CN111851426A - 筑坝装备系统、控制方法及其在模袋法筑坝工程中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种筑坝装备系统、控制方法及其在模袋法筑坝工程中的应用，涉及筑坝装备及工程施工技术领域。所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置、浆料分级装置、充灌输送装置和控制系统。其中，上述筑坝装备系统通过浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置的协同设置，能够实现待搅拌物料的自动配浆、浆料分级和充灌度可控的效果，同时上述控制系统通过相应信号与浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置交互连通，通过信号的传递交互能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，有效缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题。

Description

筑坝装备系统、控制方法及其在模袋法筑坝工程中的应用

技术领域

本发明涉及筑坝装备及工程施工技术领域，尤其是涉及一种筑坝装备系统、控制方法及其在模袋法筑坝工程中的应用。

背景技术

模袋也称作土工模袋，是采用较高拉伸强度的机织织物缝制成较大尺度的袋体，采用水力方式充入泥砂、疏浚底泥或尾矿等介质浆体，待脱水后形成的一种构筑物。上世纪50年代，荷兰在其三角洲海岸防护工程中首次应用到了土工模袋，在保证工程质量的前提下，极大地节省了造价。随后，美国、澳大利亚以及德国等欧美沿海相继采用土工模袋作为海岸防护的构筑物，良好的应用效果令工程界瞩目。我国早在1985年便将土工模袋引入到了国内，并首次在上海石洞口电厂长江口江滩灰库建设工程中成功应用。而后，土工模袋又相继被应用到上海青草沙蓄淡水库建设、长江南京以下深水航道整治以及上海大小洋山港建设等重大工程项目中，在工程应用不断增多的同时，模袋的应用领域也在不断拓宽，从最初的海岸防护到沿海围垦，再到近年来的城市污泥治理、生态湿地修复以及尾矿库筑坝等工程领域。

模袋法分级筑坝技术已在尾矿领域不断推广运行，由现场简易的分级筑坝设备逐步向集成化筑坝设备转型升级，然而如何高效、精准、智能、经济地监控分级筑坝参数、增强筑坝强度并提升筑坝效率已成为广大工程技术人员与科研工作者所共同关心的问题。

现有的模袋法分级筑坝技术主要有两种，一种方案为：现场由旋流器、泵体、搅拌槽、阀门、管路连接而成的简易尾砂分级筑坝设备：该方案主要依靠人工经验观察筑坝设备进料尾砂流速、粘稠度、底流尾砂粗细手感和模袋体充灌高度来判断筑坝设备进料尾砂浓度、压力、流量、稀释补水水量、底流尾砂浓度以及模袋是否充灌结束等参数。

上述方案在设备运行过程中完全依靠操作人员的经验对运行参数进行判断，一般情况下，判断一次后将不再进行运行状态调整，导致预判参数存在不精确性，无法达到筑坝装备预期的分级效果及模袋体充灌度的要求。该方案使分级筑坝的质和量严重依赖操作人员的经验和责任心。

另一种方案为：在简易筑坝装备上安装流量计、浓度计、压力表、变频器等仪表，观察装备运行过程中的仪表读数，将之与目标参数进行比较，不一致时再由人工手动对进浆阀门、补水阀门、渣浆泵频率进行调整，以保证装备能按照预期的参数精确运行。同时，仍需根据观察模袋体充灌高度来判断袋体的充灌度及是否进行模袋充灌切换。

上述方案在装备上虽已安装简单监测的仪器仪表，但需要值守人员及时进行分析并作出判断是否修改参数，如遇矿浆量发生波动或筑坝工况发生改变时，则需重新计算所有参数并与仪器仪表读数进行校正，同时手动调整进浆阀门、补水阀门等，在工况调整时间段内存在分级筑坝参数不精确及人员投入较大等问题。并且为保证筑坝装备的连续运行需要人员24小时交替值守，造成施工成本的增加，同时，模袋体充灌度仍需现场工人进行人为判断，不满足充灌度要求时将影响后期模袋体的固结速度。

鉴于上述现有技术的不足，研究开发出一种筑坝装备系统，该系统在能够实现自动配浆、浆料分级、充灌度可控效果的同时，还能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，进而很好的缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题，变得十分必要和迫切。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种筑坝装备系统，该筑坝装备系统通过浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置的协同设置，能够实现待搅拌物料的自动配浆、浆料分级和充灌度可控的效果，同时上述控制系统通过相应信号与浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置交互连通，通过信号的传递交互能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，有效缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题。

本发明的第二目的在于提供一种上述筑坝装备系统的控制方法。

本发明的第三目的在于提供一种上述浆料充灌控制系统或上述控制方法的应用。

本发明提供的一种筑坝装备系统，所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置、浆料分级装置、充灌输送装置和控制系统；

