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1、 长江三峡水利枢纽工程用混凝土搅拌楼及其电控技术 举世闻名的三峡工程已进入二期工程紧张施工阶段，全国人民都在关注三峡工程建设。根据三峡工程的设计，三峡工程混凝土总量为2715万m3。工程分三期进行，一期工程混凝土总量为452万m3 ，二期工程混凝土总量为1701万m3 。三期工程混凝土总量为562万m3 ，如此大的工程混凝土浇筑量，国内从未有过，世界上也属罕见。因此，三峡工程设计对混凝土的生产、运输、和浇筑及所用搅拌楼的技术性能提出了特殊要求，尤其是搅拌楼的电控系统，不但要采用计算机控制，而且要求其控制水平必需为国际一流水准，所用电控配套必须采用国内外最先进的设备和技术。1 三峡工程混凝土生产
2、的特点和要求(1)混凝土工程量大，施工速度快，混凝土浇筑高峰时间集中，二期工程大坝浇筑时，最高年浇筑设计强度为410万m3 ，1999年实际浇筑量达到448万m3 混凝土，打破了世界记录。目前，大坝两侧共有五个混凝土拌和系统九台大型和特大型搅拌楼，每台搅拌楼的生产能力均在270m3 360m3 之间(其中有美国、日本、意大利各一台，其余六台都是郑州水工机械厂提供的)。(2)低温混凝土用量大，根据三峡所处地理位置和气候特点，每年有2/3施工时间要采用低温混凝土，要求搅拌楼生产的混凝土能达到14和7的要求。(3)搅拌楼要能满足生产各种形态的混凝土。例如，除了满足生产二级配、三级配、四级配外，又能生
3、产常态混凝土、碾压混凝土、低温混凝土。搅拌楼出料方式能满足翻斗运输车和塔带机要料要求，要能同时交替生产不同方量、不同形态、不同等级的混凝土。(4)混凝土的质量要求十分严格。搅拌楼生产全过程必须采用计算机控制，所有秤的静态精度不得超过0.1，所有生产数据均要长期存储，可以随时打印成各种报表供监理检查和存档检查。2 搅拌楼的主要技术参数及新技术搅拌楼(以郑州厂44.5m3 楼为例)由主楼和副楼组成，总重685t，电力负荷880kW，高近40m，外观呈四方型，主楼主柱间隔为1110m，副楼主柱间隔为113m。整楼分进料层、料仓、配料层、搅拌层和出料层。搅拌楼设有四个骨料仓、两个砂仓和三个粉料罐，骨料
4、仓容积180m3 ，砂仓容积100m3 ，粉料罐容积100m3 ，骨料进料皮带宽1.2m，砂皮带0.8m，速度2m/s，粉料采用风送。骨料仓冷风机8台，小冰仓一个，称量螺旋机5条，除尘风机2台，重量秤12台，搅拌机4台，单机容量4.5m3 ，两个出混凝土口，生产率为常规混凝土、RCC混凝土每小时360m3 ，碾压混凝土每小时270m3 。为达到三峡工程的使用要求，与以前生产的搅拌楼相比新增加了以下新技术和配置：(1)采用大口径螺旋输送机作为水泥和粉煤灰配料器。因为搅拌楼生产低温混凝土时楼内易产生冷凝水，所以粉料仓必须放在楼的外侧，粉料配料量大，螺旋机口径要粗，输送距离远，配料控制难度大。(2)
5、满足生产7和14混凝土的要求。生产低温混凝土必须先对骨料进行强制冷却，生产时再加冰和加冷水以达到降低混凝土温度的目的。骨料冷却一般采用地面一次风冷和楼上二次风冷的方法。因此，一个混凝土生产系统要配一座大型制冷楼，采用液氨作为制冷液。为使骨料冷却效果好，对料仓和冷风机作特殊设计并作保温处理。(3)搅拌楼采用多个大容量搅拌机。以实现高生产率要求，同时，采用双出料口双车道方式，可以实现各搅拌机在同一时刻生产不同配合比的混凝土，以满足工程需要。(4)搅拌楼配有各种必要的、先进的检测仪器仪表：1)砂含水率测量仪。该仪器有传感器和显示仪表两部分，静态精度为0.1，动 态精度为0.25，该仪器从国外进口，砂
