拌合站上料系统运行研究

耿士超，刁小强

（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州450001）

赞比亚下凯富峡水电站是赞比亚境内最大的水电站，总装机750 MW，主要构筑物由大坝、引水系统和发电厂房构成。其中大坝为碾压混凝土重力坝，坝高131 m，碾压混凝土方量130万m3。常态混凝土方量40万m3。

赞比亚自然环境好，电力资源相对匮乏，每年夏季首都只能满足一半的供电需求，随着经济的发展赞比亚人民迫切盼望水电站能够早日发电。为了满足尽早发电的目标，现场从源头抓起，通过上料系统运行过程中总结经验，找到症结，提高劳动生产率，单位时间配合现场生产的高质量混凝土量大幅提高，从而加快了土建工作的完成。

1 骨料上料系统

下凯富峡拌合站骨料上料系统由以下七部分组成：4条廊道、24台电动弧门、现场设备控制柜、震动式给料机、接料斗、14条皮带的皮带机系统、骨料输送运行和远程操作系统。根据运行中容易出现问题的各类情况，抓住主要环节针对性地解决实际问题，对骨料输送运行和远程操作系统、震动式给料机、接料斗和皮带机系统的运行进行分析。

1.1 骨料输送远程操作系统流程及优化

1.1.1 拌合站操控运行

下凯富峡拌合站，骨料远程操控的数字化操控输送运行流程：

（1）专业操作人员打开电脑，进入远程操作程序界面，输入密码，进入骨料输送界面，打开警报器。

（2）通知现场维护运行人员检查骨料输送设备，检查一切正常，人员撤离至安全区域。

（3）确认给料机和电动弧门现场，控制柜选择远程控制，通知现场电工关闭急停和检修急停，远程操作人员关闭系统警报器。

（4）选择手动或自动运行状态，开始运行，选择并确认料仓号，按顺序开启皮带

（5）3条线路、14条皮带机，可同时选择两种不同类型砂石骨料，向两座拌合楼料仓同时输入砂石骨料。

（6）输送过程中远程操作人员实时监控设备运行状态，输送结束后停止给料机和电动弧门，确认骨料和机制砂输送结束，停止皮带机。

（7）远程操作人员关闭运行状态，现场电工打开急停，骨料输送系统完成。

（8）如果系统警报发出故障警报，立即停止输送，现场维护人员检查设备，排除故障故障。

1.1.2 拌合站系统问题

在使用过程中发现系统单一死板，可视化差，界面无法显示重要的输送环节的工作完成与否，及调整是否到位。从以下几个方面，对输送系统进行优化：

（1）系统界面调整升级，委托国内的软件工程师，对操作系统界面进行升级。升级后的界面具有直观的可视化功能，可视化上料量，显示料仓现有骨料的百分比。

（2）皮带机运行后，主动调整到可视化远程监控运行，不间断显示电流电压是否正常。完成自动化监控。

（3）给料机实现自动调控。

（4）自动控制回转料斗位置，调整到位可主动发出信号，确保下料进入正确位置，防止料仓混料。

（5）监控警报装置优化，出现问题监控系统及时发出警报，并显示问题源，便于查找原因，加快故障排除速度。

1.2 震荡式给料机存在的问题和解决方法

（1）在使用过程中，发现每台给料机给料量不一致，这样会导致整个系统给料不稳定，皮带机上料不连续或者淤积，大大增加了上料过程中的故障率。

（2）下凯项目砂石骨料生产系统采用水洗法，这样一方面可以提高骨料质量，减低骨料表面的含粉量，另一方面可以降低粉尘，防止污染环境。由于水洗后的骨料处于饱和面干的湿润状态，容易在给料机底部出现粘结碎料的情况，严重影响给料速度。

解决方法：（1）通过研究发现，可以对给料机振幅、角度和在出料口安装不同大小的钢板进行调整。调节后对给料机进行单机测试，测试单位时间给料量，给料量误差值平衡在3%以内，输送稳定，最大程度上减少了故障。（2）料堆的堆高维持在6 m以上，适当延长生产后骨料使用时间，每班要检查，当底部粘结少量碎料时，及时用电锤清理，降低磨损，保证皮带间输送稳定。

1.3 接料斗存在的问题和解决办法

发现问题：（1）接料斗在使用过程中会出现磨损快、检修频繁，严重影响混凝土的生产速度。（2）接料斗下方容易出现混入超径石，最终流入拌和系统，造成故障停车，严重影响混凝土的生产速度，甚至会造成现场混凝土堵泵现象。

解决办法：（1）在接料斗磨碎位置安装耐磨钢板，增加缓冲装置。接料斗未安装耐磨钢板和缓冲装置前，混凝土每生产3万m3就需要更换或焊接一次；接料斗安装耐磨钢板和缓冲装置后，接料斗提高到10万m3混凝土更换或焊接一次。接料斗使用率提高，检修次数减少，对连续性生产混凝土起到重要作用。（2）在接料斗中安装自制的超径筛网，防止超径石进入拌合系统，这样一方面可以避免拌合机卸料斗淤堵，另一方面可以避免拌合机故障停车。提高混凝土生产速度、减少发生混凝土质量问题的概率。

