[摘　要] 介紹了混凝土攪拌設備水的常用計量方式即容積式和稱量式， 分析其各自的幾種結構及其特點， 并指出它們的適用場合。

    [關鍵詞] 混凝土攪拌站； 計量； 容積式； 稱量式

    在砼生產過程中， 配料計量精度與攪拌勻質性是決定砼質量的重要因素， 配料時采用的計量方式又決定了計量的精度。水是砼中基本材料之一， 它計量的準確性直接影響到砼的強度。

    近50年來， 隨著建筑、交通等領域大規模使用高品質的砼， 從而推動了攪拌設備計量方式的發展， 產生出多種水的計量方式， 這些方式可以歸納成容積式與稱量式兩種。

    1 　容積式

    容積計量方式的特點是攪拌主機每次攪拌所需的用水量通過水泵直接注入攪拌主機內， 與此同時位于水泵與攪拌主機之間的容積計量裝置對水進行計量。主要有3種方式。

    1．1 　時間計量方式

    該方式主要由水泵電機、流量調節器和時間繼電器組成。

    工作原理: 在計量之前首先通過流量調節器對水泵進行流量標定， 然后根據每次用水量與水泵流量求出每次水泵運轉所需的時間， 并按此數據在時間繼電器上設定。計量時水泵電機運轉， 與此同時時間繼電器開始計時， 當到達設定時間后， 時間繼電器輔助觸點切斷水泵電機控制電路的電源， 使電機停止工作， 從而實現水的計量。這種計量方式一般用于自落式攪拌機上。

    1．2 　定量水表計量方式

    定量水表由水表與電磁閥組成， 定量水表內電器裝置與電磁閥動作起聯鎖作用， 電磁閥是定量水表執行部分。

    工作原理: 計量前首先在定量水表上預先設定每次用水量。計量時水泵電機運轉， 電磁閥被打開， 水流沖擊水表葉輪旋轉并通過表內齒輪將水量顯示在表盤上， 當水量到達預定值后表內電器裝置動作， 電磁閥關閉， 同時切斷水泵電機控制電路的電源， 使水泵電機停止工作， 從而完成水計量。

    1．3 　渦輪流量儀計量方式

    渦輪流量儀由流量傳感器和流量積算儀(或專用微機) 組成， 流量傳感器的結構如圖1所示， 它主要由殼體、葉輪和帶放大的磁電感應轉換器等組成。計量前必須對流量傳感器的儀表常數進行標定， 它的物理意義是傳感器每流過單位容積水所發生的脈沖數(脈沖數/ 單位容積) 。

    工作原理: 計量前先將每次所需的用水量輸入流量積算儀， 計量時水泵開始運轉， 被測的水流過傳感器時葉輪借助于水的動能而產生旋轉； 葉輪即周期性地改變磁電感應系統中的磁阻值， 使通過線圈的磁通量周期性地發生變化而產生電脈沖信號， 經放大器放大后傳送到相應的流量積算儀對水進行計量； 當水量到達設定值后流量積算儀發出電信號使水泵停止工作， 從而完成對水的計量。

                圖1 　渦輪流量傳感器

    1-殼體； 2-前導向架； 3-葉輪； 4-后導向架；5-放大器； 6-壓緊圈

    2 　稱量式

    稱量計量方式的特點是水通過水泵被送入裝有稱重傳感器的稱量桶進行稱量， 計量后再將桶中的水通過出水口放入攪拌主機內。根據稱量桶排水方式可分為下列3種形式。

    2．1 　自落排水稱量裝置

      圖2 　自落排水稱量裝置

    1-稱量傳感器； 2-稱量桶； 3-氣缸； 4-彈簧壓門

    圖2所示的稱量裝置主要由進水泵、懸臂式稱量傳感器、氣缸和水稱量桶組成。水稱量桶的出水口裝置有彈簧壓門， 稱量桶被懸吊在攪拌主機噴水管進口上方， 進口與稱量桶出水口之間采用軟連接， 進水管與水稱量桶之間采用軟連接或不連接。

    計量時， 稱量桶的彈簧壓門封住出水口， 水被進水泵送入稱量桶， 稱量傳感器發出信號送入專用微機或配料儀， 當水的重量到達設定值后微機發出信號， 進水泵停止工作， 計量完畢。

