混凝土生產(chǎn)中水泥配料誤差初探

      摘要：本中文就水利工程常用攪拌樓生產(chǎn)混凝土?xí)r，水泥配料誤差形成的原因及對(duì)策進(jìn)行分析。
      關(guān)鍵詞：混凝土生產(chǎn)：水泥配料；誤差；探討

0 引言

    水利工程工地都離不開混凝土攪拌樓，現(xiàn)在的攪拌樓幾乎都使用電子秤，電子秤的配料精確度直接關(guān)系到混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量。在攪拌樓各部設(shè)備的安裝、調(diào)試中，以電子秤部分要求最高。在這些電子秤當(dāng)中，又以水泥秤為最。一般，骨料秤幾個(gè)小時(shí)就可調(diào)試好，而水泥秤用一天時(shí)間能調(diào)試出來(lái)的則很少；在攪拌樓運(yùn)行一段時(shí)間之后，比如三五個(gè)月，還可能會(huì)發(fā)現(xiàn)。庫(kù)存的水泥多出一些或少了一些。本文對(duì)混凝土生產(chǎn)中水泥配料的誤差進(jìn)行分析。

1 自動(dòng)配料電子秤的配料原理與精確度

1．1 自動(dòng)配料過程

    一座攪拌樓通常會(huì)有多臺(tái)電子秤同時(shí)工作，每一臺(tái)電子秤都具有一定的獨(dú)立性，但這些電子秤只有傳感器大小不一，結(jié)構(gòu)都如圖1，配料流程也都如圖2。

    對(duì)于圖1，如果是粉狀物料(比如水泥)，門1以下到衡量料斗之間可能裝有螺旋輸送機(jī)的開、關(guān)與衡量門1的開關(guān)同步進(jìn)行。

    圖2是一個(gè)簡(jiǎn)化的通用流程圖。有些功能被省略了，如含水量的測(cè)定及校正，預(yù)設(shè)修正量M(M表示儲(chǔ)料倉(cāng)至衡量料斗間余料)的自動(dòng)修正，初、精稱控制等。配料原理可簡(jiǎn)述如下：

    各物料預(yù)先儲(chǔ)存在專用的儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)，衡量時(shí)，電子秤一邊將物料送入衡量料斗，一邊讀取送入料斗的物料的重量，并與設(shè)定的重量值Q進(jìn)行比較，到設(shè)定值Q時(shí)停止送料，完成一個(gè)衡量循環(huán)。周而復(fù)始，自動(dòng)進(jìn)行。

1．2 配料精度

    電子秤的衡量精確度是配料過程中所有誤差的總和，也叫配料精度。表示方法一直都使用相對(duì)誤差，定義為：衡量誤差＝最大絕對(duì)誤差/量程×100％。

    電子秤的調(diào)試也叫校秤，是一種模擬加重實(shí)驗(yàn)。即在衡量料斗上加上一定數(shù)量的砝碼，看電子秤的示值是否與砝碼重量一致，然后據(jù)偏差情況進(jìn)行一些機(jī)械、電氣或軟件上的調(diào)整。調(diào)好后再進(jìn)行全量程的加重實(shí)驗(yàn)，如果達(dá)到該類電子秤的規(guī)定值就算校好。這時(shí)算得的誤差可稱作稱重誤差(有些資料稱為標(biāo)秤精度)。它反映的是電子秤的稱重精度。一般，對(duì)不同類別的電子秤，稱重誤差是不一樣的，如微機(jī)類電子秤，標(biāo)稱值不會(huì)大于0．5％，實(shí)際上常能校到0．1％ 。但無(wú)論哪一類別電子秤的稱重誤差不會(huì)小于1％ 。這是因?yàn)橛性S多配料中的誤差因素都無(wú)法在校秤中模擬。

