公路工程机械中沥青供给系统分析与改进

李 栋

（新疆和田公路管理局，新疆 和田 848000）

0 引言

我国高等级公路建设始于20世纪80年代末，由于早期建成的道路大都已经进入中期，由此产生了大量的废旧沥青混合料。废旧沥青主要会引起几个问题：一是环境污染；二是需要一定的场地来进行堆放；三是浪费了大量的不可再生资源。为尽量减少对环境的破坏，应对旧料中的骨料和沥青进行充分的再利用，以大大节省沥青及砂石等原材料的使用，这可以通过沥青混凝土再生技术来实现。

1 沥青计量与供给系统的工艺流程分析

根据施工要求，将沥青加热到120℃左右，并用沥青运输车将其注入到沥青罐中。具体的步骤如下：

（1）顺时针旋转沥青泵，以有效地将沥青泵入沥青计量斗中；

（2）当回油管路充满时，关闭主油管路，此步骤可通过沥青液位传感器信号进行判断；

（3）经第二个泵将计量好的沥青泵入搅拌筒中，当沥青的液位达到设定好的下限时（通过沥青液位传感器信号判断），则应该停止送料，并停止泵工作；

（4）改变为备用状态，或等待下一周期。

2 沥青计量、供给系统方案

容积式沥青计量装置由保温套、料位传感器、沥青注入泵与输出泵、沥青计量斗等组成，沥青计量方式主要包括流量计、下放法（增量计量法）、上抽法（减量计量法）等。经综合考虑，本方案采用上抽法。

在上抽过程中，沥青计量斗中的沥青通过沥青泵抽走，并将其喷洒到搅拌锅中。此方法沥青需求量的计量原理为根据计量斗的尺寸和沥青的用量对沥青进行上下限的设定，其中的差值即为所求的沥青需求量。此方法的计量过程如下：

（1）首先通过沥青供给泵将沥青泵入沥青计量斗中，当沥青液面达到设定上限时（通过液位传感器的信号判断），停止注入沥青。

（2）在需要沥青的情况下，一部分沥青经另一个沥青输送泵抽走，并喷洒到搅拌筒中。在沥青的液面达到设定的下限时停止输出。

此方法中，沥青用量就可以通过抽走沥青前后液位传感器数据的对比来确定。在这一过程中，桶内沥青在逐渐减少，此即为减量计量。

3 沥青计量斗的设计

在计量过程中，沥青计量斗是装沥青的中间装置，容积式计量则是该设备的计量方式，沥青计量斗中沥青的量是通过液位传感器来确定。最终，每锅料需要的沥青量就能够进行计量。在进行沥青计量斗设计时，应注意以下几点：

（1）在确定沥青计量斗形状时，为方便计量，应将其设计为圆筒状；

（2）在确定沥青计量斗尺寸时，应坚持既可以让旧料再生又可以用于新料拌和的沥青再生设备设计原则。为满足这两方面的要求，进行沥青计量斗体积设计时采用的是不加旧料所需的容积方案，此时新沥青的用量则为最大。

4 沥青泵的选择

本设计选用LQB沥青保温泵，此类产品特别适用于工艺过程中介质需要保温且在高寒地区室外进行安装，其输送的介质通常在常温下具有凝固性、不含固体颗粒、无腐蚀性等特点。其介质黏度为5～1500cst，温度可以达到250℃，运送的介质主要包括洗涤剂、胶类、沥青、重油等。

在结构形式方面，该沥青保温泵的泵体中设有空心夹层。为了更好加热保温及冷却此泵，以及输送相关的热水、蒸气、导热油等，可通过泵中设置的进口法兰进行控制。其中，LQB沥青保温泵性能相关参数分析如下：0.36～0.8MPa的工作压力，6m3/h的流量，Φ40mm的进出口口径，吸入真空高度为3m，功率为4W的YI12M—4型配套电机。

