摘要: 本文简要介绍了混凝土搅拌站(楼) 的主要型式和特点,指出了我国混凝土搅拌站(楼) 与国外同类产品的主要差距,并详细阐述了混凝土搅拌站(楼) 选型应该考虑的主要因素。
关键词:混凝土搅拌站(楼) 型式差距选型
混凝土搅拌站(楼) 是商品混凝土生产、道路建设、水利建设等的核心设备。随着我国经济的不断发展, 对预拌混凝土的需求也不断增加。预拌混凝土具有专业化大生产的特点, 不仅能提高劳动生产率、节约水泥、降低成本、减少施工面积,而且能减轻城市污染,有明显的经济效益和社会效益。
混凝土搅拌站(楼) 主要由储料、配料、搅拌、出料、控制等系统及结构部件组成。按骨料在混凝土生产流程中需要提升的次数分为混凝土搅拌楼和混凝土搅拌站。骨料经一次提升而完成全部生产流程的为单阶式,称之为搅拌楼;骨料经二次提升而完成全部生产流程为双阶式,称之为搅拌站。
随着国产混凝土搅拌站(楼) 的迅速发展及国外混凝土搅拌站(楼) 的大量涌入, 目前国内市场上可供用户选择的混凝土搅拌站(楼) 的种类和型式很多。
1 混凝土搅拌站(楼) 的结构型式
混凝土搅拌站(楼) 的类型基本可分为:悬臂拉铲式、装载机上料式和塔式结构三种。混凝土搅拌站(楼) 的上料、配料部分的不同配置方式, 对于整套设备的适用工况和经济性具有较大的影响。而在实际应用中,用户经常根据自己的要求,提出各种不同的配置方式。
111 悬臂拉铲式
悬臂拉铲集料是在大中型混凝土搅拌站中应用最多的一种型式。多种规格的骨料用隔仓板隔开,拉铲可作120～180°回转, 拉铲臂长一般为12～16m , 生产率在50～80m3 / h 之间。操作时, 骨料不断堆积, 骨料靠自重落入称量斗内, 完成计量配料
(如图1) 。
另外, 有的国外公司还生产一种多斗悬臂拉铲上料机,骨料可围计量斗散状堆积,而无需隔仓。提升机可绕其中心回转180°, 不断刮送骨料, 根据需要可配置一个或多个多斗悬臂上料机。
该混凝土搅拌站的特点是采用拉铲集料和星形集中料场,使用成本低,占用场地少。缺点是拉铲操作强度大,场地布置不灵活,安装基础工作量大。
112 装载机上料式
为了克服上述问题, 采用装载机上料的混凝土搅拌站近几年发展较快(如图2) 。装载机将骨料装入储料仓内, 储料仓的容积一般应能满足主机5～7 个工作循环。此方案储料仓容积小, 可做成拆装式而便于转移工地。在公路施工和一些流动作业以及占地受到限制的场合, 也多采用装载机上料的方式。
113 塔式结构
塔式结构的混凝土搅拌楼可分为三部分, 由下向上第一层是搅拌主机,第二层是计量系统、第三层是分料装置。在塔式结构的混凝土搅拌楼中, 可以装一台或多台搅拌主机,随着主机性能、可靠性的提高以及大容量搅拌主机的出现, 目前的混凝土搅拌楼采用单台主机的逐渐增多。
该混凝土搅拌楼的特点是: 在搅拌主机上方的储料仓内预先储备3～4种规格且数量较多的用料,使生产周期缩短,同时可靠性提高, 维修空间大。缺点是设备的制造成本高,占用场地面积大。
114 两种新型式
目前国内市场对混凝土搅拌站(楼) 提出的要求是技术性能高、可靠性强、维修方便、设备造价低。根据这一要求, 山东建设机械股份有限公司推出了一种介于搅拌站与搅拌楼之间的产品(如图3) 。该产品采用地仓配料或地上仓储料, 骨料计量后由皮带输送机送至搅拌机上方的储料斗, 这种布置方式改变了常见的混凝土搅拌站计量后到提升斗再提升的过程。在搅拌机的搅拌过程中, 储料斗内始终储有一罐计量好的骨料, 同时后面的计量工作在照常进行, 从而大大缩短了整套设备的工作周期。与混凝土搅拌楼相比, 由于改变了搅拌楼上部筒仓储料方式,从而降低了搅拌楼的高度,降低了制造成本。同时,大倾角皮带输送机的采用,大大减少了占地面积。
另一种新型混凝土搅拌站为了适应公路建设等_工程的需要满足结构紧凑、转移和装拆方便等方面的要求, 搅拌机出料后采用皮带机向上输送至搅拌输送车或其它运输工具, 因此使混凝土搅拌站整体高度下降, 结构紧凑, 可以拖运转移, 但目前其生产率一般还较小。
