專(zhuān)利名稱(chēng)：：用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于控制充填料漿濃度的控制設(shè)備和方法，特別涉及一種用于控制向礦山采空區(qū)充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
：隨著全球礦產(chǎn)資源的不斷減少，充填法作為一種安全、環(huán)保和低損失率的采礦方法為越來(lái)越多的礦山所采用。國(guó)外通常采用的是料漿批量制備技術(shù)其中將尾砂、輔料和水事先按一定配比稱(chēng)量并攪拌均勻后，再送入井下采空區(qū)。此技術(shù)雖然在保證灰砂比和濃度方面很容易實(shí)現(xiàn)，但程序較為復(fù)雜。國(guó)內(nèi)大部分采用料漿連續(xù)制備工藝其中在將尾砂、水泥和水連續(xù)地送入攪拌槽，同時(shí)將攪拌后形成的充填料漿從攪拌槽的排料口輸送到井下采空區(qū)。對(duì)于料漿連續(xù)制備工藝，雖然也將實(shí)際輔料的添加量反饋給給料機(jī)的控制單元，從而校正給料機(jī)的給料量。然而，實(shí)際上，尾砂從砂倉(cāng)流出的量是波動(dòng)的，而且幅度和變化率都非常大。另外，輔料的流出量的實(shí)際波動(dòng)也較大，而且輔料的流量調(diào)節(jié)相對(duì)于尾砂要慢，換言之，輔料流出量的調(diào)節(jié)相對(duì)于尾砂流出量的調(diào)節(jié)具有滯后性。從而，上述滯后性和尾砂給料的劇烈波動(dòng)使得輔料的給料量通常跟不上尾砂給料量的變化，由此尾砂和輔料不能按設(shè)定的期望配比同時(shí)進(jìn)入攪拌槽，導(dǎo)致料漿濃度不均勻，影響了充填質(zhì)量。另外，由于料漿濃度的劇烈變化，為了達(dá)到相同的充填體強(qiáng)度，在一定的管路輸送條件下或者說(shuō)在管路能輸送的最高濃度為一定時(shí)，為了保證充填質(zhì)量，需要提高充填料的灰砂比，即輔料與尾砂比?；疑氨鹊募哟?，增加了輔料，例如膠結(jié)料(如水泥)，的消耗成本。其次，現(xiàn)有料漿連續(xù)制備工藝雖然也利用從攪拌槽內(nèi)的排出的料漿濃度的反饋控制向攪拌槽添加水的量，但是其控制效果不是很理想，主要原因有攪拌槽存在滯后性，而且滯后的時(shí)間也是波動(dòng)的。另外，攪拌槽下方的濃度計(jì)日常標(biāo)定不方便，精度通常較底。這樣從攪拌槽放出的充填料的濃度變化較大，影響了充填效果。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種用于控制向礦山采空區(qū)充填尾砂中添加輔料和水控制設(shè)備和方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提出一種用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，包括干砂量和含水量計(jì)算單元，用于分別計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量；輔料和水初始添加量計(jì)算單元，用于設(shè)定干砂與輔料的配比以及設(shè)定干砂與水的配比，利用所述干砂與輔料的配比和干砂量計(jì)算出輔料初始添加量，并利用所述干砂與水的配比、干砂量和含水量計(jì)算出輔料和水的初始添加量；輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元，用于檢測(cè)向尾砂中添加的輔料實(shí)際添加量，并且用于檢測(cè)向尾砂中添加的水實(shí)際添加量；補(bǔ)償器，該補(bǔ)償器利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元接收的輔料實(shí)際添加量和從所述輔料和水初始量添加量計(jì)算單元接收的輔料初始添加量計(jì)算出對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮o料補(bǔ)償值，并且利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元接收的水實(shí)際添加量和從所述輔料和水初始量添加量計(jì)算單元接收的水初始添加量計(jì)算出對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃a(bǔ)償值；輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元，該輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元利用所述輔料補(bǔ)償值對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出輔料設(shè)定添加量，并且利用所述水補(bǔ)償值對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出水設(shè)定添加量；輔料和水添加控制單元，該輔料和水添加控制單元從輔料和水設(shè)定添加量計(jì)6算單元接收所述輔料設(shè)定添加量和水設(shè)定添加量、從所述輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元接收所述輔料實(shí)際添加量和水實(shí)際添加量、利用所述輔料實(shí)際添加量修正所述輔料設(shè)定添加量并且基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制給料機(jī)向尾砂中添加的輔料的量、并且利用所述水實(shí)際添加量修正所述水設(shè)定添加量且基于修正后的設(shè)定添加量控制補(bǔ)水閥向尾砂中添加水的量。