CN207325581U - 一种自行式土壤修复设备的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自行式土壤修复设备的自动控制系统，以柴油机作为动力，通过在发动机上安装检测元件实现对发动机的监控。自动控制系统由蓄电池、控制器、显示器、发动机电气系统、车身电气系统构成液压分配控制系统，通过对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件的一些温度、压力、速度、开关量的检测，并将有关检测数据输入给土壤修复机的控制器，控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行复合控制。使发动机功率与液压泵功率实时匹配，实现主机输出功率对外负载的计算机动态跟随控制，达到土壤修复机负载做业系统的最优控制，实现土壤修复机动力性、经济性的完美结合。

Description

一种自行式土壤修复设备的自动控制系统

技术领域

本实用新型属于设备自动控制技术领域，涉及修复和改良土壤的一体化设备自动控制系统。

背景技术

由于长期的工业生产活动影响，导致工业企业场地土壤污染形势日益突出，城市化进程的加快决定了原有土地功能的转变，然而这些场地存在的污染问题影响了土地的再开发与利用。污染场地给人类健康带来了极大的威胁，近些年来，有关污染场地造成危害的事件屡见报端。这些污染场地表现出类型多，污染源复杂，危害范围广等特点，在进行污染场地修复、开发与再利用时，由于缺乏实用、经济、高效的土壤修复技术，土地的开发再利用遭遇困难。同时近年来，像上海市继世博公园、徐汇滨江绿地等大兴公共绿地开发之后，在十二五期间提出将新建迪士尼核心绿地等大型公共绿地。要实现高质量园林建设，除了选择好的苗木，还需要优质的绿化土来扶持植物的生长。但由于上海地处沿海工业地带，过度工业活动导致土质退化严重，此外，上海土质中性偏碱，粘稠大，如果直接利用，将难以满足园林建设和质量管理越来越高的要求。对此，上海在十二五期间提出并强调需通过绿化土壤改良来优化绿地植物生长环境。随着我国污水处理能力的提升，污泥产量大幅增长。到2015年，全国每年约产生3359万吨，即日产污泥9.2万吨。大量的污泥如果得不到有效的处理处置，会对水体、土壤和大气造成极大的危害和负担。

目前，我国的土壤修复、园林绿化土改良、污泥无害化处理的相关需求旺盛，且土壤修复、园林绿化土改良、污泥无害化处理技术上存在诸多通性，均需要将污染土壤（原土壤、污泥）与药剂均匀混合。但目前的现有技术中使用土工机械设备对污染土壤、污泥进行稳定化处理以及园林绿化土改良，存在破碎不够充分、加药困难、混合搅拌不均匀等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种修复和改良土壤的一体化模块化集成设备，以实现修复污染土壤以达到环保目标或改良土壤以符合园林绿化土的要求。

本实用新型的修复和改良土壤（污泥）的一体化模块化集成设备，由土壤筛分斗（备污泥筛分斗）、进料输送机、进料滚筒（后置料位开关）、加药料斗、混合破碎仓（内含切土刀组和混合破碎锤系统）、出料输送机、刮板设备、内燃发动机、液压站、UPS电源、自控系统、底座（平板车或履带）构成。筛分斗的投入口低，向前方倾斜，并在底部设置了带齿滚轴；进料输送机设置在筛分斗和加药斗的底部，用于运输土壤（污泥）和提供加药的平台；进料滚筒设置在筛分斗的底部进料输送机的上方，以压实进料土壤（污泥）；料位开关位于进料滚筒后端进料输送机上方，用于测量进料土壤（污泥）；加药斗位于进料输送机的上方, 可储存3到4立方米固体药剂；混合破碎仓位于进料输送机后面，仓内的切土刀刀头与进料输送机相切，便于刮掉进料输送机上运输的土壤（污泥），在仓内除了有切土刀设备外，还设置有三组旋转锤系统，用于破碎进料土壤（污泥）以及混合均匀土壤（污泥）和药剂；出料输送机由水平和倾斜的两段组成，水平段位于混合破碎仓底部，与倾斜段连接将处理后的土壤（污泥）送出；刮板设备位于出料输送机后端，用于刮除出料输送机上的土壤（污泥）。

上述本实用新型中所述的进料输送机、进料滚筒（后置料位开关）、出料输送机、刮板设备、内燃发动机、液压站、UPS电源、底座（平板车或者履带式）采用现有技术中的公知技术，有关上述公知技术方案，本领域的技术人员均已经了解，在此不再赘述。

