一种混凝土智能泵送系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种混凝土智能泵送系统及操作方法，包括S管的一端与输送管相连，另一端与砼缸相连，还包括安装在料斗左右两侧的搅拌装置；搅拌装置包括液压马达、减速机、搅拌叶片、旋转轴，液压马达经减速机减速后驱动搅拌叶片旋转，混凝土活塞I、II分别安装在砼缸I、II中，信息采集测量模块包括扭矩转速传感器及数据存储单元，扭矩转速传感器安装在搅拌装置左右两侧，智能控制模块包括误差比较单元、反馈调节单元。通过扭矩转速传感器检测搅拌叶片转动过程中的扭矩和转速，并修正后经反馈调节单元调节转速。本发明专利技术结构简单，通过搅拌叶片转速的可调节和左右转速不同步的方法，达到降低搅拌能耗且提高吸料率的目的。

A concrete intelligent pumping system and operation method

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土智能泵送系统及操作方法
本专利技术属于混凝土泵送
，特别涉及一种混凝土智能泵送系统及操作方法。
技术介绍
混凝土泵送由于节省了时间和劳动力、减轻劳动强度、集输送与浇筑于一体、减少成品混凝土的消耗，提高了运输效率，因此广泛应用于交通运输、能源工业、超高楼层等基础设施建设中。泵送过程中，料斗中流场变化很复杂，新拌混凝土具有时变性、触变性，即流变学性能时刻在变化，当前工地上检测混凝土的流动性的好坏，只是在施工前简单的通过坍落度和扩展度来衡量混凝土的流动能力，实际泵送过程是处于一定压力且具有一定初始速度的状态，研究表明，坍落度实验得到的坍落度值与屈服强度相关，而衡量混凝土流变学性能的参数为塑性粘度和屈服强度。所以需要在时间段监控搅拌叶片的转速和平均扭矩，以此监控料斗内混凝土流变性能的变化情况，方便判断泵送过程混凝土的流动性。目前的泵送设备中，搅拌叶片基本上都是位于同一根轴上，根据实验以及仿真证明了混凝土活塞在吸料时，搅拌叶片的转动有利于吸料侧混凝土活塞吸料，非吸料侧的搅拌叶片对吸料影响不大，然而搅拌叶片设置在一根轴上且转速相同，这样使得能耗增加，而又没有达到预期吸料的效果。因此，如何在满足泵送设备泵送工况下，新拌混凝土时刻需要在线检测流动性能好坏的同时，降低泵送设备的能耗是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种混凝土智能泵送系统及操作方法，用于智能控制混凝土泵送过程。本专利技术专利采用的技术方案是：一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，包括：料斗、S管、输送管、搅拌装置、混凝土活塞I、混凝土活塞II、砼缸I、砼缸II、信息采集测量模块、智能控制模块；所述的S管的一端与输送管相连，另一端与砼缸相连；所述的搅拌装置包括液压马达、减速机、搅拌叶片、旋转轴，所述的搅拌装置在料斗左右两侧各安装一个，所述搅拌叶片与所述旋转轴固定连接，并采用所述液压马达经减速机减速后驱动其旋转；所述的混凝土活塞I、II配合安装在砼缸I、II中；所述的信息采集测量模块包括扭矩转速传感器及数据存储单元，所述的扭矩转速传感器在左右两侧的搅拌装置中各安装一个，其安装位置为所述减速机和旋转轴之间，用来检测搅拌叶片转动过程中的扭矩和转速，所述的数据存储单元用于记录扭矩转速传感器测量的扭矩和转速；所述的智能控制模块包括误差比较单元、反馈调节单元。上述的一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，所述的搅拌叶片在料斗左右两侧独立控制及旋转，其安装轴线相同，但工作时转速方向相同但转速大小可以不同。上述的一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，所述的砼缸I与砼缸II不断交替变换用来吸料和推料，变换周期与S管换向的时间T一致；如果砼缸I(II)处于吸料状态，则将对应的料斗区域定义为料斗吸料侧，与之对应的砼缸定义为吸料缸，另一侧料斗区域定义为非料斗吸料侧，与之对应的砼缸定义为非吸料缸。上述的一种混凝土智能泵送系统的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)提供如上所述的一种混凝土智能泵送系统；(2)将新拌混凝土加满至料斗合适位置，启动搅拌装置，同时开始新拌混凝土泵送；(3)根据搅拌叶片是否位于料斗吸料侧设置初始的转速，其中料斗吸料侧的搅拌叶片转速为非料斗吸料侧搅拌叶片转速的n倍(n的取值范围1.5-2.5)。(4)S管与非吸料缸相连，扭矩转速传感器检测当前转速下料斗吸料侧搅拌叶片在时间T内的平均扭矩T1，并通过数据存储单元记录下T1的数值；(5)重复步骤(4)，数据存储单元记录下第i个周期内平均扭矩Ti的数值(i＝2,3···)，智能控制模块中的误差比较单元比较T1、Ti的大小(i＝2,3···)，根据设定的公式计算出修正后转速大小，再通过反馈调节单元调节搅拌叶片的转速；(6)重复步骤(5)，直至泵送结束。