5 管路设计及法兰选择

5.1 管路的设计

（1）尽量使用比较短的管路，按照合理的管路布局进行。在排列管子时，应尽可能平直、成组并列，且尽量避免不必要的斜交和迂回，以达到整体美观的效果；

（2）沥青罐中的沥青通过沥青泵经由管路输送到计量斗中，再经过输出管路送入搅拌筒。法兰连接管道使用20#无缝管。为保证不泄露沥青，通过法兰对接处的耐高温的垫片对连接处进行密封。其中，密封性好、强度高、拆除方便是法兰连接的主要特点。另外，为了更好地保温，在管道外层进行包裹处理。

（3）根据相关管子规格标准，初定管子外径为48.3mm，内径为40mm，公称直径为40mm。

5.2 法兰的选择

本设计采用突面带颈平焊钢制管法兰。其相应的尺寸参数如下：法兰外径D为150mm，钢管外径A为48.3mm，螺栓孔径L为18mm，螺栓孔中心圆直径K为109mm，螺纹规格为M16，螺栓4个，法兰颈N为70mm，R为5mm，法兰高度H为32mm，法兰厚度C为18mm，密封面d为84mm、f为2mm。

6 对沥青液位传感器的思考

经综合考虑，在满足系统需求的前提下，选用高温型SMAX型磁致伸缩液位计，其具有性价比高和结构简单的特点。考虑到沥青计量斗的液位高度以及相应的沥青用量情况，其测量范围为400mm。其主要的技术参数如下：介质密度为0.5～2.5g/cm3、温度测点数及范围为-40～125℃、分辨率为0.1mm、界面精度为±0.5mm、测量范围为0.1～6m、三线4—20mA直杆。容器工作压力为-0.05～10MPa，其中，在高压力容器内设置承压管，而不用进行泄压维护。在容器内温度方面，常温型为-40～100℃，高温型为0～280℃。另外，显示配置为4位LCD，防腐设计采用聚四氟套管、法兰及聚四氟浮子等，浮子及测杆材质为316L，供电电压DC为13.5～26.5V。

7 沥青供给系统的改进

传统的沥青供给系统中的三通阀油路的转换示意图见图1，其通常通过单程气缸进行控制，即计量过程为1路，称量停止过程为2路。从l路到2路的转变，在传统的执行方式中三通阀的驱动一般通过单气缸进行，故而，计量的精确度由于结束计量产生较大冲量而受到影响。本文通过对沥青供给系统的略微改进，利用新的计量方法以进一步提高计量精度。

图1 制沥青三通阀油路的转换示意图

1、2路全通的情况下，因l路的最高点在2路的最高点上面，当2路流量足够大时，则1路就可能没有流量；另外，如果对2路的沥青流量加以控制，则就不能有效控制1路的流量，而沥青泵的输出流量为常规的计量l路的流量，因此，为能够有效控制注入沥青的流量，唯一的方法是对沥青泵的输出流量进行控制，这样就使得称量时间有所增加，沥青拌和的总体时间的增加也必然导致产量的降低。通过一定的改进，可以分两个阶段进行计量，一方面减小称量冲量，另一方面节省称量时间。

双程气缸控制三通阀阀芯的位置则是改进方法的核心，2路的流量利用普通闸阀进行控制，以减小沥青进入沥青秤的流量，且冲量小称量精度高。具体过程如下：

（1）打开双程缸，称量沥青，在1路通的情况下，进行快速注入沥青；

（2）在称量沥青总量达到要求时关闭气缸，此时保持全通的1、2路，通过闸阀事前控制好1路的流量，以使2路的流量达到理想数值，进行缓慢沥青注入操作；

（3）关闭气缸最后一个行程，达到称量值以后，停止计量，此时只有2路通。

为实现冲量最小化、称量精度最大化，可控制好管路1和2中沥青的流量，这样能够使得精度得以提高，且大约能够节省沥青40%左右。精确的沥青计量对于沥青价格日益剧增的今天具有重要的意义，也能够使得沥青拌和站的性能不断提高，同时，还有助于国家节能减排政策的实施。

8 结语

在不同的施工地点和条件下，可移动式小型厂拌热再生设备能够大大降低运输成本，具有转移方便的特点，通过对传统的沥青计量系统进行改进，有效提高了计量精度，具有非常重要的意义。

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