垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制技術(shù)研究

王武魁， 李哲欣， 焦桔萍

（長治清華機(jī)械廠， 山西 長治 046012）

引言

隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人們生活水平的不斷提高，城市生活垃圾的產(chǎn)生量成逐年上升趨勢，城市生活垃圾的成份發(fā)生了很大變化，垃圾密度不斷降低，可壓縮性不斷增加，垃圾的壓縮轉(zhuǎn)運勢在必行，垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制技術(shù)直接影響了垃圾轉(zhuǎn)運效率，垃圾車廂不宜過載，也不宜虧載。

目前，國內(nèi)外對城市生活垃圾壓縮特性的研究相對較少，對國內(nèi)目前水平預(yù)壓和水平直壓的垃圾壓縮設(shè)備以及垃圾壓裝量控制的技術(shù)現(xiàn)狀分別進(jìn)行分析，結(jié)合工程進(jìn)行試驗，對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上尋求一種可行的垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制技術(shù)。

1 垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 水平預(yù)壓站壓裝量控制技術(shù)現(xiàn)狀

柳州水平預(yù)壓式垃圾轉(zhuǎn)運站采用拉繩式位移傳感器配合程序軟件判斷預(yù)壓腔內(nèi)垃圾裝載量，以控制壓裝到車廂內(nèi)垃圾量。該種壓裝量控制技術(shù)在大型水平預(yù)壓式垃圾站中應(yīng)用較多，設(shè)備投入成本較高。

1.2 水平直壓站壓裝量控制技術(shù)現(xiàn)狀

壓縮油缸壓力控制技術(shù)：采用壓力傳感器通過壓縮油缸工作壓力判斷垃圾集裝箱內(nèi)的垃圾裝載量，受垃圾成分、液壓系統(tǒng)的影響，需要根據(jù)不同工程現(xiàn)場設(shè)定摸索相關(guān)參數(shù)，一些垃圾成分受季節(jié)等因素影響較大的區(qū)域，需要經(jīng)常調(diào)整相關(guān)參數(shù)來修正。

稱重傳感器控制技術(shù)：在壓縮機(jī)底部或橫移平臺上布置稱重傳感器，前者通過控制送到壓縮機(jī)內(nèi)的垃圾來控制車廂內(nèi)的垃圾壓裝量，后者通過垃圾車廂壓裝前后稱重傳感器的測量值的變化來控制垃圾壓裝量，二者都受壓裝垃圾時壓縮機(jī)將垃圾車廂鎖緊裝置的影響，前者還要受和其連接的送料系統(tǒng)的影響。

其他還有通過統(tǒng)計垃圾收集車稱重數(shù)據(jù)來控制垃圾轉(zhuǎn)運車廂內(nèi)垃圾壓裝量，垃圾站管理控制垃圾收集車到所要求的卸料位置卸料，則可以通過統(tǒng)計垃圾收集車稱重數(shù)據(jù)來控制壓縮機(jī)壓到垃圾車廂內(nèi)的垃圾量，但這樣的管理方式需要根據(jù)不同垃圾站的實際情況來確定。

目前，國內(nèi)對城市生活垃圾壓縮特性的研究相對較少，湘潭大學(xué)周躍龍在2014年學(xué)位論文《水平垃圾壓縮站推壓機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計》中提到如圖1所示的生活垃圾壓縮空隙比-壓力曲線，從圖中曲線可以看出，垃圾壓縮壓力越大，垃圾之間的間隙越小，垃圾就被壓縮得越實[1]。

圖1 垃圾壓縮空隙比-壓力曲線

山東理工大學(xué)楊先海等在《環(huán)境污染與防治》雜志上發(fā)表的論文《城市生活垃圾壓縮站環(huán)境污染研究》中提到如下頁圖2所示的壓實垃圾壓力和壓實密度之間的關(guān)系曲線，通過采集不同季節(jié)的垃圾進(jìn)行試驗，夏季的垃圾含水量大但經(jīng)過壓縮后和其他三個季節(jié)的垃圾壓縮密度相差也不大[2]。

2 垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制技術(shù)方案和試驗

通過對垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制技術(shù)現(xiàn)狀和相關(guān)文獻(xiàn)的分析，初步確定采用壓實垃圾時的壓力進(jìn)行壓裝量的判定。

