樓式預(yù)拌干混砂漿生產(chǎn)線的設(shè)計與應(yīng)用研究

王建軍，鄭世奇，李煥

（鄭州三和水工機(jī)械有限公司，河南 鄭州 450000）

近年來，為加強(qiáng)大氣環(huán)境污染，改善現(xiàn)場施工環(huán)境，提高工程施工效率，保證施工質(zhì)量，在各級政府和主管部門的正確領(lǐng)導(dǎo)和大力支持下，并結(jié)合本地實際、采取措施、加大環(huán)保力度，各省市陸續(xù)出臺禁止砂漿現(xiàn)場攪拌的強(qiáng)制措施，致使干混砂漿的社會認(rèn)知度快速提升，吸引了大量社會資金投入，使干混砂漿產(chǎn)業(yè)從無到有、從小到大的快速發(fā)展，結(jié)合政策推動、企業(yè)快行、創(chuàng)新并進(jìn)、跨越式的發(fā)展格局，呈現(xiàn)出起點高、規(guī)模大、總量多的發(fā)展特點。因工地現(xiàn)場攪拌制作砂漿采用開放式生產(chǎn)模式，所用骨料粒徑和級配不易控制，配比難以保證等造成砂漿質(zhì)量缺陷嚴(yán)重，存在工程質(zhì)量安全隱患，且現(xiàn)場攪拌制作砂漿所產(chǎn)生的揚塵造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，且人力成本高、效率低。而干混砂漿生產(chǎn)線采用全自動化微機(jī)控制，骨料的粒徑和級配易于控制，配料采用傳感器自動計量，配料精度高。采用自動化攪拌，砂漿均勻度、和易性、質(zhì)量、性能高，砂漿類型多，可大批量生產(chǎn)，人力成本低，效率高等特點，給干混砂漿設(shè)備制造廠家?guī)砹饲八从械臋C(jī)遇，因各廠家設(shè)計理念和布置形式有所不同，所設(shè)計的產(chǎn)品種類眾多，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊，環(huán)保效果不盡人如意，而目前規(guī)模較大的且大部分設(shè)備廠家生產(chǎn)的設(shè)備只能生產(chǎn)普通砂漿，如要生產(chǎn)特種砂漿，則需將各物料的溜料管道、稱量裝置、攪拌裝置、出料系統(tǒng)等反復(fù)沖刷才能生產(chǎn)，造成設(shè)備生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品單一的局面。樓式預(yù)拌干混砂漿生產(chǎn)線在設(shè)計時著重從多方面因素考慮。

1 能夠有效的節(jié)約占地面積

隨著工業(yè)現(xiàn)代化程度的不斷發(fā)達(dá)，土地資源日趨緊張，面臨“一地難求”的尷尬局面，且土地投入成本高。為能夠合理利用土地資源，避免設(shè)計不合理造成土地不必要的浪費，在設(shè)計方案前期就要考慮將土地利用率達(dá)到最大化，樓式干混砂漿生產(chǎn)線采用立體化、各功能性部件從下到上垂直設(shè)計，相比階梯式干混砂漿生產(chǎn)線占地面積明顯減小，能夠在很大程度節(jié)約設(shè)備占地面積，且由于樓式干混砂漿生產(chǎn)線框架支撐點少，在設(shè)計、開挖、基礎(chǔ)施工過程較簡單，設(shè)計成本和施工成本明顯降低，減少了設(shè)備資金投入。在同樣配置的前提下，樓式干混砂漿生產(chǎn)線比階梯式干混砂漿生產(chǎn)線占地面積減少約30%左右。

2 能夠有效的降低能耗

由于儲料倉放置在配料稱重設(shè)備的上部，在配料過程中可以直接利用物料自身的重力通過溜料管和閥門進(jìn)行配料稱重，無須使用電能輸送設(shè)備來進(jìn)行輸送配料，既能節(jié)能降耗，同時也能減少噪音源，又能減少設(shè)備的維修點。在同樣配置的前提下，樓式干混砂漿生產(chǎn)線比階梯式干混砂漿生產(chǎn)線能耗減少約15%左右。

