劉春梅 （安徽省路港工程有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000）

1 工程概況

耿樓復(fù)線船閘工程位于太和縣耿樓村，耿樓樞紐左岸，工程的主要內(nèi)容包括：閘首、閘室、引航道、導(dǎo)航及靠船建筑物、跨閘公路橋、閘閥門(mén)、啟閉機(jī)械、電氣控制設(shè)備和通訊、運(yùn)行管理等生產(chǎn)、生活輔助建筑等建設(shè)。復(fù)線船閘閘室尺度為240×23×4m（長(zhǎng)×寬×門(mén)檻水深）。上、下閘首底板順?biāo)飨蜷L(zhǎng)均為30m，鋼筋混凝土整體式結(jié)構(gòu)，人字門(mén)型，上閘首底坎高程為24.00m，下閘首底坎高程為20.50m，閘首兩側(cè)設(shè)輸水廊道。船閘閘室采用整體式鋼筋混凝土倒“Π”型結(jié)構(gòu)。上游引航道共設(shè)，靠船墩21個(gè)。本工程混凝土方量17萬(wàn)m3，骨料加工量較大，周期較長(zhǎng)。

由于骨料級(jí)配種類(lèi)多、用量大，在骨料進(jìn)場(chǎng)、轉(zhuǎn)運(yùn)、破碎加工等施工過(guò)程中易產(chǎn)生粉塵。另外，由于地材儲(chǔ)量有限及骨料加工場(chǎng)場(chǎng)地限制，只能采取項(xiàng)目部骨料自加工的方式進(jìn)行施工，在向拌合站轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，也容易產(chǎn)生揚(yáng)塵，施工環(huán)境非常惡劣。

為了保證作業(yè)人員的職業(yè)健康以及現(xiàn)場(chǎng)施工的安全和進(jìn)度,必須對(duì)骨料加工場(chǎng)區(qū)灑水降塵；而且在灑水降塵過(guò)程中，既要達(dá)到降塵效果，又要最大限度地避免在皮帶傳送帶上形成積水，必須采用霧化裝置，同時(shí)骨料加工周期較長(zhǎng)，采用智能?chē)娏芙祲m系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)對(duì)場(chǎng)區(qū)的降塵進(jìn)行控制。

2 降塵措施

根據(jù)骨料加工場(chǎng)區(qū)的布置以及粉塵所產(chǎn)生的原因,降塵情況分為兩種情況進(jìn)行處理。

2.1 加工場(chǎng)區(qū)道路的降塵處理

場(chǎng)區(qū)內(nèi)的揚(yáng)塵來(lái)源主要有骨料運(yùn)輸車(chē)輛及鏟運(yùn)設(shè)備行走、加工大棚泄露的部分粉塵，道路清理過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵。降塵處理方式采用灑水車(chē)循環(huán)降塵,配合利用場(chǎng)區(qū)道路兩側(cè)的供水管路向噴槍(嘴)供水,采用固定式淋?chē)姼邏簢姌屵M(jìn)行灑水降塵。

2.2 工作面降塵處理

工作面上的施工作業(yè)主要有數(shù)臺(tái)反擊式破碎機(jī)、各式皮帶傳送機(jī)等。工作面上的降塵主要為破碎碎石、皮帶機(jī)運(yùn)輸堆料、鏟運(yùn)機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)上料過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，其中機(jī)制砂加工倉(cāng)揚(yáng)塵較大。降塵處理方式采用智能?chē)婌F降塵系統(tǒng)，針對(duì)灰塵產(chǎn)生的位置、濃度等，電腦實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度，并根據(jù)粉塵濃度自動(dòng)啟停噴霧系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)揚(yáng)塵噴淋功能。

3 設(shè)備選型

3.1 降塵原理

場(chǎng)區(qū)智能?chē)娏芟到y(tǒng)由采用激光散射檢測(cè)原理的粉塵濃度傳感器感應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)粉塵產(chǎn)生情況。系統(tǒng)的主控制柜安裝有嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，對(duì)應(yīng)的軟件算法根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度的大小及設(shè)定的粉塵超限數(shù)值判斷霧化主機(jī)的啟動(dòng)與否，并發(fā)送控制信號(hào)給噴霧分站。軟件算法需要濾除測(cè)量波動(dòng)和瞬間干擾信息，避免高壓水泵的頻繁啟停。為達(dá)到良好的抑塵效果，需要產(chǎn)生顆粒較小的精細(xì)霧滴，因此采用高壓霧化主機(jī)對(duì)水源進(jìn)行加壓處理產(chǎn)生3～5MPa的高壓水源，通過(guò)高壓水管輸送到各噴霧點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)不銹鋼高壓霧化噴嘴產(chǎn)生精細(xì)顆粒的水霧。水霧顆粒與粉塵粒子結(jié)合，使粉塵微粒加重凝結(jié)，最終沉降落地，達(dá)到抑制粉塵飄揚(yáng)污染環(huán)境的效果。工藝原理見(jiàn)圖1。

