一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，包括傳感器測量系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過安裝在料倉內(nèi)壁或出料口下方的水分傳感器在線檢測骨料含水率，將自動采集的水分信息實(shí)時(shí)傳輸至混凝土攪拌站中央控制系統(tǒng)；系統(tǒng)經(jīng)過增加骨料減少拌合水的運(yùn)算規(guī)則自行修正混凝土配合比參數(shù)，并同步調(diào)整混凝士骨料配料量與拌合水配料量，確?；炷临|(zhì)量的均勻、穩(wěn)定；整個(gè)動態(tài)調(diào)整過程可以在數(shù)秒內(nèi)完成，不影響生產(chǎn)效率。因此，該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的混凝土攪拌站，不僅能夠提升攪拌站自動化程度，提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量，而且可以降低操作人員工作強(qiáng)度，減少人員配置，從而大大節(jié)約成本。
【專利說明】一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]混凝土生產(chǎn)制造過程存在固有的特性:其一，影響質(zhì)量的因素和環(huán)節(jié)多，隨機(jī)因素也多，難以混凝土質(zhì)量始終處在有效的受控狀態(tài)；其二，混凝土質(zhì)量事前控制缺乏有效的方法和手段，質(zhì)量檢查和驗(yàn)收滯后，基本上等于是“事后處置”，往往發(fā)現(xiàn)問題時(shí)損失已經(jīng)無法避免。
[0003]在眾多外界因素中，骨料的含水率波動對混凝土質(zhì)量的影響最為顯著，這是由骨料就地取材、露天生產(chǎn)、易受環(huán)境影響的特性所決定的。經(jīng)過長期調(diào)研發(fā)現(xiàn)，混凝土原材料中天然砂的含水率變化幅度大，可以低至2%?4%，亦可以高至12%?14%，且變化周期短，同一天中不同時(shí)段的含水率存在較大變化，其變化可以達(dá)到6%以上。若按含水率變化6%,單方混凝土砂子用量600kg/m3計(jì)算，混凝土實(shí)際用水量變化將到達(dá)36.0kg/m3,砂子實(shí)際用量隨之變化。骨料含水率一旦變化，水膠比、膠砂比、砂率等決定混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)均產(chǎn)生變化，主要體現(xiàn)在工作性、強(qiáng)度等混凝土性能上的差異?，F(xiàn)階段，骨料含水率通常采用定期取樣烘干求出含水率的辦法，存在試驗(yàn)時(shí)間長的突出問題，無法達(dá)到隨時(shí)調(diào)整混凝土用水量的要求，更無法實(shí)現(xiàn)智能化。但為滿足工程施工需要，許多單位往往采取最簡便也是最經(jīng)濟(jì)的方法，即人為調(diào)整用水量，面對混凝土用水量調(diào)整10kg/m3、20kg/m3甚至30kg/m3的變化，生產(chǎn)的混凝土水膠比、灰漿量、砂漿量等軍隨之大幅度改變，導(dǎo)致混凝土實(shí)際配合比嚴(yán)重偏離目標(biāo)配合比，最終帶來不可預(yù)估的潛在質(zhì)量問題。
[0004]為此，針對骨料含水量變化引起的混凝土質(zhì)量頻繁波動，原材料試驗(yàn)結(jié)果滯后等引發(fā)的混凝土質(zhì)量管理中的“陰陽配合比”與“在線調(diào)配”難題，以及現(xiàn)有拌合站工控管理系統(tǒng)尚不具備事前控制的弊端，建立基于骨料含水率在線監(jiān)測的混凝土配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)配合比參數(shù)調(diào)整的便捷性和科學(xué)性，保證混凝土生產(chǎn)質(zhì)量的均質(zhì)性與穩(wěn)定性，為實(shí)現(xiàn)混凝土攪拌站自動化生產(chǎn)管理的奠定基礎(chǔ)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決骨料含水量波動引起的“混凝土陰陽配合比”與“配合比在線調(diào)配難”，的技術(shù)問題，減少混凝土攪拌站質(zhì)量控制過程中的人為干預(yù)因素，本發(fā)明提供一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:通過安裝在骨料倉出料口下方的水分傳感器在線檢測骨料含水率，將自動采集的水分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)過信號傳輸網(wǎng)絡(luò)及時(shí)上傳至混凝土攪拌站中央控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，系統(tǒng)通過增加骨料減少拌合水的方式自行修正混凝土配合比參數(shù)，并實(shí)時(shí)調(diào)整混凝土骨料配料量與拌合水配料量，確?；炷临|(zhì)量的均勻、穩(wěn)定。
[0007]本發(fā)明的系統(tǒng)包含傳感器測量系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)四個(gè)基本組成部分。其中，傳感器測量系統(tǒng)負(fù)責(zé)骨料含水量的在線檢測，且裝置可靠、穩(wěn)定；信號傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)信號的實(shí)時(shí)接受、上傳；中央控制系統(tǒng)除負(fù)責(zé)計(jì)量、配料及生產(chǎn)自動控制，還需要對水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、處理與分析，實(shí)現(xiàn)混凝土配合比參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整；數(shù)據(jù)儲存系統(tǒng)負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，以及使用數(shù)據(jù)管理庫下載、查詢以及打印報(bào)表。
