沥青搅拌设备的基本构造及工作原理

QQQQ 第四章 沥青搅拌设备的基本构造及工作原理
第一节 沥青搅拌设备的主要技术参数 一、标准工况
沥青混合料搅拌设备的标准工况是指环境温度 20℃,标准大气压、冷骨料平均含水量 为 5%,热骨料温度 160℃,循环时间 45s,成品料为中粒式时的工况。
中粒式沥青混合料:按 GB 50092-1996 7.1.2 的规定,集料最大粒径为 16~19mm 的沥 青混合料。 二、主要技术参数
1、型号 沥青混合料搅拌设备的产品型号由组代号、型式代号、主参数代号、更新和变型代号组 成构成,如下所示:
更新和变型代号 主参数代号
型式代号 组代号 其代号含义如下: 组代号:LB,是沥青搅拌设备中“沥”、“拌”两字的拼音声母的组合。 型式代号:G─固定式(可省略);Y─移动式。 主要参数代号:搅拌器额定容量,kg/锅。 更新和变型代号:用大写英文字母顺序表示。 示例: LB3000A 组代号:LB 型式代号:G,省略。 主参数代号:3000kg/锅 更新和变型代号:A 国家规定的基本型号有 1000 型、2000 型、3000 型、4000 型,其他型号都是在这些型 号的基础上衍生出来的,如:750、1500、2500、3500 型等。

2、结构型式 沥青搅拌设备的结构型式按不同分类方式,有不同说法。一般按以下几种情况分类: 按生产工艺分为:间歇式和连续式; 按运输方式分为:固定式、可搬迁式和移动式。 而沥青混合料搅拌设备的型式可以是组合形式的,如:可搬迁间歇式、移动间歇式等。 3、设计容量 沥青搅拌设备的设计容量主要是指搅拌缸的容量,这主要是针对间歇式来讲的。间歇式 沥青站的容量各个厂家并不一致,但基本上有 1000kg、2000 kg、3000 kg、4000 kg。 4、工作周期 沥青搅拌设备的生产率由搅拌缸容量与工作周期决定。工作周期是指从搅拌缸放料到下 一次放料的时间差,在标准工况下,一般为 45s。但对连续式而言,不存在工作周期。 5、生产率 生产率是指沥青搅拌设备在标准工况下每小时的生产量。对间歇式沥青搅拌设备而言, 用额定生产率来标定设备的生产能力。如:1000 型的额定生产率为 120t/h;2000 型的额定 生产率为 160t/h;3000 型的额定生产率为 240t/h;4000 型的额定生产率为 320t/h。 6、装机功率 装机功率是指一套沥青搅拌设备所有用电设备的额定功率总和。 7、燃油消耗 燃油消耗是指烘干滚筒上燃烧器在生产 1 吨合格成品料所消耗的燃油重量。 8、排放指标 沥青搅拌设备的环保排放指标为两方面。一是污染物排放浓度,另一个是污染物排放黑 度。按国家标准规定,沥青搅拌设备的烟尘排放浓度为≤100mg/Nm3,烟气排放黑度为不超
过林格曼黑度 I 级。 9、计量精度 沥青混合料是严格按骨料、沥青、矿粉、添加剂的配全比来设计的,因而控制骨料、
沥青、矿粉、添加剂的计量精度是沥青混合料成分质量的保证。按国家标准规定,沥青搅拌 设备的计量精度分为静态和动态计量精度。不论何种型式的沥青混合料搅拌设备,其计量精 度应该是一致的。
国家标准规定的沥青搅拌设备计量精度如表 4-1 所示:

表 4-1 间歇式沥青搅拌设备计量精度

序号

指标

单位

1 标 准 砝 码 沥青计量准确度

%

2 计 量 ( 静 粉料计量准确度

%

3 态)

骨料计量准确度

%

4 标 准 砝 码 沥青计量准确度

%

5 计 量 ( 动 粉料计量准确度

%

6 态)

骨料计量准确度

%

允许偏差 ±0.25 ±0.50 ±0.50 ±2.0 ±2.5 ±2.5

第二节 沥青搅拌设备工艺流程 沥青混合料搅拌设备是在规定的温度下将干燥加热的不同粒径骨料、填料和沥青按 设计配合比混合搅拌成均匀的混合料的工厂式成套设备,广泛应用于高等级公路、城市道路、 机场、码头、停车场等工程施工。它是沥青路面施工的第一关键设备,其性能直接影响沥青 路面的质量。 通常沥青混凝土搅拌设备有间歇式和连续式两种。连续式工艺流程简单,设备简化。而 间歇强制式搅拌设备,由于骨料二次筛分,各种组分按批次计量,强制搅拌混合,能可靠保 证级配,粉料与沥青的计量也可达到相当高的精度;所以拌制的沥青混合料质量好,可满足 各种施工要求。 由于我国目前主要采用强制间歇式沥青搅拌设备,因而下面内容主要是以三一重工的 LB 系列型号沥青搅拌设备作为代表讲述。 一、机械系统工艺流程 间歇式沥青混合料搅拌设备的主要工艺特征是:各种成分是分批次计量,依事先设定顺 序投入搅拌器进行强制搅拌,卸出拌和好的成品料后,接着进行下一个循环,形成周而复始 的循环作业过程。所谓间歇式,就是指这种分批次计量、搅拌生产的模式。 用装载机将不同规格的砂石料铲入对应的冷料仓内;经由变频器控制的(变频器参数根 据级配类型、产量和配合比事先设定)皮带给料机容积计量后,经由集料皮带机、上料皮带 机输送到干燥滚筒。 干燥滚筒以逆流加热的方式将砂石料烘干加热到一定的温度,(控制系统自动调节燃烧 器的火焰大小),由于滚筒的转动,砂石料被筒内的叶片反复提升、落下,形成料帘,增强 了换热效果,并且借助于滚筒的倾角,砂石料在加热的同时不断向前移动;从滚筒出口出来 后,连同重力除尘器收集的粗粉一起,由热骨料提升机提起,卸入到热骨料筛分机中。 从烘干滚筒排出的高温含尘烟气首先经一级烟道进入重力除尘器初步净化,其收集的粒 径 0.075mm 以上的粉末由螺旋输送机送到热骨料提升机的进口;然后含尘烟气进入袋式除 尘器,过滤后的烟气由引风机直接排入大气。袋式除尘器回收的粉尘由螺旋输送机送到回收 粉料供给系统中储存。 通过筛分机将热骨料筛分成若干种规格,分别流进相对应 的热料储仓中存储起来。按 照设定的配比,不同规格的骨料按先小后大的次序分批投入石料计量仓内累加计量;同时沥 青供给系统送来的热沥青和粉料供给系统送来的粉料,分别按设定的配比投入到各自的计量

装置内计量。称重完毕后,依事先设定顺序投入到搅拌锅内进行强制搅拌。搅拌好的成品料 卸到成品料提升小车中,经卷扬机提升卸到成品料仓内储存,也可选择直接卸到运料自卸卡 车中。
控制系统依靠各个传感器检测到的信号,对物料配比、沥青含量、拌和料温等重要参数 进行实时监控,从而确保所生产的拌和料质量能满足用户的使用要求。在整个工艺流程中电 控系统还设有连锁保护装置,使设备免遭意外机械事故。
需要说明的是,冷骨料通过皮带给料机的容积计量是预计量,经筛分的热骨料、粉料和 热沥青的计量是精确计量。因为有二次计量,它能保证混合料的级配,骨料、粉料和沥青的 配比精度比较高。目前骨料和粉料的静态计量精度不超过 ±0.5%,沥青的静态计量精度不 超过 ±0.25%。由于是间歇式搅拌,改变混合料配合比也很方便,可以做到不停机更改或 更换配方。
沥青混合料搅拌设备的工艺流程图如 4-1 所示:

热 载 体 加 沥青罐 热 炉 沥青三通阀 沥青秤

冷料仓 皮带给料机
集料皮带 上料皮带 干燥滚筒 热骨料提升机 振动筛 热骨料仓 骨料秤 搅拌器

引风机

重布 力袋 除除 尘尘 器器

回 收 粉 仓

矿 粉 仓

粉料秤

运料小车

接卸缓冲斗
成品料仓
沥青料运输车
图 4-1 间歇式沥青搅拌设备工艺流程简图 二、 电气控制系统工作原理
电气控制系统作为整个沥青搅拌设备的核心部分之一,其运行的稳定性影响着整个设备 的性能。
电气控制系统由上位机、燃烧器控制系统、可编程控制系统、配料计量控制系统、沥青 加热输送系统、空气动力系统等部分组成。上位机系统采用两套商用电脑,内装西门子通讯 卡(CP-5613)、杰控组态软件(FAMEVIEW)、西门子 STEP 7 编程软件;下位机采用西门 子 S7-300 系列的 PLC 模块,包括 CPU、I/O 输入输出、模拟量输入输出、PROFIBUS 通讯 卡等;整个系统具有双机双控功能,即使一台电脑出现故障,设备也能照常运行。
系统采用全集成自动化控制的理念。所有的 I/O 信号,模拟量信号进 PLC 模块,通过 PROFIBUS 这条主脉与两套上位机连接;整个控制全部集中在 S7-300 的 PLC 中,使各个部 分的控制能很好的联系在一起,实现自动控制。
为达到系统的高可靠性,本系统采用德国 SEW(或 SIMENS)公司生产的系列变频器, 并采用 PROFIBUS 直接控制,提高了系统的稳定性。
系统能够完成各个工作状态的控制、配料计量的数据管理等搅拌设备运行所需的全部控 制功能。同时具有完善的保护措施,可在上位机界面实时监控各部位运行状况,做出相应指 示。 系统工作原理图如图 4-2 所示:

打印机

上位机 1

上位机 2

称重传感器 电感式传感器
电动机

可编程控制器 PLC

模拟量信号 电磁阀 开关量信号 称重传感器 电磁阀

动力柜 电磁阀 模拟量输出

图 4-2 间歇式沥青搅拌设备控制系统工作原理图 系统采用 380V、50Hz 三相四线制供电,系统的总装机功率与进线电缆的参考截面如表 4-2 所示:

表 4-2 控制系统的总装机功率与进线电缆的参考截面

设备型号

总装机功率(KW)

进线电缆(铜缆)参考截面 mm2

LB2000

480

2×(3×120+1×35)

LB3000

628

2×(3×185+1×50)

LB4000

730

2×(3×240+1×70)

考虑变压电源的容量、进线距离等因素对于电压降造成的影响,截面规格要相应的变化。

第三节 沥青搅拌设备机械系统的基本构造 沥青搅拌设备是将各个有相对独立性的单元连接起来,形成一个以搅拌器为中心的系 统。这些单元主要包括:冷料仓单元、干燥滚筒、燃烧器、热骨料提升机、振动筛、计量系 统、拌缸缸、成品料仓、沥青加热系统、除尘系统、粉料系统、控制系统、气动系统等,如 图 4-3 所示。

1-冷料系统;2-干燥滚筒;3-除尘系统;4-粉料系统;5-热骨料提升机; 6-振动筛;7-热骨料仓;8-计量搅拌系统;9-成品料仓
图 4-3 间歇式沥青混合搅拌设备总体结构 一、冷料系统
冷料系统是沥青混合料搅拌设备生产流程的开始,根据沥青混合料的级配要求对骨料进 行第一次配比。它主要由若干个独立的冷料仓、给料皮带机、一条集料皮带机和一条上料皮 带机组成。其构成简图如图 4-4 所示。
1. 上料皮带 2. 集料皮带 3.给料皮带 4. 冷料仓
图 4-4 冷料系统总体结构 1、冷料系统的各个独立料仓采用模块化设计,方便运输、安装、拆卸,安装时与料仓 支撑底架连接成一个整体,其标准配置构成简图如图 4-5 所示。料仓开门机构采用手动调节 方式,如果需要调节骨料级配,有两种调节方式,即改变冷料仓仓门的开度大小,或通过调 节给料皮带(图 4-5 中 4)的带速来满足要求,但主要是调节给料皮带机的转数,当调节转速 不能满足要求时,才调仓门。每个仓上面均覆盖有格栅网,它可以在装载机向料仓倾倒骨料 时过滤掉超标骨料,同时可以缓解骨料对料仓的冲击。沙仓外壁装有振动电机,可以使沙子

顺畅下落,防止起拱。只有在相关设备作好接受骨料准备工作时,冷料仓才能启动。冷料仓 电动机的启动取决于拌和站其它电机(如干燥筒、除尘器等)的工作情况。因此只有上述电 动机启动后,冷料仓才能启动。
1. 料仓仓门 2. 料仓 3. 加高围裙 4. 给料皮带 5. 料流检测开关 6. 缺料报警灯
图 4-5 冷料仓 2、给料皮带为带挡边的波纹皮带,其优点是防止骨料的旁侧溢撒,保持料场整洁,其 构成简图如图 4-6 所示。
1. 驱动减速电机 2. 波状挡边皮带 3. 托辊 4. 调节螺杆 5. 滑动轴承 6. 改向滚筒
图 4-6 给料皮带机 每个料仓下面配有一套给料皮带机,由它负责将料仓中的骨料送到集料皮带上。它的运 行速度可以通过变频器进行调整,具体视沥青混合料的级配需要而定。当皮带出现跑偏现象 时,可通过图 4-6 中 4 调节螺杆进行纠正;如当波状挡边皮带向外侧跑偏时,则应通过外侧 的调节螺杆将图 4-6 中 5 滑动轴承推向右边移动,直到皮带不再跑偏为止。反之亦然。但注 意在调皮带过程中要把握一个原则:皮带张力不应过小,过小则皮带打滑;过紧,则会造成

滚轮轴承应力反常,磨损严重且耗电量大,皮带容易过早损坏。 3、集料皮带和上料皮带以恒定速度运转,头部带有刮板式的清扫器,可以刮掉皮带外
表面粘附的泥沙(图 4-7)。
1. 送料皮带 2. 调节螺杆 3. 驱动滚筒 4. 头部清扫器 A.皮带旋转方向
图 4-7 集料、上料皮带机驱动端结构 尾部带有重力式的清扫器(图 4-8),防止骨料等进入张紧滚筒,损伤皮带。
1. 尾部清扫器 2. 送料皮带 3.槽形托辊 4. 改向滚筒 5. 调节螺杆 A.皮带旋转方向 图 4-8 集料、上料皮带机从动端结构
集料皮带和上料皮带的结构基本一样,但集料皮带的长度比上料皮带要长许多,集料皮 带跑偏的概率比上料皮带要大许多,因此在安装调试时注意以下几点:
1、 上料皮带的支撑基础的水平高度一定要保持一致; 2、 因集料皮带是安装在料仓支架上,在做料仓的基础时也要确保持水平高度一致; 3、 安装时皮带不要拉得太紧或太松,以皮带不打滑为准则;皮带张力过小则皮带打滑; 过紧,则会造成滚轮轴承应力反常,磨损严重且耗电量大。 若皮带出现跑偏,其原因比给料皮带机要复杂,可按下列方法逐一排除: 1、 按给料皮带机中介绍的纠偏方法调整图 4-8 中的 5 调节螺杆,并可按此方法微调图 4-7 中的 2 调节螺杆; 2、 检查皮带机机架摆放是否水平;如不平则应垫平。 3、 检查各槽形托辊支架的安装是否与皮带机架垂直;并可根据图 4-9 所示原理在皮带