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述干砂量和含水量計(jì)算單元包括尾砂流量計(jì)，用于測(cè)量從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的流量；尾砂濃度計(jì)，用于測(cè)量從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的濃度；和干砂量和含水量計(jì)算器，用于利用所述流量和濃度分別計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述輔料和水初始添加量計(jì)算單元包括比值器，用于設(shè)定干砂與輔料的配比以及干砂與水的配比；和輔料和水初始添加量計(jì)算器，用于利用干砂與輔料的配比和干砂量計(jì)算輔料初始添加量，并且利用干砂與水的配比、千砂量和含水量計(jì)算出水初始添加進(jìn)而，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元利用所述輔料和水補(bǔ)償器計(jì)算出的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。可選地，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元利用所述輔料和水補(bǔ)償器計(jì)算出的過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，所述輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元包括檢測(cè)水流量的第一流量計(jì)，例如電磁流量計(jì)；和檢測(cè)輔料流量的第二流量計(jì)，例如沖板流量計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提出一種控制向尾砂中添加輔料和水的控制方法，包括以下步驟計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量；設(shè)定干砂、輔料和水的配比，利用所述干砂、輔料和水的配比和干砂量及含水量計(jì)算出輔料和水初始添加量；檢測(cè)向尾砂中添加的輔料實(shí)際添加量和水實(shí)際添加量；根據(jù)輔料實(shí)際添加量和輔料初始添加量計(jì)算出對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮o料補(bǔ)償值，并且根據(jù)水實(shí)際添加量和水初始添加量計(jì)算出對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃a(bǔ)償值；利用所述輔料補(bǔ)償值和所述水補(bǔ)償值對(duì)所述輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出輔料設(shè)定添加量和水設(shè)定添加量；和利用所述輔料實(shí)際添加量修正所述輔料設(shè)定添加量并且基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制給料機(jī)向尾砂中添加的輔料的量，利用所述水實(shí)際添加量修正所述水設(shè)定添加量且基于修正后的設(shè)定添加量控制補(bǔ)水閥向尾砂中添加水的量。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，利用輔料實(shí)際添加量和輔料初始添加量計(jì)算出預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值且利用水實(shí)際添加量和水初始添加量計(jì)算出預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的水補(bǔ)償值，并利用預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，利用輔料實(shí)際添加量和輔料初始添加量計(jì)算出過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值且利用水實(shí)際添加量和水初始添加量計(jì)算出過(guò)去所有時(shí)刻的水補(bǔ)償值，并利用過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的控制設(shè)備采用了一種模仿批量制備過(guò)程的控制，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中輔料和水的添加精度低，充填料濃度的實(shí)際波動(dòng)較大、輔料配比增大、輔料消耗成本增加的缺點(diǎn)。即使制備過(guò)程中輔料和水的添加量由于滯后或其它原因沒(méi)有能跟上尾砂流出量的變化，也可以在一定時(shí)間內(nèi)比較方便地將其差值補(bǔ)上，這樣就形成一批批"軟"料漿，每批軟料漿中各物料的總配比準(zhǔn)確，再通過(guò)攪拌槽的攪拌作用，能得到比較均勻的充填料漿，且能夠比較精確地控制料漿的濃度。既具有批量制備方法中灰砂比和濃度方面容易實(shí)現(xiàn)、混配準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，又具有充填料連續(xù)制備工藝連續(xù)性好工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。圖l是用于向礦山采空區(qū)輸送充填料漿的充填系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料的控制設(shè)備的原理圖3是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料的控制設(shè)備的原理圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料和水的控制方法的流程圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料和水的控制方法的流程圖。