一种运输管道混凝土密度在线检测装置及方法制造方法及图纸

一种运输管道混凝土密度在线检测装置及方法，属于建筑工程领域。本发明专利技术包括与控制器电性连接的搅拌器、混凝土输送泵、三通阀、第一超声探头、第二超声探头、第三超声探头、控制器和储料池，搅拌器与混凝土输送泵连接，出料管与混凝土输送泵连接，回料管与搅拌器连接，储料输送管与储料池连接，出料管、回料管和储料输送管分别与三通阀的三个端口连接，搅拌器设有第三超声探头，出料管的水平直管段的两端侧壁上水平对称装有第一超声探头和第二超声探头，出料管装有压力变送器、温度变送器和流量变送器，本发明专利技术针对无法实时在线检测运输管道内混凝土密度的问题，能够通过超声探头的非接触测量装置，监测管道内混凝土的密度。监测管道内混凝土的密度。监测管道内混凝土的密度。

【技术实现步骤摘要】
一种运输管道混凝土密度在线检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种运输管道混凝土密度在线检测装置，属于建筑工程领域。

技术介绍

[0002]在建筑工程项目施工中，需要使用大量的混凝土材料，混凝土对于建筑工程项目的质量起到了至关重要的作用。在建筑项目实际施工过程中，由于混凝土材料受到自然条件、技术因素以及人为因素等方面的影响，极有可能给混凝土结构带来质量问题，甚至会危及到建筑物投入使用时的安全性。通常混凝土品质的优劣，体现在砂石骨料生产工艺、原材料称量差异以及搅拌均匀性差异等方面。因此，水泥混凝土的密度检测在建筑施工领域是极为必要的，它直接影响到水泥混凝土的施工性能、力学性能以及使用寿命。
[0003]搅拌是使混合料趋于匀质化的过程，是混凝土生产中的关键工序，目前工业现场尚未有管道运输在线密度检测装置，主要是靠工人的经验来判断新拌混凝土的质量是否符合要求。另外还存在搅拌站搅拌合格后，在运输过程中混凝土又发生相变的情况，而且混凝土的密度值会受到天气、温度、压力、流量等因素的影响。综上，亟待开发一种高效即时准确检测运输管道内新拌混凝土密度，从而科学判断管道内拌和混凝土质量的装置和方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术研发目的是为了解决无法实时在线检测运输管道内混凝土密度的问题，在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]方案一、一种运输管道混凝土密度在线检测装置，包括搅拌器、混凝土输送泵、出料管、回料管、储料输送管、三通阀、第一超声探头、第二超声探头、第三超声探头、压力变送器、温度变送器、流量变送器、控制器和储料池，搅拌器的出料口与混凝土输送泵的进料口建立连接，出料管一端与混凝土输送泵的出料口建立连接，回料管一端与搅拌器的进料口建立连接，储料输送管一端与储料池建立连接，出料管、回料管和储料输送管三者的另一端分别与三通阀的三个端口建立连接，搅拌器上设置有第三超声探头，所述出料管具有一段水平直管段，水平直管段的两端侧壁上水平对称分别安装有第一超声探头和第二超声探头，出料管上依次安装有压力变送器、温度变送器和流量变送器，搅拌器、混凝土输送泵、三通阀、第一超声探头、第二超声探头、第三超声探头、压力变送器、温度变送器和流量变送器分别与控制器电性连接。
[0007]优选的：还包括本地显示器、第一无线通讯模块和第二无线通讯模块，本地显示器和第一无线通讯模块分别与控制器电性连接，第二无线通讯模块接收第一无线通讯模块发射的无线信号。
[0008]优选的：所述第三超声探头为超声波收发一体探头。
[0009]优选的：所述控制器为控制器。
[0010]方案二、一种运输管道混凝土密度在线检测方法，是基于方案一所述的一种运输管道混凝土密度在线检测装置实现的，包括：
