CN104074143A - 预应力智能循环压浆系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种预应力智能循环压浆系统及其控制方法，在压浆泵与进浆口之间的压浆管道设置有压力补偿装置，所述的压力补偿装置包括活塞及弹力机构，所述活塞端头与压浆管道连通，所述弹力机构的弹力为驱动活塞端头压入压浆管道；保压装置分别安装于进浆口和出浆口，分别控制进入梁构件孔道内的浆液量和排出梁构件孔道的浆液量；电磁流量计分别安装于进浆口和出浆口，分别测取进浆口和出浆口的流量信号；压浆泵柱塞为两组，采用进行交替工作方式实现压浆动作，水灰比值控制步骤采用闭环控制，设定有效循环压力值；保压压力值：保压压力的下限值；保压压力的上限值；保压时间值对构件浆料进行控制。其优点是浆料压力稳定，压浆密实，构件质量好。

Description

预应力智能循环压浆系统及其控制方法

技术领域

 本发明涉及预应力工程技术领域，特别涉及一种预应力智能循环压浆系统及其控制方法。

背景技术

在桥梁施工过程中，预应力压浆施工的质量对于预应力桥梁的安全性与耐久性至关重要，因此后张法预应力管道压浆施工成为预应力桥梁施工的关键工序。

中国专利CN103711315公开了名称为：“智能真空循环压浆系统”专利，该专利为解决传统压浆系统灌浆质量不稳定的问题，采用在回浆管设置程控三通阀的技术方案，虽提高了灌浆质量，但由于浆料在传输过程中，其压力是变化的，导致浆料部分位置的灌浆质量不稳定。

中国专利CN103711316公开了名称为：“智能制浆系统的控制方法”，该专利对浆料的控制是将主料与辅料分别进行重量控制，控制过程为开环控制，最终的浆料水灰比无法进行更细致的控制；而且其压浆泵只采用一个，在自动压浆步骤中只设置保压压力值，采用的控制方法为若保压期间压力值下降到压力标准值以下，控制中心发出补浆指令，再次压浆，直到达到压力标准值后再进行保压，这种方法，无法有效地对压浆质量进行控制，导致灌浆质量不稳定。

传统压浆工艺由于水灰比（水灰比是浆液主要性能参数）没有严格的控制，现场往往通过增加用水量来提高流动性能，最终导致泌水率过大，在管道内形成空隙并泌出自由水，加速了钢绞线锈蚀。

上述传统压浆工艺存在的这些问题将严重的影响结构的耐久性，一是使钢绞线失去保护易于锈蚀，力筋的锈蚀有进一步消弱了浆体对力筋的粘结力，导致有效预应力下降。二是管道内存在空洞使得钢绞线与混凝土未能形成一个整体共同作用，降低了结构刚度与承载能力。

发明内容

本发明的目的就是提供一种压力稳定，解决上述管道压浆不密实技术问题的预应力智能循环压浆系统及其控制方法。

本发明的解决方案是这样的：

一种预应力智能循环压浆系统，包括高速搅拌机、电控箱、低速储浆桶、压浆泵、压力传感器、电磁流量计、进水阀、称重传感器、保压装置，其特征在于：在压浆泵与进浆口之间的压浆管道设置有压力补偿装置，所述的压力补偿装置包括活塞及弹力机构，所述活塞端头与压浆管道连通，所述弹力机构的弹力为驱动活塞端头压入压浆管道。

更具体的技术方案还包括：所述的保压装置分别安装于进浆口和出浆口，分别控制进入梁构件孔道内的浆液量和排出梁构件孔道的浆液量。

进一步的：所述的电磁流量计分别安装于进浆口和出浆口，分别测取进浆口和出浆口的流量信号。

进一步的：所述压浆泵有两组压浆柱塞，采用进行往复交替工作方式实现压浆动作。

进一步的：所述的弹力机构包括设置于活塞气缸内的弹簧，所述弹簧一端与活塞连接，其弹簧力顶推活塞向外伸出。

一种对权利要求1所述预应力智能循环压浆系统进行控制的控制方法，其特征在于：包括步骤：

（1）水灰比值控制步骤：按照施工配方设定标准水灰比值，测取高速搅拌机的水灰比值与设定标准水灰比值进行比较，若实际水灰比低于标准水胶比值，系统发送信号至进水阀，进行自动补水；若实际水胶比高于标准水胶比值，则加入水泥、添加剂；直至系统实时检测的水胶比达到设定标准水胶比值；系统检测水胶比合格后，发送控制信号至放浆阀，发送启动信号至低速储浆桶，放浆阀自动打开，将水胶比合格的浆液输送至低速储浆桶；

