沥青搅拌设备的基本构造及工作原理.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流沥青搅拌设备的基本构造及工作原理.精品文档. 第四章 沥青搅拌设备的基本构造及工作原理第一节 沥青搅拌设备的主要技术参数一、标准工况沥青混合料搅拌设备的标准工况是指环境温度20,标准大气压、冷骨料平均含水量为5%,热骨料温度160,循环时间45s,成品料为中粒式时的工况。中粒式沥青混合料:按GB 50092-1996 7.1.2的规定,集料最大粒径为1619mm的沥青混合料。二、主要技术参数1、型号沥青混合料搅拌设备的产品型号由组代号、型式代号、主参数代号、更新和变型代号组成构成,如下所示:更新和变型代号主参数代号型式代号组代号 其代号含义如
2、下:组代号:LB,是沥青搅拌设备中“沥”、“拌”两字的拼音声母的组合。型式代号:G固定式(可省略);Y移动式。主要参数代号:搅拌器额定容量,kg/锅。更新和变型代号:用大写英文字母顺序表示。示例: LB3000A 组代号:LB 型式代号:G,省略。 主参数代号:3000kg/锅 更新和变型代号:A国家规定的基本型号有1000型、2000型、3000型、4000型,其他型号都是在这些型号的基础上衍生出来的,如:750、1500、2500、3500型等。2、结构型式沥青搅拌设备的结构型式按不同分类方式,有不同说法。一般按以下几种情况分类:按生产工艺分为:间歇式和连续式;按运输方式分为:固定式、可搬
3、迁式和移动式。而沥青混合料搅拌设备的型式可以是组合形式的,如:可搬迁间歇式、移动间歇式等。3、设计容量沥青搅拌设备的设计容量主要是指搅拌缸的容量,这主要是针对间歇式来讲的。间歇式沥青站的容量各个厂家并不一致,但基本上有1000kg、2000 kg、3000 kg、4000 kg。4、工作周期沥青搅拌设备的生产率由搅拌缸容量与工作周期决定。工作周期是指从搅拌缸放料到下一次放料的时间差,在标准工况下,一般为45s。但对连续式而言,不存在工作周期。5、生产率生产率是指沥青搅拌设备在标准工况下每小时的生产量。对间歇式沥青搅拌设备而言,用额定生产率来标定设备的生产能力。如:1000型的额定生产率为120
4、t/h;2000型的额定生产率为160t/h;3000型的额定生产率为240t/h;4000型的额定生产率为320t/h。6、装机功率装机功率是指一套沥青搅拌设备所有用电设备的额定功率总和。7、燃油消耗燃油消耗是指烘干滚筒上燃烧器在生产1吨合格成品料所消耗的燃油重量。按国家标准规定为7kg/吨。8、排放指标沥青搅拌设备的环保排放指标为两方面。一是污染物排放浓度,另一个是污染物排放黑度。按国家标准规定,沥青搅拌设备的烟尘排放浓度为100mg/Nm3,烟气排放黑度为不超过林格曼黑度I级。9、计量精度沥青混合料是严格按骨料、沥青、矿粉、添加剂的级配全比来设计的,因而控制骨料、沥青、矿粉、添加剂的计量
5、精度是沥青混合料成分质量的保证。按国家标准规定,沥青搅拌设备的计量精度分为静态和动态计量精度。不管不论什么型号何种型式的沥青站混合料搅拌设备,其计量精度应该是一致的。国家标准规定的沥青搅拌设备计量精度如表4-1所示:表4-1 间歇式沥青搅拌设备计量精度序号指 标单位允许偏差1标准砝码计量(静态)沥青计量准确度%0.252粉料计量准确度%0.503骨料计量准确度%0.504标准砝码计量(动态)沥青计量准确度%2.05粉料计量准确度%2.56骨料计量准确度%2.5第二节 沥青搅拌设备工艺流程 沥青混合料搅拌设备是在规定的温度下将干燥加热的不同粒径骨料、填料和沥青按设计配合比混合搅拌成均匀的混合料的
