混凝土搅拌楼强制式改自落式技术实现

曹玉芬，冯新红许 杰

（1. 杭州江河机电装备工程有限公司，浙江 杭州 310012；2. 浙江省水利水电装备表面工程技术研究重点实验室，浙江 杭州 310012）

从20世纪50年代开始，我国开始研制生产混凝土搅拌楼。随着国民经济的迅速发展，为了适应和满足大规模经济的迅速发展，混凝土搅拌楼得到快速的发展。目前我国的混凝土搅拌楼各方面性能均能达到世界先进水平，不仅满足国内工程建设需求，而且还出口海外。经过多年快速的发展，也带来了另一个问题，目前混凝土搅拌楼的保有量较高，混凝土搅拌楼的设计使用年限较长，而在单个工程的使用工期较短，如何更好的提高旧设备的利用率，是目前需要考虑的问题。

1 强制式和自落式楼型比较

在水利水电工程中，由于混凝土配比、施工工艺的不同，选用的混凝土搅拌楼也有所不同。根据搅拌主机的不同，可分为强制式混凝土搅拌楼和自落式混凝土搅拌楼。如云南黄登水电站采用碾压混凝土重力坝，主要使用三级配碾压混凝土，对搅拌机的搅拌能力、搅拌合易性、生产率有较高的要求，因此选用了HL320-2S4500L强制式混凝土搅拌楼；而新疆JH水电站二级枢纽拱坝使用四级配混凝土，需要搅拌机能适应150mm的大骨料粒径，因此需要采用HL400-4F5000L自落式混凝土搅拌楼。HL320-2S4500L搅拌楼和改造后的HL400-4F5000L搅拌楼主要区别见表1和图1-2。

表1 两种搅拌楼参数比较表

图1 HL320－2S4500L型强制式搅拌楼

图2 HL400－4F5000L型自落式搅拌楼

2 改造内容

根据分析，HL320-2S4500L搅拌楼和HL400-4F5000L搅拌楼最主要的区别是选用的搅拌主机不同以及由此带来的进料等问题，所以在把强制式混凝土搅拌楼改造成自落式混凝土搅拌楼过程中，需要在原有主结构不变的基础上，对搅拌机支持结构、搅拌机进料机构和配料系统进行改造。

2.1 搅拌机支架修改

HL320-2S4500L搅拌楼搅拌机支架跨距为9.5m×6m，搅拌层布置如图3所示；在原平台要放置4台JF5000型自落式搅拌机，并且要保证多个搅拌机进料和出料不能相互影响，在原来平台上没法实现。考虑增加2组桁架柱，将截面增加到9.5m×8m，这样在最大限度保留原有结构基础上，解决了4台自落式搅拌机的布置问题；同时，2组桁架柱的设置加强了支撑强度，且增加了平面内刚度。通过受力分析，增加后的结构满足4台自落式搅拌机运行状况下强度、刚度的要求。增加桁架柱后搅拌层布置如图4所示。

图3 HL320-2S4500搅拌层布置图

图4 HL400-4F5000L搅拌层布置图

2.2 搅拌机进料装置改造

HL320-2S4500L搅拌楼配置2台搅拌机，称量完成的骨料通过翻板门进入选定的搅拌机，称量完成的粉料通过正反输送螺旋机选择进料搅拌机，翻板门和正反输送螺旋机的局限性都是只能用于2台搅拌机的进料控制，因此需要对搅拌机的进料装置进行改造。设计采用回转给料器给4台搅拌机供料，称量完成的骨料和粉料在集中料斗汇总后，通过回转给料的溜管进入对应的搅拌机。翻板门进料装置和回转给料器比较如图5所示。

图5 翻板门进料装置及回转给料器进料对比图

虽然回转给料器的高度和设备大小要大于原来的进料设备，由于翻板门卸料进入2台搅拌机时，溜管需要一定的斜度，这给回转给料器的设置提供了空间，使得回转给料器安装得以实现。集中料斗也因回转给料器的圆形接口，由原来的长方棱椎体改变成圆锥体，实现了接口的对接。

