淺析枕頭壩一級水電站砼系統優化措施

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）

淺析枕頭壩一級水電站砼系統優化措施

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年度砼生產任務以及度汛要求，本文通過對枕頭壩一級水電站砼生產系統原有的2 座HL240-2S3000L強制式攪拌樓生產程序進行了改造設計，將衡量系統的程序進行了優化，改變了砼生產的步序關系，以期為類似案例提供借鑒。

砼生產系統；改造優化；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劃的第19個梯級水電站，位于四川省樂山市金口河區上游3km處。該電站為河床式廠房，電站裝機容量720MW，主要任務為發電，兼顧下游用水。工程等級為二等，規模為大（2）型工程。由于壩址上游與著名的國家地質公園“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。為了節約工程投資，減少規劃用地，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系統，由2座HL240-2S3000L強制式攪拌樓組成。它承擔了整個工程所需的近150萬m3砼的生產供應任務。由于該系統為本工程唯一的砼生產系統，因此，對系統設備的完好率和保證率提出了更高的要求。

2011年10月中水三局中標大渡河枕頭壩一級水電站大壩及發電廠房工程。由于上述砼生產系統已由業主方出資、導流明渠段標承包人承建、使用，已完成了該標段全部工程，約40萬m3。期間最高產量7.4 萬m3/月。因此，該系統于2011年12月19日移交給中水三局用于大壩及廠房工程使用。招標文件還進一步要求，本標要充分利用移交的設備、設施進行增容改造并負責運行和維護，以滿足大壩及廠房砼高峰期的產量生產要求。

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

另根據《水工混凝土施工規范》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延長15s，出機的砼拌和物中不應有冰塊”的要求，以及現場考證與實際測定，目前系統配置的2座HL240-2S3000L型攪拌樓實際生產能力之和約為280m3/h，不能滿足溫控砼生產強度要求。因此，投標文件的技術方案中擬增設1座預冷式HZ90-2S1500L型強制式攪拌站，用以彌補砼月強度要求的不足。

2　理論依據研究

中標進駐施工現場后，立即組織相關工程技術人員對標簽的技術方案進行優化，力求降低成本。按原投標技術方案，需新增一套預冷式的HZ90-2S1500強制式攪拌站。然而，這將投入近580萬元的設備及建安費用，若再將系統運行期間的人工費、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，經過相關專家及工程技術人員認真研究和仔細論證后決定，不再新增一套預冷式的HZ90-2S1500強制式攪拌站，而是對現有的2座攪拌樓HL240-2S3000L型的生產程序進行必要的改造、優化，深挖設備潛能，從而提高小時生產率，以滿足砼高峰月強度的要求。

HL240-2S3000L強制式攪拌樓內設自動衡量系統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”設置，攪拌樓的砼生產過程分為：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。在研究分析過程中發現：由于不設中間集料斗，每盤攪拌罐卸料結束、關閉出料門回零后，都將會給工控機一個信號反饋，使其進入下一罐砼的物料配料衡量，即：自攪拌機卸完料結束，至下一盤料入罐之間存在近30S的空轉時間，該時段實為配料衡量和下料時間，下料時間是無法進行優化的，但是，假如預知了下一盤的生產信息，就可以讓控制系統的配料衡量流程往前提，因此，為了提搞攪拌樓的實際生產能力，我方對系統進行了理論模擬測算實驗，首先對影響攪拌時間的一些生產條件做如下假設：

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）；

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

圖1　HL240-2S3000L型攪拌樓生產程序對比甘特圖

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生產3盤砼所用的時間。根據上圖可知，在相同條件下，兩樓分別連續生產6盤后，2#樓的生產時間比1#樓縮短30s完成。分析其原因就是1#樓采用的生產程序的循環步序是“對接”關系，而2#樓則采用的是“搭接”關系。因此，經過理論依次推算得出，1#樓的雙機生產能力為Q1=2×26盤/h，小時生產能力為156m3/h。2#樓的雙機生產能力為2×30盤/h，小時生產能力為180m3/h。由此可見，2#攪拌樓的理論生產效率較1#攪拌樓提升了約15.38%左右，并依此結論作為對原HL240-2S3000L拌樓生產程序改造的理論依據和保障前提。具體技術措施如下:

（1）原有各物料衡量斗的投料必須全部卸空回零后，統一進行下一盤的衡量。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一步優化攪拌時間，從而提高生產效率。

表1　1#、2#攪拌樓新舊系統小時強度對比表

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

3　實踐與應用

針對水工砼生產控制系統優化的問題，本項目由專業軟件公司——上海思偉軟件有限公司對攪拌樓的程序進行優化和改造。通過近2個月的系統改造和程序修改，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，已達到相互比對的效果。由于現場砼生產的不均衡性，現場通過集中安排后，分別對2座攪拌樓進行了性能測試，形成大渡河枕頭壩一級水電站1#、2#攪拌樓新舊系統小時強度對比表，數據見表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，共生產常態砼150m3，去除1794#、1799#小票方量后，再減掉1794#小票占用的1min的生產時間，經計算，B樓的常態砼實際生產能力為：［（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時內共生產各類砼177m3，去除其中3581#、3582#碾壓混凝所占的方量18m3和5min的生產時間，2#樓常態砼實際生產能力為［（177-18）÷（60-5）］× 60=173.45m3/h。

由此可看出，2#樓改造后的系統度比1#樓的原系統在小時生產強度上提高約26.2%。隨后對1#攪拌樓也進行了程序改造。通過近4個月的砼高峰期的考驗，完成砼生產任務30萬m3，期間最高月產量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

根據現場的實測與理論測算相比較，發現之間存在一定的差異，經過對現場的仔細分析和研究發現，導致理論值與實際值之間的差異主要來源于衡量配料過程，由于膠凝材料系統是通過攪拌樓自帶的附屬柱狀罐經下部的管式螺旋機進行輸送，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行破拱，從而使得膠凝材料下料順暢，影響了衡量時間。

5　經濟及社會效益

5.1經濟效益

對原有拌和樓的控制軟件生產程序升級改造、深挖設備潛能后，提高了小時生產率，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一座HZ90-2S1500L強制式攪拌站的設備購置及工程建安、拆除等費用。同時也節約了新建攪拌站的后期運行、水、電費用；經技改后，將原有的人工按鈕扳把開關控制修改為鼠標屏幕控制，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量，節約人工費用。綜上所述，系統改造后節約費用估算約在800萬元左右。

5.2社會效益

對系統程序及硬件改造后，只需通過鼠標在界面上點擊“開始生產”按鈕，系統自動根據電腦內所設定的配合比開始衡量、投料、攪拌、卸料，無需人工干預，系統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一一記錄下來，并可以自動集合生成報表，資料真實、準確，形成了具有可追溯性的生產記錄。由于在系統中人工無法修改或編輯生產過程的記錄，因此，工程建設業主方及監理方對攪拌樓的生產質量極為認可，從原來的班班蹲守轉變為各班抽查運行記錄和砼生產記錄，因此，帶來較好的企業信譽。

6　結語

通過對四川大渡河枕頭壩水電站工程砼生產系統程序的修改和成功應用，解決了控制邏輯造成的設備閑置，充分發揮了攪拌機硬件的潛能，提升了砼生產效率，保證了生產強度要求。提高了單盤砼生產效益，降低了砼生產能耗，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總公司，《水工混凝土施工規范》（DL/T5144-2001）［J］.北京，中國電力出版社，2002.

（責任編輯：唐紅云）

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