隨著國家(jia)對安(an)全、環保、節能的要(yao)求越來越嚴格，預制混凝土管(guan)樁(zhuang)生(sheng)產企業(ye)也(ye)在(zai)積極尋求更(geng)(geng)安(an)全、更(geng)(geng)環保、更(geng)(geng)節能的生(sheng)產方式。布料(liao)是管(guan)樁(zhuang)生(sheng)產的中間環節，前后制約著籠(long)筋加工(gong)(gong)、管(guan)樁(zhuang)模具離心(xin)的進(jin)度，因(yin)此對布料(liao)工(gong)(gong)藝(yi)的嚴 格執(zhi)行(xing)顯得(de)尤為重要(yao)。在(zai)這種情況下，對傳統布料(liao)方式進(jin)行(xing)技(ji)術(shu)改(gai)造(zao)，使用混凝土泵(beng)機進(jin)行(xing)自動布料(liao)，不但可(ke)以節省人工(gong)(gong)，改(gai)善生(sheng)產環境，降(jiang)低損耗，而(er)且可(ke)以嚴格按照工(gong)(gong)藝(yi)要(yao)求進(jin)行(xing)布料(liao)，達(da)到提(ti)高(gao)管(guan)控質量的目的，為生(sheng)產活動提(ti)供技(ji)術(shu)保障(zhang)。

一、改造前的狀況

混凝(ning)(ning)土(tu)管樁傳統布料方式，普遍(bian)采(cai)用的是合模前布料，先使用喂料機(ji)將混凝(ning)(ning)土(tu)澆入(ru)底(di)模，再合上模，這種方式主要(yao)存在以下問題：

(1)傳統喂(wei)料機布(bu)料受到(dao)設備和材料的影響(xiang)，不能準確將混凝土全(quan)部按照要求澆入到(dao)底模內，布(bu)料區地面會(hui)散落(luo)很(hen)多石子，影響(xiang)工作環境。

(2)混凝土坍落度小，管樁模具內(nei)混凝土(tu)(tu)填充率高，需要合(he)模員工多次鏟料(liao)、抹漿(jiang)，才能使(shi)管(guan)樁模具內(nei)混凝土(tu)(tu)堆積均勻，給員工造成很(hen)大的工作強(qiang)度(du)。

(3)手動操作的布料(liao)方(fang)式無法保證產(chan)品(pin)質量，生(sheng)產(chan)過程(cheng)管(guan)控難度較大。

二、改造內容

2.1 改造方案原理

管樁泵(beng)送(song)布(bu)料自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)系統由混凝(ning)土(tu)泵(beng)機、混凝(ning)土(tu)輸(shu)送(song)管、稱重系統、計(ji)量(liang)平車和系統操作臺構成。控(kong)制(zhi)(zhi)系統采集泵(beng)送(song)設(she)備、計(ji)量(liang)平車、稱重系統的(de)實(shi)時數據，根據設(she)定(ding)好的(de)程序自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)混凝(ning)土(tu)泵(beng)機、計(ji)量(liang)平車的(de)運行，實(shi)現生產的(de)自動(dong)化。管樁泵(beng)送(song)布(bu)料自動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)系統如圖1所示。

圖(tu)1 管樁(zhuang)泵送(song)布料自動控(kong)制系(xi)統示意(yi)圖(tu)

2.2 技術要求

(1)管樁使用泵機布(bu)料后，管樁模(mo)具內的混凝(ning)土分布(bu)要(yao)求均勻一致。

(2)計量平車稱量的準確性(xing)及(ji)運行(xing)的穩定(ding)性(xing)需要得到保障。

(3)計量平車、系統控制臺和混凝土輸送設備之間(jian)，需(xu)有有效(xiao)的聯(lian)動控制。

(4)托舉混凝土輸送管的支架移動時，不能影響稱重系統計(ji)量。

(5)計(ji)量平車需能夠承載20t的重(zhong)量，50Hz運行(xing)時(shi)速度不小于35m/s，并(bing)且速度可(ke)調。

(6)控制系(xi)統內存儲的管樁布料(liao)配方不少于20種。

(7)系統內具有修改權限，只有管理(li)人(ren)員可以修改工藝參(can)數。

(8)系(xi)統具(ju)有顯(xian)示布料工藝的相關(guan)信息，布料過程能(neng)(neng)夠(gou)實(shi)時(shi)在線顯(xian)示，生產(chan)記錄能(neng)(neng)夠(gou)保(bao)存、在線查看及打印。