1.4 皮带机系统的保养与维护

皮带机系统的保养和维护包括：皮带维护、皮带严重跑偏问题、皮带机驱动装置维护等。

1.4.1 皮带维护

皮带维护，要求运行维护人员每天检查皮带是否有开裂、磨边、划痕等问题。

（1）皮带有细小开裂，运行维护人员用皮带扣加固，防止开裂部位扩大造成皮带撕裂。

（2）出现皮带磨边，主要是由于部分皮带跑偏引起的，在每条皮带机靠近滚筒尾部和头部左右，各安装一个防皮带跑偏器。当皮带部分跑偏时，可以托住皮带，缓慢修正皮带回归中心，防止皮带跑偏造成皮带磨边、撕裂等问题。

（3）检查过程中发现皮带有划痕时，首先检查托辊是否有严重磨损，是否需要更换。其次检查皮带接料口和下料口是否卡住碎石，如有卡住碎石，需要及时停机清理，防止皮带损坏。

1.4.2 皮带严重跑偏问题

皮带机发生严重跑偏问题，检查皮带接料口物料是否在中心，不在中心要及时调整接料口。检查皮带机滚筒是否粘泥，有粘泥立即停机，人工铁锹清理。为减少清扫次数可在滚筒面加装清扫器，滚筒转动清扫器自动清扫滚筒面上的粘泥，降低人工清理次数，减低发生安全事故风险，提高系统工作的连续性。

1.4.3 皮带机驱动装置维护和保养

皮带机驱动装置是皮带机的关键部位，驱动装置由三相电机、减速机、梅花软连接、驱动滚筒等组成。

（1）皮带机减速机保养，每天通过减速机油位的观察孔，检查齿轮油油位、油质等。如果减速机的油位低于限制值，及时加注齿轮油至上线位置。一般减速机齿轮油每2 000 h或三个月更换一次，如果到期未更换可能诱发减速机轴承、齿轮、密封、断轴等损坏。结合下凯富峡输送强度大、生产规模大的特点，皮带机减速机的齿轮油每700 h或一个月更换一次。

（2）在使用中经常出现电机与减速机链接磨损、梅花软连接磨损。解决办法：调整电机和减速机水平，检测连接部位的梅花软连接是否水平。梅花软连接达到使用周期，定期更换。

（3）皮带机的驱动滚筒轴承检修保养。在使用中，皮带机驱动滚筒轴承经常损坏，造成皮带跑偏或停机，检修更换次数过多，会影响拌合楼生产混凝土速度。经常损坏的原因，有驱动滚筒轴承易损坏、驱动滚筒两侧轴承座的位置不同心等。

解决方法。将原驱动滚筒轴承使用的铜支架轴承，更换为钢支架，皮带机驱动滚筒轴承使用时间明显延长。调整驱动滚筒两侧轴承座的位置，保证同心；上下调整，是在驱动轴承座下面增减垫片，前后调整，是在驱动轴承座前后增加调整螺栓。

（4）加强监测，每天使用测温枪检查驱动滚筒轴承座温度，温度限制值不超过80℃。当发现温度异常要停机检查，如果轴承损坏需要更换轴承，缺少黄油需要加注黄油，轴承外圈在轴承座内部转动需要更换轴承；驱动滚筒轴安装轴承位置出现转动或磨损，需要拆卸掉驱动滚筒，更换驱动滚筒。按照系统的负荷强度，拟定加油和保养时间，下凯项目皮带机驱动滚筒轴承每7 d需要加注一次黄油，皮带机驱动滚筒轴承,每隔30 d需要打开轴承座端盖检查轴承。

2 胶凝材料输送系统

下凯富峡胶凝材料输送系统设备由以下四部分组成：PLC控制系统、输送管路、输送管路两路气动阀、仓泵。

2.1 胶凝材料PLC控制系统

（1）系统控制体系：开机进入远程控制程序，输入密码进入输送界面，现场PLC控制箱调至远程控制选项，手动调式仓泵设备，手动调式输送管道气动两路阀，选择上料至拌合楼胶凝材料罐。

（2）检查程序流程：检查限位，空载测试，设置输送次数，启动自动输送，可以开始输送。

（3）警报系统：发出故障信号，停止输送，检查故障，排除故障。

系统优点是控制系统可同时控制多台仓泵，不同胶凝材料可以同时输出，配料精确，速度快，输送速度快，操作方便，故障率低，发生故障可自动发出警报，大大节约了人工投入和排查时间。

2.2 输送管道使用中出现的问题解决办法

输送管道由三根主管道通往拌合楼，主管道分别由两条直径159 mm钢管和一条直径219 mm钢管组成。胶凝材料输送过程中，出现管道堵塞、输送不畅。经过观察发现有几种原因：胶凝材料潮湿、胶凝材料粒径过粗、气压不足、仓泵气化装置故障、仓泵排气阀漏气、仓泵料限位计失灵，仓泵进料阀失灵、输送管道内有异物、管道内存有集料、两路阀失灵。