    各種電子秤的技術(shù)參數(shù)里都有會(huì)有稱重誤差和衡量誤差，前者就是電子秤現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試應(yīng)該校出的稱重精確度水平，而后者應(yīng)該是一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，或期望值。因?yàn)楹饬烤_度的準(zhǔn)確數(shù)值實(shí)際上只能由生產(chǎn)出的混凝土通過實(shí)驗(yàn)獲得。由于有這個(gè)緣故。各種電子秤的技術(shù)資料給出的衡量誤差不小于稱重誤差的4倍。而實(shí)際數(shù)據(jù)，還是要看配料中實(shí)際存在的誤差情況，以及為克服這些誤差，電子秤采取了哪些手段，效果如何。

1．3 克服隨機(jī)誤差的手段

    上述的衡量誤差高于稱重誤差，也說(shuō)明了配料中隨機(jī)誤差的不可忽視。攪拌樓電子秤克服隨機(jī)誤差的應(yīng)對(duì)策略如下：

    1)預(yù)設(shè)一個(gè)修正量M、以克服圖1中關(guān)門時(shí)殘余料柱的數(shù)量的影響；對(duì)于流動(dòng)性好，即下料速度均勻的物料，此法較有效。如果下料不均勻，則較難設(shè)置修正量。

    2)每一個(gè)衡量循環(huán)清零一次，以清除某種不平衡因素對(duì)本次衡量的影響；這種不平衡因素通常是物料在料斗上的少量沾附，但它總會(huì)被卸入攪拌機(jī)，一旦卸入攪拌機(jī)，就造成一個(gè)沒有任何記錄的誤差。

    3)扣秤和補(bǔ)秤操作，從理論上講，無(wú)論什么原因引起了超稱和欠稱，都可以在這里得到校正。實(shí)際上．它只在超、欠稱的數(shù)量比較大時(shí)才有效。因?yàn)檫@種操作多是手動(dòng)進(jìn)行，加上機(jī)構(gòu)的動(dòng)作延遲、下料的不均勻性，它本身的準(zhǔn)確性比較低。少量的超稱可能扣不下來(lái)，少量的補(bǔ)稱多半會(huì)補(bǔ)出一個(gè)更大量的超稱。除水泥秤外，其它秤的絕對(duì)誤差在5kg以下多半不會(huì)進(jìn)行這種操作，不是不愿操作，而是操作后效果不好。

2 水泥衡量的特殊性

    1)水泥在儲(chǔ)料倉(cāng)(叫水泥罐)中會(huì)頻繁“起拱”，也就是在水泥罐的料口處形成一個(gè)拱形的空洞，這時(shí)基本上無(wú)料可出，只有這個(gè)“拱”破了以后才能正常下料。大量的“拱”是隨著底部物料的少量而緩慢的流出、f-j 1的開關(guān)振動(dòng)、系統(tǒng)中的其他意外振動(dòng)而自行破除的(有些攪拌樓設(shè)有專用的振動(dòng)電機(jī))，如果這個(gè)過程慢到不能忍受，就要通入一個(gè)高壓的風(fēng)將其吹破，在整個(gè)起拱及破拱的過程中，水泥通過門1的下料速度將由接近零突變到最大值。而在這個(gè)過程之外，則是一個(gè)大于零而小于最大值之間隨機(jī)數(shù)值。也就是說(shuō)，水泥的下料速度經(jīng)常都是不均勻的。

    2)這種下料的不均勻，首先使修正量的預(yù)測(cè)難于準(zhǔn)確，超、欠稱也就比別的物料更頻繁。

    3)水泥易吸潮，粘附性也比其他物料更強(qiáng)，因此造成的誤差也就更大。

    4)除此之外，水泥因?yàn)橐缐m，要在密封的條件下衡量，這種要求也會(huì)引入誤差。

        通常的密封方式是用帆布或橡皮做成筒形密封件、可稱為密封簡(jiǎn)，用它在供料口之間進(jìn)行密綁扎，使粉塵不往環(huán)境中擴(kuò)散。多少年來(lái)，采用的密封方式一直都如圖3所示，口徑300mm左右。

