曹祝林
安徽省公路桥梁工程有限公司 合肥市 230031
摘要：针对目前沥青混合料生产过程中沥拌站通常出现的“等料、溢料”现象，从改进沥拌站计量系统的角度出发，研究一套沥拌站全过程计量控制系统。通过对拌合楼中集料的多次精确计量，在施工过程中提前预警、预判，同时根据配合比及集料级配等基础数据，实现冷料供料环节自动提前调整供料比例，从而最大程度上解决集料供需失衡（即常见的等料、溢料）现象，同时由于冷集料采用精确计量系统，进料过程及调整过程更能符合目标配合比设计，混合料质量更容易得到保障。
关键词：供需失衡 冷集料计量控制装置 连续式热集料计量装置 全过程计量体系
v1、概述
沥青拌合站混合料生产过程中，各档集料的生产工艺过程为：冷料仓皮带输送→烘干、筛分→热集料仓存贮→集料秤称重计量→拌锅搅拌生产→沥青混合料。在全过程中，只有集料秤称重计量这一个环节来保证混合料的各档集料配合比例的要求。在冷料仓供应环节没有精确计量计算各档集料进入生产工艺过程数量的装置，在热集料仓也没有精确计量计算各档集料仓实际存贮数量的装置。在实际生产过程中，冷集料供给只能通过标定各档集料参数后粗略掌握进料比例。由于上述两种功能的不完整导致无法获得精确数据，容易造成各档冷料仓进料不均衡、各档热集料仓集料储存不符合配合比的比例要求的情况发生，造成生产过程中等料、溢料、生产不连续、混合料质量难以保证等常见的问题。现提出一种集料全过程计量控制思路，增加冷集料计量控制及热料仓计量控制装置，从而实现全过程计量。
目前沥拌站冷料供应系统采用变频调整流量，无法准确显示冷料进料比例和数量；热料仓缺少计量装置，仅设置上、下料位器判断热料仓数量，操作人员通过热料料位对供应情况进行判断。由于供料过程是一个连续过程，冷料调节存在时间滞后，因此当出现原材料级配变异时，不可避免将出现等料、溢料等供需失衡现象。当出现供需失衡现象时，多数项目一方面通过盲目调整冷集料进料比例进行平衡控制，另一方面为消除等料、溢料现象采用人为手动补料，从而导致各仓配合比发生较大变化，在监控报警系统中反映级配变异偏差严重。
沥拌站冷料仓供给和热料仓需求的不平衡会导致拌合楼出现溢料、等料的现象，这种现象不仅影响拌合楼的生产效率和集料浪费而且容易造成质量问题。产生沥青混合料拌合楼集料供需不平衡的原因归纳于如下几个方面：（1）原材料的变异或不规则；（2）缺少合理的配合比设计；（3）人为调整冷料进料比例存在时间滞后性；（4）拌合设备的故障。不同的成因必须要针对性的措施加以解决。
由于目前大部分料源和原材料均不同程度出现不稳定现象，本研究重点通过全过程计量体系的建立，数字化显示冷料仓供应数量和比例，热料仓设置连续式传感器，实时显示热料仓集料数量，根据配合比实时观测热料仓集料变化，提前调整冷料进料比例，从而有效消除由于原材料级配变异造成的供需失衡现象，提高沥青拌合楼生产效益，保证混合料级配稳定。
2、冷集料计量控制装置
沥青拌合楼的冷料仓系统是骨料供给的源头，其计量精度的保证对整个拌合楼计量精度的保证意义非凡。现有国内外各型沥青拌合楼采用对冷料仓电机变频调速居多，即按试验筛分数据初级配转换为频率或转速模糊控制各档冷料供料分配。我们想要改进的重点是对各冷料仓下料皮带前段增设置称重传感器和变频器测得各项参数相结合，以保证实时测得单位时间下料重量和随机时间段内累计重量。该计量作为拌合楼计量体系的一次称重计量，不仅提升冷料下料计量精度，也有利于对各档冷料用量的精确统计。具体实现是通过开发专用软件系统和适用仪表接收称重皮带的称重及和变频器转速信号，根据标定的数据和参数设置直至精确计算出每档冷料的进料速度（数量）。
建立该一次计量系统的意义：1、通过该转速和累计重量比对理论配比是否符合各档比例。2、为及时修正和控制冷仓和热仓级配提供合理数字化的依据。3、可以计算出进料总量，是否符合计划生产量。4、可根据计划生产量计算出各仓的皮带转速，指导生产。
1、冷料斗2、出料口调节阀门3、出料口4、供料皮带5、驱动轮6、压力传感器
