混凝土攪拌設(shè)備水的計(jì)量方式

    [摘　要] 介紹了混凝土攪拌設(shè)備水的常用計(jì)量方式即容積式和稱量式， 分析其各自的幾種結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)， 并指出它們的適用場合。

    [關(guān)鍵詞] 混凝土攪拌站； 計(jì)量； 容積式； 稱量式

    在砼生產(chǎn)過程中， 配料計(jì)量精度與攪拌勻質(zhì)性是決定砼質(zhì)量的重要因素， 配料時(shí)采用的計(jì)量方式又決定了計(jì)量的精度。水是砼中基本材料之一， 它計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響到砼的強(qiáng)度。

    近50年來， 隨著建筑、交通等領(lǐng)域大規(guī)模使用高品質(zhì)的砼， 從而推動了攪拌設(shè)備計(jì)量方式的發(fā)展， 產(chǎn)生出多種水的計(jì)量方式， 這些方式可以歸納成容積式與稱量式兩種。

    1 　容積式

    容積計(jì)量方式的特點(diǎn)是攪拌主機(jī)每次攪拌所需的用水量通過水泵直接注入攪拌主機(jī)內(nèi)， 與此同時(shí)位于水泵與攪拌主機(jī)之間的容積計(jì)量裝置對水進(jìn)行計(jì)量。主要有3種方式。

    1．1 　時(shí)間計(jì)量方式

    該方式主要由水泵電機(jī)、流量調(diào)節(jié)器和時(shí)間繼電器組成。

    工作原理: 在計(jì)量之前首先通過流量調(diào)節(jié)器對水泵進(jìn)行流量標(biāo)定， 然后根據(jù)每次用水量與水泵流量求出每次水泵運(yùn)轉(zhuǎn)所需的時(shí)間， 并按此數(shù)據(jù)在時(shí)間繼電器上設(shè)定。計(jì)量時(shí)水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 與此同時(shí)時(shí)間繼電器開始計(jì)時(shí)， 當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時(shí)間后， 時(shí)間繼電器輔助觸點(diǎn)切斷水泵電機(jī)控制電路的電源， 使電機(jī)停止工作， 從而實(shí)現(xiàn)水的計(jì)量。這種計(jì)量方式一般用于自落式攪拌機(jī)上。

    1．2 　定量水表計(jì)量方式

    定量水表由水表與電磁閥組成， 定量水表內(nèi)電器裝置與電磁閥動作起聯(lián)鎖作用， 電磁閥是定量水表執(zhí)行部分。

    工作原理: 計(jì)量前首先在定量水表上預(yù)先設(shè)定每次用水量。計(jì)量時(shí)水泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)， 電磁閥被打開， 水流沖擊水表葉輪旋轉(zhuǎn)并通過表內(nèi)齒輪將水量顯示在表盤上， 當(dāng)水量到達(dá)預(yù)定值后表內(nèi)電器裝置動作， 電磁閥關(guān)閉， 同時(shí)切斷水泵電機(jī)控制電路的電源， 使水泵電機(jī)停止工作， 從而完成水計(jì)量。

    1．3 　渦輪流量儀計(jì)量方式

    渦輪流量儀由流量傳感器和流量積算儀(或?qū)Ｓ梦C(jī)) 組成， 流量傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示， 它主要由殼體、葉輪和帶放大的磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器等組成。計(jì)量前必須對流量傳感器的儀表常數(shù)進(jìn)行標(biāo)定， 它的物理意義是傳感器每流過單位容積水所發(fā)生的脈沖數(shù)(脈沖數(shù)/ 單位容積) 。

    工作原理: 計(jì)量前先將每次所需的用水量輸入流量積算儀， 計(jì)量時(shí)水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)， 被測的水流過傳感器時(shí)葉輪借助于水的動能而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)； 葉輪即周期性地改變磁電感應(yīng)系統(tǒng)中的磁阻值， 使通過線圈的磁通量周期性地發(fā)生變化而產(chǎn)生電脈沖信號， 經(jīng)放大器放大后傳送到相應(yīng)的流量積算儀對水進(jìn)行計(jì)量； 當(dāng)水量到達(dá)設(shè)定值后流量積算儀發(fā)出電信號使水泵停止工作， 從而完成對水的計(jì)量。

                圖1 　渦輪流量傳感器

    1-殼體； 2-前導(dǎo)向架； 3-葉輪； 4-后導(dǎo)向架；5-放大器； 6-壓緊圈

    2 　稱量式

    稱量計(jì)量方式的特點(diǎn)是水通過水泵被送入裝有稱重傳感器的稱量桶進(jìn)行稱量， 計(jì)量后再將桶中的水通過出水口放入攪拌主機(jī)內(nèi)。根據(jù)稱量桶排水方式可分為下列3種形式。

    2．1 　自落排水稱量裝置

      圖2 　自落排水稱量裝置

    1-稱量傳感器； 2-稱量桶； 3-氣缸； 4-彈簧壓門

    圖2所示的稱量裝置主要由進(jìn)水泵、懸臂式稱量傳感器、氣缸和水稱量桶組成。水稱量桶的出水口裝置有彈簧壓門， 稱量桶被懸吊在攪拌主機(jī)噴水管進(jìn)口上方， 進(jìn)口與稱量桶出水口之間采用軟連接， 進(jìn)水管與水稱量桶之間采用軟連接或不連接。

    計(jì)量時(shí)， 稱量桶的彈簧壓門封住出水口， 水被進(jìn)水泵送入稱量桶， 稱量傳感器發(fā)出信號送入專用微機(jī)或配料儀， 當(dāng)水的重量到達(dá)設(shè)定值后微機(jī)發(fā)出信號， 進(jìn)水泵停止工作， 計(jì)量完畢。