6、工厂式成套设备,广泛应用于高等级公路、城市道路、机场、码头、停车场等工程施工。它是沥青路面施工的第一关键设备,其性能直接影响沥青路面的质量。通常沥青混凝土搅拌设备有间歇式和连续式两种。连续式工艺流程简单,设备简化。而间歇强制式搅拌设备,由于骨料二次筛分,各种组分按批次计量,强制搅拌混合,能可靠保证级配,粉料与沥青的计量也可达到相当高的精度;所以拌制的沥青混凝土混合料质量好,可满足各种施工要求。由于我国目前主要采用强制间歇式沥青搅拌设备,因而下面内容主要是以三一重工的LB系列型号沥青搅拌站设备作为代表讲述。一、机械部分系统工艺流程间歇式沥青混合料搅拌设备的主要工艺特征是:各种成分是分批次计量,依
7、事先设定顺序投入搅拌器进行强制搅拌,卸出拌和好的成品料后,接着进行下一个循环,形成周而复始的循环作业过程。所谓间歇式,就是指这种分批次计量、搅拌生产的模式。用装载机将不同规格的砂石料铲入对应的冷料仓内;经由变频器控制的(变频器参数根据级配类型、产量和配合比事先设定)皮带给料机容积计量后,经由集料皮带机、上料冷料皮带机输送到干燥滚筒。干燥滚筒以逆流加热的方式将砂石料烘干加热到一定的温度,(控制系统自动调节燃烧器的火焰大小),由于滚筒的转动,砂石料被筒内的叶片反复提升、落下,形成料帘,增强了换热效果,并且借助于滚筒的倾角,砂石料在加热的同时不断向前移动;从滚筒出口出来后,连同重力除尘器收集的粗粉一
8、起,由热骨料提升机提起,卸入到热骨料筛分机中。从烘干滚筒排出的高温含尘烟气首先经一级烟道进入重力除尘器初步净化,其收集的粒径0.075mm以上的粉末由螺旋输送机送到热骨料提升机的进口;然后含尘烟气进入袋式除尘器,净化过滤后的烟气由引风机直接排入大气。袋式除尘器回收的粉尘由螺旋输送机送到回收粉料供给系统中储存。通过筛分机将热骨料筛分成五若干种规格,分别流进五个相对应 的热料储仓中存储起来。按照设定的配比,五种不同规格的骨料按先小后大的次序分批投入石料计量仓内累加计量;同时沥青供给系统送来的热沥青和粉料供给系统送来的粉料,分别按设定的配比投入到各自的计量装置内计量。称重完毕后,依事先设定顺序投入到
9、搅拌锅内进行强制搅拌。搅拌好的成品料卸到成品料提升小车中,经卷扬机提升卸到成品料仓内储存直接卸到运料自卸卡车中,也可选择直接卸到运料自卸卡车中卸到成品料提升小车中,经卷扬机提升卸到成品料仓内储存。控制系统依靠各个传感器检测到的信号,对物料配比、沥青含量、拌和料温等重要参数进行实时监控,从而确保所生产的拌和料质量能满足用户的使用要求。在整个工艺流程中电控系统还设有连锁保护装置,使设备免遭意外机械事故。需要说明的是,冷骨料通过皮带给料机的容积计量是预计量,经筛分的热骨料、粉料和热沥青的计量是精确计量。因为有二次计量,它能保证混合料的级配,骨料、粉料和沥青的配比例精确度比较高。目前骨料和粉料的静态计
