粉状外加剂精确称量系统研究

2020-03-27娄高峰杨文明赵春光

中国设备工程 2020年3期

娄高峰，杨文明，赵春光

（河南三和水工机械有限公司，河南郑州 450100）

1 外加剂概述

外加剂是在进行干粉砂浆搅拌的过程中，通过外部掺加混入干粉砂浆中的，通常其占干粉砂浆总质量的1%以下，但是，却能够对干粉砂浆的物理性能起到很大的改善作用。外加剂的主要特点就是掺入量很少，但是品种很多，但却对干粉砂浆的性能起到了很大的改善，能够通过很小的投资实现快速高性价比的收益。伴随着科技水平的不断提高，对外加剂的使用也越来越广泛，外加剂已经成为干粉砂浆主要组成成分。

通过对干粉砂浆添加一定量的外加剂使其物理性能更加优越，通过外加剂的不断更新，可以将外加剂划分为如下几种类型：（1）可以改变干粉砂浆流变性能的外加剂，这可以通过对干粉砂浆添加水的多少实现对其流变性能的改变，比如，比较常用的减水剂以及保水剂两种。（2）改变干粉砂浆的凝结性能。这主要是用来控制干粉砂浆的凝结时间满足应用的要求，如速凝剂以及缓凝剂。（3）改变干粉砂浆中的含气量，通常可以通过发气剂或者引气剂对干粉砂浆含气水平进行调节。（4）改善干粉砂浆的耐久性能，通常使用的是抗冻剂或者防腐蚀剂来调节干粉砂浆耐久性。（5）通过添加其他外加剂来改善干粉砂浆的特殊性能。伴随着干粉砂浆行业的不断发展以及社会对环保性材料的需求，现在越来越多的绿色外加剂已经出现。

2 粉状外加剂称重特点

随着现代社会环保意识的不断增强，越来越多的企业开始应用干粉砂浆搅拌设备。由于在进行混合料的搅拌过程中，需要添加一定量的粉状外加剂，同时，由于外加剂使用量小，并且价格昂贵，外加剂的添加量对干粉砂浆的性能改变具有很大的作用，因此，对外加剂称量具备一定的精确性要求。现在，传统的粉状外加剂的称量系统不能充分满足对使用量很小粉状外加剂进行计量，通常企业采用人工计量的方法，这样就造成了产品性能的不稳定，并且成本会增大。

粉状外加剂一般在干粉砂浆总质量的占比为1%以下，但却对干粉砂浆性能的改变具有很大的作用，比如，可以改变其强度、改善耐久性。由于粉状外加剂具有量小，具有一定的腐蚀性并且作用大等一些优点，粉状外加剂精准称量系统就显得格外重要。目前，市场上具有一些外加剂称量系统，虽然可以实现称量，但是大多具有一些缺点，比如，称量过程出现震动影响称量精度，或者称量过程出现出料无法准确控制的情况。

3 粉状外加剂称重系统设计

为了能够在粉状外加剂添加过程中，实现对其进行精准的称量，本文设计了一种粉状外加剂添加过程中的精准称量系统，通过本系统可以精确、稳定并且高效地实现外加剂的称量，如图1 所示为本设计的技术方案图。

图1 粉状外加剂精确称量系统方案图

从图中可以看出，本文设计的称量系统由称量斗、称重检测传感器、支架、支撑钢丝绳、称量仪表和出料口等部分组成，系统中的系统支架是通过多个圆筒形的钢架叠加在一起而形成的。相邻的钢架通过上面的法兰盘，利用螺栓连接到一起，并且系统中两个法兰盘之间通过橡胶形成防震支座。系统中，称量斗形状是倒圆锥形的，通过将其顶端固定在系统支架最上方的钢架上形成一体，保证防抖。在系统中的称量斗和支架的连接处布置了称重检测传感器，系统支架还通过两组钢丝绳悬吊在系统称量仪表的下部，并且钢丝绳的另一端与系统支架最下方的钢架外壁相连。在系统最下部设置了出料口，在系统称量斗的内部存在下料装置，并且和出料口位置对应。系统称量斗上部最边缘的位置设置了进料口，并且同时布置了变频螺旋机实现进料的调整。系统中的称重检测传感器的精度和检测灵敏度优于系统设计的精度和灵敏度值。

通常粉状外加剂使用量很少，如果称量系统出现震动，就会对外加剂称量产生很大的误差。因此，本系统通过利用两组柔性钢丝绳的方式将系统支架形成悬吊结构，并且将称量斗布置在系统支架上方，并且通过在支架内部设置多组橡胶形成进一步的减震作用，从而形成了复合式减震效果。通过上述的这种设计可以有效地避免粉状外加剂称量过程产生震动对称量精度的影响。

本文设计的称量系统包括称量部分和称量检测传感器部分两组功能组成。在称量过程中，首先，由变频螺旋机将粉状外加剂通过进料口进入称量斗时，因为所选择的称量计的精度比较低，因此可以较快地做出第一次进料步骤，而后通过精度更高的称重检测传感器系统对外加剂进行卸载，这样既保证了进料的过程比较迅速，同时又保证了卸料的过程精度得到满足。

同时，本文设计的系统利用螺旋扣将称量计以及系统支架连接在一起，这样可以对称量斗的调平更加快速方便，对称量系统的精度进一步改善。另外，采用称重检测传感器结合变频螺旋机使得粉状外加剂的下料过程精度更高。系统利用旋转刀片旋转过程使得进入称量斗的外加剂更加迅速地进入下料口。

4 称量系统称量过程

本称量系统工作过程按如下步骤进行：（1）调节螺旋扣旋钮，直到称量斗水平为止。（2）启动变频螺旋机，同时将带称量粉状外加剂通过进料口加入称量斗中，并观察称量计的测量值，设置称量计的数值为欲称量重量值，当加入外加剂大于设置数值时停止送料，等到称量计显示数据平稳；（3）启动电动机，电动机带动螺带旋转，这样外加剂会向出料口处流动；（4）外加剂从出料口流出的同时，称重检测传感器会输出检测信号，当检测到出料重量与设定值接近时，控制电机旋转速度降低，使外加剂卸料速度降低。当卸料重量达到了设定的数量时，控制电机停止转动，卸料停止。