一种气液固三相流喷嘴混合控制系统及控制方法与流程

本发明涉及喷浆控制，尤其涉及一种气液固三相流喷嘴混合控制系统及控制方法。

背景技术：

1、油喷浆机是将砂子、水泥、速凝剂、水等混合而成的混凝土通过喷嘴喷射到工作面上的一种机械。已经大量运用在隧道建设、矿山工程、高速公路等施工领域。

2、传统喷射混凝土的机械是干式喷浆机，这种干式喷浆机回弹率高，浪费材料、粉尘浓度大，会影响施工员身体健康；而且物料搅拌不均匀，导致混凝土品质差，逐渐被湿式喷浆机所替代。

3、现在流行的湿式喷浆机相比传统的干式喷浆机相比更加优秀：1、喷射的混凝土强度等级在c23～c30；2、粉尘浓度小于10mg/m3；3、回弹率低于5％；4、喷射厚度增加10％。

4、湿式喷浆机由新型混凝土喷浆机组(喷浆机、水泥搅拌机、泥浆泵)、气路系统、喷射系统等组成。而喷嘴是湿式喷浆机的最重要的部分，它是喷浆机混合流体最后的出口，其结构参数和工艺参数选择是否合理直接影响喷嘴出口的混合均匀度，进而影响施工作业时的回弹率和混凝土的质量。

5、专利cn202122082545设计的是一种高耐磨喷浆机喷嘴，该发明设置了喷嘴本体、连接管、防护套、卡块、卡槽、固定杆、安装块、转板和固定扣，虽然能够实现对喷嘴进行防护的功能，提升了喷浆机喷嘴的使用寿命，加快了喷浆机的喷浆速率，提升了混凝土喷浆作业的工作效率。但是该高耐磨喷浆机喷嘴不能提高混合物的品质，容易导致物料的浪费，无法提高施工质量。

6、专利cn201820248364.5设计的是一种湿式混凝土喷浆机喷嘴，该发明包括圆柱形连接管，连接管通过两端的卡槽固定套有外管接头，外管接头内壁与连接管外壁之间的孔隙形成了密封的混合腔，连接管与混合腔接触的外壁上设置有若干排进气口，使湿喷机喷嘴在施工作业时，提高喷嘴内液体速凝剂、压缩空气、成品混凝土之间的混合均匀程度，因此能够减少回弹量，降低粉尘浓度，提高喷浆质量。但该湿式混凝土喷浆机喷嘴无法监控喷嘴内的混合物数据，不能实时调整混合物状况，灵活度低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的实时调整砂浆混合物的状况的弊端，本发明提供了一种气液固三相流喷嘴混合控制系统，其能够在施工过程中提高砂浆混合物的品质、较大幅度降低砂浆回弹率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种气液固三相流喷嘴混合控制系统，其包括：

4、喷嘴、液压伺服控制系统、压力传感器和中央控制系统；

5、所述液压伺服控制系统包括伺服阀和控制器；

6、所述喷嘴通过直管段连接砂浆来料管，侧边的泥浆管通入泥浆；压力传感器安装在所述喷嘴的喷头段的入口端；液压伺服控制系统的伺服阀的输入端、输出端分别与两侧的用于输送混合物的液压管道连接，伺服阀的控制端通过电路与控制器连接；所述控制器通过有线或无线传输方式压力信号给中央控制系统，并接收中央控制系统下达的控制指令；

7、所述中央控制系统将压力传感器反馈的压力信号对应的压力值与设定的目标压力值进行比较，计算得到压力差；基于该压力差不断调节控制器的控制信号，并通过控制器对伺服阀进行控制。

8、更进一步的：

9、所述喷嘴包括：直管段、泥浆管、变径管段、法兰；

10、所述直管段的入口端连接砂浆来料管，直管段出口端与喷头段的变径管相接，直管段和变径管内部均有中空的腔体，且相通；泥浆管一端连接泥浆输送管道，另一端通向腔体；直管段的外侧连接有法兰，法兰与喷浆头机械手固定连接。

