CN117695923A - 一种充填浆料的连续混合方法以及连续混合和输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充填浆料的连续混合方法以及充填浆料的连续混合和输送系统。充填浆料的连续混合方法包括固体物料稳定输送过程，其中以设定的供料量供给所述固体物料；液体稳定供给过程，其中以设定的供液量供给所述液体；以及浆料稳定混合搅拌和稳定排出过程，其中对所述固体物料和所述液体进行稳定的混合搅拌以形成具有设定浓度的浆料，并且将所述浆料以设定的流量连续稳定的排出，其中通过自适应算法控制系统对所述固体物料稳定输送过程、所述液体稳定供给过程以及所述浆料稳定混合搅拌和稳定排出过程进行集成控制，从而连续稳定地排出所述浆料。根据本发明，能够连续稳定地输送浆料。

Description

一种充填浆料的连续混合方法以及连续混合和输送系统

技术领域

本申请涉及尾矿或矸石连续性搅拌混合的技术领域，具体而言，涉及一种尾矿或矸石连续性搅拌混合并输送的方法和系统。

背景技术

在采矿领域，煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。煤矿开采活动留下大量采空区，如果未及时进行处理，采空区规模越来越大，会造成采空区顶板岩层突然垮落，不仅危及井下作业安全，而且会引起覆岩层甚至地表层的移动和变形，严重时会导致地表塌陷、地裂缝等重大地质灾害，对地表建筑物造成严重破坏。

充填开采是从源头防止地表沉陷，实现以最小生态扰动获取矿产资源，把对生态环境、水土资源和基础设施的影响限制在最低范围内的绿色开采方式。因其安全性、适应性、环保、经济效益等逐步在矿山市场推广，既能处理已有矸石、尾砂、固体废弃物，降低环境污染、矿难事故，又能增加矿山产能，延长寿命。

因此，井下直接分选并充填采空区，是解决矸石占用耕地和环境污染的最佳方法。因此，井下矸石不升井填充，根据矿井下的情况，开发集成化、小型化、智能化、移动式的矸石浆料混合设备，不仅可以改善生态环境，而且具有广阔的市场应用前景与工程实际意义。

针对现有充填方式，希望提供一种充填浆料连续混合的方法和系统，从而实现浆料的集成化、智能化的充填。

发明内容

充填浆料是由一定比例的固体物料(如干粉等)与一定比例的液体(如水等)进行有效混合得到的，能够流动并且不能有水包灰气泡。浆料在混合罐中充分混合并且及时供给排出泵系统，并保持混合罐中物料液位在一定的安全范围内，同时也要保障排出泵浆料充足的运行，这对于物料混合控制系统要求非常高，控制异常则会有多种问题与危害：料水比例不足将不能起到充填效果；搅拌不充分则会造成堵管风险；搅拌量不足则会造成下端排出泵吸空；排出不足则会造成搅拌罐溢流。任何一个问题的发生都将会中断充填作业，甚至会造成设备损坏。为了安全、有效地应用混合系统完成充填作业任务，需要对混合系统控制稳定性进行开发。

本申请的目的在于提供一种对充填浆料进行连续混合的方法和系统，可实现根据浆料特性，将浆料按比例混合搅拌，并有效地连续供给充填泵橇。

为了尽可能减轻或避免以上提到的问题，根据本发明的一方面，发明人开发了一种充填浆料的连续混合方法，其包括：固体物料稳定输送过程，其中以设定的供料量供给所述固体物料；液体稳定供给过程，其中以设定的供液量供给所述液体；以及浆料稳定混合搅拌和稳定排出过程，其中对所述固体物料和所述液体进行稳定的混合搅拌以形成具有设定浓度的浆料，并且将所述浆料以设定的流量连续稳定的排出，其中通过自适应算法控制系统对所述固体物料稳定输送过程、所述液体稳定供给过程以及所述浆料稳定混合搅拌和稳定排出过程进行集成控制，从而连续稳定地排出所述浆料。

进一步地，在混合开始之前，所述自适应算法控制系统根据所述浆料的设定浓度自动计算需要供给的所述固体物料和所述液体的比例，并且根据不同时段的控制需求自动切换控制算法，通过控制供给所述固体物料的输送装置的输送速度来控制所述固体物料的供给量，通过控制所述液体的流量来控制所述液体的供给量，从而使得以具有所述设定浓度的所述浆料中的所述固体物料和所述液体的比例来供应所述固体物料和所述液体。