具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例用于解釋本發(fā)明，所述實(shí)施例是示例性的，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。下面首先描述向礦山采空區(qū)輸送充填料漿的充填系統(tǒng)。圖1示出了向礦山采空區(qū)輸送充填料漿的充填系統(tǒng)的示意圖。參見(jiàn)圖1，所述充填系統(tǒng)主要包括砂倉(cāng)l，輔料倉(cāng)2，攪拌槽3,注水管路4，和充填管路5。砂倉(cāng)1中存放有尾砂，而在輔料倉(cāng)2內(nèi)裝有輔料，所述輔料例如為膠結(jié)料(如水泥)，但并不限于此。尾砂、輔料和水通過(guò)各自的管路輸送到攪拌槽3中，經(jīng)過(guò)攪拌槽3攪拌后形成充填料漿，混合而成的充填料漿由充填裝置5輸送到采空區(qū)中。另外，攪拌槽3上可以設(shè)有料位計(jì)6，用于檢測(cè)攪拌槽內(nèi)的充填料漿的液位。在砂倉(cāng)1和攪拌槽3之間設(shè)置有尾砂控制閥1.1、尾砂濃度計(jì)1.2、尾砂流量計(jì)1.3和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥1.4，通過(guò)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥1.4和尾砂控制閥1.1，可以控制尾砂從砂倉(cāng)1流出到攪拌槽3內(nèi)的量。例如，尾砂濃度9計(jì)1.2、尾砂流量計(jì)1.3可以測(cè)量出從砂倉(cāng)1流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的濃度和流量，從而計(jì)算出從砂倉(cāng)流出到攪拌槽3內(nèi)的尾砂中的干砂質(zhì)量和含水量。在輔料倉(cāng)2和攪拌槽3之間設(shè)置有給料機(jī)2.1和輔料流量計(jì)2.4，例如給料機(jī)2.1為螺旋輸送機(jī)且流量計(jì)2.4為沖板流量計(jì)。螺旋輸送機(jī)2.1由電動(dòng)機(jī)2.2驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)2.2例如由控制單元通過(guò)變頻器2.3控制，通過(guò)控制變頻器2.3控制電動(dòng)機(jī)2.2的轉(zhuǎn)速，從而控制螺旋傳送機(jī)2.1的轉(zhuǎn)速，由此控制螺旋輸送機(jī)2.1向攪拌槽3內(nèi)輸送的輔料的量。向攪拌槽3內(nèi)輸送的輔料的量是由從砂倉(cāng)1內(nèi)供給到攪拌槽3內(nèi)的尾砂中的干砂量和預(yù)先設(shè)定的干砂量與輔料的配比確定的。在現(xiàn)有技術(shù)中，雖然也利用檢測(cè)到的輔料實(shí)際添加量對(duì)發(fā)送到給料機(jī)2.1的控制單元的輔料初始添加量進(jìn)行修正，然而，這個(gè)過(guò)程中計(jì)算出的輔料的實(shí)際添加量所對(duì)應(yīng)的尾砂己經(jīng)提前進(jìn)入攪拌槽，因此，作為控制單元控制給料機(jī)2.1的基礎(chǔ)的輔料的添加量相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的尾砂總是存在滯后，因此，輔料的添加量波動(dòng)大，精度低。本發(fā)明就是對(duì)根據(jù)攪拌槽3內(nèi)的尾砂中的干砂量和干砂量與輔料的配比來(lái)控制輸送到攪拌槽3內(nèi)的輔料的量進(jìn)行改進(jìn)。在注水管路4上設(shè)置有流量計(jì)4.1和補(bǔ)水閥4.2，根據(jù)流量計(jì)4.1可以測(cè)出注入到攪拌槽3中的水量，補(bǔ)水閥4.2可以控制補(bǔ)水量的大小。另外，輸送管路5上可以設(shè)置有流量計(jì)5.1，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥5.2，和濃度計(jì)5.3。在現(xiàn)有技術(shù)中，如上所述，雖然也利用濃度計(jì)5.3檢測(cè)到的從攪拌槽內(nèi)的排出的料漿濃度的反饋控制向攪拌槽添加水的量，但是其控制效果不是很理想，主要原因有攪拌槽內(nèi)的濃度檢測(cè)存在滯后性，而且滯后的時(shí)間也是波動(dòng)的。另外，攪拌槽下方的濃度計(jì)日常標(biāo)定不方便，精度通常較低。根據(jù)本發(fā)明的控制方法和控制設(shè)備可以對(duì)尾砂流出量、輔料流出量以及補(bǔ)加的水量的波動(dòng)做出快速的反映并及時(shí)調(diào)整輔料的量來(lái)達(dá)到充填料的平衡。也就是說(shuō)，除了將輔料和水的實(shí)際添加量反饋給給料機(jī)和補(bǔ)水閥4.2的控制單元(即輔料和水添加控制單元)，同時(shí)還用輔料和水的實(shí)際添加量對(duì)輔料和水的初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便分別得到輔料和水的設(shè)定添加量，并且給料機(jī)和補(bǔ)水閥的控制單元利用輔料和水的實(shí)際添加量進(jìn)一步對(duì)輔料和水的設(shè)定添加量分別進(jìn)行修正，這將在下面詳細(xì)描述。