所述浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置依次管路连接，所述充灌输送装置上设置有充灌口；

所述控制系统通过相应信号与浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置交互连通。

进一步的，所述浆料搅拌装置包括料浆稀释搅拌槽，以及与浆稀释搅拌槽管路连接的原料引入管路、补水管路和稀释料浆输出管路；

所述浆料搅拌装置可以按照设定的浓度进行配浆。

其中，所述原料引入管路和补水管路用于将待搅拌物料和水输送至浆稀释搅拌槽中，以搅拌形成浆料；

所述稀释料浆输出管路用于将搅拌后的浆料输送至浆料分级装置。

进一步的，所述浆料分级装置包括料浆输送泵、旋流分级器和底流稀释搅拌槽；

所述料浆输送泵与浆料搅拌装置的稀释料浆输出管路相连通，用于将浆料泵入旋流分级器，并提供分级所需压力；

所述旋流分级器用于对浆料进行旋流分级，并将旋流分级后的浆料输送至底流稀释搅拌槽，所述底流稀释搅拌槽设置有底流输送管用于将旋流分级后的浆料输送至充灌输送装置。

进一步的，所述充灌输送装置包括底流接入管、充灌泵、充灌管路和充灌口；

其中，所述底流接入管与浆料分级装置的底流输送管相连通；所述充灌泵用于将底流接入管引入的浆料泵入充灌管路，并通过与充灌管路相连通的充灌口进行充灌。

进一步的，所述筑坝装备系统还包括管路清洗装置；

所述控制系统通过相应信号与管路清洗装置相连通。

更进一步的，所述管路清洗装置包括溢流灌，所述溢流灌分别与充灌输送装置的充灌泵以及浆料分级装置的旋流分级器管路连接。

进一步的，所述控制系统包括系统控制模块、料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块；

其中，所述系统控制模块通过相应信号与料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块相交互，以实现筑坝装备系统的全流程运行参数监控和调整；

所述料浆调控搅拌模块通过相应信号调控将物料接入浆料搅拌装置并根据运行工况及产能要求进行配浆；

所述料浆分级控制模块通过相应信号调控将浆料搅拌装置配置后的浆料送至浆料分级装置并按分级参数进行精确分级；

所述充灌输送切换模块通过相应信号调控将浆料分级装置分级后的浆料根据充灌度进行充灌；

所述管路清洗模块通过相应信号调控在装备停机或急停工况下对充灌管路内的管路进行清洗。

更进一步的，所述控制系统还包括远程控制及数据分析模块，所述远程控制及数据分析模块通过相应信号与系统控制模块交互连通。

本发明提供的一种上述筑坝装备系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(A)、根据生产信息，通过控制系统设置浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置所对应的预设值，并通过相应信号对各装置进行实时监测；

(B)、提供待处理物料，随后将待处理物料加入浆料搅拌装置中制备浆料；

当控制系统监测到的数据达到步骤(A)浆料搅拌装置的预设值时，通过管路将浆料输送至浆料分级装置中；

当控制系统监测到的数据达到步骤(A)浆料分级装置的预设值时，通过管路将浆料输送至充灌输送装置中；

当控制系统监测到的数据达到步骤(A)充灌输送装置的预设值时，通过充灌口对浆料进行充灌。

本发明提供的一种上述筑坝装备系统或上述控制方法在模袋法筑坝及其相关领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种筑坝装备系统，所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置、浆料分级装置、充灌输送装置和控制系统；其中，上述筑坝装备系统通过浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置的协同设置，能够实现待搅拌物料的自动配浆、浆料分级和充灌度可控的效果，同时上述控制系统通过相应信号与浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置交互连通，通过信号的传递交互能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，有效缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题。

本发明提供的筑坝装备系统的控制方法，该控制方法首先通过控制系统设置浆料搅拌装置、浆料分级装置和充灌输送装置所对应的预设值，随后当控制系统监测到的数据达到浆料搅拌装置的预设值时，通过管路将浆料输送至浆料分级装置中；当控制系统监测到的数据达到浆料分级装置的预设值时，通过管路将浆料输送至充灌输送装置中；当控制系统监测到的数据达到充灌输送装置的预设值时，通过充灌口对浆料进行充灌，进而实现了充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果。

本发明提供的上述浆料充灌控制系统或上述控制方法可以广泛的应用于模袋法筑坝过程中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例1提供的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统的控制系统的组成结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统的浆料搅拌装置的组成结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统的浆料分级装置的组成结构示意图；

图5为本发明实施例1提供的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统的充灌输送装置和管路清洗装置的组成结构示意图；

图6为本发明实施例1提供的包含远程控制装置的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统的结构示意图；