进一步地，当供给了设定量的所述固体物料和所述液体时，所述自适应算法控制系统控制搅拌装置开始对所述固体物料和所述液体进行稳定的混合搅拌以达到设定的混合程度。

进一步地，当所述固体物料和所述液体被搅拌到设定的所述混合程度以形成具有所述设定浓度的所述浆料时，所述自适应算法控制系统控制排出装置以设定的流量连续稳定地排出所述浆料。

进一步地，所述自适应算法控制系统根据需要还能够控制排出的所述浆料的一部分返回到所述搅拌装置中以进行进一步的搅拌。

进一步地，在开始排出所述浆料之后，所述自适应算法控制系统基于反馈的所述浆料的排出量来实时调节所述固体物料和所述液体的供应量，以使得所述搅拌装置中的液位始终保持在安全液位范围内。

进一步地，在混合结束之后，所述自适应算法控制系统控制所述固体物料的所述输送装置停止输送所述固体物料，并且自动切换控制算法以控制所述液体以设定的流量继续供应设定的时间以对整个混合系统进行清洗。

进一步地，在开始排出所述浆料之后，所述自适应算法控制系统基于由液位测量计测量的所述浆料的液位来自动调整所述固体物料和所述液体的排入流量以及所述浆料的排出流量，以使所述浆料的液位始终保持在安全液位范围内。

进一步地，所述自适应算法控制系统包括PID算法控制系统。

进一步地，所述固体物料为矸石、尾砂、水泥、粉煤灰中的任一种或其任意组合。

进一步地，所述液体包括水或水溶液。

根据本发明的另一方面，发明人提出了一种充填浆料的连续混合和输送系统，其包括混合系统、泵送系统和自适应算法控制系统，所述混合系统用于对形成所述充填浆料的原料进行混合，所述泵送系统连接到所述混合系统并且用于将所述混合系统中的所述充填浆料泵送到充填位置，并且所述自适应算法控制系统用于对所述混合系统和所述泵送系统进行控制以使得连续稳定地输送所述充填浆料。

进一步地，所述混合系统包括输送装置、混合装置和排出装置，所述输送装置用于将形成所述充填浆料的原料输送到所述混合装置，所述混合装置用于对从所述输送装置输送的所述原料进行混合，并且所述排出装置连接到所述混合装置并且将所述混合装置中混合后的所述充填浆料排出。

进一步地，所述原料包括固体物料和液体，所述输送装置包括用于储存所述固体物料的储料斗和用于输送所述固体物料的输送器以及用于供给所述液体的液体输送管汇。

进一步地，所述输送装置、所述混合装置和所述排出装置集成一体，并且所述自适应算法控制系统对所述输送装置、所述混合装置和所述排出装置进行一体化智能控制，使得所述输送装置的所述固体物料的输送速度和所述液体的流量、所述混合装置的搅拌速度和所述浆料的液位以及所述排出装置的排出速度相匹配，从而能够连续稳定地输送所述充填浆料。

进一步地，所述自适应算法控制系统对所述输送装置输送的所述固体物料和所述液体的固液比例进行控制，使得能够实现均匀的浆料浓度。

进一步地，一个所述混合系统能够连接到一个或多个所述泵送系统。

进一步地，一个或多个所述混合系统能够连接到一个所述泵送系统。

进一步地，所述混合系统和所述泵送系统能够集成一体。

进一步地，所述混合装置包括用于测量所述浆料的液位的液位测量计。

进一步地，所述排出装置包括用于测量所述浆料的排出流量的浆料流量计。

进一步地，所述排出装置包括浆料排出泵和浆料循环泵，所述浆料排出泵用于将所述浆料从所述混合装置排出，所述浆料循环泵用于将排出的所述浆料的一部分循环回所述混合装置以进行进一步混合搅拌。

进一步地，所述输送装置包括用于测量所述储料斗的料位的料斗料位检测装置，其中所述料斗料位检测装置能够通过压力传感器来实现。

进一步地，所述输送装置包括用于测量所述液体输送管汇中的所述液体的流量的液体流量计。

进一步地，所述自适应算法控制系统包括供料自适应算法控制子系统、供液自适应算法控制子系统以及浆料的搅拌与排出自适应算法控制子系统，所述供料自适应算法控制子系统控制所述输送装置稳定供给所述固体物料，所述供液自适应算法控制子系统用于控制所述输送装置稳定供给所述液体，以及所述浆料的搅拌与排出自适应算法控制子系统控制所述混合装置安全稳定地对所述浆料进行搅拌并控制所述排出装置连续稳定的排出所述浆料。

