CN104294814B - 疏浚泥管中混合固化方法、控制装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疏浚泥管中混合固化方法、控制装置及其系统。本发明的疏浚泥管中混合固化方法、控制装置及其系统通过获取首次搅拌均匀后的疏浚泥的密度值，从而根据该密度值来控制调节注入疏浚泥内的注水量；通过实时获取空气压力值，并根据其控制调节输入空气压力的大小，从而保证最佳混合效果；通过实时获取气固液三相混合流的质量流量参数，以根据其控制周期性地调节添加固化剂的质量流量，从而保证进一步保证混合效果，整个疏浚泥的管中混合固化过程都是自动控制完成的，不需要工作人员的干预，不仅降低了工作人员的劳动强度，也避免了因人为因素而引起固化过程失败，提高了工作效率。

Description

疏浚泥管中混合固化方法、控制装置及其系统

技术领域

本发明涉及一种高含水率淤泥质土固化处理技术，尤其涉及一种海洋疏浚泥的管中混合固化方法、控制装置及其系统。

背景技术

管中混合固化技术，即疏浚船对港口、航道等疏浚进行处理，通过驳船将泥运至空气压送船处，在泥浆泵和压缩空气的同时作用下，疏浚泥在管中呈翻滚前进，中途固化剂供给船将根据施工强度需求适当固化剂的量注入管内，最终疏浚泥、空气和固化剂三者在管内混合后由浇筑船施工。该技术具有节省工期、高效施工、降低成本、减少对周边环境施加负荷(噪音、恶臭、大气污染)以及改善工人的施工条件。而目前，我国关于海洋疏浚泥管中混合固化施工则目前投入较为先进的是双卧轴搅拌机，该装置包括进泥/料装置、搅拌装置、料仓及中控系统等配件，且不需通过脱水处理，短时间内改善土质等功能。虽然造价成本低，以及占地面积少，但相比管中混合固化而言，机械混合搅拌存在对周边环境所施加的负荷较大，及海洋疏浚泥处理前后运输上耗费的人力物力较高。而疏浚泥在冗长的输送管内混合将更均匀，不占用场地，可直接输送至拟填筑场地，或通过陆上运输到施工现场。疏浚泥管中混合固化技术则是环保疏浚的一种，此类疏浚业务必将成为未来提供市场需求的主要平台，疏浚泥管中混合固化处理技术的明显性优势必定是中国疏浚行业未来的一个重要发展方向。

目前的管中混合固化技术主要采用人工手动控制各个设备，而从疏浚到最终的固化填方的整个过程中，涉及的设备众多，因此，将需要大量的人力物力。整个过程的相互协作很重要，并且对过程中的控制量的精度也是要求很严格的，而通过手动控制各个设备时，工作人员对固化过程中的控制量的精度只是凭经验或者感觉进行控制，从而控制精度较差，进而影响最终固化效果。另外，相互协作的过程中，各个设备的控制的先后顺序及时间差等也容易导致固化过程的失败，从而使得工作效率降低，延长施工期。

并且需要多人相互协作，由于该固化过程相当繁琐，因此，工作人员的劳动强度较大，同时，当手动控制各个设备，工作人员对固化过程中的一些控制量的精度是凭经验或者感觉进行控制，使得控制精度较差，并且多个人员相互协助的过程中，各个设备控制的先后顺序及时间差等也容易导致固化过程的失败，从而使得工作效率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法及控制装置、系统，能够实现疏浚泥管中混合固化过程的自动控制，不需要工作人员过多的人为干预，降低了工作人员的劳动强度，同时提升固化过程中各个控制量的控制精度，并且避免了因工作人员人为操作失误而导致固化过程失败，从而提升工作效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法，包括步骤：

对打捞得到的高含水率疏浚泥进行机械虑水，得到低含水率的疏浚泥；

向所述低含水率的疏浚泥注入水以搅拌均匀，并获取搅拌均匀后所述疏浚泥的密度值，并根据所述密度值控制搅拌装置调节向所述疏浚泥注入的注水量，使其含水率等于预设的含水率阈值；

将含水率等于预设含水率阈值的疏浚泥泵送入固化管道，并添加固化剂进行固化；

向所述固化管道内输入空气压力，使得其与所述疏浚泥、固化剂形成气固液三相混合流翻滚前进；且在输入空气压力过程中，实时获取所述空气压力对应的空气压力值，并根据所获取的空气压力值控制空气压缩机调节输入的空气压力，使得输入的空气压力在最佳空气压力值范围内；