下面參考圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制向礦山采空區(qū)充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備的原理圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制向礦山采空區(qū)充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備包括干砂量和含水量計(jì)算單元7，輔料和水初始添加量計(jì)算單元8，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9，輔料和水添加控制單元IO，輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12，和補(bǔ)償器ll。在本發(fā)明的實(shí)施例中，輔料和水添加控制單元10例如可以為PID控制器。千砂量和含水量計(jì)算單元7用于分別計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽3內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量，并將計(jì)算出的干砂量和含水量發(fā)送到輔料和水初始添加量計(jì)算單元8。輔料和水初始添加量計(jì)算單元8預(yù)先設(shè)定干砂與輔料的配比以及干砂與水的配比，并利用所述干砂與水的配比、干砂量和含水量計(jì)算出輔料和水的初始添加量。輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12用于檢測(cè)向攪拌槽內(nèi)的尾砂中添加的輔料和水的實(shí)際添加量并將所述輔料和水的實(shí)際添加量反饋到所述輔料和水添加控制單元10。補(bǔ)償器11從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12接收輔料和水的實(shí)際添加量，并且從輔料和水初始添加量計(jì)算單元8接收輔料和水的初始添加量，同時(shí)利用所述輔料的實(shí)際添加量和初始添加量計(jì)算出對(duì)輔料的初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮o料補(bǔ)償值，并利用水的實(shí)際添加量和初始添加量計(jì)算出對(duì)水的初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃a(bǔ)償值，然后所述輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值被發(fā)送到輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9。輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9利用所述輔料補(bǔ)償值對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出輔料設(shè)定添加量，并且利用所述水補(bǔ)償值對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出水設(shè)定添加量。輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9計(jì)算出的輔料和水設(shè)定添加量發(fā)送給輔料和水添加控制單元10。輔料和水添加控制單元10利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12接收的輔料和水的實(shí)際添加量分別修正從輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9接收的輔料和水設(shè)定添加量并基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制給料機(jī)3.1向尾砂中添加的輔料的量以及基于修正后的水設(shè)定添加量控制補(bǔ)水閥4.2向尾砂中添加的水量。需要說(shuō)明的是，在添加的開(kāi)始階段，由于輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12還沒(méi)有檢測(cè)到輔料和/或水的添加，因此輔料和水添加控制單元10分別基于輔料和水的初始添加量控制給料機(jī)2.1和補(bǔ)水閥4.2向攪拌槽內(nèi)添加輔料和水。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制向尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，不但將檢測(cè)到的輔料和水的實(shí)際添加量發(fā)送到輔料和水添加控制單元10，而且將檢測(cè)到的輔料和水實(shí)際添加量發(fā)送給補(bǔ)償器ll，補(bǔ)償器ll利用輔料和水的實(shí)際添加量和輔料和水的初始添加量計(jì)算出對(duì)輔料初始添加量的輔料補(bǔ)償值和對(duì)水初始添加量的水補(bǔ)償值，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9利用所述輔料和水的補(bǔ)償值分別對(duì)輔料和水的初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，從而得到輔料和水的設(shè)定添加量，輔料和水添加控制單元10利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12反饋的輔料和水的實(shí)際添加量對(duì)輔料和水的設(shè)定添加量進(jìn)行修正，并基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制給料機(jī)2.1向攪拌槽3添加輔料及基于修正后的水設(shè)定量控制補(bǔ)水閥4.2向攪拌槽添加水。