一種輕質土生產裝置及其自動控制方法與流程
2023-12-12 18:56:32 3
本發明涉及建築機械領域，更具體地說，它涉及一種輕質土生產裝置及其自動控制方法。
背景技術：
輕質土(泡沫混凝土)是通過發泡系統用機械方式充分發泡，並將泡沫與水泥漿均勻混合，然後經過泵送系統進行現澆施工或模具成型，經自然養護所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質保溫材料。輕質土的幹體積密度相當於普通水泥混凝土的1/5～1/8，可減輕建築物整體載荷；輕質土的多孔性使其具有低的彈性模量，從而使其對衝擊載荷具有良好的吸收和分散作用；現澆輕質土吸水性小，相對獨立的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能。
現有輕質土生產專用設備中泡沫系統、水泥漿混合輸送系統、輕質土混合系統做成整機，再將混合後的輕質土遠距離輸送至澆築施工場地。
水泥漿輸送泵輸出壓力要和泡沫發生器輸出壓力相等，輕質土的輸出能力由兩個系統共同控制，市場上最先進的泡沫發生器前端壓力不能超過0.7mpa，泡沫發生器後端只能達到的最大壓力為0.6mpa，而水泥漿輸送泵輸送壓力基本選用1.2mpa，輕質土的輸送能力由發泡系統控制。因同一工地澆注管的轉移，有時需要噴淋，工況壓力隨時會變動，水泥漿輸送泵採用容積泵，輸出壓力由工況決定，可隨時變動，不受工況影響，泡沫發生器輸出壓力變動有滯後性，容易引起水泥漿進入發泡系統，堵塞管道、泡沫發生器，澆築壓力的微變，能引起發泡系統流量的巨變，使發泡系統很不穩定。因輕質土在輸送管道長距離輸送，壓力隨管道變化，泡沫和水泥漿有相對移動、摩擦，輕質土消泡大，泡、漿分層現象嚴重。
並且，利用傳統的輕質土生產裝置生產所需溼容重的輕質土時，往往根據經驗進行調節，誤差大，耗時久，採用自動控制進行調節，溼容重控制很不穩定，容重誤差大。
技術實現要素：
本發明的目的之一是提供一種輕質土容重控制穩定、產能大、輸送距離遠，且輕質土泡、漿混合均勻的輕質土生產裝置，目的之二是提供一種輕質土生產的自動控制方法。
本發明可以通過採取以下技術方案予以實現：
一種輕質土生產裝置，包括水泥漿拌合裝置、水泥漿泵送裝置、泡沫發生裝置、輕質土混合器，所述水泥漿拌合裝置的出料口與所述水泥漿泵送裝置的進料口連接，所述水泥漿泵送裝置的出料口通過第一輸送管道與輕質土混合器連接，所述泡沫發生裝置的出料口通過第二輸送管道與輕質土混合器連接，所述輕質土混合器設置於澆築施工場地。
優選地，所述第一輸送管道、第二輸送管道的最大長度為1000米。
優選地，所述泡沫發生裝置包括泡沫發生器、壓縮空氣發生裝置、稀釋液自動配料裝置，所述壓縮空氣發生裝置和稀釋液自動配料裝置的出料口均與泡沫發生器前端連通，所述泡沫發生器的後端與第二輸送管道連通。
優選地，所述稀釋液自動配料裝置包括一可外接發泡劑儲罐和水源的稀釋液儲罐。
優選地，所述稀釋液儲罐的出料口依次通過一多級離心泵、稀釋液流量計量、流量自動調節裝置與泡沫發生器前端連通。
優選地，所述壓縮空氣發生裝置包括一空壓機和與空壓機相連接的空氣儲罐，所述空氣儲罐的出料口依次通過減壓穩壓閥、電動控制開關、管道緩衝器、空氣流量計量、流量自動調節裝置與所述泡沫發生器的前端連通。
優選地，所述水泥漿泵送裝置為一螺杆泵，所述第一輸送管道安裝電磁流量計。
優選地，所述輕質土混合器為管道式靜態混合器，其底部設有若干萬向輪。
一種利用上述的一種輕質土生產裝置的自動控制方法，包括以下步驟：
步驟1：檢測或計算水泥漿拌合裝置內的水泥漿密度、泡沫發生裝置內的稀釋液的發泡倍率、稀釋液密度；
步驟2：檢測水泥漿泵送裝置所輸出的水泥漿流量；
步驟3：根據如下關係換算得到稀釋液流量：
稀釋液流量＝[(水泥漿密度-溼容重)/(溼容重-泡沫密度)]*水泥漿流量/發泡倍率；
步驟4：根據如下關係換算得到空氣流量：
空氣流量＝稀釋液流量*(發泡倍率-1)；
步驟5：調整泡沫發生裝置中輸入輕質土混合器的稀釋液流量和空氣流量，使其等同於步驟3、步驟4所得到的數值。
與現有技術相比較，本發明的有益效果是：將輕質土混合器設置在澆築施工場地，輕質土現場混合、澆注，沒有長距離輸送，輕質土基本沒有消泡，混合更均勻，氣泡大小也更均勻，容重誤差小；通過設置第二輸送管道，控制泡沫發生器的後端壓力穩定，使得現場澆築壓力的變化不會引起發泡系統不穩定，避免了水泥漿進入發泡系統，堵塞管道、泡沫發生器；通過設置管道緩衝器，控制泡沫發生器的前端壓力穩定，使得泡沫系統穩定輸出。
