000型沥青混合料搅拌站市场价在900万元左右。
配套选择满足施工及质量要求
“相对一些固定的设备配套体系,沥青混合料搅拌站的配套可选择的余地比较广,其各种配套不仅在方式上有多种选择,而且在数量上与偶选择的空间。”
选配原则
王在林:配套设备的选配原则是满足施工要求,满足业主质量工期要求即可,选择进口还是合资或国产设备的同时也需考虑未来施工的需要,尤其是对施工需要的主体设备,影响施工质量,进度和安全关键设备要谨慎考虑,如摊铺机,压路机,沥青撒布车等尽量选购采用了新技术的最新产品,同时还需要和沥青混合料搅拌站的生产能力相匹配,这是最基本的原则。选择的方式则是广泛调研,选性价比高,产品稳定成熟,售后服务信誉好的品牌厂家。
年产30万t沥青混合料搅拌站主要用于高速公路、国道等主干道的建设,建议配套设备见表1。
成品仓选配
何长苇:3000型以上沥青混合料搅拌站一般需配置成品仓。成品仓可以预先储存一定量的沥青混合料,在运输能力或摊铺能力不均衡或短时停机维修时不致于耽误摊铺现场的连续施工。成品仓有下置式和旁置式可选择,选用下置式成品仓会比选用旁置式成品仓少占用场地,而且不需要滑道和小车,降低了设备故障率。但是下置成品仓的沥青混合料搅拌站主楼高度会增加。
朱建国:料仓选择通常根据实验级配来确定,4级配(及4个料仓)便于操作和材料把控,使用较普遍。5级配材料区间划分较细,级配更趋合理。
主燃烧器选配
何长苇:主燃烧器的选择首先要确定用什么燃料。目前沥青混合料搅拌站常用煤粉、重油和天然气3种燃料,这3种燃料中最环保的是天然气,最经济的是煤粉。从自动化程度上来说,天然气燃烧器、重油燃烧器自动化程度较高,运行中不需人工干预。煤粉燃烧器由于燃料的特殊性,自动化程度低,操作时需专人看管。从燃烧器采购成本来看,天然气燃烧器、重油燃烧器均高于煤粉燃烧器。从安装成本看,天然气燃烧器初期投入较大,燃气开口、管道铺设等费用往往超过天然气燃烧器本身价格。不同燃料的主燃烧器国内都有生产销售,用户根据情况可自由选择。一般情况下,新购的搅拌站由其制造厂家选购主燃烧器。
王在林:煤粉燃烧器使用价格成本比较低,但热效率也低,煤粉浪费大,常被用在一些地方固定的中小型沥青搅拌站上,尤其是产煤的地区使用较多。柴油燃烧器使用比较广泛,其特点是热效率高,温度升高快,安全可靠,料源广泛,但是柴油使用成本高,而且燃烧热值没有重油高,俗称“不耐烧”,经过多年统计核算得出,一般情况下,同样搅拌条件,It成品沥青混合料需要燃烧柴油7.5kg,采用重油燃烧只需要6.5kg,但目前柴油价格要比重油价格高3000元/t,如果生产30万t的混合料,烧重油比柴油可节省100多万元,所以使用重油燃烧器的用户更普遍,但烧重油的缺点是重油粘稠,尤其是天冷季节容易堵塞管道和喷嘴,燃烧故障率高,生产前后都要用柴油清洗管道,喷嘴和滤网,有些劣质的重油燃烧产生的废气废烟比较大,对环境影响大。
天然气燃烧器主要优点是节能环保,点火性能很好,热效率也很高,燃烧充分,无任何有害气体产生。天然气价格便宜,用天然气比用重油可节省10%的成本,但是首次使用投资成本高:一套油改气的设备装置需要200万元左右,而且消防安全设施要求高,且附近需要有主天然气管道或天然气供应站等。
人员配置 合理且高效
何长苇:沥青混合料搅拌站是一个多部件组成的复杂系统,生产过程需多人协调完成。优秀的管理者都明白人的重要性,没有合理的人员配备,想取得良好的经济效益是不可能的。
以经验和需要来看,1座沥青混合料搅拌站必备的人员配备为:站长1名,操作人员2名,维修人员2名,地磅兼收料1名,后勤伙食管理1名,文员兼财务核算1名,共8名。操作人员和机修人员均须经沥青混合料搅拌站生产厂家或专业机构培训后持证上岗。
王在林:这里我提供一份刚接触到的一座沥青混合料搅拌站的人员配置及其分工供大家参考(见表2)。
效益增长 增强综合管理
朱建国:在沥青混合料价格基本稳定的前提下,作为沥青混合料搅拌站的运营者,要取得良好的经济效益,只有在节约成本上下功夫,成本节约可从以下几方面着手。
提高生产率
骨料的质量直接影响沥青搅拌站的生产率,因此从采购原材料时就应严格控制质量,避免因等料和溢料影响产量。另一个影响沥青搅拌站生产率的因素是主燃烧器,沥青搅拌站烘干筒设计有专门的加热区,如果火焰形状不能与加热区匹配,将严重影响加热效率,进而影响搅拌站的生产率。所以如果发现火焰形状不佳,应及时调整。