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備能夠在一定時(shí)間內(nèi)比較方便地將輔料和水的初始添加量與輔料和水的實(shí)際添加量之間的差補(bǔ)上，由此輔料和水的實(shí)際添加量相對(duì)于與輔料和水的實(shí)際添加量向?qū)?yīng)的尾砂而言不存在滯后，從而能夠根據(jù)需要更精確地控制輔料和水的實(shí)際添加量，輔料和水的添加量波動(dòng)小，不需要加大干砂與輔料的配比的設(shè)定值，從而減少了輔料，例如水泥，的添加量，降低了消耗成本，并且充填料的濃度穩(wěn)定。下面參考圖3描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備的原理圖。如圖3所示，所述干砂量和含水量計(jì)算單元7可以包括用于測(cè)量尾砂濃度的濃度計(jì)1.2、用于測(cè)量尾砂流量的流量計(jì)1.1和干砂量計(jì)算器7.3，干砂量計(jì)算器7.3通過(guò)測(cè)量得到的尾砂的濃度值和流量值便可計(jì)算出干砂的質(zhì)量和含水量。輔料和水初始添加量計(jì)算單元8包括用于設(shè)定干砂與輔料的配比以及干砂與水的配比的比值器8.2和輔料和水的輔料和水初始添加量計(jì)算器8.1。輔料和水初始添加量計(jì)算器8.1根據(jù)比值器8.2所設(shè)定的配比和干砂量計(jì)算器7.3計(jì)算出的干砂質(zhì)量和含水量分別計(jì)算出相應(yīng)的輔料和水的初始添加量。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于控制向尾砂中添加輔料的控制設(shè)備的其他構(gòu)成與上述實(shí)施例相同。具體而言，輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12將檢測(cè)到的輔料和水的實(shí)際添加量反饋到輔料和水添加控制單元10。同時(shí)，輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12將檢測(cè)到的輔料和水的實(shí)際添加量輸送到補(bǔ)償器11。另外，輔料和水初始添加量計(jì)算器8.1算出的輔料和水的初始添加量也發(fā)送到補(bǔ)償器11，補(bǔ)償器11利用輔料和水的所述實(shí)際添加量和輔料和水的初始添加量分別計(jì)算出對(duì)輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮o料補(bǔ)償值和對(duì)水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃a(bǔ)償值，所述輔料和水補(bǔ)償值然后被發(fā)送到輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9。輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9利用所述輔料和水的補(bǔ)償值對(duì)輔料和水的初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出輔料和水的設(shè)定添加量。輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9計(jì)算出的輔料和水的設(shè)定添加量發(fā)送給輔料和水添加控制單元10。輔料和水添加控制單元10利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12接收的輔料和水的實(shí)際添加量分別修正從輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9接收的輔料和水的設(shè)定添加量并基于修正后的輔料和水的設(shè)定添加量分別控制給料機(jī)3.1向尾砂中添加的輔料量和補(bǔ)水閥4.2向尾砂中添加的水量。更具體而言，比值器8.2在可以預(yù)先設(shè)定或存儲(chǔ)干砂與輔料以及干砂與水的配比，上述配比是根據(jù)需要得到的充填料漿的要求來(lái)設(shè)定的?？梢詫⑤o料與尾砂以及干砂與水的比值設(shè)定在1:401:3之間，例如，配比設(shè)定為1:4、1:6、1:8、1:10、1:20、1:30。這樣輔料和水初始添加量計(jì)算器8.1便按照設(shè)定的配比計(jì)算輔料和水的初始添加量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元12包括檢測(cè)水流量的第一流量計(jì)和檢測(cè)輔料流量的第二流量計(jì)，所述第一流量計(jì)例如為電磁流量計(jì)，而所述第二流量計(jì)例如可以為沖板流量計(jì)。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9利用所述補(bǔ)償器11計(jì)算出的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，這稱(chēng)之為限次補(bǔ)償。可選地，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元9利用所述補(bǔ)償器11計(jì)算出的過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，這稱(chēng)之為全程補(bǔ)償。這將在下面進(jìn)行詳細(xì)描述。下面參考圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于控制向礦山采空區(qū)充填尾砂中添加輔料和水的控制方法，圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的控制向尾砂中添加輔料和水的控制方法的流程圖。如圖4所示，首先計(jì)算從砂倉(cāng)流到攪拌槽3內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量(步驟S1)。