陳臨泉　周仲義（中國水利水電第三工程局有限公司陜西西安710000）

淺析枕頭壩一級水電站砼系統(tǒng)優(yōu)化措施

陳臨泉周仲義
（中國水利水電第三工程局有限公司陜西西安710000）

為完成2012年度砼生產(chǎn)任務(wù)以及度汛要求，本文通過對枕頭壩一級水電站砼生產(chǎn)系統(tǒng)原有的2 座HL240-2S3000L強制式攪拌樓生產(chǎn)程序進(jìn)行了改造設(shè)計，將衡量系統(tǒng)的程序進(jìn)行了優(yōu)化，改變了砼生產(chǎn)的步序關(guān)系，以期為類似案例提供借鑒。

砼生產(chǎn)系統(tǒng)；改造優(yōu)化；措施分析

1　項目概況

枕頭壩一級水電站是大渡河干流上規(guī)劃的第19個梯級水電站，位于四川省樂山市金口河區(qū)上游3km處。該電站為河床式廠房，電站裝機容量720MW，主要任務(wù)為發(fā)電，兼顧下游用水。工程等級為二等，規(guī)模為大（2）型工程。由于壩址上游與著名的國家地質(zhì)公園“金口河大峽谷”僅鄰8km，壩址周邊地勢陡峭，因此，可用的施工用地緊張。為了節(jié)約工程投資，減少規(guī)劃用地，本工程在大壩下游約1km處的臺地上集中布置了一座砼生產(chǎn)系統(tǒng)，由2座HL240-2S3000L強制式攪拌樓組成。它承擔(dān)了整個工程所需的近150萬m3砼的生產(chǎn)供應(yīng)任務(wù)。由于該系統(tǒng)為本工程唯一的砼生產(chǎn)系統(tǒng)，因此，對系統(tǒng)設(shè)備的完好率和保證率提出了更高的要求。

2011年10月中水三局中標(biāo)大渡河枕頭壩一級水電站大壩及發(fā)電廠房工程。由于上述砼生產(chǎn)系統(tǒng)已由業(yè)主方出資、導(dǎo)流明渠段標(biāo)承包人承建、使用，已完成了該標(biāo)段全部工程，約40萬m3。期間最高產(chǎn)量7.4 萬m3/月。因此，該系統(tǒng)于2011年12月19日移交給中水三局用于大壩及廠房工程使用。招標(biāo)文件還進(jìn)一步要求，本標(biāo)要充分利用移交的設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行增容改造并負(fù)責(zé)運行和維護(hù)，以滿足大壩及廠房砼高峰期的產(chǎn)量生產(chǎn)要求。

根據(jù)施工組織設(shè)計總進(jìn)度安排和2012年度汛要求，砼生產(chǎn)系統(tǒng)須滿足高峰月澆筑強度10.64萬m3的要求，通過對現(xiàn)場的實地考察和招標(biāo)文件的研究，以及對原有砼生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝布置、設(shè)備選型及生產(chǎn)能力進(jìn)行了分析及校核。由于高峰月砼澆筑強度10.64萬m3發(fā)生在2012年8月～11月，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計手冊》第四卷［1］，得出系統(tǒng)小時生產(chǎn)能力Qmax=320m3/h。

另根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》DL/T5144-2001［2］中表7.1.4“強制式攪拌機最少拌制時間為75s，加冰砼的拌制時間應(yīng)延長15s，出機的砼拌和物中不應(yīng)有冰塊”的要求，以及現(xiàn)場考證與實際測定，目前系統(tǒng)配置的2座HL240-2S3000L型攪拌樓實際生產(chǎn)能力之和約為280m3/h，不能滿足溫控砼生產(chǎn)強度要求。因此，投標(biāo)文件的技術(shù)方案中擬增設(shè)1座預(yù)冷式HZ90-2S1500L型強制式攪拌站，用以彌補砼月強度要求的不足。

2　理論依據(jù)研究

中標(biāo)進(jìn)駐施工現(xiàn)場后，立即組織相關(guān)工程技術(shù)人員對標(biāo)簽的技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化，力求降低成本。按原投標(biāo)技術(shù)方案，需新增一套預(yù)冷式的HZ90-2S1500強制式攪拌站。然而，這將投入近580萬元的設(shè)備及建安費用，若再將系統(tǒng)運行期間的人工費、材料費、機械使用費、水費、電費、以及其他間接費用均計入其中，則是一筆較大的投入。因此，經(jīng)過相關(guān)專家及工程技術(shù)人員認(rèn)真研究和仔細(xì)論證后決定，不再新增一套預(yù)冷式的HZ90-2S1500強制式攪拌站，而是對現(xiàn)有的2座攪拌樓HL240-2S3000L型的生產(chǎn)程序進(jìn)行必要的改造、優(yōu)化，深挖設(shè)備潛能，從而提高小時生產(chǎn)率，以滿足砼高峰月強度的要求。

