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摘要:為了快速、準(zhǔn)確地將粒狀添加劑添加到瀝青拌和站在道路建設(shè),智能饋線氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式,氣壓干擾下的精確測量是實(shí)現(xiàn)通過使用電子稱重裝置對風(fēng),和材料的快速吹實(shí)現(xiàn)通過使用壓縮空氣混合加速室結(jié)構(gòu)。樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，智能給料機(jī)稱重誤差小于1%，吹制25kg物料的時(shí)間小于36s，可以滿足1000-5000攪拌站的要求。
為了提高瀝青的性能，需要粒狀摻合料，如粒狀纖維、抗車轍劑、瀝青改性劑、硬瀝青顆粒等。目前，瀝青混合料中外加劑的添加主要是基于人工輔助的半自動(dòng)和自動(dòng)加料設(shè)備。人工輔助的半自動(dòng)喂料設(shè)備適用于小批量項(xiàng)目，但存在計(jì)量不準(zhǔn)等問題。采用自動(dòng)上料裝置是目前的發(fā)展趨勢。
可通過螺旋輸送、皮帶輸送、氣力輸送等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料功能。摻合料時(shí)被添加到混合站,因?yàn)榛旌险鞠鄬^高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以安裝螺旋模式和皮帶輸送模式時(shí)使用,在氣力輸送系統(tǒng)只需要將管道連接到混合站,所以安裝快。
氣力輸送系統(tǒng)的給料設(shè)備在使用中會(huì)受到風(fēng)力的影響，導(dǎo)致稱重不準(zhǔn)確。在吹制過程中，摻合料在風(fēng)的作用下可以加速，這對空料混合加速室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格的要求，因此在氣力輸送系統(tǒng)智能給料機(jī)的設(shè)計(jì)過程中必須解決上述問題。
基于氣力輸送系統(tǒng),本文設(shè)計(jì)的智能饋線劑在瀝青拌和站外,并闡述了氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的智能饋線詳細(xì)反風(fēng)電子稱重裝置,旋轉(zhuǎn)給料器、風(fēng)機(jī)、空氣混合物加速室、輸送管道和其他部分;最后，通過測試對樣機(jī)的整體性能進(jìn)行了測試。
功能分析
智能加料器通過調(diào)整電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的邏輯，準(zhǔn)確地稱量添加物料的質(zhì)量，利用氣力輸送系統(tǒng)將添加物料輸送到攪拌站8-10m高的攪拌鍋中。具體功能包括:防風(fēng)精密電子稱量、向攪拌釜吹送外加劑的氣力輸送系統(tǒng)、PLC邏輯控制、可視操作、元件稱重及工作時(shí)間的調(diào)整。
整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)功能分析，智能給料機(jī)采用PLC微電腦進(jìn)行邏輯控制，通過Hm1交互操作界面進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，可以準(zhǔn)確設(shè)置電子稱重質(zhì)量，自動(dòng)化程度高，給料時(shí)間準(zhǔn)確，穩(wěn)定，精度高，降低了現(xiàn)場操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過參數(shù)設(shè)置，可應(yīng)用于1000-5000型間歇式瀝青混合設(shè)備，應(yīng)用范圍廣，設(shè)計(jì)完整，安裝方便。
智能式給料機(jī)的工作過程如下:添加材料進(jìn)倉,提升材料螺桿計(jì)量倉,準(zhǔn)確地衡量材料的電子稱量裝置,將它們發(fā)送到空氣混合材料加速室通過給料機(jī),將材料發(fā)送到混合喂養(yǎng)的筒倉站通過管道氣動(dòng)力,得到喂養(yǎng)拌和站的信號(hào),然后把它們放進(jìn)混合罐完成喂食。
氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)
