微電腦控制反濾料精確摻配生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用

任 俊 友， 周 北 北， 羅 強(qiáng)

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 工程概述

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級(jí)開發(fā)的第10級(jí)電站，攔河大壩為礫石土心墻堆石壩,大壩填筑總量為3 397.3萬m3,其中反濾料總量為168.19萬m3,細(xì)分為：反濾料1為48.64萬m3,反濾料2為46.58萬m3,反濾料3為63.23萬m3,反濾料4為9.74萬m3。

大壩填筑所需的反濾料選擇在磨子溝人工骨料加工系統(tǒng)生產(chǎn)，該系統(tǒng)建于長河壩水電站壩址下游約6 km的磨子溝溝口上游側(cè)，系統(tǒng)滿足大壩反濾料以及工程所需的混凝土砂石骨料供應(yīng)，成品料生產(chǎn)能力約為800 t/h，其中人工砂生產(chǎn)能力為300 t/h，成品骨料最大粒徑為80 mm。

投標(biāo)階段，反濾料摻配工藝運(yùn)用傳統(tǒng)的“平鋪立采”工藝加工，在具體實(shí)施階段，通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行調(diào)研和論證，確定使用“計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)配料”工藝替代傳統(tǒng)的“平鋪立采”工藝進(jìn)行反濾料的生產(chǎn)。

2 反濾料的技術(shù)指標(biāo)與施工指標(biāo)

2.1 技術(shù)指標(biāo)

長河壩水電站大壩反濾料共有4種，技術(shù)指標(biāo)主要為粒徑級(jí)配，其設(shè)計(jì)級(jí)配指標(biāo)見表1。

2.2 施工指標(biāo)

表1 反濾料設(shè)計(jì)級(jí)配指標(biāo)參數(shù)表

按照大壩壩體填筑進(jìn)度，反濾料填筑的高峰強(qiáng)度發(fā)生在VI期(2015年11月～2016年5月)，月填筑強(qiáng)度為7.6萬m3/月。

3 反濾料摻配技術(shù)

反濾料主要采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)各種組成反濾料的原料按預(yù)定比例進(jìn)行自動(dòng)流量控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。其主要原理為：砂、小石、中石、大石在膠帶運(yùn)輸機(jī)上依次下料平鋪(圖1)，根據(jù)反濾料設(shè)計(jì)級(jí)配對(duì)各種粒徑的骨料摻配含量確定下料流量，首先通過調(diào)整電動(dòng)弧門開口大小的方式控制下料流量范圍，再由中控室遠(yuǎn)程控制變頻器振動(dòng)給料機(jī)精確控制下料速度，由給料機(jī)下的皮帶秤在線反饋流量，通過工藝性試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)采集流量-頻率參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化數(shù)據(jù)編程，從而實(shí)現(xiàn)反濾料的自動(dòng)化摻配。

圖1 平鋪示意圖

系統(tǒng)主要由砂、小石、中石等原料堆和反濾料堆、膠帶運(yùn)輸機(jī)、振動(dòng)給料機(jī)、電動(dòng)弧門、變頻器、軸動(dòng)式振搗器、電子皮帶秤以及相應(yīng)的電氣控制設(shè)備組成，變頻器通過改變電源的頻率改變振動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)振動(dòng)給料機(jī)給料速度的目的。電子皮帶秤用于即時(shí)反饋流量信息，并以此作為變頻器頻率確定依據(jù)。軸動(dòng)式振搗器用于輔助電動(dòng)弧門下料，以確保反濾料中砂的摻配流量的穩(wěn)定。

4 生產(chǎn)工藝

4.1 生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)上述自動(dòng)化控制生產(chǎn)的原理并通過現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)，確定了“計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)”反濾料生產(chǎn)的具體工藝流程。