2 搅拌主机的型式
随着混凝土搅拌站(楼) 生产率的不断提高, 其搅拌主机必然向大容量方向发展。对于采用大容量搅拌主机(2000L 以上) 的混凝土搅拌站(楼) , 应考虑到大容量搅拌主机卸料时给用户带来的影响。大容量搅拌主机卸料速度快, 而搅拌输送车的进料速度慢,因此容易造成预拌混凝土外溢现象,这是采用单机的混凝土搅拌站(楼) 生产率提高的一个极大障碍。在搅拌主机下方设置成品混凝土储料斗, 不仅可以节省搅拌输送车的等待时间, 而且可以解决大容量搅拌主机卸料速度快与搅拌输送车进料速度慢的矛盾。
对于混凝土搅拌站(楼) 采用的主机型式, 主要有以下几种:自落式倾翻出料搅拌机、立式蜗浆搅拌机、卧轴式搅拌机、立轴行星式搅拌机。
自落式倾翻搅拌机适应于搅拌塑性、大塌落度混凝土。具有结构简单、使用维修方便、拌筒磨损小、能耗低等优点, 可以适应于骨料粒径大于150mm 以上的工况, 特别适用于大型水电工程, 但其生产率低。
立式蜗浆搅拌机与自落式搅拌机相比, 对于改善物料在搅拌过程中的流动状态, 扩大适用范围起到了积极作用。但其能耗高、叶片衬板磨损大、搅拌大塌落度混凝土时易离析。为了解决上述问题, 市场出现了立轴行星式搅拌机。
立轴行星式搅拌机的搅拌叶片在随主轴做公转的同时,还有自身的自转,搅拌作用强烈,无死角,提高了混凝土的搅拌质量,而且能耗低。
卧轴式搅拌机自问世以来,发展迅速。这种搅拌机与立轴式相比, 搅拌轴转速低, 物料移动距离短,使叶片衬板磨损减小, 能耗降低。由于充分发挥了叶片对混凝土的剪切和挤压作用, 使搅拌质量有所提高, 搅拌时间在30～45s 即可完成, 可搅拌塑性、干硬性混凝土。同时,该搅拌机的容积系数较高,整机外形尺寸小、结构紧凑,尤其适用于商品混凝土预制构件生产和高速公路建设。
3 计量、控制系统
现代科技在混凝土搅拌站(楼) 的应用,使混凝土搅拌站(楼) 的称量、控制、自动监控系统得到了迅速的发展和不断的完善。目前混凝土搅拌站(楼) 均采用微机系统进行控制和管理,有单片机控制、可编程控制器外加工控机控制、单片机外加工控机控制等型式。一般均具有多种配方存储、落差自动补偿、砂石含水率自动修正等功能,使称量、配料、搅拌、卸料等整个过程实现全自动控制。此外, 高档次混凝土搅拌站(楼) 的控制系统还具有过程图形显示、生产、财务管理等功能。
4 与国外同类产品的差距
我国混凝土搅拌站(楼) 的研制是从50 年代开始的,在其发展过程中,型式的选取和主要技术参数基本上是根据用户要求和参考国外产品的自由状态。国标GB10171 - 88《混凝土搅拌站(楼) 分类》和GB10172 - 88《混凝土搅拌站(楼) 技术条件》的颁布实施, 将混凝土搅拌站(楼) 的研制和生产纳入了标准管理的轨道,为其发展奠定了基础。
产品技术标准和预拌混凝土标准的要求, 对于混凝土搅拌站(楼) 的技术指标已达到发达国家水平,但根据我国的实际情况,基础及配套方面还需作大量工作。主要体现在使用的可靠性和易损件的寿命等方面。
目前,为了满足用户的要求,许多企业在混凝土搅拌站(楼) 的关键配套件上,采用进口原装件,如工控机、电器元件、含水率测定仪、料位指示等,大大提高了整机的使用性能和工作可靠性, 缩短了与国外先进产品的差距。
5 混凝土搅拌站(楼) 的选型
混凝土搅拌站(楼) 是一种成套设备, 用户对产品的结构、功能了解得越详细, 选用自然会更加合理。我国已制订该产品的国标、即GB10171 、10172 ,制造商的产品质量、性能至少应达到上述标准,因此用户选用时也应对标准有所了解。同时, 因结构型式多种多样,布置和组合又有一定的灵活性,加之混凝土技术本身的发展, 标准无法包含各种使用工况的要求,因此用户订货时应根据自己使用特点,超越标准的约束、提出要求, 以达到投资少、效果最佳的目的。