2.3 粉料配料系统改造

进料装置发生了变化，由独立采用正反螺旋机给搅拌机供料，改为进入合料斗后统一进料。这需要粉料配料装置高于集中料斗，因而把粉料配料系统放置在配料检修层，从而实现粉料称量完成后落入集中料斗。由于粉料配料高度的变化，粉料螺旋机的角度过大，在不改变副楼主体结构的前提下，需要改变粉料配料螺旋机的角度进行调整，通过拉开主副楼之间间距来满足螺旋机输送量所需的角度。根据放样计算，螺旋机的输送角度由原来的14.7°（最大角度）变为38.5°（最大角度），改变后的最大角度满足螺旋机输送量要求。改造前后粉料配料系统对比如图6所示。如果由于配料系统的提高，无法通过螺旋机角度的调整实现配料，可以通过加高副楼基础，整体抬高粉料仓的高度，减低螺旋机提升高度，减小角度。

图6 改造前后粉料配料系统对比

2.4 其他设备改造

搅拌机数量和形式的变化需要对水秤斗进行改造，增加卸水口和卸水管路。因自落式搅拌机的出料采用气动倾翻，每台搅拌机的倾翻出料由2台QGD-CA-400B-1000-B1型号的气缸驱动，单台搅拌机卸料时耗气量约为0.25m3，因此对4台搅拌机的倾翻复位动作设置对应的1m3储气罐来满足耗气量的需求，并对相应的管路进行调整。由于搅拌机的变化，还需要对驱动控制和出料控制进行修改。强制式4.5m3搅拌机的单电机功率为110kW，必须采用“星三角”等减压启动的方式；而倾翻自落式4.5m3搅拌机的单电机功率只有30kW，可以采用直接启动的方式。采用自落式搅拌机虽然在驱动电路上变的更简单，但是增加了较多的控制信号，如回转斗旋转到位、上仰到位、复位缓冲、倾翻到底等，增加了控制逻辑和互锁。图7为改造后搅拌机倾翻出料控制图。

图7 自落式搅拌机出料控制

3 工程应用

新疆JH二级枢纽坝址位于精河县境内，是本工程水量调节水库，兼有发电功能。枢纽由混凝土拱坝（含泄洪表孔、放水底孔）、水垫塘及二道坝、发电引水系统和电站、生态放水洞、过鱼建筑物等组成。混凝土拱坝最大坝高167.5m，建筑物级别为1级，电站进水口、发电引水洞、坝后水垫塘及二道坝、生态放水洞为2级建筑物，电站、过鱼建筑物为3级建筑物。坝肩边坡为1级，拱肩槽边坡、水垫塘边坡、发电引水洞进口边坡为2级，厂房后边坡为3级。在工程建设中，需要使用四级配混凝土，同时根据施工进度及生产率的要求，混凝土生产系统采用HL400－4F5000L型自落式搅拌楼。而施工单位目前没有可调配使用的自落式搅拌楼，库中有多台类似楼型的强制式搅拌楼。为了节约成本，减少让费，提高旧设备的利用率，我公司对HL320－2S4500L型强制式搅拌楼进行了技术改造。项目从2018年1月开始实施，4月份完成设备制造，目前已完成安装调试，实现了在原有结构基础上安装自落式搅拌机的设想，达到预期效果。

4 结束语

在保持原有主结构不动的基础上，通过对HL320－2S4500L型强制式搅拌楼的搅拌机支撑结构、搅拌层平台、搅拌机进料装置、粉料配料系统、空气管路系统和电气控制系统的改造，以及搅拌主机的更换，实现了强制式搅拌楼到自落式搅拌楼的改造，为旧混凝土搅拌楼的改造升级提供了一条新的思路，节约了资源，提高了旧设备的利用率。