智能灌浆系统的制作方法
【专利说明】
[0001](一 )技术领域:本实用新型涉及一种具有智能控制的灌浆检测记录系统。用于水电站灌浆工程中的工程计量和质量监控。属容量、流量测量类(GOlF)。
(二)【背景技术】:
[0002]灌浆工程一般用在电站水坝施工中。灌浆是指向电站水坝的堤岸、地基等灌入水泥、沙浆等物质，以加强牢固性，提高防渗性能。因此，灌浆质量将决定电站水坝的整体质量。
[0003]现有水电站的灌浆检测记录系统总布置见图1:为了检测向灌浆孔6η内灌入的浆液流量、密度、压力、抬动等数值并进行记录，在灌浆管路2η中顺次设制浆桶In、进浆流量传感器3η、密度传感器4η、灌浆栗5η、灌浆孔6η、抬动传感器7η、压力传感器8η、回浆流量传感器13η然后送回到制浆桶。五个传感器分别通过各传感器电信号线3.1n,4.1n,7.1n、8.1n、13.1n与远处的灌浆自动记录仪9η传感器接头连接，将各传感器检测数据送到记录仪，再用打印机1n打印出灌浆施工记录表，供业主观看，使之了解和掌握灌浆施工质量。压力传感器和回浆流量传感器间管路上设有高压电动阀门12η。灌浆自动记录仪按需要可设声光报警器11η。
[0004]现有上述灌浆检测记录系统中涉及制浆桶In中水泥浆液比重测量是采用人工进行:人工将制浆桶(也称搅拌槽)中配置好的水泥浆液取样一块放在固定体积的比重称上称出重量，便可获得这一槽水泥浆液的比重。这种人工测量有如下问题:I)人工采样费工费时。2)比重称维护困难，每次称重后，必须清洗、凉干，十分麻烦。3)水泥浆液采集是断续的，一次取样代替这一槽水泥浆液比重，不利于保证灌浆质量。
[0005]现有上述灌浆检测记录系统中的涉及制浆桶In、浆液原材料的配浆系统存在如下问题:现有制浆桶中浆液的配制全是人工进行。根据灌浆工程质量的要求，不同的地质结构、部位、灌浆孔深度都需要不同浓度的水泥浆液，人工配浆的方法需要2至3人全程值守，且配浆过程需要不断地核对浆液浓度是否达到了要求，导致效率低、成本高，劳动强度大，费时费工，配比准确率得不到保证。
[0006]现有上述灌浆检测记录系统中涉及灌浆栗5η、高压电动阀门12η及管道等的加压系统存在如下问题:1)由于现有灌浆栗以恒定功率输出，不能调节，且一直以最大功率输出，而实际使用中大多数情况只需要很小的压力，为了减小管路压力到实际需要的大小，需要人工调节高压电动阀门开启的大小，使部分浆液通过回浆管路回到制浆桶，以减小压力，由此造成能量浪费。2)由于现有灌浆管路上的高压电动阀门必须由操作人员根据压力传感器Sn处的压力表显示的压力进行实时调节，费时费工。3)在进行大压力灌浆时，由于管路上压力较大，有爆管的危险，危及操作人员人身安全。
[0007]现有灌浆系统的灌浆流程是:①取得灌浆工艺要求；②在灌浆记录仪上输入灌浆参数；③按灌浆工艺要求人工配置200L —定比例的浆液；④启动灌浆栗，开始灌浆；⑤200L浆液用完之后关闭灌浆栗；⑥灌浆若未达到要求时，需要重复第③④⑤三个步骤，往往需要重复数十遍，直到灌浆达到要求。这个过程非常单调、漫长，不仅浪费人工，效率低下，甚至导致人为作弊，篡改灌浆数据，影响灌浆质量。
(三)
【发明内容】