圖1 工藝原理圖

3.2 設(shè)備配置

降塵自動(dòng)噴淋系統(tǒng)由主控制柜、噴霧噴站、霧化主機(jī)、補(bǔ)水控制、粉塵濃度監(jiān)測(cè)、高壓管路等部分組成。主控制柜為系統(tǒng)的指揮中心，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)讀取其它設(shè)備的數(shù)據(jù)并發(fā)送控制命令；噴霧分站根據(jù)監(jiān)測(cè)到的粉塵濃度及接收到的主控制柜指令決定各區(qū)域的霧化主機(jī)開(kāi)啟與關(guān)閉；補(bǔ)水分站控制水泵自動(dòng)給水塔供水，并監(jiān)測(cè)水塔水位，確保水塔始終保持正常水位供高壓霧化主機(jī)使用。

3.2.1 已安裝主要設(shè)備

主要設(shè)備列表

3.2.2 主控制柜（系統(tǒng)控制總柜）

主控制柜是噴淋自動(dòng)降塵系統(tǒng)的控制核心，內(nèi)嵌工業(yè)PC機(jī)，安裝有WINDOWS操作系統(tǒng)和智能?chē)婌F系統(tǒng)應(yīng)用軟件，通過(guò)PC機(jī)的通訊接口接收噴霧分站和補(bǔ)水分站的數(shù)據(jù)，并發(fā)送相關(guān)的控制命令。主控系統(tǒng)可通過(guò)以太網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)粉塵治理的網(wǎng)絡(luò)化管理功能。

3.2.3 補(bǔ)水分站

補(bǔ)水分站是智能?chē)婌F降塵系統(tǒng)中水源控制設(shè)備。補(bǔ)水分站通過(guò)水位傳感器檢測(cè)水塔中的水位，自動(dòng)控制水泵的啟停，保證水塔中的水位始終處于正常狀態(tài)。補(bǔ)水分站通過(guò)通訊接口與主控系統(tǒng)連接，把水塔水位上傳給主控系統(tǒng)，同時(shí)能夠接收主控系統(tǒng)的設(shè)置命令。在主控系統(tǒng)操作界面上可設(shè)定補(bǔ)水分站的工作模式。工作于手動(dòng)模式時(shí)，可通過(guò)按鈕啟動(dòng)和停止水泵，方便系統(tǒng)調(diào)試。

圖2 主控制柜

3.2.4 噴霧分站

噴霧分站是智能?chē)婌F降塵系統(tǒng)中的噴霧控制設(shè)備。噴霧分站通過(guò)讀取粉塵濃度傳感器數(shù)據(jù)，判斷環(huán)境中粉塵濃度是否超標(biāo)，當(dāng)粉塵濃度超標(biāo)后向霧化主機(jī)發(fā)送高壓泵啟動(dòng)命令，進(jìn)行噴霧降塵；粉塵濃度降低到正常范圍后，噴霧分站再次向霧化主機(jī)發(fā)送高壓泵停止命令。噴霧分站能夠把噴霧主機(jī)的工作狀態(tài)、工作時(shí)間、粉塵濃度數(shù)據(jù)通過(guò)通訊接口傳送給主控系統(tǒng)。噴霧分站設(shè)置有手動(dòng)和自動(dòng)模式切換按鈕，手動(dòng)模式下可人為控制霧化主機(jī)的啟停；自動(dòng)模式下，既可由主控系統(tǒng)上的按鈕控制，又可根據(jù)檢測(cè)到的粉塵濃度自動(dòng)控制霧化主機(jī)的啟停。

3.2.5 霧化主機(jī)

霧化主機(jī)是智能?chē)婌F降塵系統(tǒng)中的高壓水源產(chǎn)生設(shè)備。霧化主機(jī)具有工作壓力高，出水流量大的特點(diǎn)，可同時(shí)給多個(gè)噴嘴提供高壓水源。霧化主機(jī)內(nèi)部具有漏電保護(hù)、電機(jī)保護(hù)等功能部件，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。霧化主機(jī)的高壓泵啟停由噴霧分站控制。

3.2.6 粉塵濃度傳感器

粉塵濃度傳感器采用激光散射原理檢測(cè)粉塵濃度，機(jī)芯采用合理的機(jī)械設(shè)計(jì)，能夠有效防止光學(xué)元件被污染，可長(zhǎng)期在線工作。傳感器可輸出標(biāo)準(zhǔn)的頻率或電流信號(hào)及485通訊信號(hào)，可以和其它控制器聯(lián)機(jī)使用。

3.2.7 水塔供水泵

水塔供水泵為單相高壓自吸水泵，功率2.2kW,揚(yáng)程150m，流量3.6t/h。該水泵由補(bǔ)水分站控制自動(dòng)啟停，實(shí)時(shí)向水塔供水。

