出盐库车辆自制洗轮系统的设计及应用

骆玉锟，朱文凯

(山东鲁泰化学有限公司,山东 济宁 272352)

山东鲁泰化学有限公司(以下简称“鲁泰化学”)前身为济宁金威煤电有限公司，成立于2003年2月28日，是山东鲁泰控股集团有限公司的全资子公司。因生产需要，盐库每天消耗1 600 t以上的原盐，盐库每天进行原盐卸车、盐库整理、原盐打堆等作业，车辆频繁进出，每次进出车轮均附着盐晶带起扬尘，既损失原料，又污染环境。因此，鲁泰化学决定在盐库出口安装自动洗轮系统，对出盐库车辆进行洗涤和保洁。

针对成品洗轮机存在冲洗不彻底、冲洗用水污染严重、自动控制不可靠、故障率高、维修费用大等问题，鲁泰化学自主设计制作了具有冲洗彻底、无人值守、自动化程度高、维护少等优点的自动洗轮系统。

鲁泰化学设计的全自动平板洗轮系统，利用高压一次水，经密集、均匀分布在不同方位和不同位置的喷嘴，对运输车辆的轮胎及底盘进行高压冲洗，然后再利用压缩空气对车辆进行吹扫，从而达到减少二次污染的目的。冲洗水经收集、沉淀、压滤后回用至化盐工序，符合环保要求的同时达到节能降耗的目的。

1 洗轮系统的设计思路

针对成品洗轮机的弊端，通过分析、论证，认为自制洗轮系统应满足以下要求。

(1)冲洗车轮要彻底，否则污染道路更严重。

(2)冲洗车轮产生的污染物要便于收集清理，污水要便于回收利用。

(3)自动控制系统要稳定可靠。

(4)整体结构要简单、故障率低，既要考虑实用性，又要考虑建设的低成本[1]。

(5)冲洗区域应有效隔离，冲洗后车身、轮胎要洁净，避免二次污染。

2 洗轮流程

在盐库出口安装自动洗轮机，洗轮机入口安装双管束红外对射探测器，车辆通过时，电源接通，洗轮机冲洗自动阀打开，高压喷嘴对车辆轮胎、底盘部位进行360°全方位高压清洗(清洗时间60～120 s可调)，从而达到将车辆及底盘彻底清洗的目的。高压清洗结束后，冲洗阀自动关闭；吹扫系统开始工作，吹扫自动阀打开，对车辆轮胎、底盘部位进行全方位吹扫(吹扫时间30～60 s可调)后，吹扫阀自动关闭；洗轮机道闸起杆，车辆出库，后轮离开电感线圈后，感应洗轮机道闸落杆。清洗水经收集、沉淀、压滤后，进入盐水生产系统回收利用。

3 洗轮系统的整体设计

洗轮系统主要由给排水系统、洗轮机管道、冲洗池、收集地沟、沉淀池、回收池、自动感应电控系统、喷水系统、车辆脱水系统、水回收系统组成。技术参数如下：配电系统额定电压，380 V(交流)；配电系统额定电流，15/30 A；使用车辆及载质量，50 t以下；冲洗压力，0.2～0.3 MPa；冲洗时间，1～120 s；冲洗耗水量，≤5 L/辆；冲洗方式，自动感应无接触。

3.2 冲洗池

冲洗池主要用于收集洗车污水，为钢筋混凝土结构，自然地坪设定为±0.00，池顶面低于自然地坪0.10 m，池底标高为-0.3 m，冲洗池长为12.0 m，宽为4.0 m，采用Φ20钢筋浇筑(中间采用混凝土支墩支撑，起到稳定作用)。

冲洗自动阀打开后，水压很大，为防止水流喷射范围过大，浪费水资源，在冲洗池两侧各设1.5 m高的挡水板(3 mm厚的不锈钢板)，有效挡住水流，不仅回收了水资源，也起到了很好的装饰作用。

3.3 收集地沟

根据洗轮机的出水量，与鲁泰化学现场环境相结合，自然地坪设定为±0.00，收集地沟底标高为-0.3 m，收集地沟长26.0 m，宽0.6 m。

3.4 沉淀池

水经过冲洗池、收集地沟进入沉淀池。沉淀池长3.5 m，宽2.3 m,池底标高为-4 m，为鲁泰化学盐水工段原化精盐水池改造利用。设置沉淀池的目的是利用重力作用，使泥沙沉淀更充分，油污浮起(油污达到一定量后用吸油棉收集)。

3.5 回收池

洗车水在沉淀池沉淀后，经折流槽(折流槽长为1.5 m，宽为0.5 m，池底标高为-1.0 m，为鲁泰化学盐水工段原化精盐水池折流槽改造利用)进入回收池，收集到的洗车净水经水泵输送至盐泥压滤系统，处理后回用于化盐工序。