(1)反濾料1摻配工藝流程。

反濾料1摻配工藝根據(jù)卸料口的不同共計(jì)分為2種工況，具體流程見圖2。

(2)反濾料2、反濾料3摻配工藝流程。

圖2 反濾料1摻配工藝流程圖

反濾料2摻配工藝根據(jù)卸料口的不同共計(jì)分為4種工況，反濾料3摻配工藝根據(jù)卸料口的不同共計(jì)也分為4種工況，具體流程見圖3。

(3)反濾料4摻配工藝流程。

圖3 反濾料2/3摻配工藝流程圖

圖4 反濾料4摻配工藝流程圖

反濾料4摻配工藝為1種工況，具體流程見圖4。

以上四種反濾料按照不同的工況在成品料堆經(jīng)廊道膠帶機(jī)卸料，然后通過后續(xù)串接皮帶機(jī)運(yùn)至反濾料堆庫存，其中皮帶運(yùn)輸終端的卸料小車在下料過程中的跌落起到了二次摻配作用，最后采用裝載機(jī)裝成品出廠。

4.2 控制系統(tǒng)編程

針對(duì)4種反濾料摻配工藝共計(jì)11種運(yùn)行工況，通過現(xiàn)場(chǎng)采集各工況中各粒徑骨料下料的時(shí)間間隔以及變頻器的指定頻率，同時(shí)結(jié)合目前骨料加工系統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，分別進(jìn)行了自動(dòng)化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)編程。反濾料摻配可以直接通過中控室的PLC機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

5 系統(tǒng)調(diào)試

反濾料PCL控制摻配系統(tǒng)設(shè)備安裝完成后，通過工藝性試驗(yàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，其主要目的是對(duì)變頻器的頻率和給料流量關(guān)系進(jìn)行確定。通過多次工藝性試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋和實(shí)時(shí)調(diào)整，最終得出了相對(duì)穩(wěn)定的流量-頻率參數(shù)。調(diào)試過程分三步進(jìn)行：摻配比例確定；下料總流量及各種原料流量確定；給料機(jī)頻率確定。

5.1 摻配比例

根據(jù)反濾料設(shè)計(jì)級(jí)配指標(biāo)，結(jié)合加工系統(tǒng)成品骨料實(shí)際級(jí)配及超遜徑等具體情況，通過室內(nèi)試驗(yàn)最終確定反濾料摻配比例(表2)。

表2 反濾料生產(chǎn)不同骨料比重計(jì)算表

5.2 下料流量

膠帶運(yùn)輸機(jī)的輸送量按300 t/h計(jì)，根據(jù)摻配比例和膠帶機(jī)的輸送能力計(jì)算四種反濾料的各種摻配骨料下料速度。不同骨料的下料速度見表3。

表3 不同骨料粒徑下料速度表

5.3 設(shè)備參數(shù)

根據(jù)實(shí)測(cè)下料流量，對(duì)變頻給料機(jī)進(jìn)行調(diào)試，從而確定定期運(yùn)行供電頻率，其具體參數(shù)見表4。

表4 反濾料生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)表

6 系統(tǒng)運(yùn)行

6.1 誤差評(píng)價(jià)

利用電子皮帶秤針對(duì)四種反濾料不同卸料口在指定頻率的下料流量穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，評(píng)價(jià)變頻振動(dòng)給料機(jī)流量控制誤差的測(cè)試成果見表5。

表5 給料機(jī)流量誤差表

給料機(jī)變頻技術(shù)能將精度控制在1%～3%

左右，有利于保證工程質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

6.2 質(zhì)量評(píng)價(jià)

截至2013年1月，反濾料累計(jì)生產(chǎn)超過20萬t，共抽樣檢測(cè)120組，合格率為100%。數(shù)據(jù)表明：“計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)”技術(shù)在反濾料摻配生產(chǎn)中的應(yīng)用是成功的，其生產(chǎn)質(zhì)量能夠滿足反濾料各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)要求。

7 結(jié) 語

微電腦控制反濾料精確摻配技術(shù)的應(yīng)用，比傳統(tǒng)的“平鋪立采”技術(shù)大幅節(jié)約了施工占地，緩解了工地施工用地緊張的實(shí)際問題，同時(shí)也確保了反濾料的生產(chǎn)質(zhì)量，值得借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 水利電力部水利水電建設(shè)總局，編.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊(cè)——4輔助企業(yè)[M].北京：中國水利水電出版社，2003.