本实用新型的具体技术方案是：一种自行式土壤修复设备的自动控制系统，该自动控制系统对自行式土壤修复设备进行全自动控制，控制的核心对象主要包含筛分斗、进料输送机、进料滚筒（后置料位开关）、加药斗（分为固体药剂加药斗和液体药剂加药斗）、混合破碎仓（含旋转切土刀组和旋转锤系统）、出料输送机、刮料板、内燃发动机、液压系统、蓄电池组、行驶装置、起吊机组成。

该设备以柴油机作为动力，通过在发动机上安装检测元件实现对发动机的监控。自动控制系统由蓄电池、控制器、显示器、发动机电气系统、车身电气系统构成液压分配控制系统，通过对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件（液压缸、液压马达）的一些温度、压力、速度、开关量的检测，并将有关检测数据输入给土壤修复机的控制器，控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行复合控制。

进一步的，所述的蓄电池，系统电源为直流24V电压供电，并作为发动机启动电源；交流发电机给蓄电池充电以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器，由钥匙开关控制，保证电源系统的安全性。

进一步的，所述的发电机，钥匙开关在启动位置用于启动发动机；钥匙开关打在断开位置，电源继电器断电以切断电路系统；调节发动机档位旋钮可以调节发动机转速，根据不同工况设置不同发动机转速，保证设备处理满足要求。

进一步的，所述的显示器，用于集中监视修复机的运行状态并作出声音报警。可监控蓄电池电量、发动机相关状态、散热器状态、鳞板输送机状态、加药料斗状态、混合破碎仓状态、皮带输送机状态、行走系统状态、整机工作模式，以及其它需要监视的温度、压力报警值等。

进一步的，所述的控制器，整机综合控制发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件等的相关信息，使发动机功率与液压泵功率实时匹配，实现主机输出功率对外负载的计算机动态跟随控制，达到土壤修复机负载做业系统的最优控制。

进一步的，所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和进料输送机，进料输送机位于土壤筛分斗下面，进料输送机马达对应液压管路上的电磁换向阀得电切换油路方向，使马达正转或反转，从而驱动进料输送机前进或后退。

进一步的，所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和进料滚筒，进料滚筒位于进料输送机的进料口上方，用于压实铺匀进料土壤；进料滚筒马达对应液压管路上的电磁换向阀得电切换油路方向，使马达正转或反转，从而驱动进料滚筒正转或反转。

进一步的，所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和加药斗，加药斗位于筛分斗之后，进料输送机上面，用于给输送的土壤加药；加药斗底部有两个旋转马达，通过马达对应液压管路上的电磁换向阀得电使两个马达逆向旋转，使药物充分搅拌后，从加药斗底部的开孔掉落在给料输送机送来的土壤上。

进一步的，所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和混合破碎仓，混合破碎仓含一组旋转切土刀和三组旋转锤，旋转切土刀用于剥落粘在进料输送带上的土壤，旋转锤高速旋转，用于充分混合破碎土壤与药剂；切土刀马达和三组旋转锤马达分别对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使切土刀马达与旋转锤马达相互面对面旋转。

进一步的，所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和出料输送机，充分混合处理过的土壤落在出料输送机上，在密封条件下被送出；出料输送机马达对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使马达转动驱动出料输送机送料出去。

进一步的，在其末端安转了一个后切刀，用于剥落出料输送机末端的粘土；后切刀对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使后切刀马达旋转驱动后切刀转动。

进一步的，在进料滚筒位置安装了一个料位探测器，用于探测进料输送机的送料量，料位计检测到的信号传送至控制器，通过内部逻辑运算，计算出需要的加药量，从而去控制加药料斗旋转马达的快慢。

进一步的，所述的自动行驶装置，其地盘履带上装有两个行走马达，通过行走马达对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使行走马达旋转整机行走。

进一步的，所述的自行式土壤修复设备，集发动机、蓄电池组、液压系统、控制柜与一体，自带动力系统与控制系统，不受场地资源条件限制，可以自如转场运行。

进一步的，所述的自动控制系统，设置有行走模式、手动模式、自动模式；行走模式不能运行其它给送料相关各执行机构马达。在手动模式时，可对每一个单体模块进行单独操作，方便调试、清理、检修等。自动模式时，控制器综合各种设定值及检测值，动态自动跟随控制，达到土壤修复机负载做业系统的最优控制。

进一步的，所述的控制系统在自动模式下，根据土质不同，还分为四种工作状态，分别是正常、高速、低速、最大状态。正常状态对应广范围土质；高速状态下，混合破碎仓内的旋转切土刀和旋转锤高速旋转,生产出高品质的改良土；低速状态下，主要针对土壤中混入高品质砂石情况，降低切土刀和旋转锤的速度,减低维护成本；最大状态最大化运行原料土输送带,实现大的工作量。

