[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(shè)工程的混凝土生產(chǎn)設(shè)備。該文論述了船載攪拌站的設(shè)計要求、主機配置及各主要系統(tǒng)方案設(shè)計。

[關(guān)鍵詞] 攪拌站; 船載攪拌站; 方案設(shè)計

    我國商品砼經(jīng)過20年的發(fā)展現(xiàn)已在大中城市得到全面推廣, 用于商品砼生產(chǎn)的攪拌站生產(chǎn)率從初期的20、25m³/h到目前的120、150m³/h,攪拌站(樓)的生產(chǎn)量達到了700套/年, 但這些攪拌站都是應(yīng)用在城市、陸地上。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展, 尤其是沿海城市及周邊地區(qū)的發(fā)展, 大跨度的跨海、跨江大橋的建設(shè)為水上攪拌設(shè)備的開發(fā)與發(fā)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(shè)計與應(yīng)用。

1 　設(shè)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(qū), 6級風(fēng)浪、112m浪高以下的條件下船體擺動±4°時能正常作業(yè)。其設(shè)計生產(chǎn)能力為120m³/h,單船連續(xù)作業(yè)能力應(yīng)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(shè)計方案時應(yīng)注意到水上攪拌作業(yè)與陸地生產(chǎn)的不同特點:①陸地生產(chǎn)除在主機內(nèi)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(yè)基本不存在運距的問題, 因此按工藝規(guī)程需要的攪拌時間完全由主機實現(xiàn);②船體在海浪及水流的作用下處于波動狀態(tài),其稱量機構(gòu)工作環(huán)境不同于陸地攪拌站, 要有一個穩(wěn)固的基礎(chǔ); ③由于水上維修通訊聯(lián)系等不很方便, 因此設(shè)備所用的零部件除了要滿足水上作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)外還必須是高可靠性的。

2 　技術(shù)難點

    船載攪拌站不同于陸地攪拌站, 船體的穩(wěn)定性和物料計量的準(zhǔn)確性是其中的主要難點。

    在攪拌船生產(chǎn)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(shè)計中, 料場、料倉的布置對船體的穩(wěn)定性產(chǎn)生動態(tài)影響; 攪拌站、布料機、克令吊等對船體的穩(wěn)定性產(chǎn)生靜態(tài)影響,因此要使攪拌船在作業(yè)中保持穩(wěn)定性和安全性,如何布置水倉或隨時調(diào)整壓倉水來保持船體平衡是設(shè)計要點之一。

    水上作業(yè)時船體在波浪及水流的作用下產(chǎn)生搖擺, 這將對物料的稱量精度產(chǎn)生影響。通常使用的稱量機構(gòu)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(xù)式等形式, 選擇哪一種更適應(yīng)船載攪拌站使用也是設(shè)計中的關(guān)鍵問題。

3 　方案設(shè)計

    在綜合上述分析以及用戶提出設(shè)計要求的基礎(chǔ)上, 與船體設(shè)計人員協(xié)調(diào)后, 確定了如圖1的設(shè)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(tǒng)、物料貯存系統(tǒng)、物料計量系統(tǒng)、用于砂石補給的克令吊、砼輸送泵和帶式砼布料系統(tǒng)、發(fā)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(tǒng)有利船體的平衡, 同時通過船內(nèi)壓倉水的布置來達到船體的穩(wěn)定性要求。

    根據(jù)生產(chǎn)率設(shè)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(shè)計最大生產(chǎn)率

Q_j=2×1125×3600/75=120m³/h 。

3．2 　粉料輸送系統(tǒng)

    按設(shè)計最大生產(chǎn)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(chǎn)率

Q1=1125×500×3600/(50×1000)=45t/h

    若考慮兩種粉料的疊加計量, 則生產(chǎn)率

Q1′=1125×500×3600/(30×1000)=75t/h

3．3 　砂石料輸送系統(tǒng)

    砂石料采用皮帶機輸送, 由于采用單套輸送系統(tǒng)供兩套攪拌系統(tǒng), 則其必須在一個工作周期內(nèi)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(chǎn)率Qp =1125×2100×3600/(23×1000)= 410t/h。

3．4 　稱量系統(tǒng)

    分析比較了各種形式的稱量機構(gòu)后我們選擇了技術(shù)先進的杠桿平衡秤, 它具備精度高, 不受振動、搖晃、風(fēng)力等影響的特點, 經(jīng)過實驗在±5°擺動的狀態(tài)下能滿足砼生產(chǎn)的計量要求; 同時還可在計量系統(tǒng)中預(yù)留微機核子秤安裝接口, 其采用對連續(xù)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(tài)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(shù)應(yīng)用于水上砼攪拌站而提供經(jīng)驗并打下基礎(chǔ), 使建筑機械為跨海、跨江大橋和碼頭的建設(shè)作出新的貢獻。