[0011]S1.搅拌器进料后，对混凝土进行初拌，通过第三超声探头在搅拌器内的传输时间测量搅拌器内静态混凝土密度值ρ1，搅拌器内静态混凝土密度值ρ1达到密度要求后，通过搅拌器的出料口输送到达混凝土输送泵，再进入出料管；
[0012]S2.当混凝土经由出料管的输送过程中，使用第一超声探头和第二超声探头，根据超声在盛有混凝土的出料管中的顺向传输时间t1和逆向传输时间t2测得运输管道内动态混凝土密度值ρ2，并将运输管道内动态混凝土密度值ρ2通过控制器传输到本地显示器，进行本地显示；
[0013]S3.混凝土在出料管的输送过程中，压力变送器、温度变送器和流量变送器测得出料管内混凝土的压力值、温度值和流量值，并通过控制器传输到本地显示器，进行本地显示；
[0014]S4.控制器将接收到的数据值进行处理，所述接收到的数据值包括搅拌器内静态混凝土密度值ρ1、运输管道内动态混凝土密度值ρ2、压力值、温度值和流量值，通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块将所述接收到的数据值输至PC终端；
[0015]S5.所述接收到的数据值在PC终端的Labview界面上进行数据显示和变化曲线绘制，存储测量数据，根据压力值、温度值和流量值作为判断出料管的密度是否合适的辅助参考；
[0016]S6.将运输管道内动态混凝土密度值ρ2与所设置的标准混凝土密度值进行比对，二者一致则输送混凝土至储料池或者直接浇筑；二者不一致则进入步骤S7；
[0017]S7.使用PC终端通过第一无线通讯模块和第二无线通讯模块输送信号给控制器，控制器控制三通阀切换混凝土流向，使混凝土通过回料管回流至搅拌器中重新拌和混凝土，重复步骤S1
‑
S6，直至运输管道内动态混凝土密度值ρ2与所设置的标准混凝土密度值二者一致。
[0018]优选的：所述混凝土输送泵连接有变频器，通过变频器改变混凝土输送泵的输送频率，从而改变出料管内混凝土的压力值和流量值。
[0019]优选的：所述步骤S1中所述的搅拌器内静态混凝土密度值ρ1的计算过程如下：
[0020]第三超声探头发射的超声波的传播速度与介质密度和弹性模量的关系式为：
[0021][0022]式(1)中，c为第三超声探头发射的超声波在搅拌器中的传播速度，k为新拌混凝土的体积压缩系数；
[0023]搅拌器在混凝土搅拌过程中处于轴向旋转，其径向混凝土为相对静止状态，此时第三超声探头发射的超声波的传播速度与传播时间的关系适用静止流体的超声传播关系式为：
[0024][0025]式(2)中，d为第三超声探头发射的超声波在搅拌器中径向传播截面的传播距离，t3为第三超声探头发射的超声波在搅拌器中的传播时间；
[0026]由式(1)和式(2)可得，第三超声探头测得的搅拌器内静态混凝土密度值ρ1为：
[0027][0028]优选的：所述步骤S2所述的运输管道内动态混凝土密度值ρ2的计算过程如下：
[0029]第一超声探头发射的超声波的传播速度与介质密度和弹性模量的关系式为：
[0030][0031]式(4)中，c0为第一超声探头发射的超声波在混凝土拌和物中的传播速度；
[0032]在顺流中，即出料管内的混凝土由第一超声探头流向第二超声探头，控制器激励第一超声探头发出超声波信号，第一超声探头作为超声波发射探头，第二超声探头作为超声波接收探头，接收的超声回波信号通过控制器进行处理，顺流超声波的传播速度与传播时间的关系适用流体顺向流动的超声传播关系式为：
[0033][0034]式(5)中，d0为第一超声探头和第二超声探头之间的水平直管段长度，即为超声在水平直管段中的传播距离，t1为第一超声探头发射的超声波在管道中顺向混凝土流动的传播时间，v为出料管中新拌混凝土的流速；