2.3 方案選擇

常規的(de)混凝土(tu)(tu)泵(beng)(beng)機(ji)有閘(zha)板閥(fa)(fa)泵(beng)(beng)機(ji)和(he)S閥(fa)(fa)泵(beng)(beng)機(ji)。理論情況下，閘(zha)板閥(fa)(fa)泵(beng)(beng)機(ji)更具(ju)有控制性，但管樁使用的(de)混凝土(tu)(tu)是C80配(pei)方(fang)，泵(beng)(beng)機(ji)每(mei)天(tian)需(xu)要輸(shu)送約800m3混凝土(tu)(tu)。從前期閘(zha)板閥(fa)(fa)泵(beng)(beng)機(ji)的(de)使用情況來看，閘(zha)板閥(fa)(fa)泵(beng)(beng)機(ji)的(de)耐磨件損壞比較嚴重，洗管不方(fang)便，輸(shu)送效率(lv)難(nan)以滿足生產需(xu)求；后期經過綜合(he)考慮，決(jue)定采用S閥(fa)(fa)泵(beng)(beng)機(ji)的(de)控制方(fang)案。

S閥泵(beng)(beng)機的(de)(de)(de)控(kong)制原理是：自動控(kong)制系(xi)統(tong)采集稱(cheng)重儀表、編碼器、檢測開關(guan)、泵(beng)(beng)機運(yun)(yun)行的(de)(de)(de)數據，根據觸摸屏上選擇的(de)(de)(de)配方，控(kong)制混(hun)凝土(tu)泵(beng)(beng)機的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行、輸送(song)量、計(ji)量平車運(yun)(yun)行速度和(he)行走距離，實現(xian)混(hun)凝土(tu)均勻堆放在(zai)管樁模具內部的(de)(de)(de)需(xu)求，自動完成管樁布料。S閥泵(beng)(beng)送(song)布料控(kong)制系(xi)統(tong)結構如圖2所示。

圖2 S閥(fa)泵(beng)送(song)布料(liao)控制系統(tong)結構(gou)圖

2.4 設備改造

管(guan)(guan)樁生產線原有(you)的(de)開模(mo)(mo)布料(liao)(liao)設備(bei)已不適應泵(beng)送布料(liao)(liao)系統，為了確保S管(guan)(guan)維修(xiu)、更換時(shi)(shi)能夠(gou)取出來，把攪拌機(ji)下料(liao)(liao)斗口抬(tai)高(gao)到(dao)泵(beng)機(ji)料(liao)(liao)斗上方(fang)30cm處，防止泵(beng)機(ji)給管(guan)(guan)樁布料(liao)(liao)時(shi)(shi)管(guan)(guan)模(mo)(mo)尾端流出的(de)余(yu)料(liao)(liao)散(san)落(luo)到(dao)地(di)面上，污染環境(jing)。在計

在計量(liang)平車上加裝余料(liao)翻板，在地面增(zeng)加余料(liao)斗和輸送裝置。余料(liao)收集(ji)如圖3所示。

考慮到泵機(ji)工(gong)作時必須要保(bao)證自身(shen)的(de)穩定性，對泵機(ji)的(de)四條(tiao)腿進(jin)行加固并調整好泵機(ji)的(de)中心高度及(ji)泵機(ji)出(chu)口(kou)與(yu)兩條(tiao)路(lu)軌的(de)平行度。計量平車(che)的(de)路(lu)軌水(shui)平誤差調整到8mm以內。

2.5 控制系統(tong)軟件結構

管(guan)(guan)樁泵送布料自動控制(zhi)系(xi)統(tong)軟件體系(xi)分為HMI人機(ji)界面、PLC運算(suan)控制(zhi)程序、故障(zhang)診斷等三部分，軟件運行于系(xi)統(tong)的各個(ge)硬件平臺上，并通過(guo)系(xi)統(tong)通訊軟件和通訊接口，彼此相(xiang)互配合，相(xiang)互協(xie)調，交換各種(zhong)數(shu)據、管(guan)(guan)理和控制(zhi)信息，完成整個(ge)系(xi)統(tong)的各種(zhong)功(gong)能。

圖(tu)4所示的(de)程序為(wei)稱重數據通訊程序，系統通過RS指令讀(du)取(qu)稱重儀(yi)表的(de)顯示值(zhi)，并把(ba)讀(du)取(qu)的(de)10進制ASCI碼轉換成16進制的(de)BIN值(zhi)，儲存到數據寄存器D2040中，參與程序運算。

圖(tu)5和圖(tu)6所示(shi)程序顯示(shi)，控制(zhi)系統(tong)根(gen)據觸(chu)摸屏設定管樁布料(liao)配方和采集(ji)設備實際的數據，分析后對混凝土(tu)泵機和計(ji)量(liang)平車的運行進(jin)行自動控制(zhi)。

