陳航

摘要： 傳統(tǒng)水泥漿制漿系統(tǒng)存在著很多不足，比如說自動化程度低下、完全依靠人工上料、配比誤差大、需要多臺同時工作、需要人工較多、產量低下，精度低等，這種方式很難適應大規(guī)模施工的需要。而高速泥漿自動攪拌機配以先進的電子稱量和自動控制裝置既提高了配比精度和產量，又可以節(jié)省了人力物力。在創(chuàng)造了良好的效益的同時，也大大提高了工效

關鍵詞： 自動制漿系統(tǒng) 雷達物料計 稱重配料控制器 配方 供漿

一、工程簡介

錦屏水電樞紐工程輔助洞位于四川省涼山彝族自治州木里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣上，由兩條平行的單車道隧道組成，是錦屏一級、二級水電站前期工程的關鍵施工項目，其主要作用是溝通錦屏工程東、西端的交通，兼起到超前勘探洞的作用。

錦屏水電樞紐工程輔助洞工程具有埋深大、地應力高、高壓大流量涌水頭等特點，是世界級的具有挑戰(zhàn)性的工程。2005年元月8日在輔助洞東端B洞遇到高壓突涌水，3月30日A洞又發(fā)生大流量突涌水，使工程施工嚴重受阻，給施工帶來了很多困難。有關各方經過反復研究總結并結合工程實際，最終明確了“預案在先、快速掘進、擇機封堵、堵排結合”的原則，才使施工取得了較大進展。

二、自動制漿系統(tǒng)的設計

東端輔助洞內對不同的地下漏水和涌水分別采用不同的方法進行處理，對巖石小裂隙分散的漏水點采取局部封堵灌漿、對巖石大裂隙涌水點采取引排、封堵灌漿等。施工戰(zhàn)線長達7km，預計總鉆孔進尺約為32539m，總灌漿量約為4655t，而合同工期只有不到15個月，在戰(zhàn)線長、交通不便、工期短、灌漿量大的情況下，要完成甲方和業(yè)主要求的合同工期和工程量的要求，必須建立一套自動制漿系統(tǒng)才能滿足施工需要。要在洞內、外建造一套自動制漿系統(tǒng)存在很多難點和技術難關。要分別解決水泥的運輸、水泥在洞外的儲存、洞內場地極為有限，經過多次研究討論，我們最終確定了合理的設計方案。

隧洞內直徑只有6m，洞墻壁還沒做水泥襯砌保護，到處摻差不齊，有的洞頂至地面高度還不到6m，且洞內還須留出交通通道，以便施工機具、設備等通過。為了使輸送漿的距離不至太遠，集中自動制漿站只有設計在中心部位，分別往兩頭輸送才較合理。洞內的交通主要由有軌電瓶車拖動梭式礦斗車來運送施工人員、設備和出碴。水泥廠的水泥運輸罐車只能運送到洞口，因此在洞口需設計安裝2個100t的水泥罐，用來儲存汽車外運來的散裝水泥。洞內集中自動制漿站也需設計安裝個50t的水泥儲存?zhèn)}，從洞口水泥罐處往洞內集中自動制漿站水泥儲存?zhèn)}運輸散裝水泥亦需要一臺有軌平板運輸車和一壓力式水泥運輸罐來完成。為了能達到自動裝卸散裝水泥，洞口的兩水泥罐需安裝兩臺螺旋輸送機，有軌平板運輸水泥運輸罐車上需安裝一臺空壓機和卸料管路。

我們選用了Plus-530型雷達物料計和QQZ型智能數(shù)字顯示報警儀，來實現(xiàn)洞口水泥罐通過漏斗下方安裝的螺旋輸送機往有軌平板運輸水泥運輸罐車上輸送散裝水泥裝滿料時的自動控制。為了防止水泥罐中的水泥在下料過程中形成拱型不下料，在水泥罐下部設計了破氣拱裝置，其由空壓機的放氣閥管處連接高壓管至氣水分離器，再用高壓管連接至電控氣門換向閥至分氣鋼管，它有八個出氣口分別與水泥罐下部漏斗型斜坡段周圍氣嘴相連接，用控制螺旋輸送機交流接觸器的常開觸點來控制電控氣門換向閥的通斷，從而達到在下水泥料時破拱，使水泥順利下料。