实时获取所述气固液三相混合流的质量流量参数，并根据所述气固液三相混合流的质量流量参数控制固化剂添加装置周期性地调节向所述固化管道内添加固化剂的质量流量。

相应地，本发明实还提供了一种疏浚泥管中混合固化控制装置，包括：

数据采集模块，用于在搅拌过程中，获取被搅拌的疏浚泥的密度值；在输入空气压力过程中，实时获取所述空气压力对应的空气压力值；以及在疏浚泥与空气形成的气固液三相混合流向前翻滚前进过程中，实时获取所述气固液三相混合流的质量流量参数；

控制模块，与所述数据采集模块相连，用于接收、处理所述数据采集模块所获取的密度值，并根据处理结果控制搅拌装置调节向所述疏浚泥注入的注水量，使其含水率等于预设的含水率阈值；根据所获取的空气压力值控制空气压缩机调节输入的空气压力，使得输入的空气压力在最佳空气压力值范围内；以及根据实时获取的所述气固液三相混合流的质量流量参数，控制固化剂添加装置周期性地调节向所述固化管道内添加固化剂的质量流量。

相应地，本发明还提供了一种疏浚泥管中混合固化控制系统，包括

固化管道，用于输送疏浚泥；

滤水装置，用于对打捞得到的高含水率疏浚泥进行机械虑水，得到低含水率的疏浚泥；

搅拌装置，与所述滤水装置相连，用于接收所述滤水装置虑水后的疏浚泥，并向虑水后的疏浚泥注水搅拌；

泥浆泵，与所述固化管道和所述搅拌装置相连，用于向所述固化管道内泵送搅拌后得到的疏浚泥；

空气压缩机，与所述固化管道相连，用于向所述固化管道内输入空气压力，使其与所述疏浚泥、固化剂形成气固液三相混合流翻滚前进；

设置在所固化管道内的固化剂添加装置，用于向所述固化管道内的疏浚泥添加固化剂以实现疏浚泥管中混合固化；以及

如上述的疏浚泥管中混合固化控制装置，与所述搅拌装置、所述泥浆泵、所述空气压缩机和所述固化剂添加装置相连，所述疏浚泥管中混合固化控制装置预存有疏浚泥的密度值与含水率对应表，最佳混合效果对应的最佳空气压力值范围，和气固液三相混合流质量流量与固化剂质量流量对应表，用于获取搅拌均匀后的疏浚泥的密度值，并根据该密度值在所述预存的密度值与含水率对应表中，查询得到所获取的密度值所对应的含水率，计算所查询到含水率与所述预设的含水率阈值之间的含水率差，并根据所述含水率差产生第一控制信号控制所述搅拌装置增加注入所述疏浚泥中的注水量，使得疏浚泥的含水率等于预设的含水率阈值；实时获取所述空气压缩机的压缩泵的空气压力值，并根据所实时获取的空气压力值和所述空气压力值与混合效果对应表中，计算所实时获取的空气压力值与最大最佳空气压力值或者最小最佳空气压力值之间的压力值差，并根据该压力值差产生第二控制信号控制所述空气压缩机增大或者减小输入的空气压力，使得其输入的空气压力值在最佳空气压力值范围内；以及实时获所述气固液三相混合流的密度值和体积流量，分别周期性地计算得到所述气固液三相混合流的平均密度值和平均体积流量，再根据所述周期性地计算得到的平均密度值和平均体积流量，周期性地计算所述气固液三相混合流在流通通道截面的质量流量，再根据所述周期性地计算得到的气固液三相混合流的质量流量，周期性地在预存的气固液三相混合流质量流量与固化剂各组分配比量对应表中查询需要添加的固化剂各组分的配比量，并产生第三控制信号控制所述固化剂添加装置周期性地调节向所述疏浚泥内添加固化剂各组分的配比量的质量流量。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

实施本实施的疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法、控制装置及其系统，使得在疏浚泥在管中混合固化的过程中，可获取首次注入水后搅拌均匀的疏浚泥的密度值，并根据该密度值来控制搅拌装置调节注入疏浚泥内的注水量，使其达到含水率阈值，从而保证疏浚泥的均匀性，以便于其能够满足最终强度的同时，又能保证疏浚泥在管道内拥有效果较佳流动性的含水率值；且在输入空气压力过程中，可实时获取空气压力值，并根据其控制空气压缩机调节输入空气压力的大小，使得空气压力值在最佳空气压力值范围内，从而保证最佳混合效果；且混合过程中，可实时获取气固液三相混合流的质量流量参数，即密度值和体积流量，再根据其控制固化剂添加装置周期性地调节添加的固化剂的质量流量，从而保证进一步保证混合效果，整个疏浚泥管中混合固化过程都是自动控制完成的，不需要工作人员的干预，不仅降低了工作人员的劳动强度，也避免了因人为因素而引起固化过程失败，提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法的一实施例的流程图；

