Расчет производительности грунтосмесительной установки (ГСУ)

При смешивании различных материалов — грунта, щебня, гравия, песка, или их смесей — с органическими или неорганическими вяжущими, полученный в результате состав характеризуется повышенными физико-механическими свойствами. Так, укрепленные грунты, применяемые в дорожно-строительной отрасли, значительно улучшают водно-тепловой режим земляного полотна, на 20—50% уменьшают толщину дорожной одежды, на 15-45% снижают потребность в дефицитных минеральных материалах, удешевляют стоимость 1 км дороги, а также увеличивают время сохранения ровности покрытия.

Материалы, смешанные с цементом, известью, битумом или другими вяжущими, чаще всего используют в качестве одного из слоев основания дорожного полотна, однако национальные стандарты не запрещают применять укрепленные грунты для устройства покрытия. К примеру, в соответствии с документом ПНСТ 390-2020 «Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Типовые конструкции», при строительстве дорог 4-й категории облегченного типа покрытием могут служить крупнообломочные грунты — грунты, в которых частицы размером от 2 мм составляют более 50% — укрепленные жидкими или эмульгированными органическими вяжущими, например, битумной эмульсией.

При реализации проектов строительства многокилометровых трасс, расчет производительности грунтосмесительной установки позволяет выстраивать эффективные логистические цепочки, планировать общий ход выполнения работ, а также предварительно оценивать экономические выгоды, полученные от использования местного грунта. В отличие от дорожных ресайклеров — машин, предназначенных для укрепления слоев дорожной одежды прямо на месте строительства — наличие отдельно стоящей ГСУ способствует более полному выполнению операционного контроля во время приготовления смесей, быстрой смене рецепта в зависимости от полученных результатов испытаний образцов грунта, применению широкого спектра различных добавок, а также возможности прямого воздействия на основные факторы, влияющие на производительность грунтосмесительной установки.

Факторы, влияющие на производительность грунтосмесительной установки (ГСУ)

Оборудование, предназначенное для укрепления грунтов, расположенное на карьере или производственной базе, состоит из бункеров инертных материалов; конвейерной линии, необходимой для подачи компонентов в смеситель и выгрузки готовой смеси; силосов; систем дозирования цемента и воды, а при необходимости — битумной эмульсии и других добавок; двухвального смесителя; бункера-накопителя; кабины оператора. Так как грунтосмесительные установки — это установки непрерывного действия, то при учете факторов, влияющих на производительность оборудования, особое внимание уделяют качеству сборки агрегатов, а уже после — отдельным узлам и общей организации работы дорожно-строительного предприятия.

1. Запас компонентов для приготовления смеси. Постоянное наличие на территории карьера или производственной базы основных компонентов — щебня, песка, цемента и других материалов — способствует стабильно высокой производительности грунтосмесительной установки. Для достижения этой цели предприятия организуют специальные площадки для хранения инертных материалов и грунта, а также точно рассчитывают необходимые объемы силосов и емкостей.

2. Характеристики смесителя. Размеры и мощность основного агрегата ГСУ — смесителя непрерывного типа — напрямую влияют на объем и массу смеси, которую установка может обработать за один час. Обычно эти показатели указывают в паспорте оборудования, и выражают в м³/ч или т/ч.

3. Выпускаемая смесь. Очевидно, что разные материалы имеют разную плотность. Так, в зависимости от того, какие компоненты служат основой смеси, зависит ее плотность, которая сказывается на скорости вращения валов смесителя. К примеру, чтобы перемешать состав, основой которого является песок, нужно приложить меньше усилий, чем для перемешивания смеси, основу которой составляет щебень и гравий c максимальным размером фракций 45 мм. То есть в первом случае материалы будут двигаться по смесителю чуть быстрее, а значит плотность смеси влияет на производительность грунтосмесительной установки.

4. Время работы установки. Чем больше рабочих часов в день функционирует предприятие, тем потенциально большее количество смеси оно может выпустить.

Таким образом, для создания эффективного производственного процесса обращают внимание не только на технические характеристики ГСУ, но и на сроки поставки компонентов смеси на площадку, а также организацию рабочего времени предприятия. Отдельные показатели, влияющие на выпуск смеси, учитывают при расчете производительности грунтосмесительной установки.

Формулы для расчета производительности грунтосмесительной установки (ГСУ)

Непрерывный характер работы грунтосмесительной установки позволяет не принимать в расчет, в отличие от установок циклического действия, такие показатели как время загрузки материала в смеситель, время перемешивания компонентов, а также время выгрузки готового состава в бункер-накопитель.

Для вычисления теоретической производительности ГСУ используют две формулы. Для первой необходима информация о точных размерах смесителя, а для второй — данные о производительности, указанной в паспорте оборудования, а также о плотности выпускаемой смеси.