进一步地，所述自适应算法控制系统包括PID算法控制系统。

进一步地，所述固体物料为矸石、尾砂、水泥、粉煤灰中的任一种或其任意组合。

进一步地，所述液体包括水或水溶液。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

根据本发明，各控制系统的结果相互影响，保证各子系统的稳定性又同时保障整个系统的稳定性是本发明的关键控制方法。本发明的充填浆料混合控制方法，能够对充填作业浆料混合与供给提供保障，有效避免了因为作业过程中因供料不足、供液不足、混合不足、溢流等产生的充填停止，造成管路堵塞或者设备损坏等问题以及造成作业效果不佳的问题。整个控制过程自动执行，有效降低操作难度和提升了整个系统的作业效果，使得充填作业的安全性和效益最大化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是示出了本发明的充填浆料的混合系统的示意图；

图2是示出了图1所示的充填浆料的混合系统的俯视图；

图3是示出了本发明的充填浆料的连续混合和输送系统沿着浆料输送方向的示意图；

图4示出了本发明的充填浆料的连续混合方法的流程控制示意图；

图5示出了供料自适应算法控制的示意图；

图6示出了绞龙标定的曲线图；

图7示出了供液自适应算法控制的示意图；

图8示出了浆料的搅拌与排出的自适应算法控制的示意图；

图9示出了本发明的料斗料位检测装置的检测原理的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。为了简要的目的，各个部件的附图标记不一定在各个附图中都示出。通常，为了强调的目的，有些附图仅示出了在说明书中参照该附图所描述的相关部件的附图标记，而省略了其他部件的相关标记，但是在不同的附图中对于相同的部件相同的附图标记是通用。相同或相似的部件有时候为了加以区分以方便说明会给该附图标记加上单引号的右上标后缀或者改变附图标记末尾的数字，这只是为了便于说明，并且在无需区分它们时，可以省略该后缀。

图1是示出了本发明的充填浆料的混合系统的示意图；图2是示出了图1所示的充填浆料的混合系统的俯视图；图3是示出了本发明的充填浆料的连续混合和输送系统沿着浆料输送方向的示意图；图4示出了本发明的充填浆料的连续混合方法的流程控制示意图。

本发明的实施例公开了一种充填浆料的混合系统a，该混合系统a包括：输送装置1、混合装置2和排出装置3。

输送装置1包括储料斗11、输送器12、液体输送管汇13、液体流量控制阀14和液体流量计15，其中储料斗11负责接收固体物料(这里，固体物料可以为例如矸石、尾砂、水泥、粉煤灰或其任意组合)，输送器12负责将存放在储料斗11中的固体物料输送到混合装置2内。通过控制输送器12的输送速度，可以控制固体物料的输送量，通过计算可以得出输送固体物料的重量，这样可以通过控制输送器的速度来控制浆料中混合的固体物料的重量。液体输送管汇13负责将液体(例如水或水溶液等)输送到混合装置2内，通过液体流量计15监测液体流量，通过液体流量控制阀14进行液体流量控制，从而实现浆料中混合的液体的比例的调节。输送器12也可以用绞龙输送或者皮带输送。

混合装置2包括搅拌叶片及驱动装置21、混合罐22和液位检测器(例如液位测量计等)23，其中搅拌叶片及驱动装置21对混合罐22内的浆体进行搅拌。液位检测器23负责检测混合罐22内的浆料液位，通过液位反馈，来调控物料的进料与排料速度，使浆体液位处于适宜范围内，利于浆体的混合搅拌。同时根据不同浆料，调节搅拌叶片及驱动装置21的搅拌速度，从而有效进行浆体的混合搅拌。

排出装置3包括排出管汇31、浆料排出泵32、排出泵驱动装置33、浆料流量计34、循环泵驱动装置35、浆料循环泵36和循环管汇37，其中排出泵驱动装置33带动浆料排出泵32将混合罐22内的浆料抽出到排出管汇31中。通过浆料流量计34来监测浆料的排出量。通过控制排出泵驱动装置33可以控制浆料排出泵32的转速，进而调节浆料排出量。通过控制循环泵驱动装置35可以控制浆料循环泵36通过循环管汇37将排出的浆料的至少一部分循环回到混合装置2，进一步进行浆料混合，从而有利于浆料的充分搅拌。

上述结构组成的运行机理如下，输送装置1用于连续为混合装置2输送搅拌所需物料。混合装置2进行浆料搅拌。排出装置3连接到混合装置2，将搅拌的浆料连续的排出，同时将部分浆料循环回混合装置2以进一步进行充分搅拌。