HL240-2S3000L強制式攪拌樓內(nèi)設(shè)自動衡量系統(tǒng)一套和仕高瑪水工型攪拌機2臺，單機方量q=3m3/盤，為典型的“1樓2機”設(shè)置，攪拌樓的砼生產(chǎn)過程分為：配料衡量→分批下料→定時攪拌→卸料四個步驟，雙機相互交替循環(huán)。在研究分析過程中發(fā)現(xiàn)：由于不設(shè)中間集料斗，每盤攪拌罐卸料結(jié)束、關(guān)閉出料門回零后，都將會給工控機一個信號反饋，使其進(jìn)入下一罐砼的物料配料衡量，即：自攪拌機卸完料結(jié)束，至下一盤料入罐之間存在近30S的空轉(zhuǎn)時間，該時段實為配料衡量和下料時間，下料時間是無法進(jìn)行優(yōu)化的，但是，假如預(yù)知了下一盤的生產(chǎn)信息，就可以讓控制系統(tǒng)的配料衡量流程往前提，因此，為了提搞攪拌樓的實際生產(chǎn)能力，我方對系統(tǒng)進(jìn)行了理論模擬測算實驗，首先對影響攪拌時間的一些生產(chǎn)條件做如下假設(shè)：

1）配料衡量時間不變，t1=15（S）；

2）下料批次及下料時間不變，t2=15（S）；

3）攪拌時間不變，t3=75（S）；

4）放料時間不變，t4=30（S）；

在進(jìn)行了上述時間的假設(shè)后，為了論證研究系統(tǒng)改造的可行性，首先通過甘特圖模擬測算出攪拌樓的生產(chǎn)效率，并截取其中6盤砼的生產(chǎn)理論時間數(shù)值進(jìn)行比對，具體見圖1。

圖1　HL240-2S3000L型攪拌樓生產(chǎn)程序?qū)Ρ雀侍貓D

圖中所示1#、2#分別為兩座攪拌樓的編號，A、B為每座樓的兩臺攪拌機的編號。其后為每個攪拌機連續(xù)生產(chǎn)3盤砼所用的時間。根據(jù)上圖可知，在相同條件下，兩樓分別連續(xù)生產(chǎn)6盤后，2#樓的生產(chǎn)時間比1#樓縮短30s完成。分析其原因就是1#樓采用的生產(chǎn)程序的循環(huán)步序是“對接”關(guān)系，而2#樓則采用的是“搭接”關(guān)系。因此，經(jīng)過理論依次推算得出，1#樓的雙機生產(chǎn)能力為Q1=2×26盤/h，小時生產(chǎn)能力為156m3/h。2#樓的雙機生產(chǎn)能力為2×30盤/h，小時生產(chǎn)能力為180m3/h。由此可見，2#攪拌樓的理論生產(chǎn)效率較1#攪拌樓提升了約15.38%左右，并依此結(jié)論作為對原HL240-2S3000L拌樓生產(chǎn)程序改造的理論依據(jù)和保障前提。具體技術(shù)措施如下:

（1）原有各物料衡量斗的投料必須全部卸空回零后，統(tǒng)一進(jìn)行下一盤的衡量。為了提高衡量速度，各個秤斗可以自行完成衡量程序，達(dá)到配料增效的目的。

（2）針對每種砼的級配、坍落度，在滿足強度要求的前提下，通過工藝試驗可以進(jìn)一步優(yōu)化攪拌時間，從而提高生產(chǎn)效率。

表1　1#、2#攪拌樓新舊系統(tǒng)小時強度對比表

（3）假如預(yù)知了下一盤的生產(chǎn)信息，就可以讓控制系統(tǒng)的配料衡量流程往前提，經(jīng)過實踐，在攪拌樓的進(jìn)車道設(shè)置車輛編碼信息識別系統(tǒng)，使車輛的信息反饋到軟件控制系統(tǒng)，衡量程序就可以實現(xiàn)提前配料，從而提高了攪拌樓的生產(chǎn)能力。

3　實踐與應(yīng)用

針對水工砼生產(chǎn)控制系統(tǒng)優(yōu)化的問題，本項目由專業(yè)軟件公司——上海思偉軟件有限公司對攪拌樓的程序進(jìn)行優(yōu)化和改造。通過近2個月的系統(tǒng)改造和程序修改，2012年8月30日，改造后的新程序在2#攪拌樓正式投入使用，1#攪拌樓依然采用舊程序，已達(dá)到相互比對的效果。由于現(xiàn)場砼生產(chǎn)的不均衡性，現(xiàn)場通過集中安排后，分別對2座攪拌樓進(jìn)行了性能測試，形成大渡河枕頭壩一級水電站1#、2#攪拌樓新舊系統(tǒng)小時強度對比表，數(shù)據(jù)見表1。