1. 槽形托辊 B.皮带跑偏方向
图 4-9 调整槽形托滚纠偏原理图 机上几个适当的位置对槽形托辊的安装角度进行调整,选择的槽形托辊的数量可视实际情况 而定。
骨料通过上料皮带进入干燥滚筒。在集料皮带和上料皮带之间设有栅格,以防止过大骨 料流入干燥滚筒。安装时应使从集料皮带流出的骨料落在栅格长度方向靠上 2/5 处,以达 到有效筛分的目的。 二 、 烘干系统
烘干系统是沥青混合料搅拌设备的主要部件之一,其主要功能是用于加热与烘干骨料, 并将它们加热到能够获得高质量沥青混合料所需要的温度。为了排除骨料中的水份,烘干系 统必须要提供一定量的热量,以便将骨料中水份烘干转化为水蒸气,同时将骨料加热到需要 的温度。
干烘滚筒为旋转的、长圆柱型的筒体结构(如图 4-10 所示)。从冷料仓单元的上料皮带 出来的骨料从进料箱进入滚筒,与燃烧器产生的热气直接接触而被干燥,同时升温至设定的 温度,从骨料出口斜槽流出进入热骨料提升机。
1. 燃烧器 2.骨料出口斜槽 3. 烘干滚筒 4. 支架 5. 驱动装置 6.进料箱 A.烟气
图 4-10 烘干系统总体结构

干燥滚筒的筒体由耐热、耐磨的锅炉钢板卷焊而成,其受热前后的热膨胀一致,可防止 高温带来的变形。
筒体的支架与水平面之间有一倾斜角度,目的在于使烘干筒工作时处于一个倾斜位置, 以便骨料在滚筒内反复提升的过程中不断向前移动,流向出料端。为了提高烘干滚筒的热交 换效率,必须尽可能地限制空气从滚筒与进、出料箱的结合部进入烘干筒内,其密封形式如 图 4-11 所示。A 密封装置位于骨料出口的前端,为迷宫式密封,可以通过调整出料箱在支 架上的位置来调整其间隙,以减少漏气。B 密封装置位于骨料入口的前端,为接触式密封, 通过在滚筒上安装耐热、耐磨的密封橡胶板(2) 与进料箱的密封环相接触而进行密封。密 封橡胶的安装位置可作径向调整,在局部磨损后可以进行补偿。当滚筒处于工作状态时,不 允许对两端的密封装置进行调整,以免发生危险。

A.骨料出口侧

B. 骨料入口侧

1. 出料箱 2.密封橡胶 3. 进料箱

图 4-11 烘干滚筒密封结构

用于驱动干燥滚筒旋转的传动装置,采用磨擦驱动,4 个驱动轮均为主动轮(如图 4-12)。

当驱动轮处于工作状态时,不允许用手触摸驱动轮和滚圈,以免发生危险。

1. 减速电机 2. 驱动轮支架 3. 驱动轮 4.调节螺栓
图 4-12 烘干滚筒驱动装置结构

在支架靠近进料箱侧的滚圈两边装有限位轮(如图 4-13)。限位轮可将干燥滚筒纵向固 定在应有的位置上工作,。当限位轮处于工作状态时,不允许用手触摸限位轮和滚圈,以免 发生危险。
1.限位轮 2.滚圈
图 4-13 限位轮结构 为了使骨料在干燥滚筒内均匀分散地前进,并能充分地吸收热量,滚筒内装有若干排弯 曲成一定形状的叶片。 滚筒内部的结构按功能来分,主要由以下四部分组成: 1、进料区。这一部分的叶片为螺旋叶片,其功能是将骨料导入滚筒内并快速向前移动。 2、热交换区。为强化热气和骨料之间的热交换,叶片的设计使骨料在这里多次被提升 和自由撒落,形成均匀的料帘,使热气能充分穿越料帘并与骨料进行热交换。 3、燃烧区。为使燃料能充分燃烧,在该区段装上一些特别的含料叶片。它可以使骨料 在向前移动的过程中被提起并紧贴在筒体内壁而不会落下挡住火焰,同时又能够达到在滚筒 内部加热骨料的目的。而且还可以减少由于燃油滴被骨料撞落造成的不完全燃烧的损失、减 少通过滚筒壁散热的损失、减轻热辐射对滚筒壁的损害。 4、出料区。它将骨料迅速提起送入出料箱骨料出口斜槽卸出。 三、除尘系统 除尘系统功能是将干燥滚筒里产生的燃烧废气及其它各个装置内产生的粉尘收集处理, 排放出符合环保要求的气体。它由一级烟道、第一级重力除尘器、第二级布袋除尘器、二级 烟道及引风机等部分组成。较大粒径的粉尘由重力除尘器分离收集,布袋除尘器过滤细微粉 尘。为方便运输、安装,且结构紧凑,第一级重力除尘器和第二级布袋除尘器集成为一个整

体,如图 4-14 所示。
1.烘干滚筒 2.烟道 3.温度传感器 4.重力除尘器
5 布袋除尘器 6. 引风机 7.烟囱 A.烟气
图 4-14 除尘系统总体结构 除尘系统在负压环境下运行,通过调整引风机风门开度大小控制风压和风量。重力式除 尘器收集的粗粉尘通过重力式卸灰阀排放,由螺旋输送机送至热骨料提升机。布袋除尘器收 集的细粉尘通过螺旋送料机送到回收粉提升机。提升、筛分、计量和搅拌等环节产生的粉尘 通过排气管道汇入一级烟道。经布袋除尘器净化的空气从烟囱排到大气。 1、重力除尘器 如果入口粉尘浓度高,则出口浓度也高。随着除尘效率的提高,出口粉尘浓度会降低, 但效率有其局限性。超过一定值,则很难再提高。为了使出口粉尘浓度降低,应尽量降低入 口粉尘浓度。 实际生产量不应超过设计的生产能力,这样可以保证粉尘排出浓度,同时也可延长各排 气管道及螺旋送料机的寿命。 2、布袋除尘器 布袋除尘器采用大气反吹原理清理布袋,因此该除尘器必须在负压环境下工作。含尘气 体进入布袋除尘器的入口,经布袋过滤后,灰尘粘附在布袋上,净化后的空气通过引风机排 入大气。 周期性向布袋除尘器内部吹入空气以清除布袋上附着的粉尘。所有布袋分成若干个隔 仓,每个隔仓相互之间是完全密封的。一次清洁一个隔仓,因此布袋除尘器可以除尘和清洁

同时进行。收集的粉尘经螺旋送料机和叶轮给料机排出。使用布袋除尘器的过程中,螺旋送

料机和叶轮给料机要始终处于工作状态,以避免粉尘堆积在底部。

3、大气反吹

布袋除尘器可划分为多个布袋隔仓。在清灰阶段,除

尘器会因为负压的存在迫使空气从布袋的入口进到出口,

因而将布袋鼓起,使得沉积在外表面的灰尘落入集料斗中。

位于集料斗底座的螺旋输送机则将灰尘排放到外面。

四、粉料系统

粉料系统是沥青混合料搅拌设备的主要部件之一,其

主要功能是用于矿粉的储备及回收粉的回收利用,共有两

个粉罐,一个用于添加矿粉,另一个回收除尘器过滤粉尘。

两个粉罐均由罐体、粉料提升机、过渡粉斗及加粉螺旋输

送机等组成。两种粉可按照一定的比例由螺旋输送机送至

搅拌楼上称量搅拌, 可分别完成矿粉和回收粉的提升、储

存及输送等功能。

粉料系统主体为长圆柱型的筒体结构(如图 4-15 所

示)。矿粉(利用散装水泥车)通过气力输送送入上粉罐,再

由螺旋输送机送至搅拌楼上称量搅拌;回收粉由螺旋输 1.上粉罐 2. 斗式提升机 3. 过渡粉斗

送机送入斗式提升机,再由斗式提升机送入过渡粉斗, 4. 螺旋输送机 5. 下粉罐

过渡粉斗出口有二条通道,若回收粉不能再利用,则走第

图 4-15 粉料系统总体结构

一通道直接回下粉罐;若回收粉能再利用,则走第二通道由螺旋输送机送至搅拌楼上称量搅

拌。

五、热骨料提升机

热骨料提升机作用是把从干燥滚筒里出来的烘干的热骨料提升输送到位于搅拌主楼最

上部的振动筛里。

热骨料提升机主要由以下几部分组成:

1.上部区段:由上部机壳、上罩和传动链轮组组成。

2.下部区段:由下部机壳和拉紧链轮组成。提升链条采用螺杆加弹簧调节方式张紧,能

自动调整因链条磨损而产生的转动松弛现象,且可缓冲由突发冲击负荷而引起的附加应力。

链轮为可拆卸轮缘的组装式结构,使用寿命长,便于维修更换。

3.中部区段:由起支承、防护和密封作用的中部机壳组成。中部机壳为标准节式结构。 4.驱动装置:轴装式斜齿轮减速电机(带制动)整体式驱动装置。 5.运行部分:由料斗、圆还链、链环钩等组成。牵引件采用高强度圆环链,其材质为优 质低炭合金结构钢,经热处理后具有很高的抗拉强度和耐磨性,因而性能可靠,寿命长。链 条上等距安装提升斗。 六、振动筛 振动筛是将热骨料提升机输送来的热骨料进行分级,送到热骨料仓的装置。热骨料进入 筛分机后被筛分成五种规格,分别进入热骨料储仓的五个仓内。振动筛顶部设有分配阀,热 骨料也可以不经过筛分,直接进入旁通仓。
1-振动器;2-筛箱;3-减振支撑装置;4-电机传动装置;5-防尘罩;6-分配阀
图 4-16 振动筛整体结构图
1-防护罩 I;2-偏心块组 I;3-偏心块组 II;4-传动轴 I;5-万向眹轴器;6-万向节护罩; 7-短联轴节;8-防护罩 II;9-振动座;10-滚动轴承;11-传动轴 II;12-从动轮
图 4-17 振动器结构图 振动筛结构形式为自同步双轴直线式,由 1—振动器 2—筛箱 3—减振支撑装置 4—

电机传动装置 5—防尘罩五部分组成(见图 4-16)。 作为振源的两套(四组)振动器分别安装在筛箱的侧板上,当物料进入筛面后同筛箱一
起形成参振质量,在减振弹簧支撑下构成整个振动系统(见图 4-17,图 4-19)。两组振动器 之间用万向联轴节连接,每组振动器上分别装有对称相等的偏心质量,在轴承支撑下,电机 传动装置传过来的动力,使两套振动器上的偏心质量作自同步异向旋转,离心力呈时而叠加、 时而抵消的周期交变状态,使整个参振系统沿直线轨迹做往复振动。
筛网全部为编织筛网,前后张紧形式(见图 4-18)。采用五层五规格筛结构,筛网纵向 拉紧,振动筛内部装有 4.5 层筛网。出厂配置的标准筛网孔径为 3、6、11 、22、35 mm, 用户可按生产需要配置相应的筛网,图 4-20 为 LB3000 型沥青搅拌设备的筛网长宽度尺寸。

1-筛网拉杆;2-拉网弹簧;3-弹簧座;4-螺母
图 4-18 筛箱内筛网拉撑结构图

1-减振弹簧
图 4-19 减振支撑装置

图 4-20 LB3000 型沥青搅拌设备筛网尺寸 筛网是振动筛的重要组成部分,正确选择、采用高质量的耐磨筛网,可保证混合料的精

确级配,并可防止混料现象的发生。耐磨筛网是由高碳高锰钢丝编织而成,耐磨性能好,但 抗疲劳性能相对较差,使用中张紧筛网是避免早期异常损坏和保证筛网使用寿命的关键。
合理选择搭配筛网规格对保证产量和筛分质量特别重要。通常的配筛原则为:最大筛孔 尺寸根据规范对最大粒径的要求确定;最小和次小筛孔的尺寸从达到容易控制级配线右段走 向的要求进行确定;其余筛孔的尺寸应满足各个料仓分配尽量均衡的原则来确定。等效筛孔 的选择,请参照国家标准 JTG40-2004《沥青路面施工及验收规范》。 七、计量系统
计量系统是根据沥青混合料的配比,对骨料、粉料和沥青进行计量并从卸料门或阀卸入 搅拌器的装置。
计量系统包括骨料秤、沥青秤和粉料秤,卸料门或阀是由气缸驱动实现开启与关闭。其 结构如图 4-21 所示
1.沥青秤 2.沥青秤气动蝶阀 3.机架 4.骨料秤驱动气缸 5.搅拌器 6.骨料秤门装置 7.骨 料秤 8.称量传感器模块 9.粉料秤 10.粉料秤气动蝶阀 图 4-21 计量装置总体结构
图 4-22 托利多称重传感器模块 八、搅拌系统
搅拌器是将按生产配合比计量完毕后依设定顺序分别投入的骨料、粉料及沥青混合搅拌

均匀并排出的装置。搅拌器结构为双卧轴式,两根搅拌轴凭借一对相互啮合的相同的齿轮构 成强制同步,转速相等,旋向相反。轴上装有多根搅拌臂,臂端用螺栓连接耐磨叶片。搅拌 好的沥青混合料从底部的卸料门排出。搅拌器的结构如图 4-23 所示。
1-减速电机 2-搅拌臂 3-搅拌叶片 4-搅拌臂 5-搅拌器下箱 6-同步齿轮装置 7-搅拌器门装置 8-门上 驱动气缸 9-搅拌器架 10-安装座 11-搅拌器上箱 A-搅拌轴转动方向
图 4-23 沥青搅拌设备搅拌器结构图 九、成品料储存系统
成品料从搅拌器卸料门卸出,由运料小车送到成品料仓里暂存。由于是间歇式设备,即 称量与搅拌是分批进行的,约 45 秒是一个生产循环,运料小车的运行节奏与之一致,所以 采用成品料提升与储存系统将搅拌好的料快速及时地存储起来是设备提高高生产率的保证。
在特殊情况下,运输车辆可能直接进入拌缸底部接料。在车辆进入接料前,应先将小车 手动操纵移开到搅拌楼外定位,用电动葫芦将前段运行轨道抬高到水平位置。
成品料系统结构见图 4-24。

1.环链电动葫芦 2.活动轨道 3.运料小车 4.钢丝绳 5.轨道支架 6.提升轨道 7.废品仓 8.一号成品仓 9 运料自卸车 10.二号成品仓 11.卷扬机 图 4-24 成品料系统总体结构
十、沥青导热油加温系统 沥青导热油加温系统的工作原理是:传热介质导热油在一个密闭的循环系统中, 从燃烧
器吸收柴油燃烧时释放的热量, 使温度升高, 高温的导热油通过循环管道加热沥青以及沥青 管道, 降温后的导热油经过再次加温, 周而复始, 直至沥青和管道达到所需的温度。由于现 在多数系统的燃烧器采用可编程控制器(PLC) 控制, 性能稳定, 所以沥青导热油加温系统也 可称为“无人职守自动加温系统”。要使其安全可靠地发挥最大的效益, 正确使用与维护是 关键。
本装置利用自动燃烧器将导热油加热至 180—210℃,并通过循环泵,对沥青罐、搅拌 缸、重油加热器、重油罐及沥青和重油管道等进行加热保温,将沥青、重油等加热到所需的 温度。
沥青导热油系统结构见图 4-25。

