界竹口電站砂石料和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)增效措施

圖1 破碎機(jī)的產(chǎn)量與排料口開度的關(guān)系圖

1 概 述

　　界竹口水電站砂石料和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)依據(jù)主體混凝土總量20．56萬m3、混凝土澆筑月平均強(qiáng)度1．0萬m3、混凝土澆筑高峰期月平均強(qiáng)度1．48萬m3、最高月強(qiáng)度1．8萬m3而設(shè)計(jì)。根據(jù)施工進(jìn)度安排，考慮到加工損耗、加工系統(tǒng)生產(chǎn)能力的富余度，砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為105m3／h，混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為75m3／h。

　　但在實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)這兩大系統(tǒng)都不夠完善，生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，無法滿足生產(chǎn)要求和施工進(jìn)度要求。通過不斷的觀察與摸索，對這兩大系統(tǒng)做了許多改進(jìn)，使之不斷完善，生產(chǎn)能力和機(jī)械使用率大幅度提高，基本滿足工程需求。

2 砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)的改進(jìn)

2．1 砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)概況

　　本工程砂石料生產(chǎn)系統(tǒng)所使用的機(jī)械設(shè)備包括顎式破碎機(jī)1臺、篩分樓1座和帶式輸送機(jī)8臺。在生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)篩分樓原來配置的篩分機(jī)日生產(chǎn)能力不能滿足生產(chǎn)需要，帶式輸送機(jī)油冷式電動(dòng)滾筒經(jīng)常出現(xiàn)異常，影響正常生產(chǎn)。為了提高本系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備的利用率和生產(chǎn)能力，通過觀察與思考，對系統(tǒng)的一些缺陷與不足進(jìn)行了改進(jìn)與完善。

2．2 篩分系統(tǒng)的改進(jìn)

2．2．1 篩分機(jī)的更換

　　按照最初的設(shè)計(jì)、安裝，原篩分機(jī)振動(dòng)篩為掛篩，上振動(dòng)篩通過4個(gè)吊耳用鋼絲繩、長螺桿和塔式彈簧懸掛在4樓頂?shù)?根橫梁上，下振動(dòng)篩通過4個(gè)吊耳用鋼絲繩、長螺桿和塔式彈簧懸掛在3樓頂?shù)?根橫梁上，電動(dòng)機(jī)卻都安裝在各自樓地板上。這樣一來，當(dāng)原料輸送量過大，速度過快的時(shí)候，掛篩重量增加，掛篩下沉，電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)帶就會松弛，電動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，振動(dòng)篩被壓死。所以篩分樓的日生產(chǎn)能力僅為300m3／d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工程要求。

　　通過一段時(shí)間的觀察、思考和論證，發(fā)現(xiàn)這套設(shè)備的上下篩配置極不合理，上篩尺寸比下篩尺寸要小并且它們的尺寸都偏小。故將掛篩(3KY1836型振動(dòng)篩)更換為座篩(YAH1536型振動(dòng)篩)；振動(dòng)篩通過4根塔式彈簧安裝在篩座上，彈簧產(chǎn)生的彈力將直接作用在振動(dòng)篩上，減少了中間的損失，出現(xiàn)壓篩的幾率大大減少甚至為零。經(jīng)過這樣的更換，振動(dòng)篩的配置更合理，生產(chǎn)更安全，而且操作員日常的工作量也會減少一半，很大程度的減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。安裝完畢，經(jīng)一段時(shí)間的試運(yùn)行后，達(dá)到了預(yù)期的效果，生產(chǎn)能力由原來的300m3／d增加到現(xiàn)在的900m3／d，能夠滿足工程需求。

2．2．2 篩網(wǎng)及其底座的完善

　　篩分機(jī)更換后，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)生產(chǎn)的骨料嚴(yán)重不平衡，使得大中石(20～40mm，40～80mm)產(chǎn)量很大，小石(5～20mm)產(chǎn)量很低；為了滿足工程小石(5～20 mm)用量要求，生產(chǎn)系統(tǒng)須加班加點(diǎn)運(yùn)行，但這樣一來又造成了大中石子的大量積壓。結(jié)果是小的不夠用，大的無處堆。

　　為了解決這些現(xiàn)狀，通過分析論證，根據(jù)設(shè)備的動(dòng)態(tài)參數(shù)找出了造成大、中石過量的原因是由于在設(shè)備配置時(shí)忽略了工程用料的級配平衡問題以及機(jī)械零部件制作不合理。

