CN112012902B - 混凝土泵送装置及混凝土泵送方法 - Google Patents

混凝土泵送装置及混凝土泵送方法 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种混凝土泵送装置及混凝土泵送方法，装置包括：显示器、控制器、左料缸换向传感器、右料缸换向传感器、左换向电磁阀、右换向电磁阀、左右推进油缸、左右料缸、泵送比例阀，变量泵，控制器包括自动标定部以及速度计算部，自动标定部包括分段建模部、故障判断部、存储部，速度计算部根据所存储的建模结果计算出泵送速度，左右料缸以速度计算部计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。根据本发明，能够有效提高***长期运行的稳定性和精确性，提高施工质量，降低施工成本。

Description

混凝土泵送装置及混凝土泵送方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土泵送装置及混凝土泵送方法。
背景技术
湿式喷射混凝土是指按一定配合比将水泥、粗细骨料和水一起搅拌好，然后借助各种类型的湿式喷射机，将拌好的混凝土，通过输料软管输送到喷嘴，并在喷嘴处添加液体速凝剂，用压缩空气补给能量，使混凝土形成料束，从喷嘴喷射到围岩面上。湿喷机是一种机械设备，主要用于高速公路(铁路)边坡绿化、边坡防护、山体治理、矿山复绿、荒漠治理、垃圾填埋处理等工程。
目前现有的湿喷机对于混凝土泵送速度的计算主要通过两种方式实现，一种是直接通过混凝土主泵的液压油排量换算得到料缸的运动速度；一种是在空载情况下，通过测定混凝土泵在主泵不同排量下的料缸泵送频次得到排量与泵送速度的拟合线性模型，从而依据此标准线性模型计算得到混凝土泵送速度。
上述第一种计算泵送速度的技术存在的问题主要是由于液压***的效率变化以及恒功率泵的本身特性，主泵排量与料缸的运动速度并不成标准线性关系，尤其在超过液压泵额定功率的状态下。上述第二种技术不足之处在于虽然在空载情况下实际测定了排量与泵送速度对应数据，并拟合成线性模型，但是此模型是拟合成标准线性关系，有一定误差，并且在***长时间工作后，部件的自然损耗会不断将此误差放大。
因此如何提高混凝土泵送速度计算精度并且减小由于***损耗造成的误差扩大就变得越来越迫切。
发明内容
本发明的一个目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够提高混凝土泵送速度计算精度并且减小由于***损耗造成的误差扩大的混凝土泵送装置。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种混凝土泵送装置，包括：
显示器、控制器、左料缸换向传感器、右料缸换向传感器、左换向电磁阀、右换向电磁阀、左右推进油缸、左右料缸、泵送比例阀，变量泵，
控制器包括自动标定部以及速度计算部，
自动标定部包括分段建模部、故障判断部、存储部，
分段建模部对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模，
故障判断部判断是否存在***故障，在判断为不存在***故障的情况下，存储部对建模结果进行存储，
速度计算部，该速度计算部根据所存储的建模结果计算出泵送速度，
左右料缸以速度计算部计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
优选地，通过显示器将泵送速度百分比发送给分段建模部。
优选地，分类建模部以
Sn为每个泵送行程平均运行时间且单位为ms，
R为左右料缸的直径且单位为mm，
L为泵送行程且单位为mm，
Vn为泵送速度且单位为m3/h。
优选地，分段模型中的任一线性模型的关系式如下，
n为N中第n个泵送速度百分比，N为分段建模的分段数量，即共取N个泵送速度百分比，
Pn为第n个泵送速度百分比对应的具体百分比值，
Pn-1为第(n-1)个泵送速度百分比对应的具体百分比值，
Vn对应第n个泵送速度百分比对应的泵送速度且单位为m3/h，
Vn-1对应第(n-1)个泵送速度百分比对应的泵送速度且单位为m3/h，
P为第(n-1)个到第n个泵送速度百分比之间的某一百分比值，
VP为泵送速度百分比为P时的泵送速度且单位为m3/h。
优选地，故障判断部在判断为存在***故障的情况下，对***故障进行修复。
优选地，存储部在对建模结果进行存储之后，在显示器上提醒用户标定成功。
优选地，建模为分段建模。
优选地，控制器为嵌入式PLC。
本发明的另一个技术方案为一种混凝土泵送方法，包括：
分段建模步骤，对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模；
故障判断步骤，判断是否存在***故障；
存储步骤，在判断为不存在***故障的情况下，对建模结果进行存储；
速度计算步骤，根据所存储的建模结果计算出泵送速度；以及
泵送步骤，以速度计算步骤计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
根据本发明所提供的混凝土泵送装置及混凝土泵送方法，能够提高混凝土泵送速度计算精度并且减小由于***损耗造成的误差扩大。
附图说明
图1是本发明的混凝土泵送装置的示意图。
图2是分段建模部的建模过程的示意图。
图3是图2中的建模的成果的示意图。
图4是自动标定部的运行过程的示意图。
图5是混凝土泵送方法的过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本发明的第一实施方式是一种混凝土泵送装置。如图1所示，混凝土泵送装置包括：显示器、控制器、左料缸换向传感器、右料缸换向传感器、左换向电磁阀、右换向电磁阀、左右推进油缸、左右料缸、泵送比例阀，变量泵。