    理論上這種綁扎可以綁扎得與衡量料斗沒有力的聯(lián)系，實(shí)際上并不容易，故而校秤時(shí)也可能要反復(fù)綁扎幾次才能將秤校好，而綁扎好以后，也極不容易保持，這些都將直接加大電子稱的稱重誤差。另外，它也會(huì)帶來(lái)更多的隨機(jī)誤差。綜述如下：

    1)密封筒本身是傳輸管路的一部分，在受料口的綁扎處經(jīng)常都會(huì)積累物料使密封筒張緊而受力。

    2)使用中橡膠會(huì)老化變硬、帆布也會(huì)因粘附了粉塵布受潮變硬。也同樣可能產(chǎn)生一個(gè)作用力；

    3)受料口—側(cè)的綁扎處實(shí)際上有—個(gè)環(huán)形平臺(tái)，只要一衡量就會(huì)積累物料，其作用與料斗內(nèi)粘附一樣，都會(huì)引入誤差。

    4)該處出現(xiàn)諸塞事故的幾率實(shí)際上要比別的秤更大，而且多出現(xiàn)在緊張的生產(chǎn)中，處理時(shí)多半要拆除綁扎，處理完成以后，當(dāng)然要重新綁扎，因不可能校秤，是否已經(jīng)恢復(fù)了原狀，誰(shuí)也不敢下斷言。

    上述問題主要是因密封筒兼作了輸送管道，且粉狀物料本身容易粘附和起拱而造成的。據(jù)此，可稍作改進(jìn)，具體做法是將受料口加大，使供料口加長(zhǎng)后能伸入受料口之內(nèi)，并且使供料口的下端口徑比上端略大，如圖4所示。這樣，物料只要進(jìn)入圖示的供料口部分，就能直接下落而不在這一部分堆積或堵塞，粘附量也會(huì)小得多。密封筒不再是輸送管道的一部分，因而可以把它做得大一些，甚至可將受料口處的綁扎取消，因綁扎而造成的力的聯(lián)系也徹底不存在了。

    水泥的流動(dòng)性比其他非粉狀物料要差，粘附性要大，誤差因素也要多，雖然按本文的方法可以克服密封綁扎引入的誤差，但因?yàn)檫€有前述的其它原因，水泥秤的衡量精確度水平在攪拌樓各電子秤中就很難是最高的。這與混凝土的生產(chǎn)要求是矛盾，因此，還需要對(duì)其他誤差原因進(jìn)行綜合分析處理。

3 結(jié)語(yǔ)

    混凝土生產(chǎn)中對(duì)水泥衡量的精確度要求最高。對(duì)于水泥電子秤，無(wú)論是靜態(tài)的校秤，還是動(dòng)態(tài)時(shí)的配料，其誤差來(lái)源都要比別的物料更多，而校秤時(shí)校精確度又不易保持，配料中使用的克服手段也不是很理想，這都使水泥秤的衡量精確度實(shí)際上不如別的電子秤。于是水泥秤難校，運(yùn)行一段時(shí)間后，也可能會(huì)出現(xiàn)引言中所說(shuō)的水泥實(shí)際用量與理論值有些出入的情形。本文對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行了初步的探討，結(jié)論是：

    在盡可能采用新技術(shù)、大幅提高所有電子秤的稱重精確度的前提下，也應(yīng)該充分照顧水泥衡量的特殊性。

    1)水泥衡量斗上、下兩處的密封只能專用于密封防塵，不能兼作輸送管道。

    2)料斗的制作應(yīng)具有一定的對(duì)稱性，料斗的外表面最好為一旋轉(zhuǎn)面。

    3)傳感器要均勻?qū)ΨQ布置在料斗的周圍，使受力均勻，不發(fā)生偏載。