1.导热油炉 2.重油罐 3.沥青循环管 4.沥青加注泵 5.沥青接卸罐 6.燃油罐 7.沥青罐 8.沥青循环泵 9.重油 管路 10.导热油管路 11.导热油炉燃烧器 12.重油泵 13.沥青主管路
图 4-25 沥青导热油系统总体结构 十一、气动控制系统
气动控制系统主要用于控制各称量斗门、放料门、阀门等装置的动作。气路控制系统的 运行状态,将直接影响搅拌设备的产量精度和性能。
气路控制系统主要由气源、控制元件、执行元件和辅助元件四部分组成。 气源:是获得压缩空气的能源装置。其主体部分是空气压缩机、冷干机、储气罐、过滤 器等。 控制元件:用以改变压缩空气流向、压力、流量来实现执行元件所规定动作的元件。如: 电磁阀、快排阀等。 执行元件:是以压缩空气为工作介质产生机械运动,并将气体的压力能转变为机械能的 能量转换装置。在本设备中,执行元件主要为气缸,且为双作用气缸。 辅助元件:是使压缩空气净化、润滑、消声以及用于元件间连接等所需要的一些装置。 辅助元件包括气源处理元件、气路管道、接头等。

第四节 电气控制系统的基本构造

一、电气系统的基本构造

(一) 计量系统

电子计量系统主要由重量传感器、模拟量输入模块组成。传感器采集的重量信号直接送

入到可编程控制器的模块中,通过软件编程对传感器实时采集的重量信号进行处理,并在上

位机主流程画面中显示 。

传感器又称为重量变送器,其功能是将重量的拉力或者压力

的信号,转换成电信号,传感器的工作原理如图 4-26。其工作的

中心部件是电阻应变片,当重力使应变片受力变形,其电阻发生

变化,如果在电阻桥的两个激励端子 EX+ 、EX-加上一定的激励

电压,则因为桥电阻平衡的打破,会在电阻桥的两个信号输出端 图 4-26 传感器工作原理图

子 SG+、SG-产生电位差,于是重力信号被转换成电信号(一般为电压信号)从信号端输出

出来。

图 4-27 是几种常用的传感器中,普通的 S

型和圆柱型的传感器可以以拉和压的方式安

装,悬臂和剪切梁式的传感器只能以图示第三

方式安装。不管用什么方式安装,称重传感器

都应尽量避免受到非重力方向的作用力。在沥

青搅拌站中,骨料秤、粉料秤和沥青秤均采用

图 4-27

的是压式的连接方法。传感器连接电缆为六线制信号,分别为激励+(绿)、激励-(黑)、反

馈+(黄)、反馈-(蓝)、信号+(白)、信号-(红)和屏蔽电缆。在实际应用中,激励+(绿)

与反馈+(黄)应连接在一起,激励-(黑)与反馈-(蓝)连接在一起,屏蔽电缆电缆进行

接地。并且传感器自带的连接电缆长度不能把它截断,否则会影响它的匹配电阻。

在沥青搅拌站系统中,传感器采用了串联的连接形式,第一个传感器的输出信号的负极

和下一个传感器的信号正极进行相连,每一路秤信号只需第一个传感器的正极信号和最后一

个传感器的负极信号反馈到 PLC 的模拟量输入模块即可。为了增强抗干扰能力,传感器的

输入信号需用屏蔽电缆连接,并在传感器的输入信号前加装滤波器,所输出的电压是几个传

感器所输出信号电压的之和,需要注意的是,串联的几个传感器的型号和参数必须一致。

(二)室内动力柜

沥青搅拌站控制系统操作房由三个动力柜和一个弱电控制柜组成,动力柜内的电气元器

件采用国际知名品牌,经过精心制作,安全、规范。主要有总电源开关、断路器、接触器、 电流互感器、隔离变压器、稳压电源、变频器、直流开关电源等。柜内布局见图 4-28。
断路器、接触器构成了电机控制的主回路,断路器又称作空气开关,其作用主要是保护 电机的短路、过载等现象,接触器用来远距离接通和分断电路及频繁地起动和控制交流电动 机。
动力柜中有 1 个 2000VA 的隔离变压器,用来对控制回路提供隔离电源,减小动力电源 对 PLC 的影响。
稳压电源用来给控制回路的电源提供一个正常的工作电压范围,保证器件的正常工作。 变频器主要用来完成对冷骨料级配的控制,矿粉及沥青的精确计量。变频器的工作原理 为:通过调整电动机的频率来改变电动机的转速,在保证电机恒转矩的情况下,调整电机的 工作电压,从而达到节能的目的。 24V 的直流开关电源为所有 24V 驱动的 PLC 开关量输入、模拟量输入和 24V 中间继电 器输出触点提供驱动电源。
图 4-28 室内动力柜 (三)户外控制柜:
户外控制柜包含沥青变频柜和小车变频柜及引风机变频控制柜。

沥青变频柜和小车变频柜均由断路器+接触器+变频器所组成,并为变频器连接制动电阻,制

动电阻用来消耗在电动机由高速运转急剧转为低速运转时产生的能量,降低对变频器的冲

击,延长变频器的使用寿命。

引风机变频柜由断路器+接触器+变频器+电抗器组成,电抗器用来降低变频器在工作过

程中产生的谐波干扰,保证系统的稳定可靠的运行。

(四)燃烧器

采用进口一体式燃烧器,是根据沥青拌和站对燃烧器的特殊要求而设计的专业燃烧

器,该燃烧器采用燃烧本体,鼓风机合二为一的整体机箱设计,保证了不同工作环境的可靠

性和安全性,可根据用户需要采用机械比例或电动比例调节,进行空气/燃料比例精确调整,

以保证最佳的燃烧效率,从而保证沥青产品质量和拌合站的经济性。

燃烧器的控制通过程序控制器+温度控制仪表来控制点火过程及根据设定的温度自动

调节油门的开启度。

(五)温度控制器

UDC3300 温度控制器的调试方法和步骤:

1.按动温控表 SETUP 键出现 SETUP TUNING,然后按 FUNCTON 键依次出现下列参数:

A.PROPBD: 15 自调范围

B.RATE MIN 0.02 变化分度/分钟(0.00 为无效)

C.REST PRM 1 重置分钟数

D.SECURITY 0 此项为设置密码(110)

2. 按动温度控制器 SETUP 键直到出现 SETUP INPUT 1,然后按 FUNCTION 键进入,调整下列

参数

a:IN 1 TYPE J TC L 测温仪选择,为原装 J 分度号热电偶, ;4-20MA,为红外输入

b:按温度控制器 LOWER DISPLAY 键退出。

3. 按动温度控制器 SETUP 键直到出现 SETUP ALARMS,然后按 FUNCTION 键进入,调整下列

参数

a:A1S1 VALUE

160

报警温度设置,此项设置应根据除尘器布袋的耐温要

求自行设置,一般 160 ?C——200 ?C。

b:按温度控制器 LOWER DISPLAY 键退出。

4. 按动温度控制器 SETUP 键直到出现 SETUP DISPLAY,然后按 FUNCTION 键进入,调整下列

参数

a:TEMPUNIT:

DEG C 华氏转摄氏,F 改变为 ?C

b:PWR FREQ

50HZ

电源频率,60Hz 改变为 50Hz

c:按温度控制器 LOWER DISPLAY 键退出。

5.自动校准油风门伺服马达。

A. 不启动燃烧器。

B. 将程控器 LEC111 号脚供电,按温度控制器 SETUP 键直到 CALIB POSITION 出现。

C. 按 FUNCTION 键两次,显示 DISABL POS PROP 后按上键,直到出现 DO AUTO。

D. 按 FUNCTION 键,显示 ZEROVAL 和数字,数值从大往小变化,数值不动后既零位置完成。

如此时马达就处于零位,则数值不变。完成后数字应在 660 左右。

E. 按 FUNCTION 键,显示 SPANVAL 和数字,数值从小往大变化,数值不动后既最大火位置

完成。此时数字大约应在 3300 左右。

F. 按 FUNCTION 键完成校准程序,按温度控制器 LOWER DISPLAY 键退出。

G. 重复上述过程中的步骤,多进行几次,完成温度控制器的伺服马达校准程序。注意:上

述过程中请务必派人现场检查伺服马达连杆在转动过程中是否灵活,否则立即关闭控制

器电源,防止伺服马达卡死后烧毁。

(六)有机热载体炉

有机热载体炉是一种以轻油、重油、渣油可燃气或煤为燃料,以导热油为载体,对重

油储存罐、沥青储存罐进行闭路循环加热并保温的特种工业炉。在使用中能根据仪表设定的

温度完成大火及小火的切换,在使用中应正确的设定导热油的加热温度。

二、控制系统的基本构造

沥青控制系统主要包括上位机监控管理软件,PLC 控制程序,硬件设备的线路控制。具

体分为:动力控制部分、冷料级配控制部分、燃烧器控制部分、除尘控制部分、自动计量控

制部分、成品料提升部分、沥青供给部分、上位机软件部分,各个部分统一集中由 PLC 控制

输出。(见图 4-29)。

各个部分的功能:

图 4-29 控制系统组成框图 (一)可编程控制器 可编程逻辑控制器(PLC)是计算机家族中的一员,实质是一种专用于工业控制的计算机, 其硬件结构基本上与微型计算机相同。早期的PLC主要用来代替继电器,实现逻辑控制;随 着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围。PLC 具有以下的优势:
(1)高可靠性:所有的I/O 接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC 内 部电路之间电气上隔离;各输入端均采用RC滤波器,其滤波时间常数一般为10ms-20 ms;各 模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰;采用性能优良的开关电源。
(2)丰富的I/O 接口模块:PLC 针对不同的工业现场信号,有相应的I/O 模块、工业 现场的器件或设备。另外,为了提高操作性能,它还有多种人—机对话的接口模块;为了组 成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块等。
(3)采用模块化结构:为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型 PLC 以外,绝 大多数PLC均采用模块化结构。PLC 的各个部件,包括CPU,电源,I/O 等均采用模块化设计, 由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
(4)编程简单易学: PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使 用者来说,不需要具备计算机的专门知识,因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
(5 )安装简单,维修方便:可以在各种工业环境下直接运行,使用时只需将现场的各 种设备与PLC 相应的I/O 端相连接,即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置, 便于用户了解运行情况和查找故障。 由于采用模块化结构,因此一旦某模块发生故障,用 户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。正是PLC 这种特殊的优势,因此在沥青

搅拌站控制系统中选用西门子公司S7-300PLC 作为控制系统,不仅能满足现场复杂的地形、 气候要求,而且可靠性高,响应速度快,便于维修。图4-30为沥青搅拌站S7-300PLC系统的 硬件组成:
1.PC1 为电源模块 PS307;2.PC2 为 CPU313;3.PC5 为开关量输入模块 SM321;4.PC4 为开关量输出模 块 SM322;5.PC11 为模拟量输出模块 SM332;6.PC13、PC14 为模拟量输入模块。
图 4-30 S7-300PLC 硬件组成 (二)动力控制
由控制房动力柜和户外动力柜组成,主要控制搅拌站各电机的正常运行,监控各运行情 况,保护其使用安全。
(1)控制房动力柜 电机控制主要了直接起动和星—三角起动方式,其部分接线图如图 4-31、图 4-32 所示:
图 4-31 电机直接起动线路图

图 4-32 电机星三角起动线路图
(2)户外动力柜 户外动力柜主要由沥青计量变频柜、小车变频柜和引风机变频柜组成,主要采用了变频 器起动控制方式。 沥青循环泵控制电路图如图 4-33 所示:

图 4-33 变频方式控制线路图 功能:
(1) 各个电机控制用电脑鼠标控制启动,分为“连锁/连锁解除”的两种控制方式, 在生产中用“连锁”的方式启动,在调试时用“连锁解除”的方式启动。
(2) 采用 PLC-继电器-接触器-电动机,、PLC-继电器-电磁阀等控制方式。 (3) 在上位机有各个电机的运行指示。 (4) 各个电机有空开电流保护设置,主要电机还有电流指示和上位机报警保护功能
(如引风机,搅拌缸)。 (5) PLC 控制柜和电机控制动力柜分开,控制端子和电机动力电缆端子分开。 连锁关系: 整个沥青控制设备是由一系列相互影响,一个环节扣一个环节的部件组成,所以在生产 过程中,设备必须以连锁保护状态运行。

主要电机的连锁关系: 振动筛→热骨料提升机→干燥滚筒→上料皮带→集料皮带→各冷料给料皮带; 回收粉提升机→回收粉到粉提螺旋→回收粉输送螺旋→布袋除尘螺旋。 (三)冷料级配控制 主要控制冷料仓的变频器,按照级配参数,设定运行频率,监控其运行情况。 功能 (1) 启动或停止冷料仓给料机的运行。 (2) 上位机有冷料仓的变频器的运行频率的设定和当前运行数据。 (3) 各冷料仓有物料检测开关,检测皮带的断料情况,并做报警指示。 (4) 细料仓安装振动器,缺料 3S 自动启动振动器,2S 后停止,并把信号传送到上位
机指示。 (5) 集料皮带和上料皮带有拉线安全开关保护,用于紧急情况。 (四)燃烧器控制 控制燃烧器整个自动点火工作,并能在具体的温度设定下实现手动/自动的控制和保护 以及实现温度自动控制。 功能 (1)控制燃烧器风机,油泵,轻重油的转换,燃烧器风门、油门。 (2)自动点火过程和安全控制。 (3)根据具体的温度设定值能自动或手动控制骨料的温度。 保护 (1)设备必须在引风机启动,干燥滚筒,上料皮带在运行,才能启动燃烧器。 (2)在点火失败的情况下,为了避免形成爆炸混合气体的危险,绝不允许燃料在燃烧 室(滚筒内)积蓄超过限定的秒数,在引风机运行的情况下,点火测试的限定秒数为 10 秒, 燃料到达燃烧器喷嘴后的主燃烧引燃时间限定为 2 秒,任何情况下,都不能超出以上规定的 限定自动熄火时限。 (3)当布袋温度到达 120℃时,打开冷风阀,上位机显示,并提醒注意,当布袋温度 到达 180℃时,关断主燃烧器并报警。 (五)除尘控制 主要控制布袋除尘器的反吹电磁阀动作,可根据实际使用情况设定各个反吹汽缸的开启 时间和停止时间。

功能 (1) 控制回收粉尘输送的各螺旋电机,并设置必要的连锁关系,回收粉提升机→回收
粉到提升机螺旋→回收粉输送螺旋→布袋除尘螺旋。 (2) 根据实际使用情况设定各个反吹电磁阀的开启时间和停止时间。 (3) 根据实际检测的滚筒负压和设定的参数比较控制引风机的风门,确保热系统压力
在合理状态运行,在上位机显示引风机电流和风门开度指示。 (六)自动计量控制
控制整个计量系统,包括五种骨料累加计量,两种粉料累加计量,一种沥青计量,一种 添加剂计量(可选)。 功能
(1) 系统连续的显示各个热骨料、粉料仓的储料料位情况。 (2)各物料计量秤的校秤窗口在上位机进行,校秤参数存储在下位机 PLC 的存储卡中。 (3) 可分别手动/自动计量骨料,粉料,沥青,添加剂。 (4) 有各秤计量显示以及各仓门、计量阀、电机的动作指示。 (5) 上位机有配方库的存储,计量参数的设定,搅拌时间,放料等时间的设定。 (6) 系统可任意设定生产批量数,自动生产,生产结束后系统处于等待状态。 连锁保护 (1) 各物料秤的计量和放料连锁,骨料秤的各种骨料计量连锁,搅拌缸开关门和各秤 的放料门连锁,搅拌缸开关门和成品料提升小车的连锁。 (2) 系统自动检测各个物料门的密封情况,在物料没有计量或已经停止计量的情况 下,通过比较模拟量输入口的数值进行判断,超出设定数值就报警。 (3) 搅拌主机的保护,根据搅拌主机电流来保护,在超出空载电流,小于额定电流时, 上位机提示搅拌缸里有料,在超出额定电流一定额度后报警,同时 PLC 作出停止自动计量程 序,关闭各计量仓门,并提示要求马上进行手动放料处理。 (七)成品料提升 控制成品料提升小车的手动/自动运行、仓位的选择、仓门的保温加热、成品料仓的料 位监测、是否使用提升以及轨道自动变位(有/无提升变位)。 功能 (1)采用变频器控制,可以设定电机的启动加速度,运行速度,停车减速度。 (2)成品料提升小车可以手动/自动两种控制方式。