[0035]在逆流中，即出料管内的混凝土由第二超声探头流向第一超声探头,控制器激励第二超声探头发出超声波信号，第二超声探头作为超声波发射探头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运输管道混凝土密度在线检测装置，其特征在于：包括搅拌器(1)、混凝土输送泵(2)、出料管(3)、回料管(4)、储料输送管(5)、三通阀(6)、第一超声探头(7)、第二超声探头(8)、第三超声探头(9)、压力变送器(10)、温度变送器(11)、流量变送器(12)、控制器(13)和储料池(14)，搅拌器(1)的出料口与混凝土输送泵(2)的进料口建立连接，出料管(3)一端与混凝土输送泵(2)的出料口建立连接，回料管(4)一端与搅拌器(1)的进料口建立连接，储料输送管(5)一端与储料池(14)建立连接，出料管(3)、回料管(4)和储料输送管(5)三者的另一端分别与三通阀(6)的三个端口建立连接，搅拌器(1)上设置有第三超声探头(9)，所述出料管(3)具有一段水平直管段(31)，水平直管段(31)的两端侧壁上水平对称分别安装有第一超声探头(7)和第二超声探头(8)，出料管(3)上依次安装有压力变送器(10)、温度变送器(11)和流量变送器(12)，搅拌器(1)、混凝土输送泵(2)、三通阀(6)、第一超声探头(7)、第二超声探头(8)、第三超声探头(9)、压力变送器(10)、温度变送器(11)和流量变送器(12)分别与控制器(13)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种运输管道混凝土密度在线检测装置，其特征在于：还包括本地显示器(15)、第一无线通讯模块(16)和第二无线通讯模块(17)，本地显示器(15)和第一无线通讯模块(16)分别与控制器(13)电性连接，第二无线通讯模块(17)接收第一无线通讯模块(16)发射的无线信号。3.根据权利要求2所述的一种运输管道混凝土密度在线检测装置，其特征在于：所述第三超声探头(9)为超声波收发一体探头。4.根据权利要求3所述的一种运输管道混凝土密度在线检测装置，其特征在于：所述控制器(13)为STM32单片机。5.一种运输管道混凝土密度在线检测方法，是基于权利要求4所述的一种运输管道混凝土密度在线检测装置实现的，其特征在于，包括：S1.搅拌器(1)进料后，对混凝土进行初拌，通过第三超声探头(9)在搅拌器(1)内的传输时间测量搅拌器(1)内静态混凝土密度值ρ1，搅拌器(1)内静态混凝土密度值ρ1达到密度要求后，通过搅拌器(1)的出料口输送到达混凝土输送泵(2)，再进入出料管(3)；S2.当混凝土经由出料管(3)的输送过程中，使用第一超声探头(7)和第二超声探头(8)，根据超声在盛有混凝土的出料管(3)中的顺向传输时间t1和逆向传输时间t2测得运输管道内动态混凝土密度值ρ2，并将运输管道内动态混凝土密度值ρ2通过控制器(13)传输到本地显示器(15)，进行本地显示；S3.混凝土在出料管(3)的输送过程中，压力变送器(10)、温度变送器(11)和流量变送器(12)测得出料管(3)内混凝土的压力值、温度值和流量值，并通过控制器(13)传输到本地显示器(15)，进行本地显示；S4.控制器(13)将接收到的数据值进行处理，所述接收到的数据值包括搅拌器(1)内静态混凝土密度值ρ1、运输管道内动态混凝土密度值ρ2、压力值、温度值和流量值，通过第一无线通讯模块(16)和第二无线通讯模块(17)将所述接收到的数据值输至PC终端(18)；S5.所述接收到的数据值在PC终端(18)的Labview界面上进行数据显示和变化曲线绘制，存储测量数据，根据压力值、温度值和流量值作为判断出料管(3)的密度是否合适的辅助参考；S6.将运输管道内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金明，张飞，孙采鹰，任晓颖，杨立清，郝斌，张孟喜，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：