Формула для расчета теоретической производительности грунтосмесительной установки, основанная на точных показателях размеров смесителя:

Q = 3600 × A × v,

где Q — производительность смесителя, м³/ч

A — площадь поперечного сечения потока материала, м²

v — скорость движения материала вдоль корпуса смесителя, м/с

Число «3600» в формуле означает количество секунд, содержащихся в одном часе

Для определения площади поперечного сечения потока материала A нужно знать длину стоек, на которых располагаются лопасти смесителя:

A = 2 × п × R2 × Ф,

где п — математическая постоянная, равная 3,14

R — длина стойки, м

Ф — коэффициент заполнения корпуса смесителя, равный в среднем 0,5-0,8

Для определения скорости движения материала вдоль корпуса используют формулу:

v = k × ((P × b × sin a × n × S) / (2 × п × R)),

где k — коэффициент возврата смеси за лопасть, в среднем равный 0,6-0,75. Используется в зависимости от конкретной модели смесителя и расположения его лопастей

P — количество лопастей в пределах одного шага винтовой линии

b — средняя ширина лопасти, м

a — угол между плоскостью лопасти и плоскостью, нормальной к оси вала смесителя, в среднем равный 10-45°

n — вращение вала, c-1

S — шаг винтовой линии лопастей, м

Подставив формулы для определения площади поперечного сечения потока материала А и скорости движения материала вдоль корпуса v в основную формулу для определения производительности Q, получаем:

Q = 3600 × R × Ф × k × P × b × sin a × n × S

Результат, полученный данным способом, позволяет определить производительность грунтосмесительной установки в единицах измерения м³/ч. Если нужно перевести м³/ч в т/ч, то необходимо установить плотность смеси, и произвести расчет по формуле:

Qm = Qv × p,

где Qm — производительность грунтосмесительной установки по массе, т/ч

Qv — объемная производительность грунтосмесительной установки, м³/ч

p — плотность смеси, т/м³

Плотность смеси, также как и другие показатели состава, определяют в лаборатории предприятия при создании пробных образцов и формировании рецепта для дальнейшего использования на установке.

Формулы, указанные выше, не позволяют оперативно определить теоретическую производительность ГСУ, поэтому для расчета зачастую используют более простой метод, основанный на паспортной производительности оборудования и плотности смеси:

Q = (Qп × T × Kt) / p,

где Q — теоретическая производительность ГСУ в сутки, т/сут

Qп — производительность ГСУ по паспорту, т/ч

T — количество рабочих часов в сутки

Kt — коэффициент использования установки, в среднем равный 0,75

К примеру, если предприятие работает 10 часов в сутки, производительность грунтосмесительной установки по паспорту составляет 200 т/ч, а выпускаемая смесь будет иметь плотность 1,9 т/м³, то теоретическая производительность будет равна:

Q = (500 × 10 × 0,75) / 1,9 = 1974 тонны в сутки.

Очевидно, что применение коэффициента использования установки Kt не дает гарантии получения точной производительности ГСУ, тем более на длинной дистанции. Прежде всего, в силу таких факторов, как перебои с поставками материалов, ремонт оборудования, демонтаж и монтаж установки при перемещении на другую локацию, форс-мажоры и так далее. Тем не менее, учитывая индивидуальные особенности предприятия, а также объем необходимого выполнения работ, формулы для расчета производительности грунтосмесительной установки позволят определить потенциальные возможности для роста объемов выпускаемых смесей, спрогнозировать сроки возврата инвестиций при покупке ГСУ, а также выстроить эффективную работу при использовании оборудования для реализации крупных проектов, например, укрепления грунтов при строительстве федеральных трасс.

Если ваше предприятие планирует приобрести надежную грунтосмесительную установку для производства битумогрунтовых, цементнощебеночных, цементногрунтовых и других типов строительных смесей, то обратите внимание на смесительное оборудование от компании NFLG — грунтосмесительные установки серии Osnova, которая состоит из четырех моделей производительностью до 350, 500, 800 и 1000 т/ч.

Каждая смесительная установка NFLG оборудована всем необходимым для непрерывного выпуска стабилизированных смесей: бункерами c решетками негабарита и вибраторами; конвейерами, оснащенными четырехслойной лентой, а также приводным барабаном с протекторными вставками; системой подачи цемента с максимальной погрешностью дозации 0,5%, а также промежуточным бункером; резервуаром для воды и системой подачи с максимальной погрешностью 0,5%; системой подачи битумной эмульсии с максимальной погрешностью 0,5% на модели 350B; удлиненным двухвальным смесителем, оборудованным люками для удобного технического обслуживания и аварийным выключателем для обеспечения безопасности сотрудников предприятия; прочным бункером-накопителем; тепло- и звукоизолированной кабиной оператора, оснащенной сплит-системой для кондиционирования воздуха, а также сверхточной системой управления, интерфейс которой выполнен на русском языке, с возможностью сохранять рецепты, быстро настраивать показатели дозирования, выводить отчеты об отгруженной продукции и многое другое.

При этом для каждой модели грунтосмесительной установки серии Osnova возможно индивидуальное проектирование: объем бункеров и силосов, расположение конвейерных лент, наличие агрегата подачи битумной эмульсии или других добавок, — любую комплектацию можно обсудить с нашими специалистами.

Дорожно-строительное оборудование от компании NFLG станет надежным помощником вашего предприятия как при реализации смеси другим компаниям, так и при выполнении крупных проектов федерального уровня.

Получить консультацию и купить грунтосмесительную установку можно по телефону горячей линии 8 800 555 73 40 или прислав запрос по e-mail: sale@nflg.ru

Открывайте новые горизонты дорожного строительства с NFLG