减少燃料消耗
燃料成本在沥青搅拌站运行成本中所占比例较大。除了骨料采取必要的防水措施外,就是提高燃烧系统的运行效率了。沥青搅拌站的燃烧系统由主燃烧器、烘干筒、除尘器和引风系统构成,它们之间的合理匹配对燃料的充分燃烧起着决定性作用。燃烧器的火焰长度、直径与烘干筒燃烧区是否匹配、尾气温度等都直接影响着燃烧器燃料的消耗量。有资料表明:骨料温度每超过规定温度5℃,燃料消耗量就增加约1%。所以,骨料温度够用就好,不要超过规定温度过高。
加强维护保养,减少维修及配件费用
沥青混合料搅拌站工作环境恶劣,日常的维护保养必不可少。俗话说“七分靠质量三分靠保养”,如果保养不到位,维修尤其是大修费用会很高。在日常巡查中,发现小问题应及时处理,避免小问题拖成大故障。
运营分析 投资的第一考量指标
何长苇:对于需上千万元投资的沥青混合料搅拌站来说,在投资初期,首先应该考量投资和收益比,以防范盲目投资导致亏损。运营成本计算的是除硬件投资外的生产成本,下面就该项目运营成本进行分析。预设条件:沥青混合料搅拌站型号为4000型;工作时间为每天连续运行10h,每月工作25天;平均产量为260t/h;沥青混合料生产总量30万t;工期5个月。
场地费用不同地域有较大差异,一般按年支付,费用多在十几万元到二十几万元。分摊到每吨混合料上成本约为0.6元/t。
人工成本固定员工一般按年薪,按目前的市场行情,固定员工的年薪一般为:站长1名,年薪10万元;操作人员2名,维修工2名,人均年薪6万元,4人共计24万元;其他辅助人员年薪4万元,3人共计12万元。临时工工资按月支付,按6人月薪4000元计算,临时工5个月工资共计12万元。再加上其他零工的工资支出,人员工资总计约为60万元,则人工成本为2元/t。
沥青成本沥青的成本在沥青混合料总成本中所占比重较大,目前每吨沥青价格已高达5000元,折合5兀/kg。若以混合料的沥青含量为4%计算,则每吨混合料中沥青的成本为200元。
骨料成本骨料在混合料总重量中约占90%,骨料平均价格约为80元/t,每吨混合料中骨料的成本价为72元。
粉料成本粉料在混合料总重量中约占6%,粉料平均价格约为120元/t,每吨混合料中粉料的成本为7.2元。
燃料成本若采用重油,以每吨混合料耗7kg重油,每吨重油4200元计算,燃料费用为29.4元/t。若用煤粉,以每吨混合料耗量12kg煤粉、每吨煤粉以1200元计算,燃料费用为14.4元/t。若用天然气,以每吨混合料耗7m3天然气,每立方米天然气以3.5元计算,燃料费用为24.5元/t。
电费4000型沥青混合料搅拌站实际工作中每小时耗电约为550kW·h,假如是按工业用电0.85元/kW·h计算,电费共计53.9万元,即1.8元/t。
装载机费用1座4000型沥青混合料搅拌站需2台50型装载机上料,按每台装载机每月租金1600元(含操作员工资)、工作日油耗及润滑费用300元计算,每台装载机每年的费用为11.5万元,2台装载机的费用约为23万元,分摊到每吨混合料上的成本为0.8元。
维护保养费用
维护保养费用包含零星配件费用、润滑油、易耗品等费用,大约需15万元。分摊到每吨混合料上的成本为0.5元。
其他费用
除以上各项费用外,还有管理成本(如办公费、保险费等)、税费、财务费用、销售费用等。
根据目前的市场行情粗略估算,每吨混合料的纯利润多在30～50元之间,各地差异较大。
王在林:由于各地材料价格、运输费用不一样,市场行情也不一样,导致的费用分析会有些差别,下面以该沥青混合料搅拌站在江苏南通地区建站为例进行分析。
投资建设费
1套玛连尼4000型沥青混合料搅拌站大概为1100万元,征地400万m2,2年场地租赁费用需50万元,设备安装调试费用20万元,变压器入网及安装费用50万元,基础工程20万元,料仓及场地硬化等20万元,料仓挡墙及防雨大棚20万元,地磅2台10万元,办公及宿舍用房(保温材料活动板房)15万元,合计需1305万元。
设备运行费用
年产30万t沥青混合料,2年按60万t沥青混合料,每年有效生产时间6个月。需装载机3台,每台租金1.5万元/月,费用合计54万元;用电费用以每吨沥青混合料3.5元/t计算,合计210万元;设备维护费用需20万元,新设备故障少,主要是润滑油和一些易损件的更换。则设备运行费用合计为284万元。