图7为本发明实施例1提供的用于模袋法筑坝的筑坝装备系统的远程控制装置的组成结构示意图。

图标：1-控制系统；2-浆料搅拌装置；3-浆料分级装置；4-充灌输送装置；11-电力输入；12-电缆线路；13-电力控制柜体；14-装备电源启闭开关；15-电压电流监测显示；16-料浆搅拌器开关；17-底流搅拌器开关；18-电源柜与控制柜连接电缆线；19-系统控制柜；110-触摸屏显示及参数设定与监控模块；111-装备启动按钮；112-装备急停按钮；113-装备报警指示；114-仪器仪表显示模块；115-现场人工调控；116-远程信息发射基站；21-原料引入管路；22-电动闸阀；23-料浆第一连接管路；24-料浆电磁流量计；25-料浆第二连接管路；26-料浆90度弯头管路；27-料浆浓度计和池液位计；28-补水90度弯头管路；29-补水第一连接管路；210-搅拌装置补水电磁流量计；211-补水第二连接管路；212-搅拌装置补水电动阀门；213-补水引入管路；214-料浆稀释搅拌槽；215-料浆搅拌机；216-搅拌槽放空口；217-搅拌槽手动放空阀；218-料浆放空管路；219-搅拌槽溢流口；220-料浆溢流管；31-料浆输送泵；32-泵体变频器；33-压力监测表；34-输送连接管；35-90度弯头；36-三通管路；37-变径接头；38-变径弯头；39-旋流器进料管路；311-旋流分级器；312-底流输出管；313-底流浓度计和池液位计；314-溢流输出管；315-溢流三通连接管；316-底流补水引入管；317-补水电动阀门；318-连接管路；319-补水电磁流量计；320-补水进入管；321-料浆搅拌器；322-底流稀释搅拌槽；323-底流放空阀；324-底流放空管；325-底流输送接头；326-底流输送管；327-搅拌槽溢出管；41-底流接入管；42-电动阀门；43-90度弯头管；44-三通连接管；45-充灌泵；46-频率控制器；47-充灌连接管；48-充灌流量计；49-充灌三通管；410-充灌连接管路；411-切换电动阀门；412-管道压力表；413-充灌管路；414-充灌口；415-模袋体；5-管路清洗装置；51-溢流引入管；52-溢流灌口；53-溢流灌；54-溢流出口；55-溢流排放管；56-溢流清洗出口；57-溢流清洗连接管；58-溢流清洗电动阀门；59-溢流清洗管；6-远程控制装置；61-远程信息接收器；62-网络服务器；63-网线及数据连接线；64-远程控制服务器；65-数据分析员。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

根据本发明的一个方面，一种筑坝装备系统，所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置2、浆料分级装置3、充灌输送装置4和控制系统1；

所述浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4依次管路连接，所述充灌输送装置4上设置有充灌口414；

所述控制系统1通过相应信号与浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4交互连通。

本发明提供的一种筑坝装备系统，所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置2、浆料分级装置3、充灌输送装置4和控制系统1；其中，上述筑坝装备系统通过浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4的协同设置，能够实现待搅拌物料的自动配浆、浆料分级和充灌度可控的效果，同时上述控制系统1通过相应信号与浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4相连通，通过信号的传递交互能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，有效缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题。

在本发明的一种优选实施方式中，所述浆料搅拌装置2包括料浆稀释搅拌槽214，以及与料浆稀释搅拌槽214管路连接的原料引入管路21、补水第一连接管路29和稀释料浆输出管路；

其中，所述原料引入管路21和补水第一连接管路29用于将待搅拌物料和水输送至料浆稀释搅拌槽214中，以搅拌形成浆料；

所述稀释料浆输出管路用于将搅拌后的浆料输送至浆料分级装置3。

作为一种优选的实施方式，上述浆料搅拌装置2通过原料引入管路21和补水第一连接管路29将待搅拌物料和水输送至料浆稀释搅拌槽214中搅拌形成浆料，进而能够对料浆进行智能化配制，及时、准确地完成不同工况下料浆的配置工作，节省大量人力劳动和配制时间。

在本发明的一种优选实施方式中，所述浆料分级装置3包括料浆输送泵31、旋流分级器311和底流稀释搅拌槽322；

所述料浆输送泵31与浆料搅拌装置2的稀释料浆输出管路相连通，用于将浆料泵入旋流分级器311，并提供分级所需压力；

所述旋流分级器311用于对浆料进行旋流分级，并将旋流分级后的浆料输送至底流稀释搅拌槽322，所述底流稀释搅拌槽322设置有底流输送管326用于将旋流分级后的浆料输送至充灌输送装置4。

作为一种优选的实施方式，上述浆料分级装置3通过料浆输送泵31将浆料泵入旋流分级器311，随后将旋流分级后的浆料输送至底流稀释搅拌槽322，进而可依据不同筑坝分级要求智能调整分级浓度、流量、压力以及产率等参数，实现多工况要求的精准分级。

在本发明的一种优选实施方式中，所述充灌输送装置4包括底流接入管41、充灌泵45、充灌管路413和充灌口414；

其中，所述底流接入管41与浆料分级装置3的底流输送管326相连通；所述充灌泵45用于将底流输送管326引入的浆料泵入充灌管路413，并通过与充灌管路413相连通的充灌口414进行充灌。

作为一种优选的实施方式，上述充灌输送装置4通过充灌泵45将浆料分级装置3分级后的浆料泵送至充灌管路413进行充灌。

优选地，所述充灌管路413可根据工况要求设置为多根管路，进而减少了人力置换管路的问题。

在本发明的一种优选实施方式中，所述筑坝装备系统还包括管路清洗装置5；

所述控制系统1通过相应信号与管路清洗装置5交互连通。

在上述优选实施方式中，所述管路清洗装置5包括溢流灌53，所述溢流灌53分别与充灌输送装置4的充灌泵45以及浆料分级装置3的旋流分级器311管路连接。

在本发明的一种优选实施方式中，所述控制系统1包括系统控制模块、料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块；