图2是图1中步骤S13的一实施例的流程图；

图3是图1中步骤S17的一实施例的流程图；

图4是图1中步骤S19的一实施例的流程图；

图5是本发明的疏浚泥管中混合固化控制装置的一实施例的功能模块图；

图6是本发明的疏浚泥管中混合固化控制装置的一具体实施例的电路原理图；

图7是本发明的疏浚泥管中混合固化系统的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明的一种疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法的一实施例的流程图，具体地，本实施例中该疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法具体包括步骤：

S11，对打捞得到的高含水率疏浚泥进行机械虑水，得到低含水率的疏浚泥。本实施例中，该高含水率疏浚泥是在海域打捞得到，其含水率较高，因此，需要将其进行机械虑水。本实施例中，该高含水率疏浚泥，是指其含水率高于预设的函水率阈值的疏浚泥；低含水率疏浚泥，是指其含水率低于预设的含水率阈值的疏浚泥；而该预设的含水率阈值，则是通过不断实验得到的，当疏浚泥的含水率阈值是指其能够满足最终强度的同时，又能保证疏浚泥在管道内拥有效果较佳流动性的含水率值。在一具体实施例中，可通过两碾轮带动高密度的滤布，控制碾轮之间的距离，从而实现对打捞的疏浚泥的含水率的调整。

S13，向步骤S11中得到的低含水率的疏浚泥注入水以搅拌均匀，获取搅拌均匀后该疏浚泥的密度值，并根据所获取的密度值控制搅拌装置调节向疏浚泥注入的注水量，使其含水率等于预设的含水率阈值。具体地，参见图2，本实施例中该步骤S13具体包括步骤：

S131，向步骤S11中得到的低含水率的疏浚泥注入水以搅拌均匀。在一具体实施例中，当疏浚泥通过滤水装置虑水后，其存在不均匀性，因此，需要将其输送至搅拌装置内，由搅拌装置对虑水后的疏浚泥注入水，并搅拌均匀。

S133，获取疏浚泥的密度值。在一具体实施例中，可通过密度传感器来获取该疏浚泥的密度值。

S135，根据步骤S133中所获取密度值，在预存的密度值与含水率对应表中查询得到该疏浚泥的含水率。本实施例中，该预存的密度值与含水率对应表是预先通过不断实验得到的，且可预先存储在电脑或者单片机等设备的存储单元内。该预存的密度值与含水率对应表如下表1所示。

表1 密度值与含水率对应表

S137，判断查询到的含水率是否等于预设的含水率阈值，若是则执行步骤S139a；否则，执行步骤S139b。本实施例中，该含水率阈值是预先设定，其也是通过不断实验得到的。

S139a，控制搅拌装置维持该注水量，并执行步骤S15。

S139b，计算当前含水率与预设的含水率阈值之间的含水率差，并根据计算得到的含水率差，控制搅拌装置增加注入疏浚泥中的注水量，使得疏浚泥的含水率等于预设的含水率阈值并执行步骤S15。本实施例中，当计算得到含水率差之后，只需要根据该含水率差即可得到需要增加的注水量，则控制搅拌装置注入相应量的水，且搅拌装置将其与疏浚泥搅拌均匀后，该疏浚泥的含水率即等于预设的含水率阈值。在一具体实施例中，由电脑或单片机来计算该含水率差，以及在搅拌装置内安装电磁水阀，由该电脑或单片机来控制电磁水阀的开关，从而调整注入疏浚泥的注水量，进而实现调节疏浚泥含水率。

本实施例中，当控制搅拌装置增加注入疏浚泥的注水量后，仍需将其与疏浚泥搅拌均匀之后才输送入固化管道内。

S15，对步骤S13中得到含水率等于预设含水率阈值的疏浚泥泵送入固化管道，并添加固化剂进行固化。在一具体实施例中，由电脑或单片机控制依次启动泥浆泵和固化剂添加装置，从而通过泥浆泵和固化剂添加装置的潜水泵将固化剂和疏浚泥泵送入固化管道内进行固化。

S17，向固化管道内输入空气压力，使得其与固化剂、疏浚泥形成气固液三相混合流翻滚前进，且在输入空气压力过程中，实时获取所输入的空气压力对应的空气压力值，并根据所获取的空气压力值控制空气压缩机调节输入的空气压力，使得输入的空气压力在最佳空气压力值范围内。具体地，参见图3，本实施例中，该步骤S17具体包括步骤：

