精计量在混凝土拌和站计量控制系统中的应用

精计量在混凝土拌和站计量控制系统中的应用

饶曦陈晓赫黄方远

中交二航局第四工程有限公司安徽芜湖241000

摘要：混凝土拌和站是工程建设施工领域中混凝土搅拌生产的专用机械设备，计量控制系统是保证混凝土搅拌站生产质量的一项重要控制手段，本文以沪通长江大桥HTQ-1标1号拌和站和3号拌和站为例，对比分析了混凝土计量系统误差产生的原因和解决方案的应用。

关键词：精计量；混凝土拌和站；计量控制系统；误差原因；解决方案

1混凝土拌和站概况

沪通长江大桥HTQ-1标段1号拌和站位于沪通大桥水中区8#墩下游侧的吹填筑岛平台上，拌和区安装了山推建友HZS180Q型混凝土搅拌机组3台，砂石料仓7个，另布置有洗石机、筛砂机、沉淀池、现场试验室、现场办公室、地磅房、停车场等配套设施。

2混凝土拌和站计量控制系统的组成

混凝土拌和站的计量控制系统是配料控制系统的核心要素，计量精度的高低直接影响到混凝土的生产质量和试验性能。其软件控制原理如图1：

图1计量控制系统原理图

3未装精计量系统前的生产数据

混凝土拌和站未安装精计量系统的生产数据：以沪通大桥3#拌和站（1603号搅拌船）为代表，采取生产数据为1000盘，如下表。其中骨料正常误差为误差绝对值小于2%，，初级误差为误差绝对值大于等于2%且小于5%，中级误差为误差绝对值大于等于5%且小于10%；粉料、液料正常误差为误差绝对值小于1%，，初级误差为误差绝对值大于等于1%且小于5%，中级误差为误差绝对值大于等于5%且小于10%。

表13#拌和站1机生产数据统计

由上表可得以下图表：

图23#拌和站1机生产数据统计直方图

4混凝土拌和站计量控制系统引起配料误差的原因

混凝土拌和站在生产配料计量过程中，由于物料重量的增加而不断变化，因此它是一个动态渐变的过程。配料系统既要准确，又要快速，为保证精准配料，配料误差必须控制在数值允许范围之内。对于在铁路建设中使用的混凝土拌和站，骨料的最大允许误差是±2%，粉料（水泥、煤灰和矿粉等）、水和外加剂的最大允许误差是±1%。

图3落料误差示意图

4.1落料误差

在计量配料过程中，由于给料器出口和料斗内物料表面存在一定的高差，同时加上给料机构的振动和旋转的影响，不能瞬间关闭出料口，因此，实际配料与设定值之间有一个差值，从而造成落料误差，简称落差。如图2：

4.2控制器采样引起的误差：

如采用速率偏慢。

4.3物料下落的冲击力

物料在配料过程中由于落料的惯性冲击，会引起信号源失真，导致传感器给控制器发出错误信号，进而造成配料误差。

5混凝土拌和站计量控制系统的误差控制解决方案

在配料过程中，受落差的影响，为获得最佳的配料精准度，通常在配料称量系统中设置两个停止信号，一个停止信号是将高速给料转换成低速给料，另外一个停止信号是在称量值即将达到预设的重量之前提前关闭给料器来补偿落差。为满足上述要求，我们将整个配料计量过程分为粗称和精称两个阶段，在粗称阶段快速给料，以缩短称量时间，当达到需求量的80%～90%时，开始精称。在精称阶段慢速小量给料以提高计量精度。如图4所示：

图6控制加料流量图

从图6中可以看出，慢速加料的时间越长，Qg2越趋稳定，相应值B就越准确，但称重速度降低了。若从称量速度上考虑，Wg1越大越好，但慢速加料时间会变短，影响定量称重精度。

为了使计量更加精准，更好的控制落差，在螺旋输送机的末端加装一辅助螺旋装置。当计量达到一定值后，大螺旋停止给料，辅助螺旋开始连续给料，达到一定值后，辅助螺旋点动给料，最后达到设定值。水和外加剂的精计量装置相似，都是在称量斗的上方加装了一个小储料容器，计量的时候，液料通过进料管进入储料器，再通过粗计量管进入称量斗，达到一定值后进料管停止进料，此时精计量管上的电磁阀通电打开，储料器的液料通过精计量管进入称量斗。电磁阀开始是连续打开的，待达到一定值后开始点动打开，直到达到设定值计量结束。

.表21#拌和站1机生产数据统计

由图可以看出，通过加装精计量装置，大大提高了拌和站称重配料系统的计量精度。截止到2014年12月31日，1#拌和站共计生产主体结构用混凝土99558方，共计盘次33186盘，其中初级超标12盘，中级超标0盘，高级超标0盘。水超标5盘，砂超标1盘，外加剂超标6盘，超标率仅为0.04%。

图91#拌和站1机生产数据直方图

7关于拌和站计量系统的今后设想

1、水泥、煤灰和矿粉粉料加装的辅助螺旋精计量装置，由于螺旋输送机给料的非线性，比如当给料流量过大时容易造成辅助螺旋被堵死，此时若用主螺旋手动补料就很容易出现超标；当给料流量过小时又会导致辅助螺旋里的粉料量小于精计量值，点动配料模式得不到停止信号而不断运行，导致生产中断。若主螺旋的驱动电机的转速可以无极调速，当粗计量时快速运转，达到设定值后改变速度低速运转，那么这个问题就会得到解决。

2、外加剂、水的精计量是通过将料液存储在称斗上方的一个小储料容器，通过电磁阀的通断来进行点动配料。在实际使用过程中发现，电磁阀很容易受到液料中异物的影响，从而导致电磁阀关闭不严，出现漏料。而且设定值越小，配料精度就越小，此时只有增大计量的允差范围才能完成计量，否则配料就不成功，生产也就中止。可以在电磁阀处安装一个检测装置，时刻检测电磁阀的密封性能，一旦泄漏马上提前处理。

3、当前的拌和站信息化系统主要是实时动态监控，是一种超标后出现的事后监控。未来的信息化管理系统应该是向着智能化发展的，它能自动启动超标处理程序，实现自动处理。

参考文献

［1］季利伟迭代自学习动态称量配料方法及其在混凝土搅拌系统的运用，2001

［2］郭泉江，凌玉华，廖力清混凝土搅拌控制系统，自动化与仪表，2007

［3］毛广峰，张帆混凝土搅拌设备称量系统的误差产生原因及处理措施，建筑机械，2013