接著設(shè)定干砂與需要向尾砂中添加的輔料的配比以及干砂與需要向尾砂中添加的水的配比(步驟S2)，所述輔料例如為水泥，但不限于水泥。需要說(shuō)明的是，干砂與輔料的配比以及干砂與水的配比也可以預(yù)先設(shè)定，而不是在計(jì)算出干砂量和含水量之后進(jìn)行。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的控制方法的步驟而言，并不限于這里描述的順序，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)所述順序進(jìn)行調(diào)整。在設(shè)定了干砂與輔料的配比以及千砂與水的配比后，利用所述干砂量14和配比分別計(jì)算向尾砂中添加的輔料和水的初始添加量(步驟S3)。在添加輔料和水的過(guò)程中，測(cè)量向尾砂中添加的輔料和水的實(shí)際添加量(步驟S4)。將所述輔料和水的實(shí)際添加量反饋到輔料和水的初始添加量，以便補(bǔ)償所述輔料和水的初始添加量從而得到輔料和水的設(shè)定添加量(步驟S5)。同時(shí)，分別利用所述輔料和水的實(shí)際添加量修正輔料和水的設(shè)定添加量(步驟S6)。最后，分別基于修正后的輔料和水的設(shè)定添加量控制向尾砂中添加的輔料和水的量(步驟S7)。因此，根據(jù)本發(fā)明的控制方法，利用檢測(cè)的輔料和水的實(shí)際添加量補(bǔ)償輔料和水的初始添加量，得到輔料和水的設(shè)定添加量，同時(shí)，再利用輔料和水的實(shí)際添加量修正輔料和水的設(shè)定添加量，最后，基于修正后的輔料和水的設(shè)定添加量分別控制輔料和水的添加。因此，輔料和水的實(shí)際添加量相對(duì)于與輔料和水的實(shí)際添加量向?qū)?yīng)的尾砂而言不存在滯后，從而能夠根據(jù)需要更精確地控制輔料的實(shí)際添加量，輔料的添加量波動(dòng)小，不需要加大所述配比的設(shè)定值，從而減少了輔料，例如水泥，的添加量，降低了消耗成本，且形成充填料漿濃度穩(wěn)定，控制精度高。下面參考圖5描述根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的用于控制向尾砂中添加輔料和水的控制方法。在圖5示出的實(shí)施例中，計(jì)算從砂倉(cāng)1流出到攪拌槽3內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量具體包括測(cè)量從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的流量；測(cè)量從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的濃度；和利用所述流量和濃度計(jì)算尾砂中的干砂質(zhì)量和含水量。如上所述，干砂與輔料和水的配比根據(jù)需要設(shè)定，可以將輔料和水與尾砂的比值分別設(shè)定在1:401:3之間，例如，配比設(shè)定為1:4、1:6、1:8、1:10、1:20、1:30。根據(jù)此實(shí)施例的控制方法的其他步驟與上述實(shí)施例的控制方法的步驟相同，這里不再贅述。需要說(shuō)明的是，雖然設(shè)定干砂與輔料和水的配比和計(jì)算輔料和水的初始添加量描述為兩個(gè)單獨(dú)的步驟，然而這兩個(gè)步驟可以合并為一個(gè)步驟，例如由上述輔料和水初始添加量計(jì)算單元8完成。根據(jù)本發(fā)明，利用輔料和水的實(shí)際添加量補(bǔ)償輔料和水的初始添加量以便得到輔料和水的設(shè)定添加量；利用所述測(cè)量的輔料和水的實(shí)際添加量修正所述輔料和水的設(shè)定添加量。分別根據(jù)修正后的輔料和水的設(shè)定添加量控制向尾砂中添加輔料和水。通過(guò)此處的補(bǔ)償和修正克服了由于連續(xù)給料使尾砂和輔料實(shí)際比值波動(dòng)較大、難以控制的缺點(diǎn)。因?yàn)椴▌?dòng)較小，不用提高輔料的混入配比，減小了輔料的混入量、降低了成本，且料漿濃度穩(wěn)定。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的控制方法，模仿批量制備過(guò)程的控制方法，即使系統(tǒng)的輔料和水的添加量在短時(shí)間內(nèi)由于滯后或其他原因沒(méi)有跟上尾砂給入量的變化，但使用本發(fā)明的控制方法也可以在一定時(shí)間內(nèi)比較方便地將其差值補(bǔ)給上，這樣就形成一批批"軟"料漿，每批料漿中物料的總配比是比較準(zhǔn)確的，這正是利用上述補(bǔ)償器11帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的控制方法可以稱(chēng)為輔料的軟批量控制方法。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例，如上所述，對(duì)于利用輔料和水的初始添加量和檢測(cè)到的輔料和水的實(shí)際添加量計(jì)算出輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值并利用所述輔料和水的補(bǔ)償值分別補(bǔ)償所述輔料和水的初始添加量，有兩種補(bǔ)償方法全程補(bǔ)償法和限次補(bǔ)償法。所謂全程補(bǔ)償法，即將過(guò)去所有時(shí)刻輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值在未來(lái)的一個(gè)時(shí)刻全部進(jìn)行補(bǔ)償。全程補(bǔ)償?shù)木唧w算法如下<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>上表為全程補(bǔ)償算法計(jì)算過(guò)程。