原材料费用
原材料费用以工程市场采用较多的sup13和sup20沥青混合料来分析。
石料石灰岩,玄武岩目前市场料源紧张,石灰岩价格95元/t,玄武岩价格145元/t,平均价格为120元/t,则石料成本为6480万元。
沥青改性沥青6500元/t,普通沥青4500元/t,两种沥青平均价格5500元/t,沥青含量以5%计算,则沥青成本为16500万元。
重油重油价格4100元/t,以每吨沥青混合料需要燃烧6.5kg来计算,则重油成本为1600万元。
柴油(装载机消耗和沥青搅拌站引火用)柴油价格7600元/t,1L柴油等于0.86kg,1台装载机工作10h油耗以120L计算,则装载机耗油92.88t,成本为70.588万元。沥青搅拌站引火耗油,以每次引火耗油60kg来计算,沥青搅拌站引火耗油成本为14万元。柴油合计成本为84万元。
综上所述,石料、沥青、重油以及柴油等原材料总成本为24664万元。
人工费用
按照前述人员配置,需要管理、操作、实验、材料以及安全共计11人,按年平均工资3.5万元计,2年共计3.5×11×2=77万元。其他人员5人,按年平均工资2.5万元,2年共计25万元。即人员工资共计102万元。
综上所述,沥青混合料搅拌站投资建设费用、运行费用、原材料费用及人工费用等,直接成本合计为26355万元。
目前南通地区sup 13和sup20沥青混合料平均价格为475元/t,以此计算,2年总销售收入共计为28500万元。
若管理费用、营业费用和财务费用按销售收入的1%计算,税费按销售收入的3%计算,则间接费成本合计为1710万元。
总成本为直接成本与间接费成本之和,由以上计算可知,总成本为28065万元,利润为435万元。
因此投资该沥青混合料搅拌站2年可完成60万t的沥青混合料的生产,不但可以收回全部成本,还有435万元的利润回报。
混合搅拌 第5篇
现代自动沥青混合料搅拌站 (以下简称沥青搅拌站) 已成为公路建设不可或缺的重要机械设备之一, 做好沥青搅拌站的电气设备安装及运行维护, 对提高设备利用率和降低运行成本, 增加施工单位经济效益具有重要意义。本文对沥青搅拌站电气设备的安装和运行维护进行分析总结, 可供同行借鉴参考。
1 沥青搅拌站简述
沥青搅拌站是公路建设的重要设备, 它集合了机械、电气及自动化等多方面的技术。一般由配料系统、干燥系统、除尘系统、热料提升系统、存储称量系统、粉料供给系统、沥青加热输送系统、搅拌系统、成品仓存储系统及自动控制系统等组成。
而自动控制系统采用计算机进行集中控制, 它由上位机、火焰燃烧控制系统、PLC可编程序控制系统、配料计量控制系统、沥青加热输送系统、空气压缩机控制系统等组成, 具有自检和自动控制功能。它是沥青搅拌站的神经中枢, 相当于人的大脑一样, 负责协调、指挥搅拌站各部位机电设备进行繁忙而有序的生产活动, 减轻了人的劳动强度, 降低了设备故障率, 提高了劳动生产力。
2 电气系统安装
电气施工人员需结合沥青搅拌站的设备工艺流程, 全面了解电气工作原理和系统控制模式, 清楚系统机电设备的分布情况及关键控制器件的功能作用, 掌握电工检测仪表的使用和电气元器件的测试方法, 在安装过程中可达到事半工倍的效果。
2.1 防雷接地
搅拌站各结构部件均由金属材料加工而成, 并长期处于露天的环境中, 而且还具有一定的安装高度, 在雷雨天气极易受到雷电的袭击, 为了保障工作人员人身安全和机电设备的安全运行, 必须做好系统的防雷接地保护, 其接地电阻值≤4Ω。
1) 对直击雷防范, 可在搅拌站的金属结构最高点, 安装避雷针进行保护, 避雷针一般采用直径≥φ16 mm的圆钢或直径≥φ25 mm的焊接钢管制成, 避雷针应通过引下线与防雷接地装置可靠连接。不同规模的搅拌站, 可根据其占地的面积大小, 设置多根避雷针, 以实现防雷保护半径覆盖整个搅拌站。
2) 搅拌站所有的金属结构均应可靠接地, 应充分利用基础的结构钢筋作为接地体, 并用φ12的圆钢将各个系统的金属构架基础焊接成为一闭合的整体, 并与专设的接地网可靠连接。接地网可采用人工垂直接地极和水平接地极埋地敷设, 垂直接地极宜选用长度为2.5 m的∠50×50×5角钢, 水平接地极可选用φ12的圆钢或-40×4的扁钢敷设, 埋设深度不<0.6 m。如果系统处在土壤高电阻率地区, 也可用降阻剂或换土的方法降低接地电阻值。