(3)采用高速旋转编码器精确定位。 (4)上位机实时显示小车的运行情况。 (5)在小车运行未到达零点检测开关前,可任意改变小车的停止仓位。 (6)各仓位的进料门和卸料挡杆装有到位检测开关。 (7)系统可以根据实际运行情况,在上位机修改小车运行参数。 (8)提升轨道上下安装两组极限位置安全开关,动作时直接切断卷扬机的电源。 互锁保护 (1)小车没有停在接料位置,搅拌缸不允许开门。 (2)没有选择停车仓位,小车不允许上升。 (3)卸料挡杆没有到位,小车不允许上升。 (4)成品仓盖门没有开到位,小车不允许上升。 (5)存储仓满时,不允许继续存料。 (6)小车碰到上下任何极限,自动切断电源,刹车停止。 (八)供气系统控制 采用螺杆式空压机和 FESTO 气动元件,提供稳定的压缩气体和耐用的气动执行机构。 它主要由空压机、冷干机、各储气罐、三联件、电磁阀和气缸组成。在正常起机时,必 须首先启动空压机,再启动冷干机,且压力大于 0.6MP 时才能正常启动搅拌主机。其它元件 通过 PLC 按程序执行动作。 (九)沥青供给系统控制 控制热沥青在管路中循环,保持一定的温度和流动性。当沥青温度低于设定值时,上位 机系统主画面会提示沥青温度低。供给系统由变频电机控制。当配料时,电机快速运转,缩 短配料时间;到达配比设定时,电机低速运转使沥青缓慢进入,提高计量精度。

第五节 旧沥青料厂拌再生系统
一、概述 沥青混合料路面(以下简称沥青路面)使用一定年限后,不能满足交通的需要,必须进行
养护或大修。在养护、大修重建过程中,会产生大量的废旧沥青混合料,这些物料中的石料 和沥青还具有一定的使用价值,如果不能合理有效回收利用,不仅浪费资源、增加道路修建 成本,而且还会污染环境。因此从降低成本和环保出发,重新利用废旧沥青混合料成了公路 建设和发展的必然。
国外 20 世纪 30 年代起,沥青混合料再生技术就开始应用。到上世纪 70 年代末、80 年 代初,沥青路面再生技术概念不断完善,再生设备和工艺都得到了发展。到 90 年代初,就 地热再生技术发生了质的飞跃,多种再生机组及技术在美国和加拿大开始应用。
我国从上世纪 90 年代起公路交通事业高速发展,城市道路改扩建任务也日益加大。当 时重点是放在建设上,很少关注养护问题,十几年后的今天,道路出现不同程度的损坏,人 们意识到养护的重要性。因为我国高速公路建设起步晚,技术力量储备较少,经济基础差, 气候环境复杂,交通车辆超载严重;公路设计、施工、材料等方面受传统观念影响,有的地 区把习惯的薄层表面处治、沥青碎石路面的施工经验和结构设计方法不加改造地沿用到高速 公路;还有某些交通部门领导急功近利、盲目抢工期,使相当一部分高速公路沥青路面使用 情况很不理想,甚至发生了通车头几年就不得不面对大规模的维修。因此旧沥青路面再生问 题提到议事日程上来。各地纷纷组织人力物力研究解决相关的技术问题,政府部门也出台了 相关政策,鼓励旧沥青混合料的回收和利用。可以说,推广沥青路面再生技术是我国可持续 发展的经济建设的重要组成部分。 二、沥青路面再生方式分类
旧沥青路面的再生方式主要有就地再生和厂拌再生两类,前者又可分为就地热再生和就 地冷再生两种方式。
就地热再生施工即用一台综合式再生重铺机组,连续实现加热、耙松、再生剂添加、加 热搅拌、摊铺等工艺方案。该方案要求公路面层损伤较轻,而且联结层和基础层较完好。旧 路面铺层厚度大于 50mm,且路面各种病害损坏深度小于 50mm,旧沥青针入度超过 20(1/10mm),裂缝面积少于 40%。
就地热再生特点是施工周期短,对交通干扰小,运输量小,环保性好,但设备系统复杂, 技术水平要求高,一次性投资大。工艺柔性较差,不能利用现有的摊铺设备和技术。如维特 根的 RX4500 和芬兰的 KM3000RS,日本格林环保养路设备有限公司生产的 AR2000 等。

就地冷再生施工工艺可对 100mm 至 500mm 的破损路面及路基进行再施工,先铣削粉 碎并收集旧路面材料,加入一定数量的石灰、水泥、乳化沥青或泡沫沥青等添加剂,搅拌后 作为再生后的基层混合料使用。在此基层上再罩上一层磨耗层和适宜的表面处置作为面层, 成型新的道路供使用。
厂拌再生则是将铣削的旧沥青路面材料运送到搅拌厂(站),破碎、筛分处理后根据不同 的旧材料以及翻新道路的要求,部分或全部采用旧材料,添加一定的沥青或再生剂,加热搅 拌后运送到施工现场,摊铺、碾压。厂拌再生又分连续式和间歇式两种。
厂拌再生过程、质量易于控制,可对不同的旧材料进行再生,适用于生产多种材料的再 生,施工周期长,对交通干扰大,运输费用也大,但可利用现有的施工设备,投资小,上项 目比较容易。
三、选择间歇式搅拌站(厂)的沥青路面再生机的原因 选择间歇式搅拌站(厂)的沥青路面再生机,来回收和利用废旧沥青混合料的理由是: (1)在投资成本上,间歇式搅拌站(厂)加配再生机明显优于其他类型的再生设备。统计资 料显示,我国用于等级路面施工的沥青搅拌站 98%以上是间歇式,如果在间歇式搅拌站(厂) 基础上加配再生机,可以避免重复投资,能有效节约成本。 (2)对旧沥青混合料回收再利用,不是简单的再加热和重新摊铺。为了满足公路使用性 能的要求,必须通过加入新的集料和沥青,使之能够完全达到新搅拌混合料同等的质量。间 歇式搅拌站能够准确计量新集料和补充新沥青。旧沥青路面在铣刨或翻挖过程中,原有的骨 料级配已经破坏,如果回收利用时不对再生料进行筛分和补充新集料和沥青,就难于保证骨 料的级配和油石比,也就不能满足公路施工及使用性能的要求。 (3)间歇式搅拌站(厂)采用的是单独加热技术,专门为再生料配备一个独立的滚筒和加热 器,为准确控制温度提供了保障。有了这种条件,采用合理的加热技术,可以有效地防止沥 青进一步老化。 (4)改性沥青混合料搅拌温度要求比较高,搅拌时间比较长,而间歇式搅拌站(厂)在温度 控制上和搅拌时间调节上具有独特的优势。因此,它对回收改性沥青混凝土也具有更强的优 势。 从以上几点分析,不难发现采用间歇式搅拌站(厂)用配套的沥青再生机,能够解决路面 的各种病害。 三、 如何实现配套的沥青路面再生机的技术问题 在间歇式搅拌站(厂)基础上,如何加配再生机械,这种设备又怎样才能满足沥青混合料

