CN113322957B - 气动超高压智能灌浆系统 - Google Patents
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Abstract
气动超高压智能灌浆系统,包括中央控制单元、配浆单元、灌浆单元、检测单元;所述配浆单元包括一体式配浆桶、浓浆储浆桶、气动浓浆阀门以及设置在一体式配浆桶进水管道上的气动清水阀门;所述灌浆单元包括气动灌浆泵、高压阀门、进浆流量计、返浆流量计以及连接一体式配浆桶出浆口与作业面灌浆孔的灌浆管道、连接一体式配浆桶返浆口与作业面灌浆孔的返浆管道;所述检测单元包括压力传感器、抬动检测仪、密度传感器以及设置于一体式配浆桶内的温度传感器;所述中央控制单元与所述检测单元、气动浓浆阀门、气动清水阀门、气动灌浆泵、高压阀门、进浆流量计、返浆流量计电路连接。这样的设计,有利于对配浆、灌浆进行精确控制,避免了灌浆管道出现爆管现象,提高了操作人员防触电的安全性,降低了动力能耗,同时也提高灌浆系统进行配浆、灌浆的智能化水平。
Description
技术领域
本发明涉及灌浆工程领域,特别是涉及一种气动超高压智能灌浆系统。
背景技术
在水利水电等工程施工中,灌浆作业是决定水利水电坝体质量的重要环节,灌浆是指向水利水电坝体的堤岸、地基等灌入水泥、沙浆等物质,以加强牢固性,提高防渗性能。
目前,常用的灌浆系统是由配浆桶、灌浆泵、进浆流量计、压力传感器、返浆流量计、电动高压阀,各设备电性连接控制单元。这种系统存在如下问题:一是灌浆泵产生的灌浆压力相对小些;二是由于搅拌电机、灌浆泵使用强电驱动,能耗较高,并且在操作过程中可能出现漏电触电的危险;三是如果管道出现堵塞时容易出现爆管现象。
发明内容
本发明的目的在于;针对现有技术的缺点和不足,提出一种气动超高压智能灌浆系统,通过将灌浆泵、搅拌电机及阀门全部使用气动型设备,有利于对配浆、灌浆进行精确控制,也避免了灌浆管道出现爆管现象,并且由于采用弱电控制,进一步提高了操作人员防触电的安全性,降低了动力能耗;同时采用中央控制单元对配浆、灌浆的各个过程进行有效的自动监测和控制,实现自动配浆、灌浆,提高灌浆系统的智能化水平。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
气动超高压智能灌浆系统,包括中央控制单元、配浆单元、灌浆单元、检测单元;
所述配浆单元包括一体式配浆桶、浓浆储浆桶、气动浓浆阀门以及设置在一体式配浆桶进水管道上的气动清水阀门,所述气动浓浆阀门设置在一体式配浆桶与浓浆储浆桶的连接管道上;
所述灌浆单元包括气动灌浆泵、高压阀门、进浆流量计、返浆流量计以及连接一体式配浆桶出浆口与作业面灌浆孔的灌浆管道、连接一体式配浆桶返浆口与作业面灌浆孔的返浆管道,所述气动灌浆泵、进浆流量计依次设置在灌浆管道上,所述高压阀门、返浆流量计依次设置在返浆管道上;
所述检测单元包括压力传感器、抬动检测仪、密度传感器以及设置于一体式配浆桶内的温度传感器,所述压力传感器设置在在返浆管道上,所述抬动检测仪设置在作业面若干灌浆孔附近,在所述一体式配浆桶内设置若干密度传感器,用于检测配浆浆液和返浆浆液的密度;
所述中央控制单元与所述检测单元、气动浓浆阀门、气动清水阀门、气动灌浆泵、高压阀门、进浆流量计、返浆流量计电路连接,用于获取检测数据及控制阀门和动力装置的启闭。
上述方案,通过设置中央控制单元及检测单元,对配浆、灌浆的各个过程进行有效的实时监测,同时根据灌浆参数设置和监测数据,实现自动配浆、灌浆,提高灌浆系统的智能化水平。同时,采用气动灌浆泵代替现有的电动灌浆泵,气动灌浆泵通过压缩空气为动力,使用输气管道内的小压力来控制实现灌浆管道中的高压及超高压。使用气动阀门代替电动阀门,气动阀门的响应速度快,使得配浆效率高、配比更精确。并且由于气动灌浆泵比电动灌浆泵的体积小、重量轻,因此也便于运输和移动;在堵管的情况下,气动灌浆泵无法将浆液推出,灌浆管道中的压力就不会继续增加,直到灌浆管道畅通,气动灌浆泵继续输入浆液,有效预防了爆管现象的发生。
进一步地,所述一体式配浆桶包括气动搅拌电机、搅拌桶以及与搅拌桶一体设计在一起的返浆桶,所述气动搅拌电机固定于搅拌桶上方且其搅拌杆伸入搅拌桶内。