S171，向固化管道内输入空气压力，使得其与固化剂、疏浚泥形成气固液三相混合流翻滚前进。在一具体实施例中，可在固化管道上开设一个空气压力入口，并在该入口处设置空气压缩机，且由电脑或单片机来控制启动该空气压缩机，从而由该空气压缩机向该固化管道内输入空气压力。

S173，获取当前输入的空气压力所对应的空气压力值。在一具体实施例中，可采用压力传感器来实时获取向固化管道内输入空气压力的空气压缩机的压缩泵的空气压力值。

S175，判断所获取的当前空气压力值是否在最佳空气压力值范围内，若是，则执行步骤S177a，否则执行步骤S177b。本实施例中，判断当前空气压力值是否在最佳空气压力值范围内，即判断当前空气压力值是否大于等于最小最佳空气压力值，且小于等于最佳空气压力值。本实施中，控制空气压缩机维持当前空气压力值是指控制空气压缩机向疏浚泥输入的空气压力的大小维持在当前空气压力的大小，不再增加或者减小。本实施例中，需要预先通过Fluent数值仿真模拟管内混合，从而得到空气入口的不同空气压力值所对应的不同混合效果得到的对比数据，而本实施例中该最佳空气压力值范围则是在该仿真模拟过程中得到的达到最佳混合效果所需要的最佳空气压力值的范围。

S177a，控制空气压缩机维持当前空气压力值，并执行步骤S19。

S177b，计算当前空气压力值与最小最佳空气压力值或最大最佳空气压力值之间的压力值差，并根据该压力值差控制空气压缩机增大或减小向固化管道内输入的空气压力，并重复执行步骤S173至S177b，直至步骤S175中判断出当前空气压力值属于最佳空气压力值范围内，则控制维持该空气压力的大小，并执行步骤S19。具体实施时，当当前空气压力值小于最小最佳空气压力值时，则根据当前空气压力值与最小最佳空气压力值之间的压力值差控制空气压缩机增大输入的空气压力；当当前空气压力值大于最大最佳空气压力值时，则根据当前空气压力值与最大最佳空气压力值之间的压力值差控制空气压缩机减小输入的空气压力。

S19，实时获取上述步骤S17中得到的气固液三相混合流的质量流量参数，并根据该质量流量参数控制固化剂添加装置周期性地调节向所述固化管道内添加固化剂的质量流量。本实施例中，该质量流量参数包括气固液三相混合流的密度值和体积流量。具体地，参见图4，本实施例中，该步骤S19具体包括步骤：

S191，分别实时获取步骤S17中气固液三相混合流的密度值和体积流量。在一具体实施例中，通过在固化管道内设置的电磁流量计和密度传感器来分别对管内的疏浚泥和空气混合物进行流量采样和密度值采样。在另一实施例中，还可根据采样结果绘制相应的时间一流量图，便于取平均值，也便于对比前后数据差异，分析原因。

S193，分别周期性地计算该气固液三相混合流的平均密度值和平均体积流量。本实施例中，为了提高准确性，分别周期性地计算气固液三相混合流的平均密度值和平均体积流量，具体地，周期的长短可根据实际需要和控制精度设定，例如30s或者20s，即每30s或者每20s计算一次气固液三相混合流的平均密度值和平均体积流量。

S195，根据上述步骤S193周期性地计算得到的平均密度值和平均体积流量，周期性地计算得到该气固液三相混合流在固化管道截面的质量流量。本实施例中，由于该平均密度值和平均体积流量分别是一个周期内所实时获取的气固液三相混合流的密度值的平均值和体积流量的平均值，因此，本实施例中，根据该平均密度值和平均体积流量计算该气固液三相混合流在固化管道截面的质量流量也是周期性地进行的，即当每次计算当前周期内的平均密度值和平均体积流量后，则计算气固液三相混合流在固化管道截面的质量流量。

S197，根据上述步骤S195周期性地计算得到的气固液三相混合流的质量流量，周期性地在预存的气固液三相混合流质量流量与固化剂各组分配比量对应表中查询到需要添加的固化剂各组分的配比量。同理，本实施例中，由于气固液三相混合流的质量流量周期性地计算得到，因此，该步骤S197也是周期性地查询，即当每次计算当前周期内气固液三相混合流在固化管道截面的质量流量，根据该质量流量查询对应需要添加的固化剂各组分的配比量。本实施例中，该气固液三相混合流的质量流量与固化剂各组分配比量对应表是预先通过不断实验得到的对比数据，如下表2所示。