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[0008]本实用新型提供的智能灌浆系统，目的就是解决上述现有的灌浆检测记录系统中如下问题:1)水泥浆比重测量采用人工取样方法存在费时费工、比重称维护清洗困难、断续采集，灌浆质量难保证。2)现有配浆方法效率低、人工成本高、配比不准确、劳动强度大、费时费工。3)现有灌浆栗为大压力恆功率输出导致能量浪费、人工操作大压力高压阀门不安全易伤亡。4)传统灌浆过程全部由人工操作，不仅效率低下，且易导致人为作弊，篡改灌浆数据，影响灌浆质量。
[0009]技术方案如下:
[0010]智能灌浆系统，包括:制浆桶In、灌浆栗5η、灌浆栗驱动电机5B、高压电动阀门12η、压力传感器Sn、声光报警器Iln ;其特征是:
[0011]I)设单片机控制系统6、键盘7、显示器8 ;单片机控制系统内有沿输入信息传输方向顺次连接的光耦隔离电路6.1、A/D转换6.2、单片机6.3。2)设如下在线式水泥浆液比重计:在所述制浆桶In、或者与制浆桶间水泥浆液循环流通的容器的上方，固定一个拉力传感器10，拉力传感器下端以细线11悬吊一个己知空气中重量的金属重物12，且金属重物完全浸没于被测水泥浆液中，不接触其它物体；拉力传感器电信号输出端1a接光耦隔离电路输入端，并经A/D转换连接到单片机传感器电信号输入接口 6.4。3)设如下的自动配浆系统:在制浆桶In内设置插入分别通入水、水泥粉、沙粒和化学添加剂的如下四根管路及装置(见实施例1);或者仅设置插入分别通入水和浓浆液的如下两根管路及装置(见实施例2):①插入装有水管电磁阀IA的自来水管1，自来水管入口端与装有水流量传感器IB的自来水供水管路IC连通；②插入装有水泥电磁阀2A的水泥粉管2，水泥粉管入口与支撑有水泥电子秤2B的水泥漏斗2C连通；水泥漏斗上方为有水泥粉供料控制装置2D的水泥粉送料装置出料口 2E !③插入装有沙粒电磁阀3A的沙粒管3，沙粒管入口与支撑有沙电子秤3B的沙漏斗3C连通；沙漏斗上方为有供料控制装置3D的沙粒管路送料装置出料口 3E ;④插入装有添加剂电磁阀4A的添加剂管4 ;入口端与支撑有添加剂电子秤4B的添加剂漏斗4C连通；添加剂漏斗上方为有添加剂供料控制装置4D的添加剂送料装置出料口 4E 插入装有浓浆液电磁阀5A的浓浆液管5，浓浆液管入口端与安装有浓浆液流量传感器5B的浓浆液供应管路5C连接。上述水流量传感器1B、水泥电子秤2B、沙粒电子秤3B、添加剂电子秤4B以及拉力传感器10共五个传感器电信号输出端均顺次经过光耦隔离电路、A/D转换电路连接到单片机传感器电信号输入接口 6.4。单片机中控制信号输出端口 6.6，经过光耦隔离电路后接如下七个配浆执行元件的电磁线圈:①水管电磁阀1A、②水泥电磁阀2A、③水泥供料控制装置2D、④沙粒电磁阀3A、⑤沙粒供料控制装置3D、⑥添加剂电磁阀4A、⑦添加剂供料控制装置4D (见实施例1)。或者仅上述水流量传感器1B、浓浆液流量传感器5B、拉力传感器10共三个传感器电信号输出端经过光耦隔离电路、A/D转换电路之后连接到单片机传感器电信号输入接口 6.4 ;对应单片机控制信号输出端口 6.6经过光耦隔离电路接如下两个配浆执行元件的电磁线圈:水管电磁阀IA和浓浆液电磁阀5A (见实施例2)。4)设如下的灌浆压力自控系统:在所述灌浆栗驱动电机5B输入端增设变频器9 ;所述压力传感器Sn的压力电信号输出端8.1n接光耦隔离电路输入端，并经A/D转换连接到单片机传感器电信号输入接口 6.4 ;单片机设控制信号输出端口 6.6通过光耦隔离电路分别接声光报警器11η、高压电动阀门12η ;单片机与变频器上分别设有传输信息的变频器通信端口 6.5和通信端口 9.10