　　從圖中可以看出排料口寬度b與產(chǎn)品粒徑及產(chǎn)量有直接的關(guān)系(見圖1)；也就是說當(dāng)排料口寬度一定時(shí)，產(chǎn)品粒徑越小產(chǎn)量越低(粒度百分比值越小)。從這一角度分析，破碎機(jī)的處理能力是動(dòng)態(tài)的，隨著產(chǎn)品粒徑變化而變化。很顯然，若用月強(qiáng)度、日強(qiáng)度處理能力來配置設(shè)備而忽略級配平衡問題在實(shí)際生產(chǎn)中是不行的。另外，我們在調(diào)整破碎機(jī)排料口寬度時(shí)必須考慮整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)效益及經(jīng)濟(jì)合理性。若一味將排料口寬度調(diào)小使其粒徑符合要求，則此時(shí)產(chǎn)量很低，細(xì)碎循環(huán)次數(shù)增多，無形中增加了能耗，造成了大馬拉小車的狀況。

　　同理，振動(dòng)篩是生產(chǎn)系統(tǒng)中的咽喉，篩分的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格，產(chǎn)量能否達(dá)到要求與篩網(wǎng)面積和篩孔尺寸密切相關(guān)，篩網(wǎng)面積大，處理能力強(qiáng)，反之亦然；當(dāng)篩網(wǎng)面積一定時(shí)，篩孔的大小也和產(chǎn)量及質(zhì)量有關(guān)。

　　綜上分析得知，選擇系統(tǒng)設(shè)備配置，系統(tǒng)工藝流程除了要滿足生產(chǎn)能力之外，更重要的是做好產(chǎn)品級配平衡分析，深入了解各類設(shè)備的動(dòng)態(tài)性能，經(jīng)過分析論證后，在原來配置基礎(chǔ)上采取了以下改革方案：

　　1)調(diào)整顎式破碎機(jī)破碎尺寸，適當(dāng)減少80～150mm和40～80mm石料的產(chǎn)量，增加5～20mm石子產(chǎn)量以確保各種規(guī)格骨料平衡生產(chǎn)，改善粒形減少骨料針片狀。

　　2)80～150mm的篩網(wǎng)篩孔尺寸不變，在保證骨料質(zhì)量的前提下，適當(dāng)增大40～80 mm、20～40mm、5mm的篩網(wǎng)篩孔尺寸，調(diào)整各檔料的比例。

　　篩網(wǎng)和篩網(wǎng)底座易損件，在生產(chǎn)過程中更換頻繁，不但占去很多時(shí)間，而且增加了工程成本。所以80～150mm、40～80mm的篩網(wǎng)按照原來尺寸改為用16鋼板自制而成，篩網(wǎng)孔尺寸比原來稍大。改裝以后，篩網(wǎng)雖然顯得笨重，但是其耐磨性能得到大大改善，增加了篩網(wǎng)的使用壽命，原來只用2個(gè)月，現(xiàn)在可以使用10個(gè)月以上。

　　原來的篩網(wǎng)底使用接觸面積很小的鋼板條焊接而成，篩網(wǎng)安裝后在外力的作用下受到很大的剪切力，常常發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)不是被石塊磨損，而是被很整齊的剪切斷裂。發(fā)現(xiàn)這一情況后，對篩網(wǎng)底座進(jìn)行了重新制作，將原來的鋼板條改為槽鋼和角鋼，增大了篩網(wǎng)與底座的接觸面積，減小了剪切力，從而延長了篩網(wǎng)的使用壽命。

　　通過上述改進(jìn)措施，系統(tǒng)生產(chǎn)出的各種骨料比例大為改善，基本解決了比例嚴(yán)重失調(diào)和易損件磨損的問題，從而保證了工程的順利施工，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了機(jī)械費(fèi)用和材料費(fèi)用，從而減少了成本。

2．2．3 放砂門的改進(jìn)

　　毛料篩分的最后一檔料就是砂子，砂子在沉砂箱里經(jīng)過沉淀，通過放砂門到達(dá)洗砂機(jī)，放砂門就是控制砂子從沉砂箱到達(dá)洗砂機(jī)的流量的部分。原來的放砂門很簡單，就是在沉砂箱豎直管道的末端安裝一個(gè)出口很小的三角錐體，砂子的流量沒辦法控制；當(dāng)砂子過多的時(shí)候會溢出洗砂機(jī)，不但對砂子造成了很大的浪費(fèi)，而且使洗砂機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，更為嚴(yán)重的是使洗砂機(jī)停止工作，造成機(jī)械浪費(fèi)?；谶@種情況，對放砂門進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，改為半球式。

　　加工一個(gè)鐵制球缺，在平面中間焊接一合適長度的鐵條，鐵條一端用螺栓連接在沉砂箱豎直鋼管末端的外側(cè)，讓球面剛好能和鋼管配合；鐵條的另一端連接鋼絲繩，鋼絲繩通過一導(dǎo)向滑輪作用在篩分樓一立柱上，這樣可以通過調(diào)節(jié)鋼絲繩的長度來調(diào)節(jié)球面與鋼管接觸的空隙，砂子從空隙中流出，從而達(dá)到控制砂子流量的目的，使砂的利用率提高了40％。