在本发明中，通过一体化电气控制系统通过自适应算法控制来调控浆料浓度以及浆料的排量，从而实现智能化的浆料连续混合和排出。

浆料的连续混合系统的混合稳定性控制方法包括输送装置1输送固体物料的稳定性控制、输送装置1供给液体的稳定性控制以及混合装置2的搅拌稳定性控制和排出装置3的排出稳定性控制。具体地，包括输送器12输送固体物料稳定性控制、液体流量稳定性控制、混合搅拌系统稳定性控制、搅拌罐液位稳定性控制、混合系统安全性控制等控制流程。具体内容如下：

输送器12输送固体物料稳定性控制系统，通过设定的固体物料比例以及最终排量计算出输送器12的运行速度，同时混合罐22的料位检测结果反馈给输送器控制系统的自适应算法，从而对输送器12的输送进行控制。

液体流量稳定性控制系统，通过系统设定的液体比例，根据固体物料的加入自动地进行液体流量的控制，使得浆料按照设定的固液比例进行加入，同时会根据液体流量的检测，对液体系统进行检测，并在供液异常时发出报警，此控制策略中液体流量的控制使用了自适应算法，并且控制的设置量随着固体物料的加入随动变化，保障了控制的稳定性；同时在作业结束时改变液体控制的检测反馈量(流量控制)，将其变为液位控制，以达到作业完成前的清管需求。

混合搅拌系统稳定性控制系统，在参数设置的液位下，进行相应的搅拌，同时也以浆料液位、固体物料投入量、排出流量等参数控制搅拌系统的转速，使得搅拌系统高效且节能。

搅拌罐22的液位稳定性控制系统，通过浆料液位检测，同时根据排入流量与排出流量进行相应的计算，再根据液位差值进行浆料排出泵32的控制与输送器2的控制，使得搅拌罐内的液位保持在安全范围内，同时也能完成相应的搅拌效果。

下面对整个控制系统的控制进行详细描述。首先，在系统开始运行后，自适应算法控制系统开始工作。随着固体物料在储料斗11中的充填，当储料斗11中的固体物料的量达到系统设定的下限之后，自适应算法控制系统根据设定的充填浆料的固液比例控制输送器12和液体输送管汇13以所需的速度和流量分别输送固体物料和液体，使得所述固体物料和所述液体以设定的比例进入混合装置2的混合罐22中。这里需要说明的是，固体物料可以是矸石、尾砂、水泥、粉煤灰、或其任意组合，但不限于此，并且这里使用的液体可以是水或水溶液，同样不限于此。储料斗11中的固体物料的量可以通过称重传感器来测量(下文中将详细说明其原理)，并且液体输送管汇13中的液体的流量可以通过设置在液体输送管汇13上的液体流量计来测量。随着固体物料和液体进入混合罐22中，当液位达到系统设定的设定值时，自适应算法控制系统控制搅拌叶片及驱动装置21对混合罐22内的浆体进行搅拌。需要指出的是，在混合罐22中设置有液位检测器23，液位检测器23的检测结果会实时反馈到自适应算法控制系统，并且自适应算法控制系统也会基于该反馈结果对输送装置1的固体和液体的输送速度和流量进行调节。例如，当混合罐22中的液位低于设定的下限时，可以适当增大固体和液体的输送速度，而当混合罐22中的液位达到或高于系统设定的上限时，可以适当降低固体和液体的输送速度。需要指出的是，由于系统设定的固液比例是固定的，因此自适应算法控制系统会根据固体物料的加入量自动地对液体流量进行控制，使得浆料按照设定的固液比例进行加入，同时会根据液体流量的检测，对液体系统进行检测，并在供液异常时发出报警，由于液体流量的控制使用了自适应算法，并且控制的设置量随着固体物料的加入随动变化，保障了控制的稳定性；同时在作业结束时，由于不需要再充填固体物料，因此需要将控制液体的检测反馈量(流量控制)改变为液位控制，使得控制的液位量的液体能够达到作业完成前的清管需求。进一步地，在从输送装置1输送到混合罐22中的固体物料和液体达到系统设定液位时，自适应算法控制系统控制搅拌叶片及驱动装置21对混合罐22内的浆体进行搅拌，并且还基于液位、固体物料投入量和浆料的排出流量等参数对搅拌叶片及驱动装置21的搅拌速度进行控制，使得搅拌系统高效且节能。另外，在搅拌过程中，自适应算法控制系统根据由混合罐22内的液位检测器检测的液位、固体物料和液体的排入流量以及浆料的排出流量进行相应的计算，再根据液位差值进行浆料排出泵32的控制与输送器12的控制，使得搅拌罐内的液位保持在安全范围内，同时也能完成相应的搅拌效果。