三、問題及解決辦法

S閥(fa)泵(beng)機給管(guan)樁(zhuang)布料易受混凝土可泵(beng)性、設備、操作等(deng)諸多因素的影響，從(cong)而出現(xian)混凝土輸送(song)管(guan)堵塞現(xian)象，不僅影響生產效率，也直接影響到產品(pin)質量。

3.1 混凝土可泵性問題及解(jie)決辦(ban)法

(1)解決(jue)混凝土(tu)的(de)可(ke)泵性需要(yao)做(zuo)好(hao)碎石級配(pei)，要(yao)求碎石整體(ti)大顆粒(li)含(han)量(liang)不能過(guo)(guo)大，要(yao)有良(liang)好(hao)的(de)連續性，針片狀(zhuang)含(han)量(liang)小(xiao)于(yu)5%，含(han)泥量(liang)小(xiao)于(yu)0.5%。砂(sha)(sha)細(xi)度最好(hao)在2.6~3.0之間(jian)，如(ru)平均粒(li)徑過(guo)(guo)小(xiao)(即細(xi)砂(sha)(sha)過(guo)(guo)多)，則需增加(jia)混凝土(tu)的(de)用水量(liang)及水泥用量(liang)；如(ru)平均粒(li)徑過(guo)(guo)大，則需提高砂(sha)(sha)率。

在改(gai)善混凝土和易性(xing)的前提下，有效地(di)降(jiang)低砂(sha)率進行生產，既能解決(jue)管樁混凝土內結構的分層，提高管樁的耐打性(xing)，又能降(jiang)低生產成本(ben)。建議砂(sha)率控制在38%~42%之間。

水(shui)膠(jiao)比(bi)(bi)過小(xiao)時(shi)，混凝土偏干(gan)，易造成泵送困難；水(shui)膠(jiao)比(bi)(bi)過大時(shi)，混凝土偏稀，粗骨料易沉降，建議水(shui)膠(jiao)比(bi)(bi)控(kong)制(zhi)在0.32~0.35之間。

混(hun)凝土不能因利于泵送而過分追求大流(liu)動性，坍落度在(zai)攪拌機(ji)出料時宜保證在(zai)120~180mm，泵口處宜控制在(zai)60~120mm之間。

圖3 余(yu)料(liao)收集(ji)示意圖

圖4 稱重數(shu)據通訊程序

圖5 計量(liang)平(ping)車運(yun)行(xing)控制(zhi)程序

圖6 S閥混凝土(tu)泵機運行控制(zhi)程序(xu)

(2)泵機的S閥與眼鏡(jing)板(ban)間(jian)(jian)隙(xi)過大，砂漿(jiang)容(rong)易從(cong)縫隙(xi)間(jian)(jian)流出，工作時系統壓力會有所損失造成堵管。出現間(jian)(jian)隙(xi)過大時，應調節擺臂上的調節螺(luo)母，使橡膠(jiao)彈簧保(bao)持一定的預緊(jin)力，磨損嚴重時應更換切(qie)割(ge)環和眼鏡(jing)板(ban)。

輸送管直(zhi)(zhi)徑既要符(fu)合粗(cu)骨料的要求，又要能夠順利通過管模尾板孔(kong)，建議(yi)選(xuan)擇直(zhi)(zhi)徑為￠159的鋼管，且(qie)要保證各管卡接頭處可靠密(mi)封，以免砂漿(jiang)外泄(xie)造成堵管。

(3)操(cao)作人(ren)員需(xu)要(yao)根據布料的(de)(de)情況(kuang)控(kong)制(zhi)泵(beng)(beng)(beng)送速度。開始布料時(shi)，應處于慢(man)速，泵(beng)(beng)(beng)送正常時(shi)轉(zhuan)入(ru)正常速度，不(bu)能一(yi)味圖快，盲目增加泵(beng)(beng)(beng)送壓(ya)力而造成堵管；要(yao)隨時(shi)注意泵(beng)(beng)(beng)送壓(ya)力表(biao)的(de)(de)讀數，一(yi)旦(dan)發現壓(ya)力表(biao)讀數突然(ran)增大，應立即反泵(beng)(beng)(beng)2~3個行程，降(jiang)低排量再(zai)正泵(beng)(beng)(beng)，待混凝土通過(guo)后再(zai)把排量返回(hui)到(dao)設(she)定值。

