[0001] 本发明一般涉及浆液混合技术领域，具体涉及一种浆液密度自动调控方法。

[0002] 现有的深搅铣水泥土防渗墙储浆送浆（输浆）系统主要由制浆站输浆泵、输浆管路、带有低速搅拌机的中转储浆箱、排浆阀门、排浆泵与排浆管路构成。从功能上看它只是一个简单的浆液输送系统，储浆箱接收与输送浆液时，靠现场工作人员根据现场实际的需要判断是否需要输送浆液，进而完成对应的输浆工作。

[0003] 面对不同的施工情况时，所需浆液的浓度也不同，当对一处现场完成施工时，多数情况下还会剩余部分浆液。再对另一处进行施工时，所需的浆液浓度也会不同。而现有的一般做法均为排出剩余的浆液，并向储浆桶内重新注入所需配比的原浆与水，搅拌混合后得到所需浓度的浆液。

[0004] 上述全部排出剩余浆液的方式，造成了不必要的浪费；而且当浆液需求量较大时，按照上述的方式制备对应浓度的浆液，会导致制备效率低，储浆桶的制备负荷大；即使满负荷制备也难以满足需求。

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

[0018] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0019] 请参考图1，浆液搅拌装置包括储浆桶1，上方安装有搅拌装置5，侧壁上分别安装有原浆支路2、注水支路3和排浆支路4。

[0020] 其中，原浆支路2用于向储浆桶1注入所需体积的原浆；注水支路3用于向储浆桶1注入所需体积的水；搅拌装置5对水与原浆进行充分搅拌后，形成浆液；最终经排浆支路4输出。

[0021] 储浆桶1内安装有液位计电连接控制器，液位计具有高液位、中液位和低液位。当处于高液位时，内部浆液体积等于总容量，控制器自动控制原浆支路2、注水支路3停止加注。当处于低液位时，控制器关闭排浆支路4，打开原浆支路2、注水支路3，对储浆桶1进行加注。当处于中液位时，控制器打开排浆支路4。

[0022] 本文中，原浆为高浓度、高密度的浆液。由于浆液的浓度与浆液的密度正相关，因此本发明通过计算浆液的密度，从而反映浆液的浓度。

[0023] 本发明提供一种浆液密度自动调控方法，其核心构思在于：先根据当前储浆桶内浆液的初始体积、初始密度、储浆桶的总容量、原浆的标准原浆密度，以及需要浆液达到的目标密度，计算需要加注的水的最小体积与需要加注的原浆的最小体积。后续经搅拌后得到目标密度的浆液。

[0024] 这种方式无需将原有的浆液全部排出，减少了剩余浆液的损耗。利用原有剩余的浆液，再加注对应的水与原浆完成配比，使混合后的浆液达到所需的密度。

[0025] 相比完全排出剩余浆液重新加注再混合的方式，缩短了加注所需时间，同时由于原本剩余的浆液已充分混合，加注后的混合时间明显少于重新混合。

[0026] 本发明通过缩短了加注时间与混合时间，提高浆液的制备效率；当浆液需求量较大时，同样能够满足浆液的制备需求。

[0027] 参考图2，方法包括：获取储浆桶1内当前浆液的初始体积、初始密度、所述储浆桶1的总容量、原浆的标准原浆密度，以及需要浆液达到的目标密度；
根据所述初始体积、初始密度、标准原浆密度和目标密度，计算第一体积与第二体积；所述第一体积为浆液达到目标密度需要加注的水的最小体积；所述第二体积为浆液达到目标密度需要加注的原浆的最小体积；
计算所述第一体积、第二体积与所述初始体积之和，得到总体积；
若所述总体积小于或等于所述总容量，则向所述储浆桶1内加注所述第一体积的水与第二体积的原浆。