稀相氣力輸送系統(tǒng)與濃相氣力輸送系統(tǒng)相比，氣速高，物料在輸送過程中容易因摩擦而磨損甚至斷裂;而稀相氣力輸送系統(tǒng)能耗大，所以該系統(tǒng)不被使用。密相氣力輸送系統(tǒng)包括密相靜壓和密相動(dòng)壓兩種形式。材料的空氣靜壓氣力輸送系統(tǒng)的比例可達(dá)50多個(gè)最多和氣流速度的要求相對較低,一般5-10m / s,但缺點(diǎn)是輸送距離短,工作效率很低,而性能易于控制的材料特性。因此，不考慮密相靜壓氣力輸送系統(tǒng)的方式。綜上所述，選擇密相動(dòng)壓氣力輸送系統(tǒng)作為智能瀝青混合料加料器的氣力輸送系統(tǒng)。
智能送料機(jī)的送風(fēng)系統(tǒng)主要由反風(fēng)電子稱量裝置、旋轉(zhuǎn)式送料機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、混合氣加速室、輸送管道等組成。
防風(fēng)電子稱重裝置
電子稱量裝置位于旋轉(zhuǎn)給料機(jī)上方，通過軟連接連接。工作過程如下:電子秤稱量物料的設(shè)定質(zhì)量，然后將其送入下旋轉(zhuǎn)給料機(jī);送料器將物料均勻送至空氣物料混合加速室;風(fēng)機(jī)將物料吹入輸送管道。但在實(shí)際使用過程中，旋轉(zhuǎn)給料機(jī)的氣密性往往達(dá)不到要求。氣體隨著進(jìn)料器的旋轉(zhuǎn)到達(dá)電子秤，推動(dòng)電子秤，從而影響電子秤的實(shí)際稱量精度和計(jì)量倉內(nèi)物料的下降速度。
摘要防空電子稱重裝置的結(jié)構(gòu)如圖所示，由電子稱重傳感器、防空回風(fēng)彎頭和導(dǎo)氣管組成。導(dǎo)氣管通過防風(fēng)筒與回轉(zhuǎn)式給料閥連接，將回轉(zhuǎn)式給料閥內(nèi)的氣壓引出，減少了氣壓對電子稱量裝置的干擾，提高了稱量精度，增加了稱量的穩(wěn)定性。
旋轉(zhuǎn)給料器
旋轉(zhuǎn)式給料機(jī)由殼體、葉輪、主軸、端蓋等組成，適用于粉狀、粒狀物料的出料或給料系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)式給料機(jī)是除塵設(shè)備的鎖氣放料裝置，密閉輸送系統(tǒng)的鎖氣送料裝置，防止空氣竄流，定量均勻給料
根據(jù)瀝青混合料摻合料的材料特性和智能加料器的安裝尺寸，確定了旋轉(zhuǎn)加料器的技術(shù)參數(shù)。
風(fēng)機(jī)是氣力輸送系統(tǒng)的動(dòng)力源。風(fēng)機(jī)的性能影響著系統(tǒng)的整體風(fēng)量和對不同材料的適應(yīng)性。離心風(fēng)機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于氣力輸送系統(tǒng)。離心式風(fēng)機(jī)具有風(fēng)量大、風(fēng)壓低的特點(diǎn)，主要用于吹除添加的密度小、體積大的物料。但對于密度較大的物料，離心風(fēng)機(jī)容易堵塞輸送管道。管道必須整體拆除后才能重新使用，這是不容易維修和維護(hù)的。與離心風(fēng)機(jī)相比，高壓風(fēng)機(jī)的壓力高出10倍以上，但風(fēng)量小，風(fēng)速低。依靠大壓力將物料推出，適用于物料密度大的系統(tǒng)。另外，高壓風(fēng)機(jī)整體尺寸小，運(yùn)行噪音低，維護(hù)簡單，適合工程應(yīng)用。
根據(jù)瀝青混合料的材料特性和送風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)要求，選用高壓風(fēng)機(jī)。
所述氣料混合加速室包括導(dǎo)料下料口、混合室、收縮噴嘴、法蘭板、光滑出料口等。進(jìn)氣管通過法蘭與混合室連接，插入到混合室底部進(jìn)料口下端，下端為縮口;空氣混合室也是一種收縮結(jié)構(gòu)，其出口通過收縮減小而變?yōu)檩斔凸艿纼?nèi)徑。為了方便調(diào)節(jié)噴嘴進(jìn)入混合室的長度，將噴嘴與法蘭板用螺紋連接。另外，噴嘴直徑可以通過改變噴嘴來調(diào)節(jié)，使氣力輸送系統(tǒng)在吹制時(shí)可以快速調(diào)整物料，從而達(dá)到最佳的吹制效果。
輸送線