表2气固液三相混合流质量流量与固化剂和各组分配比量对应表S199，根据步骤S197中周期性地查询到的固化剂各组分的配比量，控制固化剂添加装置周期性地调节向固化管道内添加固化剂各组分的质量流量。同理，本实施例中，当周期性地查询到所需添加的固化剂各组分的配比量时，则根据该查询结果控制固化剂添加装置周期性地调节添加的固化剂各个组分的质量流量，即当每次根据气固液三相混合流的质量流量查询到当前周期内对应需要添加的固化剂各组分的配比量时，则发送控制信号给固化剂添加装置以调节添加固化剂各组分的配比量，进而实现固化剂质量流量的调整。

实施本实施例的该疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法，通过实时获取搅拌过程中的疏浚泥的密度值，从而根据该密度值来控制调节注入疏浚泥内的注水量，使其达到含水率阈值，从而保证疏浚泥的均匀性，以便于其其能够满足最终强度的同时，又能保证疏浚泥在管道内拥有效果较佳流动性的含水率值；且在输入空气压力过程中，也实时获取空气压力值，并根据其控制调节输入空气压力的大小，使得空气压力值在最佳空气压力值范围内，从而保证最佳混合效果，且混合过程中也实时获取气固液三相混合流的质量流量参数，以根据其周期性地调节添加的固化剂各组分的质量流量，从而保证进一步保证混合效果，整个疏浚泥管中混合固化过程都是自动控制完成的，不需要工作人员的干预，不仅降低了工作人员的劳动强度，也避免了因人为因素而引起固化过程失败，提高了工作效率。

对应于上述实施例的疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法，本发明还提供了一种疏浚泥管中混合固化控制装置，下面将结合具体实施例和说明书附图对其进行详细的说明。

请参见图5，为发明的疏浚泥管中混合固化控制装置的一实施例的功能模块图。具体地，本实施例中该疏浚泥管中混合固化控制装置2具体包括：

数据采集模块21，用于在搅拌过程中，获取被搅拌的疏浚泥的密度值；在输入空气压力过程中，实时获取输入空气压力对应的空气压力值；以及在疏浚泥、固化剂与空气形成的气固液三相混合流向前翻滚前进过程中，实时获取该气固液三相混合流的质量流量参数；本实施例中，该气固液三相混合流的质量流量参数，包括所述气固液三相混合流的密度值和体积流量；在一具体实施例中，该数据采集模块21包括第一密度传感器，与控制模块22相连，用于实时获取在搅拌过程中，获取被搅拌的疏浚泥的密度值，具体实施时，可将该第一密度传感器安装在搅拌疏浚泥的搅拌装置内；压力传感器，与控制模块22相连，用于在输入空气压力过程中，实时获取空气压力对应的空气压力值，具体实施时，可将该压力传感器设置在向疏浚泥内输入空气压力的空气压缩机出口处，用于采集该空气压缩机的压缩泵的空气压力；第二密度传感器，与控制模块22相连，用于在疏浚泥、固化剂与空气形成气固液三相混合流翻滚前进过程中，实时获取该气固液三相混合流的密度值，具体实施时，可将该第二密度传感器安装在输送疏浚泥的固化管道内；电磁流量计，与控制模块22相连，用于在该疏浚泥、固化剂与空气形成气固液三相混合流翻滚前进过程中，实时获取该气固液三相混合流的体积流量，具体实施时，将该电磁流量计安装在固化管道内；

