一种连续式矸石膏体充填系统的制作方法

本技术属于矿业工程，具体涉及一种连续式矸石膏体充填系统。

背景技术：

1、煤矿矸石膏体充填采煤通常采用多种原料条件下的“批次间歇式”制备和“连续式”泵送充填系统工艺，每个制备批次的投料、搅拌、卸料均在一台设备内串联完成，成品膏体按循环周期分批间歇式输出。一方面，膏体制备时间有效利用率低，批次循环周期越长，成品膏体的批次间隔越大，受设备规格限制，对于高产高效矿井充填，需要配置多套制备系统同时运行才能保障一套泵送充填系统；另一方面，循环周期内必须完成下一批次各种原料给料、称量和转载，设备处于频繁启停、长时空载、短时高负荷交替的不良运行工况，设备有效利用率低。整套系统存在设备“数量多、功率大、能耗高、效率低”的不良特点。此外，“批次式”制备工艺采用多层楼式厂房布置设备，建筑高度和占地面积较大，系统投资较高。

技术实现思路

1、本实用新型旨在克服现有矸石膏体充填系统设备数量多、功率大、能耗高、效率低的不足的问题，提供一种连续式矸石膏体充填系统。

2、为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

3、所述连续式矸石膏体充填系统包括a料仓(1)、b料仓(4)、蓄水池(8)和箱体(12)；所述a料仓(1)与a连续计量给料机(2)连接，所述a连续计量给料机(2)与转载皮带机(3)连接，所述转载皮带机(3)与进料器(6)连接；所述b料仓(4)与螺旋输送机(5)连接，所述螺旋输送机(5)与过渡仓(6)连接，所述过渡仓(6)与b连续计量给料机(7)连接，所述b连续计量给料机(7)与进料器(6)连接；所述蓄水池(8)与变频给水泵(9)连接，所述变频给水泵(9)与a三通调节阀(10)连接，所述a三通调节阀(10)与a流量计(11)连接，所述a流量计(11)与进料器(6)连接，所述a三通调节阀(10)还与蓄水池(8)连接；所述箱体(12)与变频给料泵(13)连接，所述变频给料泵(13)与b三通调节阀(14)连接，所述b三通调节阀(14)与b流量计(15)连接，所述b流量计(15)与进料器(16)连接，所述b三通调节阀(14)还与箱体(12)连接；所述进料器(16)与连续搅拌机(17)连接，所述连续搅拌机(17)与充填工业泵(18)连接，所述充填工业泵(18)与输送管路(19)连接，所述输送管路(19)连通充填工作面(21)。

4、优选地，所述a连续计量给料机(2)可采用变频电机调速带式计量或减速器无极调速带式计量方式(具有远程控制接口)。

5、优选地，所述b连续计量给料机(7)为变频变螺距螺旋机(具有远程控制接口)。

6、优选地，所述a三通调节阀(10)和b三通调节阀(14)的出料端为电动调节阀(具有远程控制接口)。

7、优选地，所述进料器(16)中设有矸石粉通道、胶结料通道、水通道、外加剂通道和料幕池(外加剂与水共用料幕池)。

8、优选地，所述连续搅拌机(17)可采用单级式连续搅拌机或双级式连续搅拌机(具有远程控制接口)。

9、过渡仓(6)中包括钢板仓体、称重传感器、显示仪表，具有远程控制接口，仓体容量为满足10—15分钟的配料用量。

10、整个连续式矸石膏体充填系统可通过与其连接的控制系统控制。

11、基于上述连续式矸石膏体充填系统的连续式矸石膏体充填方法包括如下步骤：

12、(1)计算出连续式矸石膏体充填系统运行的如下参数：权重配比、原料给料能力、运行频率、阀门开度和泵送能力；

13、(2)配料搅拌：根据步骤(1)计算的结果，按以下顺序启动系统中的设备：

14、a连续计量给料机按照算法确定的初始频率运行，超差自动频率闭环修正；螺旋输送机与过渡仓料位建立闭环，保证过渡仓料位正常；b连续计量给料机按照算法确定的初始频率运行，超差自动频率闭环修正；变频给水泵和a三通调节阀根据算法确定的初始频率和阀门开度运行，与a流量计形成双重闭环，超差进行频率和开度闭环修正；变频给料泵和b三通调节阀根据算法确定的初始频率和阀门开度运行，与b流量计形成双重闭环，超差进行频率和开度闭环修正；连续搅拌机根据算法确定的初始频率、料位运行，实时监控各原料给料能力并实时进行配比校核，与连续搅拌机的频率、料位建立闭环，超差进行频率和料位闭环修正；

15、(3)泵送：充填工业泵根据算法确定的初始泵送能力运行，并与连续搅拌机料位和泵送压力建立双重闭环，超压自动降低泵送能力和配料能力，低压自动提供泵送能力和配料能力，始终逼近设定泵送能力；