2．2．4 油冷滾筒

　　帶式輸送機(jī)的油冷式電動(dòng)滾筒的減速器是內(nèi)置的二級減速器，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，有1臺帶式輸送機(jī)的油冷滾筒減速器一級減速小齒輪經(jīng)常脫離傳動(dòng)軸，導(dǎo)致減速器零部件損壞，影響正常作業(yè)。

　　此一級減速小齒輪是用1只帶止動(dòng)墊片的長螺栓通過齒輪軸向中間孔連接固定在傳動(dòng)軸上，以防止在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)脫落。但是此帶式輸送機(jī)的仰角很大(14°)，且由于在生產(chǎn)時(shí)負(fù)荷不均勻，有時(shí)是超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電動(dòng)滾筒受力不均，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會有輕微顫動(dòng)；小齒輪在不平衡力作用下與大齒輪不能完全嚙合，從而引起小齒輪的跳動(dòng)，長久積累，連接螺栓會松開，造成小齒輪磨損與脫落。

　　因?yàn)檩S沒有損壞，所以加工小齒輪時(shí)，在齒輪和軸上對稱的鉆2個(gè)孔，然后對軸上的孔攻絲，用M10的螺栓擰緊，軸與小齒輪的連接固定就靠這2顆螺栓，根據(jù)使用的情況斷定，這種更改可行。還有，既然這樣做的目的是為了小齒輪不至于脫離傳動(dòng)軸，那還可把齒輪和軸做成一個(gè)整體及齒輪軸，通過試驗(yàn)，這種方法比前種方法更好。

3 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

3．1 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的布置

　　混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)布置在壩址下游約220m、高程為56．4m的右岸平臺上，主要由攪拌樓、水泥系統(tǒng)、粉煤灰系統(tǒng)及外加劑系統(tǒng)等組成，占地9500m2，建筑面積400m2，選用2臺國產(chǎn)自落式雙錐形拌和機(jī)，拌制能力為75m3／h。本系統(tǒng)包括200t散裝水泥罐2座，15t水泥儲存罐1只，300t袋裝水泥庫1個(gè)，螺旋輸送機(jī)4臺，水泥提升機(jī)1臺，125t粉煤灰罐1只，外加劑儲存池1個(gè)，配料樓1座，蓄水系統(tǒng)1套等設(shè)備。生產(chǎn)混凝土?xí)r，拌和樓混和料從配料樓計(jì)量后由皮帶輸送機(jī)輸入合料斗，加水、水泥、外加劑攪拌。

　　骨料堆場的皮帶機(jī)上部設(shè)置頂棚，以免夏季因太陽直射導(dǎo)致骨料溫度升高，骨料倉下部由地垅皮帶輸送機(jī)出料，轉(zhuǎn)皮帶輸送機(jī)進(jìn)入配料樓的料倉內(nèi)。

3．2 拌和樓的使用

　　界竹口工程中使用的是自落式雙錐形拌和機(jī)，它是利用機(jī)內(nèi)葉片將組合料提升、跌落這樣重復(fù)進(jìn)行的。這種拌和機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，功率消耗較??；其主要組成為：攪拌筒、心軸、齒輪下罩、齒輪上罩、攪拌筒支承梁、擺線減速機(jī)、底架、氣缸、小齒輪、大齒圈、行程開關(guān)箱。技術(shù)性能如下(見表1)：

3．3 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的改進(jìn)

3．3．1 合料斗高度適當(dāng)降低

　　當(dāng)合料斗裝滿砂石料時(shí)，拌和樓11號皮帶輸送機(jī)一直存在輸送帶被合料斗凸出石塊劃破的缺陷。經(jīng)過大家的努力，提出將合料斗降低合適高度后可以解決這個(gè)問題。通過試運(yùn)行，合料斗集滿砂石料時(shí)，堆料高度明顯下降，距離輸送帶有一段安全距離，避免了輸送帶被割破的危險(xiǎn)，節(jié)約了材料。

3．3．2 配料樓的改進(jìn)

　　配料樓的旋轉(zhuǎn)料斗在某一方向始終旋轉(zhuǎn)不靈活，操作起來很費(fèi)勁。通過改變其支撐軸的滾動(dòng)方式得到解決，即在鋼管內(nèi)裝上2只圓錐滾子軸承；又將原有的旋轉(zhuǎn)料斗口4只深溝球軸承改換為4只鐵餅滾盤，消除了砂石對軸承的阻力影響。如此一來，旋轉(zhuǎn)料斗轉(zhuǎn)動(dòng)就很輕便了。

