为了提高卸料性能,目前厂家较多关注的是罐体、流化床、吸料口等方面的结构改进,而另一方面问题容易被忽视,这就是罐体作为一个前后对称的结构,要求其前部和后部流化床上物料流化程度也应该是均衡对称的,以保证罐车前部和后部能够同时均匀出料。如果不满足这一要求,罐车的卸料速度和剩余率指标将受到严重影响。要解决好这一问题,就必须了解相关影响因素及处理方法。
1、样车实验时出现的问题
样车在进行卸料性能试验时,发现卸料时间达到23min,远远超出国标要求,反复几次试验都是如此。卸料过程中罐内压力的变化情况见图1,当压力达到0.2MPa时,打开出料阀,在卸料开始阶段,压力下降较快,当压力降至0.1MPa时,在这个数值上徘徊大约5min时间,然后再缓慢下降。压力降到零后,停机并打开仓盖检查,发现罐内前部积存大量水泥无法卸出,剩余率也远远超出国标要求。
该车辆定载重量为15t,按照国标要求应在14min内卸完。理想卸料过程中压力变化规律是:打开出料阀后,压力应能够保持不变或小幅度下降,在这一过程中,前后流化床上的水泥均匀流向出料口,水泥――空气混合物的密度较高,处于快速卸料阶段,这一阶段保持的时间相对越长,总卸料时间就越短。当前后流化床上的水泥排出同时接近尾声时,出料口开始处于半吸空状态,罐内压力在2min内快速下降到零。这一阶段中,前后流化床上的残留水泥继续流向出料口,但此时水泥――空气混合物的密度很低,出料速度很慢,操作人员应根据经验,在达到剩余率要求后即停机,以免过多消耗燃料。
与理想卸料过程相比,可以看出样车实际卸料过程存在2个问题:一是开始阶段压力下降过快,没有保持压力的阶段;二是压力降到0.1MPa时出现徘徊现象。根据罐内前部积存大量水泥的现象,初步分析认为罐内前后水泥卸出速度不一致。开始时压力快速下降阶段,实际上主要是后部水泥在向外排出,造成后部空气过早击穿,击穿后吸料口后方处于吸空状态,此后前部水泥只能经较慢的速度向外排出。这一过程从压力表上观察,就是在0.1MPa压力时的徘徊现象,而后压力又开始缓慢下降,说明前部水泥也接近吸空。由于前后水泥未能同时均匀排出,导致滞后一侧的水泥排出困难。
2、原因分析及改进措施
造成前后卸料速度不一致的原因可能有2个:一是前后流化床角度不相等,二是前后进风口空气流量不相等。流化床角度越大或者进风口空气流量越大,卸料速度越快。从上面2方面入手对样车进行了认真的检查。
(1)流化床角度误差。
硅酸盐水泥的静止休止角为40°,在气流作用下,流化床角度一般取静止休止角的1/3左右,考虑到适当增大罐体的容积利用率,流化床设计角度取下限值12°。
打开透气帆布,对实际流化床角度进行测量,发现前流化床角度为11°,后流化床角度为12.5°-13°,即后流化床角度比前流化床角度大1.5°-2°。显然这是造成后部水泥卸出速度快的一个重要原因,属制造误差,将流化床返修后达到设计要求。
(2)进风口风量误差。
前后进风口空气流量应该相等,这是前后流化床上的水泥能够均匀流向料口的重要前提条件。样车设计时取前后进风口的直径相等,由于实际卸料性能不理想,考虑到两风口在进气总管上所处的位置不同(如图2),实际空气流量是否相等,需要试验验证。
将进气总管从车上拆下,用流速计对前后风口的空气流速进行测量,发现后进风口流速明显比前进风口大。显然,这是由于在助吹阀关闭的情况下,后进风口处于进气总管的端头,该处的压力要高于前进风口处的压力,因此导致两进风口空气流量不相等。
要想使前后进风口空气流量相等,必须采用不同的直径。找出理想的前后进风口直径关系,最简单的办法是通过试验。首先保持前进风口原设计直径53mm不变,在后进风口处开槽,插入一活动隔板(如图2),隔板上预先加工一个直径为35mm的孔。插入隔板的位置应尽量远离出风口,这样可以在出风口处获得稳定的气流。以2mm为间隔逐步将隔板上孔的直径镗大,每加大一次,测量一次前后空气流速进行对比。当后进风口直径加大至43mm时,两风口空气流速达到相等。将隔板焊接在后进风管中,再将进风管重新安装到车上。
经过上述两方面改进后,重新进行卸料试验,结果非常理想,完全达到国标要求。
可以看出,在该样车中,前后流化床角度误差与前后进风口风量误差对卸料性能的影响趋势刚好是一致的,两个因素叠加,使罐车的卸料性能严重超标。
3、车架角度的影响
既然卸料性能与流化床角度密切相关,那么车架上平面倾斜角度的影响也就不容忽视。车辆空载和满载时车架上平面角度见表1。可