3) 为减少控制室内设备免受雷击电磁脉冲的干扰, 控制室的金属外壳和各传感器的屏蔽线路、电力电缆线路的钢铠均须可靠接地。
2.2 电气保护接地
低压配电系统的接地形式分为TN、TT、IT三种系统, 搅拌站的电气接地可根据不同的形式选择。
若供电采用TT制式, 要把搅拌站的金属构架及电器柜外壳都做可靠的接地保护;若采用TN系统, 10/0.4 k V配电变压器中性点应直接接地, 所有保护导体 (PE) 和保护接地中性导体 (PEN) 均与变压器中性点相连接, 其中TN-C制式, 就要把搅拌站的金属构架及电器柜外壳可靠接地后并可靠接零, 这样做一方面实现了搅拌站可导电金属构架的保护接零, 又实现了低压配电系统零线的重复接地;若供电采用TN-S或TN-C-S制式, 把搅拌站的金属构架及电器柜外壳可靠连接到电源的保护线上就可以了。如果采用柴油发电机供电 (中性点一般不接地) , 用电设备的外壳均采用与系统金属结构的接地网可靠连接, 但中性导体和任何带电部分严禁直接接地, 以保障工作人员的人身安全。不管那种供电制式, 电气设备的接地电阻都不得>4Ω。
2.3 电气设备的安装
在搅拌站设备吊装期间, 电气施工人员可先行架设安装10k V高压架空线路或电缆线路, 并做好变压器安装调试及中性点接地装置的敷设施工 (在高压交流电比较短缺的国外项目或偏僻地区项目, 可以采用柴油发电机组供电) , 并将变压器低压侧总出线电缆敷设至控制室的附近, 以便控制室吊装就位后, 能及时对控制室二次控制屏柜进行调试工作。
在搅拌站控制室安装就位后, 即可对控制室内的二次成套设备进行通电调试, 如检查各成套设备屏柜内的电气元件、PLC模块、接触器、热继电器、变频控制器及各仪表、指示灯等器件的好坏。
控制室的二次设备检查无误后, 即可进行强电和弱电电缆的布线工作。电缆布线时应依据电气原理图和用电设备的具体位置, 从外围各用电设备、各种传感器、照明灯具等逐一向控制室进行敷设, 同时做好电缆线头标记。电缆布置路径应合理, 尽量避免通过振动剧烈和高温部位, 如无法避免, 应做好防护保护措施, 并且要求弱电电缆和强电电缆分槽布置。各用电设备、强弱电缆线路与控制盘柜接线前, 均需再次用仪表检测其绝缘电阻值并做好记录, 保证各用电设备、一次电力电缆、二次控制电缆均处于完好状态, 避免在调试过程中造成不必要的重复检查工作。
3 电气系统的调试
在调试过程中应保证现场工作人员的安全, 做好现场与中控室的协调沟通工作, 明确职责, 对任何电气设备的检查、修理, 均应将电源开关断开, 以防误操作危及人员的人身安全。
3.1 系统单机调试
在确认各系统机电设备均安装完毕, 对每个组件间的连接的可靠性、灵活性以及转动部位的润滑情况进行仔细检查, 确认并无任何卡阻现象;检测电源达到正常运行下所需要的电压值, 检查电气设备、电缆线路、传感器的接线是否正确;对系统的各台电机进行绝缘电阻测试 (一般>0.5 MΩ即可) , 应将连锁控制开关处在解锁状态, 在判断整个系统接线无误后, 即可进行单机调试。
首先对电机进行点动控制, 观察转向是否正确, 如与实际运行方向相反, 立即停电进行调整。用钳形电流表测量电机空载电流, 根据电流值判断电机运行是否正常, 特别是胶带机的电流出现不稳定并来回摆动, 说明设备安装存在缺陷, 必须停电进行检查, 重新对各零部件进行调整, 待故障处理完后, 电流会在一个相对稳定的范围内。观察仪表指示的信号是否正常, 如果有问题马上停机并加以调整。系统各台设备的调试, 均按以上步骤逐台进行机电性能的检测, 对达不到规范要求的设备应重新进行安装, 直到满足要求为止。
搅拌站初次组装时, 调试工作需要花费很大精力和时间, 而且需要反复的进行着调试-停机-处理-再调试的循环中, 因为在调试中可能会存在诸如接线错误、元件安装位置不合理、元器件损坏或控制单元参数设置错误等问题, 就要依据实际情况进行完善。
3.2 系统联动调试