控制器包括自动标定部以及速度计算部。控制器优选为嵌入式PLC。PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子***，采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。自动标定部包括分段建模部、故障判断部、存储部。
分段建模部对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模。该分段建模的动作为自动执行，不需要人为设置不同泵送速度百分比进行料缸泵送动作。泵送速度百分比是指变量泵某一控制电流相对于变量泵有效控制电流区间的百分比，泵送速度指的是单位时间内料缸的混凝土泵送量。在第一实施方式中，以匹配20个(即N＝20，n为20个百分比中第n个泵送速度百分比)泵送速度百分比为例进行说明，即5％、10％、…、…、95％、100％这样20个泵送速度百分比，但是泵送速度百分比的数量并不限于20个，例如也可以是50个，100个等等。
如图2所示，首先将混凝土变量泵的排量控制电流区间从0到100％等分，除了0％以外，取20个测定点，即5％、10％、…、…、95％、100％。
然后，通过显示器按上述测定点设置泵送速度百分比Pn，并将此值发送给控制器。
控制器按照如上述设置的泵送速度百分比Pn执行建模，控制泵送油缸按一定速度运行。
控制器根据左右料缸换向传感器的信号，对每个泵送行程进行计时。
在泵送十次后停止，控制器根据泵送十次的时间，去掉最大值和最小值，计算得出每个行程的平均运行时间Sn(单位ms),料缸直径为R(单位mm),行程为L(mm),则料缸单次泵送量为πR2L。
通过计算转化成泵送速度Vn即Vn＝36πR2L·10-6/Sn(单位m3/h)。
重复上述过程，计算得到Vn对Sn的离散点即Vn对Pn的离散点。
控制器根据相邻两个离散点参数，计算出20组(组号用n表示，例如n为1的话Vp对应P从0到5％这段区间的VP,以此类推)相邻两个离散点连线的多项式，即
存储通过上述计算得到的20组泵送速度VP对P的线性模型,建模完成。图3示出了建模的成果。
当湿喷机工作时，用户通过显示器设置泵送速度百分比P，控制器根据P的大小，按照对应的线性模型计算得到泵送速度VP，并将此作为速凝剂调节的基准参数。
故障判断部判断是否存在***故障，在判断为不存在***故障的情况下，存储部对建模结果进行存储。
如图4所示，用户通过显示器输入自动标定指令，控制器接收到该指令后，执行2分段建模，控制泵送***进行分段建模的相关动作。
建模完成后，存储模型，并将标定完成信号发送给显示器，提醒用户标定成功。
如果建模过程中，出现***故障，导致建模程序无法顺利进行，控制器也将标定故障的信号发送给显示器，提醒用户标定失败。存在***故障的情况下，对***故障进行修复。例如，该修复可以为人工修复，但是并不限于此。
速度计算部根据所存储的建模结果计算出泵送速度。显示器设置泵送速度百分比P，并发给控制器。控制器根据P值的大小，自动从20组分段模型中的选择对应线性模型，从而据此线性模型计算出对应的泵送速度。
左右料缸以速度计算部计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
如上所述，利用第一实施方式的混凝土泵送装置，能够提高混凝土泵送速度的测定精度，为速凝剂的添加提供更精确的参照基准，从而可以有效提高混凝土的喷射性能，并且降低施工成本。
本发明的第二实施方式是一种混凝土泵送方法，该混凝土泵送方法包括：
分段建模步骤，对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模；
故障判断步骤，判断是否存在***故障；
存储步骤，在判断为不存在***故障的情况下，对建模结果进行存储；
速度计算步骤，根据所存储的建模结果计算出泵送速度；以及
泵送步骤，以速度计算步骤计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
分段建模步骤，对应控制器自动标定部中的分段建模部，分段建模部对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模。该分段建模的动作为自动执行，不需要人为设置不同泵送速度百分比进行料缸泵送动作。泵送速度百分比是指变量泵某一控制电流相对于变量泵有效控制电流区间的百分比，泵送速度指的是单位时间内料缸的混凝土泵送量。在第一实施方式中，以匹配20个泵送速度百分比为例进行说明，即5％、10％、…、…、95％、100％这样20个泵送速度百分比，但是泵送速度百分比的数量并不限于20个，例如也可以是50个，100个等等。
如图2所示，首先将混凝土变量泵的排量控制电流区间从0到100％等分，除了0％以外，取20个测定点，即5％、10％、…、…、95％、100％。
然后，通过显示器按上述测定点设置泵送速度百分比Pn，并将此值发送给控制器。
控制器按照如上述设置的泵送速度百分比Pn执行建模，控制泵送油缸按一定速度运行。
控制器根据左右料缸换向传感器的信号，对每个泵送行程进行计时。
在泵送十次后停止，控制器根据泵送十次的时间，去掉最大值和最小值，计算得出每个行程的平均运行时间Sn(单位ms),料缸直径为R(单位mm),行程为L(mm),则料缸单次泵送量为πR2L。
通过计算转化成泵送速度Vn即Vn＝36πR2L·10-6/Sn(单位m3/h)。