上述采用气动搅拌电机代替现有的电动搅拌电机,气动搅拌电机使用压缩空气对浆液进行搅拌,可以通过调节进气大小来控制搅拌转速,一方面搅拌效果更好,另一方面无需使用强电驱动,预防了漏电触电的危险。返浆桶用于暂存灌浆时从返浆管道收集的浆液,由于返浆桶与搅拌桶一体设计并且连通,在进行自动配浆时再将返浆桶中的浆液输入搅拌桶中一并进行再利用配浆。上述气动搅拌电机和气动灌浆泵均由空气压缩机为其提供压缩空气。
进一步地,所述中央控制单元为可编程单片机,根据浓浆浆液、返浆浆液的密度以及灌浆作业时所需浆液的体积和密度要求,自动计算配浆中浓浆浆液、返浆浆液与水之间的配比、用量以及排放速度、时间和先后顺序的参数,按照计算参数值进行自动控制配浆,实时监测配浆的密度。
由于制浆站输送过来的浓浆的比例是一定的,因此无需再去监测其密度。由操作人员根据录入的浓浆密度、所需浆液体积、所需浆液密度,计算出配浆所需的各控制参数并控制各个阀门的开闭进行自动配浆,同时通过实时监测配出浆液的密度,看是否满足灌浆作业的要求,如果不符合要求,则重新计算控制加入配浆物料,实现了灌浆作业的自动配浆,提高了配浆的效率和精确性。
进一步地,所述高压阀门可在中央控制单元的控制下,关闭阀门进行纯压式灌浆,或者打开阀门进行循环式灌浆。
上述高压阀门用于切换灌浆方式,由于采用纯压式和循环式进行间歇灌浆,一是能够防止浆液在长时间进行纯压式灌浆时没有循环导致的浆液凝固,二是可以减少长时间进行浆液循环时所产生的能耗,并可避免浆液长时间循环造成浆液温度升高而使浆液变性。
进一步地,当所述灌浆管道内的灌浆压力高于最大安全阈值时,所述气动灌浆泵自动暂停运行供浆,当灌浆管道内的灌浆压力低于最大安全阈值时,所述气动灌浆泵自动启动运行供浆。
通过气动灌浆泵进行自动暂停供浆和启动供浆方式,解决灌浆管道内过高压力的问题,从而避免灌浆管道爆管,以及在压力过高的情况下气动灌浆泵继续运行造成的能耗。
进一步地,所述气动灌浆泵通过调节进气口的压力控制实现超高压灌浆,最大灌浆压力达到16MPa。
采用气动灌浆泵通过调节压缩空气产生的小压力来控制实现灌浆管道中的超高压,使压力控制更加精准,也降低了灌浆动能耗。
进一步地,所述气动灌浆泵、气动搅拌电机为弱电电压驱动动力装置,驱动电压为36~60V。
本系统的动力装置采用弱电驱动的方式,避免操作人员出现漏电触电的危险,同时也降低了系统运行的能耗。实际使用中,优选的驱动电压为48V。
进一步地,还包括用于系统运行错误报警的报警器和监测数据打印输出的打印机。
系统对运行当中出现的问题进行及时报警并提示进一步进行检修,比如超压、爆管、设备故障等;同时,系统对日常监测运行数据进行存储、汇总,在需要时进行输出打印,有利于对系统的运行状况进行分析管理。
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
1.采用气动灌浆泵代替现有的电动灌浆泵,气动灌浆泵通过压缩空气为动力,使用输气管道内的小压力来控制实现灌浆管道中的超高压,有利于精准控制灌浆压力,也避免了灌浆管道爆管现象的发生;
2.由于各个阀门均采用气动阀门代替电动阀门,气动阀门的响应速度快,使得配浆效率高、配比更精确;
3.采用纯压式和循环式进行间歇灌浆,既能防止浆液在长时间进行纯压式灌浆时没有循环导致的浆液凝固,也能减少长时间进行浆液循环时所产生的能耗;
4.由于气动灌浆泵、气动搅拌电机均采用弱电驱动,既提高了操作人员防触电的安全性,也降低了动力能耗,减少了作业成本支出;
5.由于采用中央控制单元对配浆、灌浆的各个过程进行有效的实时监测,同时根据灌浆参数设置和监测数据,实现自动配浆、灌浆,提高灌浆系统的智能化水平。
附图说明
图1为气动超高压智能灌浆系统的结构示意图。
图中标记:1-中央控制单元,2-一体式配浆桶,21-气动搅拌电机,22-搅拌桶,23-返浆桶,3-浓浆储浆桶,4-气动浓浆阀门,5-气动清水阀门,6-气动灌浆泵,7-空气压缩机,8-高压阀门,9-压力传感器,10-进浆流量计,11-返浆流量计,12-灌浆管道,13-返浆管道,14-抬动检测仪,15-密度传感器,16-温度传感器,17-报警器,18-打印机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例