在确认每台用电设备的电机及机械设备转向及部件运行正确无误后, 可进行全系统的联动调试。首先根据沥青搅拌站的操作规程和开机顺序, 逐台手动起动所有设备, 使其空载运转, 观察各电机运行情况, 空载电流大小, 机械设备运行正常与否。通常这一过程, 均可发现系统存在哪些缺陷问题, 从而对系统再做进一步的改进和完善。之后, 可对系统进行自动控制空载运行试验, 目的在于检测沥青搅拌站自动控制系统是否按拌合站生产工序进行全自动生产, 是否达到预期的要求, 如与实际情况要求有出入, 可通过对逻辑控制程序的修改来完善系统的功能 (新安装的搅拌站调试前需要输入自动控制程序) 。如果安装的是旧设备, 使用原来调试好的自动控制程序即可。
3.3 系统投料运行调试
全系统经过单机调试、联机全自动空载试运行后, 已经具备了进行投料调试阶段, 目的是检验系统在额定带载运行时各机电设备运行情况, 判断各系统设备在衔接处设计的合理性。特别是胶带机在负载不稳定的情况下会产生胶带跑偏或打滑现象, 如不及时调整可能会损坏输送胶带, 造成不必要的损失。
这一过程需要对PLC控制系统的参数进行复核并重新调整, 比如沥青混合料配合比的数据设置;各种砂石料进料时间、搅拌机的拌合时间、关机时间、温度传感器等操作模式的设定;各称量系统的计量精度的校准;各工作循环时间的最终设定等。
系统投料运行调试工作完成后, 搅拌站已具备了初步的生产能力。
4 电气系统日常维护保养
4.1 做好安全运行工作
中控室开机人员必须按搅拌站的安全操作规程和开停机顺序进行操作运行, 以保证现场巡视人员和检修人员的人身安全及机械设备的安全。系统生产前要先进行空载启动, 起动无误后, 再投料进行生产。在开机过程中应注意观察各电机的电流表、温度计、压力显示仪表的数值大小变化情况, 并做好运行记录, 发现异常要及时停机检查并通知电气维护人员进行处理, 避免事故扩大化。生产现场巡视人员必须对各系统的机械设备进行巡视检查, 在生产过程中发现设备事故隐患和异常响声, 应立即通知中控室马上停止生产并进行事故处理, 以避免设备进一步损毁。
4.2 做好巡视维护工作
电气系统运行的安全性、可靠性、无故障运行时间的大小, 均关系到搅拌站的生产效率及沥青混合料的搅拌质量。为了保证搅拌站的各机械设备的正常运行, 提高完好率, 维护人员必须在保养周期内加强对机械转动部位的润滑维护;对高温部件, 每次工作结束后都要更换润滑脂;经常进行巡视检查各电力电缆的绝缘保护情况, 将事故隐患消灭在萌芽状态。特别是大功率电动机的电缆, 由于强烈频繁的振动会引起电缆头磨破而引起短路或断相故障, 会造成电机烧毁。应经常检查控制室内接线端子排的线头是否紧固, 是否因接触不良存在过负荷现象, 如发现异常应立即查找原因给予解决。系统设备停止使用较长时间的, 重新启用前, 必须做好各机电设备的绝缘电阻的检测工作, 如有受潮应进行烘干处理。
4.3 做好清洁卫生工作
电气控制系统是整个搅拌站的核心, 必须做好沥青搅拌站控制室的清洁卫生、除尘及保持室内温度恒定工作。如果控制室内的温度过高, 将会影响电气元件的使用寿命和降低系统的运行可靠性。由于野外尘土较大, 这对继电器、接触器、PLC组件等电器元件的可靠工作有较大影响, 必须要经常清扫各部分电气元件的灰尘, 还必须注意盘柜内潮气的影响, 做好防潮除湿的工作, 以保证电气绝缘的良好性。做好电缆线路的防盗工作, 加强线路的保护措施, 避免人为损坏。
4.4 做好元件储备工作
为了保证沥青搅拌站出现故障时能够及时处理恢复生产, 必须做好常用的元器件诸如各种传感器、热继电器、PLC模块、输入输出小型继电器等易损件的储备工作。有了这样的准备, 在生产过程中如果出现故障需要更换配件时, 就能及时地恢复生产, 保证沥青混凝土施工的连续性, 从而保证道路的施工质量。
5 系统常见故障处理
5.1 冷料进给故障
冷料进给变速胶带输送机发生停机故障, 原因可能是冷料胶带下方碎石或异物卡住引起的故障;如果是电路方面的故障, 要先检查电机控制回路的电缆是否断路, 胶带打滑或是胶带张紧度大小不一等原因导致胶带机跑偏, 在这种情况下应重新进行调整, 如果胶带机被卡死停机, 就应立即派人清除障碍物, 以确保皮胶带机运行良好。运行人员可通过观察控制室内的电流表数值的大小, 初步判断哪台电机设备存在问题, 比如设备机械故障引起负荷力矩的增加, 此时电动机的电流都要比正常运行时的电流大很多, 可以初步判断设备存在故障隐患, 需要停机进行检查修理或保养。