其中，所述系统控制模块通过相应信号与料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块相交互，以实现筑坝装备系统的全流程运行参数监控和调整；

所述料浆调控搅拌模块通过相应信号调控将物料接入浆料搅拌装置2并根据运行工况及产能要求进行配浆；

所述料浆分级控制模块通过相应信号调控将浆料搅拌装置2配置后的浆料送至浆料分级装置3并按分级参数进行精确分级；

所述充灌输送切换模块通过相应信号调控将浆料分级装置3分级后的浆料根据充灌度进行充灌；

所述管路清洗模块通过相应信号调控在装备停机或急停工况下对充灌管路413内的管路进行清洗。

作为一种优选的实施方式，上述控制系统1利用系统控制模块通过相应信号与料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块相交互，以实现筑坝装备系统的全流程运行参数监控和调整。

在上述优选实施方式中，所述控制系统1还包括远程控制及数据分析模块，所述远程控制及数据分析模块通过相应信号与系统控制模块相交互。

作为一种优选的实施方式，上述远程控制及数据分析模块能够对装备运行参数进行全天候远程监控、调节以及分析运行数据，保证数据采集的精确性，同时可在极端天气情况下实现装备正常控制运行，弱化了环境因素对筑坝效率的影响。

根据本发明的一个方面，一种上述筑坝装备系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

(A)、根据生产信息，通过控制系统1设置浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4所对应的预设值，并通过相应信号对各装置进行实时监测；

(B)、提供待处理物料，随后将待处理物料加入浆料搅拌装置2中制备浆料；

当控制系统1监测到的数据达到步骤(A)浆料搅拌装置2的预设值时，通过管路将浆料输送至浆料分级装置3中；

当控制系统1监测到的数据达到步骤(A)浆料分级装置3的预设值时，通过管路将浆料输送至充灌输送装置4中；

当控制系统1监测到的数据达到步骤(A)充灌输送装置4的预设值时，通过充灌口414对浆料进行充灌。

本发明提供的筑坝装备系统的控制方法，该控制方法首先通过控制系统1设置浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4所对应的预设值，随后当控制系统1监测到的数据达到浆料搅拌装置2的预设值时，通过管路将浆料输送至浆料分级装置3中；当控制系统1监测到的数据达到浆料分级装置3的预设值时，通过管路将浆料输送至充灌输送装置4中；当控制系统1监测到的数据达到充灌输送装置4的预设值时，通过充灌口414对浆料进行充灌，进而实现了充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果。

根据本发明的一个方面，一种上述筑坝装备系统或上述控制方法在模袋法筑坝中的应用。

本发明提供的上述筑坝装备系统或上述控制方法可以广泛的应用于模袋法筑坝过程中。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1

如图1所示，一种用于模袋法筑坝的筑坝装备系统，所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置2、浆料分级装置3、充灌输送装置4和控制系统1；

所述浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4依次管路连接，所述充灌输送装置4上设置有充灌口414；

所述控制系统1通过相应信号与浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4交互连通。

本实施例用于模袋法筑坝的筑坝装备系统包括浆料搅拌装置2、浆料分级装置3、充灌输送装置4和控制系统1；其中，上述筑坝装备系统通过浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4的协同设置，能够实现待搅拌物料的自动配浆、浆料分级和充灌度可控的效果，同时上述控制系统1通过相应信号与浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4相连通，通过信号的传递交互能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，有效缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题。

如图2所示，本实施例中控制系统1由电力输入11、电缆线路12、电力控制柜体13、装备电源启闭开关14、电压电流监测显示15、料浆搅拌器开关16、底流搅拌器开关17、电源柜与控制柜连接电缆线18、系统控制柜19、触摸屏显示及参数设定与监控模块110、装备启动按钮111、装备急停按钮112、装备报警指示113、仪器仪表显示模块114、现场人工调控115及远程信息发射基站116组成。

其中，电力输入11由外界基站引入380V三相电并由电缆线路12与电力控制柜体13连接；通过电压电流监测显示15监测接入电力是否满足电压电流等要求，不满足时需对电力输入11和电缆线路12进行沿线排查；装备电源启闭开关14为整个系统总开关，控制整个装备仪器仪表及电机等设备的启闭；

料浆搅拌器开关16控制浆料搅拌装置2中的搅拌机启闭，装备启动时开启，装备停机时关闭；

底流搅拌器开关17控制浆料分级装置3中的搅拌机启闭，装备启动时开启，装备停机时关闭；电源柜与控制柜连接电缆线18连接电源柜及系统控制柜19，为系统控制柜19提供电源；

系统控制柜19承载触摸屏显示及参数设定与监控模块110、装备启动按钮111、装备急停按钮112、装备报警指示113及仪器仪表显示模块114等主要部件，并包括支撑仪器仪表和数据采集等正常工作的元器件；