對于密相氣力輸送系統(tǒng)，物料在管道中的吹入是物料螺栓和氣體螺栓兩種不同的狀態(tài)。材料螺栓由管道內(nèi)的靜壓驅(qū)動(dòng)，阻力主要由材料與管壁的摩擦產(chǎn)生。因此，管道的材質(zhì)和粗糙度對氣力輸送系統(tǒng)有很大的影響。不同的管道材料對輸送系統(tǒng)能耗的影響不同，因此有必要根據(jù)材料對輸送壓力損失的影響，選擇適合系統(tǒng)的輸送管道。研究表明，隨著物料摩擦因數(shù)的增加，摩擦阻力相應(yīng)增大，系統(tǒng)所需輸送壓力越高，輸送過程中管道磨損和能耗損失越大，在相同條件下輸送距離將受到限制。
分析表明，超高分子量PVC管材的摩擦因數(shù)小，能有效地降低摩擦阻力引起的壓力損失和輸送過程中的能量損失。另外，超高分子量PVC管材的磨損率最小，其耐磨性好，便于管道的長期使用。因此，最終采用超高分子量聚乙烯（uhmwpe）作為133mm智能給料機(jī)密相氣力輸送系統(tǒng)的輸送管道。
控制系統(tǒng)
制備系統(tǒng)（含料倉、喂料螺桿）、計(jì)量袋、稱重傳感器、氣力輸送系統(tǒng)（含喂料氣動(dòng)蝶閥、喂料機(jī)、高壓風(fēng)機(jī)、管道）、喂料系統(tǒng)（含澆鑄室）、喂料機(jī)，上料氣動(dòng)蝶閥）和自動(dòng)控制系統(tǒng)（包括PLC控制器、觸摸屏人機(jī)界面、數(shù)字稱重變送器、變頻器）四部分。
自動(dòng)控制系統(tǒng)以PLC控制為核心，控制系統(tǒng)的整體邏輯。PLC控制器與人機(jī)交互界面通訊，可設(shè)定各智能喂料機(jī)的喂料質(zhì)量、氣動(dòng)蝶閥開啟時(shí)間等參數(shù)，觀察喂料機(jī)的運(yùn)行情況。智能送料機(jī)參數(shù)設(shè)定后，由PLC根據(jù)參數(shù)控制送料螺桿、高壓風(fēng)機(jī)啟停、氣動(dòng)蝶閥開關(guān)、電子秤稱重?cái)?shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。PLC控制器通過MODBUS協(xié)議與抗風(fēng)電子稱重裝置相連，通過對物料進(jìn)行實(shí)時(shí)稱重，調(diào)整送料螺桿的工作頻率，實(shí)現(xiàn)物料的精確稱重。
原型試驗(yàn)
智能上料機(jī)根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境確定樣機(jī)試驗(yàn)方案，搭建試驗(yàn)平臺(tái)，將線高參考攪拌罐的高度設(shè)定為8米，分別使用樣機(jī)瓦夫10、15、20、25公斤的物料，保證物料質(zhì)量，通過交互式觸摸屏設(shè)置測試單個(gè)晶片材料質(zhì)量和晶片時(shí)間，采用多重平均法確定平均質(zhì)量和平均晶片時(shí)間，確定樣機(jī)電子稱重精度和晶片效果。
根據(jù)吹煉質(zhì)量和實(shí)際稱量質(zhì)量，吹煉誤差小于1%，滿足設(shè)計(jì)要求。
吹氣時(shí)間表示為多次算術(shù)平均值的四舍五入。據(jù)了解，25KG物料的吹制時(shí)間為36s，滿足1000-5000個(gè)攪拌站1分鐘的實(shí)際攪拌周期要求。
結(jié)論
本文采用氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種智能加料機(jī)，可滿足瀝青拌和站摻加顆粒外加劑的要求。首先，通過功能分析完成了該機(jī)的設(shè)計(jì)，確定了物料輸送、精確稱重、PLC智能控制和HM1可視化交互等功能。并對智能送料機(jī)氣力輸送系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，用回風(fēng)方式減少風(fēng)的干擾，實(shí)現(xiàn)了添加劑的精確計(jì)量，壓縮式空氣混合加速室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了物料的快速飄移，采用了PLC邏輯控制方法實(shí)現(xiàn)了喂料機(jī)的智能化工作，實(shí)現(xiàn)了與攪拌站的聯(lián)動(dòng)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)要求是旋轉(zhuǎn)喂料機(jī)、風(fēng)機(jī)、傳輸線等主要部件的參數(shù)；結(jié)果表明，智能喂料機(jī)的稱重誤差小于1%，且時(shí)間短吹25KG物料