上述的一种混凝土智能泵送系统的操作方法，其特征在于，步骤(5)中所述的修正转速满足以下条件：n＝n0+Δn式中：n为修正后的转速，Δn为修正转速，n0为当前转速，T1为第1个周期内料斗吸料侧搅拌叶片的平均扭矩，Ti为第i个周期内料斗吸料侧搅拌叶片的平均扭矩，k为修正系数，k＝(ρg-45τ0)/(ρg+45τ0)，k的取值范围0.1-0.5，τ0为屈服应力，ρ为混凝土密度，g为重力加速度。上述的一种混凝土智能泵送系统的操作方法，其特征在于，步骤(3)中所述的搅拌叶片的转速，其最大转速不得超过初始转速的2倍，最小转速不得小于初始转速0.4倍。附图说明图1混凝土智能泵送系统结构图。图2混凝土智能泵送系统操作流程图。图中：1-料斗，2-S管，3-输送管，4-砼缸I，5-混凝土活塞I，6-砼缸II，7-混凝土活塞II，8-扭矩速度传感器，9-减速机，10-液压马达，11-旋转轴，12-搅拌叶片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进一步描述。给出本专利技术使用一种混凝土智能泵送系统的操作方法，具体如下：(1)提供一种混凝土智能泵送系统；(2)将新拌混凝土加满至料斗合适位置，启动搅拌装置，同时开始新拌混凝土泵送；(3)根据搅拌叶片是否位于料斗吸料侧设置初始的转速，其中料斗吸料侧的搅拌叶片转速为非料斗吸料侧搅拌叶片转速的n倍(n的取值范围1.5-2.5)。更具体的说，设置料斗吸料侧的搅拌叶片初始的转速为36r/min，n＝2，则非料斗吸料侧搅拌叶片转速为18r/min。(4)S管与非吸料缸相连，扭矩转速传感器检测当前转速下料斗吸料侧搅拌叶片在时间T内的平均扭矩T1，并通过数据存储单元记录下T1的数值；更具体的说，T为混凝土活塞吸料的时间，扭矩转速传感器检测36r/min下料斗吸料侧搅拌叶片在时间T＝2.5s内的平均扭矩T1＝365N·m。(5)重复步骤(4)，数据存储单元记录下第i个周期内平均扭矩Ti的数值(i＝2,3···)，智能控制模块中的误差比较单元比较T1、Ti的大小(i＝2,3···)，根据设定的公式计算出修正后转速大小，再通过反馈调节单元调节搅拌叶片的转速；更具体的说，C30混凝土密度2290kg/m3，重力加速度取10m/s2，屈服应力为260Pa，修正系数为0.32，下表给出Ti的3组示例。周期平均扭矩Ti(N·m)扭矩大小比较修正后转速(r/min)2380T1＜T236.473385T1＜T336.634378T1＜T436.42(6)重复步骤(5)，直至泵送结束。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，包括：料斗、S管、输送管、搅拌装置、混凝土活塞I、混凝土活塞II、砼缸I、砼缸II、信息采集测量模块、智能控制模块；所述的S管的一端与输送管相连，另一端与砼缸相连；所述的搅拌装置包括液压马达、减速机、搅拌叶片、旋转轴，所述的搅拌装置在料斗左右两侧各安装一个，所述搅拌叶片与所述旋转轴固定连接，并采用所述液压马达经减速机减速后驱动其旋转；所述的混凝土活塞I、II配合安装在砼缸I、II中；所述的信息采集测量模块包括扭矩转速传感器及数据存储单元，所述的扭矩转速传感器在左右两侧的搅拌装置中各安装一个，其安装位置为所述减速机和旋转轴之间，用来检测搅拌叶片转动过程中的扭矩和转速，所述的数据存储单元用于记录扭矩转速传感器测量的扭矩和转速；所述的智能控制模块包括误差比较单元、反馈调节单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，包括：料斗、S管、输送管、搅拌装置、混凝土活塞I、混凝土活塞II、砼缸I、砼缸II、信息采集测量模块、智能控制模块；所述的S管的一端与输送管相连，另一端与砼缸相连；所述的搅拌装置包括液压马达、减速机、搅拌叶片、旋转轴，所述的搅拌装置在料斗左右两侧各安装一个，所述搅拌叶片与所述旋转轴固定连接，并采用所述液压马达经减速机减速后驱动其旋转；所述的混凝土活塞I、II配合安装在砼缸I、II中；所述的信息采集测量模块包括扭矩转速传感器及数据存储单元，所述的扭矩转速传感器在左右两侧的搅拌装置中各安装一个，其安装位置为所述减速机和旋转轴之间，用来检测搅拌叶片转动过程中的扭矩和转速，所述的数据存储单元用于记录扭矩转速传感器测量的扭矩和转速；所述的智能控制模块包括误差比较单元、反馈调节单元。


2.根据权利要求1所述的一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，所述的搅拌叶片在料斗左右两侧独立控制及旋转，其安装轴线相同，工作时转速方向相同但转速大小可以不同。


3.根据权利要求1所述的一种混凝土智能泵送系统，其特征在于，所述的砼缸I与砼缸II不断交替变换用来吸料和推料，变换周期与S管换向的时间T一致；如果砼缸I(II)处于吸料状态，则将对应的料斗区域定义为料斗吸料侧，与之对应的砼缸定义为吸料缸；另一侧料斗区域定义为非料斗吸料侧，与之对应的砼缸定义为非吸料缸。


4.一种如权利要求1所述的混凝土智能泵送系统的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)提供如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜胜强，周玉鹏，童政钢，曹国栋，谭援强，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43