[0012]5)单片机设有对外通信端口 6.7，经过光耦隔离电路，与其它通信设备连接。
[0013]上述单片机通信端口采用RS485接口为佳。上述水泥、或沙粒、或化学添加剂各种送料装置均可采用送料管路或螺旋输送机；供料控制装置分别采用在送料装置出料口处的供料电磁阀或螺旋输送机电控开关2D、3D、4D。
[0014]本实用新型有益效果:
[0015]I)在线式水泥浆液比重计用单片机连续测量并显示，便于人工或其它自动化设备实时调整浆液浓度，使整个灌浆过程中浓度与设计值吻合，能保证灌浆质量。且单片机响应速度快，省时；无需人工取样，省工。只需在每次灌浆结束后才清洗设备，而现有比重称是每次取样测量后均要清洗，大大减少比重计清洗量。
[0016]2)自动配浆系统:采用可编程单片机控制系统，可设定上述配浆中需要的4种或2种原料的配比、用量、从管路中放出的速度、排放时间及先后次序等，使各混合物的配比达到施工质量要求。配浆效率高、配比准确、人工劳动强度小。同时用在线式水泥浆液比重计实时监测浓度是否达到要求，实现自动配浆。当浓浆液可自动由管路通入时，采用浓浆配稀浆(见实施例2)。这种方式可实现全程无人值守的全自动配浆。
[0017]3)灌浆压力自控系统:由于增设变频器，使灌浆栗驱动电机电源的频率、电压可以按需要设定，即灌浆栗输出功率可按需要控制调节，可大大节约电能。管路压力由系统自动调节，实时高效，节省人工成本。单片机控制系统由变频器通信接口控制变频器，使操作人员远离高压管路，同时因为设有光耦隔离电路，使操作人员远离强电系统，保证了操作人员的人身安全。设有声光报警装置和高压电动阀门，管路压力超限自动报警、自动开启高压阀门进行泄压，避免因压力超限致使大坝坝基抬动进而造成严重工程事故。
[0018]4)智能灌浆系统:采用全自动控制灌浆，输入灌浆参数和灌浆结束条件之后，系统会自动控制配浆系统进行配浆，控制灌浆压力自控系统进行灌浆，直到达到设定的结束灌浆条件或者人为中止灌浆。灌浆过程全自动化无需人工干预，省时省工，提高灌浆效率。
(四)
【附图说明】
[0019]图1现有水电站的灌浆检测记录系统总布置图。
[0020]图2自动配浆系统管路组成图。
[0021]图3在线式水泥浆液比重计结构示意图。
[0022]图4智能灌浆系统的控制部分原理总框图。
(五)
【具体实施方式】
[0023]实施例1:
[0024]本实施例智能灌浆系统由以下部分组成，下面对照附图分别一一说明。
[0025]I)见图4，设单片机控制系统6、键盘7、显示器8。单片机控制系统内有沿输入信息传输方向顺次连接的光耦隔离电路6.1、A/D转换6.2、单片机6.3及通信端口 6.7。键盘7用于输入设置，与单片机键盘接口 6.8连接。显示器8用于显示数据，与单片机显示器接□ 6.9连接。
[0026]2)在线式水泥浆液比重计:见图3，在灌浆检测记录系统中的盛有被测水泥浆液Im的制楽桶In上方固定一个拉力传感器10，拉力传感器下端通过细线11悬吊金属重物12，拉力传感器用于测量因金属重物的重力而产生的拉力，金属重物完全浸没于被测水泥浆液中，且不与其它物体接触。金属重物在空气中的重量G是事先由拉力传感器测得的已知数据。拉力传感器10测量细线11上产生的拉力F，这个拉力由金属重物12的重力G和被测水泥浆液Im对金属重物的浮力Fl合成，即Fl = G — F。
[0027]见图3、图4，拉力传感器10电信号线输出端1a将拉力F模拟电信号传给光親隔离电路6.1，再通