进一步的，所述的起吊机，集成于整机的一侧，用于给加药料斗上料以及加药料斗本体的安装拆卸工作；吊机的起升高度及回转半径，通过控制相应的马达及油缸回路，使其正常工作。

进一步的，所述的破碎仓有破碎仓，当土壤修复设备运转时，舱盖处于关闭状态，用于保护设备本体及设备周围的人或物不受损坏，停机检修或清理是，开盖进行相应工作；通过控制破碎仓盖油缸液压回路的电磁阀开闭，推动油缸前进后退，从而驱动破碎仓盖打开关闭。

本实用新型的工作原理是：将污染土壤（原土壤、污泥）输送到筛分斗中，通过筛分斗底部的带齿滚轴实现对土壤（污泥）的初步破碎和筛分。土壤（污泥）中的小颗粒将会进入底下的进料输送机，在进料输送机的入口上方按照输送机的传送方向依次布置有进料滚筒和料位开关，进料滚筒压实进料土壤（污泥）。在传送过程中，传送带上方的加药斗向土壤（污泥）加药。传送带将进料土壤（污泥）送往破碎混合仓，仓内的切土刀剥落粘在传送带上的土壤（污泥），高速旋转的旋转锤混合破碎土壤（污泥）。经过处理的土壤（污泥）落在出料输送机上，在密封条件下被送出，在传送带出口被刮料板刮落皮带表层附着的土壤（污泥）。

附图说明

图1是本实用新型的修复或改良土壤的一体化模块化集成设备的结构示意图。

图2是本实用新型的自行式土壤修复设备的自动控制系统示意图。

图3是液压控制阀组的控制压力、流量示意图。

图4是启动和停机流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的修复和改良土壤（污泥）的一体化模块化集成设备的结构示意图，由底座1、进料输送机2、筛分斗3、进料滚筒4、加药斗5、切土刀组6、旋转锤7、混合破碎仓8、内燃发动机9、出料输送机10、刮料板11构成。

如图2是本实用新型的自行式土壤修复设备的自动控制系统示意图。

如图3是液压控制阀组的控制压力、流量示意图。

本实用新型的工作过程是：

1.利用挖掘机的抓斗将污染土壤（原土壤、污泥）放入设备的筛分斗3，通过筛分斗3底部的带齿滚轴实现对土壤（污泥）的初步破碎和筛分。

2.土壤中的小颗粒将会进入底下的进料输送机2，在进料输送机2的入口上方的进料滚筒4压实进料土壤（污泥）。

3.在进料输送机2的传送过程中，加药斗5向土壤（污泥）进行加药。

4.进料输送机2将土壤送往混合破碎仓8内，混合破碎仓8内切土刀组6剥落粘在进料输送机2传送带上的土壤（污泥），仓内高速旋转的旋转锤7破碎土壤（污泥），并混合土壤（污泥）和药剂。

5.经过处理的土壤（污泥）落在出料输送机10的传送带上，在密封条件下被送出，在出料输送机出口被刮料板11挂落皮带表层附着的土壤（污泥）。

本实用新型的一种修复和改良土壤（污泥）的一体化模块化集成设备，旨在修复污染土壤以达到环保目标，改良土壤以符合园林绿化土的要求，污泥得以无害化处理。其原理是通过控制各机械部件的运行方向，使污染土壤与修复药剂充分混合破碎，以改变其各方面的性质，达到期望的目标，该设备的启动和停机流程如图4所示。

Claims (18)

1.一种自行式土壤修复设备的自动控制系统，该自动控制系统对自行式土壤修复设备进行全自动控制，控制的核心对象主要包含筛分斗、进料输送机、进料滚筒、加药斗、混合破碎仓、出料输送机、刮料板、内燃发动机、液压系统、蓄电池组、行驶装置、起吊机组成；

该设备以柴油机作为动力，通过在发动机上安装检测元件实现对发动机的监控；

自动控制系统由蓄电池、控制器、显示器、发动机电气系统、车身电气系统构成液压分配控制系统，通过对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件的一些温度、压力、速度、开关量的检测，并将有关检测数据输入给土壤修复机的控制器，控制器综合各种测量值、设定值和操作信号发出相关控制信息，对发动机、液压泵、液压控制阀和整机进行复合控制。

2.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的蓄电池，系统电源为直流24V电压供电，并作为发动机启动电源；交流发电机给蓄电池充电以维持蓄电池电量和稳定系统电压；蓄电池输出端装设电源继电器，由钥匙开关控制，保证电源系统的安全性。

