第四章  搅拌站机械设计与配置的技术条件

 

第一节  搅拌系统

 

搅拌机以作业方式来划分可分为周期式和连续式两类。国家标准定义的搅拌机和搅拌站为周期式（batching）。关于连续式可参见“搅拌站术语与概念”有关章节。

搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。强制式的罐体不动，搅拌轴旋转，通过搅拌臂带动搅拌叶片对罐体内的物料进行强制导向搅拌；自落式拌筒旋转，借助安装在拌筒内的搅拌叶片，使物料抬起，物料靠自身重力跌落，并产生轴向串动，从而实现搅拌效果。两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在30-60秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，制备专用或特种混凝土时，则需较长时间；自落式的搅拌时间需翻倍甚至更长，搅拌特种混凝土困难甚至不可能。在相同的搅拌容量下，强制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加，但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。以双卧轴强制式与锥形倾翻出料自落式为例两者相比，搅拌机的驱动功率约为2.4倍，单位能耗则约为1.3倍。综合搅拌的效率、功能、质量、能耗各方面因素，搅拌站应选择强制式搅拌机作为主机，只有在骨料采用较大粒径如150㎜以上的碎石时才优先选用自落式搅拌机。

强制式搅拌机按结构型式区分为两类，一类是立式搅拌轴，有涡浆式和行星式两种，另一类是卧式搅拌轴，有单卧轴和双卧轴两种。立轴与卧轴型式的搅拌效果都很良好，两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式，同一规格机型的搅拌额定功率一般要高20﹪。对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为60㎜，规格1500L以上为80㎜，卧轴型式最大粒径一般为80㎜，规格1500L以上可达100㎜，增大驱动功率时可达120-150㎜。立轴型式的规格最大可达4m³,受拌筒直径运输尺寸的限制，大规格的机型应用较少。卧轴型式的规格最大可达6m³,双卧轴甚至做到9m³。两者的结构特点，立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条件的限制，用作搅拌站的主机，不利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计，而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置，驱动装置的维护保养工作也更方便。综合各方面因素，卧轴搅拌机更适合用作搅拌站主机。双卧轴与单卧轴型式相比，搅拌叶片的线速度低，耐磨损；罐体各部位衬板的磨损程度比较接近，衬板的使用寿命长，经济性好；驱动装置可采用双套同步运行，更有利于大规格机型的配套条件和产品系列化发展，因此，双卧轴搅拌机成为应用最广泛的搅拌站主机。

双卧轴搅拌机由罐体、搅拌轴装置、轴端密封和支承装置、驱动装置、卸料门装置和上盖等组成。我公司的JS系列双卧轴搅拌机，采用整体的罐体结构，铸钢的搅拌臂、座与方管状搅拌轴螺栓联接，相邻搅拌臂夹角90°，大尺寸搅拌叶片的欧式搅拌罐结构形式，对混凝土坍落度和骨料粒径的适应范围大。同时采用了多项公司专有技术和专利技术，如搅拌轴偏心技术，菱形衬板，卸料门偏心技术，独特的五道密封结构组成的轴端密封装置，轴端支承与轴端密封分离的结构形式等。采用两套驱动装置并列同步驱动方式，减速器有平行轴传动和直角轴传动两种型式，使搅拌机的工作运行更加可靠，维护检修更加便利，使用寿命明显提高。参见JS型混凝土搅拌机的图片。

 

 

第二节  骨料配料机

 

骨料配料机是集砂与石子的贮料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的骨料流程装置。不仅在工程站被广泛应用，也常用于商混站。配料机的型式用代号PL表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量适配的批次骨料配料容量，如PL1600表示适配1m³搅拌机，其额定出料容量为1000L，进料容量也就是骨料的配料容量为1600L。