（2）控制压浆泵交替工作步骤：压浆泵采用两组压浆柱塞，控制方式为：当第一组柱塞将浆压入孔道时，第二组柱塞吸取低速储浆桶内浆液；当第一组柱塞吸取低速储浆桶内浆液时，第二组柱塞将浆液压入孔道，两组柱塞交替动作进行压浆；

（3）进、出浆口保压装置工作步骤：在进浆口和出浆口分别安装保压装置，采用压力传感器测取梁构件孔道内浆液压力，并设定：

A：有效循环压力值；

B：保压压力值：

C：保压压力的下限值；

D：保压压力的上限值；

E：保压时间值；

梁构件孔道内浆液压力满足有效循环值时，系统向保压装置发送控制信号，出浆口保压装置关闭，压浆泵持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高；系统采集压力传感器信号，当梁构件孔道内浆液压力满足设定的保压压力值后，系统向压浆泵发送停止型号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置关闭，自动压浆程序进入保压阶段；当梁构件孔道内浆液压力低于保压压力的下限值时，系统向压浆泵发送启动信号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置打开，压浆泵持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高；当孔道内压力达到设定保压压力的上限值时，系统向压浆泵发送停止信号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置关闭，达到保压时间值后，系统向各个装置发送信号，结束整个压浆过程。

本发明的优点是浆料压力稳定，压浆密实，构件质量好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明压力补偿装置8的结构示意图。

图3是本发明控制方法的控制流程框图。

附图中：1、称重传感器，2、高速搅拌机，3、进水阀，4放浆阀，5、低速储浆桶，6、压浆泵，7、电控箱，8、压力补偿装置，9、快拆装置，10、进浆口保压装置，11、进浆口电磁流量计，12、压力传感器，13、梁构件孔道，14、出浆口电磁流量计，15、出浆口保压装置，16、活塞气缸，17、弹簧，18、活塞，19、三通接头。

具体实施方式

如图1所示，本发明的预应力智能循环压浆系统，包括高速搅拌机2、电控箱7、低速储浆桶5、压浆泵6、压力传感器12、进浆口电磁流量计11、出浆口电磁流量计14、进水阀3、称重传感器1、空压机、进浆口保压装置10、出浆口保压装置15，在压浆泵与进浆口之间的压浆管道设置有压力补偿装置8，所述的压力补偿装置8包括活塞18及弹力机构，所述活塞18端头与压浆管道连通，所述弹力机构的弹力为驱动活塞端头压入压浆管道。

如图2所示，所述的弹力机构包括设置于活塞气缸16内的弹簧17，所述弹簧17一端与活塞18连接，其弹簧力顶推活塞向外伸出，驱动活塞端头压入压浆管道。

在进浆口设置有压力传感器12、进浆口电磁流量计11、进浆口保压装置10，出浆口设置有出浆口电磁流量计14、出浆口保压装置15。

压浆泵6柱塞为两组，采用进行交替工作方式实现压浆动作。

如图3所示，一种对权利要求1所述预应力智能循环压浆系统进行控制的控制方法，包括步骤：

（1）水灰比值控制步骤：，采用闭环控制方式，按照施工配方设定标准水灰比值，测取高速搅拌机的水灰值与设定标准水灰值进行比较，若实际水灰比低于标准水灰比值，系统发送信号至进水阀，进行自动补水；若实际水胶比高于标准水胶比值，则加入水泥、添加剂；直至系统实时检测的水灰比达到设定标准水灰比值；系统检测水灰比合格后，发送控制信号至放浆阀，发送启动信号至低速储浆桶，放浆阀自动打开，将水灰比合格的浆液输送至低速储浆桶；

