基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法及系统。在充填料浆制备的搅拌阶段，采集电机工作电流；基于预设的数字关系模型，通过搅拌阶段的电机工作电流确定充填料浆浓度的数据；其中，数字关系模型基于所述搅拌阶段的电机工作电流和充填料浆浓度建立；根据预设充填料浆浓度值，确定所述充填料浆浓度的数据是否满足充填料浆制备的设计要求；通过所述充填料浆制备的PID控制回路，根据所述进料段充填材料的加减量调节所述进料段的充填材料的量。本发明专利技术通过采集搅拌阶段的电机工作电流并对搅拌阶段充填料浆浓度进行实时监测并且及时反馈调节，以此来提高充填料浆浓度的稳定性，对比现有的调控方法具有高效性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法及系统
本专利技术属于矿山充填
，涉及矿山充填中一种基于电流信号的料浆充填浓度的调控方法及系统，特别涉及一种基于搅拌阶段电学信号的数值以调控充填料浆浓度的反馈方法及系统。
技术介绍
矿山充填料浆制备阶段是一个动态连续的过程，充填料浆制备阶段，现有的操作工艺一般包括三个自动控制系统，分别为进料阶段的开环控制系统、搅拌阶段液位反馈调节系统和搅拌出口管道充填料浆浓度反馈调节的闭环控制系统。其中，开环控制系统是按照料浆设计配比控制进料量，闭环控制系统是在搅拌设备底部管道加装浓度计和流量计，主要对充填料浆浓度与搅拌液位实时监测，对比与设计值差别，反馈给料浆进料阶段（计量设备等）或底部管道阀门的PLC系统，实时调整料浆配比（材料用量或用水量）或调整底部管道阀门开合度。图1示出了现有的基于搅拌出口管道的充填料浆反馈调节系统。如图1所示，在整个充填料浆制备自控系统中，通过一个闭环系统实现基于搅拌出口管道的充填料浆反馈调节，当底部浓度计实测充填料浆浓度与设计浓度存在差别时，系统做出响应，反馈至进料阶段，通过采取增加或减小材料使用量来调节后续的充填料浆浓度。但是，即便根据系统反馈信息调节了材料使用量，此时在调节之前所产生的不符合设计浓度要求的充填料浆已由管道输送至井下，这个时候采取的调控措施没有任何现实意义，反而会引起整个制备系统的大震荡。可见，该调节流程具有明显的响应时间长，调控措施滞后等明显缺点。比如，申请号为201810332168.0的中国专利申请所公开的底流浓度自适应调控的膏体浓密机及精准监测与调控方法，其中浓密机包括浓密池、稀释絮凝系统、剪切脱水系统、底流循环系统、监测系统、预测系统、自动调控系统，通过包括浓度计、流量计、浊度计、压力传感器、扭矩传感器等各种仪表在内的监测系统获取实时监测数据，将监测数据传输给预测系统，预测系统预测出下一时段底流浓度、溢流浊度和扭矩，自动调控系统根据预测结果对阀、输送泵、驱动电机发送调控指令，进行实时调控，保证底流质量浓度稳定在目标值附近。该专利申请的膏体充填工艺中，根据膏体充填所需充填体强度，通过设定目标底流质量浓度，自动调控系统进行自动调控，以达到目标底流质量浓度控制，监测设备整体设置在装置的底部，在调控过程中根据所需充填体强度的单项数据进行系统的自动调控，而设定目标底流质量浓度，充填体的强度不仅与料浆质量浓度有关，也与各种充填材料的精确配比相关，并且在底部设置监测设备反馈具有滞后性，针对现有技术方案中具有的响应时间长，调控措施滞后等明显缺点仍然无法解决。整个矿山充填料浆浓度控制系统的稳定精确性取决于控制策略的时效性，然而通过上述闭环控制阶段来反馈调节充填料浆浓度的方法为后馈响应，在制备过程具有非线性、慢时变、来料波动大、过渡时间长、滞后性等问题，严重降低了料浆搅拌出口管道中充填料浆浓度的稳定性，当搅拌出口管道安装的浓度计识别出充填料浆浓度不符合设计浓度时，不符合设计要求的料浆已进管道输送，当进料段做出响应时，已明显存在滞后，并且使该系统一直处于反馈调节过程中，影响系统的高效及稳定运行。从自动化角度来看，除进料阶段的开环控制外，目前的反馈调节存在明显的滞后性，加之充填材料不稳定输入的影响，因此基于搅拌出口管道处的充填料浆浓度反馈调控进料阶段，不具有先进性。申请号为201420594093.0的中国专利申请公开的混凝土均质性在线监测用搅拌机工作电流采集及数传电路，工作过程是：搅拌机拌和混凝土的过程中，交流电流传感器对搅拌机电机的工作电流进行实时监测并将所监测到的电流信号输出，通过RS-485通信电路模块将电流信号和时钟信号一起传输给计算机，为计算机根据搅拌机的电流计算判断混凝土的匀质性提供了精确可靠的数据。当计算机根据搅拌机的电流计算判断得到混凝土的匀质性并显示出来后，拌和站操作员在混凝土搅拌过程中，就能够实时在线监控新拌混凝土的匀质性，能够有效降低操作人员的工作强度，有助于提高混凝土合格率，增加混凝土生产效率。该专利申请主要提供了一种通过搅拌机的电流计算混凝土的匀质性并通过计算机显示混凝土匀质性的一种电路，该技术方案仅可以在计算机上观察混凝土的匀质性，并不能针对混凝土匀质性的问题进行自动调整。
技术实现思路
针对现有充填料浆制备过程中，具有的非线性、慢时变、来料波动大、过渡时间长、滞后性等问题，本专利技术的目的在于提供一种基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，该方法具有实时监控、反馈及时、稳定输出等优点。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，包括以下步骤：步骤S1：在充填料浆制备的搅拌阶段，采集所述搅拌阶段的电机工作电流；步骤S2：基于预设的数字关系模型，通过所述搅拌阶段的电机工作电流确定充填料浆浓度的数据；其中，所述数字关系模型基于所述搅拌阶段的电机工作电流和充填料浆浓度建立；步骤S3：根据预设充填料浆浓度值，确定所述充填料浆浓度的数据是否满足充填料浆制备的设计要求；其中，如果所述充填料浆浓度的数据不满足充填料浆制备的设计要求，则根据所述预设充填料浆浓度值和所述充填料浆浓度的数据，确定所述充填料浆制备的进料段充填材料的加减量；步骤S4：通过所述充填料浆制备的PID控制回路，根据所述进料段充填材料的加减量调节所述进料段充填材料的量。优选的方案，所述数字关系模型中所涉及的变量包括进料段充填材料的加减量、进料段预设充填材料的量、搅拌阶段的电机工作电流、搅拌阶段的实时料浆浓度、搅拌阶段的标准料浆浓度、输出段实时料浆浓度、输出段标准料浆浓度等变量。优选的方案，通过所述搅拌阶段的电机工作电流和所述充填料浆浓度的数字关系模型计算出相应时刻t所述充填料浆浓度值Ct，将所述充填料浆浓度值Ct和所述预设充填料浆浓度值Cd对比，通过差值公式：，判断差值是否在要求范围内，其中，如果所述充填料浆浓度值Ct的数据不在差值要求范围内，则表示所述充填料浆浓度的数据不满足充填料浆制备的设计要求。优选的方案，识别所述充填料浆浓度值，计算进料段充填材料的加减量，通过所述充填料浆浓度值及所述搅拌阶段的电机工作电流，对比所述预设充填料浆浓度值，换算出各充填材料的加减量。优选的方案，所述PID控制回路根据需要加或减的所述充填材料，调节对应的充填材料进料电机转速，调整对应的充填材料量。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控系统，用于执行上述基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，包括开环控制系统、搅拌反馈调节系统和闭环监测系统；所述开环控制系统是按照所述预设充填料浆设计配比控制所述进料段充填材料的量的控制系统；所述搅拌反馈调节系统是根据所述搅拌阶段的电机工作电流推算出所述进料段充填材料的加减量并反馈至相应控制系统进行调节；所述闭环监测系统是在搅拌设备底部管道加装浓度计与流量计，对所述充填料浆浓度与搅拌液位实时监测，对比搅拌阶段与预设充填料浆设计值差别的监测系统。优选的方案，在所述搅拌反馈系统内部设置有PID控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：在充填料浆制备的搅拌阶段，采集所述搅拌阶段的电机工作电流；/n步骤S2：基于预设的数字关系模型，通过所述搅拌阶段的电机工作电流确定充填料浆浓度的数据；其中，所述数字关系模型基于所述搅拌阶段的电机工作电流和充填料浆浓度建立；/n步骤S3：根据预设充填料浆浓度值，确定所述充填料浆浓度的数据是否满足充填料浆制备的设计要求；其中，如果所述充填料浆浓度的数据不满足充填料浆制备的设计要求，则根据所述预设充填料浆浓度值和所述充填料浆浓度的数据，确定所述充填料浆制备的进料段充填材料的加减量；/n步骤S4：通过所述充填料浆制备的PID控制回路，根据所述进料段充填材料的加减量调节所述进料段充填材料的量。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在充填料浆制备的搅拌阶段，采集所述搅拌阶段的电机工作电流；
步骤S2：基于预设的数字关系模型，通过所述搅拌阶段的电机工作电流确定充填料浆浓度的数据；其中，所述数字关系模型基于所述搅拌阶段的电机工作电流和充填料浆浓度建立；
步骤S3：根据预设充填料浆浓度值，确定所述充填料浆浓度的数据是否满足充填料浆制备的设计要求；其中，如果所述充填料浆浓度的数据不满足充填料浆制备的设计要求，则根据所述预设充填料浆浓度值和所述充填料浆浓度的数据，确定所述充填料浆制备的进料段充填材料的加减量；
步骤S4：通过所述充填料浆制备的PID控制回路，根据所述进料段充填材料的加减量调节所述进料段充填材料的量。