触摸屏显示及参数设定与监控模块110通过显示屏对装备主要元器件运行状态进行监控，并根据不同工况对运行参数进行设定及数据采集，对各阀门及变频器进行人工与自动控制；

装备启动按钮111控制装备运行与停止，按下启动时，系统开始运行，开启阀门及电机等元器件，再次按下时，系统停止，关闭进浆阀和冲洗阀，其余阀们全开，电机会按设定清洗频率运行并开始清洗计时，计时结束后，关闭所有阀门和电机，设备进入停止运行状态；

装备急停按钮112在装备遇突发情况时为避免出现危险事故及损害元器件而启动，启动后两个电机立即停止，其余阀门全部关闭，待障解除之后，设备装备报警指示113显示为正常时，再次启动设备；

装备报警指示113待装备运行或元器件出现故障是报警提示；仪器仪表显示模块114显示各管路电磁阀及电机变频器运行状态，对显示数据进行分析对系统逐步调控；

现场人工调控115是针对不同料浆性质及运行工况现场进行人工调节以获取装备运行最佳工艺参数；

远程信息发射基站116是将系统实时运行参数通过基站信号形式发送至远程控制室，由远程控制室采用远程操作方式对系统控制。

如图3所示，本实施例中，所述浆料搅拌装置2由原料引入管路21、料浆电动闸阀22、料浆第一连接管路23、料浆电磁流量计24、料浆第二连接管路25、料浆90度弯头管路26、料浆浓度计和池液位计27、补水90度弯头管路28、补水第一连接管路29、搅拌装置补水电磁流量计210、补水第二连接管路211、搅拌装置补水电动阀门212、补水引入管路213、料浆稀释搅拌槽214、料浆搅拌机215、搅拌槽放空口216、搅拌槽手动放空阀217、料浆放空管路218、搅拌槽溢流口219、料浆溢流管220，稀释料浆输出管口，稀释料浆输出管路组成。

其中，原料引入管路21将一定浓度原料浆由输送管路或高位料浆池引入至装备安置附近；料浆电动闸阀22控制引入料浆进入装备，可实现人工及控制系统1电动控制阀门开度功能，并将测定开度值反馈至控制系统1；料浆第一连接管路23连接电动闸阀22及料浆电磁流量计24；料浆电磁流量计24监测进入管道内料浆第二连接管路25内料浆的流量大小，并将测定流量值反馈至控制系统1，同时可人工给定来浆流量大小并通过控制系统1控制料浆电动闸阀22的开度，最终满足实际监测值与流量给定值一致；料浆90度弯头管路26将料浆转向送至料浆稀释搅拌槽214；

补水引入管路213将外界水引入至装备安置场地附近；搅拌装置补水电动阀门212控制引入水进入装备，实现人工及控制系统1电动控制阀门开度功能，并将测定开度值反馈至控制系统1，同时根据料浆稀释搅拌槽214内料浆的设定浓度对搅拌装置补水电动阀门212开度进行反调节；补水第二连接管路211连接搅拌装置补水电动阀门212与搅拌装置补水电磁流量计210，监测进入管道内水的流量大小；补水第一连接管路29连接流量计与补水90度弯头管路28；补水90度弯头管路28将引入水排放至料浆稀释搅拌槽214；

料浆稀释搅拌槽214承接引入装备的料浆及稀释水，并由料浆搅拌机215对稀释矿浆进行充分搅拌；料浆浓度计和池液位计27测定搅拌均匀后料浆浓度值，并将测定浓度值反馈至控制系统1，判读是否达到设定浓度值，若没达到则调节料浆电动闸阀22和搅拌装置补水电动阀门212；搅拌槽放空口216连接搅拌槽手动放空阀217与料浆稀释搅拌槽214；装备停止运行时，搅拌槽手动放空阀217将搅槽内料浆进行放空控制，并通过料浆放空管路218将料浆送至指定位置；搅拌槽溢流口219连接料浆溢流管220及料浆稀释搅拌槽214，料浆稀释搅拌槽214内料浆高于某一设定值后，由该溢出口溢出；

稀释料浆输出管口连接搅拌槽及稀释料浆输出管路；稀释料浆输出管路将稀释后料浆输送至浆料分级装置3。

如图4所示，本实施例中浆料分级装置3由料浆输送泵31、泵体变频器32、压力监测表33、输送连接管34、90度弯头35、三通管路36、变径接头37、变径弯头38、旋流器进料管路39、旋流分级器311、底流输出管312、底流浓度计和池液位计313、溢流输出管314、溢流三通连接管315、底流补水引入管316、补水电动阀门317、连接管路318、补水电磁流量计319、补水进入管320、料浆搅拌器321、底流稀释搅拌槽322、底流放空阀323、底流放空管324、底流输送接头325、底流输送管326、搅拌槽溢出管327组成。