其中，計(jì)算周期為每次計(jì)算的時(shí)間間隔，周期內(nèi)的差值為本時(shí)間段內(nèi)應(yīng)加入的輔料和水與實(shí)際加入的輔料和水的差值，應(yīng)加入的輔料和水的量可以通過(guò)比值器根據(jù)干砂量及其含水量很方便地算出來(lái)。這里，應(yīng)加入的輔料的量和水量可分別由式1和式2來(lái)計(jì)算。gc=(1)式中Q。——計(jì)算周期內(nèi)需要添的輔料的量，kg;i——輔料與尾砂的配比?！采暗牧髁?，m3/h;d""尾砂的濃度；P?！采暗拿芏?，kg/m3。e_a(i-c2)(i+'〕gc(卜c,)(2)式中Qs——計(jì)算周期內(nèi)需要添的水量，kg;C2——充填料漿濃度設(shè)定值。所謂限次補(bǔ)償法，即只將設(shè)定時(shí)刻內(nèi)的補(bǔ)償值對(duì)輔料和水的初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。限次補(bǔ)償法的具體算法如下限次補(bǔ)償算法中應(yīng)加入的輔料量和水量同樣也可分別由式1和式2來(lái)計(jì)算。只是補(bǔ)償值的取值范圍不同。假設(shè)限定的補(bǔ)償次數(shù)為3次，則限次補(bǔ)償算法如下表所示?？梢钥闯鋈萄a(bǔ)償算法每次進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)把以前的充填料當(dāng)成一整批來(lái)看待。而限次補(bǔ)償算法中則只將最近一段時(shí)間內(nèi)的充填料作為一批料來(lái)對(duì)待。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>權(quán)利要求1、一種用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于包括干砂量和含水量計(jì)算單元，用于分別計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量；輔料和水初始添加量計(jì)算單元，用于設(shè)定干砂與輔料的配比以及設(shè)定干砂與水的配比，利用所述干砂與輔料的配比和干砂量計(jì)算出輔料初始添加量，并利用所述干砂與水的配比、干砂量和含水量計(jì)算出輔料和水的初始添加量；輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元，用于檢測(cè)向尾砂中添加的輔料實(shí)際添加量，并且用于檢測(cè)向尾砂中添加的水實(shí)際添加量；補(bǔ)償器，該補(bǔ)償器利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元接收的輔料實(shí)際添加量和從所述輔料和水初始量添加量計(jì)算單元接收的輔料初始添加量計(jì)算出對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮o料補(bǔ)償值，并且利用從輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元接收的水實(shí)際添加量和從所述輔料和水初始量添加量計(jì)算單元接收的水初始添加量計(jì)算出對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃a(bǔ)償值；輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元，該輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元利用所述輔料補(bǔ)償值對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出輔料設(shè)定添加量，并且利用所述水補(bǔ)償值對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出水設(shè)定添加量；輔料和水添加控制單元，該輔料和水添加控制單元從輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元接收所述輔料設(shè)定添加量和水設(shè)定添加量、從所述輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元接收所述輔料實(shí)際添加量和水實(shí)際添加量、利用所述輔料實(shí)際添加量修正所述輔料設(shè)定添加量并且基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制給料機(jī)向尾砂中添加的輔料的量、并且利用所述水實(shí)際添加量修正所述水設(shè)定添加量且基于修正后的設(shè)定添加量控制補(bǔ)水閥向尾砂中添加水的量。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于所述干砂量和含水量計(jì)算單元包括尾砂流量計(jì)，用于測(cè)量從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的流量；尾砂濃度計(jì)，用于測(cè)量從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂的濃度；和干砂量和含水量計(jì)算器，用于利用所述流量和濃度分別計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于所述輔料和水初始添加量計(jì)算單元包括比值器，用于設(shè)定干砂與輔料的配比以及干砂與水的配比；和輔料和水初始添加量計(jì)算器，用于利用干砂與輔料的配比和干砂量計(jì)算輔料初始添加量，并且利用干砂與水的配比、干砂量和含水量計(jì)算出水初始添加量。