基于出口压力的混凝土泵排量测量方法研究

摘要

混凝土泵是通过管道依靠压力输送混凝土的施工设备，它能一次连续地完成水平运输和垂直运输，输送效率高、劳动力省、费用低，混凝土泵运输距离长，单位时间内的输送量大，尤其对于一些工地狭窄和障碍物的施工现场，用其他运输工具难以直接靠近施工工程，混凝土泵则能有效地发挥作用，是较为理想的一种现代混凝土输送设备。 本文从混凝土泵的结构、工作原理、混凝土在输送管中的流动特性以及压力的变化等方面入手，研究混凝土泵实时排量，并实时检测泵车液压系统和泵送系统运行工况。搭建了实测信号试验台，通过Labview信号采集系统现场采集混凝土出口压力信号、混凝土缸活塞位移信号和主液油信号，采用算术平均滤波法的数字信号处理方法对实测信号进行处理，通过两种排量计算方案检测泵车实时排量的泵送效率和相对误差。设计了混凝土泵车实时综合检测系统集成界面，完成对泵车液压系统和泵送系统进行实时检测。 第一章概述了混凝土泵基本功能及其现代化建筑行业的优势，介绍了混凝土泵的结构类型及工作原理、国内混凝土泵的发展概况和趋势。最后，论述了选题的背景及意义。 第二章介绍了混凝土的流变学特性，通过流变学原理及流变方程，归纳出一般的混凝土拌合物属于宾哈姆体，在输送管中流动属于“柱塞流”的运动。分析了混凝土拌合物在直管、弯管和锥形输送管中的压力变化、压力损失及影响因素，为下一步分析出口压力打下了理论基础。 第三章讨论了混凝土泵排量测量方法，根据混凝土泵泵的结构参数和工作原理建立了测量混凝土泵排量的数学表达式，阐述了混凝土泵实时泵送效率的关键因素。分析了实测的混凝土出口压力信号波形的变化情况，提出了两种实际排量测量方案。 第四章阐述了试验所用的仪器设备，传感器在泵车上的安装与固定。设计了混凝土出口压力信号、主油压压力与活塞位移信号的数据采集程序，对现场施工的混凝土泵车进行了试验。通过算术平均消抖的滤波方式进行压力信号处理，尽可能地消除干扰因素。最后通过出口压力信号和位移信号对泵车实际排量进行计算和精度分析。 第五章设计了混凝土泵车实时排量检测系统集成流程，用Matlab中的GUI界面设计实现了泵车实时检测系统集成界面，把采集来的信号读取到界面后进行滤波处理、数据查看、实时工况判断、实时排量计算和误差分析，检测泵车泵送系统和液压系统实时工况。 第六章对本课题研究进行了总结与展望。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1混凝土泵功能概述

1.2混凝土泵的结构类型及工作原理

1.2.1混凝土泵结构分类

1.2.2混凝土泵工作原理

1.2.3混凝土泵的分配阀

1.3国内外混凝土泵发展概况和趋势

1.3.1混凝土泵的发展概况

1.3.2混凝土泵的发展趋势

1.4本论文研究的内容、目的及意义

第二章混凝土流动特性与输送管内压力分析

2.1混凝土的流变学特性

2.1.1流变学原理

2.1.2流变模型及其流变方程

2.1.3流变学原理在泵送混凝土中的应用

2.2混凝土可泵性理论分析

2.3影响输送管中混凝土流动阻力的主要因素

2.4泵送压力分析与计算

2.4.1混凝土泵送阻力

2.4.2泵送混凝土在直管中的压力损失

2.4.3泵送混凝土在弯管中的压力损失

2.4.4泵送混凝土在锥形管中的压力损失

2.5本章小结

第三章基于出口压力的排量测量方法理论研究

3.1混凝土泵实时排量测量的研究现状

3.2混凝土泵排量检测的数学原理

3.2.1排量测量的基本数学模型

3.2.2影响混凝土泵泵送效率因素

3.3混凝土泵出口压力研究

3.3.1混凝土泵出口压力变化的理论研究

3.3.2实测混凝土泵出口压力信号研究

3.3.3两种基于出口压力排量检测方案

3.4本章小结

第四章测量试验台的搭建与试验数据处理

4.1试验台的搭建

4.1.1试验仪器

4.1.2试验泵车技术参数

4.1.3传感器的安装与固定

4.2现场试验数据采集

4.2.1采集系统简述

4.2.2现场采集数据方案

4.3数据分析与处理

4.3.1实测数据分析

4.3.2数字信号滤波处理

4.4实际排量计算与分析

4.5本章小结

第五章混凝土泵实时排量检测系统集成实现

5.1混凝土泵实时排量检测系统集成界面设计流程

5.2系统集成界面设计

5.2.1 Matlab软件简介

5.2.2界面的模块组成

5.3界面各模块的功能实现

5.3.1界面模块功能实现的程序

5.3.2系统集成界面运行过程

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1课题总结

6.2课题展望

参考文献

附录

致谢