其中：料浆输送泵31将稀释后料浆泵送至旋流分级器311，并提供分级所需压力；泵体变频器32控制料浆输送泵31运转频率，并将电机频率值反馈至控制系统1；压力监测表33监测输送连接管34内料浆进入旋流分级器311的压力并反馈至控制系统1；输送连接管34和90度弯头35将泵送料浆送至三通管路36，并完成料浆分流；变径接头37将分流后料浆通过变径弯头38、旋流器进料管路39将料浆压力泵送至旋流分级器311；旋流分级器311对进入旋流器的料浆按照控制系统1中设定的分级参数进行料浆旋流分级，并将分级后底流通过底流输出管312送至底流稀释搅拌槽322；底流浓度计和池液位计313实时监测搅拌均匀后底流料浆浓度值，并将测定浓度值反馈至控制系统1，判读是否达到设定浓度值，若没达到则调节底流补水电动阀门317；溢流输出管314将分级后溢流料浆送至管路清洗装置5；溢流三通连接管315将不同机组旋流器溢流料浆汇集后送至管路清洗装置5；底流补水引入管316将外界水引入至装备安置场地附近；底流补水电动阀门317控制引入水进入底流稀释搅拌槽322，实现人工及控制系统1电动控制阀门开度功能，并将测定开度值反馈至控制系统1，同时根据底流稀释搅拌槽322内料浆的设定浓度对补水电动阀门317开度进行反调节；连接管路318连接补水电动阀门317与补水电磁流量计319；补水电磁流量计319监测进入管道内水的流量大小；补水进入管320将引入水排放至底流稀释搅拌槽322；料浆搅拌器321对底流料浆稀释搅拌；底流稀释搅拌槽322承接引入装备的底流及稀释水，并由料浆搅拌器321对稀释底流进行充分搅拌；底流放空阀323在停泵时将底流稀释搅拌槽322内矿浆通过底流放空管324排空至指定位置；底流输送接头325连接底流稀释搅拌槽322与底流输送管326，并由底流输送管326送至充灌输送装置4；搅拌槽溢出管327在底流稀释搅拌槽322内料浆超过警戒线后溢出排放至指定位置。

如图5所示，本实施例充灌输送装置4由底流接入管41、电动阀门42、90度弯头管43、三通连接管44、充灌泵45、频率控制器46、充灌连接管47、充灌流量计48、充灌三通管49、充灌连接管路410、切换电动阀门411、管道压力表412、充灌管路413、充灌口414、模袋体415组成。

其中：底流接入管41引入稀释后分级底流料浆；电动阀门42控制引入料浆进行模袋体415充灌，可实现电动控制阀门开度功能，并将测定开度值反馈至控制系统1；90度弯头管43和三通连接管44将稀释料浆送至充灌泵45，并与管路清洗装置5连接；充灌泵45提供压力将稀释后料浆泵送至模袋坝体筑坝位置；频率控制器46控制底流充灌泵45运转频率，并将电机频率值反馈至控制系统1；充灌连接管47连接充灌泵45和充灌流量计48；充灌流量计48实时监测进入管道内料浆的流量大小；充灌三通管49将泵送料浆分为两条管路输送，为充灌模袋切换充灌口414准备；充灌连接管路410连接切换电动阀门411；切换电动阀门411控制料浆进行模袋体415充灌，可实现人工及控制系统1电动控制阀门开度功能，并将测定开度值反馈至控制系统1，切换电动阀门411正常工作状态下只有一个处于开启状态，模袋体415一个袖口位置充灌至控制系统1设定压力值后两者进行相互切换，实现自动切换及反复充灌功能；管道压力表412实时监测对应袖口处模袋体415内压力，达到设定值后将该值反馈至控制系统1实施管路切换，未达到时继续充灌；充灌管路413为连接装备至模袋体415间管路；充灌口414为筑坝区模袋体415不同位置充灌口414；模袋体415为实施料浆充灌的终端。

所述充灌管路413可根据工况要求设置为多根管路，进而减少了人力置换管路的问题。

继续参见图5，本实施例筑坝装备系统还包括管路清洗装置5；所述控制系统1通过相应信号与管路清洗装置5交互连通。

如图5所示，所述管路清洗装置5由溢流引入管51、溢流灌口52、溢流灌53、溢流出口54、溢流排放管55、溢流清洗出口56、溢流清洗连接管57、溢流清洗电动阀门58、溢流清洗管59等主要部件组成。

其中：溢流引入管51接入浆料分级装置3汇集的溢流；溢流灌口52连接溢流引入管51和溢流灌53；溢流灌53临时储蓄装备产生的溢流料浆；溢流出口54将正常运行产生的溢流通过溢流排放管55输送至指定位置；溢流清洗出口56连接溢流灌53和溢流清洗连接管57；溢流清洗电动阀门58控制溢流在停泵工况下进行管路冲洗，可实现人工及电动控制阀门开度功能，并将测定开度值反馈至控制系统1；溢流清洗管59连接溢流清洗连接管57和三通连接管44。

在本发明的一种优选实施方式中，所述控制系统1包括系统控制模块、料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块；

其中，所述系统控制模块通过相应信号与料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块相交互，以实现筑坝装备系统的全流程运行参数监控和调整；

