CN105415500B - 一种混凝土喷浆车的速凝剂调速方法及速凝剂系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土喷浆车的速凝剂调速方法，其特征在于，速凝剂泵采用液压马达驱动，包括以下步骤：获取速凝剂泵液压液压马达的当前转速n和当前速凝剂流量Qs＝f(n)；获取当前混凝土流量Qt，计算当前速凝剂配比为M＝Qs/Qt；获取目标速凝剂配比值M0，计算目标速凝剂配比值与当前速凝剂配比值的差值E＝M0‑M；输出速凝剂泵液压马达的控制信号，使信号输出值U＝K*E，调节速凝剂泵液压马达的当前转速，其中K为比例系数。本发明还公开了一种混凝土喷浆车的速凝剂系统。上述方法和系统实现了混凝土配比的自动化控制，避免了使用变频电机对工作环境的限制，工作可靠，成本低廉。

Description

一种混凝土喷浆车的速凝剂调速方法及速凝剂系统

技术领域

本发明属于工程机械领域，具体地说，涉及一种用于混凝土喷浆车的速凝剂调速方法及速凝剂系统。

背景技术

混凝土喷浆车是在一种隧道或其他工程中广泛使用的工程初期需要的支护设备，工作时，喷浆车中的混凝土经泵送管路输送至喷射装置，然后用高压空气将速凝剂输送至喷射装置中并与混凝土充分混合，然后高速喷出，含有速凝剂的混凝土迅速凝结，形成支护层。由于不同工况所需要的混凝土的速凝剂配比不同，为了保证混凝土质量，需要根据当前混凝土流量实时调整速凝剂的流量，目前调节速凝剂流量的方法是使用变频电机。变频电机带动速凝剂泵运转，通过对变频电机进行调频，调整速凝剂泵的转速，这就需要提供380V的电源。而隧道施工通常在野外，传统的变频电机调速法对施工环境的要求比较苛刻。同时，变频电机的成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无须变频电机驱动即可进行速凝剂流量调节的混凝土喷浆车的速凝剂调速方法及速凝剂系统。

本发明所提供的速凝剂调速方法，速凝剂泵采用液压马达驱动，包括以下步骤：

获取速凝剂泵液压液压马达的当前转速n，计算当前速凝剂流量Qs＝f(n)；

获取当前混凝土流量Qt，计算当前速凝剂配比为M＝Qs/Qt

获取目标速凝剂配比值M0，计算目标速凝剂配比值与当前速凝剂配比值的差值E＝M0-M；

输出速凝剂泵液压马达的控制信号，使信号输出值U＝K*E，调节速凝剂泵液压马达的当前转速，其中K为比例系数。

进一步地，上述获取速凝剂泵液压液压马达的当前转速n的步骤包括：

周期性地检测速凝剂泵液压马达的转速；

取多次检测的所述速凝剂液压马达的转速平均值，作为当前速凝剂泵液压马达的转速；

进一步地，所述速凝剂泵液压马达的控制信号为液压马达的流量控制信号。

本发明所提供的速凝剂系统，包括：

速凝剂泵、第一入口管道和出口管道，所述速凝剂泵采用液压马达驱动，所述速凝剂泵的入口通过第一入口管道与速凝剂源相连，所述速凝剂泵的出口通过出口管道与混凝土喷浆车的喷头混合器相连，还包括：

第一获取单元，用于获取当前速凝剂泵液压马达的转速n；

第二获取单元，用于获取当前混凝土流量Qt；

第三获取单元，用于获取目标速凝剂配比值M0；

控制单元，用于根据所述第一获取单元获取的所述转速n、所述第二获取单元获取的当前混凝土流量Qt和所述第三获取单元获取的所述目标速凝剂配比值调节所述速凝剂泵液压马达的当前转速至目标转速。

进一步地，所述第一入口管道上还设有速凝剂过滤器。

进一步地，所述速凝剂源为速凝剂箱，所述速凝剂箱通过管道与速凝剂桶相连，所述管道上还设有抽液泵。

进一步地，所述抽液泵的动力为液压马达，所述液压马达从混凝土喷浆车的液压系统直接取力。

进一步地，所述抽液泵的进口端设有底阀，抽液泵的出口端设有截止阀。

进一步地，所述速凝剂系统还包括防干烧控制器，所述速凝剂箱的箱体底部和/或所述速凝剂泵的第一入口管道上设有感应传感器，所述感应传感器与所述防干烧控制器相连，所述防干烧控制器用于根据所述感应传感器发送的信号控制所述速凝剂泵液压马达的运行状态。