6、含水率测量为微波式，是当前国际上最先进的砂含水率测量仪，它与控制生产的微机连网，可实现自动加砂减水处理，以保证生产的混凝土质量。2)先进的料位器。所有骨料仓(6个)粉料仓(3个)均配有进口料位器，骨料仓采用超声波料位器，粉料仓采用电容连续式料位器，它们是实现上料自动化的依据，经微机处理，操作员可以在CRT看到各料仓的变化图形。3)配有多个工业电视，对进料、配料、搅拌、出混凝土的生产过程进行监视，43m3 楼配有4台工业电视，44.5m3 楼配有7台工业电视。4)温度测量和显示。所有骨料仓的进出口的风道和混凝土集料斗均设有温度测量传感器，操作台上的温度巡测仪能自动检测各测点温度变化。5)混凝土塌
7、落度的监视和显示及其它控制技术。3 搅拌楼的微机控制技术为达到高效、可靠的生产优质混凝土的目的，搅拌楼整个生产过程均采用微机自动控制。3.1进料自动控制进料的自动控制是根据生产用料和各料仓储量的动态变化、料位高低来进行的，在正常生产状态下，整个进料过程由计算机控制，不需要人工操作。例如：生产低温混凝土时，要保证骨料在料仓中有足够的冷却时间，当某个仓料位低于规定位置时，微机自动控制回转斗、上料皮带和楼下地垄皮带及该料罐出料门进行上料，当该料仓的料达到规定位置时，微机能自动停止该料进仓，待皮带上的料卸净后，自动执行下一个需要上料的程序。 NextPage自动进料要能自动识别各仓料位，合理安排各料仓
8、的进料顺序。自动控制料满位置，在进料层和操作台微机上有料位的实时显示和事故报警。为实现上料自动化，搅拌楼料仓配置了先进、可靠的料位器，它既有料位高度的光柱和数字动态显示，又在操作台微机动态画面上模拟显示各料仓料位的实际变化。3.2配料、卸料、搅拌的全过程微机控制搅拌楼操作室内配置了一台高性能微机，用以配料、卸料、搅拌、出混凝土过程的的控制；微机安装在一台功能齐全、操作方便灵活的操作台上，并采用双屏(或大屏)CRT显示；所有生产过程和相关机械动作及生产数据均能在CRT上显示；整个生产流程用图形模拟显示，所有生产配比可灵活切换和修改；所有生产数据可 自动记录、存储、查询、统计、打印；所有生产机械设
9、备的工作状态均可在操作台的模拟屏上显示；控制系统的各种电流电压及搅拌机的工作电流的测量均配有相应仪表并全部安装在操作台上，操作台上还设置了各种必须的安全操作开关和手动干预开关，确保操作准确、安全、可靠、方便、快捷。为了适应搅拌楼四个搅拌机能同时生产不同配比混凝土的需要，并保证生产过程中快速切换生产配比，除用键盘和鼠标可以设置、修改和快速查找相关配比外，还专门设置了若干功能键，可快速向微机输入配合比。此外，出料层操作台上也有相应功能键，操作员也可根据生产需要向微机输入生产配合比。控制软件以多用户多任务的WINDOWS操作系统为平台，实现了全楼综合控制和管理功能。3.3出混凝土的自动控制和显示搅拌
10、楼有四台搅拌机，两个出混凝土口，可同时生产不同配比，满足工程各个部位需要，为准确指示拉混凝土汽车及时到相应出混凝土口拉混凝土，提高生产效率，又防止拉错料，搅拌楼设计了一套科学、先进的出混凝土自动控制和显示系统，操作员可根据拉混凝土汽车的标志和搅拌楼生产情况，及时调度控制各种配比的生产；同时，微机又准确及时在搅拌楼外悬挂的大型电子显示屏上显示各个搅拌机正在生产的混凝土配比号、搅拌时间和两个出混凝土集料斗内现存混凝土配比号。这样，司机可以有选择的到相应出混凝土口拉料，并与出混凝土口混凝土电子显示屏配比核对，防止拉错料。同时出料层和调度室也同步显示生产情况和数据，操作员可据此快速操作，调度员也能合理