的再生要求,国内不少工程机械制造专家,吸取国外的先进技术和经验,结合间歇式搅拌 站(厂)的特点,采用诸多的新工艺、新材料,从实用、高效、经济、环保等原则出发,研发 出符合我们国情的沥青路面再生机。根据生产能力分 ARM1000、ARM2000 和 ARM3000 等, 这些机械较好地解决了以下技术问题:
1. 如何合理地对片状和块状旧沥青混凝土进行破碎和筛分问题 沥青路面翻修时不论是机械铣刨,还是人工开挖,都必须进行破碎和筛分,只有这样才 能保证再生料添加后的级配。破碎的旧沥青混凝土,既粘又硬,原有的石料还不能进一步破 碎。因此选择反击式破碎原理,对传统破碎机进行改造,达到基本上破坏原有石料粒径、大 块不卡死,细料不粘结的目的。筛分则根据用户要求,一般可进行四种不同颗粒料的分级。 2. 如何解决不同粒径的再生料配比问题 通过筛分的三种再生料,按一定的比例进行混合,然后进入加热滚筒。级配的控制是采 用高精度皮带称来准确控制冷料供给,通过变频器及时改变不同规格料的供给量和比例。称 重终端仪表显示累计量和正在进行中的每小时的供给量。 3. 如何合理地对再生料进行加热问题 为防止附着在石料上的沥青在加热过程中进一步老化,采用气流加热方式加热,热气流 对再生骨料的加热是一种长时间温和的加热方式。 防止沥青老化的另一种方式,是将 3cm 以下的沥青砂不通过干燥滚筒而直接进入到搅 拌锅,通过骨料对其进行加热。 4. 如何防止再生料在输送过程中的粘结问题 再生料在输送过程中会因含有沥青而到处粘结,造成堵塞。为防止输送过程中粘结问题, 首先采用热气流对再生料的通道进行加热,再采用电加热方式对料仓和称量斗进行恒温加 热。在结构上采用独特的放料门结构,在开门放料的过程中利用汽缸动力来破拱,确保放料 畅通。 5. 如何合理准确地控制再生料和骨料之间的配比问题 间歇式搅拌站(厂)优势在于可准确控制不同规格材料的比例,保证成品料的级配。而所 配的沥青再生机对再生料有独立的称重系统,不影响原有搅拌站的称重系统。采用 PLC 采 集原有搅拌站(厂)的称重、放料、故障反馈等信号,使再生料称重系统和原搅拌站(厂)之间 工作协调,为确保计量准确,采用二次补偿原理来提高每一批次的称量精度。 沥青再生机与原来搅拌站(厂)要合理匹配,做到能随意调节再生料和新骨料之间的比例 和温度,不使用再生料时不影响搅拌站(厂)正常生产;路面等级要求不高时启动搅拌站(厂)

的搅拌缸、沥青供给系统、引风系统全部采用再生料加沥青搅拌,也能满足道路施工的要求。 总之,要使沥青再生机搅拌站(厂)与配套,必须要自动控制元件灵敏而有效,各种指示、报 警系统及时而准确,不仅自动化程度要高,而且操作方便快捷,才能便于推广。
四、 沥青混凝土旧料再生搅拌设备介绍 厂拌热再生方法在国外应用非常普遍,沥青混凝土旧料再生搅拌设备是厂拌热再生方法 的主要配套设备,它的型式多种多样,但通常均采用热拌再生工艺。再生混合料的级配、新 旧料的掺配比例、温度及拌合程度等均由再生搅拌设备进行控制。沥青混凝土旧料再生搅拌 设备主要分为强制间歇式、连续滚筒式和双滚筒式 3 种类型。由于我国使用的是强制间歇式 旧沥青再生料搅拌设备为主,故下面只介绍该种设备。 1、 早期强制间歇式再生搅拌设备 利用强制间歇式再生搅拌设备生产再生沥青混合料,是沥青路面再生技术早期开始采用 的方法。这种机械通常使用固定机架安装,由常规强制间歇式沥青混合料搅拌设备加装旧料 上料装置而成,其总体布置如图 4-34。 图 4-34a 所示再生搅拌设备的工艺流程是:粗级配后的新骨料经输送装置送入干燥滚筒, 旧的路面材料按一定的新旧料的配比送入干燥滚筒内,两种材料经烘干、加热后,通过热骨 料输送装置到振动筛内,筛分后的热骨料存入热骨料仓内,然后经称量后卸入搅拌器内搅拌 的同时,加入称量后的沥青与矿粉,继续搅拌直到均匀出料,成品料经提升装置送入成品料 仓中。 图 4-34b 所示再生搅拌设备的工艺流程是:新骨料经级配、烘干、加热后,通过热料输 送装置到热骨料仓内,然后定量卸入搅拌器内;没有经过烘干、加热旧的沥青路面材料,按 一定的新旧料的配比送入搅拌内,直接与新料搅拌并发生热交换,使旧料升温,然后加入沥 青或再生剂,继续搅拌直到均匀出料。 由于旧料是通过热传导而得到热量,因而也可将这种方法称为热传导加热法。同时,由 于旧料是通过吸收新骨料的热量而升温,故再生混合料的出料温度与旧料的掺配比例、新骨 料经烘干筒加热后的温度、旧料本身具有的温度等因素有关。为保证再生混合料能达到足够 高的温度就必须首先提高新骨料的加热温度。通常是采取使骨料过热,如将新骨料加热到 220-250℃。因此,该方法又称为“过热骨料法”。 这种再生方法必须限制旧料的掺入量,否则,可能使再生混合料的温度下降,不但影响 拌和质量,而且影响再生混合料的摊铺和压实。所以,采取 这种再生工艺,占料的掺配比 例一般应控制在 20%-30%为宜。另外,为了便旧料能充分吸收新骨料的热量而升温,必须

延长再生混合料在搅拌器内的拌和时间。在拌和时,应先放入旧料,再加入新料,拌和时间 应随旧料的掺配比例而定。图 4-35 给出了旧料掺入比例与搅拌题意的关系,结果是从实践 中总结出来的,具有一定的代表性。掌握搅拌时间是必要的,它可使新、旧料实现相对平衡, 然后加入沥青,而且是还可以根据需要加入某些添加剂,再继续拌和至均匀后出料。
(a) 旧料进入干燥滚筒;(b)旧料不需要加热 1-新骨料输送装置;2-旧料配料与输送装置;3-干燥滚筒;4-热骨料输送装置;5-振动筛;6-热骨料仓; 7-骨料称量装置;8-矿粉称量装置;9-搅拌器;10-控制室;11-沥青储存输送装置;12-成品料仓;13-骨
料提升机;14-骨料仓;15-除尘器
图 4-34 早期强制间歇式沥青混凝土旧料再生搅拌设备
图 4-35 旧料掺入比例与搅拌时间的关系曲线 2、 现阶段国内主流强制间歇式再生搅拌设备 现阶段,我国主要使用的再生搅拌设备主要是作为间歇式沥青搅拌设备的附加装置使 用。它与间歇式搅拌站连接在一起,共用搅拌器。其结构主要有:冷料仓 1 套,皮带机 1

套,提升机 1 套,烘干系统 1 套、计量系统 1 套。 再生搅拌设备的工艺流程是:粗级配后的新骨料经输送装置送入逆流干燥滚筒,旧的路
面材料输送装置送入顺流式干燥滚筒内。新骨料经烘干、加热后,通过热骨料输送装置到振 动筛内,筛分后的热骨料存入热骨料仓内。旧沥青料经烘干、加热后,存入单独的骨料仓内。 然后两种骨料经分别称量后卸入搅拌器内搅拌的同时,加入称量后的沥青与矿粉,继续搅拌 直到均匀出料,成品料经提升装置送入成品料仓中。
这种型式的再生搅拌设备是在标准间断式搅拌设备的基础上,增加一套独立的冷旧再生 混合料顺流式干燥滚筒和计量装置,冷旧再生混合料通过独立的重量式计量和干燥加热,可 使其计量准确,加热升至 130℃。这种新热骨料和冷旧再生混合料分别独立加热、计量,且 新热骨料筛分后再计量等方式,可确保新热再生沥青混合料的质量,生产率不会降低,冷旧 再生料的加入量可达到 50%,是一种较理想的再生搅拌设备。但整套设备较前述方式复杂, 且成本较标准间断式搅拌设备增加 30%以上。


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