以遵義空港垃圾站為載體來進(jìn)行試驗，該垃圾站為水平直壓模式，垃圾由收集車從二層平臺卸料，然后送到壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)，在液壓油缸帶動下，壓縮頭將垃圾壓裝到垃圾轉(zhuǎn)運車廂內(nèi)。垃圾壓縮特性和垃圾成份有關(guān)，不同的垃圾成份其散裝垃圾的密度及其可壓縮性是有區(qū)別的。通過前期試驗，收集設(shè)定不同滿箱壓力下的垃圾壓裝量的試驗數(shù)據(jù)，初步得出在車廂壓滿階段的壓力和垃圾壓裝量的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，通過多次設(shè)定滿箱壓力值，進(jìn)一步找出接近但不超過額定裝載量時對應(yīng)的滿箱壓力設(shè)定值設(shè)定為最終確定的滿箱壓力，在隨后試驗的過程中引入保壓時間的參數(shù)，即在壓裝過程中滿箱壓力持續(xù)的時間參數(shù)。

圖2 壓實垃圾壓力和壓實密度之間的關(guān)系

通過試驗獲得壓力-壓縮頭行程的變化曲線。如圖3—圖5所示為滿箱壓力設(shè)定為15 MPa和保壓時間設(shè)定為4 s時的試驗曲線，圖6所示為將保壓時間改為2 s后的試驗曲線，可以看出，在最初壓縮頭向垃圾空廂內(nèi)壓入垃圾時只需很小的壓力，隨著車廂內(nèi)垃圾量的增加，曲線斜率、壓力峰值逐漸增大，重點研究曲線的末端部分，即壓縮頭伸入車廂里以后壓裝垃圾時的壓力-壓縮頭行程的變化曲線，試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1，可以得出相同滿箱壓力下曲線的變化趨勢是相同的，通過滿箱壓力和保壓時間進(jìn)行壓裝量的控制是可行的。

圖3 壓裝量控制試驗曲線1

圖3—圖6中，每個圖的曲線都是重復(fù)壓裝到滿箱的過程，每條曲線代表一個壓縮循環(huán)過程，隨著垃圾越裝越滿，最大壓力會逐漸增大，直至設(shè)定的滿箱壓力，圖中曲線顯示的最大壓力還存在液壓油路引起的偏差，所以和設(shè)定值有偏差。

圖4 壓裝量控制試驗曲線2

圖5 壓裝量控制試驗曲線3

圖6 壓裝量控制試驗曲線4

表1 壓裝量控制試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

壓裝量控制試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1，滿箱壓力和保壓時間設(shè)定相同值時，可以控制垃圾壓裝量使其不超載，控制精度在5%以內(nèi)，而且發(fā)現(xiàn)壓裝量同時受滿箱壓力和保壓時間的影響，需要同時設(shè)定。

針對大型垃圾壓縮設(shè)備，由于其壓縮機(jī)較大，一次壓裝就會引起較大誤差，則引入次滿箱壓力的參數(shù)，結(jié)合垃圾松散密度試驗中壓裝腔松散垃圾的測量數(shù)據(jù)，得出次滿箱重量G-1為：

式中：G為垃圾車廂額定裝載量；Gy為壓縮機(jī)壓縮腔松散垃圾的質(zhì)量。

試驗過程中找出次滿箱重量時對應(yīng)的滿箱壓力，值設(shè)定為次滿箱壓力，設(shè)定壓縮頭的回退距離，在壓裝滿足次滿箱壓力條件后，按設(shè)定的壓縮頭回退距離來補充壓裝，直至滿足滿箱壓力設(shè)定條件。

3 結(jié)語

垃圾壓縮設(shè)備壓裝量控制一直是行業(yè)內(nèi)的技術(shù)難題，此次技術(shù)研究通過對技術(shù)現(xiàn)狀和相關(guān)文獻(xiàn)的分析，以工程項目為研究載體進(jìn)行試驗，取得了技術(shù)突破，通過試驗數(shù)據(jù)和曲線分析，得出以下結(jié)論：相同滿箱壓力下的壓力-壓縮頭行程曲線的變化趨勢是相同的，垃圾壓縮設(shè)備通過滿箱壓力和保壓時間進(jìn)行壓裝量的控制是可行的；對垃圾壓縮設(shè)備壓裝量的控制同時受滿箱壓力和保壓時間的影響，需要同時進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定。