[0028] 具体地，实际情况下，若初始密度与目标密度相等，则继续按照原有的水与原浆的配比继续注入，进而完成搅拌混合。

[0029] 因此应用本发明上述提及的方法时，默认初始密度与目标密度不相等。由此，可分为两种情况：（一）第一种情况为：初始密度 小于目标密度 ；
此时，只需要向储浆桶1内注入相应体积的原浆，以提高浆液整体的密度；而注入水的第一体积则为0。

[0030] 其中，第一体积与第二体积具体的计算过程为现有技术，本实施例中仅给出计算公式。

[0031] 根据所述标准原浆密度、初始体积、初始密度和目标密度，计算第一体积与第二体积的过程可由公式一表示：公式一；
本实施例中，x表示第一体积，y表示第二体积， 表示初始密度， 表示标准原浆密度， 表示目标密度， 表示初始体积。本实施例中，水的密度默认为1。

[0032] 由于本实施例中，储浆桶1为圆柱形状，初始体积 可由液位计测量得到的液位与储浆桶1的半径计算得到，初始密度 可由密度检测仪测量得到，标准原浆密度 、目标密度 均为已知；由此可根据公式一得到第一体积x与第二体积y之间的换算关系。

[0033] 根据本发明的方案，第一体积x为浆液达到目标密度需要加注的水的最小体积，第二体积y为浆液达到目标密度需要加注的原浆的最小体积。而且本实施例中，只需注入原浆，注入水的第一体积则为0，即将x等于0代入计算，最终得到第二体积y的具体值。

[0034] 一般情况下，计算得到第二体积后，可以直接将第二体积的原浆注入储浆桶1，并利用搅拌装置5完成搅拌，使浆液的密度达到目标密度。

[0035] 但是，有一些情况下，例如，储浆桶1内剩余的浆液较多，计算得到第二体积的具体值也会更大。尽管第一体积为0，第一体积、第二体积与初始体积之和也会大于总容量。这就导致，如果直接将第二体积的原浆注入储浆桶1，储浆桶1则难以容纳。

[0036] 因此，上述方案仅会在第一体积、第二体积与初始体积之和，也就是总体积小于总容量时，才会向储浆桶1内注入第二体积的原浆。

[0037] 针对总体积大于总容量的情况，本发明还设计了以下方案：进一步地，若所述总体积大于所述总容量，且所述初始密度小于所述目标密度，则根据所述标准原浆密度、所述初始密度与所述目标密度，计算具有所述目标密度的浆液的体积等于所述总容量时需要由所述储浆桶1排出的浆液的第三体积，以及需要向所述储浆桶1内加注的原浆的第四体积；
其中，满足所述总体积大于所述总容量，且所述初始密度小于所述目标密度这一条件时，所述第一体积等于零，进而可计算得到第三体积与第四体积。

[0038] 排出所述储浆桶1内所述第三体积的浆液，并根据所述第四体积向所述储浆桶1注入原浆，混合得到所述目标密度的浆液。

[0039] 此步骤可理解为：当总体积大于总容量时，排出部分浆液，使注入原浆后，浆液的体积等于总容量，且密度等于目标密度。

[0040] 其中，排出浆液的体积假设为第三体积；进而排出后浆液第一剩余体积等于初始体积与第三体积的差值；进而将第一剩余体积代入公式一的 进行计算，此时第一体积等于0，y表示第四体积，可得到第一剩余体积与第四体积之间的第一关系式；
本实施例中，默认将储浆桶1加注满，因此还具有第二关系式：第一剩余体积与第四体积之和等于总容量。

[0041] 最终联立第一关系式与第二关系式，其中具有第一剩余体积和第四体积两个未知参数，可计算得到第一剩余体积与第四体积的具体值；并计算得到需要排出当前浆液的第三体积。

[0042] 后续排出所述储浆桶1内所述第三体积的浆液；向所述储浆桶1注入所述第四体积的原浆，混合得到所述目标密度的浆液。

[0043] 由此，即使根据计算所得，总体积大于总容量，也可经本实施例中的步骤，得到体积等于总容量且具有目标密度的浆液。这一实施方式，虽然排出了部分原有浆液，但是相比全部排出的方式，仍然节省了浆液的消耗，仍然可实现减少加注时间，降低混合均匀所需的时间。