如图1所示,气动超高压智能灌浆系统,包括中央控制单元(1)、配浆单元、灌浆单元、检测单元;
所述配浆单元包括一体式配浆桶2、浓浆储浆桶3、气动浓浆阀门4以及设置在一体式配浆桶2进水管道上的气动清水阀门5,所述气动浓浆阀门4设置在一体式配浆桶2与浓浆储浆桶3的连接管道上;
所述灌浆单元包括气动灌浆泵6、高压阀门8、进浆流量计10、返浆流量计11以及连接一体式配浆桶2出浆口与作业面灌浆孔的灌浆管道12、连接一体式配浆桶2返浆口与作业面灌浆孔的返浆管道13,所述气动灌浆泵6、进浆流量计10依次设置在灌浆管道12上,所述高压阀门8、返浆流量计11依次设置在返浆管道13上;
所述检测单元包括压力传感器9、抬动检测仪14、密度传感器15以及设置于一体式配浆桶2内的温度传感器16,所述压力传感器9设置在在返浆管道13上,所述抬动检测仪14设置在作业面若干灌浆孔附近,在所述一体式配浆桶2内设置若干密度传感器15,用于检测配浆浆液和返浆浆液的密度;
所述中央控制单元1与所述检测单元、气动浓浆阀门4、气动清水阀门5、气动灌浆泵6、高压阀门8、进浆流量计10、返浆流量计11电路连接,用于获取检测数据及控制阀门和动力装置的启闭。
上述方案,通过设置中央控制单元及检测单元,对配浆、灌浆的各个过程进行有效的实时监测,同时根据灌浆参数设置和监测数据,实现自动配浆、灌浆,提高灌浆系统的智能化水平。同时,采用气动灌浆泵代替现有的电动灌浆泵,气动灌浆泵通过压缩空气为动力,使用输气管道内的小压力来控制实现灌浆管道中的高压及超高压。使用气动阀门代替电动阀门,气动阀门的响应速度快,使得配浆效率高、配比更精确。并且由于气动灌浆泵比电动灌浆泵的体积小、重量轻,因此也便于运输和移动;在堵管的情况下,气动灌浆泵无法将浆液推出,灌浆管道中的压力就不会继续增加,直到灌浆管道畅通,气动灌浆泵继续输入浆液,有效预防了爆管现象的发生。
进一步地,所述一体式配浆桶包括气动搅拌电机21、搅拌桶22以及与搅拌桶22一体设计在一起的返浆桶23,所述气动搅拌电机21固定于搅拌桶22上方且其搅拌杆伸入搅拌桶22内。
上述采用气动搅拌电机代替现有的电动搅拌电机,气动搅拌电机使用压缩空气对浆液进行搅拌,可以通过调节进气大小来控制搅拌转速,一方面搅拌效果更好,另一方面无需使用强电驱动,预防了漏电触电的危险。返浆桶用于暂存灌浆时从返浆管道收集的浆液,由于返浆桶与搅拌桶一体设计并且连通,在进行自动配浆时再将返浆桶中的浆液输入搅拌桶中一并进行再利用配浆。上述气动搅拌电机21和气动灌浆泵6均由空气压缩机7为其提供压缩空气。
进一步地,所述中央控制单元为可编程单片机,根据浓浆浆液、返浆浆液的密度以及灌浆作业时所需浆液的体积和密度要求,自动计算配浆中浓浆浆液、返浆浆液与水之间的配比、用量以及排放速度、时间和先后顺序的参数,按照计算参数值进行自动控制配浆,实时监测配浆的密度。
由于制浆站输送过来的浓浆的比例是一定的,因此无需再去监测其密度。由操作人员根据录入的浓浆密度、所需浆液体积、所需浆液密度,计算出配浆所需的各控制参数并控制各个阀门的开闭进行自动配浆,同时通过实时监测配出浆液的密度,看是否满足灌浆作业的要求,如果不符合要求,则重新计算控制加入配浆物料,实现了灌浆作业的自动配浆,提高了配浆的效率和精确性。
进一步地,所述高压阀门8可在中央控制单元1的控制下,关闭阀门进行纯压式灌浆,或者打开阀门进行循环式灌浆。
上述高压阀门用于切换灌浆方式,由于采用纯压式和循环式进行间歇灌浆,一是能够防止浆液在长时间进行纯压式灌浆时没有循环导致的浆液凝固,二是可以减少长时间进行浆液循环时所产生的能耗,并可避免浆液长时间循环造成浆液温度升高而使浆液变性。
进一步地,当所述灌浆管道12内的灌浆压力高于最大安全阈值时,所述气动灌浆泵6自动暂停运行供浆,当灌浆管道12内的灌浆压力低于最大安全阈值时,所述气动灌浆泵6自动启动运行供浆。
通过气动灌浆泵进行自动暂停供浆和启动供浆方式,解决灌浆管道内过高压力的问题,从而避免灌浆管道爆管,以及在压力过高的情况下气动灌浆泵继续运行造成的能耗。
