混凝土攪拌站計量誤差原因分析及技改措施

劉宗寶

（中交四航局珠海工程有限公司，廣東珠海 519000）

0 引言

混凝土計量的準確性是檢測混凝土攪拌設備的重要指標，在很大程度上決定了混凝土攪拌站的收益水平。對此，其對應的計量技術是一個必須全面掌握的重要技能。通常來說，混凝土攪拌站的構成包括傳感器、秤斗、放料設備、供料設備等，分析配料系統的結構功能及該系統誤差超標的原因，提出避免誤差的措施[1]。表1 為混凝土原材料稱量偏差限值（鐵道部工程管理中心攪拌站計量系統偏差限值規定）。

1 從技術層面分析稱量系統誤差產生的原因

（1）粉料懸浮誤差。粉料通常情況下為密度不大的顆粒狀物體，而且能夠在空氣中漂浮。粉料在短時間下降的過程中，會出現在秤斗內懸浮的情況，秤斗的傳感器無法對物料重量進行準確感應，導致進入秤斗的物料超過實際讀數[2]。

（2）落料誤差。配料過程中，進料入口必須保證輸送帶設備位置能夠按照相關規范提升，由于入口和料斗中物料表層的距離為既定數值，再由于進料機運行過程中的機械振動、皮帶機運動期間的慣性等，無法即刻閉合出料口，因此，進料額和操作室配料特定數額有明顯落差，必然會形成誤差。此外，送料口與接料漏斗一段配的料無法在短時間內停止，也會導致其進入接料漏斗內，形成一定的落料誤差[3]。

（3）稱量誤差。在對配料進行稱量的過程中，因數量較高，稱量過程時間短，會導致得到的結果準確性不高。詳細而言，在配料過程中，因為各類物料以最短的直線距離落到配料秤而形成沖擊力，配料傳感器會將該外力視為物料受到的重力，造成傳感器顯示的數值存在一定誤差。傳感器沒有放置到最適宜的位置或線路不理想都會導致誤差[4-5]。

表1 原材料稱量偏差限值

2 從生產層面分析稱量系統誤差產生的原因

（1）原材料質量控制不到位。粗骨料超額的主要原因是質量控制效果不理想，比如河砂含水率較高，聚結現象明顯，導致計量超標；如果河砂含水分較少，也會均勻滑下，導致計量準確度大幅度提升。

（2）送料口徑過大。配料機出料斗往計量枰入料口徑長，必然導致入料提升，使計量結果形成一定誤差。例如：某攪拌機3個骨料計量倉無法滿足實際生產需求，對骨料計量倉和電氣部分進行改造，改造后可滿足項目的級配及精度需要。

（3）控制系統功能不強。該系統通過一個出料門調整配料，導致誤差增加。

（4）維護保養不到位。如果配料機氣缸潤滑不良，將造成料斗門閉合速率下調。例如：目前2 臺攪拌站由于長時間使用造成機械磨損、卡阻等因素導致傳感器不靈敏，導致傳感器產生的電信號不能準確地反映實重，使骨料計量不準確。

（5）氣路及儲氣罐設置不合理，供氣壓力不足影響到氣缸開關門，造成計量誤差；冬天氣溫較低，氣管內的水蒸氣不斷凝結，導致管道出現阻礙，或管中氣壓達不到標準，使系統通行速率降低。

（6）粉料輸送螺旋過大。會產生采取額誤差，進而導致粉料輸送量不符合標準，最終使粉料超過既定界限。

（7）出料口電磁閥功率不符合要求。會對出料口閥開閉速度造成影響，引起出料誤差增加。

（8）水稱、外加劑稱裝置沒有截流裝置，沒有儲水箱和儲料箱，管路直接從泵到稱斗，造成稱量誤差；外加劑計量系統單一，無法對誤差進行有效的規避。

（9）生產前系統調零，稱斗有余料，生產下盤混凝土未及時清零形成誤差。

3 降低拌合站計量誤差的技術措施

（1）通過調整算法降低配料誤差造成的干擾?；炷翑嚢枵驹谖锪吓渲七^程中，當物料輸送接近尾聲時，運算和速率與時間之間存在關聯，提前終止操作，確保物料小于既定數額，余下不足的物料經過誤差分析，通過后續的加料實現補償。一般而言，可通過經驗法得到平均值，進而求出準確的落差數值。

（2）避免物料懸浮造成的誤差。在對供料系統進行改造的過程中，必須綜合分析每個層面的因素，如處理粉料超標問題，不僅需考慮粉料入、出管道的徑長，大小子母螺旋的合理配置，同時也需考慮與攪拌機相關聯的其他機械產品及系統的匹配問題。

（3）設計配料秤以降低配料稱量誤差。首先，在攪拌設備系統內，傳感器的合理使用十分重要。在配料過程中，通常利用計算機對所有設備進行調控，計算機獲取的配料參數的可靠性很大程度取決于接收信號。選擇傳感器時，不但要分析其準確性，還要考慮與電子秤傳感器靈敏度的適配性。其次，稱重傳感器通常3 套120°平均放在配料稱斗中，在生產作業時，由于振動等原因，物料大多數情況下會散亂地分布，進而喪失受力的平衡性，導致收集到的信號存在誤差。計量較小的外加劑稱量過程中，將秤體的感應值調至既定的測量區間，以此減小誤差[6]。