所述料浆调控搅拌模块通过相应信号调控将物料接入浆料搅拌装置2并根据运行工况及产能要求进行配浆；

所述料浆分级控制模块通过相应信号调控将浆料搅拌装置2配置后的浆料送至浆料分级装置3并按分级参数进行精确分级；

所述充灌输送切换模块通过相应信号调控将浆料分级装置3分级后的浆料根据充灌度进行充灌；

所述管路清洗模块通过相应信号调控在装备停机或急停工况下对充灌管路413内的管路进行清洗。

本实施例上述控制系统1利用系统控制模块通过相应信号与料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块相交互，以实现筑坝装备系统的全流程运行参数监控和调整。

本实施例中，所述控制系统1还包括远程控制及数据分析模块，所述远程控制及数据分析模块通过相应信号与系统控制模块相交互，进而能够对装备运行参数进行全天候远程监控、调节以及分析运行数据，保证数据采集的精确性，同时可在极端天气情况下实现装备正常控制运行，弱化了环境因素对筑坝效率的影响。

如图6和图7所示，在本实施例中，所述筑坝装备系统还包括远程控制装置6，该远程控制装置6由远程信息接收器61、网络服务器62、网线及数据连接线63、远程控制服务器64及数据分析员65组成。

其中：远程信息接收器61将接收装备现场远程信息发射基站116发射回信号；网络服务器62提供网络并存储数据；网线及数据连接线63连接网络服务器62与远程控制服务器64，远程控制服务器64对接收数据进行分析并远程发布指令通过现场系统控制模块控制装备的现场运行；数据分析员65远程进行数据分析与判断。

本实施例用于模袋法筑坝的筑坝装备系统具体的工作方法如下：

(1)自动启动：控制系统1满足自启动条件启动；

(2)正常运行流程：控制系统1启动后，电动闸阀22、搅拌装置补水电动阀门212开至设定开度，切换电动阀门411、电动阀门42开度100％，待料浆稀释搅拌槽214液位达到预设启动液位时料浆输送泵31启动、补水电动阀门317开至设定开度，待底流稀释搅拌槽322液位值达到预设启动液位时充灌泵45启动，搅拌装置补水电动阀门212和补水电动阀门317根据控制系统1设定的浓度值要求进行自动调整开度，直至料浆稀释搅拌槽214和底流稀释搅拌槽322内料浆计算浓度与料浆浓度计和池液位计27和底流浓度计和池液位计313实测值一致时，保持阀门开度大小运行。正常运行过程中，当充灌管路413上管道压力表412监测压力值达到设定压力值后，充灌泵45通过频率控制器46提高频率加速排料，底流稀释搅拌槽322液位降至设定值后，关闭电动阀门42，开启溢流清洗电动阀门58，并开始清洗计时，按设定清洗时间计时结束后，关闭溢流清洗电动阀门58、切换电动阀门411，进行充灌工作，待监测压力值达到设定压力值后，控制系统1判断是否完成筑坝工作，若没有完成继续按以上步骤进行清洗并切换至充灌管路413，如此往复，直至结束。

(3)根据生产信息设置预设值：控制系统1内可输入要求筑坝产能大小值，输入完成后，系统会根据料浆电磁流量计24的流量实测值大小与设定值比较并通过PID自行调节电动闸阀22的开度值，直至实测值与设定值一致。运行过程中，若原料引入管路21的进浆量发生波动变化时系统也会通过PID自行调节电动闸阀22开度，随时保证料浆电磁流量计24实测值与设定输入值一致，实现筑坝产能人为实时控制与调整。

(4)旋流分级过程中，若需要修改旋流分级效率，可将分级要求参数输入控制系统1，系统通过PID自动调节搅拌装置补水电动阀门212的开度值改变旋流分级浓度、通过泵体变频器32调整来浆输送泵频率调整分级压力及流量实现旋流分级浓度及压力的精确、实时控制与调节。

(5)故障报警的处理：泵体运行频率是由料浆稀释搅拌槽214和底流稀释搅拌槽322内料浆液位监测值进行PID控制，当料浆稀释搅拌槽214和底流稀释搅拌槽322内料浆液位监测值大于最高临界值或小于最底临界值时，系统提示报警，通过泵体变频器32增大或减小现有运行频率，同时调节电动闸阀22、搅拌装置补水电动阀门212保证料浆稀释搅拌槽214和底流稀释搅拌槽322内料浆液位稳定在70cm左右、料浆输送泵31和充灌泵45在40HZ左右稳定运行。

(6)急停处置和冲洗：当装备泵体停转、液位居高不小、阀门及流量计等长时间出现卡顿等情况时会触发系统急停程序，完成急停处置。当充灌管路413上管道压力表412监测压力值达到设定压力值，底流稀释搅拌槽322液位降至设定值后，关闭电动阀门42，开启溢流清洗电动阀门58，并开始清洗计时，按设定清洗时间计时结束后，关闭溢流清洗电动阀门58，待监测压力值达到设定压力值后，控制系统1判断是否完成筑坝工作，若没有完成继续按以上步骤进行清洗，如此往复，直至结束。