洞內的50t水泥儲存?zhèn)}因受高度限制，坡度不可能做得很陡，除安裝以上破氣拱裝置外，在漏斗較緩的斜坡段再增加2臺平板振動器，確保水泥儲存?zhèn)}中的水泥順利下料。

三、自動制漿系統(tǒng)的應用

經過2個來月的設計、加工、研制、安裝、調式，終于成功設計、建造了一套適合錦屏電站輔助洞施工使用的自動制漿系統(tǒng)。

本工程的自動制漿系統(tǒng)在輔助洞B洞洞口處安裝2套100t水泥罐，用來儲存散裝水泥。

水泥罐內水泥物料的測量，使用PLus-503智能型雷達物位計進行測量。水泥罐進散裝水泥料時，當罐內水泥料達到設置的上限滿料位置時將報警和顯示，以提醒水泥罐車放料人員停止往水泥罐進水泥料操作。水泥罐放料時，當罐內水泥料達到設置的下限物料位置時，將自動控制放料螺旋輸送機停止放水泥料。

3.1. PLus-503智能型雷達物位計簡介

PLus-503智能型雷達物位計安裝在水泥罐頂部，裝在與進料管的對面，離水泥罐邊距離為1/6水泥罐直徑處。其測量原理為：發(fā)射能量很低的微波脈沖通過天線系統(tǒng)發(fā)射并接收。雷達波以光速運行。運行時間可以通過電子部件被轉換成物位信號。一種特殊的時間延伸方法可以確保極短時間內穩(wěn)定和精確的測量。即使工況比較復雜的情況下，存在虛假回波，用最新的微處理技術和調試軟件也可以準確的分析出物位的回波。

3.2.QQZ型智能化數(shù)字顯示報警儀簡介

雷達物料計安裝在100t水泥罐頂部，是個測物料位的傳感器，其信號線連接到配電柜中的QQZ型智能化數(shù)字顯示報警儀。其外形如圖2所示。

圖2 QQZ型智能化數(shù)字顯示報警儀外形圖

3.2.1設置上限報警（AL1）及下限報警（AL2）

先設置上限值，即設置水泥罐滿罐時的高度，一般從放料口量至雷達物料計時應留出0.5m的富?？臻g。再設置下限值，即為水泥罐放料口位置。我們使用的水泥罐內部從放料口至罐頂雷達物料計的高度為13.5m，，故上限可設置為13m，下限2設為0即可。

3.2.2進行設置參數(shù)

根據(jù)配置和使用情況來設置儀表的內部參數(shù)，我們主要設置了以下幾個參數(shù)：

①dIP表示小數(shù)點位，置設為1 ，顯示1位小數(shù)；

②dIl表示輸入下限顯示值，設置為0.5。

③dIH表示輸入上限顯示值，設置為13。

④oP表示輸出信號選擇，設置為4時，輸出為4～20mA。

⑤outL表示變送輸出下限設定，設置為0。

⑥outH表示變送輸出上限設定，設置為13。

⑦Sn表示輸入規(guī)格，設置為33，即為0～5V電壓輸入。

經以上安裝和設置后，便可對洞口水泥罐進行進料或卸料。

3.3 洞內自動制漿站系統(tǒng)

根據(jù)設計思路，綜合考慮洞內情況，選擇合適空間的位置，把洞內集中自動制漿站系統(tǒng)放在橫洞與A洞交叉口的空間較寬敞位置。系統(tǒng)由50t水泥儲存?zhèn)}、氣灰分離器、螺旋輸送機、1.2m3高速攪拌機、水泥儲漿桶、控制柜、供漿泵和供漿管路等組成。

