牟进国

苏阿皮蒂项目拌合楼砂石骨料上料系统改造及应用

牟进国

（中国水利水电第三工程局有限公司，陕西 西安 700024）

水工混凝土拌合楼是水利水电工程建设中重要施工设备之一，拌合楼的生产效率直接制约和影响着工程施工进度。以几内亚苏阿皮蒂项目拌合楼为例，介绍了拌合楼砂石骨料自动上料系统由传统的继电控制方式，通过技术改造成软、硬件相结合的监控计算机系统，以此对拌合楼骨料上料系统进行全方位监控和控制，取得了较好的实用成果。

拌合楼；砂石骨料；上料；改造及应用

几内亚苏阿皮蒂水利枢纽项目是西非几内亚共和国孔库雷河梯级开发的第二级水电站，距离首都科纳克里约 135 km。本工程水库正常蓄水位210 m相对应的库容为63.17亿立方米，装机容量450 MW，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大（1）型。主要建筑物有碾压混凝土重力坝、坝后式厂房、进场公路及桥梁等。大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高120 m，坝顶高程215.50 m，坝轴线总长1 164 m。混凝土总量约360万立方米，其中碾压混凝土约300万立方米，常态混凝土约60万立方米，砂石骨料为灰绿岩。

1 拌合系统设备介绍

苏阿皮蒂水利枢纽项目拌合系统依托地形落差布置高、低线拌合楼，高线和低线拌合设备配置完全一致。

低线（高线）拌合包括2座2×3拌合楼，每座拌合楼对应一条混凝土生产线，每条生产线包括7条输送皮带（其中砂子2条，骨料5条），单台拌合楼设计能力为：生产常态混凝土240 m3/h，碾压混凝土180 m3/h、预冷混凝土 160 m3/h。

拌合系统胶带机工艺流程如图1所示。

图1 拌合系统胶带机工艺流程图

高低线拌合系统均分四级台阶布置，分别为拌合楼生产平台、胶凝材料储运和制冷厂平台、风冷料和细骨料储存平台、粗骨料储存平台。考虑到胶凝材料的仓储，设置6个 1 500 t水泥罐和4个1 500 t粉煤灰库（水泥当地采购、粉煤灰中国境内采购），另外高低线分别设置粉煤灰仓储库。

2 上料系统存在的问题

骨料上料系统负责从拌合料仓分别给4座拌合楼供应砂石骨料，由于拌合楼、皮带机、料仓给料器分别采购不同供货商设备，投产后的控制模式由骨料仓振动给料器控制柜、砂仓弧门给料器控制柜、风冷仓振动给料器控制柜、皮带机控制柜、拌合楼楼顶上料控制柜5个部分组成。5个部分分别手动横向分段单点控制，因此，生产运行岗位设立较多，人员投入增加，生产运行沟通较烦琐，容易造成沟通处理不及时，引发的故障停机和混料、冒仓现象。

为了最大限度优化生产运行，减少岗位设立和人员投入，便于沟通，也为了使给料机、胶带机、料仓料位之间控制衔接更加可靠，减少混料、冒仓情况发生，因此对拌合系统骨料上料控制系统进行优化改造。

3 上料系统改造

3.1 改造总体思路

各部分的电气主回路已经建成，优化改造只能考虑如何将5个部分的控制部分集中糅合到一起，以形成一个统一协调的控制系统，减少操作岗位，提高劳动效率，降低劳动强度。经分析讨论，本次改造可分为两个部分：视频监控部分和骨料上料自动化控制部分。视频监控部分将为高线（低线）的输送皮带、风冷料仓及拌合楼进料层增加视频摄像头，可以实时监控胶带机的运行情况和料仓料位情况，为启停胶带机提供直观判断条件。骨料上料自动化控制部分将给输送皮带敷设控制和信号电缆、安装跑偏开关，给骨料仓振动给料机和拌合楼进料层回转头安装传感器，给风冷料仓和拌合楼料仓安装雷达料位传感器，以实现皮带机的顺序启停，可在皮带跑偏或急停情况下对来料方向上游皮带机做出急停处理，避免运行故障和事故的发生。

3.2 联动流程设置

3.2.1 启动流程

启动预备：设备通电—总控制开关切到“允许”—控制方式按钮切到“电脑”状态—需要上料的子系统急停按钮拉起—相关皮带切换为远程控制模式（信号灯亮起）—需要上料的料仓选择开关切到允许状态—启动电脑进入自动上料系统—按下“软件联动”按键，单击料仓的“禁/允”按钮—料空信号出现—皮带启动—料仓门开上料。

风冷仓（以风冷仓小石为例）：风冷仓小石L信号出现—电铃响起—05皮带行走至1位—05皮带反转—06皮带启动—07皮带启动—小石料仓门开上料。

楼顶石仓（以小石为例）：小石仓L信号出现—电铃响起—分料器自动旋转到小石位—03皮带启动—04皮带启动—风冷仓小石料门开上料。

楼顶砂仓（以常态砂为例）：常态砂仓L信号出现—电铃响起—分料阀门转至常态砂仓位（低线为正反转皮带）—01皮带启动—02皮带启动—常态砂料门开上料。

换仓（以风冷仓中石为例）：前一种料上料H信号出现—经过上料延时（系统内设置的上料时间）保证前一种料全部入仓—05皮带行走至3位—05皮带反转—06皮带和07皮带保持运行状态—中石料仓门开上料。