[0044] 实际的工作过程中，由于原浆的供给并非源源不断，而是提前制备并储存至储存罐中，由于多种因素的影响，例如制备条件、储存环境等，不同储存罐中的原浆可能出现原浆实际的密度与标准原浆密度不相等的情况。由此会导致最终混合后浆液的密度与目标密度不相等。为排除原浆实际密度不等于标准原浆密度这一因素对混合后浆液密度的影响，本发明还设计了以下步骤：进一步地，根据所述第四体积向所述储浆桶1注入原浆，混合得到所述目标密度的浆液，包括：
向所述储浆桶1注入第一参考体积的原浆；所述第一参考体积小于所述第四体积；
检测混合后浆液的密度，得到第一检测密度；
根据所述第一参考体积、初始体积和初始密度计算得到第一参考密度；所述第一参考密度表示注入所述第一参考体积的原浆后，理论上浆液应当处于的密度值；
若所述第一检测密度与所述第一参考密度相等，则计算所述第四体积与所述第一参考体积的第一差值；
向所述储浆桶1注入体积为所述第一差值的原浆，混合得到所述目标密度的浆液。

[0045] 其中，若原浆的密度为定值，则混合后浆液的密度与注入水或原浆的体积成线性关系。还由于第四体积等于第一参考体积加第一差值；因此先注入第一参考体积的原浆，再注入第一差值的原浆后，所得浆液密度等于目标密度。

[0046] 进一步地，还包括：若所述第一检测密度与所述第一参考密度不相等，则重新检测所述原浆的密度，得到第一原浆密度；
根据所述第一原浆密度、初始体积、第一参考体积、第一检测密度、总容量和目标密度，计算第一补偿体积与第二补偿体积；所述第一补偿体积为注入第一参考体积的原浆后的浆液达到目标密度需要加注的水的最小体积；所述第二体积为注入第一参考体积的原浆后的浆液达到目标密度需要加注的原浆的最小体积；
向所述储浆桶1注入第一补偿体积的水与第二补偿体积的原浆；
混合得到所述目标密度的浆液。

[0047] 上述步骤可理解为：在加注的过程中，先加注部分体积的原浆，进行搅拌后检测得到第一检测密度；
计算加注当前体积的原浆后，理论上浆液应当处于的密度值，即第一参考密度；
第一检测密度与第一参考密度相等，则表示当前原浆的密度等于标准原浆密度，可按照当前方式继续进行加注。

[0048] 若不相等，则表示当前原浆的密度不等于标准原浆密度，需要重新计算当前原浆的密度，并重新计算原浆的加注体积，或更换具有标准原浆密度的原浆后，再重新计算加注体积。加注体积的具体计算方式与前文利用公式一的方式原理相同，仅代入数据不同，在此不作赘述。

[0049] 基于上述步骤，当加注的过程中若原浆实际密度与标准原浆密度不等，本发明的方案还能够及时检测，并具有相应的补偿措施，保证最终所得的浆液密度等于目标密度。

[0050] 当发现当前原浆的密度不等于标准原浆密度时，本实施例的方案无需停止加注过程，再更换具有标准原浆密度的原浆，进而节省了更换原浆供应所消耗的时间，在浆液需求量较大时，同样利于提高制备效率。

[0051] 具体地，当所述初始体积大于或等于所述总容量的一半时，所述第一参考体积设置为所述第四体积的一半；当所述初始体积小于所述总容量的一半时，所述第一参考体积设置为所述初始体积的一半。

[0052] 这种设置方式，在所述初始体积大于或等于所述总容量的一半的情况下，可使所述第一检测密度与所述第一参考密度不相等时，使储浆桶1内具有足够的剩余空间，以便后续加注足够的水或原浆能够对浆液的密度进行补偿。

