变频给料机掺配法在大坝填筑料筛分系统中的应用

　　摘 要：在大坝填筑料筛分系统中，变频给料机掺配控制法相对常规分料斗法不仅简化了掺配工艺，便于运行人员操作;而且能直观的调整筛分系统的平衡生产，提高毛料利用率;更主要的是不仅在系统调试时节约了大量调试时间，而且在后期运行中能够较为精确的控制掺配比例，使填筑料成品合格率得到极大保障，提高了筛分系统的运行效率，降低了系统运行成本。变频给料机掺配控制法非常适用于大型的、生产填筑料种类多的筛分系统,具有较高的推广价值。

　　关键词：变频给料机,掺配法,苏丹上阿特巴拉水利枢纽项目C1-B标,大坝填筑料筛分系统

　　1 引言

　　国内目前在生产填筑料时采用的掺配方式较为常用的为分料斗法，但是分料斗法受原料级配限制太大，掺配工艺复杂，且不能有效保证填筑料的合格率。苏丹上阿特巴拉水利枢纽项目C1-B标(以下简称C1-B标)粘土心墙坝需要筛分系统生产的填筑料有3a、3b、4b、5区料等4种，种类较多，若采用分料斗法，系统工艺设计复杂，生产较为困难。因而在C1-B标大坝填筑料筛分系统(以下简称系统)掺配工艺设计时采用了变频给料机掺配法，投产后结果显示给料机掺配法客服了分料斗法的缺点，效果非常理想。因在4种填筑料里4b料需要的断级配物料种类最多，掺配工艺也最具有代表性，因此本文主要以4b料的生产为例介绍变频给料机掺配法在填筑料生产时的技术要点，供类似项目参考。

　　2 工程概况

　　系统主要为粘土心墙坝提供3a、3b、4b、5区料等4种成品填筑料，填筑量分别为30.23万m3、12.3万m3、18.1万m3、15.28万m3，合计75.91万m3，4种填筑料成品级配曲线均需满足技术规范规定的包络线。

　　3 系统工艺简介

　　3.1 系统设计原理

　　系统的设计原理简单的说就是先将毛料通过筛洗单元分解成5种断级配物料：0.075～5mm、5～10mm、10～20mm、20～50mm、50～100mm，再通过掺配混合得到所需的成品填筑料。

　　3.2 系统生产强度

　　根据施工总进度计划，4种填筑料的最大月填筑强度合计为4.33万m3，因此系统的成品生产强度为：

　　43300*2.12/25/14*1.1=288t/h

　　式中：43300—月最大填筑强度，m3/月;2.12—砂砾石压实密度，t/m3;25—每月正常生产天数，d/月;14—每天正常生产小时数，h/d;1.1—系统保证系数。

　　3.3 系统工艺流程

　　按照设计思路及系统生产强度确定的系统工艺流程详见图1。

　　4 成品填筑料掺配

　　由设计思路及工艺可知整个系统生产被断级配料仓分断成两个相对独立的单元，料仓及以前为断级配物料生产单元;料仓自廊道往后为填筑料掺配生产单元。断级配物料生产单元采用筛洗分级工艺及平衡破碎 工艺，比较常规，相对简单，本文不再赘述。本文重点是以4b料为例来介绍如何采用变频给料机进行成品填筑料的掺配。成品料掺配主要步骤为：确定掺配比例→计算各种断级配料掺配重量→测定给料机电机频率与输出量的关系曲线→给料机参数设定→成品料掺配→成品料混合、输出。

　　4.1 确定掺配比例

　　技术规范规定4b料的包络线见图2。

　　由图2可知4b料需要所有的5种断级配物料按照一定的比例进行掺配混合。注意：在包络线上取值时应该选取包络线的中间值，这样好处是:生产的成品填筑料级配曲线能位于包络线中央，即使当实际掺配比例相对设定掺配比例出现一定偏差，也能满足包络线的要求，成品合格率更有保障。4b料生产所需的5种断级配料的掺配比例见表1。