[0008]本發(fā)明的系統(tǒng)基本工作流程為:
[0009]第一步，中央控制系統(tǒng)發(fā)出工作指令，水分傳感器自動探測流經(jīng)測試儀表面的骨料含水率，通過數(shù)字/模擬信號傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸至中央控制系統(tǒng)。
[0010]第二步，中央控制系統(tǒng)對骨料含水率信號和相應(yīng)的稱重信號進(jìn)行分析與處理，根據(jù)設(shè)定的運(yùn)算規(guī)則計(jì)算得出骨料的實(shí)時(shí)含水量；然后根據(jù)實(shí)時(shí)含水量發(fā)出骨料用量調(diào)整指令，配料系統(tǒng)自動修正骨料的配料量。
[0011]第三步，骨料配料完成后，系統(tǒng)快速計(jì)算出骨料累計(jì)含水量，并扣除同等數(shù)量的拌合水用量，隨后由液體配料系統(tǒng)自動完成拌合水的配料。
[0012]第四步，混凝土所用原材料配料結(jié)束后，系統(tǒng)自動生成調(diào)整后的混凝土施工配合比文檔，并將整個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明的一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的混凝土攪拌站，它不僅能夠提升攪拌站自動化程度，提高混凝土生產(chǎn)質(zhì)量與管理水平，而且可以降低操作人員工作強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，減少人員配置和資源配置，從而大大節(jié)約生產(chǎn)成本。
附圖內(nèi)容
[0014]圖1為本發(fā)明的混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)組成示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)工作流程圖。
[0016]圖中:I骨料倉，2水分傳感器，3帶式輸送機(jī)，4信號傳輸網(wǎng)絡(luò)，5數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，6中央控制系統(tǒng)，7配料系統(tǒng)，8混凝土攬祥王機(jī)。
[0017]具體實(shí)施方
[0018]實(shí)施例1，結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0019]本發(fā)明的系統(tǒng)包含水分傳感器2、信號傳輸網(wǎng)絡(luò)4、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)5以及中央控制系統(tǒng)6四部分組成，具體地，水分傳感器2與中央控制系統(tǒng)6之間通過信號傳輸網(wǎng)絡(luò)4連接；數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)5與中央控制系統(tǒng)6采用工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成一體，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)5設(shè)有信息接口，數(shù)據(jù)可以自由交換。工作時(shí)，水分傳感器2安裝于骨料倉I的下料口處，多個(gè)水分傳感器2可并網(wǎng)運(yùn)行；中央控制系統(tǒng)6同時(shí)對帶式輸送機(jī)3、配料系統(tǒng)7以及混凝土攪拌主機(jī)8進(jìn)行自動化控制。
[0020]如圖1所示,水分傳感器安裝于砂料倉出料口下方,垂直距下料口 300mm?400mm,當(dāng)砂倉的下料倉門開啟，傳感器自動采集流經(jīng)感應(yīng)區(qū)表面的砂子含水率，并通過信號傳輸電纜實(shí)時(shí)傳輸至中央控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的運(yùn)算規(guī)則計(jì)算出每時(shí)段的含水量(含水率實(shí)時(shí)值Xi X實(shí)時(shí)下砂量Yi),并指令配料系統(tǒng)同步補(bǔ)償相應(yīng)量的砂子；砂子配料完成后，系統(tǒng)快速計(jì)算出砂子累計(jì)含水量，并在拌合水計(jì)量前快速扣除本部分含水量，以此實(shí)現(xiàn)當(dāng)盤混凝土的砂子與拌合水用量的動態(tài)調(diào)整?；炷了迷牧吓淞辖Y(jié)束后，系統(tǒng)自動生成調(diào)整后的混凝土施工配合比文檔，并通過信息接口將整個(gè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，以備中央控制系統(tǒng)隨時(shí)訪問、下載。
[0021]上述整個(gè)混凝土配合比動態(tài)調(diào)整過程可以通過中央控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)查看，包括查詢當(dāng)盤混凝土所用砂子含水率的瞬時(shí)值、平均值，砂子與拌合水用量的約定值/顯示值，以及增砂減水的變化過程，也可以通過該界面訪問數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)追溯上一盤混凝土各種原材料的實(shí)際用量。
[0022]以在某混凝土攪拌站進(jìn)行現(xiàn)場連續(xù)測試為例，實(shí)施結(jié)果如表I所示。
[0023]表I強(qiáng)度等級C30混凝土配合比動態(tài)調(diào)整實(shí)施結(jié)果
[0024]._原材料名稱及用量(kg/m3)混凝土狀態(tài)名稱-------
水泥粉煤灰礦渣粉砂子碎石減水劑水
210 70 HO 840 920 7.6 170/
Π比_________