在整个控制系统中，还包括混合系统安全性控制，其贯穿所有控制系统，过程中的液位、流量、转速等数据的报警设置，保障过程中的各控制逻辑安全稳定运行。

参照图3可知，本发明提出了一种充填浆料的连续混合和输送系统，其除了上述混合系统a之外，还包括泵送系统b，其中泵送系统b可以连接到混合系统a并且将从混合系统a排出的浆料连续稳定的输送到充填场地。在这种情况下，上述自适应算法集成控制系统也同时对泵送系统b进行控制，使得浆料能够连续稳定的输送。这里需要说明的是，泵送系统b可以通过优选高压软管将浆料连续稳定的输送到充填位置。如果使用高压软管，其与通常使用的硬管相比能够更加自由地调节其放置位置，因此在充填现场的布局能够更加自由以及合理。图3示出了一个混合系统连接到一个泵送系统b的示例，然而不限于此。例如，一个混合系统a可以连接到两个以上的泵送系统b，即一个混合系统a为两个以上的泵送系统b输送浆料，或者两个以上的混合系统a可以连接到一个泵送系统b，即多个混合系统a为一个泵送系统b输送浆料。这都是可以根据实际施工需求适当设置的。混合系统a和泵送系统b可以根据实际作业工况拆分成分体式以适应不同的场地需求，同时确保整套系统的小型化和集成化。

下面参照图4对控制系统的自适应算法控制进行详细说明。

如图4所示，自适应算法控制包括三个控制模块，即供料自适应算法子系统100、供液自适应算法子系统(图中以供水为例进行描述)200和排出泵自适应算法子系统300。在设备启动之前，首先在设置界面中设置详细的运行参数，例如浆料排量、干湿比例和各控制模块中的自适应算法计算公式中的系数，死区；算法计算公式的积分下限等参数在测试时确定；设置作业排量(即浆料的排出量)、比例系数(即形成浆料的固体物料与液体(如矸石粉与水)的比例)、报警液位、报警压力等运行参数后可开始进行作业。然后控制系统根据图4的控制示意图进行相应控制。系统启动后，供液系统先运行(图中200虚框)，按照控制策略进行搅拌罐内的供液，达到可搅拌条件后启动搅拌电机，同时供料系统启动，开始进行供料。根据设定排量(即设定的浆料的排出量)、混合比例(即形成浆料的固体物料与液体(如矸石粉与水)的比例)、料仓料位等参数自动调整供料系统进料(图中100虚框)。启动排出泵控制系统(图中300虚框)，根据设定排量(即设定的浆料的排出量)、供料供液量、搅拌罐料位等参数自动调整排出系统泵送混合浆料，将混合浆料输送到下一级高压泵送系统。作业结束时，关闭供料系统，供液系统按照洗灌参数运行，进行混合系统清洗作业，清洗后关闭供液系统，液位达到低限位后关闭排出泵控制系统。

具体地，控制系统根据料仓料位(如储料斗11的料位)和搅拌罐料位(如混合罐22的料位)调节供料自适应算法子系统100的设定值，并且控制输送器12启动工作。当输送器12的输送量小于设定值时，控制系统控制输送器12加速，而当输送量不小于设定值时，检测输送量是否大于设定值，如果结果为是，则控制输送器12减速，如此循环，直到输送量与设定值一致。然后控制系统发送供料控制信号控制绞龙电机按照设定值进行供料。将供料控制信号包含的供料信息同时用于计算与供料量相对应的供液的流量。该计算的流量可以用于调节供液自适应算法子系统200的设定值。因为系统运行过程中各种各参数是随时变化的，因此计算的流量也用于供料自适应算法子系统100的控制。根据计算的流量，调节供液自适应算法子系统200的设定值，并且根据供料自适应算法子系统100的供料控制信号启动供液自适应算法子系统200的控制，具体为增加电动阀的开度，当流量小于设定值时，增加电动阀的开度，而当流量不小于设定值时，检测流量是否大于设定值，如果结果为是，则控制电动阀减小开度，如此循环，直到流量与设定值一致。然后控制系统发送供液控制信号控制电动阀与供液阀门按照设定值供液，由液体流量计检测该供液的实际流量，该实际流量也用于供液自适应算法子系统200的控制。供料自适应算法子系统100计算的流量和供液自适应算法子系统200输出的流量同时用于计算输入流量，该计算的输入流量与搅拌罐料位(如混合罐22料位)一起用于调节排出泵自适应算法子系统300的设定值。控制系统控制启动排出泵的排出电机。当排量不大于设定值时，控制排出电机加速，而当排量大于设定值时，控制排出电机减速，然后检测减速后的排量是否小于设定值，如果检测排量小于设定值，则控制排出电机加速，如果不小于设定值，则控制排出电机继续减速，直到排量与设定值一致。然后发送排出控制信号，控制排出电机按照设定值工作以排出浆料，由排出流量计对实际排出的浆料进行检测，并且检测到的浆料流量值也用于排出泵自适应算法子系统300的控制。