3.6 自动感应电控系统

位置的检测有多种方案，可以用光电传感器、摄像头、电阻传感器和地感线圈等，综合考虑鲁泰化学现场环境，本设计采用光电传感器和地感线圈。

(1)光电传感器。

双管束红外对射探测器(光电传感器)是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。

双管束红外对射探测器包括在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器，发射器发出的光线直接进入接收器。当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时，光电开关就产生了开关信号。当检测物体不透明时，对射式光电开关是最可靠的检测模式。光电传感器如图1所示。

图1 光电传感器示意图Fig.1 Diagram of photoelectric sensor

(2)地感线圈。

地感线圈车辆检测器是一种基于电磁感应原理的车辆检测器。它通常在同一车道的道路路基下埋设环形线圈，通以一定工作电流，作为传感器。当车辆通过该线圈或者停在该线圈上时，车辆上的铁质将会改变线圈内的磁通，引起线圈回路电感量变化，检测器通过检测该电感量的变化来判断通行车辆状态。电感变化量的检测方法一般有两种：一种是利用相位锁存器和相位比较器，对相位的变化进行检测；另一种是利用环形线圈构成的耦合电路对其振荡频率进行检测。

地感车辆检测器包括地感线圈和检测器，线圈作为数据采集，检测器用于实现数据判断，并输出相应逻辑信号。检测器一般由机架、中央处理器、检测卡和接线端子组成。

通常探测线圈应该是长方形。两条长边与金属物运动方向垂直，彼此间距推荐为1 m。长边的长度取决于道路的宽度，通常两端比道路间距窄0.35～1 m。地感线圈如图2所示。

图2 地感线圈示意图Fig.2 Diagram of loop detector

3.7 给排水系统

3.7.1 供水系统选择

结合鲁泰化学现场实际情况，经试验，当洗车压力维持在0.2 MPa，主管水流速度不应高于1.45 m/s，最后确认水流速度1 m/s时洗车效果较为理想；采用现场高压一次水，选择DN125的不锈钢管为供水管道，洗轮机机身采用80 mm×80 mm的方钢。

3.7.2 喷头的选择

经综合考虑，普通运输车辆长度为10 m，轮胎高度为1.15 m，当车辆驶入后，水流直接冲洗轮胎的中下部效果较好，故喷头的设置不易过高；为充分冲洗轮胎，喷头的角度应一致；经现场设计，喷头布置为每侧3排，每排90组，喷头总计540组；采用不锈钢手动调节万向喷头，便于根据实际情况调节冲洗位置。喷头技术参数如下：直径，8 cm；试用压力，0.05～0.25 MPa；流量，1.52 m3/h。

3.7.3 排水管设计与布置

为防止管道在冬季结冰，系统在主管道最低点安装DN25排水管道，坡度为0.025，连接DN25球阀。当需要排水时，开启球阀，将水排入冲洗池回收利用。

3.8 吹扫系统

用高压一次水冲洗完毕后，轮胎及车身上存有部分一次水，如清洁不彻底容易造成二次污染，为了有效避免二次污染，利用公司压缩空气对车辆进行吹扫，时间30～60 s可调。

用DN25不锈钢管道引压缩空气至洗轮机方钢，每处高压喷头下方开1 mm压缩空气针孔，用于吹扫。

4 自动洗轮系统的保养与维护

为了有效利用洗轮机系统，达到运盐车辆不污染道路的目的，应加强日常管理与维护。

每日检查给排水系统有无异常；对洗轮机机身进行检查，若发现部分喷嘴不出水，说明喷嘴被堵，应及时清理[2]；检查电源开关及电缆线的完好可靠性，保证传感器、地感线圈工作正常。

5 全自动洗轮机的特点

各角度清洗、冲洗速度快、洁净程度高，彻底解决工程车辆对城市道路的污染；全自动清洗，红外线全自动控制与手动操作在控制箱内随意切换，操作方便；占地面积小，不影响场地内卸车、上盐；冲洗后使用压缩空气全方位吹扫，避免二次污染；冲洗水全部回收利用，节约水资源。

6 运行效果

鲁泰化学设计安装的盐库出口全自动洗轮系统于2019年3月初投入使用，从运行1年来的效果看，所有原盐运输车辆得到了有效的清洗，减少了车辆附着着盐晶的损耗，保持了盐库出口及周围环境的清洁，每年节省人力、物料损耗、环保费用合计约60万元，达到了预期的效果。该自制洗轮系统解决了成品洗轮机存在的冲洗不彻底、冲洗用水污染严重、自动控制不可靠、故障率高的问题，在氯碱生产扬尘治理中具有推广价值。