10、量精度不超过 0.5%,沥青的静态计量精度不超过 0.25%。由于是间歇式搅拌,改变混合料配合比也很方便,可以做到不停机更改或更换配方。沥青混合料搅拌设备的工艺流程图如4-1所示:运料小车引风机粉料秤冷料仓矿粉仓回收粉仓布袋除尘器重力除尘器沥青三通阀沥青罐沥青秤搅拌器骨料秤热骨料仓振动筛热骨料提升机干燥滚筒上料皮带集料皮带皮带给料机热载体加热炉接卸缓冲斗成品料仓沥青料运输车图4-1 间歇式沥青搅拌站设备工艺流程简图二、 电气控制系统工作原理沥青搅拌站的电气控制系统作为整个沥青搅拌站设备的核心部分之一,其运行的稳定性影响着整个设备的性能。沥青电气控制系统由上位机、燃烧器控制系统、可编程控制系统、
11、配料计量控制系统、沥青加热输送系统、压缩空气动力系统等部分组成。上位机系统采用两套商用电脑,内装西门子通讯卡(CP-5613)、杰控组态软件(FAMEVIEW)、西门子STEP 7编程软件;下位机采用西门子S7-300系列的PLC模块,包括CPU、I/O输入输出、模拟量输入输出、PROFIBUS通讯卡等;整个系统具有双机热备双控功能,即使一台电脑出现故障,设备也能照常运行。系统采用全集成自动化控制的理念。所有的I/O信号,模拟量信号进PLC模块,通过PROFIBUS这条主脉与两套上位机连接;整个控制全部集中在S7-300的PLC中,使各个部分的控制能很好的联系在一起,实现统一自动控制。为达到系
12、统的高可靠性,本系统采用德国SEW(或SIMENS)公司生产的系列变频器,并采用PROFIBUS直接控制,提高了系统的稳定性。 系统能够完成各个工作状态的控制,、配料计量的数据管理等搅拌设备运行所需的全部控制功能。同时具有完善的保护措施,可在上位机界面实时监控各部位运行状况,做出相应指示。系统工作原理图如图4-2所示: 上位机2可编程控制器PLC动力柜电磁阀模拟量信号电磁阀开关量信号称重传感器电磁阀称重传感器模拟量输出电动机电感式传感器打印机上位机1图4-2 间歇式沥青搅拌设备控制系统工作原理图系统采用380V、50Hz三相四线制供电,系统的总装机功率与进线电缆的参考截面如表4-2所示:表4-
13、2 控制系统的总装机功率与进线电缆的参考截面设备型号总装机功率(KW)进线电缆(铜缆)参考截面mm2LB20004304802(3120+135)LB30006282(3185+150)LB40007302(3240+170)考虑变压电源的容量、进线距离等因素对于电压降造成的影响,截面要规格要相应的变化。第三节 沥青搅拌设备机械系统的基本构造沥青搅拌设备是将各个有相对独立性的单元连接起来,形成一个以搅拌主体器为中心的系统。这些单元主要包括:冷料仓单元、干燥滚筒、燃烧器、热骨料提升机、振动筛、计量系统、拌缸缸、成品料仓、沥青加热系统、除尘系统、粉料系统、控制系统、气动系统等,如图4-3所示。1-
14、冷料系统;2-干燥滚筒;3-除尘系统;4-粉料系统;5-热骨料提升机;6-振动筛;7-热骨料仓;8-计量搅拌系统;9-成品料仓图4-3 间歇式沥青混合搅拌设备总体结构一、预级配冷料系统预级配冷料系统是沥青混凝土混合料搅拌站设备生产流程的开始,根据沥青混合料的级配要求对骨料进行第一次配比。它主要由若干个独立的冷料仓、喂料给料皮带机、一条集料皮带机和一条上料皮带机组成。其构成简图如图4-4所示。1. 上料皮带 2. 集料皮带 3.喂料给料皮带 4. 冷料仓图4-4 冷料系统总体结构1、冷料系统的各个独立料仓采用模块化设计,方便运输、安装、拆卸,安装时与料仓支撑底架连接成一个整体,其标准配置构成简图