3.2.8 水塔

選用3t不銹鋼水塔，確保霧化主機(jī)水源的穩(wěn)定性。水塔上部具有密封蓋，防止現(xiàn)場(chǎng)灰塵異物落入。水塔的沉淀過(guò)濾作用，能夠?yàn)V除水源中較大的沙石雜物。

4 降塵系統(tǒng)安裝施工流程及操作要點(diǎn)

4.1 安裝工藝流程

施工前準(zhǔn)備→現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)→制定管路噴頭及設(shè)備布置方案→設(shè)備選型→施工方案→技術(shù)交底→管路及噴頭布置→水路氣密性檢查→電路布線→設(shè)備安裝→電氣連接檢查→系統(tǒng)試運(yùn)行→驗(yàn)收并運(yùn)行

4.2 安裝操作要點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)：綜合人工目測(cè)和專(zhuān)用粉塵采樣儀器檢測(cè)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度大小及分布區(qū)域進(jìn)行勘測(cè)，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電源、水源及電路水路布置路徑進(jìn)行勘測(cè)，繪制布線拓補(bǔ)圖。

技術(shù)準(zhǔn)備：一種混凝土骨料加工場(chǎng)區(qū)智能?chē)娏芟到y(tǒng)設(shè)計(jì)方案、管路噴頭布置、設(shè)備安裝位置的施工技術(shù)方案等需經(jīng)外部專(zhuān)家評(píng)審，并得到工程師批復(fù)，進(jìn)行技術(shù)交底。

設(shè)備選型：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的粉塵濃度和分布區(qū)域情況，選擇合適量程的粉塵濃度傳感器；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)電源、水源、線路布置區(qū)域情況確定需要的補(bǔ)水分站、噴霧分站、霧化主機(jī)等設(shè)備的數(shù)量。

材料準(zhǔn)備：一種混凝土骨料加工場(chǎng)區(qū)智能?chē)娏芟到y(tǒng)控制設(shè)備，管路、噴頭、電纜電線。

機(jī)械設(shè)備：狀態(tài)良好，處于待施工狀態(tài)。

5 降塵系統(tǒng)運(yùn)行情況

5.1 補(bǔ)水分站運(yùn)行情況

經(jīng)過(guò)一年左右的運(yùn)行觀察，補(bǔ)水水泵和補(bǔ)水分站能夠正常工作，水塔中水位能夠始終保持在正常狀態(tài)，補(bǔ)水分站能夠正常檢測(cè)水位狀態(tài)，自動(dòng)控制水泵啟停。

5.2 粉塵濃度監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)上傳

粉塵濃度傳感器顯示現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度在0.1～800mg/m3范圍，振動(dòng)篩開(kāi)啟后粉塵濃度顯著上升，停止生產(chǎn)后粉塵濃度逐步下降，粉塵濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正常。該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)485總線傳送給噴霧分站，并經(jīng)過(guò)噴霧粉塵處理后上傳給主控制柜，能夠在主控制柜對(duì)應(yīng)的分站界面下顯示。粉塵濃度傳感器的超限值可通過(guò)遙控器設(shè)置，靈敏度已根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整到合適數(shù)值。

5.3 工作模式

系統(tǒng)可以設(shè)定為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。手動(dòng)模式下，可通過(guò)主控系統(tǒng)觸摸屏按鈕人工控制噴霧，而不受外界粉塵情況的影響；自動(dòng)模式下，主控系統(tǒng)根據(jù)粉塵濃度傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，判斷是否啟動(dòng)霧化主機(jī)進(jìn)行噴霧降塵。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用驗(yàn)證，主控系統(tǒng)在手動(dòng)模式和自動(dòng)模式下均能正常運(yùn)行。

4.5 噴霧降塵效果

針對(duì)各區(qū)域內(nèi)粉塵產(chǎn)生的位置和大小不同、運(yùn)輸皮帶等部位噴濕后容易打滑等具體情況，采取特定的噴頭安裝位置及有區(qū)別的噴頭分布密度的方案，重點(diǎn)對(duì)振動(dòng)篩落塵點(diǎn)進(jìn)行高密度噴霧，達(dá)到既能有效降低粉塵濃度，又能避免影響生產(chǎn)的有益效果。實(shí)際噴霧效果如圖3所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)智能?chē)娏軐?shí)物運(yùn)行圖

6 結(jié)語(yǔ)

耿樓船閘工程骨料加工場(chǎng)的智能?chē)娏芙祲m系統(tǒng)有效降低生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度,極大地改善了施工環(huán)境，而且最大限度地避免了在皮帶傳送帶形成積水，維持了輸送穩(wěn)定，同時(shí)也對(duì)骨料的含水量予以了保證，大大減少了對(duì)周邊環(huán)境的影響，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，避免了因生產(chǎn)施工帶來(lái)的環(huán)境投訴。良好的工作環(huán)境能夠減少塵肺病的發(fā)生，保護(hù)一線生產(chǎn)工人身體健康，可以全面推廣到各工程建設(shè)中，也大大提升了公司在水運(yùn)行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。