进一步地,所述气动灌浆泵6通过调节进气口的压力控制实现超高压灌浆,最大灌浆压力达到16MPa。
采用气动灌浆泵通过调节压缩空气产生的小压力来控制实现灌浆管道中的超高压,使压力控制更加精准,也降低了灌浆动能耗。
进一步地,所述气动灌浆泵6、气动搅拌电机21为弱电电压驱动动力装置,驱动电压采用48V。
本系统的动力装置采用弱电驱动的方式,避免操作人员出现漏电触电的危险,同时也降低了系统运行的能耗。
进一步地,还包括用于系统运行错误报警的报警器17和监测数据打印输出的打印机18。
系统对运行当中出现的问题进行及时报警并提示进一步进行检修,比如超压、爆管、设备故障等;同时,系统对日常监测运行数据进行存储、汇总,在需要时进行输出打印,有利于对系统的运行状况进行分析管理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,皆应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.气动超高压智能灌浆系统,其特征在于:包括中央控制单元(1)、配浆单元、灌浆单元、检测单元;
所述配浆单元包括一体式配浆桶(2)、浓浆储浆桶(3)、气动浓浆阀门(4)以及设置在一体式配浆桶(2)进水管道上的气动清水阀门(5),所述气动浓浆阀门(4)设置在一体式配浆桶(2)与浓浆储浆桶(3)的连接管道上;
所述灌浆单元包括气动灌浆泵(6)、高压阀门(8)、进浆流量计(10)、返浆流量计(11)以及连接一体式配浆桶(2)出浆口与作业面灌浆孔的灌浆管道(12)、连接一体式配浆桶(2)返浆口与作业面灌浆孔的返浆管道(13),所述气动灌浆泵(6)、进浆流量计(10)依次设置在灌浆管道(12)上,所述高压阀门(8)、返浆流量计(11)依次设置在返浆管道(13)上;
所述检测单元包括压力传感器(9)、抬动检测仪(14)、密度传感器(15)以及设置于一体式配浆桶(2)内的温度传感器(16),所述压力传感器(9)设置在返浆管道(13)上,所述抬动检测仪(14)设置在作业面若干灌浆孔附近,在所述一体式配浆桶(2)内设置若干密度传感器(15),用于检测配浆浆液和返浆浆液的密度;
所述中央控制单元(1)与所述检测单元、气动浓浆阀门(4)、气动清水阀门(5)、气动灌浆泵(6)、高压阀门(8)、进浆流量计(10)、返浆流量计(11)电路连接,用于获取检测数据及控制阀门和动力装置的启闭;
所述一体式配浆桶包括气动搅拌电机(21)、搅拌桶(22)以及与搅拌桶(22)一体设计在一起的返浆桶(23),所述气动搅拌电机(21)固定于搅拌桶(22)上方且其搅拌杆伸入搅拌桶(22)内;所述中央控制单元(1)为可编程单片机,根据浓浆浆液、返浆浆液的密度以及灌浆作业时所需浆液的体积和密度要求,自动计算配浆中浓浆浆液、返浆浆液与水之间的配比、用量以及排放速度、时间和先后顺序的参数,按照计算得出的参数值进行自动控制配浆,实时监测配浆的密度。
2.如权利要求1所述的气动超高压智能灌浆系统,其特征在于:所述高压阀门(8)可在中央控制单元(1)的控制下,关闭阀门进行纯压式灌浆,或者打开阀门进行循环式灌浆。
3.如权利要求2所述的气动超高压智能灌浆系统,其特征在于:当所述灌浆管道(12)内的灌浆压力高于最大安全阈值时,所述气动灌浆泵(6)自动暂停运行供浆,当灌浆管道(12)内的灌浆压力低于最大安全阈值时,所述气动灌浆泵(6)自动启动运行供浆。
4.如权利要求3所述的气动超高压智能灌浆系统,其特征在于:所述气动灌浆泵(6)通过调节进气口的压力控制实现超高压灌浆,最大灌浆压力达到16MPa。
5.如权利要求4所述的气动超高压智能灌浆系统,其特征在于:所述气动灌浆泵(6)、气动搅拌电机(21)为弱电电压驱动动力装置,驱动电压为36~60V。
6.如权利要求5所述的气动超高压智能灌浆系统,其特征在于:还包括用于系统运行报警的报警器(17)和将监测数据打印输出的打印机(18)。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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