重复上述过程，计算得到Vn对Sn的离散点即Vn对Pn的离散点。
控制器根据相邻两个离散点参数，计算出20组(组号用n表示，例如n为1的话Vp对应P从0到5％这段区间的VP,以此类推)相邻两个离散点连线的多项式，即
存储通过上述计算得到的20组泵送速度VP对P的线性模型,建模完成。图3示出了建模的成果。
当湿喷机工作时，用户通过显示器设置泵送速度百分比P，控制器根据P的大小，按照对应的线性模型计算得到泵送速度VP，并将此作为速凝剂调节的基准参数。
故障判断步骤对应控制器故障判断部，故障判断部判断是否存在***故障，若出现***故障，导致建模程序无法顺利进行，控制器也将标定故障的信号发送给显示器，提醒用户标定失败，对***故障进行修复。例如，该修复可以为人工修复，但是并不限于此。***故障修复完成后返回分段建模步骤，重新进行分段建模。若无***故障，则继续下一步进行存储步骤。
存储步骤，对应控制器自动标定部中的存储部，当建模完成，存储部对自动建模部建立的线性模型进行存储。
速度计算步骤，对应控制器自动标定部中的速度计算部，速度计算部接收控制器发来的当前泵送速度百分比，根据所存储的建模结果选择对应的线性模型，计算出泵送速度。
泵送步骤，左右料缸以速度计算部计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
如上所述，利用第二实施方式的混凝土泵送方法，能够提高混凝土泵送速度的测定精度，为速凝剂的添加提供更精确的参照基准，从而可以有效提高混凝土的喷射性能，并且降低施工成本。
需要说明的是，本发明各设备实施方式中提到的各单元都是逻辑单元，在物理上，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现，这些逻辑单元本身的物理实现方式并不是最重要的，这些逻辑单元所实现的功能的组合才是解决本发明所提出的技术问题的关键。此外，为了突出本发明的创新部分，本发明上述各设备实施方式并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，这并不表明上述设备实施方式并不存在其它的单元。
需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种混凝土泵送装置，其特征在于，包括：
显示器、控制器、左料缸换向传感器、右料缸换向传感器、左换向电磁阀、右换向电磁阀、左右推进油缸、左右料缸、泵送比例阀，变量泵，
控制器包括自动标定部以及速度计算部，
自动标定部包括分段建模部、故障判断部、存储部，
分段建模部对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模，其中，泵送速度百分比是指变量泵某一控制电流相对于变量泵有效控制电流区间的百分比，
故障判断部判断是否存在***故障，在判断为不存在***故障的情况下，存储部对建模结果进行存储，
速度计算部，该速度计算部根据所存储的建模结果计算出泵送速度，
左右料缸以速度计算部计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
2.根据权利要求1所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
通过显示器将泵送速度百分比发送给分段建模部。
3.根据权利要求1所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
分段建模部以如下公式对泵送速度进行计算，
Sn为每个泵送行程平均运行时间且单位为ms，
R为左右料缸的直径且单位为mm，
L为泵送行程且单位为mm，
Vn为泵送速度且单位为m3/h。
4.根据权利要求3所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
分段模型中的任一线性模型的关系式如下，
n为分段建模所有分段中的第n个泵送速度百分比，
Pn为第n个泵送速度百分比对应的具体百分比值，
Pn-1为第(n-1)个泵送速度百分比对应的具体百分比值，
Vn对应第n个泵送速度百分比对应的泵送速度且单位为m3/h，
Vn-1对应第(n-1)个泵送速度百分比对应的泵送速度且单位为m3/h，
P为第(n-1)个到第n个泵送速度百分比之间的某一百分比值，
VP为泵送速度百分比为P时的泵送速度且单位为m3/h。
5.根据权利要求1所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
故障判断部在判断为存在***故障的情况下，对***故障进行修复。
6.根据权利要求1所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
存储部在对建模结果进行存储之后，在显示器上提醒用户标定成功。
7.根据权利要求1所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
所述建模为分段建模。
8.根据权利要求1所述的混凝土泵送装置，其特征在于，
所述控制器为嵌入式PLC。
9.一种混凝土泵送方法，其特征在于，包括：
分段建模步骤，对泵送速度与多个泵送速度百分比的匹配进行建模；
故障判断步骤，判断是否存在***故障；
存储步骤，在判断为不存在***故障的情况下，对建模结果进行存储；
速度计算步骤，根据所存储的建模结果计算出泵送速度；以及
泵送步骤，以速度计算步骤计算出的泵送速度对混凝土进行泵送。
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