3.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的发动机，钥匙开关在启动位置用于启动发动机；钥匙开关打在断开位置，电源继电器断电以切断电路系统；调节发动机档位旋钮可以调节发动机转速，根据不同工况设置不同发动机转速，保证设备处理满足要求。

4.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的显示器，用于集中监视修复机的运行状态并作出声音报警；可监控蓄电池电量、发动机相关状态、散热器状态、鳞板输送机状态、加药料斗状态、混合破碎仓状态、皮带输送机状态、行走系统状态、整机工作模式，以及其它需要监视的温度、压力报警值。

5.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的控制器，整机综合控制发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件的相关信息，使发动机功率与液压泵功率实时匹配，实现主机输出功率对外负载的计算机动态跟随控制，达到土壤修复机负载做业系统的最优控制。

6.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和进料输送机，进料输送机位于土壤筛分斗下面，进料输送机马达对应液压管路上的电磁换向阀得电切换油路方向，使马达正转或反转，从而驱动进料输送机前进或后退。

7.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和进料滚筒，进料滚筒位于进料输送机的进料口上方，用于压实 铺匀进料土壤；进料滚筒马达对应液压管路上的电磁换向阀得电切换油路方向，使马达正转或反转，从而驱动进料滚筒正转或反转。

8.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和加药斗，加药斗位于筛分斗之后，进料输送机上面，用于给输送的土壤加药；加药斗底部有两个旋转马达，通过马达对应液压管路上的电磁换向阀得电使两个马达逆向旋转，使药物充分搅拌后，从加药斗底部的开孔掉落在给料输送机送来的土壤上。

9.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和混合破碎仓，混合破碎仓含一组旋转切土刀和三组旋转锤，旋转切土刀用于剥落粘在进料输送带上的土壤，旋转锤高速旋转，用于充分混合破碎土壤与药剂；切土刀马达和三组旋转锤马达分别对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使切土刀马达与旋转锤马达相互面对面旋转。

10.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的车身电气系统构成液压分配控制系统和出料输送机，充分混合处理过的土壤落在出料输送机上，在密封条件下被送出；出料输送机马达对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使马达转动驱动出料输送机送料出去。

11.如权利要求10所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的出料输送机，在其末端安转了一个后切刀，用于剥落出料输送机末端的粘土；后切刀对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使后切刀马达旋转驱动后切刀转动。

12.如权利要求7所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的进料滚筒机，在进料滚筒位置安装了一个料位探测器，用于探测进料输送机的送料量，料位计检测到的信号传送至控制器，通过内部逻辑运算，计算出需要的加药量，从而去控制加药料斗旋转马达的快慢。

13.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的自动行驶装置，其地盘履带上装有两个行走马达，通过行走马达对应液压管路上的电磁换向阀得电控制油路方向，使行走马达旋转整机行走。

14.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的自行式土壤修复设备，集发动机、蓄电池组、液压系统、控制柜与一体，自带动力系统与控制系统，不受场地资源条件限制，可以自如转场运行。

15.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的自动控 制系统，设置有行走模式、手动模式、自动模式；行走模式不能运行其它给送料相关各执行机构马达；在手动模式时，可对每一个单体模块进行单独操作，方便调试、清理、检修；自动模式时，控制器综合各种设定值及检测值，动态自动跟随控制，达到土壤修复机负载做业系统的最优控制。

16.如权利要求15所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的控制系统在自动模式下，根据土质不同，还分为四种工作状态，分别是正常、高速、低速、最大状态；正常状态对应广范围土质；高速状态下，混合破碎仓内的旋转切土刀和旋转锤高速旋转,生产出高品质的改良土；低速状态下，主要针对土壤中混入高品质砂石情况，降低切土刀和旋转锤的速度,减低维护成本；最大状态最大化运行原料土输送带,实现大的工作量。

17.如权利要求1所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的起吊机，集成于整机的一侧，用于给加药料斗上料以及加药料斗本体的安装拆卸工作；吊机的起升高度及回转半径，通过控制相应的马达及油缸回路，使其正常工作。

18.如权利要求9所述的自行式土壤修复设备的自动控制系统，其特征在于：所述的破碎仓有破碎仓，当土壤修复设备运转时，舱盖处于关闭状态，用于保护设备本体及设备周围的人或物不受损坏，停机检修或清理时，开盖进行相应工作；通过控制破碎仓盖油缸液压回路的电磁阀开闭，推动油缸前进后退，从而驱动破碎仓盖打开关闭。