按贮料仓的数量区分，配料机有2斗、3斗、4斗等多种，以3斗配料机为典型，能适应各种级配的骨料贮存。每仓贮料容量一般在5-15m³，大容量贮料仓上部可做成装配式以适应运输条件。为了提高有效容积，料仓下部应做成两个锥形斗的落料形式，供料采用气动控制底门开启方式。

按计量方式区分，配料机有砂、石独立计量和累积计量两种。独立计量方式的配料机在每个料仓下设置称量斗，完成配料后通过开启气动底门，分别投落到下方的水平皮带机输出。累积计量方式的配料机在水平皮带机上设置档板与皮带构成计量槽，骨料落入计量槽与皮带机一起完成累积计量。两种计量方式都采用电子称重形式，动态计量精度都能符合标准规范要求。两者相比，独立计量方式的配料机结构高度是有所增加，装载机上料作业坡道要相应加长。而累积计量方式的配料机在同样的装载机上料高度条件下，料仓结构的高度及相应的贮料容量能增加，因此更受用户青睐。累积计量方式配料机的水平皮带输送机是重载起动工作，因此驱动装置的电机功率需增加，同时计量槽的结构型式应减小运行时下部流动骨料的截面尺寸和上部骨料的压力，以降低工作能耗。

累积计量方式的配料机，骨料累积计量的实施用时t₁=∑G/Q_t（S），其中：∑G（㎏）为批次骨料总重量，一般∑G=2000E，式中：E（m³）为搅拌主机的额定容量；Q_t（㎏/s）为骨料的供料流量，Q_t=S₁·Q_g，式中：S₁（d㎡）为贮料仓底门的开口截面面积，Q_g（㎏/_S·d㎡）为骨料自由落体时单位面积流量，经验数据Q_g=12㎏/ _S·d㎡。水平皮带机将完成配料的批次骨料送出配料机的实施用时t₂=∑G/Q_s+l/v（s），其中：Q_s（㎏/s）为皮带机的输送流量，Q_s=10S_V·v·r，式中：S_V（d㎡）为计量槽里流动骨料的纵截面积，r为骨料的堆比重，v（m/s）和l_t（m）分别为水平皮带机的带速和计量槽前的输送长度。设计时考虑动态计量精度，每种骨料的计量时间宜不小于6-8（S），因此t₁宜为18-24（S），若骨料流程时序设计中累积计量的设计定时T₁较大时，也就是完成累积计量后需等待较长时间才实施配料输送流程时，也可通过现场调试S₁使t₁接近T₁。皮带机输送批次骨料的时间从工作循环周期及骨料各流程分配的时间来考虑，即使工作周期为60秒时，∑G/ Q_s=30（S），皮带机的输送能力符合≥240E（t/h）就可以，适用直投式搅拌站时，骨料投料时间就是批次骨料输送时间，则∑G/ Q_s=20（S），Q_max≥360E（Q/h）为宜。设计选型时，皮带机的带型和带宽一般按统型通用原理考虑，带速以1.25m/s，1.6 m/s，2.0 m/s为宜.必要时可以通过现场调试计量槽前端的开口截面,减小S_v使∑G/ Q_s符合实施用时的要求。

独立计量方式的配料机，由于各贮料仓可同时开始放料计量，所以计量的实施用时较小。而批次骨料的输送时间，主要是受计量斗底门的开口截面面积S₂制约，即Q_s= S₂·Q_g，另外还受各计量斗放料时序要求连贯又不重叠的影响，一般t₂﹥∑G/ Q_s。可以通过现场调试S₂实现t₂≤T₂或t₂≤T₄，即批次骨料流程实施用时接近或不大于输送或投料流程的控制定时要求。

对于骨料流程采用墙隔料场下设落地斗和计量斗，地槽设置水平皮带式的E型砼搅拌站配置形式，其流程装置工作的技术条件与独立计量方式的配料机一样，只是水平皮带机的长度因为料场与地槽长度较大及倾斜皮带机导料口位置较远而增加。

 

 

第三节  倾斜皮带输送机

 