控制模块22，与上述数据采集模块21相连，用于接收、处理该数据采集模块21所实时获取疏浚泥的密度值，并根据处理结果控制搅拌装置调节向疏浚泥注入的注水量，使其含水率等于预设的含水率阈值；根据所获取的空气压力值控制空气压缩机调节输入的空气压力，使得输入的空气压力在最佳空气压力值范围内；以及根据实时获取的气固液三相混合流的质量流量参数，控制固化剂添加装置周期性地调节向固化管道内添加固化剂的质量流量；具体地，该控制模块22具体包括相连的存储单元221和处理单元222，其中，该存储单元221中预存有疏浚泥的密度值与含水率对应表，最佳混合效果对应的最佳空气压力值范围，和气固液三相混合流质量流量与固化剂质量流量对应表，上述两个对应表和最佳空气压力值范围都是预先通过实验得到的；该处理单元222还与上述的第一、二密度传感器、压力传感器和电磁流量计电连接，用于根据上述第一密度传感器所获取的疏浚泥的密度值，在预存的密度值与含水率对应表中，查询得到所获取的密度值所对应的含水率，并判断查询到的含水率是否等于预设含水率阈值，若是，则控制维持该注水量，否则，则计算所查询到含水率与所述预设的含水率阈值之间的含水率差，并根据所述含水率差产生第一控制信号控制搅拌装置增加注入疏浚泥中的注水量，使得疏浚泥的含水率等于预设的含水率阈值；判断上述压力传感器所实时获取的空气压力值是否属于最佳空气压力值范围内，若是，则控制维持该空气压力值，若不是，则计算所实时获取的该空气压力值与最大最佳空气压力值或者最小最佳空气压力值之间的压力值差，并根据该压力值差产生第二控制信号以控制空气压缩机增大或者减小输入的空气压力，使得其输入的空气压力值在最佳空气压力值范围内；以及根据上述第二密度传感器所实时获取的所述气固液三相混合流的密度值，以及上述电磁流量计所实时获取的气固液三相混合流的体积流量，分别周期性地计算该气固液三相混合流的平均密度值和平均体积流量，再根据该周期性地计算得到的平均密度值和平均体积流量，周期性地计算气固液三相混合流在流通通道截面的质量流量，再根据该周期性地计算得到的气固液三相混合流的质量流量，周期性地在预存的气固液三相混合流质量流量与固化剂各组分配比量对应表中查询到需要添加的固化剂各组分的配比量，并根据查询结果产生第三控制信号控制固化剂添加装置周期性地调节向疏浚泥内添加固化剂各组分的质量流量。

请参见图6，为本实施例中该疏浚泥管中混合固化控制装置2的电路原理图。具体地，本实施例中数据采集模块还包括可与固化剂添加装置的潜水电泵电连接的电机转速传感器，则该处理单元222包括：第一、二集成运放，模数转换器，第一、二、三、四三极管Q1、Q2、Q3、Q4，三级放大电路，光电隔离电路，光电耦合器，电压比较器，第一继电器J1，可设置在搅拌装置内的电磁水阀，可与空气压缩机电连接的三相逆变电路，可与固化剂添加装置的潜水电泵电连接的可控硅SCR，可与空气压缩机电连接的第二继电器J2，以及可与泥浆泵电连接的第三继电器J3，与上述存储单元电连接的单片机U1，其中，单片机U1的输入端通过模数转换器分别与第一集成运放、第二集成运放、第三集成运放和压力传感器电连接，该第一集成运放与上述第一密度传感器电连接，该第二集成运放与上述电磁流量计电连接，该第三集成运放还与第二密度传感器电连接；该单片机U1的输出端分别与上述第一、二、三、四三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极和三级放大电路电连接，其中，该第一三极管Q1的发射极接地，集电极与上述第一继电器J1电连接，该第一继电器(J1)还与上述的电磁水阀电连接，该第二三极管Q2的发射极接地，集电极与上述第二继电器J2电连接，该第三三极管Q3的发射极接地，集电极与上述第三继电器J3电连接，该三级放大电路通过上述光电隔离电路与三相逆变电路电连接，该三相逆变电路还需要外接三相交流电源，该第四三极管Q4的发射极接地，集电极通过光电耦合器与上述可控硅SCR电连接；该单片机U1的输入端还与电压比较器的输出端电连接，该电压比较器的输入端则与上述转速传感器的输出端电连接。

1)搅拌装置的控制和搅拌过程中注水量的实时调节：

本实施例中，通过安装在搅拌装置内的第一密度传感器来采集搅拌装置内疏浚泥的密度值，再经过第一集成运放和模数转换器把该疏浚泥的密度值交给单片机U1处理，从而实现对搅拌过程中疏浚泥的密度值的检测；并且通过将电磁水阀安装在搅拌装置内，而单片机U1根据该第一密度传感器所实时采集的密度值，以及存储单元中疏浚泥的密度值与含水率对应表进行处理分析，并根据分析结果产生第一控制信号控制第一三极管Q1的饱和导通和截止来驱动第一继电器J1触点的闭合和断开，从而控制电磁水阀回路的通电和断电来完成对搅拌过程中注水量的调节，进而实现对疏浚泥的含水率的调节。

2)泥浆泵的控制：

本实施例中，设置了第三三极管Q3，以及可与泥浆泵电连接的第三继电器J3，而单片机U1则通过控制第三三极管Q3的饱和导通和截止来驱动第三继电器J3触点的闭合和断开，从而实现对泥浆泵的启动和停止控制。本实施例中，该泥浆泵的启动早于固化剂添加装置中潜水电泵的启动。