　　輸送帶送料時(shí)始終沖擊料倉倉板，使倉板磨損嚴(yán)重，需要經(jīng)常更換或焊補(bǔ)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)材料。通過觀察料倉的分布，在不影響料倉儲料的前提下適當(dāng)縮短料倉下料行程和制作料倉料槽會使磨損損失減小到最小。經(jīng)過幾次的改進(jìn)完善，使得原有的缺陷大有改觀。

3．3．3 更換拌和機(jī)大齒圈方案

　　拌和機(jī)齒輪傳動(dòng)為開式齒輪傳動(dòng)，外界雜物極易侵入，輪齒容易磨損。

　　本工程所用拌和機(jī)大齒圈的外徑為1 570mm，傳統(tǒng)的更換方法是將拌和機(jī)的2臺電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)中心軸、拌和筒全部拆除，用吊車或者用手拉葫蘆將拌和筒吊到平地上，再將大齒圈從拌和筒上拆下，更換新齒圈，然后依次裝回拌和機(jī)，調(diào)試運(yùn)行，一般6個(gè)人需要用3d左右時(shí)間才能完成。

　　大齒圈的尺寸大，構(gòu)造特別，為調(diào)質(zhì)碳鋼鑄造而成，具有很好的可焊性和熱處理能力，這給我們提供了一個(gè)大膽的想法：將大齒圈沿齒槽對稱切割成兩半，在切口處打上坡口，分別安裝上去，擰緊固定螺栓，再用電焊對接焊成整體。只要克服焊接應(yīng)力產(chǎn)生的變形，保證齒圈的剛度和強(qiáng)度，焊接處與小齒輪保持正常嚙合問題是可以克服的，實(shí)際更換中采取了以下措施：

　　1)齒圈采用線切割。

　　2)焊縫截面和尺寸盡可能小，焊前剛性固定并將齒圈預(yù)熱到150～350℃后進(jìn)行焊接，采用小能量，多層焊，盡量減小焊接變形。

　　3)焊接后，均勻地緩慢冷卻，以減少焊接應(yīng)力和殘余應(yīng)力。

　　在處理過程中齒圈沒有變形，處理后保持了其整體性，與小齒輪的嚙合符合齒廓嚙合的基本定律，即在嚙合傳動(dòng)的任一瞬時(shí)，兩輪齒廓曲線在相應(yīng)接觸點(diǎn)的公法線必須通過按給定傳動(dòng)比確定的該瞬時(shí)的節(jié)點(diǎn)。另外在焊接過程中是小面積施焊，齒圈的剛度與強(qiáng)度只是在施焊處受很小的影響，保證了齒圈的力學(xué)性能和機(jī)械性能。更換完畢通過調(diào)試運(yùn)行，一切正常。這樣一來，除去預(yù)先進(jìn)行線切割的時(shí)間，在更換時(shí)有4個(gè)人4h就可以完成。無需把攪拌筒拆下放在平地上，只需把2臺電動(dòng)機(jī)拆下即可，操作起來很簡單。最大的好處就是省去了拆攪拌筒這一步驟，大大的節(jié)約人力和機(jī)械設(shè)備。

3．3．4 拌和樓配水系統(tǒng)完善

　　儲存在水箱里的水經(jīng)電子秤稱量到水計(jì)量桶，混凝土拌和時(shí)打開電磁鐵開關(guān)閘閥，水就流到攪拌機(jī)。這種流程存在一些弊端，水管經(jīng)常被堵塞，電磁鐵開關(guān)閘閥容易損壞，檢修不方便，水管里會存留一些水，使混凝土拌和不均勻。

　　經(jīng)論證，決定不用電磁鐵開關(guān)閘閥，而在水計(jì)量桶上裝2只氣缸和電磁閥來代替它，將電磁鐵開關(guān)閘閥的閥芯抽掉讓水順利流過。在水計(jì)量桶上焊接1根槽鋼，2只氣缸固定在槽鋼上，氣缸下連接拉桿、彈簧與橡膠墊片，橡膠墊片剛好可以封堵水計(jì)量桶的下水口，以此來控制水的比例。因?yàn)樗?jì)量桶在視線范圍內(nèi)，以上弊端在無形中得到解決。

4 結(jié)束語

　　當(dāng)原有的機(jī)械設(shè)備不能滿足工程需要時(shí)，我們可以根據(jù)實(shí)際情況大膽對施工機(jī)械進(jìn)行合理地改進(jìn)，使之滿足生產(chǎn)需要。通過不斷地改進(jìn)與完善，界竹口水電站工程砂石料和混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備發(fā)揮了最大潛能與效率，提高了設(shè)備機(jī)械性能與生產(chǎn)能力。

表一