皮带机的带型和倾角按产品结构型式及现场适用条件来选择，适用商混站的C型和E型砼搅拌站一般选平皮带，倾角18°～20°；适用工程站的C型和D型砼搅拌站一般选人字形浅花纹皮带倾角24°～30°。

皮带机的带速一般选1.6m/s或2.0m/s。输送带的带宽常用规格有650，800，1000，1200㎜。倾斜皮带机的输送能力Q_max（t/h）应能满足水平皮带机实际输出流量Q_s（㎏/s）的要求。即Q_max≥3.6Q_s。同时符合设计循环周期下分配给提升流程用时的要求，即t₃≤T₃。批次骨料提升流程的实施用时t₃=L/V+∑G/ Q_s。其中：L(m)和V (m/s)分别为倾斜皮带机的输送长度和带速，L/V就是料头的提升时间，∑G/ Q_s是批次骨料的输送或投放时间，t₃则是从料头开始提升到料尾结束提升的时间总和。

配料机形式的骨料流程包括：1、配料计量，2、水平皮带机放料输出，3、倾斜皮带机输送提升，4、中途斗暂存投料。从工作循环角度看，流程1和2组成配料工作循环，流程2和3、4（直投式则是流程2和3）组成提升工作循环，配料计量与提升在时序控制上交叉重叠，也就是前一批次骨料完成了配料放料，提升尚未结束时，后一批次骨料已开始计量。从流程的时间与周期的关系看，批次骨料的放料输送用时30秒时，也就是皮带机输送能力Q_max≥240E（t/h）时，就能满足工作周期60秒的条件。这时，t₁+t₂=24+30＜60，t₂+t₃+t₄=24+30+6=60，也就是说，皮带机输送长度和带速设计时l₀/v+L/V不大于24s，中途斗投料结束延续时间不超过6s即可，既使是料场地槽形式，水平皮带机较长，倾斜皮带机倾角较小，输送长度较长，也能实现这些技术条件。骨料直投形式取消了中途斗，不存在投料延续时间，则提升周期更短，但是从搅拌工作周期考虑，投料时间不宜超过20S。即皮带机的输送能力Q_max≥360 E（t/h）。

皮带机设计选型的结果，其最大输送能力一般都大于流量的设计参数，而工作时的实际流量取决于输出放料源头装置，实施用时与设计参数有一定的差异，运行时通过控制系统设定的流程控制定时和时序，指令相关流程的执行元器件按设计的逻辑程序工作。

皮带机输送能力的设计选型范围很大，能适配各种规格的搅拌主机，尤其是大规格机型更是非它莫属。而且倾斜皮带机还可增设防护性蓬盖，维修保养用廊道，配置为固定式搅拌站时可作全封闭包封。

 

 

第四节  粉料筒仓

 

大宗粉状原材料如水泥、粉煤灰、矿渣粉、膨胀剂等都采用筒仓贮料。筒仓规格有100t，150t，200t，300t甚至更大，筒仓的储存容量越小，搅拌站连续生产混凝土时对粉料供应渠道的流通要求越高。一般固定式双机组商混站，每个机组配大规格筒仓两座，分别储存2种标号水泥粘结剂，配小规格筒仓两座分别储存粉煤灰矿渣粉等掺和料，两机组合用一个小规格筒仓储存膨胀剂。一般移动性的工程站可配较小规格筒仓3座，200t以上筒仓受运输条件限制需在现场制作。

筒仓由筒体、风帽、支腿及梯子等组成，贮料筒体上下侧壁装有料位器，下部锥体设有破拱装置，内外壁设梯子，顶部有检修进口，并设置排气除尘风帽，进灰管从支腿旁直通筒体上部。粉料通过散装水泥输送车接头与进灰管连通直接送入贮料筒体。

搅拌站使用袋装水泥生产混凝土时，可选配辅助设备袋装水泥气力输送泵送入筒仓的贮料筒体。参见搅拌站主要辅助设备章节。

 

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