(7)远程控制：远程信息接收器61将接收装备现场远程信息发射基站116发射的信号，由网络服务器62提供网络并存储数据，远程控制服务器64对接收数据进行分析并远程发布指令通过现场系统控制模块控制装备的现场运行，数据分析员65远程进行数据分析与判断。

综上所述，本发明提供的一种筑坝装备系统，通过浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4的协同设置，能够实现待搅拌物料的自动配浆、浆料分级和充灌度可控的效果，同时上述控制系统1通过相应信号与浆料搅拌装置2、浆料分级装置3和充灌输送装置4交互连通，通过信号的传递交互能够实现充灌全流程运行参数监控、参数实时修正的效果，有效缓解了现有模袋法分级筑坝装备无法实时、精确地控制运行参数的问题。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种筑坝装备系统，其特征在于，所述筑坝装备系统包括浆料搅拌装置(2)、浆料分级装置(3)、充灌输送装置(4)和控制系统(1)；

所述浆料搅拌装置(2)、浆料分级装置(3)和充灌输送装置(4)依次管路连接，所述充灌输送装置(4)上设置有充灌口(414)；

所述控制系统(1)通过相应信号与浆料搅拌装置(2)、浆料分级装置(3)和充灌输送装置(4)交互连通。

2.根据权利要求1所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述浆料搅拌装置(2)包括料浆稀释搅拌槽(214)，以及与料浆稀释搅拌槽(214)管路连接的原料引入管路(21)、补水管路(29)和稀释料浆输出管路；

其中，所述原料引入管路(21)和补水管路(29)用于将待搅拌物料和水输送至料浆稀释搅拌槽(214)中，以搅拌形成浆料；

所述稀释料浆输出管路用于将搅拌后的浆料输送至浆料分级装置(3)。

3.根据权利要求1所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述浆料分级装置(3)包括料浆输送泵(31)、旋流分级器(311)和底流稀释搅拌槽(322)；

其中，所述料浆输送泵(31)与浆料搅拌装置(2)的稀释料浆输出管路相连通，用于将浆料泵入旋流分级器(311)，并提供分级所需压力；

所述旋流分级器(311)用于对浆料进行旋流分级，并将旋流分级后的浆料输送至底流稀释搅拌槽(322)，所述底流稀释搅拌槽(322)设置有底流输送管(326)用于将旋流分级后的浆料输送至充灌输送装置(4)。

4.根据权利要求1所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述充灌输送装置(4)包括底流接入管(41)、充灌泵(45)、充灌管路(413)和充灌口(414)；

其中，所述底流接入管(41)与浆料分级装置(3)的底流输送管(326)相连通；所述充灌泵(45)用于将底流接入管(41)引入的浆料泵入充灌管路(413)，并通过与充灌管路(413)相连通的充灌口(414)进行充灌。

5.根据权利要求1所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述筑坝装备系统还包括管路清洗装置(5)；

所述控制系统(1)通过相应信号与管路清洗装置(5)交互连通。

6.根据权利要求5所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述管路清洗装置(5)包括溢流灌(53)，所述溢流灌(53)分别与充灌输送装置(4)的充灌泵(45)以及浆料分级装置(3)的旋流分级器(311)管路连通。

7.根据权利要求1所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述控制系统(1)包括系统控制模块、料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块；

其中，所述系统控制模块通过相应信号与料浆调控搅拌模块、料浆分级控制模块、充灌输送切换模块和管路清洗模块相交互，以实现筑坝装备系统的全流程运行参数监控和调整；

所述料浆调控搅拌模块通过相应信号调控将物料接入浆料搅拌装置并根据运行工况及产能要求进行配浆；

所述料浆分级控制模块通过相应信号调控将浆料搅拌装置配置后的浆料送至浆料分级装置并按分级参数进行分级；

所述充灌输送切换模块通过相应信号调控将浆料分级装置分级后的浆料根据充灌度进行充灌；

所述管路清洗模块通过相应信号调控在装备停机或急停工况下对充灌管路内的管路进行清洗。

8.根据权利要求7所述的筑坝装备系统，其特征在于，所述控制系统(1)还包括远程控制及数据分析模块，所述远程控制及数据分析模块通过相应信号与系统控制模块交互连通。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的筑坝装备系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

(A)、根据生产信息，通过控制系统(1)设置浆料搅拌装置(2)、浆料分级装置(3)和充灌输送装置(4)所对应的预设值，并通过相应信号对各装置进行实时监测；

(B)、提供待处理物料，随后将待处理物料加入浆料搅拌装置(2)中制备浆料；

当控制系统(1)监测到的数据达到步骤(A)浆料搅拌装置(2)的预设值时，通过管路将浆料输送至浆料分级装置(3)中；

当控制系统(1)监测到的数据达到步骤(A)浆料分级装置(3)的预设值时，通过管路将浆料输送至充灌输送装置(4)中；

当控制系统(1)监测到的数据达到步骤(A)充灌输送装置(4)的预设值时，通过充灌口(414)对浆料进行充灌。

10.一种根据权利要求1～8任一项所述的筑坝装备系统或权利要求9所述的控制方法在模袋法筑坝工程中的应用。

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