参照图5-图8描述供料稳定控制、供液稳定控制以及浆料的搅拌与排出的稳定控制。

图5示出了供料自适应算法控制的示意图；图6示出了绞龙标定的曲线图；图7示出了供液自适应算法控制的示意图；图8示出了浆料的搅拌与排出的自适应算法控制的示意图。

关于供料自适应算法子系统的控制：

对于固体物料输送工艺来说，关键是控制输送器12稳定输送固体物料。在本发明中，采用绞龙等输送器12，其输送固体物料稳定可靠，是保障搅拌物料固液比例的关键因素。例如，通过绞龙的校准标定，确定绞龙转速与绞龙输送的固体物料量的对应关系表，通过变频器控制绞龙驱动电机的转速能够确定固体物料的输送量(参见图6)。具体地，按照以下方式对固体物料的输送进行控制。根据浆料排量需求，设定固体物料的设置参数，控制程序根据储料斗的料仓料位L的检测自动调节固体物料的设置参数值(料仓料位不足料仓抵料位限制Lmin时，固体物料输送设置参数V'自动降低，保障绞龙不会出现空转，储料斗的料仓料位满足安全数值(Lmax>L>Lmin)时，固体物料输送设置参数自动调整到设定值V0以保证系统稳定)；根据绞龙标定的参数表控制变频器以控制绞龙电机转动，根据检测的变频器输出频率F，计算实际输送物料流量V＝(F/传动变比)*3600*转换系数，再算出控制流量差值ΔV＝V’-V，其中V’为设置的物料流量。控制器通过PID控制算法：u(t)＝kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt)，积分的上下限分别是0和t，u(t)≥u0，根据u(t)输出电流i给变频器，变频器根据电流信号控制动力电源给变频电机执行单元；变频电机执行单元驱动绞龙完成物料输送。

关于供液自适应算法子系统的控制：

对于稳定供液工艺来说，不同控制阶段对供液流量的控制不一样，关键是自动调节供液流量，可以通过在不同控制阶段自动切换控制算法来实现供液的自动调节。供液量的稳定控制可以保证物料混合搅拌满足需求。通过设定的排量以及绞龙输送量的对比计算，自动计算出供液流量的设定参数，通过供液流量的检测行程闭环计算，控制供液阀门的开度调节达到稳定可靠的供液流量控制。具体地，按照以下方式对供液进行控制，图7中以供水为例进行了说明。根据设定的排量Q(即设定的浆料的排出量)、干湿比例K(即形成浆料的固体物料与液体(如矸石粉与水)的比例)，通过控制程序根据固体物料实际输送流量V，同时根据工艺需求，混合开始与混合结束以及正常混合的不同工作状态Z自动计算供水设置流量V1’，通过控制电动阀控制供水流量，液体流量计反馈实际供水流量V1，再算出控制流量差值ΔV1＝V1’-V1，控制器通过PID控制算法：u(t)＝kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt)，积分的上下限分别是0和t，u(t)≥u0，根据u(t)输出电流i1，给电动执行器，电动执行器根据电流信号控制阀门开度比例调节以实现供水流量控制。

关于浆料的搅拌与排出的自适应算法子系统的控制：

对于浆料的搅拌和排出工艺，需要对搅拌罐的物料输入进行控制以及对排出离心泵进行控制以实现搅拌罐的液位稳定。通过搅拌罐输入量与输出量的合理控制，能够避免搅拌罐内缺料或者溢罐。根据设定的排量Q(即设定的浆料的排出量)与干湿比例K(即形成浆料的固体物料与液体(如矸石粉与水)的比例)，前段自动进行物料输入的调节，同时在搅拌罐上增加雷达物位计，检测搅拌后的料位，使得对料位进行实时检测；通过调节排出离心泵的转速来控制输出排量，通过输入输出的自动调节，达到控制平衡，达到搅拌罐内的液位稳定。具体地，按照以下方式进行控制。根据设定的排量Q(即设定的浆料的排出量)，检测搅拌罐内的料位H，同时根据工艺需求，混合开始与混合结束以及正常混合的不同工作状态Z，通过控制程序计算排出泵的设定排出流量V2’，排出管路上的浆料流量计反馈实际排出流量V2，再算出输出流量差值ΔV2＝V2’-V2，控制器通过PID控制算法：u(t)＝kp(e(t)+1/Ti∫e(t)dt+Td*de(t)/dt)，积分的上下限分别是0和t，u(t)≥u0；根据u(t)输出电流i2，给排出变频器，排出变频器根据电流信号控制动力电源给变频电机执行单元；变频电机执行单元驱动离心泵完成物料排出。

