楼式预拌干混砂浆生产线的设计与应用研究

王建军，郑世奇，李焕

（郑州三和水工机械有限公司，河南 郑州 450000）

近年来，为加强大气环境污染，改善现场施工环境，提高工程施工效率，保证施工质量，在各级政府和主管部门的正确领导和大力支持下，并结合本地实际、采取措施、加大环保力度，各省市陆续出台禁止砂浆现场搅拌的强制措施，致使干混砂浆的社会认知度快速提升，吸引了大量社会资金投入，使干混砂浆产业从无到有、从小到大的快速发展，结合政策推动、企业快行、创新并进、跨越式的发展格局，呈现出起点高、规模大、总量多的发展特点。因工地现场搅拌制作砂浆采用开放式生产模式，所用骨料粒径和级配不易控制，配比难以保证等造成砂浆质量缺陷严重，存在工程质量安全隐患，且现场搅拌制作砂浆所产生的扬尘造成严重的环境污染，且人力成本高、效率低。而干混砂浆生产线采用全自动化微机控制，骨料的粒径和级配易于控制，配料采用传感器自动计量，配料精度高。采用自动化搅拌，砂浆均匀度、和易性、质量、性能高，砂浆类型多，可大批量生产，人力成本低，效率高等特点，给干混砂浆设备制造厂家带来了前所未有的机遇，因各厂家设计理念和布置形式有所不同，所设计的产品种类众多，产品质量良莠不齐，环保效果不尽人如意，而目前规模较大的且大部分设备厂家生产的设备只能生产普通砂浆，如要生产特种砂浆，则需将各物料的溜料管道、称量装置、搅拌装置、出料系统等反复冲刷才能生产，造成设备生产效率低、产品单一的局面。楼式预拌干混砂浆生产线在设计时着重从多方面因素考虑。

1 能够有效的节约占地面积

随着工业现代化程度的不断发达，土地资源日趋紧张，面临“一地难求”的尴尬局面，且土地投入成本高。为能够合理利用土地资源，避免设计不合理造成土地不必要的浪费，在设计方案前期就要考虑将土地利用率达到最大化，楼式干混砂浆生产线采用立体化、各功能性部件从下到上垂直设计，相比阶梯式干混砂浆生产线占地面积明显减小，能够在很大程度节约设备占地面积，且由于楼式干混砂浆生产线框架支撑点少，在设计、开挖、基础施工过程较简单，设计成本和施工成本明显降低，减少了设备资金投入。在同样配置的前提下，楼式干混砂浆生产线比阶梯式干混砂浆生产线占地面积减少约30%左右。

2 能够有效的降低能耗

由于储料仓放置在配料称重设备的上部，在配料过程中可以直接利用物料自身的重力通过溜料管和阀门进行配料称重，无须使用电能输送设备来进行输送配料，既能节能降耗，同时也能减少噪音源，又能减少设备的维修点。在同样配置的前提下，楼式干混砂浆生产线比阶梯式干混砂浆生产线能耗减少约15%左右。

3 生产效率高

由于物料放置在称量装置的顶部，配料称量是靠物料自重进行，可随用随配，无须二次提升物料，节约集料、配料以及卸料时间，有效提高设备的生产率。因储料仓设计时与设备产量要求相匹配，储存的物料能够连续使用8 ～10 小时，中途可根据需要进行补料，如输送物料的设备损坏或需要维修，储料仓里的物料足够维持设备维修所需的时间，不会直接影响设备正常生产。在同样配置的前提下（考虑到阶梯式干混砂浆生产线维修时间、物料运输时间和设备空行程运行时间综合因素）楼式干混砂浆生产线比阶梯式干混砂浆生产线产能提升约20%左右。

4 环保效果优异，维修成本低

因采用立体化垂直设计，物料靠自重下料，各功能性部件之间采用溜料管连接，中间无电能输送设备，且在设计溜料管时充分考虑管路的耐磨性，必要时采用防耐磨设计。由于中间都是采用管路连接，通过封闭式的结构设计有效控制生产环境中粉尘的产生，彻底有效地杜绝了灰尘产生的源头，环保效果优异，在配料、进出料溜料过程中没有过多的电能输送设备，故维修点少，故障率低，降低设备维护成本。

5 储料仓种类和数量随意可调

设计时根据客户的要求，楼式干混砂浆生产线顶部储料仓的数量、大小以及所装物料的种类随机可调，布置方便灵活，设计工作量小，功能齐全。储料仓可放置多种物料，如使用分级概率筛筛分可进行粗、中、细砂的分级，也可同时储存不用概率筛分级的天然烘干砂或人工机制砂。此设计物料存储只需一次提升，减少物料多次输送运转，减少物料在运输环节中产生离析，从而导致干混砂浆出现质量问题。

