?

混凝土搅拌站气路管径设计研究

黎新齐¹，贺杰²，蒋琼¹

（1.三一重能长沙研究本院，湖南长沙 400100；2.三一重工泵送研究本院，湖南长沙 400100）

摘要：混凝土搅拌站中气路系统的稳定性对搅拌站的顺利运行有着至关重要的作用。气路系统中管径选择对于气路系统有着最基本的影响，管径偏大会增加搅拌站的成本，偏小会影响气体的正常使用。对混凝土搅拌站气路系统进行了系统的分析计算，并给出了某型号HZS180搅拌站的合理管径大小。在实际应用中，该管径使用状况稳定，取得了良好的经济及实用效果。

关键词：混凝土搅拌站；气路系统；管径分析

混凝土搅拌站中大部分运动元件是利用空压机集中供气的气压驱动，具有成本低、无污染等优点。气路系统中主要由气源装置、气路控制执行元件和辅助元件组成。其中气动执行元件有气缸、蝶阀、气动球阀、助流气垫等。

本文针对某型号HZS180搅拌站气路系统进行分析计算。

1 气路执行元件总用气量

气路系统中执行元件的用气量在不同的压力下不同，管径计算需要的是实际使用过程中的用气量，而部分元件的产品资料中给出的是标准大气压下的用气量。故需要将其换算成工作压力下的用气量。换算公式为：

（1）

式中：Q₀为自由空气流量，m³/min；Q_H为压缩空气流量，m³/min；P_g为压缩空气表压力，Pa；t_H为压缩空气温度，℃；t₀为自由空气温度，℃。

针对某型号HZS180搅拌站，其用气元件、数量及用气量资料如表1所示。其中未标明用气量为标准大气压换算为工作压力下用气量。在计算过程中各个执行元件的工作周期不同，需针对不同的工作周期进行相应区别的计算。

表1 用气元件、数量及用气量资料

序号用气元件个数单个用气量 1除尘器FC2J1314 m3/h 2气动蝶阀74.4 L×2 /次，6 bar 3气动球阀22.2 L×2 /次，6 bar 4气动球形振动器20.2 m3/min 5配料站气缸86 bar 6助流气垫240.144 m3/h

在搅拌站运行环境中，压缩空气温度与空气中温度大致相同，故取t₀＝t_H。压缩空气压力为0.6 MPa（相当于6 bar），故Q_H≈Q₀/7，各个用气元件的流量如下。

（1）除尘器FC2J13工作压力下流量。

Q₁＝Q₀/7＝4/7/60＝0.009524 m³/min

（2）气动蝶阀工作压力下流量，工作周期为1 min，气动蝶阀每周期动作两次。

Q₂＝4.4×2/1000×7＝0.0616 m³/min

（3）气动球阀工作压力下流量，工作周期为1 min，气动球阀每周期动作两次。

Q₃＝2.2×2/1000×2＝0.0088 m³/min

（4）气动球形振动器工作压力下流量。

Q₄＝0.2/7×2＝0.05714 m³/min

（5）配料站气缸工作压力下流量，工作周期为1 min，气动球阀每周期动作两次。内径50 mm，行程250 mm。

Q₅＝3.14159×50²×250/10^-9×2×8

＝0.03142 m³/min

（6）助流气垫工作压力下流量。工作周期为1min，助流气垫为粉罐破拱时才会用。总共四组，每组六个。粉罐需要破拱时一次启动一组。为了保证足够的用气量，在一个工作周期内按照破拱一次计算。

Q₆＝0.144/7/60×6 m³/min

（7）总用气量。

Q＝Q₁＋Q₂＋Q₃＋Q₄＋Q₅＋Q₆

＝0.17054 m³/min

此总用气量还可以用作空气压缩机的选用依据，空气压缩机需要的自由空气流量参考式（1），考虑到供气系统管道、阀门、接头等的泄漏量，空压机的供气量应该乘以系数K＝1.2。

2 供气系统管径

供气系统主干线管径计算为：

（2）

式中：Q_v为压缩空气的体积流量，m³/h；c为管内压缩空气流速，m/s。

取Q_v＝Q＝0.17054 m³/min＝10.23 m³/h，工作压力根据表2按照0.6 MPa取流速15 m/s。

则：d＝15.5 mm

故主干管径，取d＝20 mm，即DN20锌管光比较合适。

表2 压缩空气流速

压缩空气压力P/MPa流速/（m·s-1）压缩空气压力P/MPa流速/（m·s-1） ≤0.38～121～28～12 0.3～0.610～202～33～8 0.3～110～153～300.5～3

3 结束语

提供了一种用于混凝土搅拌站供气系统管路管径大小的计算方法，简化了设计周期，对研发和生产带来了良好作用。小批量试用后，经现场实测和客户反馈，使用效果良好。

使用PPR管时可以参考锌管光管径大小，PU管则需要首先保证管道内截面积，再选择PU管的大小和主干线PU管的数量。由于PPR管和PU管的内壁光滑沿程损失较小，可以根据实际使用效果适当取较小内径。

参考文献：

[1]王孝华，陆鑫胜. 气动元件[M]. 北京：机械工业出版社，1991.

[2]陈宜通. 混凝土机械[M]. 北京：中国建材工业出版社，2002.

[3]邹学新，相鑫海，李云涛. 混凝土搅拌站气路系统常见故障[J].维修与改进，2011，38（6）：23-25.

Design and Research of Concrete Mixing Station Pneumatic Pipe Diameter

LI Xinqi¹，HE Jie²，JIANG Qiong¹

( 1.Sany Heavy Energy, Changsha 410100, China; 2.Sany Heavy Industry, Changsha 410100, China )

Abstract：In Concrete mixing station the stability of gas path system has crucial effect to mixing station running smoothly. The choice of pipe diameter on gas path system has a fundamental effect. When the diameter is too large will increase the corresponding cost, small will affect the normal use of gas. In this paper, on the concrete mixing station gas path system for system analysis and calculation. And gives a model HZS180 mixing reasonable tube diameter. In practical application, The use of this tube diameter is stable, and gained good economy and its practical effect.

Key words：concrete mixing station；pneumatic system；pipe diameter analysis

中图分类号：TU642+.2

文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2017.05.009

文章编号：1006－0316 (2017) 05－0028－02

收稿日期：2016－11－08

作者简介：黎新齐（1981－），男，河南周口人，硕士，工程师，主要从事海上风电塔筒及基础的研究工作。