5.2 搅拌机故障
搅拌机有异响的原因, 可能是由于混合驱动电机瞬时超载, 导致固定轴承损坏或固定轴承发生错位, 此时需要重新复位或者更换轴承。搅拌机臂、刀片和护板严重磨损或内部脱落, 需要及时更换以避免产生不均匀情况, 如搅拌机出料时气温发生异常变化, 要将温度传感器彻底清洁干净后再查看其能否正常工作。
5.3 燃烧器点火故障
点火燃烧出现问题, 首先查看操作间的内部是否具备足够点火及燃烧条件;再查看电源开关通断的情况;还要查看风扇、干燥筒、鼓风机和燃油泵的启动是否到位, 检查风扇的风门是不是在点火的位置, 冷风门是否打开, 还有风扇的选择开关、干燥筒以及内部压力表是否置于手动位置, 如果这些不影响点火, 检查初始点火的差异是否带或不带燃料, 还要注意燃料通道是否有堵塞。若上述都正常, 再检查燃油泵在正常运行时的情况, 最后查看油泵出口的压力是否达到正常压力值, 压缩空气阀打开是否完成, 此时观察压力有没有达到标准值。
5.4 传感器故障
搅拌站的传感器有称重传感器、料位传感器及温度传感器, 如此多的传感器会经常发生工作失灵、计量不准或损坏等故障;设定的数值容易发生偏移, 为了保证搅拌站生产控制的准确性, 必须定时进行例行检查和保养, 每年应进行计量精度校准。
5.5 PLC模块故障
沥青搅拌站的各主要控制单元一般都采用PLC可编程序控制器, 其具有高可靠性、抗干扰能力强、平均故障时间长、编程简单、容易掌握的特点。PLC运行中出现故障, 可先查看模块上的运行和故障指示装置, 根据故障指示再查找具体的位置, 如果一旦有模块发生故障, 即可用新的模块进行更换, 使系统迅速恢复生产运行。如检查相关输入开关信号是否到位;输出端是否按要求的逻辑输出;检查接线头 (接线插板) 是否松动或相关的外围部件及线路故障情况。如果怀疑某个模块有问题, 可以采用替代法进行修理, 采用新的同型号模块进行更换, 如系统恢复正常, 就说明了被更换下来的模块存在问题。
6 结语
自动沥青搅拌设备为城市公路建设特别是大型沥青路面工程的施工质量带来了保障。现代建筑业的技术员要重视沥青混合料搅拌站的电气安装和运行维护, 确保沥青搅拌站的机电设备使用寿命, 从而维护建筑企业的根本利益。
摘要：针对自动沥青混合料搅拌站电气系统安装调试、运行维护以及对常见故障的检查处理进行阐述分析, 提出科学合理的电气控制系统安装与维护方式, 以加强施工单位的经济效益和社会效益。
关键词：沥青搅拌站,电气,安装,日常维护
参考文献
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混合搅拌 第6篇
一般机械搅拌设备的控制系统有两类:一类为继电器控制系统, 其控制逻辑由硬件构成;另一类为PLC控制系统, 其控制逻辑由编程软件构成。由于继电器控制采用众多的分立元件, 因此在复杂控制系统中, 使系统具有较高的故障率, 并且变更逻辑控制困难, 难以实现网络控制。随着现代计算机技术的发展, 电气控制元件和控制系统有了极大改观, 继电器控制系统的硬件逻辑可由逻辑函数表达式描述, 控制逻辑可用软件程序实现, 控制功能由PLC软件程序来完成。本文针对某石化公司污水混合搅拌装置的实际运行条件, 采用PLC进行控制系统设计与开发。
1 装置概况
某石化公司的污水混合搅拌装置结构如图1所示, 设备型号为WW-1 (江苏华伦化机环保设备厂) , 搅拌电机型号为YB132S/4, 功率为5.5kW, 转速为1 440r/min, 运行温度为20℃。
2 控制要求
根据搅拌装置实际操作工艺, 其主要控制要求如下:
(1) 启动操作。按下启动按钮SB1, 液体A阀门打开, 液体A流入容器, 液面先达LS3, 其对应接点动作;当液面达到LS2时, LS2对应的常开接点接通, 关断A阀门, 打开B阀门;液面最后达LS1时, 关闭B阀门, 同时启动搅拌电机工作。
(2) 搅拌排液操作。搅拌电机工作1min后断电停止, 混合液体排放阀YV3打开排液;液面在LS3以下时, LS3由通转断, 之后开始下一周期。