6 主机数量布置方便

楼式干混砂浆生产线可根据客户要求在储料仓的数量不变的情况下布置多套搅拌主机，可以同时生产相同或不同用途的干混砂浆，且互不影响，这样做的目的是在客户投入成本最小的情况下使设备的功能和生产规模大幅提升。也可布置生产不同类型干混砂浆的搅拌机，这样做的目的是在客户投入成本最小的情况下能够同时生产多种用途的干混砂浆。例如，在一个主楼框架里布置两套生产同种干混砂浆的搅拌主机来提升设备的产能，提升客户市场竞争力；或是在一个主楼框架里布置一台普通砂浆搅拌主机和一台特种砂浆搅拌主机来增加干混砂浆种类，增加干混砂浆产品的多样性；也可在同一框架下布置更多台搅拌主机。这种设计能够在现有设备基础上再增加较少的投资成本来实现提升产品产能和增加产品的多样化的目的，提升客户在市场的竞争力和影响力。这样客户就无须额外再投资大量资金新建设备，且新建设备需要立项审批、环评资质、土地使用规划、基础设计开挖施工等投入。不考虑土地、基础设计施工等因素，仅设备在同样配置的前提下（剔除储料仓成本，因为多主机楼储料仓为多机共用相同的储料仓，而阶梯式干混砂浆生产线储料仓和主机框架必须重新建造）一套楼式干混砂浆生产线比两套阶梯式干混砂浆生产线投资成本降低约60%左右。

7 智能化程度高

设备微机控制系统采用面向对象的程序设计方法，实现了干混砂浆生产线生产时的配料、卸料、搅拌和出料散装等过程的自动化生产控制和通讯监控等现代化的管理。本系统与传统的控制模式（电脑秤、单片机及集散式控制系统）不同，微机电源进行了交流净化处理，对信号输入，开关输入输出的控制回路进行了隔离；在软件设计上，它充分利用了现代计算机硬件和软件的发展成果，以高性能的工控机和高质量的控制模板为依托，以WINDOWS2000 为操作平台，通过先进的软件设计，实现了控制和管理的完美结合，系统整体水平达到同行业国际先进水平。系统多窗口内设在线帮助，仅需鼠标点击就可指引操作人员操作，无须掌握专业的电脑知识，易学易懂。画面亲切，人性化设计，动态画面模拟，能够直观显示进料、配料、称量、搅拌以及出料装车或包装的实时状况，同时设有在线开关量检测，能够实时了解各控制点限位开关情况，确保设备的安全生产。

控制系统由工业控制计算机、I/O 控制接口模板及各种外围设备组成。其主要控制技术原理是：控制程序根据用户预先设置的运行参数及配比单，通过开关量输入板及A/D 转换板，不断检测搅拌站的各现场开关量信号和各秤重量信号，进行计算、分析和判断，实时发出各种信号，控制各执行机构的动作，完成搅拌站的各种物料的配料计量、卸料、搅拌、出料等生产过程，并将生产数据自动记录存盘，生成用户需要的各种统计报表。

控制系统同时具备以下新技术和新功能：采用当前干混砂浆生产线微机控制最新技术，国家“十五”重点科技攻关成果，即双机双控热备份双屏显示技术，该技术汲取了航天控制技术的精华，大大提高了搅拌楼微机控制系统的可靠性；主操作台采用喷塑工艺、丝网印刷技术；操作系统采用WINDOWS2000/xp 多任务网络操作平台，生产数据以数据库存放、搅拌系统网络化调度管理接口（实现无纸化办公）；系统故障自动恢复技术；远程控制、诊断、排除故障等新技术。也可根据用户需要，提供车辆自动识别和调度管理系统，以提高拌合系统运行效率。

微机控制系统采用工业控制机，可靠、抗干扰能力强，可以在恶劣环境下运行；微机控制软件是基于WINDOWS 系列操作系统多任务开发环境开发的，利用多窗口、多用户的特点在屏幕上显示全部的设备状况和生产流程，简化了操作过程，提高了生产率。

8 工厂化设计，整体形象好

楼式干混砂浆生产线采用工厂化设计，设备整体封装，封装框架与设备整体设计，不会额外增加设备的封装成本，生产线内部空间宽大明亮，通风效果优异，设备运行噪音小，环保效果良好；外部整体高大壮观，整体形象好（图1）。

图1

综上所述，楼式干混砂浆生产线能够节约土地资源，空间利用率高，降低设备投资成本，减轻环境负荷，能够有效促进节能减排和生态平衡，有利于提高工程质量和机械化水平，减轻维护工作量和设备维修成本，大幅提升设备的生产效率，增加干混砂浆产品的多样性，智能化程度高，可实现远程操作和控制，设备稳定可靠，性价比高，封装效果和整体形象好。