4 提高配料系統精度的生產措施

（1）控制原材質量。提升入場檢驗的嚴謹性，并完善入庫規范，不合格的原料不允許使用。

（2）改小物料下料口，調整粗精稱時間及落差，避免由于基數過小流速過快導致計量偏差。在配料機特定位置增設兩邊角鋼，進而讓口徑在一定程度上縮減，并通過若干次下料對比，骨料超標比顯著降低，其降低的幅度通常為25%。

（3）更換計量更精確的控制系統。某攪拌站操作系統調整為山東臨沂欣盟操作系統，其計量方式的特點是粗、精彼此交叉，誤差＜1%。另外，應用主副門切換模式和點動配料模式。也就是在骨料根據相應配率確保兩門一并進料到特定數量時，將副門閉合，留下主門配料，能將剩下骨料少許多次配料完成。另外，也可以增設扣秤作用，也就是在骨料多投入計量稱時，根據配率確保將多出的骨料一起放在計量秤內、與下一盤骨料一同計量，以若干方法共同應用，可提高骨料配料的精準度。

（4）加強維護保養。定期對傳感器、信號傳輸通道進行檢測，如有損壞及時更換；優化氣缸的潤滑性能，配置2 個小氣缸，對氣壓進行合理調節。同時，裝配潤滑油瓶，確保氣缸得到全面潤滑，使料斗門的開閉更便捷、有效、順暢。另外，定期對稱進行校核，按規范校核到最大量程。

（5）加裝氣水分離器。將兩大氣水分離器放置到氣管內，濾除空氣所含的水分，確保氣管管道順暢、氣壓符合標準，同時保證系統穩定工作。

（6）機械部分加裝子母螺旋。將特定規格的小螺旋裝配在粉料大輸送螺旋末端，使大小螺旋共同工作。在大螺旋工作過程中，如果存在20 kg 粉料則工作停止，然后將粉料運輸到指定的計量秤中。小螺旋的少許精確計量，可以規避其誤差的出現。例如：對2 臺攪拌機粉稱機械部分加裝母螺旋，粉料輸送由傳統的單一螺旋喂料改為精確螺旋（子母螺旋）喂料（圖1），通過子螺旋的二次輸送配料，大幅提升粉料的配料精度。控制系統采用粗、精配相互配合的計量方式，誤差控制在1%以內，可以滿足生產精度要求。

（7）更換電磁閥。針對骨料倉偶爾超標現象，對骨料稱不靈活的氣缸電磁閥和伸縮不靈敏有磨損漏氣的氣缸進行更換，對卸料補料門加裝限位桿且調整到最小，減少稱量誤差。如：將出料口調節為4V420-09，顯著優化出料口門閥開閉的整體速率，降低配料過程產生的誤差。

圖1 子母螺旋喂料

（8）更換計量系統。外加劑用量控制必須裝配專門的精計量設備，先調節外加劑管路，使其轉變為小管路，而且可在管路兩端裝配閥門，以便高效調整外加劑的實際流量，保證流量符合既定標準。

（9）水、外加劑的配料采用大給、小給及點動配料方式（圖2），通過儲液裝置的二次精計量配料，大幅提升水、外加劑的配料精度?？刂葡到y采用外加劑泵送方式上料計量，閥門采用半開方式與角座閥配套使用，誤差控制在1%內，項目完成后，基本滿足生產要求。但某攪拌站水稱計量偶爾會出現5%的中級報警，將水稱精配出口處水管變徑為小口徑后誤差基本控制在5%以內。某攪拌站外加劑在角座閥上安裝球閥并關小閥門控制流量以達到控制精度的要求。

（10）根據高鐵項目對混凝土攪拌站計量精度的要求，為了保證每次計量生產都達到可控制范圍，項目部在生產中采取半自動計量+全自動生產方式，發現超差及時人工干預處理，但會影響拌合站生產效率。在生產混凝土過程中，盤盤核對配方，出現誤差應及時進行落差調整，將誤差控制在允許范圍內。

（11）其他應注意的使用條件。攪拌站機械設備使用時除了應該注意以上要點外，還應該注意：給料門的反應靈敏度。自動配料設備不僅電氣控制需具有良好的穩定性，而且要求稱量的結果可靠，入料門、氣路等各方面的動作必須能夠良好協調；入料門閉合迅速，同時反復性強，這樣能夠確?！皻埩袅狭鳌备臃€健。統計數據顯示，因為入料門的反應具有一定延后性，或者出現卡阻，往往會導致配料不達標，大概占配料設備故障的50%。其特征是涉及過程復雜、隨機性強，一般無法直觀檢查或鑒別。

圖2 大給、小給及點動配料方式

表2 改進前后超差率統計

5 改進效果

改進前后超差率統計（表2）顯示，經過各項控制措施改進后，攪拌站配料計量精度得到大幅度提高，能滿足鐵路項目對設備計量精度的要求。經過一年多的生產，其工作性能可靠、穩定，很少發生計量誤差超標報警現象，提高了攪拌站的生產能力和效率。