15、如图4-5所示。料仓开门机构采用手动调节方式,如果需要调节骨料级配,有两种调节方式,即改变冷料仓仓门(图4-5中4)的开度大小,或通过调节喂料给料皮带(图4-5中14)的带速来满足要求,但主要是调节给料皮带机的转数,当调节转速不能满足要求时,才调仓门。每个仓上面均覆盖有格栅网,它可以在装载机向料仓倾倒骨料时过滤掉超标骨料,同时可以缓解骨料对料仓的冲击。沙仓外壁装有振动电机,可以使沙子顺畅下落,防止起拱。只有在相关设备作好接受骨料准备工作时,冷料仓才能启动。冷料仓电动机的启动取决于拌和站其它电机(如干燥筒、除尘器等)的工作情况。因此只有上述电动机启动后,冷料仓才能启动。1. 料仓仓门 2. 料仓
16、 3. 加高围裙 4. 喂料给料皮带 5. 料流检测开关 6. 缺料报警灯图4-5 冷料仓2、喂料给料皮带为带挡边的波纹皮带,其优点是防止骨料的旁侧溢撒,保持料场整洁,其构成简图如图4-6所示。1. 驱动减速电机 2. 波状挡边皮带 3. 托辊4. 调节螺杆5. 滑动轴承6. 调节改向滚筒图4-6 给料皮带机每个料仓下面配有一套喂料给料皮带机,由它负责将料仓中的骨料送到集料皮带上。它的运行速度可以通过变频器进行调整,具体视沥青混合料的级配需要而定。当皮带出现跑偏现象时,可通过图4-6中34调节螺杆进行纠正;如当波状挡边皮带向外侧跑偏时,则应通过外侧的调节螺杆将图4-6中15滑动轴承推向右边移动
17、,直到皮带不再跑偏为止。反之亦然。但注意在调皮带过程中要把握一个原则:皮带张力不应过小,过小则皮带打滑;过紧,则会造成滚轮轴承应力反常,磨损严重且耗电量大,皮带容易过早损坏。3、集料皮带和上料皮带以恒定速度运转,头部带有刮板式的清扫器,可以刮掉皮带外表面粘附的泥沙(图4-7)。1. 送料皮带2. 调节螺杆 3. 驱动滚筒4. 头部清扫器A.皮带旋转方向图4-7 集料、上料皮带机驱动端结构尾部带有重力式的清扫器(图4-8),防止骨料等进入张紧滚筒,损伤皮带。1. 尾部清扫器 2. 送料皮带 3.槽形托辊 4. 改向滚筒 5. 调节螺杆 A.皮带旋转方向图4-8集料、上料皮带机从动端结构集料皮带和
18、上料皮带的结构基本一样,但集料皮带的长度比上料皮带要长许多,集料皮带跑偏的概率比上料皮带要大许多,因此在安装调试时注意以下几点:1、 上料皮带的支撑基础的水平高度一定要保持一致;2、 因集料皮带是安装在料仓支架上,在做料仓的基础时也要确保持水平高度一致;3、 安装时皮带不要拉得太紧也不要或太松,以皮带不打滑为准则;皮带张力过小则皮带打滑;过紧,则会造成滚轮轴承应力反常,磨损严重且耗电量大。若皮带出现跑偏,其原因比喂料给料皮带机要复杂,可按下列方法逐一排除:1、 按喂料给料皮带机中介绍的纠偏方法调整图4-8中的15调节螺杆,并可按此方法微调图4-7中的32调节螺杆;2、 检查皮带机机架摆放是否水
19、平;如不平则应垫平。3、 检查各槽形托辊支架的安装是否与皮带机架垂直;并可根据图4-9所示原理在皮带1. 槽形托辊 B.皮带跑偏方向图4-9 调整槽形托滚纠偏原理图机上几个适当的位置对槽形托辊的安装角度进行调整,选择的槽形托辊的数量可视实际情况而定。骨料通过上料皮带进入干燥滚筒。在集料皮带和上料皮带之间设有栅格,以防止过大骨料流入干燥滚筒。安装时应使从集料皮带流出的骨料落在栅格长度方向靠上 2/5处,以达到有效筛分的目的。二 、 烘干系统烘干系统是沥青混凝土搅拌设备混合料搅拌设备的主要部件之一,其主要功能是用于加热与烘干骨料,并将它们加热到能够获得高质量沥青混凝土混合料所需要的温度。为了排除骨