为排除以上故障、降低故障率，采用以下几方面措施：（1）进场原材料及时泵入储仓室，雨季对进场原材料进行逐车检验，严把质量关。运行过程中发现弯管处胶凝材料潮湿，及时清理。（2）仓泵加强日常维护，对各处气阀定期检查。做好常备件的准备工作，发现问题及时更换配件。（3）发现管道内存有集料或异物，及时清理。

2.3 输送管路气动两路阀维护和保养

按项目混凝土总量计算，工程总计需要水泥14万t，粉煤灰14万t。系统共安装了10台气动两路阀，输送管路的气动两路阀，是拌合站胶凝材料输送的核心设备，气动两路阀结构由两路阀阀体、两路阀阀板、密封环、活塞气缸组成。在使用过程中发现造成管道淤堵输送不畅的问题，主要是阀体、阀板和密封环磨损。

处理办法：卸掉阀体螺栓，打开阀体检查阀体、阀板、密封环。若阀体磨损，用耐磨焊条焊接磨损部位；阀板磨损更换阀板；密封环磨损更换密封环。焊接好阀体、更换好阀板和密封环后，封闭进料口和出料口，开始向阀体内部冲压检查进料口和出料口是否漏气，如果阀体漏气需要重新焊接，如果进料口和出料口有漏气需要调整阀板和密封环，直至没有漏气为止。阀体磨损主要是由于输送仓泵输送压力超过0.4 MPa造成，调整输送压力。经过调整和使用增强法维修延长了两路阀使用时间和输送速度，故障由原先输送10 000 t/次，增加到30 000 t/次。

2.4 仓泵

下凯富峡项目拌合系统安装了8台仓泵，仓泵由以下几种设备组成：仓泵压力罐体、气化室、进料阀、排气阀、出料阀、进气阀、手动进气开关、安全开关、就地控制箱、自动化远程控制、压力表、料位传感器、气化装置、仓体支架。

仓泵的主要工作流程：（1）排气阀和进料阀打开，储存罐椎体破拱，气动阀打开，胶凝材料落入仓泵内。当仓泵计量发出满位信号，储存罐椎体破拱，气动阀关闭，进料阀和排气阀自动关闭，完成进料过程。（2）仓泵开始加压，进气阀打开，压缩气体从仓泵底部的气化室进入，扩散后穿过气化室，仓泵内的气压也逐渐上升到0.4 MPa。（3）仓泵开始输送，当仓泵内压力达到0.4 MPa，出料阀自动打开，在仓泵内压力的作用下，气化室上部的胶凝材料经流化后，快速进入输送管道输送，在这过程中气化室上的胶凝材料始终处于边流化边输送的状态中。（4）仓泵吹扫，当输送管道内的胶凝材料输送完毕后，仓泵内压力下降到0.2 MPa，控制系统供气延续20 s，压缩空气清扫管道，然后关闭进气阀，间隔5 s关闭出料阀，完成一次输送过程，控制系统设置多次，可以实现连续性工作循环。

气化室胶凝材料凝结有异物和气化装置故障处理：（1）关闭手动进气开关，关闭仓泵进气阀，安全开关打开，调整控制箱断电，打开排气阀，仓泵压力卸载，压力卸载完毕，拆卸出料口阀，清理出料口存留胶凝材料，拆卸气化装置，检查气化装置管道内部是否堵塞造成气化装置失灵不能正常工作，疏通堵塞气化装置管道和气化阀，恢复正常。拆卸气化室，清理气化室内部胶凝材料和异物，清理完毕。安装气化室，安装出料阀，安装气化装置，调整控制箱送电，安全开关关闭，打开手动进气开关，打开进料阀，料位显示满状，关闭排气阀，开始输送，检查仓泵是否恢复正常，没有故障可以正常输送。（2）关闭进料阀，关闭排气阀，打开出料阀，打开手动进气开关，打开进气阀，检查气化装置进气是否正常，如果不正常，借用外力敲击气化装置管道，敲击气化装置管道可以疏通气化装置管道，恢复正常。气化室胶凝材料凝结有异物，闭进料阀，关闭排气阀，打开出料阀，打开手动进气开关，打开进气阀，气化装置正常，仓泵空载输送气体，借用外力敲击气化室外部，敲击气化室外部凝结胶凝材料可以脱落和疏通，恢复正常。

仓泵进料阀、排气阀、出料阀、进气阀故障和处理方法：关闭手动进气开关，关闭仓泵进气阀，安全开关打开，调整控制箱断电，打开排气阀仓泵，压力卸载，压力卸载完毕。检查进料阀、排气阀、出料阀、进气阀故障原因。

3 总结

通过对上料系统的研究，发现骨料上料和胶材输送系统问题多、连续性差。经过长期观察和调试，采用优化骨料上料系统、调整震荡式给料机、对接料斗进行细节改装、科学方法解决皮带运行中故障、独特的两路阀维修方法等手段，大大提高系统的连续性，降低了故障率，解决了上料系统经常遇到的疑难问题，为项目节约了成本，加快了进度。