稳定土厂拌设备水泥供给计量系统分析

稳定土厂拌设备是专用于搅拌各种以水硬性材料为结合剂的稳定混合料的搅拌机组，广泛用于高等级公路和城市道路的基层、底基层施工。
　　稳定土厂拌设备计量的精度由水泥计量精度决定，而稳定土厂拌设备的水泥供给直接影响到水泥计量精度和供料的稳定性，并决定搅拌后成品料的质量，水泥含量少的位置会出现强度不足；水泥含量多的位置又会造成裂缝增加。
　　从经济性看，每吨成品料中所含水泥只有5%左右，但其价值却高于其他95%骨料价值总和，因此水泥供给系统是评价稳定土厂拌设备性能的关键所在。提高水泥计量的精度不仅是用户保证成品质量、控制生产成本的有效手段，也是稳定土厂拌设备制造商所追求的目标之一。
　　1、水泥计量方式介绍
　　稳定土厂拌设备是一种强制式连续搅拌设备，其工作原理决定了骨料、水泥和水等物料的计量必须是一种动态连续的计量。按计量方式，水泥计量有以下3种：
　　（1）容积计量法。
　　采用螺旋输送机或叶轮给料机对水泥进行输送和计量，通过改变驱动电机的转速来调整水泥的输送量。由于缺少直观显示，水泥输送量的设定和调整非常麻烦，只能依靠经验和现场称量进行标定。水泥受环境因素的影响，其密度和流量计经常发生变化，造成水泥有时超差较大且不易发现，计量精度不稳定，水泥浪费严重。
　　（2）减量称重法。
　　在水泥仓出口处装有给料蝶阀，下面与水泥计量斗相连，水泥计量斗由3-4个传感器挂在水泥仓上，下面装有可调速的螺旋输送机。当微机发出给料指令时，蝶阀打开，向水泥称量斗里加水泥，同时进行称重采样。当称时斗中的水泥达到上料位时，微机发出指令，关闭蝶阀，读出料斗和物料的总重，并启动螺旋输送机配料。随着水泥的输出，称重传感器的检测值不断减小，当水泥到达下料位时，蝶沿革打开，开始加料。在加料的过程中，螺旋机以加料前一刻的速度继续供料，直到水泥到达上料位。在水泥输送过程中，微机将检测值与设定值进行比较，调节螺旋输送机的转速来控制水泥的计量精度，其计量精度高，且不受环境干扰。为了减少水泥加料对计量精度的影响，可在水泥仓和计量斗之间增加水泥储料斗，当水泥计量斗中的水泥达到最小量时，将储料斗中的水泥瞬间加入，可大大缩短加料时间，提高计量精度。
　　（3）螺旋连续称量法。
　　采用螺旋电子秤对水泥进行输送和计量。在螺旋输送机的计量段上面装有称重传感器，当水泥流经计量段时，传感器将质量转化为电信号输送给控制计算机与设定值进行比较，并发出电信号调整电机转速经调整水泥输送量，其计量精度可达1%。在水泥仓和螺旋电子秤之间增加送料螺旋或叶轮给料机，较好地控制了水泥流量的稳定性。
　　2、水泥计量准确性分析
　　目前稳定土厂拌设备所配置的水泥计量系统多采用称重计量方式，容积计量方式正逐渐被淘汰。常用的计量系统主要有螺旋连续称重和减量秤称重。
　　2.1减量秤称重

　　减量秤的结构如图1。从结构上看，水泥称量斗的容积有限，在生产中有一个补充物料的过程，称重传感器不能检测称量斗重量的减少速率，因此系统在加料过程中把出料螺旋（叶轮）的电机转速锁定在加料前那一时刻的电机转速上。此时减量秤称重系统恒速出料，实际上是个容积式加料系统。容积式加料系统加料稳定的条件是所出物料的容重不变，这就要求料仓底部物料所受压力不变。然而补充物料是把物料从料仓下限位加到料仓上限位的过程，随着料仓中的水泥不断增加，出料口物料的压力也在增大，从而改变了物料的容重。因此在出料电机转速按料仓中物料最少时设定的情况下，加料过程中系统的实际出料量会不断增加。停止加料后，称重传感器重新检测料仓重量的减少速率，控制器重新调整出料电机转速直到出料量重新稳定在控制范围之内。从上述分析可以看出，减量秤控制是一个调整→稳定→加料→调整→稳定的循环过程。
　　从以上分析可以看出，影响减量秤称重系统出料稳定性的主要因素是称重斗补充物料的时间占整个称量斗物料输出总时间的百分比。这一数值越小，则在一个控制循环中加料和调整的时间就越少，稳定出料的时间就越多，有利于整体出料的稳定。
　　2.2螺旋电子秤称重
　　目前国内的稳定土厂拌设备水泥称量系统大部分采用螺旋电子秤称量系统，其构造如图2所示。上面的螺旋送料器称为送料螺旋，下面的称为计量螺旋送料螺旋可以缓冲落料冲击，将水泥平稳地送入计量螺旋。计量螺旋上传感器将所采集到的重量信号反馈到控制系统，通过比较处理后发出指令，使给送料螺旋上的调速电机，以控制水泥的流量，使其保持在一个相对稳定的范围内，实现水泥的计量。其瞬时给料量Qt由下式决定：

　　从上式可见，瞬时给料量Q1的准确度完全取决于负荷qt和物料流速Vt的测量精度。现有螺旋电子秤中挂在拉力传感器下的计量螺旋均采用恒速运行，把螺旋转速视为常数，即没有测速或速度补偿环节。但实际上由于电网频率、电压和负荷的变化，螺旋转速并非恒定不变。另外由于螺旋叶片与管壁之间的间隙，造成