3、热料仓改进
热料仓实际存料的重量和体积即时精确采集反馈是整套系统改进的关键。通过资料收集，获取该即时重量主要有三种途径和方法：
（1）称重传感器法
通过对热料仓改造，将每个仓用压力传感器或拉力传感器进行定位和固定，以即时采集每个仓的实时重量。该方法优点是，信号采集即时精确。问题是在热仓高温环境下，称重传感器耐高温要求可能达到，还须考虑热仓改造的复杂性和结构长期稳定性。
（2）体积传感器
通过传感器对体积的实时测量后，每档料热料的堆积密度是容易获得的，通过计算和转换即可得到实时的重量。问题是体积传感器没有广泛的应用，常规电容传感器测量体积通常为规则空间形体，如圆柱体或方体等。而热料仓通常不规则电容传感器无法准确测量。且雷达和红外传感器对高温耐受能力需要进一步考察，测量距离。
（3）连续料位传感器
选用精确度较高的连续料位传感器，根据其测量的高度，利用骨料秤对该高度的骨料称重计量，多点测量，间隔距离越短，精度越高，最终校出重量曲线，输入系统便于对应精确计算和实时计量。通常该类型传感器为电容式传感器，电容式传感器利用当物料增减给电容极板间介质带来变化后引起电容量的变化，对应电容值换算成物料高度百分比。对应测量后再进行计算，误差相对较大，但在操作可靠性较高，实现可能性最大。
1、电容式传感器 2、热料仓 3、放料门 4、骨料
（4）对各仓下料速度的测量
由于每档骨料下料截面较大，尤其是最后一档细料，无法准确测速。只有在该热料仓未下料时，检测该档骨料在单位时间里重量上升的速度以获得相对精确的参数。
4、全过程计量体系
该系统主要是各项数据的采集后，通过快速对比、分析以即时反馈、控制、调整。数据包括：冷料系统的各项参数、热料仓系统的各项参数、试验配合比上下限和中值、每天各档冷料和热料的筛分结果。即时提醒各档材料合格情况，关键点超标情况，是否适合生产。可以生产时后，如何
优化级配，优化后的级配是否超出控制范围。检测完毕可行后进行生产，生产过程中通过热料仓采集的数据及时自动或提醒对冷料仓进行即时提前调整，以保证热料级配稳定合格，冷料进料稳定有序。
全过程计量系统流程图
5、效益分析
通过全过程计量控制装置的设置，可以有效实现对集料在整个工艺过程中的计量控制，从而解决上述施工过程常见问题，同时还具备以下功能：
1.有效的解决拌和站等料溢料现象，保证质量稳定
2.能够准确反映冷料使用数量，为成本核算提供准确数据；
3.能够准确计算出废粉排放量；
4.能够精确掐料，避免热料仓集料过多或过少；
5．能够准确判断断火时间，避免重油加热多余集料造成的浪费；
6.能够提供实时配合比，提高拌合质量。初步计算，通过系统良好运转，每个项目估计最少能少加热集料5000~10000吨
6、结语
在越来越多的项目上，业主方或施工单位仅采用了实时监控系统来对质量进行监控，但由于监控数据均是通过拌合站数据库中提取，其作用仅限于“事后控制与分析”。本文通过对沥青拌合站计量系统的改进和优化，提出了一种“全过程计量系统”思路，提高冷集料进料数量和精确比例，通过对热料仓中热集料的数量预判并预警，提前调整冷料集料进料比例，从而有效解决等料溢料现象，有效解决了集料供需失衡的问题，大大提高了混合料拌合质量，能够真正实现混合料控制过程中的“实时控制或事中控制”，同时能够产生较大的经济效益。
参考文献：
【1】}孙学军、曹祝林，等.实用新型专利：一种沥青拌合站集料全过程计量控制系统，专利号ZL 2016 2 0760574.3
【2】玛连尼沥青拌合站操作手册
【3】公路施工机械[M]. 人民交通出版社 , 李自光,展朝勇主编, 2005
【4】 薛利 ，沥青拌合站骨料精确计量控制研究，长安大学，2010
论文作者:曹祝林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：进料论文; 传感器论文; 沥青论文; 精确论文; 称重论文; 骨料论文; 比例论文; 《防护工程》2018年第10期论文;