（2）控制压浆泵交替工作步骤：压浆泵采用两组，控制方式为：当第一组压浆泵将浆压入孔道时，第二组柱塞吸取低速储浆桶内浆液；当第一组柱塞吸取低速储浆桶内浆液时，第二组柱塞将浆液压入孔道，两组柱塞交替动作进行压浆；

（3）进、出浆口保压装置工作步骤：在进浆口和出浆口分别安装保压装置，采用压力传感器测取梁构件孔道内浆液压力，并设定：

A：有效循环压力值；

B：保压压力值：

C：保压压力的下限值；

D：保压压力的上限值；

E：保压时间值；

梁构件孔道内浆液压力满足有效循环值时，系统向保压装置发送控制信号，出浆口保压装置关闭，压浆泵持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高；系统采集压力传感器信号，当梁构件孔道13内浆液压力满足设定的保压压力值后，系统向压浆泵发送停止型号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置关闭，自动压浆程序进入保压阶段；当梁构件孔道内浆液压力低于保压压力的下限值时，系统向压浆泵发送启动信号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置打开，压浆泵持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高；当孔道内压力达到设定保压压力的上限值时，系统向压浆泵发送停止信号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置关闭，达到保压时间值后，系统向各个装置发送信号，结束整个压浆过程。

本实施例工作原理为：

参数设定：根据实际施工配方，通过触摸屏输入标准水胶比值，设定加入水的重量，设定高速搅拌机2搅拌时间，设定保压上下限值，设定保压时间。

浆液搅拌：通过触摸屏操作，启动高速搅拌机2，系统发送给高速搅拌机2发送启动信号，向进水阀3发送加水信号，当加入水量达到设定值时，加入水泥、添加剂，称重传感器1在进料过程中实时监测进料比重，检测数据传送至系统进行实际水灰比实时计算，与设定水灰比进行比较，若实际水灰比低于设定值，系统发送信号至进水阀3，进行自动补水；若实际水灰比高于设定值，则加入水泥、添加剂；直至系统实时检测的水灰比达到设定水灰比合格范围。系统检测水灰比合格后，发送控制信号至放浆阀4，发送启动信号至低速储浆桶5，放浆阀4自动打开，将水灰比合格的浆液输送至低速储浆桶5。

自动压浆：浆液输送至低速储浆桶5，低速储浆桶5电机启动，低速搅拌浆液，保证浆液不沉淀，系统开始执行自动压浆程序，压浆泵6由两组柱塞进行交替运动实现压浆动作，当第一组柱塞将浆液压入孔道时，第二组柱塞吸取低速储浆桶5内浆液；当第一组柱塞吸取低速储浆桶5内浆液时，第二组柱塞将浆液压入孔道，两组柱塞交替动作进行压浆，有效避免孔道内浆液压力的脉动。管路中安装压力补偿装置8，使压力及流量稳定。进浆口压力传感器12、进浆口电磁流量计11、进浆口保压装置10，出浆口电磁流量计14、出浆口保压装置15，系统采集进浆口电磁流量计11、出浆口电磁流量计14信号进行计算，满足有效循环条件后，系统向出浆口保压装置15发送控制信号，出浆口保压装置15关闭，压浆泵6持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高，系统采集压力传感器12信号，当孔道内浆液压力满足设定的保压压力后发送控制信号，进浆口保压装置10关闭，自动压浆程序进入保压阶段，当孔道内浆液压力低于设定保压压力的下限值时，系统向压浆泵6发送启动信号，同时向进浆口保压装置10发送控制信号，进浆口保压装置10打开，压浆泵6持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高，当孔道内压力达到设定保压压力的上限值时，系统向压浆泵6发送停止信号，向进浆口保压装置10发送控制信号，进浆口保压装置10关闭，达到保压时间后，系统向各个装置发送信号，结束整个压浆过程。