通過對比分析可看出，1#樓（1#拌臺）于2012年9月25日13:01時～13:59時，共生產(chǎn)常態(tài)砼150m3，去除1794#、1799#小票方量后，再減掉1794#小票占用的1min的生產(chǎn)時間，經(jīng)計算，B樓的常態(tài)砼實際生產(chǎn)能力為：［（150-3-12）÷（60-1）］× 60=137.28m3/h。

2#樓（3#拌臺）的2012年9月30日08:04時～09:04時內(nèi)共生產(chǎn)各類砼177m3，去除其中3581#、3582#碾壓混凝所占的方量18m3和5min的生產(chǎn)時間，2#樓常態(tài)砼實際生產(chǎn)能力為［（177-18）÷（60-5）］× 60=173.45m3/h。

由此可看出，2#樓改造后的系統(tǒng)度比1#樓的原系統(tǒng)在小時生產(chǎn)強度上提高約26.2%。隨后對1#攪拌樓也進(jìn)行了程序改造。通過近4個月的砼高峰期的考驗，完成砼生產(chǎn)任務(wù)30萬m3，期間最高月產(chǎn)量10.3萬m3，圓滿的完成了2012年度大壩澆筑形象要求，順利的度過了砼澆筑高峰期的考驗。

4　存在問題及分析

根據(jù)現(xiàn)場的實測與理論測算相比較，發(fā)現(xiàn)之間存在一定的差異，經(jīng)過對現(xiàn)場的仔細(xì)分析和研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致理論值與實際值之間的差異主要來源于衡量配料過程，由于膠凝材料系統(tǒng)是通過攪拌樓自帶的附屬柱狀罐經(jīng)下部的管式螺旋機進(jìn)行輸送，由于膠凝材料易于蓬拱，不能及時下料衡量，有時候需要較長時間的低壓氣源進(jìn)行破拱，從而使得膠凝材料下料順暢，影響了衡量時間。

5　經(jīng)濟(jì)及社會效益

5.1經(jīng)濟(jì)效益

對原有拌和樓的控制軟件生產(chǎn)程序升級改造、深挖設(shè)備潛能后，提高了小時生產(chǎn)率，滿足了砼高峰月施工強度的要求。由此減少了原有方案擬增設(shè)一座HZ90-2S1500L強制式攪拌站的設(shè)備購置及工程建安、拆除等費用。同時也節(jié)約了新建攪拌站的后期運行、水、電費用；經(jīng)技改后，將原有的人工按鈕扳把開關(guān)控制修改為鼠標(biāo)屏幕控制，使得操作人員工作更為舒適，快捷、簡便，減少了工作量，從而減少了操作人員數(shù)量，節(jié)約人工費用。綜上所述，系統(tǒng)改造后節(jié)約費用估算約在800萬元左右。

5.2社會效益

對系統(tǒng)程序及硬件改造后，只需通過鼠標(biāo)在界面上點擊“開始生產(chǎn)”按鈕，系統(tǒng)自動根據(jù)電腦內(nèi)所設(shè)定的配合比開始衡量、投料、攪拌、卸料，無需人工干預(yù)，系統(tǒng)就能自動將運行時間、衡量誤差、攪拌時間、出料時間等諸多參數(shù)一一記錄下來，并可以自動集合生成報表，資料真實、準(zhǔn)確，形成了具有可追溯性的生產(chǎn)記錄。由于在系統(tǒng)中人工無法修改或編輯生產(chǎn)過程的記錄，因此，工程建設(shè)業(yè)主方及監(jiān)理方對攪拌樓的生產(chǎn)質(zhì)量極為認(rèn)可，從原來的班班蹲守轉(zhuǎn)變?yōu)楦靼喑椴檫\行記錄和砼生產(chǎn)記錄，因此，帶來較好的企業(yè)信譽。

6　結(jié)語

通過對四川大渡河枕頭壩水電站工程砼生產(chǎn)系統(tǒng)程序的修改和成功應(yīng)用，解決了控制邏輯造成的設(shè)備閑置，充分發(fā)揮了攪拌機硬件的潛能，提升了砼生產(chǎn)效率，保證了生產(chǎn)強度要求。提高了單盤砼生產(chǎn)效益，降低了砼生產(chǎn)能耗，減少了投資。陜西水利

［1］康世榮，陳東山.水利水電工程施工組織設(shè)計手冊第四卷［S］.北京，中國水利水電水利出版社，1997年.

［2］中國長江三峽工程開發(fā)總公司，《水工混凝土施工規(guī)范》（DL/T5144-2001）［J］.北京，中國電力出版社，2002.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

TV536

B