    投水時(shí)， 氣缸提起出水口彈簧壓門， 稱量桶中的水利用自重流入攪拌主機(jī)內(nèi)， 由于自落水的流速很慢， 為了保證在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)排完桶中的水， 攪拌機(jī)噴水管的管徑通常很粗。由于自落水沒有什么沖擊力， 對拌筒內(nèi)的拌和物滲透性很差， 這種排水方式現(xiàn)在已很少采用。

    2．2 　水泵排水稱量裝置

    為了改善出水效果在出水口處增加了出水泵。出水泵位于稱量桶出水口與攪拌主機(jī)噴水管進(jìn)口之間， 如圖3所示。水泵固定在主機(jī)架上， 水泵進(jìn)水口朝上、出水口朝下， 分別與相應(yīng)的口相接， 其中水泵進(jìn)口與稱量桶的出水口之間采用軟連接。

            圖3 　水泵排水稱量裝置

    1-稱量傳感器； 2-稱量桶； 3-氣缸； 4-出水泵

    當(dāng)計(jì)量完后投水時(shí)， 從稱量桶出水口流出的水經(jīng)過出水泵增壓后流入攪拌主機(jī)內(nèi)， 與前者相比，由于水的流速加快了， 縮短了供水時(shí)間， 改善了水與攪拌主機(jī)內(nèi)拌和物的滲透性， 但是供水速度受到彈簧壓門開口大小限制。

    2．3 　整體式稱量桶結(jié)構(gòu)

    為了使出水進(jìn)一步流暢， 現(xiàn)在一般采用整體式稱量桶結(jié)構(gòu)， 如圖4所示。

           圖4 　整體式稱量裝置

    1-稱量傳感器； 2-稱量桶； 3-出水管； 4-出水泵

    出水泵直接安裝在稱量桶的底部， 并采用∩型出水管， 由于∩型出水管的頂?shù)资冀K高于稱量桶內(nèi)水的高度， 所以在計(jì)量過程中水不能自行流出稱量桶。整個稱量桶被懸吊在攪拌主機(jī)噴水管進(jìn)水口上方， 進(jìn)口與∩型出水口管口之間采用軟連接。計(jì)量完畢后桶中的水沿著∩型管被出水泵注入攪拌主機(jī)內(nèi)， 由于進(jìn)入攪拌主機(jī)內(nèi)的水具有一定的動能， 對拌筒內(nèi)拌和物具有良好的滲透性， 同時(shí)水速很快，供水時(shí)間相應(yīng)很短。

    3 　容積式與稱量式的比較

    在容積式計(jì)量方式中， 由于水是通過水泵直接進(jìn)入攪拌主機(jī)， 當(dāng)水和拌筒內(nèi)的拌和物結(jié)合時(shí)， 水具有一定的動能和良好的滲透性， 它們可以順著拌和物之間的間隙向下滲透并達(dá)到一定的深度， 有助于攪拌質(zhì)量的提高。另外水具有一定的流速， 因此供水時(shí)間比較短。但是容積計(jì)量方式容易受到下列一些因素的干擾而影響其計(jì)量精度。

    首先標(biāo)定出的水泵流量值、水脈沖數(shù)值與相應(yīng)的實(shí)際值有誤差， 以水泵流量值為例， 水泵在時(shí)間t秒內(nèi)排出水量Q， 理論流量值I理論=Q/t， 而實(shí)際上Q由兩部分組成，

    即Q=Q工作+Q慣性

式中　Q工作———水泵t 秒內(nèi)排出水量；

         Q慣性———水泵電機(jī)失電后由于慣性水泵排出水量。

    水泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)每秒內(nèi)實(shí)際流量I實(shí)際=Q工作/t ，可以看出I理論>I實(shí)際。同理， 理論水脈沖數(shù)也不等于實(shí)際水脈沖數(shù)。在計(jì)量時(shí)， 每次用水量如果接近標(biāo)定時(shí)水泵的排量Q值時(shí)計(jì)量誤差小， 反之，當(dāng)每次用水量與Q值偏差較大時(shí)其計(jì)量誤差較大。

    其次水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速對交流電的頻率比較敏感， 隨交流電頻率的波動其轉(zhuǎn)速發(fā)生變化， 這也會對“以時(shí)間控制”的計(jì)量方式產(chǎn)生計(jì)量誤差。

    另外渦輪流量傳感器、定量水表對計(jì)量的水質(zhì)要求比較高， 特別是水中不能有絲狀物， 因?yàn)樗菀桌p繞在葉輪轉(zhuǎn)動軸上減慢葉輪的轉(zhuǎn)速， 從而降低計(jì)量精度。

    更重要的是在容積計(jì)量方式中計(jì)量和向攪拌主機(jī)中投水是同時(shí)進(jìn)行， 人們不能預(yù)先知道每次的用水量。

    由于以上原因， 在砼攪拌站(樓)上已逐步采用稱重計(jì)量方式代替原有的容積計(jì)量方式。

    稱量計(jì)量方式精度高， 可事先將客觀干擾因素歸納在“落差值”中來處理， 并可以通過微機(jī)自動跟蹤， 修正“落差值”數(shù)據(jù)。在標(biāo)定稱量傳感器精度時(shí)其誤差精度為±1%，由于標(biāo)定稱量范圍比較廣， 一般從全量程1/2起到全量程， 因此可滿足各種配合比用水量的需要。

    最重要的是操作者可以預(yù)先知道每次的用水量， 如果偶然出現(xiàn)與設(shè)定值偏差較大時(shí)可以及時(shí)進(jìn)行處理， 從而保證砼質(zhì)量， 避免不必要的損失。