20、料中的水份,烘干系统必须要提供一定量的热量,其热量值依据烘干滚筒的不同规格而有所变化,以便将骨料中水份烘干转化为水蒸气,同时将骨料加热到需要的温度。干烘滚筒为旋转的、长圆柱型的筒体结构(如图4-10所示)。从冷料仓单元的上料皮带出来的骨料从进料箱进入滚筒,与燃烧器产生的热燃气直接接触而被干燥,同时升温至设定的温度,从骨料出口斜槽流出进入热骨料提升机。1. 燃烧器 2.骨料出口斜槽3. 烘干滚筒4. 支架 5. 驱动装置 6.进料箱 A.烟气图4-10 烘干系统总体结构干燥滚筒的筒体由耐热、耐磨的锅炉钢板卷焊而成,其受热前后的热膨胀一致,可防止高温带来的变形。筒体的支架与水平面之间有一倾斜角度,
21、目的在于使烘干筒工作时处于一个倾斜位置,以便骨料在滚筒内反复提升的过程中不断向前移动,流向出料端。为了提高烘干滚筒的热交换效率,必须尽可能地限制空气从滚筒与进、出料箱的结合部进入烘干筒内,其密封形式如图4-11所示。A密封装置位于骨料出口的前端,为迷宫式密封,可以通过调整出料箱在支器架上的位置来调整其间隙,以减少漏气。B密封装置位于骨料入口的前端,为接触式密封,通过在滚筒上安装耐热、耐磨的密封橡胶板(2) 与进料箱的密封环相接触而进行密封。密封橡胶的安装位置可作径向调整,在局部磨损后可以进行补偿。当滚筒处于工作状态时,不允许对两端的密封装置进行调整,以免发生危险。 A.骨料出口侧 B. 骨料入
22、口侧1. 出料箱 2.密封橡胶 3. 进料箱图4-11 烘干滚筒密封结构用于驱动干燥滚筒旋转的传动装置,采用磨擦驱动,4个驱动轮均为主动轮(如图4-12)。当驱动轮处于工作状态时,不允许用手触摸驱动轮和滚圈,以免发生危险。1. 减速电机 2. 驱动轮支架 3. 驱动轮 4.调节螺栓图4-12 烘干滚筒驱动装置结构在支架靠近进料箱侧的滚圈两边装有止推限位滚轮(如图4-13)。止推限位滚轮可将干燥滚筒纵向固定在应有的位置上工作,但要注意两个止推滚轮必须适当调节,使其不在同一时刻工作。当止推限位滚轮处于工作状态时,不允许用手触摸止推限位滚轮和滚圈,以免发生危险。1.止推限位滚轮 2.滚圈图4-13
23、限位轮结构为了使骨料在干燥滚筒内均匀分散地前进,并能充分地吸收热量,滚筒内装有若干排弯曲成一定形状的叶片。滚筒内部的结构按功能来分,主要由以下四部分组成:1、进料区。这一部分的叶片为螺旋叶片,其功能是将骨料推导入滚筒内并快速向前移动。2、热交换区。为强化燃气热气和骨料之间的热交换,叶片的设计使骨料在这里多次被提升和自由撒落,形成均匀的料帘,使燃气热气能充分穿越料帘并与骨料进行热交换。3、燃烧区。为使燃料能充分燃烧,在该区段装备了一个特殊的热量吸收升料系统上一些特别的含料叶片。它可以使骨料在向前移动的过程中被提起并紧贴在筒体内壁而不会落下挡住火焰,同时又能够达到在滚筒内部加热骨料的目的。而且还可
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