11、地进行调度。根据三峡施工要求，搅拌楼微机控制系统在设计配合比输入时可以有两种方式选择，一是由主操作台操作员输入配合比调度各搅拌机生产；也可以由出料层操作员输入配合比，两种方式自动互锁，当一种方式起作用时，另一种方式自动失效，防止操作失误。这种设计有利于现场操作员根据情况自由选择，提高生产效率。4 三峡现有搅拌楼的使用情况及其优缺点三峡现有五个拌和系统九台大型和特大型搅拌楼。其中有日本生产的一台24.5m3 楼，意大利生产的一台44.5m3 楼，美国生产的一台46m3 楼,郑州水工厂五台43m3 楼和一台44.5m3楼。日本楼是三峡公司在一期工程中通过国际招标第一批采购的唯一一台采用强制式双卧搅
12、拌机的搅拌楼。该楼配有两台6m3 双卧强制搅拌机，但只作4.5m3 生产，因为当生产四级配时骨料粒径大。该楼于1995年底投产，基本达到设计要求。缺点是其控制采用PLC控制，配料超称时无法进行扣料控制，生产数据不能存储。因采用强制式搅拌机，功耗大，衬板磨损快，生产成本太大，所以三峡公司在以后搅拌楼采购时只选用自落式搅拌机。该楼的优点是搅拌楼密封好，灰尘小，电器元气件质量比国产元件好。意大利楼与郑州水工厂44.5m3 楼是三峡公司在1997年第二次国际招标时同时采购的二期设备，用于溢流坝段浇筑混凝土的生产，该楼于1999年4月投产，晚于郑州楼。配料计量由各电脑秤完成，同样不具备超称扣秤功能，校秤
13、困难。该楼采用电脑秤和PLC进行生产控制，上位微机进行数据管理和数据统计。其缺点是生产效率低，操作不便(与郑州楼相比)。该楼的优点是搅拌机性能较好。美国楼是与日本楼同期采购的，但到1997年才开始安装，因其设计不合理，经反修改于1999年初安装结束。又因其电气控制系统设计不当，无法进行调试和生产。经郑州水工机械厂电气分厂(即郑州市科力自动化公司)对其电气控制系统重新设计和全部改造后，于1999年6月投产，满足了生产要求。该楼采用4台6m3 双锥倾翻自落式搅拌机，搅拌机性能好。目前国内还未生产过6m3 机。郑州水工厂的六台搅拌楼均采用微机自动控制。其控制系统功能强，工作可靠，操作方便。但国产大方
14、量搅拌机(如4.5m3 和6m3 )的生产技术不如国外。5 三峡设备公司及三峡工程监理处对郑州厂搅拌楼的评价及分析在三峡一期工程和二期工程前后五年多900多万m3 混凝土生产中，郑州楼共生 产出700多万m3 混凝土。由郑州厂的搅拌楼生产的混凝土质量是优质的，工程质量也是优良的，生产进度是满足工程需要的，三峡公司的各级领导和施工建设者是满意的，由此说明，郑州厂混凝土搅拌楼整体水平已进入国际先进行列，是可以满足各种不同工程建设需要的。因此，今年初，三峡设备公司、三峡工程监理处已正式给三峡使用的郑州国产楼写出了评语：“郑水牌搅拌楼总体布置合理，整机性能优良,搅拌机运行可靠，混凝土强度逆差系数小，配料精度高，配料合格率高；微机控制先进可靠，具有动态模拟显示和生产数据自动记录、统计、打印等功能，产品主要技术性能和整体质量已达到国际先进水平，满足了三峡工程高可靠、高强度连续生产的需要，为1999年度完成450万m3 混凝土浇筑任务做出了重要贡献”。
