沥青搅拌站的基本构造及工作原理

第四章沥青搅拌设备的基本构造及工作原理第一节沥青搅拌设备的主要技术参数一、标准工况搅拌设备的标准工况是指环境温度20℃，标准大气压、冷骨料平均含水量为5%，热骨料温度160℃，循环时间45s，成品料为中粒式时的工况。中粒式沥青混合料：按GB50092-19967.1.2的规定，集料最大粒径为1619mm的沥青混合料。二、主要技术参数1、型号沥青混合料搅拌设备的产品型号由组代号、型式代号、主参数代号、更新和变型代号组成构成，如下所示：更新和变型代号主参数代号型式代号组代号其代号含义如下：组代号：LB，是沥青搅拌设备中“沥”、“拌”两字的拼音声母的组合。型式代号：G─固定式（可省略）；Y─移动式。主要参数代号：搅拌器额定容量，kg/锅。更新和变型代号：用大写英文字母顺序表示。示例：LB3000A组代号：LB型式代号：G，省略。主参数代号：3000kg/锅更新和变型代号：A国家规定的基本型号有1000型、2000型、3000型、4000型，其他型号都是在这些型号的基础上衍生出来的，如：750、1500、2500、3500型等。2、结构型式沥青搅拌设备的结构型式按不同分类方式，有不同说法。一般按以下几种情况分类：按生产工艺分为：间歇式和连续式；按运输方式分为：固定式、可搬迁式和移动式。而沥青混合料搅拌设备的型式可以是组合形式的，如：可搬迁间歇式、移动间歇式等。3、设计容量沥青搅拌设备的设计主要是指搅拌缸的容量，这主要是针对间歇式来讲的。间歇式沥青站的容量各个厂家并不一致，但基本上有1000kg、2000kg、3000kg、4000kg。4、工作周期沥青搅拌设备的生产率由搅拌缸容量与工作周期决定。工作周期是指从搅拌缸放料到下一次放料的时间差，在标准工况下，一般为45s。但对连续式而言，不存在工作周期。5、生产率生产率是指沥青搅拌设备在标准工况下每小时的生产量。对间歇式沥青搅拌设备而言，用额定生产率来标定设备的生产能力。如：1000型的额定生产率为120t/h；2000型的额定生产率为160t/h；3000型的额定生产率为240t/h；4000型的额定生产率为320t/h。6、装机功率装机功率是指一套沥青搅拌设备所有用电设备的额定功率总和。7、燃油消耗燃油消耗是指烘干滚筒上燃烧器在生产1吨合格成品料所消耗的燃油重量。8、排放指标沥青搅拌设备的环保排放指标为两方面。一是污染物排放浓度，另一个是污染物排放黑度。按国家标准规定，沥青搅拌设备的烟尘排放浓度为≤100mg/Nm3，烟气排放黑度为不超过林格曼黑度I级。9、计量精度沥青混合料是严格按骨料、沥青、矿粉、添加剂的配比来设计的，因而控制骨料、沥青、矿粉、添加剂的计量精度是沥青混合料成分质量的保证。按国家标准规定，沥青搅拌设备的计量精度分为静态和动态计量精度。什么型号的沥青站，其计量精度应该是一致的。国家标准规定的沥青搅拌设备计量精度如表4-1所示：表4-1间歇式沥青搅拌设备计量精度序号指标单位允许偏差1标准砝码计量（静态）沥青计量准确度%±0.252粉料计量准确度%±0.503骨料计量准确度%±0.504标准砝码计量（动态）沥青计量准确度%±2.05粉料计量准确度%±2.56骨料计量准确度%±2.5第二节沥青搅拌设备工艺流程沥青混合料搅拌设备是在规定的温度下将干燥加热的不同粒径骨料、填料和沥青按设计配合比混合搅拌成均匀的混合料的工厂式成套设备，广泛应用于高等级公路、城市道路、机场、码头、停车场等工程施工。它是沥青路面施工的第一关键设备，其性能直接影响沥青路面的质量。通常沥青混凝土搅拌设备有间歇式和连续式两种。连续式工艺流程简单，设备简化。而间歇强制式搅拌设备，由于骨料二次筛分，各种组分按批次计量，强制搅拌混合，能可靠保证级配，粉料与沥青的计量也可达到相当的精度；所以拌制的沥青质量好，可满足各种施工要求。由于我国目前主要采用强制间歇式沥青搅拌设备，因而下面内容主要是以三一重工的LB系列型号沥青搅拌作为代表讲述。