微電腦控制反濾料精確摻配生產技術的應用

任 俊 友， 周 北 北， 羅 強

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 工程概述

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內，為大渡河干流水電梯級開發的第10級電站，攔河大壩為礫石土心墻堆石壩,大壩填筑總量為3 397.3萬m3,其中反濾料總量為168.19萬m3,細分為：反濾料1為48.64萬m3,反濾料2為46.58萬m3,反濾料3為63.23萬m3,反濾料4為9.74萬m3。

大壩填筑所需的反濾料選擇在磨子溝人工骨料加工系統生產，該系統建于長河壩水電站壩址下游約6 km的磨子溝溝口上游側，系統滿足大壩反濾料以及工程所需的混凝土砂石骨料供應，成品料生產能力約為800 t/h，其中人工砂生產能力為300 t/h，成品骨料最大粒徑為80 mm。

投標階段，反濾料摻配工藝運用傳統的“平鋪立采”工藝加工，在具體實施階段，通過對現有技術進行調研和論證，確定使用“計算機控制自動配料”工藝替代傳統的“平鋪立采”工藝進行反濾料的生產。

2 反濾料的技術指標與施工指標

2.1 技術指標

長河壩水電站大壩反濾料共有4種，技術指標主要為粒徑級配，其設計級配指標見表1。

2.2 施工指標

表1 反濾料設計級配指標參數表

按照大壩壩體填筑進度，反濾料填筑的高峰強度發生在VI期(2015年11月～2016年5月)，月填筑強度為7.6萬m3/月。

3 反濾料摻配技術

反濾料主要采用計算機自動控制技術，對各種組成反濾料的原料按預定比例進行自動流量控制，實現自動化管理。其主要原理為：砂、小石、中石、大石在膠帶運輸機上依次下料平鋪(圖1)，根據反濾料設計級配對各種粒徑的骨料摻配含量確定下料流量，首先通過調整電動弧門開口大小的方式控制下料流量范圍，再由中控室遠程控制變頻器振動給料機精確控制下料速度，由給料機下的皮帶秤在線反饋流量，通過工藝性試驗現場采集流量-頻率參數進行自動化數據編程，從而實現反濾料的自動化摻配。

圖1 平鋪示意圖

系統主要由砂、小石、中石等原料堆和反濾料堆、膠帶運輸機、振動給料機、電動弧門、變頻器、軸動式振搗器、電子皮帶秤以及相應的電氣控制設備組成，變頻器通過改變電源的頻率改變振動電機的轉速，進而達到調節振動給料機給料速度的目的。電子皮帶秤用于即時反饋流量信息，并以此作為變頻器頻率確定依據。軸動式振搗器用于輔助電動弧門下料，以確保反濾料中砂的摻配流量的穩定。

4 生產工藝

4.1 生產工藝流程

根據上述自動化控制生產的原理并通過現場工藝性試驗，確定了“計算機自動化控制系統”反濾料生產的具體工藝流程。

(1)反濾料1摻配工藝流程。

反濾料1摻配工藝根據卸料口的不同共計分為2種工況，具體流程見圖2。

(2)反濾料2、反濾料3摻配工藝流程。

圖2 反濾料1摻配工藝流程圖

反濾料2摻配工藝根據卸料口的不同共計分為4種工況，反濾料3摻配工藝根據卸料口的不同共計也分為4種工況，具體流程見圖3。

(3)反濾料4摻配工藝流程。

圖3 反濾料2/3摻配工藝流程圖

圖4 反濾料4摻配工藝流程圖

反濾料4摻配工藝為1種工況，具體流程見圖4。

以上四種反濾料按照不同的工況在成品料堆經廊道膠帶機卸料，然后通過后續串接皮帶機運至反濾料堆庫存，其中皮帶運輸終端的卸料小車在下料過程中的跌落起到了二次摻配作用，最后采用裝載機裝成品出廠。

4.2 控制系統編程

針對4種反濾料摻配工藝共計11種運行工況，通過現場采集各工況中各粒徑骨料下料的時間間隔以及變頻器的指定頻率，同時結合目前骨料加工系統的自動化控制系統，分別進行了自動化控制系統數據編程。反濾料摻配可以直接通過中控室的PLC機進行遠程操作。

5 系統調試

反濾料PCL控制摻配系統設備安裝完成后，通過工藝性試驗對設備進行調試，其主要目的是對變頻器的頻率和給料流量關系進行確定。通過多次工藝性試驗監測，數據實時反饋和實時調整，最終得出了相對穩定的流量-頻率參數。調試過程分三步進行：摻配比例確定；下料總流量及各種原料流量確定；給料機頻率確定。

5.1 摻配比例

根據反濾料設計級配指標，結合加工系統成品骨料實際級配及超遜徑等具體情況，通過室內試驗最終確定反濾料摻配比例(表2)。

表2 反濾料生產不同骨料比重計算表

5.2 下料流量

膠帶運輸機的輸送量按300 t/h計，根據摻配比例和膠帶機的輸送能力計算四種反濾料的各種摻配骨料下料速度。不同骨料的下料速度見表3。

表3 不同骨料粒徑下料速度表

5.3 設備參數

根據實測下料流量，對變頻給料機進行調試，從而確定定期運行供電頻率，其具體參數見表4。

表4 反濾料生產技術參數設計表

6 系統運行

6.1 誤差評價

利用電子皮帶秤針對四種反濾料不同卸料口在指定頻率的下料流量穩定性進行了測試，評價變頻振動給料機流量控制誤差的測試成果見表5。

表5 給料機流量誤差表

給料機變頻技術能將精度控制在1%～3%

左右，有利于保證工程質量，增加經濟效益。

6.2 質量評價

截至2013年1月，反濾料累計生產超過20萬t，共抽樣檢測120組，合格率為100%。數據表明：“計算機自動控制系統”技術在反濾料摻配生產中的應用是成功的，其生產質量能夠滿足反濾料各項質量指標要求。

7 結 語

微電腦控制反濾料精確摻配技術的應用，比傳統的“平鋪立采”技術大幅節約了施工占地，緩解了工地施工用地緊張的實際問題，同時也確保了反濾料的生產質量，值得借鑒。

參考文獻：

[1] 水利電力部水利水電建設總局，編.水利水電工程施工組織設計手冊——4輔助企業[M].北京：中國水利水電出版社，2003.