混凝土搅拌站骨料缓存系统关到位可靠性研究

混凝土搅拌站骨料缓存系统关到位可靠性研究

李丹丹 刘鹏

徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004

[摘要]

混凝土搅拌站骨料缓存系统作为商混系列搅拌站效率的保证，对生产连续性起着至关重要的作用。生产过程中，关到位信号一旦消失，整个自动生产流程将停止，设备停产，严重时甚至可致使两盘骨料混料，造成重大的混凝土质量事故。

该问题在搅拌站前期运行过程中不易发现，而一旦发生会对产品质量产生较大影响，故骨料缓存系统关到位可靠性研究对提升产品质量有较大意义。

[关键词]混凝土搅拌站 骨料缓存系统 关到位 可靠性

骨料缓存系统负责将暂存在其内部的骨料投入到搅拌主机内，投料完成后，卸料门关闭，得到关到位信号，随即触发第二盘骨料开始向皮带投料。在第一盘次搅拌过程中，第二盘次骨料被皮带运至缓存斗内，当主机内混凝土全部投入到搅拌车内后，缓存斗开始第二盘投料，此过程生产效率为最高。在缓存斗投料完成后，如果系统不能得到关到位信号，则无法触发第二盘骨料投料，生产连续性中断，生产效率降低。更严重的后果是，主机和缓存斗内均有料时，关到位信号意外丢失，料门会意外打开，造成两盘骨料混料，发生“焖机”事件。无法产生关到位信号和信号意外丢失，本文中统称“失码”故障。

一、原因分析

骨料缓存系统得到系统发出的关门动作指令后，由气缸带动卸料门执行关门动作，料门关闭到位后，经检测开关检测，发出关到位信号反馈至系统，形成闭环。故失码故障应从机械结构、检测元件、控制系统三个方面入手分析。

（1）机械结构

卸料门主体结构主要有门箱体、旋转轴及门板、气缸摇臂，见图1。如因机械干涉或气缸行程不够导致的机械结构关闭不到位，那么在早期设备调试过程中可以发现并排除。通过发生故障的现场反馈情况来看，故障的料门门板上均有不同程度的积料现象，积料厚度约8-10mm左右，积料主要来自黄砂和水泥，二者结合之后，如不及时清理，随着时间推移积料情况会不断恶化，见图2。积料情况严重后，导致机械结构关闭不到位。

图1 图2

图1所示为卸料门关闭状态，如生产过程中，此状态下气缸缸杆伸出端意外断气，而斗体内部有料的情况下，该料门的结构无法实现自锁，断气后物料会冲开气缸，意外开门，关到位信号立即丢失。

（2）检测元件

卸料门的开关位置与气缸缸杆状态有关，用来检测关到位的磁性开关通常安装于气缸缸体上，依靠检测活塞上的磁石来判定料门的位置，见图3。

图3

磁性开关用螺钉紧固于气缸缸体上，其检测范围一般只有几毫米，而长时间运行后，气缸受冲击、以及受外部恶劣的环境影响，经常会发生松动、位置改变现象，造成信号不稳定，易发生失码现象。

通过与现场服务人员沟通发现，关到位信号发生失码后，服务人员通常先调节磁性开关的位置使信号恢复，而往往不去排查根本原因，比如积料，反而会带来更严重的后果。

（3）控制系统

主机除尘器放置在缓存斗上方，并设有除尘翻板门，当缓存斗卸料门打开向主机内投料时，除尘翻板门关闭，除尘器对主机除尘；当缓存斗卸料门关闭时，除尘翻板门同时打开，翻板门上堆积的脉冲反吹下来的水泥落在缓存斗卸料门上。随即下一盘骨料中的黄砂与之结合，恶化料门积料情况，见图2，图4。

图4

二、设计改进

（1）机械结构

原缓存斗卸料门全开角度为52°，存在一定的积料死区。但由于缓存结构所限，要求卸料门不仅要完成卸料，还需要对物料有一定的导向作用，即尽可能将料流导向主机中心；同时料门关闭时，要求气缸输出力矩最大；并结合气缸行程，最终确定改进后的料门全开角度为60°，增大角度后积料死区进一步减小，但并未完全消除。

为完全消除积料死区，需改变料门旋转轴与门体之间的相对位置，即由正后方移至左下方，见图5。

图5

由图5可以看出旋转轴位置改至B点后，料流全部从门板上冲刷而过，几乎无积料死区。

（2）检测元件

磁性开关检测范围过小，为了防止信号不稳定时经常调整其位置，更换为检测范围更大的接近开关，旨在提高检测元件的稳定性，而一旦出现信号消失现象，要从根本原因查起。

（3）控制系统

除尘控制方案调整，使缓存斗卸料门关闭之后，延时一段时间，除尘翻板门打开，反吹下来的水泥会落在下一盘骨料上，而不是直接落在门板上，避免积料情况恶化。

（4）增加断气自锁功能

引入空压诱导止回阀，一旦系统意外断气，该阀可充当单向阀，使料门能够自保持60秒以上而不被物料冲开，操作人员能够有足够时间将主机内物料排空，避免事故发生。

（5）增加积料自清理功能

采用聚氨酯材质衬板代替钢结构衬板，减少衬板对物料的亲和性，防止粘料。同时设计机械限位结构，使衬板在开门过程中有敲击动作，关门过程中有一定弯折动作，防止物料长期板结在衬板上，影响料门关到位，实现自清理，见图6。

图6

三、改进效果

经过以上多个方向的改进，在不增加成本的情况下，显著减少了中途缸卸料门积料量，有效降低了中途缸关到位信号失码概率，同时延长清理周期，系统可靠性稳定提升。目前已投入市场的新结构，搅拌站生产方量均过万方，无关到位信号失码反馈。

四、总结

关到位信号失码现象是搅拌站前期运行过程中不易发现的质量问题，通过对其深入研究，找到根本原因，从设计上多方向改进，取得了预期效果，同时形成相关的设计规范性文件、控制文件、以及指导文件，为后续设计、加工、安装调试提供指导和借鉴。只有立足于本研究领域，对质量问题进行深入研究，才能不断提高产品质量和可靠性。