3.2.2 停止流程

正常停止流程（以风冷仓小石为例）：风冷仓小石H信号出现—小石料门即刻关闭—经过上料延时（系统内设置的上料时间）保证小石料全部入仓—其他料不需要上料（其他料需要上料则自动换仓）—05皮带、06皮带、07皮带停止。人工干预停止流程（以风冷仓小石为例）：风冷小石仓选择按钮切到“0”（禁止状态）—小石料门即刻关闭—经过上料延时（系统内设置的上料时间）保证小石料全部入仓—其他料不需要上料（其他料需要上料则自动换仓）—05皮带、06皮带、07皮带停止。

安全保护停止流程（以风冷仓小石为例）：从小石上料开始经过系统设置的安全上料时间—小石料门即刻关闭—经过上料延时（系统内设置的上料时间）保证小石料全部入仓—其他料不需要上料（其他料需要上料则自动换仓）—05皮带、06皮带、07皮带停止。

自动上料工艺流程如图2所示。

图2 操作台工艺流程图

3.2.3 故障处理

出现紧急情况可以按下子系统的急停按钮，子系统内所有皮带和料门即刻关闭，当紧急情况消失后，应先将控制方式按钮切到“单动”状态，手动将皮带上的料放入相应料仓，之后才可将控制方式按钮切到“联动”状态。

皮带因跑偏、故障、现场急停等原因停止运行后，其后端皮带也会关联停止，平皮带上的所有料仓门也即刻关闭。例如，06皮带停止运行—07皮带也关联停止—07皮带上部的小石、中石、大石仓门也即刻关闭。

皮带偏警信号出现时不停止皮带，只为提醒工作人员调整和检修皮带。

3.3 主要设备投入

以低线拌合系统为例，自动上料系统改造需要购置设备清单，如表1所示。

表1 设备购置清单

序号名称型号及规格数量单位备注 1摄像机室外红外10套 2彩色显示器55”1个 3十六通道监视器16通道1台 4视频线缆摄像机专用2 000m 5雷达料位传感器SPES16台 6控制计算机Siweisoft2台 7UPS不间断电源TG5002台 8控制电缆各种型号多条m

3.4 设备安装及调试

拌合楼自动上料系统所安装设备、电缆敷设及系统调试工作可参照厂家作业指导书、相关规范及导则要求进行施工，设备安装和线缆位置尽量要合理，便于检修和维护，对于室外安装的设备要充分做好安全防护。本文对自动上料系统的设备安装及调试工作内容不做详细阐述。

3.5 工期安排

以低线拌和系统骨料自动上料系统升级改造为例，完成该项工作需要投入中方电气工程师3人，当地力工8人，工期16 d。

4 自动上料系统应用效果

骨料上料系统采用分段单点控制方式，因每个工程系统的上料工艺流程、设备布置情况不同，所对应产生的问题也会存在差异。西非几内亚国家当地的工人技能水平和安全意识较差，且员工工作态度懒慢，若设备运行中出现故障，则很难被及时发现并采取有效处理措施，设备的安全运行存在着隐患；几内亚国家降雨较多且集中在每年的6—11月期间，降雨期间设备运行监护难度增加。骨料自动上料系统升级改造后，皮带堆料堵料、料仓储料不足或冒仓等情况得到了根本的解决。与此同时，当地员工安全生产监管的压力大幅度降低，给拌合楼混凝土生产提供了保障。

项目高低线拌合系统骨料自动化升级改造设备采购和运输成本为132万元，改造建安费用为8万元，合计约140万元。改造后中方人员减少5名，当地力工减少20人，拌合系统设备运行时间为30个月，可减少人工费用支出约290万元，技改后经济效益明显。

5 结束语

苏阿皮蒂水利枢纽项目是几内亚国家头号民生工程，项目施工工期紧、任务重。2018年项目完成了173万立方米混凝土浇筑，超年计划33万立方米，连续3个月浇筑量超过20万立方米混凝土，创造了非洲大地水利工程混凝土浇筑新纪录。2019年即将按期完成120万立方米混凝土浇筑量，为中国央企在西非大地继续谱写绚丽篇章。拌合楼是混凝土生产加工车间，生产效率直接影响着混凝土浇筑速度，通过骨料自动上料系统的升级改造，项目混凝土高强度浇筑得到了保证，当地员工安全监护得到了保障。

［1］赖志平.长距离骨料输送线电气控制系统特点分析［J］.水利发电，2014（1）：69-71.

U415.52

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.068

2095－6835（2020）09－0157－03

牟进国，男，工程师，主要从事工程施工技术与管理方面工作。

〔编辑：王霞〕