同步纤维专用摊铺设备喷洒系统的设计

张艳红 ，侯 芸，曹三琦，边永茹

(1.中国交建公路路面养护技术研发中心，北京 100089； 2.中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089；3.中交西安筑路机械有限公司，陕西 西安 710200)

0 引 言

同步纤维磨耗层是近年来兴起的路面预防性养护技术，该技术采用一台专用设备喷洒乳化沥青黏结料并同时摊铺拌合纤维的冷拌混合料形成磨耗层[1]。中国传统的稀浆封层车、同步碎石车均不能满足该技术的特殊工艺要求。直到2015年，中国才研制了国产化的同步纤维磨耗层专用摊铺设备并在市场上推广应用。该设备在传统稀浆封层车的基础上，根据同步纤维磨耗层“同步施工、性能优良、快速通车”的特点及要求，有针对性地开发了纤维切割装置、黏油喷洒装置。其中，黏油喷洒装置是该设备的关键核心部件。同步纤维磨耗层采用冷拌冷铺技术，要求黏层必须使用高黏改性乳化沥青；因此，设备能否对黏油喷洒量、喷洒温度、喷洒均匀性精准控制，直接关系到纤维磨耗层与原路面的黏结质量及磨耗层的使用寿命[2-4]。本文以同步纤维专用设备的黏油喷洒装置为切入点，从喷洒温度控制、喷洒流量控制及多喷嘴优化设计等方面对喷洒装置进行理论分析及系统设计，对沥青加热保温装置、乳化沥青供给装置、超黏乳化沥青喷洒装置等进行有针对性的论证设计，最终推荐满足同步纤维磨耗层对黏层同步施工、高强黏结、稳定耐久要求的黏油喷洒装置各部件参数。

由于水轮发电机调速器在工作中会受到很多外界因素的影响，由于这些因素的存在而导致原有调速器的参数发生改变，从而会影响到调速器的运行效能，最终也会影响整个水轮发电机的工作效率。要想提高水轮发电机的运行效果，只有分析和调整调速器在整个发电机组中的作用和效果才能够从根本上来改善发电机组的效用，同时，将多项式工程法这种方式应用到调速器的运行工作之中，这对于提高整个调速器抵抗外界干扰的功能以及水轮发电机组的功率是非常明显的，而且这种方式能够有效的调高整个水电站的供电的质量。

1 同步纤维磨耗层专用摊铺设备

1.1 技术要求

同步纤维磨耗层专用摊铺设备是针对同步纤维磨耗层技术、在现有稀浆封层车的基础上开发的国产化设备。开发该设备应满足的技术要求如下。

(1)黏结层喷洒、纤维切割、混合料拌合与摊铺在一台设备上完成。

(2)实现对高黏改性乳化沥青的均匀、定量喷洒。

(3)实现对高黏乳化沥青全程温度控制，具有较好的保温性能及加热性能。

采用这种方法设计的控制系统，沥青泵的容积效率变化是产生误差的主要因素。沥青在低温(≤100 ℃)呈现出的流体特性不同，其黏度随温度的变化对泵出口流量产生影响，除此以外，沥青泵进出口压差、沥青泵转速、过流部件的磨损也均有一定影响。在所泵送沥青温度稳定的情形下，转速不同流量也有差异。

由于换热管壁厚较薄，可忽略其内外壁面积不等的因素，按平壁传热确定总传热系数。

(6)磨耗层摊铺厚度一致，质量稳定。

[5]...Apparently not content with its annexure of the South China Sea or being the muscle behind the world’s number-one power-in-waiting,the Chinese army has made a foray into gangsta rap.

1.2 设备总体设计

根据同步纤维磨耗层技术的要求建立总体方案。设备由汽车底盘、发动机、液压系统、乳化沥青系统、骨料仓、添加系统、电控系统、黏油喷洒装置、超黏乳化沥青输送系统、粉料系统、气路系统及水系统组成[5-7](图1)。设备车身整体呈箱式结构，上部工作装置由前后两部分组成，前部为上装发动机系统，后部为储料仓及机架。发动机、分动箱和液压泵等安装在前部平台；添加剂罐、液压阀组和传动系统安装在左侧平台板；右侧平台板装有黏油沥青箱、乳液加热循环系统、高黏沥青泵送系统；矿物细料及纤维系统安装于设备后部；沥青喷洒装置、气路控制系统及燃烧器安装在设备后下部；尾部安装有设备控制操作平台和单极双轴搅拌箱。

图1 同步纤维磨耗封层车外形

2 黏油喷洒系统的设计

2.1 装置组成

超黏乳化沥青喷洒是同步纤维磨耗稀浆封层工艺中不可缺少的一部分，主要用于养护过程中层间处治，使界面之间能有效黏结，即搅拌好的冷拌纤维混合料在摊铺时与旧路面快速、有效黏结，保证其层面合一，提高路面耐用性及使用寿命，黏层的强度、防水性符合规范要求。

超黏乳化沥青喷洒系统主要由沥青加热保温、超黏乳化沥青供给、超黏乳化沥青喷洒、喷洒量控制、气路控制等系统构成[8]，其控制原理见图2。

根据施工要求，喷洒装置主要实现在工作面上进行一定量的黏油乳化沥青的喷洒。

图2 超粘乳化沥青喷洒原理

2.2 沥青加热保温装置的设计

为了降低沥青黏度，实现均匀洒布，设备超黏乳化沥青喷洒系统必须在沥青易喷洒的温度范围进行喷洒，这就要求设备喷洒系统在静止或运输状态时应具有较好的保温性能，以减少热量散失[9-10]，且在施工前准备及施工过程中应具备良好的加热性能，以保证喷洒沥青的温度，提高作业效率。

2.2.1 热平衡

合理确定乳化沥青罐内的换热面积是导热油加热系统设计中的关键环节，换热面积小不能充分对乳化沥青进行加热和保温，换热面积过大则会造成能源浪费。此外，过多占据保温料箱内的有限空间，会增加制造和维修难度[14]。

令热沥青1 h下降温度Δt释放的热量为Q1，则

Q1=CmΔt

(1)

式中：C为沥青平均比热(kJ·(kg·K)-1)，取加热初始温度和终了温度下沥青比热的平均值；m为沥青质量(kg)。

不同温度下的沥青比热见表1。

表1 沥青比热