[0053] 在所述初始体积小于所述总容量的一半的情况下，可使所述第一检测密度与所述第一参考密度不相等时，浆液较少地受到密度不准确的原浆的影响，使浆液密度不会与目标密度之间产生较大的差值。

[0054] （二）第二种情况为：初始密度大于目标密度；此时，只需要向储浆桶1内注入相应体积的水，以降低浆液整体的密度；而注入原浆的第二体积则为0。

[0055] 根据所述初始体积、初始密度、总容量和目标密度，计算第一体积与第二体积的过程同样由公式一表示，原理与第一种情况相同。

[0056] 针对总体积大于总容量的情况，同样具有以下方案：进一步地，所述方法还包括：
若所述总体积大于所述总容量，且所述初始密度大于所述目标密度，则
根据所述标准原浆密度、所述初始密度与所述目标密度计算具有所述目标密度的浆液的体积等于所述总容量时需要由所述储浆桶1排出的浆液的第五体积，以及需要向所述储浆桶1内加注的水的第六体积；
排出所述储浆桶1内所述第五体积的浆液，并根据所述第六体积向所述储浆桶1注入水，混合得到所述目标密度的浆液。

[0057] 其中的原理与第一种情况相同。总体积大于总容量时，也可经本实施例中的步骤，得到体积等于总容量且具有目标密度的浆液。这一实施方式，相比全部排出的方式，节省了浆液的消耗，可实现减少加注时间，降低混合均匀所需的时间。

[0058] 为排除原浆密度不准确对浆液密度的影响，同样具有以下步骤：进一步地，根据所述第六体积向所述储浆桶1注入水，混合得到所述目标密度的浆液，包括：
向所述储浆桶1注入第二参考体积的水；所述第二参考体积小于所述第六体积；
检测混合后浆液的密度，得到第二检测密度；
根据所述第二参考体积、初始体积和初始密度计算得到第二参考密度；所述第二参考密度表示注入所述第二参考体积的水后，理论上浆液应当处于的密度值；
若所述第二检测密度与所述第二参考密度相等，则计算所述第六体积与所述第二参考体积的第二差值；
向所述储浆桶1注入体积为所述第二差值的水，混合得到所述目标密度的浆液。

[0059] 进一步地，还包括：若所述第二检测密度与所述第二参考密度不相等，则重新检测所述原浆的密度，得到第二原浆密度；
根据所述第二原浆密度、初始体积、第二参考体积、第二检测密度、总容量和目标密度，计算第三补偿体积与第四补偿体积；所述第三补偿体积为注入第二参考体积的水后的浆液达到目标密度需要加注的水的最小体积；所述第二体积为注入第二参考体积的水后的浆液达到目标密度需要加注的原浆的最小体积；原理与第一种情况相同；
向所述储浆桶1注入第三补偿体积的水与第四补偿体积的原浆；
混合得到所述目标密度的浆液。

[0060] 基于上述步骤，当加注的过程中若原浆实际密度与标准原浆密度不等，本发明的方案还能够及时检测，并具有相应的补偿措施，保证最终所得的浆液密度等于目标密度。

[0061] 具体地，当所述初始体积大于或等于所述总容量的一半时，所述第二参考体积设置为所述第六体积的一半；当所述初始体积小于所述总容量的一半时，所述第二参考体积设置为所述初始体积的一半。

[0062] 这种设置方式，在所述初始体积大于或等于所述总容量的一半的情况下，可使所述第一检测密度与所述第一参考密度不相等时，使储浆桶1内具有足够的剩余空间，以便后续加注足够的水或原浆能够对浆液的密度进行补偿。

[0063] 在所述初始体积小于所述总容量的一半的情况下，可使所述第一检测密度与所述第一参考密度不相等时，浆液较少地受到密度不准确的原浆的影响，使浆液密度不会与目标密度之间产生较大的差值。

[0064] 以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。