——
第一盤 207 70 109 (8 66%) 918 7.6 91.0 勻質(zhì)、穩(wěn)定
—
第二盤 208 70 108 (795%) 919 7.6 92.7 勻質(zhì)、穩(wěn)定

——
第三盤 207 70 109 (786%) 924 7.6 95.3 勻質(zhì)、穩(wěn)定



Ql 7
第四盤 210 70 108 (8 05%) 918 7.6 92.7 勻質(zhì)、穩(wěn)定第五盤 208 70 HO (764%) 921 7.6 101.7 勻質(zhì)、穩(wěn)定


90?
第六盤 207 70 109 (?64%) 920 7.6 100.3 勻質(zhì)、穩(wěn)定


902
第七盤 209 70 109 (?48%) 918 7.6 100.7 勻質(zhì)、穩(wěn)定
[0025]注:理論配合比均為干料組成比例，括號中為實(shí)測含水率。
[0026]表I中，砂子實(shí)際用量隨著實(shí)測含水率的增加而增加，拌合水用量則相應(yīng)減少，而且通過這種增砂減水的方式自動調(diào)整混凝土骨料和拌合水用量，保證了連續(xù)生產(chǎn)時(shí)的混凝土質(zhì)量穩(wěn)定、勻質(zhì)。
[0027]需要說明的是，混凝土關(guān)鍵原材料如砂子外，還涉及到碎石、水泥、摻合料等其他多種材料，因而上述實(shí)施例中的含水率采集系統(tǒng)既可以安裝于砂倉，也可以安裝于其他材料料倉中，從而實(shí)時(shí)測量其他材料的含水率值。
[0028]以上所述例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修飾、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于，通過水分傳感器在線檢測骨料的含水率，將自動采集的水分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至混凝土攪拌站中央控制系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)過增加骨料減少拌合水的運(yùn)算方式自行修正混凝土配合比參數(shù)，并同步調(diào)整混凝土骨料配料量與拌合水配料量，確?；炷临|(zhì)量的均勻、穩(wěn)定；整個(gè)調(diào)整過程在數(shù)秒內(nèi)完成，不影響生產(chǎn)效率。
2.如權(quán)利要求1所述的一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于: 水分傳感器通常安裝于砂石料倉內(nèi)壁或上料斗出料口下方；水分傳感器采用數(shù)字微波測量原理，當(dāng)砂石骨料流經(jīng)傳感器表面時(shí)自動采集骨料的含水率，并輸出水分信息。
3.如權(quán)利要求1所述的一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其特征還在于: 混凝土攪拌站動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)由傳感器測量系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)組成，其中中央控制系統(tǒng)還包括信號處理單元、計(jì)算單元、控制單元與傳輸單元；控制系統(tǒng)的計(jì)算單元實(shí)時(shí)計(jì)算出骨料含水量，控制單元則同步調(diào)整骨料及拌合水配料量。
4.如權(quán)利要求3所述的一種混凝土攪拌站配合比動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)，其調(diào)整方法特征在于: 將骨料含水率采集過程按時(shí)間先后順序劃分為η個(gè)時(shí)段，根據(jù)每個(gè)時(shí)段采集的骨料含水率值XJ由實(shí)時(shí)含水率和以往的經(jīng)驗(yàn)含水率經(jīng)過一定的邏輯運(yùn)算得到)以及計(jì)量斗感應(yīng)到的相應(yīng)骨料下落量Yi,系統(tǒng)通過公式Zi =Xi.Yi自動計(jì)算出當(dāng)前含水量，并同步發(fā)出指令增加同等數(shù)量Zi的骨料，所增加骨料總量則為Z =Σ Z1 (i = 1，2，3…η);骨料計(jì)量完成的同時(shí)，系統(tǒng)自動扣除相應(yīng)的拌合水用量，其數(shù)量等于骨料增加總量Z ;如此重復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)每盤混凝土配合比的動態(tài)調(diào)整。
【文檔編號】B28C7/04GK104175401SQ201410439765
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】朱長華, 樓梁偉, 仲新華, 謝永江, 李享濤, 孔慶欣, 王月華 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所