[摘 要] 船載混凝土攪拌站是以工程駁船為載體, 用于跨海、跨江大橋等水上建設工程的混凝土生產設備。該文論述了船載攪拌站的設計要求、主機配置及各主要系統方案設計。
[關鍵詞] 攪拌站; 船載攪拌站; 方案設計
我國商品砼經過20年的發展現已在大中城市得到全面推廣, 用于商品砼生產的攪拌站生產率從初期的20、25m3/h到目前的120、150m3/h,攪拌站(樓)的生產量達到了700套/年, 但這些攪拌站都是應用在城市、陸地上。隨著我國經濟的發展, 尤其是沿海城市及周邊地區的發展, 大跨度的跨海、跨江大橋的建設為水上攪拌設備的開發與發展提供了舞臺。本文以2000t級攪拌船為例, 探討船載攪拌站的設計與應用。
1 設計要求
攪拌站船體選定載重量為2000t的無動力工程駁船, 要求能在Ⅲ類航區, 6級風浪、112m浪高以下的條件下船體擺動±4°時能正常作業。其設計生產能力為120m3/h,單船連續作業能力應達到650m3砼,并配置固定式砼輸送泵及船用砼布料桿,砂石料補給采用抓斗吊將運輸駁船上的砂石料卸到攪拌船的料倉中。
考慮設計方案時應注意到水上攪拌作業與陸地生產的不同特點:①陸地生產除在主機內進行物料攪拌外,在攪拌輸送車運送過程中還有足夠的時間進行攪拌,而水上攪拌作業基本不存在運距的問題, 因此按工藝規程需要的攪拌時間完全由主機實現;②船體在海浪及水流的作用下處于波動狀態,其稱量機構工作環境不同于陸地攪拌站, 要有一個穩固的基礎; ③由于水上維修通訊聯系等不很方便, 因此設備所用的零部件除了要滿足水上作業的標準外還必須是高可靠性的。
2 技術難點
船載攪拌站不同于陸地攪拌站, 船體的穩定性和物料計量的準確性是其中的主要難點。
在攪拌船生產砼的過程中, 隨著物料的逐步消耗船體的平衡隨之變化, 在方案設計中, 料場、料倉的布置對船體的穩定性產生動態影響; 攪拌站、布料機、克令吊等對船體的穩定性產生靜態影響,因此要使攪拌船在作業中保持穩定性和安全性,如何布置水倉或隨時調整壓倉水來保持船體平衡是設計要點之一。
水上作業時船體在波浪及水流的作用下產生搖擺, 這將對物料的稱量精度產生影響。通常使用的稱量機構有杠桿傳感器、多傳感器懸掛、多傳感器座式和變頻皮帶連續式等形式, 選擇哪一種更適應船載攪拌站使用也是設計中的關鍵問題。
3 方案設計
在綜合上述分析以及用戶提出設計要求的基礎上, 與船體設計人員協調后, 確定了如圖1的設計方案。
圖1 120m3/h 船載攪拌站示意圖
攪拌船的主要配置有攪拌船主體、輸送系統、物料貯存系統、物料計量系統、用于砂石補給的克令吊、砼輸送泵和帶式砼布料系統、發電機組以及船體。
3．1 主機配置
采用雙機組、雙粉料供料, 共用一套砂石料供料系統有利船體的平衡, 同時通過船內壓倉水的布置來達到船體的穩定性要求。
根據生產率設計要求確定主機為2×1125m3立軸行星攪拌機, 攪拌周期定為75s,其設計最大生產率
Qj=2×1125×3600/75=120m3/h 。
3．2 粉料輸送系統
按設計最大生產率的工作周期75s、攪拌時間14s計算, 則螺旋機的輸送時間ts<75-14=61s ,取ts=50s, 則生產率
Q1=1125×500×3600/(50×1000)=45t/h
若考慮兩種粉料的疊加計量, 則生產率
Q1′=1125×500×3600/(30×1000)=75t/h
3．3 砂石料輸送系統
砂石料采用皮帶機輸送, 由于采用單套輸送系統供兩套攪拌系統, 則其必須在一個工作周期內完成兩次輸送。因計量時間可與輸送時間重疊, 故輸送時間tp<75/2-14=2315s，取tp =23s , 則其生產率Qp =1125×2100×3600/(23×1000)= 410t/h。
3．4 稱量系統
分析比較了各種形式的稱量機構后我們選擇了技術先進的杠桿平衡秤, 它具備精度高, 不受振動、搖晃、風力等影響的特點, 經過實驗在±5°擺動的狀態下能滿足砼生產的計量要求; 同時還可在計量系統中預留微機核子秤安裝接口, 其采用對連續的物料進行邊界的無接觸掃描計算來計量物料,以滿足船體在較大擺動及失重狀態下仍能保證計量精度。
通過船載攪拌站項目的實施, 將為商品砼攪拌站的技術應用于水上砼攪拌站而提供經驗并打下基礎, 使建筑機械為跨海、跨江大橋和碼頭的建設作出新的貢獻。