3 生產(chǎn)效率高

由于物料放置在稱量裝置的頂部，配料稱量是靠物料自重進(jìn)行，可隨用隨配，無須二次提升物料，節(jié)約集料、配料以及卸料時間，有效提高設(shè)備的生產(chǎn)率。因儲料倉設(shè)計時與設(shè)備產(chǎn)量要求相匹配，儲存的物料能夠連續(xù)使用8 ～10 小時，中途可根據(jù)需要進(jìn)行補(bǔ)料，如輸送物料的設(shè)備損壞或需要維修，儲料倉里的物料足夠維持設(shè)備維修所需的時間，不會直接影響設(shè)備正常生產(chǎn)。在同樣配置的前提下（考慮到階梯式干混砂漿生產(chǎn)線維修時間、物料運輸時間和設(shè)備空行程運行時間綜合因素）樓式干混砂漿生產(chǎn)線比階梯式干混砂漿生產(chǎn)線產(chǎn)能提升約20%左右。

4 環(huán)保效果優(yōu)異，維修成本低

因采用立體化垂直設(shè)計，物料靠自重下料，各功能性部件之間采用溜料管連接，中間無電能輸送設(shè)備，且在設(shè)計溜料管時充分考慮管路的耐磨性，必要時采用防耐磨設(shè)計。由于中間都是采用管路連接，通過封閉式的結(jié)構(gòu)設(shè)計有效控制生產(chǎn)環(huán)境中粉塵的產(chǎn)生，徹底有效地杜絕了灰塵產(chǎn)生的源頭，環(huán)保效果優(yōu)異，在配料、進(jìn)出料溜料過程中沒有過多的電能輸送設(shè)備，故維修點少，故障率低，降低設(shè)備維護(hù)成本。

5 儲料倉種類和數(shù)量隨意可調(diào)

設(shè)計時根據(jù)客戶的要求，樓式干混砂漿生產(chǎn)線頂部儲料倉的數(shù)量、大小以及所裝物料的種類隨機(jī)可調(diào)，布置方便靈活，設(shè)計工作量小，功能齊全。儲料倉可放置多種物料，如使用分級概率篩篩分可進(jìn)行粗、中、細(xì)砂的分級，也可同時儲存不用概率篩分級的天然烘干砂或人工機(jī)制砂。此設(shè)計物料存儲只需一次提升，減少物料多次輸送運轉(zhuǎn)，減少物料在運輸環(huán)節(jié)中產(chǎn)生離析，從而導(dǎo)致干混砂漿出現(xiàn)質(zhì)量問題。

6 主機(jī)數(shù)量布置方便

樓式干混砂漿生產(chǎn)線可根據(jù)客戶要求在儲料倉的數(shù)量不變的情況下布置多套攪拌主機(jī)，可以同時生產(chǎn)相同或不同用途的干混砂漿，且互不影響，這樣做的目的是在客戶投入成本最小的情況下使設(shè)備的功能和生產(chǎn)規(guī)模大幅提升。也可布置生產(chǎn)不同類型干混砂漿的攪拌機(jī)，這樣做的目的是在客戶投入成本最小的情況下能夠同時生產(chǎn)多種用途的干混砂漿。例如，在一個主樓框架里布置兩套生產(chǎn)同種干混砂漿的攪拌主機(jī)來提升設(shè)備的產(chǎn)能，提升客戶市場競爭力；或是在一個主樓框架里布置一臺普通砂漿攪拌主機(jī)和一臺特種砂漿攪拌主機(jī)來增加干混砂漿種類，增加干混砂漿產(chǎn)品的多樣性；也可在同一框架下布置更多臺攪拌主機(jī)。這種設(shè)計能夠在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上再增加較少的投資成本來實現(xiàn)提升產(chǎn)品產(chǎn)能和增加產(chǎn)品的多樣化的目的，提升客戶在市場的競爭力和影響力。這樣客戶就無須額外再投資大量資金新建設(shè)備，且新建設(shè)備需要立項審批、環(huán)評資質(zhì)、土地使用規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)計開挖施工等投入。不考慮土地、基礎(chǔ)設(shè)計施工等因素，僅設(shè)備在同樣配置的前提下（剔除儲料倉成本，因為多主機(jī)樓儲料倉為多機(jī)共用相同的儲料倉，而階梯式干混砂漿生產(chǎn)線儲料倉和主機(jī)框架必須重新建造）一套樓式干混砂漿生產(chǎn)線比兩套階梯式干混砂漿生產(chǎn)線投資成本降低約60%左右。