    投水時， 氣缸提起出水口彈簧壓門， 稱量桶中的水利用自重流入攪拌主機內， 由于自落水的流速很慢， 為了保證在規定的時間內排完桶中的水， 攪拌機噴水管的管徑通常很粗。由于自落水沒有什么沖擊力， 對拌筒內的拌和物滲透性很差， 這種排水方式現在已很少采用。

    2．2 　水泵排水稱量裝置

    為了改善出水效果在出水口處增加了出水泵。出水泵位于稱量桶出水口與攪拌主機噴水管進口之間， 如圖3所示。水泵固定在主機架上， 水泵進水口朝上、出水口朝下， 分別與相應的口相接， 其中水泵進口與稱量桶的出水口之間采用軟連接。

            圖3 　水泵排水稱量裝置

    1-稱量傳感器； 2-稱量桶； 3-氣缸； 4-出水泵

    當計量完后投水時， 從稱量桶出水口流出的水經過出水泵增壓后流入攪拌主機內， 與前者相比，由于水的流速加快了， 縮短了供水時間， 改善了水與攪拌主機內拌和物的滲透性， 但是供水速度受到彈簧壓門開口大小限制。

    2．3 　整體式稱量桶結構

    為了使出水進一步流暢， 現在一般采用整體式稱量桶結構， 如圖4所示。

           圖4 　整體式稱量裝置

    1-稱量傳感器； 2-稱量桶； 3-出水管； 4-出水泵

    出水泵直接安裝在稱量桶的底部， 并采用∩型出水管， 由于∩型出水管的頂底始終高于稱量桶內水的高度， 所以在計量過程中水不能自行流出稱量桶。整個稱量桶被懸吊在攪拌主機噴水管進水口上方， 進口與∩型出水口管口之間采用軟連接。計量完畢后桶中的水沿著∩型管被出水泵注入攪拌主機內， 由于進入攪拌主機內的水具有一定的動能， 對拌筒內拌和物具有良好的滲透性， 同時水速很快，供水時間相應很短。

    3 　容積式與稱量式的比較

    在容積式計量方式中， 由于水是通過水泵直接進入攪拌主機， 當水和拌筒內的拌和物結合時， 水具有一定的動能和良好的滲透性， 它們可以順著拌和物之間的間隙向下滲透并達到一定的深度， 有助于攪拌質量的提高。另外水具有一定的流速， 因此供水時間比較短。但是容積計量方式容易受到下列一些因素的干擾而影響其計量精度。

    首先標定出的水泵流量值、水脈沖數值與相應的實際值有誤差， 以水泵流量值為例， 水泵在時間t秒內排出水量Q， 理論流量值I理論=Q/t， 而實際上Q由兩部分組成，

    即Q=Q工作+Q慣性

式中　Q工作———水泵t 秒內排出水量；

         Q慣性———水泵電機失電后由于慣性水泵排出水量。

    水泵在運轉時每秒內實際流量I實際=Q工作/t ，可以看出I理論>I實際。同理， 理論水脈沖數也不等于實際水脈沖數。在計量時， 每次用水量如果接近標定時水泵的排量Q值時計量誤差小， 反之，當每次用水量與Q值偏差較大時其計量誤差較大。

    其次水泵電機的轉速對交流電的頻率比較敏感， 隨交流電頻率的波動其轉速發生變化， 這也會對“以時間控制”的計量方式產生計量誤差。

    另外渦輪流量傳感器、定量水表對計量的水質要求比較高， 特別是水中不能有絲狀物， 因為它容易纏繞在葉輪轉動軸上減慢葉輪的轉速， 從而降低計量精度。

    更重要的是在容積計量方式中計量和向攪拌主機中投水是同時進行， 人們不能預先知道每次的用水量。

    由于以上原因， 在砼攪拌站(樓)上已逐步采用稱重計量方式代替原有的容積計量方式。

    稱量計量方式精度高， 可事先將客觀干擾因素歸納在“落差值”中來處理， 并可以通過微機自動跟蹤， 修正“落差值”數據。在標定稱量傳感器精度時其誤差精度為±1%，由于標定稱量范圍比較廣， 一般從全量程1/2起到全量程， 因此可滿足各種配合比用水量的需要。

    最重要的是操作者可以預先知道每次的用水量， 如果偶然出現與設定值偏差較大時可以及時進行處理， 從而保證砼質量， 避免不必要的損失。