一、机械部分工艺流程沥青混合料搅拌设备的主要工艺特征是：各种成分是分批次计量,依事先设定顺序投入搅拌器进行强制搅拌，卸出拌和好的成品料后，接着进行下一个循环，形成周而复始的循环作业过程。所谓间歇式，就是指这种分批次计量、搅拌生产模式。用装载机将不同规格的砂石料铲入对应的冷料仓内；经由变频器控制的(变频器参数根据级配类型、产量和配合比事先设定)皮带给料机容积计量后，经由集料皮带机、上料冷料皮带机输送到干燥滚筒。干燥滚筒以逆流加热的方式将砂石料烘干加热到一定的温度，（控制系统自动调节燃烧器的火焰），由于滚筒的转动，砂石料被筒内的叶片反复提升、落下，形成料帘，增强了换热效果，并且借助于滚筒的倾角，砂石料在加热的同时不断向前移动；从滚筒出口出来后，连同重力除尘器收集的粗粉一起，由热骨料提升机提起，卸入到热骨料筛分机中。从烘干滚筒排出的高温含尘烟气首先经一级烟道进入重力除尘器初步净化，其收集的粉末由螺旋输送机送到热骨料提升机的进口；然后含尘烟气进入袋式除尘器，净化后的烟气由引风机直接排入大气。袋式除尘器回收的粉尘由螺旋输送机送到回收粉料供给系统中储存。通过筛分机将热骨料筛分成五种规格，分别流进五个热料储仓存储起来。按照设定的配比，五种规格的骨料按先小后大的次序分批投入石料计量仓内累加计量；同时沥青供给系统送来的热沥青和粉料供给系统送来的粉料，分别按设定的配比投入到各自的计量装置内计量。称重完毕后，依事先设定顺序投入到搅拌锅内进行强制搅拌。搅拌好的成品料直接卸到运料自卸卡车中，也可选择卸到成品料提升小车中，经卷扬机提升卸到成品料仓内储存。控制系统依靠各个传感器检测到的信号，对物料配比、沥青含量、拌和料温等重要参数进行实时监控，从而确保所生产的拌和料质量能满足用户的使用要求。在整个工艺流程中电控系统还设有连锁保护装置，使设备免遭意外机械事故。需要说明的是，冷通过皮带给料机的容积计量是预计量,经筛分的热骨料、粉料和热沥青的计量是精确计量。因为有二次计量，它能保证混合料的级配，骨料骨料、粉料和沥青的比例精确度比较高。目前骨料和粉料的静态计量精度不超过±0.5%，沥青的静态计量精度不超过±0.25%。由于是间歇式搅拌，改变混合料配合比也很方便，可以做到不停机更改或更换配方。沥青混合料搅拌设备的工艺流程图如4-1所示：冷料仓皮带给料机运料小车接卸缓冲斗搅拌器骨料秤热骨料仓振动筛热骨料提升机干燥滚筒上料皮带集料皮带成品料仓粉料秤沥青秤沥青三通阀沥青罐重力除尘器布袋除尘器回收粉仓矿粉仓引风机热载体加热炉沥青料运输车图4-1沥青搅拌站工艺流程简图二、电气控制系统工作原理沥青搅拌站的电气控制系统作为整个沥青搅拌站设备的核心部分之一，其运行的稳定性影响着整个设备的性能。沥青控制系统由上位机、燃烧器控制系统、可编程控制系统、配料计量控制系统、沥青加热输送系统、压缩空气系统等部分组成。上位机系统采用两套商用电脑，内装西门子通讯卡（CP-5613）、杰控组态软件（FAMEVIEW）、西门子STEP7编程软件；下位机采用西门子S7-300系列的PLC模块，包括CPU、I/O输入输出、模拟量输入输出、PROFIBUS通讯卡等；整个系统具有双机热备功能，即使一台电脑出现故障，设备也能照常运行。系统采用全集成自动化控制的理念。所有的I/O信号，模拟量信号进PLC模块，通过PROFIBUS这条主脉与两套上位机连接；整个控制全部集中在S7-300的PLC中，使各个部分的控制能很好的联系在一起，实现统一控制。为达到系统的高可靠性，本系统采用德国SEW（或SIMENS）公司生产的系列变频器，并采用PROFIBUS直接控制，提高了系统的稳定性。系统能够完成各个工作状态的控制，配料计量的数据管理等搅拌设备运行所需的全部控制功能。同时具有完善的保护措施，可在上位机界面实时监控各部位运行状况，做出相应指示。