进一步地，所述速凝剂系统还包括水箱，所述水箱通过第二入口管道与所述速凝剂泵连接，所所述速凝剂泵的入口处设有三通接头，所述三通接头的三个接口分别连接所述第一入口管道、第二入口管道和所述速凝剂泵入口。

与现有技术相比，本发明的速凝剂泵动力采用液压马达驱动，通过获取速凝剂泵液压马达的当前转速，将液压马达的当前转速与速凝剂的流量相对应，通过对混凝土的目标速凝剂配比与当前速凝剂配比的差值进行比例控制，实现了混凝土配比的自动化控制，避免了使用变频电机对工作环境的限制，本发明提供的速凝剂调速方法工作可靠，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的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为了更好地理解本发明，而不应该理解为对本发明的限制。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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明一种优选实施方式的速凝剂调速方法的流程示意图；

图2是本发明一种优选实施方式的速凝剂系统结构示意图

图3是本发明第二种优选实施方式的速凝剂系统结构示意图

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本实施例所提供的速凝剂调速方法，速凝剂泵1采用液压马达驱动，请参考图1,图1展示了本实施例提供的速凝剂调速方法的流程，包括以下步骤：

S101，获取速凝剂泵液压液压马达的当前转速n和当前速凝剂流量Qs＝f(n)；

步骤S101的目的在于获取当前的速凝剂流量，由于速凝剂流量与液压马达的转速存在函数关系，因此，可以通过当前工作情况下速凝剂泵液压马达2的转速求得当前的速凝剂流量Qs＝f(n)。通常情况下采用转速传感器检测当前液压马达的转速。

作为优选的方案，可以按照以下步骤获取当前速凝剂泵液压马达2转速：

a、周期性地检测速凝剂泵液压马达2的转速；

b、取多次检测的所述速凝剂液压马达的转速平均值，作为当前速凝剂泵液压马达2的转速；

由于本方案采用比例控制，具有较大的超调量，通过上述周期性检测方式，可以提高速凝剂泵液压马达2转速的检测精度。

S102，获取当前混凝土流量Qt，计算当前速凝剂配比为M＝Qs/Qt

S103，获取目标速凝剂配比值M0，计算目标速凝剂配比值与当前速凝剂配比值的差值E＝M0-M；

S104，输出速凝剂泵液压马达2的控制信号，使信号输出值U＝K*E，调节速凝剂泵液压马达2的当前转速，其中K为比例系数。

由于速凝剂泵液压马达2的流量直接控制着马达转数，因此上述速凝剂泵液压马达2的控制信号为速凝剂泵液压马达2的流量控制信号，当目标速凝剂配比值与当前速凝剂配比值的差值E为正数，说明当前速凝剂流量较小，应该加大速凝剂泵液压马达的转速。因此，控制器输出的控制信号输出值U为正，控制信号U将加大速凝剂泵液压马达的流量，流量增大，则速凝剂泵液压马达的转速增大，从而提升速凝剂的流量。反之，当目标速凝剂配比值与当前速凝剂配比值的差值E为负数，说明当前速凝剂流量较大，应该降低速凝剂泵液压马达的转速。因此，控制器输出的控制信号输出值U为负，减小速凝剂泵液压马达的流量，流量减小，则速凝剂泵液压马达的转速减小，从而减小速凝剂的流量。步骤S104所述的比例系数K，可根据实际工况进行调整，K值越大，控制系统对误差的反应越灵敏，调节速度越快。缺点是K值增大，超调量随之增大，可能导致无法稳定在设定值，使得速凝剂配比发生震荡。

本实施例中，速凝剂泵的动力采用液压马达，通过获取速凝剂泵液压马达的当前转速，将液压马达的当前转速与速凝剂的流量相对应，通过获取混凝土的目标速凝剂配比与当前速凝剂配比的差值，对该差值进行比例控制，实现了混凝土配比的自动化控制，避免了使用变频电机对工作环境的限制。

实施例二

请参考图2，图2示出了本发明所提供的速凝剂系统的结构。

本发明所提供的速凝剂系统，包括：

速凝剂泵1、第一入口管道3和出口管道4，所述速凝剂泵1的入口通过第一入口管道3与速凝剂源相连，所述速凝剂泵1的出口通过出口管道4与混凝土喷浆车的喷头混合器相连，还包括：