2.根据权利要求1所述的基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，其特征在于，
所述数字关系模型中所涉及的变量包括进料段充填材料的加减量、进料段预设充填材料的量、搅拌阶段的电机工作电流、搅拌阶段的实时料浆浓度、搅拌阶段的标准料浆浓度、输出段实时料浆浓度、输出段标准料浆浓度。


3.根据权利要求1所述的基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，其特征在于，
通过所述搅拌阶段的电机工作电流和所述充填料浆浓度的数字关系模型计算出相应时刻t所述充填料浆浓度值Ct，将所述充填料浆浓度值Ct和所述预设充填料浆浓度值Cd对比，通过差值公式：，判断差值是否在要求范围内，其中，
如果所述充填料浆浓度值Ct的数据不在差值要求范围内，则表示所述充填料浆浓度的数据不满足充填料浆制备的设计要求。


4.根据权利要求1所述的基于电流信号反馈的充填料浆浓度调控方法，其特征在于，
识别所述充填料浆浓度值，计算进料段充填材料的加减量，通过所述充填料浆浓度值及所述搅拌阶段的电机工作电流，对比所述预设充填料浆浓度值，换算出各充填材料的加减量。


5.根据权利要求1所述的基于电流信号反馈的充填料浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立涛，朱瑞军，李少辉，李永生，何煦春，刘志成，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11