11、更进一步的：

12、所述中央控制系统包括传输模块、单片机、a/d转换器；所述单片机包括比较器；

13、所述传输模块实时监听液压伺服控制系统的控制器传输的压力信号；该压力信号是当三相流混合物流经喷嘴喷头段入口位置时通过压力传感器采集到的压力信号；

14、所述a/d转换器能够实现压力信号与压力值的转换；

15、所述比较器将压力值与给定目标压力值进行比较；

16、当判断压力值小于目标压力值时，则发出加大流量的控制指令，然后通过传输模块将控制指令发给控制器，并通过控制器根据控制指令控制伺服阀改变阀的流通面积；

17、当判断压力值大于目标压力值时，则发出减小流量的控制指令，然后通过传输模块将控制指令发给控制器，并通过控制器根据控制指令控制伺服阀改变阀的流通面积；

18、当判断压力值等于目标压力值时，则确认保持流量现状，不触发任何指令。

19、本发明还提供一种气液固三相流喷嘴混合控制方法，其上述的气液固三相流喷嘴混合控制系统而实现，所述气液固三相流喷嘴混合控制方法，包括：

20、步骤s101，通过传输模块实时监听液压伺服控制系统的控制器传输的压力信号；该压力信号是当三相流混合物流经喷嘴喷头段入口位置时通过压力传感器3采集到的压力信号；

21、步骤s102，通过a/d转换器将压力信号转换为对应的压力值；

22、步骤s103，利用比较器将压力值与给定目标压力值进行比较，当判断压力值小于目标压力值时，则执行步骤s104，即发出加大流量的控制指令，然后转入步骤s107；当判断压力值大于目标压力值时，则执行步骤s105，即发出减小流量的控制指令，然后转入步骤s107；当判断压力值等于目标压力值时，则执行步骤s106，即确认保持流量现状，不触发任何指令，然后转入步骤s101继续监听控制器传输的压力信号；

23、步骤s107，通过传输模块将控制指令发给控制器，并通过控制器根据控制指令控制伺服阀改变阀的流通面积；然后转入步骤s101继续监听控制器传输的压力信号。

24、由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

25、本发明通过压力传感器实时检测并反馈喷嘴喷头段入口的压力信号；通过液压伺服控制系统的控制器接收压力传感器反馈的压力信号，利用无线传输给中央控制系统进行数据处理，中央控制系统将该压力信号对应的压力值与设定的目标压力值进行比较，计算得到压力差，基于该压力差不断调节控制器的控制信号，并通过控制器对伺服阀进行控制，从而形成压力闭环控制，直至喷嘴的入口处压力值到达目标压力值，实现对喷嘴内混合物的压力控制，因此能够在施工过程中提高混合物品质、降低回弹率，进而提升施工质量。

技术特征：

1.一种气液固三相流喷嘴混合控制系统，其特征在于，所述的液固三相流喷嘴混合控制系统包括：

2.根据权利要求1所述的气液固三相流喷嘴混合控制系统，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的气液固三相流喷嘴混合控制系统，其特征在于：

4.一种气液固三相流喷嘴混合控制方法，其特征在于，其基于权利要求1至3任意一项所述的气液固三相流喷嘴混合控制系统而实现，所述气液固三相流喷嘴混合控制方法，包括：

技术总结本发明属于喷浆控制技术领域，提供一种气液固三相流喷嘴混合控制系统和控制方法，其中，压力传感器(3)安在喷嘴(1)主体段入口端；液压伺服控制系统(2)的伺服阀的输入端、输出端分别与两侧的用于输送混合物的液压管道连接，伺服阀的控制端与液压伺服控制系统(2)的控制器连接；控制器传递压力信号给中央控制系统(4)，并接收中央控制系统(4)的控制指令；中央控制系统(4)将压力传感器(3)反馈的压力信号对应的压力值与设定的目标压力值比较，计算得到压力差，基于该压力差调节控制器的控制信号，对伺服阀进行控制。本发明能在施工过程中提高混合物品质、降低回弹率，进而提升施工质量。技术研发人员：孔恒,王文正,司典浩,雷铭,林伊欣,赵云辉,林雪冰,花延杰,赵瑞晨,孟祥韬,姜建胜,谭建忠,康瑞华,刘义军,王贤达,李海燕,张泽林,张星南,张迎伟,刘文倩,赵秀海受保护的技术使用者：北京市政建设集团有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20