报表输出：系统自动记录压浆过程数据，包括实际水灰比、浆液搅拌时间、保压压力、保压时间等数据。所有数据均可以图表及表格的方式进行输出。压浆过程数据在压浆过程中同步存储记录，完全杜绝人为更改。

压力补偿装置8安装在压浆管路的三通接头19的一个接头上，形成三通接头连通气缸活塞端的结构，当压浆泵6的出浆压力波动到最高点时，压浆管道内的压力将气缸活塞18往里推，压缩弹簧17，减小了管道内的压力，当压浆泵6的出浆压力波动到最低点时，被压缩弹簧17由于所受外力减小，弹簧17恢复原来长度将气缸活塞18往外推，增大了管内压力，起到了压力补偿的作用。

Claims (6)

1.一种预应力智能循环压浆系统，包括高速搅拌机、电控箱、低速储浆桶、压浆泵、压力传感器、电磁流量计、进水阀、称重传感器、保压装置，其特征在于：在压浆泵与进浆口之间的压浆管道设置有压力补偿装置，所述的压力补偿装置包括活塞及弹力机构，所述活塞端头与压浆管道连通，所述弹力机构的弹力为驱动活塞端头压入压浆管道。

2.根据权利要求1所述的预应力智能循环压浆系统，其特征在于：所述的保压装置分别安装于进浆口和出浆口，分别控制进入梁构件孔道内的浆液量和排出梁构件孔道的浆液量。

3.根据权利要求2所述的预应力智能循环压浆系统，其特征在于：所述的电磁流量计分别安装于进浆口和出浆口，分别测取进浆口和出浆口的流量信号。

4.根据权利要求1所述的预应力智能循环压浆系统，其特征在于：所述压浆泵为两组，采用进行交替工作方式实现压浆动作。

5.根据权利要求1所述的预应力智能循环压浆系统，其特征在于：所述的弹力机构包括设置于活塞气缸内的弹簧，所述弹簧一端与活塞连接，其弹簧力顶推活塞向外伸出。

6.一种对权利要求1所述预应力智能循环压浆系统进行控制的控制方法，其特征在于：包括步骤：

（1）水灰比控制步骤：按照施工配方设定标准水灰比值，测取高速搅拌机的水灰比与设定标准水灰比进行比较，若实际水灰比低于标准水灰比值，系统发送信号至进水阀，进行自动补水；若实际水灰比高于标准水灰比值，则加入水泥、添加剂；直至系统实时检测的水灰比达到设定标准水灰比值；系统检测水灰比合格后，发送控制信号至放浆阀，发送启动信号至低速储浆桶，放浆阀自动打开，将水灰比合格的浆液输送至低速储浆桶；

（2）控制压浆泵活塞交替工作步骤：压浆泵采用两组活塞，控制方式为：当第一组压浆泵活塞将浆液压入孔道时，第二组活塞吸取低速储浆桶内浆液；当第一组活塞吸取低速储浆桶内浆液时，第二组活塞将浆液压入孔道，两组活塞往复交替运动进行压浆；

（3）进、出浆口保压装置工作步骤：在进浆口和出浆口分别安装保压装置，采用压力传感器测取梁构件孔道内浆液压力，并设定：

A：有效循环压力值；

B：保压压力值：

C：保压压力的下限值；

D：保压压力的上限值；

E：保压时间值；

梁构件孔道内浆液压力满足有效循环值时，系统向保压装置发送控制信号，出浆口保压装置关闭，压浆泵持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高；系统采集压力传感器信号，当梁构件孔道内浆液压力满足设定的保压压力值后，系统向压浆泵发送停止型号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置关闭，自动压浆程序进入保压阶段；当梁构件孔道内浆液压力低于保压压力的下限值时，系统向压浆泵发送启动信号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置打开，压浆泵持续将浆液压入孔道内，使孔道内浆液压力升高；当孔道内压力达到设定保压压力的上限值时，系统向压浆泵发送停止信号，向保压装置发送控制信号，进浆口保压装置关闭，达到保压时间值后，系统向各个装置发送信号，结束整个压浆过程。