3.2 計量(liang)誤差(cha)問題及解決辦法

泵(beng)(beng)(beng)(beng)送(song)布料系統工(gong)作是(shi)一(yi)個連續的(de)過程，在讀(du)取計(ji)(ji)量(liang)平(ping)車(che)(che)移(yi)動(dong)(dong)的(de)距離、管(guan)(guan)(guan)模內混凝土(tu)重(zhong)(zhong)量(liang)的(de)同時(shi)，控(kong)(kong)制泵(beng)(beng)(beng)(beng)機(ji)輸送(song)量(liang)和(he)(he)計(ji)(ji)量(liang)平(ping)車(che)(che)移(yi)動(dong)(dong)，這(zhe)個計(ji)(ji)量(liang)誤差無法(fa)消除；加上混凝土(tu)輸送(song)管(guan)(guan)(guan)壓的(de)影響和(he)(he)泵(beng)(beng)(beng)(beng)機(ji)性能(neng)的(de)差異，使(shi)混凝土(tu)在模內重(zhong)(zhong)量(liang)分布的(de)均勻性無法(fa)做(zuo)到與(yu)傳統的(de)開式布料一(yi)樣穩定，特別是(shi)小直(zhi)徑(jing)管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)因(yin)每米重(zhong)(zhong)量(liang)相對較小，受計(ji)(ji)量(liang)誤差的(de)影響更(geng)大。因(yin)此，建(jian)議控(kong)(kong)制泵(beng)(beng)(beng)(beng)機(ji)排量(liang)適應(ying)不(bu)同規格的(de)管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)，如生(sheng)產直(zhi)徑(jing)為400mm以下(xia)管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)時(shi)，泵(beng)(beng)(beng)(beng)機(ji)排量(liang)控(kong)(kong)制在60%以內；生(sheng)產直(zhi)徑(jing)為500mm~600mm的(de)管(guan)(guan)(guan)樁(zhuang)時(shi)，排量(liang)控(kong)(kong)制在85%以內。

3.3 稱重系統和控制系統問(wen)題及解決辦法(fa)

稱重系統(tong)和(he)控制系統(tong)的數據(ju)傳輸(shu)(shu)，有(you)無線傳輸(shu)(shu)和(he)有(you)線傳輸(shu)(shu)兩(liang)種通訊方式。對于管樁企業來說(shuo)，需要(yao)采用(yong)有(you)線通訊方式，因為車(che)間(jian)內離(li)心機(ji)變(bian)頻器(qi)產生(sheng)的諧波會(hui)干擾稱重系統(tong)無線通訊發送的信號。為了保證稱重數據(ju)的穩定性，建(jian)議稱重系統(tong)和(he)控制系統(tong)之間(jian)采用(yong)RS232有(you)線通訊方式。

四、改造效果

4.1 經濟效益

項目總投資(zi)(單臺設備)為50萬元左右(you)，扣除日常人力成本投入(ru)，預計(ji)兩年內可收回投資(zi)成本。

4.2 應用效果

(1)車間布料工(gong)作區作業員工(gong)由8人減(jian)少(shao)至3人，減(jian)少(shao)了用工(gong)數量(liang)。

(2)采用泵送布料(liao)，混凝土(tu)不會落到地(di)面上，車間(jian)干凈(jing)衛生，不宜產生粉塵(chen)。

(3)預制(zhi)樁不(bu)再出現合縫漏漿的質(zhi)量問題。

(4)杜絕了管樁頭端裙(qun)板凹陷(xian)的(de)質量問題，裙(qun)邊(bian)干凈。

(5)合(he)模螺栓(shuan)的(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)得(de)到提高；同時上(shang)下模的(de)跑輪貼合(he)緊密，離心(xin)(xin)時模具產生的(de)跳動小。不僅噪音得(de)到一(yi)定程度的(de)控(kong)制，而且延長(chang)了(le)模具的(de)跑輪、離心(xin)(xin)機拖輪的(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命(ming)。

結語

隨著社會的(de)(de)發展進(jin)步，企(qi)業(ye)一(yi)線員(yuan)工(gong)(gong)(gong)作業(ye)時，對安(an)全保障(zhang)、工(gong)(gong)(gong)作環境(jing)、勞動強(qiang)度等(deng)方(fang)面的(de)(de)要(yao)求會越來越高。自 動化(hua)技術的(de)(de)應用，是管樁(zhuang)企(qi)業(ye)今后重(zhong)點研(yan)究(jiu)方(fang)向之一(yi)。本(ben)文通過介(jie)紹管樁(zhuang)泵送布料(liao)工(gong)(gong)(gong)藝的(de)(de)自動化(hua)改造，希望引起同行(xing)的(de)(de)重(zhong)視(shi)，不斷對生(sheng)產工(gong)(gong)(gong)藝進(jin)行(xing)改進(jin)和(he)創新。