[发明专利]一种集料称量系统的执行机构、集料称量系统及称量方法

说明书

技术领域

本发明属于沥青搅拌设备技术领域，特别涉及一种沥青搅拌设备集料称量系统的执行机构、称量系统及称量方法。

 

背景技术

沥青搅拌设备是沥青路面施工的关键设备，直接影响施工质量与速度，历来为公路施工、监理单位和质量监督部门所重视。级配是沥青混合料路用性能的基础，而沥青搅拌设备的称量精度是决定生产配合比能否实现的关键因素之一。早期的3000型系列搅拌设备在集料称量精度不能适应新规范要求，有些项目中甚至禁用3000型系列沥青搅拌设备生产。

沥青搅拌设备集料称量配料精度问题是在3000型系列沥青搅拌设备出现以后开始被提出来的，随着我国沥青路面施工技术的发展，对称量配料的精度要求也更高，2005年1月1日新规范正式实施后，更不能适应规范要求，在有些项目中监理和业主反映很强烈，有的甚至禁止用3000型系列沥青搅拌设备生产。所以有必要在总结分析近年来间歇式沥青搅拌设备技术发展的基础上，对3000型系列沥青搅拌设备的称量配料系统进行改进设计。

早期3000型系列沥青搅拌设备采用的是单开度称量系统，基本结构如图1所示，其中西筑LB3000型沥青搅拌设备采用双边气缸开关热料仓门的结构， M3000型沥青搅拌设备采用单气缸开关热料仓门的结构。最初3000型系列沥青搅拌设备都采用机械阀调节热料仓门的最大开度，这种机械阀故障率高，后来也没有使用。

这种单开度集料称量结构下的集料称量流程如图3所示，由于集料落到称量斗和气缸关门都存在延时，所以必须在未称到设定值之前提前一定量关闭热料仓门，延时一定时间后再取称量结果值，并根据本次称量误差调整关仓提前值作为下一次称量的关仓提前量。

应用实践表明，为了在一定的时间内完成称量任务，一般间歇式沥青搅拌设备必须在约30秒时间内完成集料称量，热料仓门必须开得足够大。但是热料仓门开得越大，适应热料仓门储料变化等工况不稳定的能力就越差，特别是出现缺料等待、进料快慢变化较大等生产工况时，根据上一次称量误差调整的关仓提前值到下一次称量时工况已经变化很大而根本不能适用，称量系统稳定性很差而且误差很大。

从表2的单开度集料称量的生产数据可见，从关仓提前值来看也没有不正常的超低值，4个热料仓门的料都保持比较充足，没有缺料等待现象，属于连续稳定生产条件，但还有较多超出规范允许偏差的称量结果值。单开度计量方式在连续稳定的生产状态下都存在系统不稳定，在缺料等待及进料变化较大的情况下更难精确称量。

生产分析表明，集料称量与流体称量有一个明显不同点：物料流量的稳定性差，开度越大流量变化越大。所以单开度集料称量系统无论是否调节开度大小，都不能同时兼顾称量速度和称量精度的要求。

对此有人提出流量控制法方案，在足够高的采样速度下，不断采集变化的流量，及时控制仓门关闭，达到准确的配给。另外还有一种脉动控制法方案，根据采集的称量当前平均流量，事前测定的关门时间，计算确定当前称量值、空中悬料重量和关门时间内落料量之和达到允许误差低限时第一次关门；然后根据不同长度脉动时间控制再次开门的开度，进行脉动过程精细配料。

2003年西安筑路公司同德国边宁荷夫（BENNGHOVEN）公司合作生产的H4000型沥青搅拌设备中采用了单气缸双开度集料称量系统，其执行机构如图2所示，采用了三位五通中间封闭电磁阀、磁环气缸和磁感应开关。称量开始时气缸推到最大行程，热料仓门全开，集料下落流量最大；当称量到接近称量设定值时，气缸开始收缩，当带磁环的气缸活塞到达设定的磁感应开关位置时，电磁阀转为中间封闭位置，气缸停止收缩，热料仓门保持小开度，集料下落流量变小；当上述任何一种状态下称量到达热料仓门关门提前值时，气缸完全收缩，热料仓门关闭，延时一定时间后，取称量结果值，计算称量误差，调整热料仓门关门提前值。这种结构基本上兼顾了称量速度和称量精度的要求，但使用中还发现存在一些问题。首先，这种状态对元器件、气路及工况稳定仍然要求较高，中间停止位置有不稳定现象，造成按预定的热料仓门关门提前值关门还是出现明显误差和系统不稳定；其次，由于气缸在6公斤以上的气压下运动中做位置检测并定位停止，对元器件要求特别高，实践上出现一般气缸和110V交流控制无法在中间停止的问题，系统设计比较复杂，维护也比较麻烦。

还有人提出大小两个门的方案，开始放料时大小门全开，当料量接近设定值时，关闭大门，减小流量，延时关闭小门。这种结构在一些水泥混凝土搅拌设备的集料称量系统中有应用。但这种方案应用中3000型系列沥青搅拌设备的改造，空间上受到一定的限制，有较大难度。