511 出料高度
GB10172 规定, 生产率≥30m3/ h 的混凝土搅拌站(楼) 出料高度不低于318m , 主要是针对搅拌输送车接料的需要, 对用于商品混凝土供应站的设备,这是必备条件。而对有的用户,搅拌设置在施工现场, 混凝土搅拌站出料后直接进入混凝土泵料斗或其它运输工具,出料高度不需要太高时,可在订货时提出要求, 这样降低了整机高度, 可减轻机重、减少造价,而使用时材料垂直运距减少,也节省了时间和能耗,减少了机械磨损,对经常转移的混凝土搅拌站,尤应考虑这个问题。
512 生产规模与设备规格、数量的关系
一般情况下, 生产率为50～60m3 / h 的混凝土搅拌站(楼) 年混凝土产量可达10 万m3 。而100～120m3 / h 的混凝土搅拌楼(站) 年产可达20 万m3以上。完成同样的生产规模,选用一套大规格、还是选用两套甚至数套小规格的设备, 往往是用户考虑的问题之一。
对于长期稳定设置在某处的商品混凝土供应站或特大型工程一般应选一套大型设备较为经济合理,因每一套混凝土搅拌站(楼) 都有类似的控制、计量等设备,其价格与功能要求的关系较大,而与生产率变化的关系较小, 因此选择一套大容量的比较合适,如同样价格,则产品档次可更高些。而对施工期短, 转移频繁或地处交通不便的环境, 考虑到运输、装拆转移的方便性, 以及机器故障排除或配件供应不便等因素, 一般选用数套小规格设备更能解决实际问题,当然能一大一小配合更佳。
513 主机型式选择
为了保证混凝土的搅拌质量, 混凝土施工规范GB50204 - 92 规定了各种机型搅拌机其搅拌时间不得少于多少时间, 而混凝土搅拌机产品标准GB9142 规定了各种型式搅拌机其搅拌时间不应超过多少时间,两者看似矛盾,其实含意不同。GB9142只是表示多少时间之内能把混凝土料搅拌得分布均匀,其分布的不均匀值不超过标准规定,但不能保证每立方米混凝土仅有的十几升或几升的外加剂等是否均匀或充分完成化学作用。因此对搅拌后马上浇注的现场施工用混凝土搅拌站, 搅拌时间必须按施工规范GB50204 标准要求执行,而各种主机搅拌效果快慢已显不出差别, 反而使以强制式搅拌机为主机的混凝土搅拌站达不到额定的生产率, 但是自落式搅拌机体积较大(容积利用系数低) 、进料口小,不利于水泥等计量机构布置, 除水利工程外一般仍不宜采用。
商品混凝土搅拌站(楼) 的主机基本采用强制式搅拌机,选用时主要考虑的应是适用的骨料粒度、易损件寿命、维修保养、供电条件、价格等因素。双卧轴搅拌机我国近20 年来发展较快,生产技术较成熟,较能适应大骨料搅拌,能耗较低。而立轴行星式搅拌机, 其容积效率较高, 搅拌无死角, 搅拌干硬性混凝土更具优势。
514 根据混凝土搅拌站(楼) 设置的环境,用户应请制造商提供整机布置参考方案
混凝土搅拌站(楼) 的设置要考虑材料运入、堆放,混凝土的运出,能源、水源供应,对环境的污染等问题, 同时应充分考虑场地地形等自然条件的充分利用。
因为混凝土搅拌站(楼) 的生产过程中, 材料上下、水平输送的工作量巨大,特别对装载机上料或皮带机上料的后台型式, 怎样更好地利用地形确定整体布置方案、合理选用设备, 可使投资减少、运行最经济。因此, 制造商已越来越认识到这也是为用户服务的一项重要工作, 而用户也应认识到购置混凝土搅拌站(楼) 并不是去挑选一个完全现成的产品。
515 优先考虑选用关键部位采用进口先进配套件的产品
国内混凝土搅拌站(楼) 虽然在有些材质的强度或耐磨性上与国外稍有差距, 但关键还是控制系统中相关元器件与国外有一定差距,以致影响功能、准确性、可靠性等, 因此选用必要的进口件, 虽然造价有一定提高, 但往往对整机使用水平的提高作用巨大,而对用户来说,应该优先选用。
作者介绍：徐洪季、于美燕, 山东建设机械股份有限公司, 250022 济南市段店南路268 号