系统工作原理图如图4-2所示：图4-2间歇式沥青搅拌设备控制系统工作原理图系统采用380V、50Hz三相四线制供电，系统的总装机功率与进线电缆的参考截面如表4-2所示：上位机2可编程控制器PLC动力柜电磁阀模拟量信号电磁阀开关量信号称重传感器电磁阀称重传感器模拟量输出电动机电感式传感器打印机上位机1表4-2控制系统的总装机功率与进线电缆的参考截面设备型号总装机功率（KW）进线电缆（铜缆）参考截面mm2LB20004302×(3×120+1×35)LB30006282×(3×185+1×50)LB40007302×(3×240+1×70)考虑变压电源的容量、进线距离等因素对于电压降造成的影响，截面要规格要相应的变化。第三节沥青搅拌设备机械系统的基本构造沥青搅拌设备是将各个有相对独立性的单元连接起来，形成一个以搅拌主体为中心的系统。这些单元主要包括：冷料仓单元、干燥滚筒、燃烧器、热骨料提升机、振动筛、计量系统、拌缸缸、成品料仓、沥青加热系统、除尘系统、粉料系统、控制系统、气动系统等，如图4-3所示。1-冷料系统；2-干燥滚筒；3-除尘系统；4-粉料系统；5-热骨料提升机；6-振动筛；7-热骨料仓；8-计量搅拌系统；9-成品料仓图4-3一、预级配冷料系统预级配冷料系统是沥青混凝土搅拌站生产流程的开始，根据沥青混合料的级配要求对骨料进行第一次配比。它主要由若干个独立的冷料仓、喂料皮带机、一条集料皮带机和一条上料皮带机组成。其构成简图如图4-4所示。1.上料皮带2.集料皮带3.喂料皮带4.冷料仓图4-41、冷料系统的各个独立料仓采用模块化设计，方便运输、安装、拆卸，安装时与料仓支撑底架连接成一个整体，其标准配置构成简图如图4-5所示。料仓开门机构采用手动调节方式，如果需要调节骨料级配，有两种调节方式，即改变冷料仓仓门(图4-5中4)的开度大小，或通过调节喂料皮带(图4-5中1)的带速来满足要求。每个仓上面均覆盖有格栅网，它可以在装载机向料仓倾倒骨料时过滤掉超标骨料，同时可以缓解骨料对料仓的冲击。沙仓外壁装有振动电机，可以使沙子顺畅下落，防止起拱。只有在相关设备作好接受骨料准备工作时，冷料仓才能启动。冷料仓电动机的启动取决于拌和站其它电机（如干燥筒、除尘器等）的工作情况。因此只有上述电动机启动后，冷料仓才能启动。1.料仓仓门2.料仓3.加高围裙4.喂料皮带图4-52、喂料皮带为带挡边的波纹皮带，其优点是防止骨料的旁侧溢撒，保持料场整洁，其构成简图如图4-6所示。1.驱动减速电机2.波状挡边皮带3.托辊4.调节螺杆5.滑动轴承6.调节滚筒图4-6每个料仓下面配有一套喂料皮带机，由它负责将料仓中的骨料送到集料皮带上。它的运行速度可以通过变频器进行调整，具体视沥青混合料的级配需要而定。当皮带出现跑偏现象时，可通过图4-6中3调节螺杆进行纠正；如当波状挡边皮带向外侧跑偏时，则应通过外侧的调节螺杆将图4-6中1滑动轴承推向右边移动，直到皮带不再跑偏为止。反之亦然。但注意在调皮带过程中要把握一个原则：皮带张力不应过小，过小则皮带打滑；过紧，则会造成滚轮轴承应力反常，磨损严重且耗电量大，皮带容易过早损坏。3、集料皮带和上料皮带以恒定速度运转，头部带有刮板式的清扫器，可以刮掉皮带外表面粘附的泥沙（图4-7）。1.送料皮带2.调节螺杆3.驱动滚筒4.头部清扫器A.皮带旋转方向图4-7尾部带有重力式的清扫器（图4-8），防止骨料等进入张紧滚筒，损伤皮带。1.尾部清扫器2.送料皮带3.槽形托辊4.改向滚筒5.调节螺杆A.皮带旋转方向图4-8集料皮带和上料皮带的结构基本一样，但集料皮带的长度比上料皮带要长许多，集料皮带跑偏的概率比上料皮带要大许多，因此在安装调试时注意以下几点：1、上料皮带的支撑基础的水平高度一定要保持一致；2、因集料皮带是安装在料仓支架上，在做料仓的基础时也要确保持水平高度一致；3、安装时皮带不要拉得太紧也不要太松，以皮带不打滑为准则；皮带张力过小则皮带打滑；过紧，则会造成滚轮轴承应力反常，磨损严重且耗电量大。若皮带出现跑偏，其原因比喂料皮带机要复杂，可按下列方法逐一排除：1、按喂料皮带机中介绍的纠偏方法调整图4-8中的1调节螺杆,并可按此方法微