4、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元利用所述輔料和水補(bǔ)償器計(jì)算出的預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。5、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元利用所述輔料和水補(bǔ)償器計(jì)算出的過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。6、根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于所述輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元包括檢測(cè)水流量的第一流量計(jì)；和檢測(cè)輔料流量的第二流量計(jì)。7、根據(jù)權(quán)利要求6中所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于所述第一流量計(jì)為電磁流量計(jì)。8、根據(jù)權(quán)利要求6中所述的用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備，其特征在于所述第二流量計(jì)為沖板流量計(jì)。9、一種用于控制控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制方法，包括以下步驟計(jì)算從砂倉(cāng)流出到攪拌槽內(nèi)的尾砂中的干砂量和含水量；設(shè)定干砂、輔料和水的配比，利用所述干砂、輔料和水的配比和干砂量及含水量計(jì)算出輔料和水初始添加量；檢測(cè)向尾砂中添加的輔料實(shí)際添加量和水實(shí)際添加量；根據(jù)輔料實(shí)際添加量和輔料初始添加量計(jì)算出對(duì)所述輔料初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)妮o料補(bǔ)償值，并且根據(jù)水實(shí)際添加量和水初始添加量計(jì)算出對(duì)所述水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃a(bǔ)償值；利用所述輔料補(bǔ)償值和所述水補(bǔ)償值對(duì)所述輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償，以便計(jì)算出輔料設(shè)定添加量和水設(shè)定添加量；和利用所述輔料實(shí)際添加量修正所述輔料設(shè)定添加量并且基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制給料機(jī)向尾砂中添加的輔料的量，利用所述水實(shí)際添加量修正所述水設(shè)定添加量且基于修正后的設(shè)定添加量控制補(bǔ)水閥向尾砂中添加水的量。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于控制控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制方法，其中利用輔料實(shí)際添加量和輔料初始添加量計(jì)算出預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值且利用水實(shí)際添加量和水初始添加量計(jì)算出預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的水補(bǔ)償值，并利用預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。11、根據(jù)權(quán)利要求9中所述的用于控制控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制方法，其中利用輔料實(shí)際添加量和輔料初始添加量計(jì)算出過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值且利用水實(shí)際添加量和水初始添加量計(jì)算出過(guò)去所有時(shí)刻的水補(bǔ)償值，并利用過(guò)去所有時(shí)刻的輔料補(bǔ)償值和水補(bǔ)償值分別對(duì)輔料初始添加量和水初始添加量進(jìn)行補(bǔ)償。全文摘要一種用于控制向充填尾砂中添加輔料和水的控制設(shè)備和方法，包括干砂量和含水量計(jì)算單元，輔料和水初始添加量計(jì)算單元，輔料和水實(shí)際添加量檢測(cè)單元，補(bǔ)償器，輔料和水設(shè)定添加量計(jì)算單元，輔料和水添加控制單元，用于利用輔料實(shí)際添加量修正輔料設(shè)定添加量且基于修正后的輔料設(shè)定添加量控制添加的輔料的量、并且利用水實(shí)際添加量修正水設(shè)定添加量且基于修正后的設(shè)定添加量控制添加水的量。本發(fā)明的控制設(shè)備有效地克服了連續(xù)制備方法中充填料濃度的實(shí)際波動(dòng)大、輔料消耗成本較大的缺點(diǎn)；與批量制備工藝相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且既具有批量制備方法中灰砂混配準(zhǔn)確性高的優(yōu)點(diǎn)，又具有充填料連續(xù)制備工藝連續(xù)性好工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)E21F15/00GK101451440SQ20071017826公開(kāi)日2009年6月10日申請(qǐng)日期2007年11月28日優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日發(fā)明者施士虎,白光輝,穆志純申請(qǐng)人:中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司