第一获取单元5，用于获取当前速凝剂泵液压马达2的转速n；

第二获取单元6，用于获取当前混凝土流量Qt；

第三获取单元7，用于获取目标速凝剂配比值M0；

控制单元8，用于根据所述第一获取单元5获取的所述转速n、所述第二获取单元6获取的当前混凝土流量Qt和所述第三获取单元7获取的所述目标速凝剂配比值M0调节所述速凝剂泵液压马达2的当前转速至目标转速。由于速凝剂泵液压马达2的流量直接控制着马达转数，因此上述控制单元8实际控制的变量为为速凝剂泵液压马达2的流量大小。

本实施例中，通过第一获取单元获取速凝剂泵液压马达的当前转速，将液压马达的当前转速与速凝剂的流量相对应，通过第二获取单元获取当前混凝土的流量，通过第三获取单元获取目标速凝剂配比值，然后计算出混凝土的目标速凝剂配比与当前速凝剂配比的差值，对该差值进行比例控制，实现了混凝土配比的自动化控制，避免了使用变频电机对工作环境的限制。

实施例三

请参考图3，图3展示了本发明一种优选的速凝剂系统的结构。本实施例在实施例二的基础上，进行了如下改进：

所述第一入口管道3上还设有速凝剂过滤器9。过滤器可以过滤速凝剂的杂质和结晶，过滤器全部都是不锈钢制作，防止被速凝剂腐蚀。过滤器的目的在于保证速凝剂进入速凝剂泵1时的洁净度，减少因杂质和结晶对速凝剂泵1定子的磨损。

具体地，上述过滤器9包括端盖、筒体和滤芯，所述端盖与所述筒体密封固定连接，所述滤芯固定在所述筒体中，所述滤芯为中空柱状结构，所述滤芯的外壁为滤网或打孔的滤板，所述端盖上设有入口和出口，所述入口与所述滤芯的外部空间连通，所述出口与所述滤芯的内部空间连通。当速凝剂从过滤器的入口先进入滤芯外壁与筒体之间的区域然后通过滤网进入滤芯，经过滤芯过滤的速凝剂即可从出口流出，进入速凝剂系统中。

由于速凝剂桶无法保证速凝剂系统中速凝剂的连续供应，因此需要对速凝剂源进行改进，本实施例提供的速凝剂源为速凝剂箱10，速凝剂箱10通过管道与速凝剂桶相连，所述管道上还设有抽液泵11。速凝剂箱10可暂时存放一定量的速凝剂。

作为优选的实施方案，上述抽液泵11通过液压马达控制，可通过换向阀来控制抽液泵11的开启。通过液压马达控制的抽液泵11，可从混凝土喷浆车的液压系统直接取力，不再需要独立电源，有效降低了混凝土喷浆车对工作环境的要求。

更优选地，所述抽液泵11的进口端设有底阀12，底阀12是一种节约能源的阀，可限制水泵管内液体返回水源，起着只进不出的功能。底阀12可防止抽液泵11停止后，速凝剂回留到进口管道内，这样就起到了每次启动抽液泵11无须重新加引水的效果。

由于底阀12的不能起到绝对的密封作用，抽液泵11停止一段时间后，依然存在速凝剂液体倒流的问题，长时间停用后，系统再重新开启就很难实现自动控制，每次需要向吸管中灌水，非常麻烦。因此抽液泵11的出口端还设有截止阀13，截止阀13可将一部分速凝剂阻截在抽液泵11的出口管道4中，当进口管进入空气时，需要排空，打开截止阀13即可把出口管内的速凝剂回流一部分到进口管道中，弥补进口管道中缺少的速凝剂。

本实施例提供的速凝剂系统还具有防止速凝剂泵1干烧的功能。当速凝剂管路发生堵塞或者使用完毕时，速凝剂泵1会继续工作，此时会发生速凝剂泵1干烧的现象。由于速凝剂泵1属于价格昂贵的计量泵，因此，速凝剂泵1干烧会导减少速凝剂泵1的使用寿命甚至导致速凝剂泵1损坏。本实施例包括防干烧控制器，所述速凝剂箱10的箱体底部或所述速凝剂泵1的第一入口管道3上设有感应传感器14，也可以在速凝剂箱10体底部和速凝剂泵1的第一入口管道3上都设置感应传感器14，所述的感应传感器14与所述防干烧控制器相连，所述防干烧控制器用于根据所述感应传感器14发送的信号控制所述速凝剂泵液压马达2的运行状态。当传感器感应到速凝剂箱10或者第一入口管道3中没有速凝剂时，传感器会传递信号到防干烧控制器，防干烧控制器会发出信号使速凝剂泵液压马达2停止工作，防止速凝剂干烧。