(3) 停止操作。按下停止按钮SB2后, 完成当前工作的一个完整周期后停止搅拌。
3 控制系统设计
3.1 硬件设计
针对本控制系统的运行特点, 选取CPMIA型PLC作为搅拌设备的控制核心, 由监控计算机、CPMIA型PLC和搅拌设备共同组成一个计算机控制系统。
3.2 控制系统I/O分配
控制系统采用6点输入、4点输出型PLC, 其输入输出端子定义如图2所示。
3.3 控制系统程序设计
根据控制要求设计的梯形图程序如图3所示, 工作过程如下:
(1) 初始状态。系统上电, PLC开始运行内部程序, 20103置位01002, 混合液排放阀打开, 开始排出以前可能留下的残液。若LS3断开, 则20100自动接通一程序扫描周期, 该信号置位20201, 启动定时器TIM001, 计时20s后关闭混合液排放阀, 且TIM001自动复位。
(2) 启动操作。按下启动按钮SB1, 输入继电器00000接通, 促使20000接通一扫描周期, 20000的常开接点置位20200, 为自动循环做准备;20000的另一常开接点置位01000, 驱动YV1使液体A阀门打开, 液体A开始注入。
(3) 液面上升到LS2。液面首先到达LS3, 00004的常闭接点打开, 使20100、20101复位;当液面进一步到达LS2时00003接通, 其常开接点使20003产生脉冲复位01000, 使阀A关断, 同时该脉冲置位01001使B阀打开, 液体B注入。
(4) 液面上升到LS1。当液面上升到LS1时, 00002接通, 其上升沿使20002接通一程序扫描周期, 该脉冲关断B阀、启动搅拌电机的同时, 启动定时器TIM000开始计时。
(5) 混合液排放。当定时器TIM000计时达60s时, 其常开接点使01003复位, 搅拌电机停止工作;01003复位的同时使20102接通, 20102的常开接点又使20103、20104相继接通, 20103的常开点置位01002, 使得混合液排放阀被打开, 混合液开始排放, 在程序扫描的下一周期中, 因20104的接通而使20103复位。
(6) 液面下降到LS3。当液面下降到LS3以下时, 00004由通变断, 其常闭接点置位20201, 而20201的常开接点则启动了定时器TIM001。当TIM001计时满20s后, 其常开接点复位01002, 通过YV3使得混合液排放阀关闭;而TIM001的另一常开接点置位01000, 通过YV1再次打开液体A注入阀, 液体开始注人, 工作进入下一循环。
(7) 停止操作。当按下停止按钮SB2后, 20001产生脉冲使20200复位。当本次循环结束时, 虽然TIM00l的常开接点闭合, 但却不能使01000置位, 系统停止工作。
4 控制系统的调试与实现
(1) PLC控制系统模拟调试。运行PLC程序, 模拟输入启动、液位、温度等输入信号, 观察PLC的输出指示灯, 查看是否符合搅拌设备的控制要求。如不符合要求, 则修改PLC程序, 直到符合控制要求为止。
(2) 搅拌设备与控制系统联调。连接PLC与现场设备的控制接线, 仔细检查无误后运行PLC程序, 观察计算机监控界面与现场的设备运行情况是否一致。如不一致, 则仔细检查每个输入输出通道, 直到模拟的工艺运行状况与实际的工艺状况保持一致为止。
5 结束语
混合搅拌 第7篇
本文利用ANSYS软件中CFX流体分析及仿真的方法,对通气式中心龙卷流搅拌槽内气液两相流的混合特性进行数值模拟,定性的分析了开孔形式对混合流场的影响。研究结果对气液搅拌槽的优化的优化设计及工业放大应用有一定的实际意义。
1 模型建立
1.1 建立搅拌槽模型
搅拌槽模型为底板带有对数螺旋线,底盘直径为300mm,高450mm,底盘和外壳的厚度均为5mm,桨叶类型为抛物线的搅拌槽。单通气管和双通气管的内径均为5mm,如图1所示。图2为抛物线桨叶的物理模型,图3是带有对数螺旋线搅拌槽底盘。
1.2 网格划分
ANSYS的网格划分采用平台,采用的是“分解并克服(Divide and Conquer)”的策略,主要有:自动划分网格法;四面体划分网格法;扫略法;多域法;Hex Dominant法。从计算量、网格生成难易程度、收敛性三方面考虑,采用四面体网格划分方法网格划分,对网格数量进行优化,得到网格的无关解。对桨叶、导流板进行网格细划分,以便更好的捕捉其附近的流动特性。并且在所有壁面处应用Inflation[5,6,7]这一网格特性,以保证壁面处的速度梯度变化不至于太大。图4、图5分别为桨叶网格图和导流板网格图。