3)空气压缩机的控制和空气压力的实时调节：

本实施例中，设置了第二三极管Q2，以及可与泥空气压缩机电连接的第二继电器J2，即由单片机U1通过控制第二三极管Q2的饱和导通和截止来驱动第二继电器J2触点的闭合和断开，从而实现对空气压缩机的启动和停止控制，并由压力传感器来实时采集空气压缩机出口处的实际空气压力值，并经模数转换后反馈给单片机U1，而单片机U1接收到实时获取的空气压力值后，则对其进行分析处理，并根据处理结果产生三路PWM信号，并经三级放大电路把PWM信号(即第二控制信号)放大后驱动光电隔离电路中的光电耦合器工作，光电隔离电路驱动三相逆变电路中的IGBT工作，从而实现对空气压缩机的变频调速，最终实现对空气压缩机出口的压力进行精确控制。

本实施例中，该空气压缩机的启动晚于固化剂添加装置中的潜水电泵的启动。

4)固化剂添加装置控制和固化剂质量流量的实时调节：

本实施例中，通过在固化管道内安装泥浆流量传感器(即电磁流量计)，以实时获取气固液三相混合流的体积流量，并将实时获取的体积流量经第二集成运放、模数转换器发送至单片机U1处理，从而实现对泥浆流量的检测；而通过在固化管道里安装第二密度传感器来实时获取气固液三相混合流的密度值，并通过第三集成运放与数转换器发送至单片机U1进行分析处理，则单片机U1根据该气固液三相混合流的密度值和体积流量的处理结果产生第三控制信号，并通过第四三极管Q4、光电耦合器相连接、可控硅SCR发送至固化剂添加装置的潜水电泵，即单片机U1间接通过可控硅来实现对潜水电泵的PWM调速，并根据反馈回来的泥浆和空气的混合物的密度值和体积流量，从而准确控制注入管道中的固化器的质量流量。另外，电机转速传感器把潜水电泵的转速信号通过电压比较器转换成方波信号，从而把实时速度反馈给单片机U1，则单片机U1通过检测方波信号实现对潜水电泵的转速检测。

具体实施时，将电磁水阀和第一密度传感器安装在搅拌装置内；将第三继电器J3与泥浆泵电连接；将压力传感器设置在空气压缩机出口，将三相逆变电路与空气压缩机电连接；将电机转速传感器与固化剂添加装置中的潜水电泵电连接，并将第二密度传感器和电磁流量计安装在固化管道内。当对疏浚泥进行固化的过程中，则可通过第一密度传感器获取首次注水搅拌均匀后疏浚泥的密度值，从而由单片机根据该密度值来控制搅拌装置增加注入疏浚泥内的注水量，使其含水率等于含水率阈值，从而保证疏浚泥的均匀性，以便于其其能够满足最终强度的同时，又能保证疏浚泥在管道内拥有效果较佳流动性的含水率值；且在输入空气压力过程中，由空气传感器实时获取空气压力值，并由单片机根据其控制空气压缩机调节输入空气压力的大小，使得空气压力值在最佳空气压力值范围内，从而保证最佳混合效果，且混合过程中，由第二密度传感器和电磁流量计分别实时获取气固液三相混合流的质量流量参数，即密度值和体积流量，再由单片机根据其控制固化剂添加装置周期性地调节注入固化剂的质量流量，从而保证进一步保证混合效果，整个疏浚泥管中混合固化过程都是自动控制完成的，不需要工作人员的干预，不仅降低了工作人员的劳动强度，也避免了因人为因素而引起固化过程失败，提高了工作效率。

对应于上述实施例的疏浚泥管中混合固化疏浚泥管中混合固化方法和固化控制装置，本发明还提供了一种疏浚泥管中混合固化系统，下面将结合具体实施例和附图对其进行详细的说明。

请参见图7，为本发明的疏浚泥管中混合固化系统的一实施例的结构示意图。本实施例的该疏浚泥管中混合固化系统具体包括：

固化管道10，用于输送疏浚泥；

滤水装置11，用于对打捞得到的高含水率疏浚泥进行机械虑水，得到低含水率的疏浚泥；

本实施例中，该高含水率疏浚泥是在海域打捞得到，其含水率较高，因此，需要将其进行机械虑水。本实施例中，该高含水率疏浚泥，是指其含水率高于预设的函水率阈值的疏浚泥；低含水率疏浚泥，是指其含水率低于预设的含水率阈值的疏浚泥；而该预设的含水率阈值，则是通过不断实验得到的，当疏浚泥的含水率阈值是指其能够满足最终强度的同时，又能保证疏浚泥在管道内拥有效果较佳流动性的含水率值；在一具体实施例中，可通过两碾轮带动高密度的滤布来实现该滤水装置，具体地可通过控制两碾轮之间的距离，来实现对疏浚泥含水率的调整；

