一种轻质土生产装置及其自动控制方法与流程

本发明涉及建筑机械领域，更具体地说，它涉及一种轻质土生产装置及其自动控制方法。

背景技术：

轻质土(泡沫混凝土)是通过发泡系统用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。轻质土的干体积密度相当于普通水泥混凝土的1/5～1/8，可减轻建筑物整体载荷；轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用；现浇轻质土吸水性小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能。

现有轻质土生产专用设备中泡沫系统、水泥浆混合输送系统、轻质土混合系统做成整机，再将混合后的轻质土远距离输送至浇筑施工场地。

水泥浆输送泵输出压力要和泡沫发生器输出压力相等，轻质土的输出能力由两个系统共同控制，市场上最先进的泡沫发生器前端压力不能超过0.7mpa，泡沫发生器后端只能达到的最大压力为0.6mpa，而水泥浆输送泵输送压力基本选用1.2mpa，轻质土的输送能力由发泡系统控制。因同一工地浇注管的转移，有时需要喷淋，工况压力随时会变动，水泥浆输送泵采用容积泵，输出压力由工况决定，可随时变动，不受工况影响，泡沫发生器输出压力变动有滞后性，容易引起水泥浆进入发泡系统，堵塞管道、泡沫发生器，浇筑压力的微变，能引起发泡系统流量的巨变，使发泡系统很不稳定。因轻质土在输送管道长距离输送，压力随管道变化，泡沫和水泥浆有相对移动、摩擦，轻质土消泡大，泡、浆分层现象严重。

并且，利用传统的轻质土生产装置生产所需湿容重的轻质土时，往往根据经验进行调节，误差大，耗时久，采用自动控制进行调节，湿容重控制很不稳定，容重误差大。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种轻质土容重控制稳定、产能大、输送距离远，且轻质土泡、浆混合均匀的轻质土生产装置，目的之二是提供一种轻质土生产的自动控制方法。

本发明可以通过采取以下技术方案予以实现：

一种轻质土生产装置，包括水泥浆拌合装置、水泥浆泵送装置、泡沫发生装置、轻质土混合器，所述水泥浆拌合装置的出料口与所述水泥浆泵送装置的进料口连接，所述水泥浆泵送装置的出料口通过第一输送管道与轻质土混合器连接，所述泡沫发生装置的出料口通过第二输送管道与轻质土混合器连接，所述轻质土混合器设置于浇筑施工场地。

优选地，所述第一输送管道、第二输送管道的最大长度为1000米。

优选地，所述泡沫发生装置包括泡沫发生器、压缩空气发生装置、稀释液自动配料装置，所述压缩空气发生装置和稀释液自动配料装置的出料口均与泡沫发生器前端连通，所述泡沫发生器的后端与第二输送管道连通。

优选地，所述稀释液自动配料装置包括一可外接发泡剂储罐和水源的稀释液储罐。

优选地，所述稀释液储罐的出料口依次通过一多级离心泵、稀释液流量计量、流量自动调节装置与泡沫发生器前端连通。

优选地，所述压缩空气发生装置包括一空压机和与空压机相连接的空气储罐，所述空气储罐的出料口依次通过减压稳压阀、电动控制开关、管道缓冲器、空气流量计量、流量自动调节装置与所述泡沫发生器的前端连通。

优选地，所述水泥浆泵送装置为一螺杆泵，所述第一输送管道安装电磁流量计。

优选地，所述轻质土混合器为管道式静态混合器，其底部设有若干万向轮。

一种利用上述的一种轻质土生产装置的自动控制方法，包括以下步骤：

步骤1：检测或计算水泥浆拌合装置内的水泥浆密度、泡沫发生装置内的稀释液的发泡倍率、稀释液密度；

步骤2：检测水泥浆泵送装置所输出的水泥浆流量；

步骤3：根据如下关系换算得到稀释液流量：

稀释液流量＝[(水泥浆密度-湿容重)/(湿容重-泡沫密度)]*水泥浆流量/发泡倍率；

步骤4：根据如下关系换算得到空气流量：

空气流量＝稀释液流量*(发泡倍率-1)；

步骤5：调整泡沫发生装置中输入轻质土混合器的稀释液流量和空气流量，使其等同于步骤3、步骤4所得到的数值。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：将轻质土混合器设置在浇筑施工场地，轻质土现场混合、浇注，没有长距离输送，轻质土基本没有消泡，混合更均匀，气泡大小也更均匀，容重误差小；通过设置第二输送管道，控制泡沫发生器的后端压力稳定，使得现场浇筑压力的变化不会引起发泡系统不稳定，避免了水泥浆进入发泡系统，堵塞管道、泡沫发生器；通过设置管道缓冲器，控制泡沫发生器的前端压力稳定，使得泡沫系统稳定输出。