在图5、图7和图8中均以PID算法为例对供料、供液以及浆料的混合和排出的控制进行了说明，为了对不同子系统的控制进行区分，在各图中各变量和系数后面通过添加不同数字来彼此区分，详见图5、图7和图8。另外，需要说明的是，虽然在图5、图7和图8中均使用了PID算法，但是不限于此，只要能够实现相应的控制，能够使用各种合适的算法。

另一方面，如上所述储料斗11中的固体物料的量可以通过称重传感器来测量。下面参考图9来详细描述其原理。本发明提供了一种新型的料斗料位检测装置，当其进行作业时，如图9所示，储料斗11安装在输送器12上，称重/压力传感器17安装在输送器12下方，输送器12与支撑结构18通过铰接结构安装连接，确保储料斗内物料重量变化可以传递到称重/压力传感器17上，通过程序与算法将不同重量下对应的料位进行标定，从而可以通过称重/压力传感器17来测量储料斗11中的料位。

通常，在现有技术中，在料斗料位检测时会在料斗内安装光学传感器、距离传感器或者是超声波传感器，这些传感器都有一定局限性，料斗内发生堆料或者传感器被粉尘遮盖，影响传感器精度，会造成料位误判，影响设备上料卸料的及时性和准确性，并且传感器位于料斗内，维修保养不方便。如上所述，本发明通过外置称重传感器或各种形式的压力传感器来检测料斗内物料重量，进而反映料位变化，解决了现有技术中料斗料位检测精度差，且需要经常清理光学传感器、距离传感器或者是超声波传感器上附着的粉尘的问题，可避免因物料堆料造成实际料位不准确而导致传感器检测不出来的问题。

本发明的有益效果在于：

根据本发明，将输送浆料系统、混合浆料系统、排出浆料系统集成一体进行智能化控制。实现了浆体的连续性输送，并且实现了设备的小型化、集成化。进一步地，通过控制输送浆料系统，可调节浆料浓度，解决了浆料浓度忽高忽低造成的堵管现象。进一步实现了连续性输送。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (28)

1.一种充填浆料的连续混合方法，其包括：

固体物料稳定输送过程，其中以设定的供料量供给所述固体物料；

液体稳定供给过程，其中以设定的供液量供给所述液体；以及

浆料稳定混合搅拌和稳定排出过程，其中对所述固体物料和所述液体进行稳定的混合搅拌以形成具有设定浓度的浆料，并且将所述浆料以设定的流量连续稳定的排出，

其中通过自适应算法控制系统对所述固体物料稳定输送过程、所述液体稳定供给过程以及所述浆料稳定混合搅拌和稳定排出过程进行集成控制，从而连续稳定地排出所述浆料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在混合开始之前，所述自适应算法控制系统根据所述浆料的设定浓度自动计算需要供给的所述固体物料和所述液体的比例，并且根据不同时段的控制需求自动切换控制算法，通过控制供给所述固体物料的输送装置的输送速度来控制所述固体物料的供给量，通过控制所述液体的流量来控制所述液体的供给量，从而使得以具有所述设定浓度的所述浆料中的所述固体物料和所述液体的比例来供应所述固体物料和所述液体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中当供给了设定量的所述固体物料和所述液体时，所述自适应算法控制系统控制搅拌装置开始对所述固体物料和所述液体进行稳定的混合搅拌以达到设定的混合程度。

4.根据权利要求3所述的方法，其中当所述固体物料和所述液体被搅拌到设定的所述混合程度以形成具有所述设定浓度的所述浆料时，所述自适应算法控制系统控制排出装置以设定的流量连续稳定地排出所述浆料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述自适应算法控制系统根据需要还能够控制排出的所述浆料的一部分返回到所述搅拌装置中以进行进一步的搅拌。

6.根据权利要求4所述的方法，其中在开始排出所述浆料之后，所述自适应算法控制系统基于反馈的所述浆料的排出量来实时调节所述固体物料和所述液体的供应量，以使得所述搅拌装置中的液位始终保持在安全液位范围内。

