公路工程機(jī)械中瀝青供給系統(tǒng)分析與改進(jìn)

李 棟

（新疆和田公路管理局，新疆 和田 848000）

0 引言

我國高等級公路建設(shè)始于20世紀(jì)80年代末，由于早期建成的道路大都已經(jīng)進(jìn)入中期，由此產(chǎn)生了大量的廢舊瀝青混合料。廢舊瀝青主要會引起幾個問題：一是環(huán)境污染；二是需要一定的場地來進(jìn)行堆放；三是浪費(fèi)了大量的不可再生資源。為盡量減少對環(huán)境的破壞，應(yīng)對舊料中的骨料和瀝青進(jìn)行充分的再利用，以大大節(jié)省瀝青及砂石等原材料的使用，這可以通過瀝青混凝土再生技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

1 瀝青計(jì)量與供給系統(tǒng)的工藝流程分析

根據(jù)施工要求，將瀝青加熱到120℃左右，并用瀝青運(yùn)輸車將其注入到瀝青罐中。具體的步驟如下：

（1）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)瀝青泵，以有效地將瀝青泵入瀝青計(jì)量斗中；

（2）當(dāng)回油管路充滿時(shí)，關(guān)閉主油管路，此步驟可通過瀝青液位傳感器信號進(jìn)行判斷；

（3）經(jīng)第二個泵將計(jì)量好的瀝青泵入攪拌筒中，當(dāng)瀝青的液位達(dá)到設(shè)定好的下限時(shí)（通過瀝青液位傳感器信號判斷），則應(yīng)該停止送料，并停止泵工作；

（4）改變?yōu)閭溆脿顟B(tài)，或等待下一周期。

2 瀝青計(jì)量、供給系統(tǒng)方案

容積式瀝青計(jì)量裝置由保溫套、料位傳感器、瀝青注入泵與輸出泵、瀝青計(jì)量斗等組成，瀝青計(jì)量方式主要包括流量計(jì)、下放法（增量計(jì)量法）、上抽法（減量計(jì)量法）等。經(jīng)綜合考慮，本方案采用上抽法。

在上抽過程中，瀝青計(jì)量斗中的瀝青通過瀝青泵抽走，并將其噴灑到攪拌鍋中。此方法瀝青需求量的計(jì)量原理為根據(jù)計(jì)量斗的尺寸和瀝青的用量對瀝青進(jìn)行上下限的設(shè)定，其中的差值即為所求的瀝青需求量。此方法的計(jì)量過程如下：

（1）首先通過瀝青供給泵將瀝青泵入瀝青計(jì)量斗中，當(dāng)瀝青液面達(dá)到設(shè)定上限時(shí)（通過液位傳感器的信號判斷），停止注入瀝青。

（2）在需要瀝青的情況下，一部分瀝青經(jīng)另一個瀝青輸送泵抽走，并噴灑到攪拌筒中。在瀝青的液面達(dá)到設(shè)定的下限時(shí)停止輸出。

此方法中，瀝青用量就可以通過抽走瀝青前后液位傳感器數(shù)據(jù)的對比來確定。在這一過程中，桶內(nèi)瀝青在逐漸減少，此即為減量計(jì)量。

3 瀝青計(jì)量斗的設(shè)計(jì)

在計(jì)量過程中，瀝青計(jì)量斗是裝瀝青的中間裝置，容積式計(jì)量則是該設(shè)備的計(jì)量方式，瀝青計(jì)量斗中瀝青的量是通過液位傳感器來確定。最終，每鍋料需要的瀝青量就能夠進(jìn)行計(jì)量。在進(jìn)行瀝青計(jì)量斗設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）在確定瀝青計(jì)量斗形狀時(shí)，為方便計(jì)量，應(yīng)將其設(shè)計(jì)為圓筒狀；

（2）在確定瀝青計(jì)量斗尺寸時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持既可以讓舊料再生又可以用于新料拌和的瀝青再生設(shè)備設(shè)計(jì)原則。為滿足這兩方面的要求，進(jìn)行瀝青計(jì)量斗體積設(shè)計(jì)時(shí)采用的是不加舊料所需的容積方案，此時(shí)新瀝青的用量則為最大。

4 瀝青泵的選擇

本設(shè)計(jì)選用LQB瀝青保溫泵，此類產(chǎn)品特別適用于工藝過程中介質(zhì)需要保溫且在高寒地區(qū)室外進(jìn)行安裝，其輸送的介質(zhì)通常在常溫下具有凝固性、不含固體顆粒、無腐蝕性等特點(diǎn)。其介質(zhì)黏度為5～1500cst，溫度可以達(dá)到250℃，運(yùn)送的介質(zhì)主要包括洗滌劑、膠類、瀝青、重油等。

在結(jié)構(gòu)形式方面，該瀝青保溫泵的泵體中設(shè)有空心夾層。為了更好加熱保溫及冷卻此泵，以及輸送相關(guān)的熱水、蒸氣、導(dǎo)熱油等，可通過泵中設(shè)置的進(jìn)口法蘭進(jìn)行控制。其中，LQB瀝青保溫泵性能相關(guān)參數(shù)分析如下：0.36～0.8MPa的工作壓力，6m3/h的流量，Φ40mm的進(jìn)出口口徑，吸入真空高度為3m，功率為4W的YI12M—4型配套電機(jī)。

5 管路設(shè)計(jì)及法蘭選擇

5.1 管路的設(shè)計(jì)

（1）盡量使用比較短的管路，按照合理的管路布局進(jìn)行。在排列管子時(shí)，應(yīng)盡可能平直、成組并列，且盡量避免不必要的斜交和迂回，以達(dá)到整體美觀的效果；