散裝水泥由有軌平板水泥運輸車運輸至洞內集中制漿站系統(tǒng)，把平板水泥運輸車的卸料管與50t水泥儲存?zhèn)}進料管相連接，插上空壓機電纜，啟動空壓機，當壓力達到0.2Mpa時，便可開啟放料閥門，往50t水泥儲存?zhèn)}進料。

洞內集中制漿站系統(tǒng)的50t水泥儲存?zhèn)}下部漏斗連接螺旋輸送機，其出料口用帆布袋連接至1.2m3高速攪拌機。攪拌機底部四角安裝了4個2t的稱重傳感器，攪拌機的出料管口閥門上安裝有電控氣門換向閥控制的氣缸，當攪拌好漿后，可自動放漿至下方的儲漿攪拌桶內，機組要漿時，再由供漿泵送漿。然后再把各傳感器和各種電機（攪拌機、空壓機、螺旋輸送機、供水泵、供外加劑泵等）及電控氣門換向閥控制線等跟控制柜相應位置連接好，設置好稱重配料控制器的各項參數(shù)，輸入需要的各種配方，便于進行自動制漿操作。

集中制漿系統(tǒng)的自動制漿過程為：合上控制柜的一、二次總開關后，啟動稱重配料控制器開始配料按鈕，攪拌機先開始轉動，挑選本次制漿使用的配方號，開始配料稱量時先啟動供水泵往攪拌機中加水，當水的重量達到配方中第一種料的設定重量時，自動停供水泵，并自動啟動螺旋輸送機往攪拌機中進散裝水泥，當達到配方中第二種料的設定重量時，自動停螺旋輸送機，并自動啟動供膨潤土和外加劑的混合液體泵，往攪拌機中進料。當達到配方中第三種料的設定重量時，自動停液體泵液體泵（配方中第四種料不要時可設為0），按設定的延時時間進行攪拌。到達延時時間后，自動由電控氣門換向閥控制的氣缸自動打開攪拌機放料閥門往儲存攪拌桶中放漿。當某個機組需要漿時，打開通往此機組主管路的閥門，啟動供漿泵便可供漿。機組近時，直接輸送到其雙槽攪拌機中，若距離較遠，中間需增加接力的儲存攪拌桶再送往機組。

四、結論和工效分析

在自動制漿系統(tǒng)安裝前，洞外由水泥廠家運來袋裝水泥（每袋50kg），堆放在洞口的臨時倉庫，再由梭式礦斗車運進洞內的人工制漿站，裝卸袋裝水泥全由人工完成，每次從洞口往洞內運送20～30t袋裝水泥連裝帶卸再加上路途約需近十個小時。用人工拆袋裝水泥倒入1.2m3攪拌機中制漿，攪一槽漿約需20～30min。

自動制漿系統(tǒng)運行后，由有軌平板水泥運輸車從洞口水泥罐處，把水泥罐中的散裝水泥用螺旋輸送機裝入到有軌平板水泥運輸車罐中，再運到洞內集中制漿站，卸到水泥儲存?zhèn)}中，至卸完才需約1個多小時左右，與人工裝卸散裝水泥相比工效提高約9-12倍。

用集中自動制漿站系統(tǒng)攪拌機攪拌一槽1.2m3水泥漿，只需3～5min，與人工攪拌相比，提供工效約5～6倍，而且人工裝卸袋裝水泥和拆包攪拌制漿，環(huán)境污染大，而自動制漿系統(tǒng)都是在封閉的環(huán)境下裝卸和攪拌，基本沒有環(huán)境污染。人工裝卸袋裝水泥和攪拌水泥漿不能滿足供漿需要，且制出的漿液比重不太穩(wěn)定（有人為因素影響）。而自動制漿系統(tǒng)完全能滿足施工現(xiàn)場供各種配比漿液的需要，換配比極為方便，制出的漿液比重很穩(wěn)定，完全符合技術要求，保障了灌漿工程漿液質量和需求數(shù)量的需要。創(chuàng)造了良好的效益，并大大提高了工效。