　　4.2 所需断级配料的重量

　　按照填筑施工总进度计划确定每月需要生产的每种填筑料的方量，折算成小时生产强度，再根据掺配比例计算出每种填筑料所需的断级配料的掺配量。4b料假定需要的生产强度为300t/h，那么5种断级配料的掺配量见表2。

　　4.3 测定给料机平率与输送量的关系曲线

　　想要掌握给料机给料量的精度，必须测定每台给料机电机频率与给料机输出量之间的关系，然后根据需要的掺配重量查找相对的频率，作为填筑料掺配的控制基础。具体做法是通过电子皮带秤秤量不同频率下的输出量。4b料需要5个给料机同时给料进行掺配，1#、3#、5#、7#、9#这5台给料机对应控制20～10mm、50～20mm、10～5mm、100～50mm及5～0.075mm这五种断级配物料输出，测定的5台给料机的关系曲线.

　　4.4 给料机参数设定

　　变频式给料机的参数包括频率设定和

　　启动、停机间隔时间设定。

　　4.4.1 频率设定

　　每种成品填筑料所需的断级配物料种类及掺配重量不同，在配料前需要根据实际需要的掺配重量查找对应的电机频率并设定。4b料需要5种断级配料掺配混合，因此需要设定的5台给料机的电机频率，可在对应的5台给料机关系曲线查找，对应的频率如表3所示。

　　4.4.2 给料机启动、停机间隔时间设定

　　给料机相互间距为6m，而输出胶带机的带速为2m/s，那么相邻两台给料机的启动、停机相隔时间为3s，这样在第一台给料机给出的物料到达第二台时，第二台给料机正好开始给料，这样各种断级配物料的料头就能基本压合在一起，形成比例均匀的物料流，同理，停机时也需要按照此顺序及延滞时间进行，可以保证料尾基本压合在一起。因此在掺配前首先要确定需使用给料机的数量、位置，并计算出相互间距，然后计算出启动、停机间隔时间，4b料掺配时的给料机启动、停机间隔时间见表4。

　　4.5 掺配

　　4.5.1 试掺配

　　在确定需要掺配的填筑物料后，将所需的各给料机的频率输入对应给料机的频率调控器，然后从廊道尾部向廊道口方向按顺序启动各给料机。4b料掺配时首先启动1#给料机，3s后启动3#给料机，依次直到启动所有的给料机，在完成物料掺配后，也按照相同的顺序依次停机，直到所有的给料机停止，这样就保证了物料在掺配时料头和料尾也能混合均匀，杜绝了废料出现的可能。

　　4.5.2 参数调整

　　在完成上述步骤后，有可能会出现不合格料的情况，因为在生产的断级配料中会有超逊径，这就需要对设定的参数进行微量调整。对试掺配后生产的物料进行取样并筛分试验，分析筛分结

　　果与规定包络线的偏差，再根据偏差微调掺配参数并反复进行试掺配(一般情况2到3次)，直到生产的填筑料级配曲线达到最优状态，将此时的各项参数记录并绘制成掺配手册以供运行人员使用。我们经过二次调整后，掺配出来的4b料成品级配曲线详见图4。

　　同理，在生产其余物料时也采用了相同的办

　　法及流程，因变频机掺配法简单可靠，系统总计使用5天时间就完成了所有4种物料的生产调试。而若采用分料斗掺配法，按照国内的经验花在产品调试的时间往往会长达月余，因而采用变频给料机掺配法可以节约大量的调试时间，有利于系统的后续生产。

　　五、结束语

　　变频给料机掺配法相对常规分料斗法不仅简化了掺配工艺，便于运行人员操作;而且能直观的调整筛分系统的均衡生产，最大可能的利用毛料;更主要的是在系统调试时节约了调试时间，在实际运行中能够较为精确的控制掺配比例，使填筑料成品合格率得到极大保障，提高了筛分系统的运行效率，降低了系统运行成本，变频给料机掺配控制法非常适用于大型的、填筑料生产种类多的筛分系统,具有较高的推广价值。

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