利用轻质土生产的自动控制方法，可以根据轻质土施工工艺确定的轻质土湿容重、水泥浆密度、发泡倍率等参数，换算得出泡沫发生装置的稀释液流量和空气流量。通过调整前端的稀释液流量、空气流量，即可得到所需的轻质土湿容重，方便快捷，精确度高、控制程度高。

附图说明

图1是本发明的一种轻质土生产装置的结构示意图；

图2是本发明的一种轻质土生产装置的工艺流程图。

附图标记说明：

10-水泥浆拌合装置，20-螺杆泵，21-第一输送管道，30-泡沫发生装置，31-第二输送管道，32-泡沫发生器，33-发泡剂储罐，34-水源，35-稀释液储罐，36-第三输送管道，37-第四输送管道，38-多级离心泵，39-空压机，40-空气储罐，41-减压稳压阀，42-管道缓冲器，50-轻质土混合器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。

需要说明的是，当元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本说明书所使用的术语“固定”、“连接”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”以及类似表述只是为了说明的目的；本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；本发明所用第一、第二等只是为了方便编号而设置，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有第一、第二的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

本说明书附图中省略了电线、气管、皮带等，具体根据实施例中的实际情况而定。

本发明提出一种水泥浆下料装置。

如图1-2所示，一种轻质土生产装置，包括水泥浆拌合装置10、水泥浆泵送装置、泡沫发生装置30、轻质土混合器50，水泥浆拌合装置10的出料口与水泥浆泵送装置的进料口连接，水泥浆泵送装置的出料口通过第一输送管道21与轻质土混合器50连接，泡沫发生装置30的出料口通过第二输送管道31与轻质土混合器50连接，轻质土混合器50设置于浇筑施工场地。

进一步地，本实施例中，轻质土混合器50位一管道式静态混合器，水泥浆泵送装置为容积泵，优选为螺杆泵20；水泥浆拌合装置10包括水泥浆自动配料系统与搅拌系统。第一输送管道、第二输送管道的最大长度为1000米，可根据施工需要进行设定，且第一输送管道上安装有电磁流量计。

具体地，泡沫发生装置30包括泡沫发生器32、压缩空气发生装置、稀释液自动配料装置，压缩空气发生装置和稀释液自动配料装置的输出端均与泡沫发生器32前端连通，泡沫发生器32的后端与第二输送管道31连通。泡沫发生器32前端即入料端，后端即出料端。

进一步地，稀释液自动配料装置包括稀释液储罐35、第三输送管道36、第四输送管道37，第三输送管道36的一端用于连接发泡剂储罐33，发泡剂由蠕动泵通过第三输送管道36输送至稀释液储罐35；第四输送管道37的一端用于连接水源，水由潜水泵或离心泵通过第四输送管道37输送至稀释液储罐35内。第四输送管道37上安装有流量计。稀释液储罐35的出料口与泡沫发生器32前端连通。蠕动泵、潜水泵或离心泵等的启动开关均与一控制装置电性连接。根据需要，往稀释液储罐35内泵入设定量的水、发泡剂，进行混合搅拌。

发泡剂储罐33可以与稀释液储罐35通过第三输送管道36固定设置，也可以可分离设置。该发泡剂储罐33为一发泡剂桶。

压缩空气发生装置包括一空压机39和与空压机39相连接的空气储罐40，空气储罐40的出口与泡沫发生器32的前端连通。

进一步地，稀释液储罐35的出料口依次通过一多级离心泵38、稀释液流量计量、流量自动调节装置与泡沫发生器32前端连通，流量和压力是曲线关系，同时泡沫发生器32后端压力受工况变化很小，使得流量稳定控制容易实现。

进一步地，在空气储罐40的出口依次通过减压稳压阀41、电动控制开关、管道缓冲器(图中未示出)、空气流量计量、流量自动调节装置与泡沫发生器32的前端连通。随着压力的输进或输出，空气储罐40内的压力会缓慢升高或降低。在空气储罐40的压缩空气出口接减压稳压阀41，减压稳压阀41是稳压力不能稳流量，管道空气流量不稳定，流量自动调节装置的空气调节阀需自动调节，空气调节阀自动调节使管道压力微变，使减压稳压阀41空气流量巨变，调节阀自动调节时反而加大了发泡系统的不稳定，从而会使泡沫发生器32工况也不稳定。本发明在减压稳压阀41后接了管道缓冲器，能使减压稳压阀41流量不稳定不影响后端流量稳定，能使调节阀调节气体流量时前端压力稳定，从而使整个系统自动控制相对容易。优选地，在空气储罐40连接至泡沫发生器32前端的管路上还设置有手动控制阀，其中，手动控制阀用以在自动调节阀失效后，进行手动调节控制。

