間歇式瀝青混合料攪拌設備攪拌周期的探討

間歇式瀝青混合料攪拌設備攪拌周期的探討

河北省瀝青路麵智能裝備技術創新中心

廊坊德基機械科技有限公司 張春錚

間歇式瀝青攪拌設備在我國公路建設中的作用已經被業界廣泛認同。為保障良好的瀝青混合料質量，間歇式設備與目前中國材料市場的現狀非常契合，從而保證了中國公路建設又快又好的發展。

瀝青混合料的質量與很多因素有關，這裏不談其他許多因素的影響，著重分析一下瀝青攪拌周期過程與質量、效率、能源消耗之間的關係。

瀝青混合料產品質量是有質量標準要求的。為了達到這個產品質量，生產企業參考有關資料、實驗數據等製定了生產工藝指導文件。從而保證了中國公路建設中合格的瀝青混合料源源不斷的供應到建設中。

在業內一般認知中，間歇式瀝青攪拌設備的攪拌周期通常為45秒。雖然不是一個強製性標準，但是，也基本上引導了相關部門（工程設計、設備設計、監理等）成為遵守的依據。

攪拌周期包含了與之相關的各個工藝步驟，也可以說是一個攪拌時序。有些工序在時序上是重疊的，有些是獨立的，獨立的工序時序，在攪拌周期中是必須要保證的，因此它是限製攪拌周期縮短的主要因素。各個設備生產廠在設計產品時都在或多或少的通過分析時序圖以及相關要素並延申出去的工序來設計、優化、組織各自的產品。

下麵通過模擬分析攪拌過程進行分析。混合料級配以標準工況為準。

攪拌周期中包含以下工序：

1. 配料—6種骨料的順序計量；3種粉料的順序計量；瀝青的計量；

2. 各料倉數值穩定時間及開關門時間；

3. 三個稱開門放料至空稱，關門信號發出時間；

4. 攪拌---三種材料全部放到攪拌鍋中後開始計時攪拌；

5. 拌鍋放料門開至拌鍋放空，關門完成發信號的開關門時間。

上麵的第1項，粉料、瀝青與骨料可以同時計量，也就是可以在時間上重疊。取其中最長的時間。從上麵的分析和實際生產中可以看出，骨料量占級配的比例在90%以上，6種骨料計量時間最長。所以，每個生產企業都研發了不同的改進方案：一種是加大骨料倉門的麵積。使放料速度加快，縮短各種骨料的計量時間。但是，隨之而來的是骨料計量結束時的飛料誤差很大。市場上現存設備所采取的措施就是不同的大小門方案。但是，要找出快速與誤差最小的平衡點，還有一種方法就是多骨稱同時計量。相當於時間的重疊，也可以減少骨料計量時間。同樣誤差的處理也可以采取上述的方法或者是直接小門限定材料下落量。但是，後一種方法對於材料和級配允許的情況下的補料是比較難實現的。

第2項，各種材料的計量需要一個稱，通過稱量給控製係統反饋信號，實施開關門。這個過程需要時間，縮短開關門時間、縮短計量信號穩定時間、縮短計算機計算後發信號的傳輸時間是各個廠家都在研究的課題。也是計量準確性和穩定性的體現，各個廠家的控製係統也體現在這裏。

第3項，各個門的動作速度是各種機械部件性能的體現，包括氣缸、電磁閥、信號傳感器的安裝位置等。這裏麵涉及到設計人員選型時的思想、現場安裝調試人員的技術水平和對工藝的理解程度。這個時間要達到理想的最短時間。

第4項，攪拌時間。當所有材料放到拌鍋中後，開始攪拌並計時，直到經驗時間數據和實驗結果告訴你已經攪拌均勻，達到瀝青料的質量要求。這也是沒有具體數值的時間項目。現在，基本上是遵循工程設計人員、監理的要求按照他們給出的時間去設定攪拌時間。一般實驗室不去驗證這個時間，而這個時間在實際生產循環中占的比重非常大。是否合理值得商榷。後麵詳細論述。

第5項，拌鍋放料門開停留時間。這與拌鍋的設計有直接的關係，簡單的說就是門的大小。但是，如何確定拌鍋內的料已經放空，關係到循環時間，也是決定這個時間的關鍵。

通過上麵的分析我們將一個瀝青混合料的攪拌生產循環時序分析清楚了。

這個時序搞清楚後就可以有針對性的在結構設計、部件的選型、安裝調試、生產工藝參數的設定中起到指導性作用，並又快又好的生產出瀝青混合料。時間的縮短就可帶來節能減排的效應。
攪拌時間是生產過程中必須要保證的。在機械結構設計上主要是攪拌鍋、拌臂及攪拌葉片的設計，從現有拌鍋的種類上看，拌臂、攪拌葉片的傾角、攪拌軸的轉速、葉片的線速度都比較接近，這裏就不在對比分析。對於攪拌鍋的種類有兩個流派：一個是專用於瀝青混合料攪拌用的拌鍋，另一個就是改良的水泥混凝土拌鍋。瀝青混合料攪拌鍋主要體現在攪拌臂和葉片的數量上，最具代表性的就是早期的MARINI的小鍋快拌。實際上，其鍋並不小，而快拌倒是他的特點。通過對兩種拌鍋進行比較，發現，水泥型拌鍋與瀝青型拌鍋在拌臂數量上相差很多，在相同的攪拌時間內攪拌臂和葉片作用在攪拌鍋內材料的次數就多了很多。不難理解，這種快拌模式下兩種鍋達到攪拌均勻所需的時間就會明顯的縮短（就像攪拌一堆水泥，兩個人、兩把鍬與一個人一把鍬比較，哪個快顯而易見），也有學者認為水泥鍋葉片大，也會對攪拌均勻有利。各有各的特點吧！從能量守恒來分析，同規格的攪拌鍋，從其實際能耗上看，快拌要大。這些能耗是在短時間內消耗給材料的混合上了。換句話說就是相同時間內的產量會增加。生產率增加對於整機設備生產來說就是節約了能耗。

遺憾的是業內生產管理中，認知的慣性造成了攪拌時間工藝參數的慣常要求，甚至有些工程項目的質量監理要求必須達到多少秒的攪拌時間，而不是以產品質量為標準。這是保守的體現。這種做法不利於設備技術創新，不利於市場競爭。

這是攪拌時間上的分析。對於攪拌鍋門的設計，重點應該是考慮減少放空時間。對於放空時間，攪拌臂和葉片數量增加同樣有利於縮短放空時間。
各種門的開關過程的運行速度受製於部件性能，在部件的選型上如何達到一個快速、穩定、長壽命的平衡點是設計人員最大限度的考慮縮短時間的出發點。

最後是安裝調試。安裝調試非常重要，調試工程師的專業水平直接影響生產工藝參數的設定，隻有充分理解了各個生產工藝參數對縮短輔助生產時間的作用和攪拌鍋特性後的科學設置，才能使生產設備發揮出應有的生產能力。而一個攪拌周期都是用秒來計算的。每縮短一秒小時產量就會增加3%左右。綜合能耗就有可觀的降低。

所以，以攪拌周期作為間歇式瀝青攪拌設備的設計主線，通過分析其中的各種影響因素、相互關係並延伸開來，不斷的分析研究，從逆向設計走向正向設計，是提高瀝青攪拌設備生產效率的關鍵。