利用輕質土生產的自動控制方法，可以根據輕質土施工工藝確定的輕質土溼容重、水泥漿密度、發泡倍率等參數，換算得出泡沫發生裝置的稀釋液流量和空氣流量。通過調整前端的稀釋液流量、空氣流量，即可得到所需的輕質土溼容重，方便快捷，精確度高、控制程度高。
附圖說明
圖1是本發明的一種輕質土生產裝置的結構示意圖；
圖2是本發明的一種輕質土生產裝置的工藝流程圖。
附圖標記說明：
10-水泥漿拌合裝置，20-螺杆泵，21-第一輸送管道，30-泡沫發生裝置，31-第二輸送管道，32-泡沫發生器，33-發泡劑儲罐，34-水源，35-稀釋液儲罐，36-第三輸送管道，37-第四輸送管道，38-多級離心泵，39-空壓機，40-空氣儲罐，41-減壓穩壓閥，42-管道緩衝器，50-輕質土混合器。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下面結合附圖和具體實施例，對本發明進行更詳細的說明。
需要說明的是，當元件被稱為「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件；本說明書所使用的術語「固定」、「連接」、「前」、「後」、「左」、「右」、「頂」、「底」以及類似表述只是為了說明的目的；本說明書所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合；本發明所用第一、第二等只是為了方便編號而設置，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量，由此，限定有第一、第二的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。
本說明書附圖中省略了電線、氣管、皮帶等，具體根據實施例中的實際情況而定。
本發明提出一種水泥漿下料裝置。
如圖1-2所示，一種輕質土生產裝置，包括水泥漿拌合裝置10、水泥漿泵送裝置、泡沫發生裝置30、輕質土混合器50，水泥漿拌合裝置10的出料口與水泥漿泵送裝置的進料口連接，水泥漿泵送裝置的出料口通過第一輸送管道21與輕質土混合器50連接，泡沫發生裝置30的出料口通過第二輸送管道31與輕質土混合器50連接，輕質土混合器50設置於澆築施工場地。
進一步地，本實施例中，輕質土混合器50位一管道式靜態混合器，水泥漿泵送裝置為容積泵，優選為螺杆泵20；水泥漿拌合裝置10包括水泥漿自動配料系統與攪拌系統。第一輸送管道、第二輸送管道的最大長度為1000米，可根據施工需要進行設定，且第一輸送管道上安裝有電磁流量計。
具體地，泡沫發生裝置30包括泡沫發生器32、壓縮空氣發生裝置、稀釋液自動配料裝置，壓縮空氣發生裝置和稀釋液自動配料裝置的輸出端均與泡沫發生器32前端連通，泡沫發生器32的後端與第二輸送管道31連通。泡沫發生器32前端即入料端，後端即出料端。
進一步地，稀釋液自動配料裝置包括稀釋液儲罐35、第三輸送管道36、第四輸送管道37，第三輸送管道36的一端用於連接發泡劑儲罐33，發泡劑由蠕動泵通過第三輸送管道36輸送至稀釋液儲罐35；第四輸送管道37的一端用於連接水源，水由潛水泵或離心泵通過第四輸送管道37輸送至稀釋液儲罐35內。第四輸送管道37上安裝有流量計。稀釋液儲罐35的出料口與泡沫發生器32前端連通。蠕動泵、潛水泵或離心泵等的啟動開關均與一控制裝置電性連接。根據需要，往稀釋液儲罐35內泵入設定量的水、發泡劑，進行混合攪拌。
發泡劑儲罐33可以與稀釋液儲罐35通過第三輸送管道36固定設置，也可以可分離設置。該發泡劑儲罐33為一發泡劑桶。
壓縮空氣發生裝置包括一空壓機39和與空壓機39相連接的空氣儲罐40，空氣儲罐40的出口與泡沫發生器32的前端連通。
進一步地，稀釋液儲罐35的出料口依次通過一多級離心泵38、稀釋液流量計量、流量自動調節裝置與泡沫發生器32前端連通，流量和壓力是曲線關係，同時泡沫發生器32後端壓力受工況變化很小，使得流量穩定控制容易實現。
