船載混凝土攪拌站

[摘　要] 船載混凝土攪拌站是以工程駁船為載體, 用于跨海、跨江大橋等水上建設(shè)工程的混凝土生產(chǎn)設(shè)備。該文論述了船載攪拌站的設(shè)計(jì)要求、主機(jī)配置及各主要系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞] 攪拌站; 船載攪拌站; 方案設(shè)計(jì)

    我國(guó)商品砼經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展現(xiàn)已在大中城市得到全面推廣, 用于商品砼生產(chǎn)的攪拌站生產(chǎn)率從初期的20、25m³/h到目前的120、150m³/h,攪拌站(樓)的生產(chǎn)量達(dá)到了700套/年, 但這些攪拌站都是應(yīng)用在城市、陸地上。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 尤其是沿海城市及周邊地區(qū)的發(fā)展, 大跨度的跨海、跨江大橋的建設(shè)為水上攪拌設(shè)備的開(kāi)發(fā)與發(fā)展提供了舞臺(tái)。本文以2000t級(jí)攪拌船為例, 探討船載攪拌站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

1 　設(shè)計(jì)要求

    攪拌站船體選定載重量為2000t的無(wú)動(dòng)力工程駁船, 要求能在Ⅲ類(lèi)航區(qū), 6級(jí)風(fēng)浪、112m浪高以下的條件下船體擺動(dòng)±4°時(shí)能正常作業(yè)。其設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為120m³/h,單船連續(xù)作業(yè)能力應(yīng)達(dá)到650m³砼,并配置固定式砼輸送泵及船用砼布料桿,砂石料補(bǔ)給采用抓斗吊將運(yùn)輸駁船上的砂石料卸到攪拌船的料倉(cāng)中。

    考慮設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)注意到水上攪拌作業(yè)與陸地生產(chǎn)的不同特點(diǎn):①陸地生產(chǎn)除在主機(jī)內(nèi)進(jìn)行物料攪拌外,在攪拌輸送車(chē)運(yùn)送過(guò)程中還有足夠的時(shí)間進(jìn)行攪拌,而水上攪拌作業(yè)基本不存在運(yùn)距的問(wèn)題, 因此按工藝規(guī)程需要的攪拌時(shí)間完全由主機(jī)實(shí)現(xiàn);②船體在海浪及水流的作用下處于波動(dòng)狀態(tài),其稱(chēng)量機(jī)構(gòu)工作環(huán)境不同于陸地?cái)嚢枵? 要有一個(gè)穩(wěn)固的基礎(chǔ); ③由于水上維修通訊聯(lián)系等不很方便, 因此設(shè)備所用的零部件除了要滿(mǎn)足水上作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)外還必須是高可靠性的。

2 　技術(shù)難點(diǎn)

    船載攪拌站不同于陸地?cái)嚢枵? 船體的穩(wěn)定性和物料計(jì)量的準(zhǔn)確性是其中的主要難點(diǎn)。

    在攪拌船生產(chǎn)砼的過(guò)程中, 隨著物料的逐步消耗船體的平衡隨之變化, 在方案設(shè)計(jì)中, 料場(chǎng)、料倉(cāng)的布置對(duì)船體的穩(wěn)定性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)影響; 攪拌站、布料機(jī)、克令吊等對(duì)船體的穩(wěn)定性產(chǎn)生靜態(tài)影響,因此要使攪拌船在作業(yè)中保持穩(wěn)定性和安全性,如何布置水倉(cāng)或隨時(shí)調(diào)整壓倉(cāng)水來(lái)保持船體平衡是設(shè)計(jì)要點(diǎn)之一。

    水上作業(yè)時(shí)船體在波浪及水流的作用下產(chǎn)生搖擺, 這將對(duì)物料的稱(chēng)量精度產(chǎn)生影響。通常使用的稱(chēng)量機(jī)構(gòu)有杠桿傳感器、多傳感器懸掛、多傳感器座式和變頻皮帶連續(xù)式等形式, 選擇哪一種更適應(yīng)船載攪拌站使用也是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題。

3 　方案設(shè)計(jì)

    在綜合上述分析以及用戶(hù)提出設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上, 與船體設(shè)計(jì)人員協(xié)調(diào)后, 確定了如圖1的設(shè)計(jì)方案。

圖1 　120m³/h 船載攪拌站示意圖

    攪拌船的主要配置有攪拌船主體、輸送系統(tǒng)、物料貯存系統(tǒng)、物料計(jì)量系統(tǒng)、用于砂石補(bǔ)給的克令吊、砼輸送泵和帶式砼布料系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組以及船體。

3．1 　主機(jī)配置

    采用雙機(jī)組、雙粉料供料, 共用一套砂石料供料系統(tǒng)有利船體的平衡, 同時(shí)通過(guò)船內(nèi)壓倉(cāng)水的布置來(lái)達(dá)到船體的穩(wěn)定性要求。

    根據(jù)生產(chǎn)率設(shè)計(jì)要求確定主機(jī)為2×1125m³立軸行星攪拌機(jī), 攪拌周期定為75s,其設(shè)計(jì)最大生產(chǎn)率

Q_j=2×1125×3600/75=120m³/h 。

3．2 　粉料輸送系統(tǒng)

    按設(shè)計(jì)最大生產(chǎn)率的工作周期75s、攪拌時(shí)間14s計(jì)算, 則螺旋機(jī)的輸送時(shí)間ts<75-14=61s ,取ts=50s, 則生產(chǎn)率

Q1=1125×500×3600/(50×1000)=45t/h

    若考慮兩種粉料的疊加計(jì)量, 則生產(chǎn)率

Q1′=1125×500×3600/(30×1000)=75t/h

3．3 　砂石料輸送系統(tǒng)

    砂石料采用皮帶機(jī)輸送, 由于采用單套輸送系統(tǒng)供兩套攪拌系統(tǒng), 則其必須在一個(gè)工作周期內(nèi)完成兩次輸送。因計(jì)量時(shí)間可與輸送時(shí)間重疊, 故輸送時(shí)間tp<75/2-14=2315s，取tp =23s , 則其生產(chǎn)率Qp =1125×2100×3600/(23×1000)= 410t/h。

3．4 　稱(chēng)量系統(tǒng)

    分析比較了各種形式的稱(chēng)量機(jī)構(gòu)后我們選擇了技術(shù)先進(jìn)的杠桿平衡秤, 它具備精度高, 不受振動(dòng)、搖晃、風(fēng)力等影響的特點(diǎn), 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)在±5°擺動(dòng)的狀態(tài)下能滿(mǎn)足砼生產(chǎn)的計(jì)量要求; 同時(shí)還可在計(jì)量系統(tǒng)中預(yù)留微機(jī)核子秤安裝接口, 其采用對(duì)連續(xù)的物料進(jìn)行邊界的無(wú)接觸掃描計(jì)算來(lái)計(jì)量物料,以滿(mǎn)足船體在較大擺動(dòng)及失重狀態(tài)下仍能保證計(jì)量精度。

    通過(guò)船載攪拌站項(xiàng)目的實(shí)施, 將為商品砼攪拌站的技術(shù)應(yīng)用于水上砼攪拌站而提供經(jīng)驗(yàn)并打下基礎(chǔ), 使建筑機(jī)械為跨海、跨江大橋和碼頭的建設(shè)作出新的貢獻(xiàn)。