1.3 边界条件
根据搅拌器的结构特点和流体流动的性质,定义边界条件如下:因为气体从管中进入从Opening处流出,因此Opening形式设为Outlet。将固—液界面处定义为无滑移固壁边界,即粘性流体粘附在固体壁面上[8]。搅拌轴的转速为300r·min-1,气体速度设为5m·s-1。收敛条件:收敛残差<10-4。
2 数值模拟
模拟过程采用控制容积发,利用Rhie-Chow算法避免发生振荡。压力-速度的耦合求解采用SIMPLEC算法,对流项的离散采用混合-上风差分格式。收敛准则为RMS,将质量、动量和湍流方程的收敛残差定为1×10-4,设置一定的迭代步数,进行迭代计算,直至质量、动量和湍流方程收敛。采用多重参考系法(MRF)来解决运动桨叶和静止导流板之间的相互作用。MRF将求解域分为内部旋转域和外部静止域。内部旋转域包括运动的桨叶及其附近的流体,在旋转坐标系求解连续方程和动量方程,外部静止域包括静止的导流板和槽体及管壁伸进槽体的部分,在静止坐标系下求解连续方程和动量方程式。在两个域交界面通过插值来实现质量、动量和能量交换。
2.1 单通气管的数值模拟及分析
气体从单通管以5 m·s-1的速度进入,从气体的速度矢量图(图6)可以看出,气体进入后,从桨叶下面,沿壁面向上流动,到达顶面后,沿搅拌轴向下流动。
液体在抛物线型桨叶搅拌槽内,给定转速为300 r·min-1,在高速旋转时,桨叶对其附近的流体产生挤压作用,在重力作用下,桨叶区流体的轴向流动较强而沿轴上、下流动。从图7可以看出,在桨叶的上下区域,液体形成2个漩涡。
2.2 双通气管的数值模拟及分析
在2个弯管处,气体同样以5m·s-1的速度进入,从图8气体的速度矢量图可以看出,气体沿2个弯管,顺着壁面,从下往上流动。到达顶部的时候,沿着搅拌轴向下流动,形成2个漩涡。
同样给定抛物线型桨叶的速度为300r·min-1,从图9液体的速度矢量图可以看出,在桨叶的高速旋转下,液体在桨叶的上部形成很明显的2个漩涡;同样在导流板附近的区域内,液体向上流动,与桨叶附近的流体混合,在桨叶下部区域形成一定的涡流。
2.3 单通管与双通气管的比较
从模拟的结果和以上的分析可以看出,对于中心龙卷流型搅拌槽,流体流动主要以轴向流为主,整个流体域基本处于循环流的影响范围,在桨叶的上缘叶尖处流速最大,并且带有较强的轴向分量,全槽返混状态良好,速度基本均匀,能实现较好的搅拌效果,有利于物料的混合或悬浮。
在同样的气体转速和桨叶转动速度下,双通气管的搅拌槽模拟效果比单通气管的模拟效果好,气液混合效果好。而且在导流板的带动下,双通气管形成的涡流较单通气管的好,这样可以使气体与液体混合得更充分。
3 结语
采用RNG k-ε湍流模型,多重参考系法(MRF),对搅拌槽内单向流动进行了数值模拟,可得:
(1)中心龙卷流搅拌槽,在导流板的的引导作用下,在槽底表面形成向心流,进而,在槽中心部位形成螺旋上升的龙卷流,然后在回到叶轮区,如此形成全槽范围的单循环流。
(2)单通管的搅拌槽,在通入气体后沿槽壁向上流动,到达顶部回流到搅拌轴附近,形成涡流,液体在搅拌轴的附近形成漩涡。
(3)双通气管的搅拌槽,在通入气体后,沿槽壁向上流动,回流到桨叶附近区域。液体在搅拌轴附近产生径向流,形成2个很明显的漩涡。
(4)双通气管的搅拌槽比单通管的搅拌效果好,能使气体和液体充分的混合,对搅拌槽的优化设计及工业放大效应有一定的实际意义。
摘要：运用计算流体动力学(CFD)方法对单通管桨搅拌槽和双通管搅拌槽内部流场进行数值模拟,考察了流体在在单通管和双通管搅拌槽内宏观流动场的效果。研究发现,流体在双通管内部流场流动效果好。在此基础上可以看出,通气式搅拌槽开两个孔比开一个孔效果好,这对搅拌槽的优化设计和工业放大效应有一定的实际意义。
关键词：搅拌槽,单通气管,双通气管,数值模拟
参考文献
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