7.根据权利要求4所述的方法，其中在混合结束之后，所述自适应算法控制系统控制所述固体物料的所述输送装置停止输送所述固体物料，并且自动切换控制算法以控制所述液体以设定的流量继续供应设定的时间以对整个混合系统进行清洗。

8.根据权利要求4所述的方法，其中在开始排出所述浆料之后，所述自适应算法控制系统基于由液位测量计测量的所述浆料的液位来自动调整所述固体物料和所述液体的排入流量以及所述浆料的排出流量，以使所述浆料的液位始终保持在安全液位范围内。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述自适应算法控制系统包括PID算法控制系统。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述固体物料为矸石、尾砂、水泥、粉煤灰中的任一种或其任意组合。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述液体包括水或水溶液。

12.一种充填浆料的连续混合和输送系统，其包括混合系统(a)、泵送系统(b)和自适应算法控制系统，所述混合系统(a)用于对形成所述充填浆料的原料进行混合，所述泵送系统(b)连接到所述混合系统(a)并且用于将所述混合系统(a)中的所述充填浆料泵送到充填位置，并且所述自适应算法控制系统用于对所述混合系统(a)和所述泵送系统(b)进行控制以使得连续稳定地输送所述充填浆料。

13.根据权利要求12所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述混合系统(a)包括输送装置(1)、混合装置(2)和排出装置(3)，所述输送装置(1)用于将形成所述充填浆料的原料输送到所述混合装置(2)，所述混合装置(2)用于对从所述输送装置(1)输送的所述原料进行混合，并且所述排出装置(3)连接到所述混合装置(2)并且将所述混合装置(2)中混合后的所述充填浆料排出。

14.根据权利要求13所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述原料包括固体物料和液体，所述输送装置(1)包括用于储存所述固体物料的储料斗(11)和用于输送所述固体物料的输送器(12)以及用于供给所述液体的液体输送管汇(13)。

15.根据权利要求14所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述输送装置(1)、所述混合装置(2)和所述排出装置(3)集成一体，并且所述自适应算法控制系统对所述输送装置(1)、所述混合装置(2)和所述排出装置(3)进行一体化智能控制，使得所述输送装置(1)的所述固体物料的输送速度和所述液体的流量、所述混合装置(2)的搅拌速度和所述浆料的液位以及所述排出装置(3)的排出速度相匹配，从而能够连续稳定地输送所述充填浆料。

16.根据权利要求15所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述自适应算法控制系统对所述输送装置(1)输送的所述固体物料和所述液体的固液比例进行控制，使得能够实现均匀的浆料浓度。

17.根据权利要求12所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中一个所述混合系统(a)能够连接到一个或多个所述泵送系统(b)。

18.根据权利要求12所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中一个或多个所述混合系统(a)能够连接到一个所述泵送系统(b)。

19.根据权利要求12所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述混合系统(a)和所述泵送系统(b)能够集成一体。

20.根据权利要求13所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述混合装置(2)包括用于测量所述浆料的液位的液位测量计(23)。

21.根据权利要求13所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述排出装置(3)包括用于测量所述浆料的排出流量的浆料流量计(34)。

22.根据权利要求13所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述排出装置(3)包括浆料排出泵(32)和浆料循环泵(36)，所述浆料排出泵(32)用于将所述浆料从所述混合装置(2)排出，所述浆料循环泵(36)用于将排出的所述浆料的一部分循环回所述混合装置(2)以进行进一步混合搅拌。

23.根据权利要求14所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述输送装置(1)包括用于测量所述储料斗(11)的料位的料斗料位检测装置，其中所述料斗料位检测装置能够通过压力传感器来实现。

24.根据权利要求14所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述输送装置(1)包括用于测量所述液体输送管汇(13)中的所述液体的流量的液体流量计(15)。

25.根据权利要求15所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述自适应算法控制系统包括供料自适应算法控制子系统、供液自适应算法控制子系统以及浆料的搅拌与排出自适应算法控制子系统，所述供料自适应算法控制子系统控制所述输送装置(1)稳定供给所述固体物料，所述供液自适应算法控制子系统用于控制所述输送装置(1)稳定供给所述液体，以及所述浆料的搅拌与排出自适应算法控制子系统控制所述混合装置(2)安全稳定地对所述浆料进行搅拌并控制所述排出装置(3)连续稳定的排出所述浆料。

26.根据权利要求12所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述自适应算法控制系统包括PID算法控制系统。

27.根据权利要求14所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述固体物料为矸石、尾砂、水泥、粉煤灰中的任一种或其任意组合。

28.根据权利要求14所述的充填浆料的连续混合和输送系统，其中所述液体包括水或水溶液。