（2）瀝青罐中的瀝青通過瀝青泵經(jīng)由管路輸送到計(jì)量斗中，再經(jīng)過輸出管路送入攪拌筒。法蘭連接管道使用20#無縫管。為保證不泄露瀝青，通過法蘭對接處的耐高溫的墊片對連接處進(jìn)行密封。其中，密封性好、強(qiáng)度高、拆除方便是法蘭連接的主要特點(diǎn)。另外，為了更好地保溫，在管道外層進(jìn)行包裹處理。

（3）根據(jù)相關(guān)管子規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，初定管子外徑為48.3mm，內(nèi)徑為40mm，公稱直徑為40mm。

5.2 法蘭的選擇

本設(shè)計(jì)采用突面帶頸平焊鋼制管法蘭。其相應(yīng)的尺寸參數(shù)如下：法蘭外徑D為150mm，鋼管外徑A為48.3mm，螺栓孔徑L為18mm，螺栓孔中心圓直徑K為109mm，螺紋規(guī)格為M16，螺栓4個，法蘭頸N為70mm，R為5mm，法蘭高度H為32mm，法蘭厚度C為18mm，密封面d為84mm、f為2mm。

6 對瀝青液位傳感器的思考

經(jīng)綜合考慮，在滿足系統(tǒng)需求的前提下，選用高溫型SMAX型磁致伸縮液位計(jì)，其具有性價(jià)比高和結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。考慮到瀝青計(jì)量斗的液位高度以及相應(yīng)的瀝青用量情況，其測量范圍為400mm。其主要的技術(shù)參數(shù)如下：介質(zhì)密度為0.5～2.5g/cm3、溫度測點(diǎn)數(shù)及范圍為-40～125℃、分辨率為0.1mm、界面精度為±0.5mm、測量范圍為0.1～6m、三線4—20mA直桿。容器工作壓力為-0.05～10MPa，其中，在高壓力容器內(nèi)設(shè)置承壓管，而不用進(jìn)行泄壓維護(hù)。在容器內(nèi)溫度方面，常溫型為-40～100℃，高溫型為0～280℃。另外，顯示配置為4位LCD，防腐設(shè)計(jì)采用聚四氟套管、法蘭及聚四氟浮子等，浮子及測桿材質(zhì)為316L，供電電壓DC為13.5～26.5V。

7 瀝青供給系統(tǒng)的改進(jìn)

傳統(tǒng)的瀝青供給系統(tǒng)中的三通閥油路的轉(zhuǎn)換示意圖見圖1，其通常通過單程氣缸進(jìn)行控制，即計(jì)量過程為1路，稱量停止過程為2路。從l路到2路的轉(zhuǎn)變，在傳統(tǒng)的執(zhí)行方式中三通閥的驅(qū)動一般通過單氣缸進(jìn)行，故而，計(jì)量的精確度由于結(jié)束計(jì)量產(chǎn)生較大沖量而受到影響。本文通過對瀝青供給系統(tǒng)的略微改進(jìn)，利用新的計(jì)量方法以進(jìn)一步提高計(jì)量精度。

圖1 制瀝青三通閥油路的轉(zhuǎn)換示意圖

1、2路全通的情況下，因l路的最高點(diǎn)在2路的最高點(diǎn)上面，當(dāng)2路流量足夠大時(shí)，則1路就可能沒有流量；另外，如果對2路的瀝青流量加以控制，則就不能有效控制1路的流量，而瀝青泵的輸出流量為常規(guī)的計(jì)量l路的流量，因此，為能夠有效控制注入瀝青的流量，唯一的方法是對瀝青泵的輸出流量進(jìn)行控制，這樣就使得稱量時(shí)間有所增加，瀝青拌和的總體時(shí)間的增加也必然導(dǎo)致產(chǎn)量的降低。通過一定的改進(jìn)，可以分兩個階段進(jìn)行計(jì)量，一方面減小稱量沖量，另一方面節(jié)省稱量時(shí)間。

雙程氣缸控制三通閥閥芯的位置則是改進(jìn)方法的核心，2路的流量利用普通閘閥進(jìn)行控制，以減小瀝青進(jìn)入瀝青秤的流量，且沖量小稱量精度高。具體過程如下：

（1）打開雙程缸，稱量瀝青，在1路通的情況下，進(jìn)行快速注入瀝青；

（2）在稱量瀝青總量達(dá)到要求時(shí)關(guān)閉氣缸，此時(shí)保持全通的1、2路，通過閘閥事前控制好1路的流量，以使2路的流量達(dá)到理想數(shù)值，進(jìn)行緩慢瀝青注入操作；

（3）關(guān)閉氣缸最后一個行程，達(dá)到稱量值以后，停止計(jì)量，此時(shí)只有2路通。

為實(shí)現(xiàn)沖量最小化、稱量精度最大化，可控制好管路1和2中瀝青的流量，這樣能夠使得精度得以提高，且大約能夠節(jié)省瀝青40%左右。精確的瀝青計(jì)量對于瀝青價(jià)格日益劇增的今天具有重要的意義，也能夠使得瀝青拌和站的性能不斷提高，同時(shí)，還有助于國家節(jié)能減排政策的實(shí)施。

8 結(jié)語

在不同的施工地點(diǎn)和條件下，可移動式小型廠拌熱再生設(shè)備能夠大大降低運(yùn)輸成本，具有轉(zhuǎn)移方便的特點(diǎn)，通過對傳統(tǒng)的瀝青計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，有效提高了計(jì)量精度，具有非常重要的意義。

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