轻质土混合器50的底部设有若干万向轮，使得其能够在浇筑施工场地根据需要进行移动。

本发明还提供一种利用该轻质土生产装置的自动控制方法，根据水泥浆流量和设定的轻质土的湿容重对泡沫发生装置的空气流量和稀释液流量进行控制。

其具体步骤如下：

步骤1：检测或计算水泥浆拌合装置内的水泥浆密度、泡沫发生装置内的稀释液的发泡倍率、稀释液密度；

步骤2：检测水泥浆泵送装置所输出的水泥浆流量；

步骤3：根据如下关系换算得到稀释液流量：

稀释液流量＝[(水泥浆密度-湿容重)/(湿容重-泡沫密度)]*水泥浆流量/发泡倍率；

步骤4：根据如下关系换算得到空气流量：

空气流量＝稀释液流量*(发泡倍率-1)；

其中，通过发泡剂性能及轻质土施工工艺确定稀释液的发泡倍率、稀释液密度。水泥浆由水泥、粉煤灰、水等组成，水泥浆密度＝(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]。水泥浆密度根据不同配比可参照该公式进行换算。

步骤3、4中的公式推导如下：

湿容重为1立方轻质土质量，单位为kg/m³；所有物料流量单位为m³/h，物料密度单位为kg/m³，公式中物料重量指1小时物料的重量。

公式①：湿容重＝(水泥浆重量+泡沫重量)÷轻质土流量；

公式②：轻质土流量＝水泥浆流量+泡沫流量；

由公式①、②得出公式③：

湿容重＝(水泥浆重量+泡沫重量)÷(水泥浆流量+泡沫流量)；

公式④：水泥浆重量＝水泥浆流量×水泥浆密度；

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＝(水泥浆密度-湿容重)÷(湿容重-泡沫密度)×水泥浆流量；

公式⑦：稀释液流量＝泡沫流量÷发泡倍率；

由公式⑥、⑦可得如下公式一和公式二：

公式一：稀释液流量＝[(水泥浆密度-湿容重)÷(湿容重-泡沫密度)]*水泥浆流量÷发泡倍率；

公式二：空气流量＝稀释液流量*(发泡倍率-1)。

其中，发泡剂与水混合后为稀释液，稀释液与空气通过泡沫发生器后生成的为泡沫。发泡倍率是指气泡群与稀释液的体积比，而气泡群是指稀释液产生的气泡群体。

该自动控制方法应用于之前所述的轻质土生产装置，使得该轻质土生产装置为自动控制，其中，轻质土的湿容重为输入值，水泥浆流量为检测值，发泡倍率为输入值，稀释液密度为输入值，根据控制装置的自动换算，即可得出所需的稀释液流量和空气流量，并且这两个流量可根据相应管道上的控制阀和流量计进行控制和监测。

本发明中，水泥浆泵送装置的输出压力不需与泡沫发生器32输出压力相等，轻质土的输送能力基本上由水泥浆泵送装置控制，该水泥浆泵送装置的输送压力选用1.2mpa，输送能力就有1.2mpa，水泥浆流量稳定，不受工况压力变化。泡沫输送压力损失小，泡沫发生器32前端最大压力选用0.6mpa左右，能满足各种工况。因同一工地浇注管的转移、有时需要喷淋，工况压力随时会变动，水泥浆泵送装置采用容积泵，输出压力由工况决定，可随时变动，不受工况影响。气泡群在第二输送管道中的压力损失小，同时对于浇注压力的微变，第二输送管道起到压力变化缓冲作用，浇注系统的变化不会引起发泡系统不稳定，轻质土混合器50中的泡沫压力微大于水泥浆口压力，水泥浆不会进入第二输送管道。轻质土现场混合、浇注，没有长距离输送，轻质土基本没有消泡，混合更均匀，气泡大小也更均匀。并且结合本发明提供的自动控制方法，相比于传统工艺轻质土容重误差大于15％，本发明提供的轻质土生产装置能够使得轻质土的容重误差控制在5％以内。

结合较佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。