7 智能化程度高

設(shè)備微機(jī)控制系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，實現(xiàn)了干混砂漿生產(chǎn)線生產(chǎn)時的配料、卸料、攪拌和出料散裝等過程的自動化生產(chǎn)控制和通訊監(jiān)控等現(xiàn)代化的管理。本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制模式（電腦秤、單片機(jī)及集散式控制系統(tǒng)）不同，微機(jī)電源進(jìn)行了交流凈化處理，對信號輸入，開關(guān)輸入輸出的控制回路進(jìn)行了隔離；在軟件設(shè)計上，它充分利用了現(xiàn)代計算機(jī)硬件和軟件的發(fā)展成果，以高性能的工控機(jī)和高質(zhì)量的控制模板為依托，以WINDOWS2000 為操作平臺，通過先進(jìn)的軟件設(shè)計，實現(xiàn)了控制和管理的完美結(jié)合，系統(tǒng)整體水平達(dá)到同行業(yè)國際先進(jìn)水平。系統(tǒng)多窗口內(nèi)設(shè)在線幫助，僅需鼠標(biāo)點擊就可指引操作人員操作，無須掌握專業(yè)的電腦知識，易學(xué)易懂。畫面親切，人性化設(shè)計，動態(tài)畫面模擬，能夠直觀顯示進(jìn)料、配料、稱量、攪拌以及出料裝車或包裝的實時狀況，同時設(shè)有在線開關(guān)量檢測，能夠?qū)崟r了解各控制點限位開關(guān)情況，確保設(shè)備的安全生產(chǎn)。

控制系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機(jī)、I/O 控制接口模板及各種外圍設(shè)備組成。其主要控制技術(shù)原理是：控制程序根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的運行參數(shù)及配比單，通過開關(guān)量輸入板及A/D 轉(zhuǎn)換板，不斷檢測攪拌站的各現(xiàn)場開關(guān)量信號和各秤重量信號，進(jìn)行計算、分析和判斷，實時發(fā)出各種信號，控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，完成攪拌站的各種物料的配料計量、卸料、攪拌、出料等生產(chǎn)過程，并將生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動記錄存盤，生成用戶需要的各種統(tǒng)計報表。

控制系統(tǒng)同時具備以下新技術(shù)和新功能：采用當(dāng)前干混砂漿生產(chǎn)線微機(jī)控制最新技術(shù)，國家“十五”重點科技攻關(guān)成果，即雙機(jī)雙控?zé)醾浞蓦p屏顯示技術(shù)，該技術(shù)汲取了航天控制技術(shù)的精華，大大提高了攪拌樓微機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性；主操作臺采用噴塑工藝、絲網(wǎng)印刷技術(shù)；操作系統(tǒng)采用WINDOWS2000/xp 多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作平臺，生產(chǎn)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫存放、攪拌系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化調(diào)度管理接口（實現(xiàn)無紙化辦公）；系統(tǒng)故障自動恢復(fù)技術(shù)；遠(yuǎn)程控制、診斷、排除故障等新技術(shù)。也可根據(jù)用戶需要，提供車輛自動識別和調(diào)度管理系統(tǒng)，以提高拌合系統(tǒng)運行效率。

微機(jī)控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制機(jī)，可靠、抗干擾能力強(qiáng)，可以在惡劣環(huán)境下運行；微機(jī)控制軟件是基于WINDOWS 系列操作系統(tǒng)多任務(wù)開發(fā)環(huán)境開發(fā)的，利用多窗口、多用戶的特點在屏幕上顯示全部的設(shè)備狀況和生產(chǎn)流程，簡化了操作過程，提高了生產(chǎn)率。

8 工廠化設(shè)計，整體形象好

樓式干混砂漿生產(chǎn)線采用工廠化設(shè)計，設(shè)備整體封裝，封裝框架與設(shè)備整體設(shè)計，不會額外增加設(shè)備的封裝成本，生產(chǎn)線內(nèi)部空間寬大明亮，通風(fēng)效果優(yōu)異，設(shè)備運行噪音小，環(huán)保效果良好；外部整體高大壯觀，整體形象好（圖1）。

圖1

綜上所述，樓式干混砂漿生產(chǎn)線能夠節(jié)約土地資源，空間利用率高，降低設(shè)備投資成本，減輕環(huán)境負(fù)荷，能夠有效促進(jìn)節(jié)能減排和生態(tài)平衡，有利于提高工程質(zhì)量和機(jī)械化水平，減輕維護(hù)工作量和設(shè)備維修成本，大幅提升設(shè)備的生產(chǎn)效率，增加干混砂漿產(chǎn)品的多樣性，智能化程度高，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作和控制，設(shè)備穩(wěn)定可靠，性價比高，封裝效果和整體形象好。