16、(4)充填运行智能管理：在步骤(2)和步骤(3)的运行过程中，实时监控系统中各设备的健康参数，实时与设备健康标准指标参数匹配，超前预测设备故障和信息推送，提醒工作人员现场检查，定期将工况数据记录。

17、优选地，步骤(1)是根据如下算法计算出连续式矸石膏体充填系统运行的参数：

18、权重配比计算：

19、

20、

21、mt＝ktktcmc；

22、mc＝kcmc；

23、其中，ms-湿基矸石权重配比，t/m3；mc-水泥权重配比，t/m3；mw-水权重配比，t/m3；mt-外加剂权重配比,t/m3；mc-水泥理论配比，t/m3；ws-湿基矸石含水率，％；cm-膏体质量浓度，％；γs-矸石真密度，t/m3；γc-水泥真密度，t/m3；γw-水真密度，t/m3；ks-湿基矸石权重系数；kc-水泥权重系数；kw-水权重系数；ktc-外加剂用量相对比例，％；kt-外加剂权重系数；所述外加剂为泵送剂或/和速凝剂；

24、原料给料能力计算：

25、qs＝qpms；

26、qc＝qpmc；

27、qw＝qpmw；

28、qt＝qpmt；

29、其中，qp-膏体流量，m3/h；qs-湿基矸石给料能力，t/h；qc-水泥给料能力，t/h；qw-水给料能力，t/h；qt-外加剂给料能力，t/h；所述外加剂为泵送剂或/和速凝剂；

30、运行频率：

31、fb＝f(fmax-qi，qd，hi)；

32、阀门开度：

33、kv＝f(kmax-qi，qd，di)；

34、泵送能力：

35、qpu＝f(li，pi，qd，dli)；

36、其中，fb-运行频率，hz；kv-阀门开度，％；qpu-泵送能力，m3/h；f-函数符号；fmax-qi-频率与流量对应关系；qd-设定能力，m3/h；hi-料位高度，m；kmax-qi-开度与流量对应关系；di-阀门通径，m；li-管路长度，m；pi-管路压力，mpa；dli-管路直径，m。

37、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

38、1、系统设备工况属性和方法实现了连续式统一，时间有效利用率最大化，消除了传统间歇式配料搅拌设备和连续充填泵送设备拼凑的弊端。一方面系统各料流设备能力选型和功率配置可实现小型适量化，一套连续式系统可代替两套间歇式系统，为降低系统投资提供条件；另一方面系统设备由“频繁启停、长时空载、短时高负荷”的低效工况转变为“一次启动、长时稳载”的高效工况，实现了成品膏体全工序连续制备和泵送充填，提高了膏体充填的连续可靠性。

39、2、系统设备采用连续式工艺配置，可实现搅拌泵送不停机条件下的料浆类型切换，在切换料浆类型的过程中，连续搅拌机内存料能够缓冲料浆的突然变化，具有逐渐连续过渡功能，消除了间歇式工艺必须搅拌卸料完成才能更换配方和等待搅拌的弊端，降低了泵送中断堵管的隐患。

40、3、设置了过渡仓和连续计量给料机，一方面为处理圆筒仓出料不畅提供了缓冲时间和空间，缓解了批次间歇式工艺原料下料不畅直接影响搅拌能力的问题；另一方面胶结料进入过渡仓处于二次落料松散状态，易于流态化出料，降低了压仓堵料的风险。

41、4、设置了变频给水泵和a三通调节阀，消除了批次间歇式工艺水泵频繁启停的不良工况。在给水泵变频范围处于稳态条件下，通过三通调节阀进一步调节回水流量，解决了小流量供水工况下给水泵低频失稳的问题，可实现水的宽范围流量的及时灵敏调节。

42、5、设置了变频给料泵和b三通调节阀，消除了批次间歇式工艺外加剂泵频繁启停的不良工况。在变频给料泵变频范围处于稳态条件下，通过三通调节阀进一步调节外加剂返回流量，解决了小流量工况下变频给料泵低频失稳的问题，可实现外加剂的宽范围流量的及时灵敏调节。

43、6、设置了进料器，充分利用水和外加剂的液态原料条件，通过进料器形成液态原料瀑布，隔断了矸石粉和胶结料在连续搅拌机内粉尘逃逸通道，实现无动力除尘，克服了袋式除尘器在潮湿工况下收尘袋板结糊袋的弊端。

44、总之，本实用新型提供了一种连续式矸石膏体充填系统和方法。该系统设备采用连续式工作设备和基于互联网专家数据库的智能控制系统，方法上采用连续配料、连续搅拌、连续泵送、连续充填的方式。解决了传统膏体充填间歇式制备和连续式充填存在不同制式匹配的固有弊端，实现了设备和方法的统一，减少了系统和设备数量，降低了系统能耗和投资，提高了系统效率和可靠性。