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(zhǎng)治清華機(jī)械廠， 山西 長(zhǎng)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(shì)，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(yùn)勢(shì)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(yùn)效率，垃圾車(chē)廂不宜過(guò)載，也不宜虧載。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)城市生活垃圾壓縮特性的研究相對(duì)較少，對(duì)國(guó)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(yàn)，對(duì)試驗(yàn)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(yùn)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(chē)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(guò)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(chǎng)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(lái)修正。

稱(chēng)重傳感器控制技術(shù)：在壓縮機(jī)底部或橫移平臺(tái)上布置稱(chēng)重傳感器，前者通過(guò)控制送到壓縮機(jī)內(nèi)的垃圾來(lái)控制車(chē)廂內(nèi)的垃圾壓裝量，后者通過(guò)垃圾車(chē)廂壓裝前后稱(chēng)重傳感器的測(cè)量值的變化來(lái)控制垃圾壓裝量，二者都受壓裝垃圾時(shí)壓縮機(jī)將垃圾車(chē)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(guò)統(tǒng)計(jì)垃圾收集車(chē)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)來(lái)控制垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)廂內(nèi)垃圾壓裝量，垃圾站管理控制垃圾收集車(chē)到所要求的卸料位置卸料，則可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)垃圾收集車(chē)稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)來(lái)控制壓縮機(jī)壓到垃圾車(chē)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(shí)際情況來(lái)確定。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)城市生活垃圾壓縮特性的研究相對(duì)較少，湘潭大學(xué)周躍龍?jiān)?014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(jì)》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(shí)[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(yè)圖2所示的壓實(shí)垃圾壓力和壓實(shí)密度之間的關(guān)系曲線，通過(guò)采集不同季節(jié)的垃圾進(jìn)行試驗(yàn)，夏季的垃圾含水量大但經(jīng)過(guò)壓縮后和其他三個(gè)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(yàn)

通過(guò)對(duì)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(shí)垃圾時(shí)的壓力進(jìn)行壓裝量的判定。

以遵義空港垃圾站為載體來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，該垃圾站為水平直壓模式，垃圾由收集車(chē)從二層平臺(tái)卸料，然后送到壓縮機(jī)壓縮腔內(nèi)，在液壓油缸帶動(dòng)下，壓縮頭將垃圾壓裝到垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)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(guò)前期試驗(yàn)，收集設(shè)定不同滿箱壓力下的垃圾壓裝量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步得出在車(chē)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(guò)多次設(shè)定滿箱壓力值，進(jìn)一步找出接近但不超過(guò)額定裝載量時(shí)對(duì)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(yàn)的過(guò)程中引入保壓時(shí)間的參數(shù)，即在壓裝過(guò)程中滿箱壓力持續(xù)的時(shí)間參數(shù)。

圖2 壓實(shí)垃圾壓力和壓實(shí)密度之間的關(guān)系

通過(guò)試驗(yàn)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(shí)間設(shè)定為4 s時(shí)的試驗(yàn)曲線，圖6所示為將保壓時(shí)間改為2 s后的試驗(yàn)曲線，可以看出，在最初壓縮頭向垃圾空廂內(nèi)壓入垃圾時(shí)只需很小的壓力，隨著車(chē)廂內(nèi)垃圾量的增加，曲線斜率、壓力峰值逐漸增大，重點(diǎn)研究曲線的末端部分，即壓縮頭伸入車(chē)廂里以后壓裝垃圾時(shí)的壓力-壓縮頭行程的變化曲線，試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，可以得出相同滿箱壓力下曲線的變化趨勢(shì)是相同的，通過(guò)滿箱壓力和保壓時(shí)間進(jìn)行壓裝量的控制是可行的。

圖3 壓裝量控制試驗(yàn)曲線1

圖3—圖6中，每個(gè)圖的曲線都是重復(fù)壓裝到滿箱的過(guò)程，每條曲線代表一個(gè)壓縮循環(huán)過(guò)程，隨著垃圾越裝越滿，最大壓力會(huì)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(yàn)曲線2

圖5 壓裝量控制試驗(yàn)曲線3

圖6 壓裝量控制試驗(yàn)曲線4

表1 壓裝量控制試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

壓裝量控制試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1，滿箱壓力和保壓時(shí)間設(shè)定相同值時(shí)，可以控制垃圾壓裝量使其不超載，控制精度在5%以?xún)?nèi)，而且發(fā)現(xiàn)壓裝量同時(shí)受滿箱壓力和保壓時(shí)間的影響，需要同時(shí)設(shè)定。

針對(duì)大型垃圾壓縮設(shè)備，由于其壓縮機(jī)較大，一次壓裝就會(huì)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(yàn)中壓裝腔松散垃圾的測(cè)量數(shù)據(jù)，得出次滿箱重量G-1為：

式中：G為垃圾車(chē)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(yàn)過(guò)程中找出次滿箱重量時(shí)對(duì)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(lái)補(bǔ)充壓裝，直至滿足滿箱壓力設(shè)定條件。

3 結(jié)語(yǔ)

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(guò)對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀和相關(guān)文獻(xiàn)的分析，以工程項(xiàng)目為研究載體進(jìn)行試驗(yàn)，取得了技術(shù)突破，通過(guò)試驗(yàn)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(shì)是相同的，垃圾壓縮設(shè)備通過(guò)滿箱壓力和保壓時(shí)間進(jìn)行壓裝量的控制是可行的；對(duì)垃圾壓縮設(shè)備壓裝量的控制同時(shí)受滿箱壓力和保壓時(shí)間的影響，需要同時(shí)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定。