進一步地，在空氣儲罐40的出口依次通過減壓穩壓閥41、電動控制開關、管道緩衝器(圖中未示出)、空氣流量計量、流量自動調節裝置與泡沫發生器32的前端連通。隨著壓力的輸進或輸出，空氣儲罐40內的壓力會緩慢升高或降低。在空氣儲罐40的壓縮空氣出口接減壓穩壓閥41，減壓穩壓閥41是穩壓力不能穩流量，管道空氣流量不穩定，流量自動調節裝置的空氣調節閥需自動調節，空氣調節閥自動調節使管道壓力微變，使減壓穩壓閥41空氣流量巨變，調節閥自動調節時反而加大了發泡系統的不穩定，從而會使泡沫發生器32工況也不穩定。本發明在減壓穩壓閥41後接了管道緩衝器，能使減壓穩壓閥41流量不穩定不影響後端流量穩定，能使調節閥調節氣體流量時前端壓力穩定，從而使整個系統自動控制相對容易。優選地，在空氣儲罐40連接至泡沫發生器32前端的管路上還設置有手動控制閥，其中，手動控制閥用以在自動調節閥失效後，進行手動調節控制。
輕質土混合器50的底部設有若干萬向輪，使得其能夠在澆築施工場地根據需要進行移動。
本發明還提供一種利用該輕質土生產裝置的自動控制方法，根據水泥漿流量和設定的輕質土的溼容重對泡沫發生裝置的空氣流量和稀釋液流量進行控制。
其具體步驟如下：
步驟1：檢測或計算水泥漿拌合裝置內的水泥漿密度、泡沫發生裝置內的稀釋液的發泡倍率、稀釋液密度；
步驟2：檢測水泥漿泵送裝置所輸出的水泥漿流量；
步驟3：根據如下關係換算得到稀釋液流量：
稀釋液流量＝[(水泥漿密度-溼容重)/(溼容重-泡沫密度)]*水泥漿流量/發泡倍率；
步驟4：根據如下關係換算得到空氣流量：
空氣流量＝稀釋液流量*(發泡倍率-1)；
其中，通過發泡劑性能及輕質土施工工藝確定稀釋液的發泡倍率、稀釋液密度。水泥漿由水泥、粉煤灰、水等組成，水泥漿密度＝(水泥重量+水重量+粉煤灰重量)/[水泥重量/水泥密度+水重量/水密度+粉煤灰重量/粉煤灰密度]。水泥漿密度根據不同配比可參照該公式進行換算。
步驟3、4中的公式推導如下：
溼容重為1立方輕質土質量，單位為kg/m3；所有物料流量單位為m3/h，物料密度單位為kg/m3，公式中物料重量指1小時物料的重量。
公式①：溼容重＝(水泥漿重量+泡沫重量)÷輕質土流量；
公式②：輕質土流量＝水泥漿流量+泡沫流量；
由公式①、②得出公式③：
溼容重＝(水泥漿重量+泡沫重量)÷(水泥漿流量+泡沫流量)；
公式④：水泥漿重量＝水泥漿流量×水泥漿密度；
公式⑤：泡沫重量＝泡沫密度×泡沫流量；
由公式③、④、⑤得出公式⑥：
泡沫流量＝(水泥漿密度-溼容重)÷(溼容重-泡沫密度)×水泥漿流量；
公式⑦：稀釋液流量＝泡沫流量÷發泡倍率；
由公式⑥、⑦可得如下公式一和公式二：
公式一：稀釋液流量＝[(水泥漿密度-溼容重)÷(溼容重-泡沫密度)]*水泥漿流量÷發泡倍率；
公式二：空氣流量＝稀釋液流量*(發泡倍率-1)。
其中，發泡劑與水混合後為稀釋液，稀釋液與空氣通過泡沫發生器後生成的為泡沫。發泡倍率是指氣泡群與稀釋液的體積比，而氣泡群是指稀釋液產生的氣泡群體。
該自動控制方法應用於之前所述的輕質土生產裝置，使得該輕質土生產裝置為自動控制，其中，輕質土的溼容重為輸入值，水泥漿流量為檢測值，發泡倍率為輸入值，稀釋液密度為輸入值，根據控制裝置的自動換算，即可得出所需的稀釋液流量和空氣流量，並且這兩個流量可根據相應管道上的控制閥和流量計進行控制和監測。
本發明中，水泥漿泵送裝置的輸出壓力不需與泡沫發生器32輸出壓力相等，輕質土的輸送能力基本上由水泥漿泵送裝置控制，該水泥漿泵送裝置的輸送壓力選用1.2mpa，輸送能力就有1.2mpa，水泥漿流量穩定，不受工況壓力變化。泡沫輸送壓力損失小，泡沫發生器32前端最大壓力選用0.6mpa左右，能滿足各種工況。因同一工地澆注管的轉移、有時需要噴淋，工況壓力隨時會變動，水泥漿泵送裝置採用容積泵，輸出壓力由工況決定，可隨時變動，不受工況影響。氣泡群在第二輸送管道中的壓力損失小，同時對於澆注壓力的微變，第二輸送管道起到壓力變化緩衝作用，澆注系統的變化不會引起發泡系統不穩定，輕質土混合器50中的泡沫壓力微大於水泥漿口壓力，水泥漿不會進入第二輸送管道。輕質土現場混合、澆注，沒有長距離輸送，輕質土基本沒有消泡，混合更均勻，氣泡大小也更均勻。並且結合本發明提供的自動控制方法，相比於傳統工藝輕質土容重誤差大於15％，本發明提供的輕質土生產裝置能夠使得輕質土的容重誤差控制在5％以內。
結合較佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。