在速凝剂泵1作业完后，需对速凝剂泵1进行清洗，防止速凝剂残留在速凝剂泵1内结晶，损坏速凝剂泵1的使用。速凝剂泵1最老式的清洗方式，是拆除速凝剂泵1，对速凝剂泵1的每个零件进行清洗，这样工作量大且繁琐，操作不方便。此速凝剂系统提供一种自动清洗装置，减少工作量且操作简单。所述速凝剂系统还包括水箱6，所述水箱6通过第二入口管道与所述速凝剂泵1连接，所所述速凝剂泵1的入口处设有三通接头15，所述三通接头15的三个接口分别连接所述第一入口管道3、第二入口管道和所述速凝剂泵1的入口。

清洗时，打开水箱6通道，只要启动速凝剂泵1，水就会吸入速凝剂泵1内，从出口出来，对速凝剂管道进行清洗。

以上所述仅仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下所做出的无须创造性劳动的改进都视为本申请保的保护范围。

Claims (6)

1.一种混凝土喷浆车的速凝剂调速方法，其特征在于，速凝剂泵(1)采用液压马达驱动，包括以下步骤：

获取速凝剂泵液压液压马达(2)的当前转速n，计算当前速凝剂流量Qs＝f(n)；

获取当前混凝土流量Qt，计算当前速凝剂配比为M＝Qs/Qt；

获取目标速凝剂配比值M0，计算目标速凝剂配比值与当前速凝剂配比值的差值E＝M0-M；

输出速凝剂泵液压马达(2)的控制信号，使信号输出值U＝K*E，调节速凝剂泵液压马达(2)的当前转速，其中K为比例系数；

还包括防干烧步骤，通过防干烧控制器获得设置在速凝剂箱和/或速凝剂泵入口管道的感应传感器获得速凝剂的输送状态，以控制速凝剂泵液压马达的运行状态，其中，速凝剂的输送状态是指速凝剂的量是否达到防干烧的阈值，速凝剂泵液压马达的运行状态是指液压马达的开启或关闭；

获取速凝剂泵液压马达(2)的当前转速n的步骤包括：

周期性地检测速凝剂泵液压马达(2)的转速；

取多次检测的所述速凝剂液压马达的转速平均值，作为当前速凝剂泵液压马达(2)的转速；

所述速凝剂泵液压马达(2)的控制信号为液压马达的流量控制信号。

2.一种混凝土喷浆车的速凝剂系统，包括速凝剂泵(1)、第一入口管道(3)和出口管道(4)，所述速凝剂泵(1)采用液压马达驱动，所述速凝剂泵(1)的入口通过第一入口管道(3)与速凝剂源相连，所述速凝剂泵(1)的出口通过出口管道(4)与混凝土喷浆车的喷头混合器相连，其特征在于，还包括：

第一获取单元(5)，用于获取当前速凝剂泵液压马达(2)的转速n；

第二获取单元(6)，用于获取当前混凝土流量Qt；

第三获取单元(7)，用于获取目标速凝剂配比值M0；

控制单元(8)，用于根据所述第一获取单元(5)获取的所述转速n、所述第二获取单元(6)获取的当前混凝土流量Qt和所述第三获取单元(7)获取的所述目标速凝剂配比值M0调节所述速凝剂泵液压马达(2)的当前转速至目标转速；

所述速凝剂系统还包括防干烧控制器，所述速凝剂源为速凝剂箱(10)，所述速凝剂箱(10)通过管道与速凝剂桶相连，所述管道上还设有抽液泵(11)，所述速凝剂箱(10)的箱体底部和/或所述速凝剂泵(1)的入口管道上还设有感应传感器(14)，所述感应传感器(14)与所述防干烧控制器相连，所述防干烧控制器用于根据所述感应传感器(14)发送的信号控制所述速凝剂泵液压马达(2)的运行状态。

3.根据权利要求2所述的速凝剂系统，其特征在于：所述第一入口管道(3)上还设有速凝剂过滤器(9)。

4.根据权利要求2所述的速凝剂系统，其特征在于：所述抽液泵(11)的动力为液压马达，所述液压马达从混凝土喷浆车的液压系统直接取力。

5.根据权利要求2所述的速凝剂系统，其特征在于：所述抽液泵(11)的进口端设有底阀(12)，抽液泵(11)的出口端设有截止阀(13)。

6.根据权利要求2～5任意一项所述的速凝剂系统，其特征在于：所述速凝剂系统还包括水箱(6)，所述水箱(6)通过第二入口管道与所述速凝剂泵(1)连接，所述速凝剂泵(1)的入口处设有三通接头(15)，所述三通接头(15)的三个接口分别连接所述第一入口管道(3)、第二入口管道和所述速凝剂泵(1)入口。