搅拌装置12，与滤水装置11相连，用于接收滤水装置11虑水后的疏浚泥，并向虑水后的疏浚泥注水搅拌；具体地，该搅拌装置12包括搅拌桶121，与上述滤水装置11相连，用于接收滤水装置11虑水后的疏浚泥，并向虑水后的疏浚泥注水搅拌，泥浆泵13，与固化管道10和搅拌装置12相连，用于向固化管道10内泵送搅拌后得到的疏浚泥；

空气压缩机14，与固化管道10相连，用于向固化管道10内输入空气压力，使其与固化管道10内的固化剂、疏浚泥形成气固液三相混合流翻滚前进，；

设置在固化管道10内的固化剂添加装置15，用于向固化管道10内的疏浚泥添加固化剂；以及

上述实施例中的疏浚泥管中混合固化控制装置2，其连接关系和控制方法与上述实施例中描述相同，这里不再赘述。本实施例中，由该疏浚泥管中混合固化控制装置2来控制依次启动上述的泥浆泵13、固化剂添加装置15的潜水泵和空气压缩机14。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1.一种疏浚泥管中混合固化方法，其特征在于，包括步骤：

对打捞得到的含水率高于预设的含水率阈值的疏浚泥进行机械滤水，得到含水率低于预设的含水率阈值的疏浚泥；

向所述含水率低于预设的含水率阈值的疏浚泥注入水以搅拌均匀，并获取搅拌均匀后所述疏浚泥的密度值，并根据所述密度值控制搅拌装置调节向所述疏浚泥注入的注水量，使其含水率等于预设的含水率阈值；

将含水率等于预设含水率阈值的疏浚泥泵送入固化管道，并添加固化剂进行固化；

向所述固化管道内输入空气压力，使得其与所述疏浚泥、固化剂形成气固液三相混合流翻滚前进；且在输入空气压力过程中，实时获取所述空气压力对应的空气压力值，并根据所获取的空气压力值控制空气压缩机调节输入的空气压力，使得输入的空气压力在最佳空气压力值范围内；

实时获取所述气固液三相混合流的质量流量参数，并根据所述气固液三相混合流的质量流量参数控制固化剂添加装置周期性地调节向所述固化管道内添加固化剂的质量流量。

2.如权利要求1所述的疏浚泥管中混合固化方法，其特征在于，所述获取搅拌均匀后所述疏浚泥的密度值，并根据所述密度值控制搅拌装置调节向所述疏浚泥的注入的注水量，使其含水率等于预设的含水率阈值的步骤，具体包括步骤：

获取所述疏浚泥的密度值，并根据当前密度值在预存的密度值与含水率对应表中查询得到所述疏浚泥当前密度值对应的当前含水率；

判断所述含水率是否等于预设含水率阈值，若是，则控制搅拌装置维持该注水量，否则，则计算所述含水率与所述预设的含水率阈值之间的含水率差，并根据所述含水率差控制搅拌装置增加注入所述疏浚泥中的注水量。

3.如权利要求1所述的疏浚泥管中混合固化方法，其特征在于，所述在输入空气压力过程中，实时获取所述空气压力对应的空气压力值，并根据所获取的空气压力值控制空气压缩机调节输入的空气压力的步骤，具体包括步骤：

获取当前输入的空气压力所对应的当前空气压力值；

判断获取的当前空气压力值是否在预存的最佳空气压力值范围内，若是，再控制空气压缩机维持当前空气压力值，否则，则计算当前空气压力值与最大最佳空气压力值或者最小最佳空气压力值之间的压力值差，并根据该压力值差控制空气压缩机增大或者减小输入的空气压力。

4.如权利要求1所述的疏浚泥管中混合固化方法，其特征在于，所述实时获取所述气固液三相混合流的质量流量参数，并根据所述气固液三相混合流的质量流量参数控制固化剂添加装置周期性地调节向所述固化管道内添加固化剂的质量流量的步骤，具体包括步骤：

分别实时获取所述气固液三相混合流的密度值和体积流量，并周期性地分别计算所述气固液三相混合流的平均密度值和平均体积流量；

根据所述周期性地计算得到的平均密度值和平均体积流量，周期性地计算所述气固液三相混合流在固化管道截面的质量流量；

根据所述周期性地计算得到的气固液三相混合流的质量流量，周期性地在预存的气固液三相混合流质量流量与固化剂各组分配比量对应表中查询到需要添加的固化剂各组分的配比量；

根据周期性地查询到的固化剂各组分的配比量，控制固化剂添加装置周期性地调节向所述固化管道内添加固化剂各组分的质量流量。