本发明公开了泥浆含砂率检测技术领域的一种泥浆含砂率检测装置、方法及工程机械，装置包括：用于将含砂石的泥浆输送到固定容器内的进浆管；用于通过向固定容器内注水从而对固定容器的侧壁进行冲洗的刷壁水管；用于通过向固定容器内注水从而对固定容器的内底面进行冲洗的冲刷水管；用于排出固定容器内的泥浆的排浆管；用于排出固定容器内的砂石的排砂管；用于对固定容器内的物质进行称重的称重传感器；用于检测固定容器内的液位的液位传感器。本发明能够快速、准确地检测泥浆含砂率，且避免了繁琐的人工操作。
用于将含砂石的泥浆输送到所述固定容器（11）内的进浆管（8）；
用于通过向固定容器（11）内注水从而对固定容器（11）的侧壁进行冲洗的刷壁水管（5）；
用于通过向固定容器（11）内注水从而对固定容器（11）的内底面进行冲洗的冲刷水管（4），安装在所述固定容器（11）的侧壁；
用于排出固定容器（11）内的泥浆的排浆管（7），安装在所述固定容器（11）的侧壁；
用于排出固定容器（11）内的砂石的排砂管（6），安装在所述固定容器（11）的侧壁；
用于对所述固定容器（11）内的物质进行称重的称重传感器（2），安装在所述固定容器（11）的底部；
用于检测所述固定容器（11）内的液位的液位传感器（9），安装在所述固定容器（11）的侧壁。
2.根据权利要求1所述的泥浆含砂率检测装置，其特征在于，所述排浆管（7）上安装有滤网（12）。
3.根据权利要求1所述的泥浆含砂率检测装置，其特征在于，所述排砂管（6）与所述排浆管（7）的内径相等。
4.根据权利要求1所述的泥浆含砂率检测装置，其特征在于，还包括控制器（10），所述控制器（10）分别与称重传感器（2）、液位传感器（9）电连接；所述控制器（10）分别与安装在进浆管（8）、刷壁水管（5）、冲刷水管（4）、排浆管（7）和排砂管（6）上的电控阀（3）电连接。
5.根据权利要求4所述的泥浆含砂率检测装置，其特征在于，还包括人机交互界面（1），所述人机交互界面（1）与所述控制器（10）电连接。
6.一种泥浆含砂率检测方法，其特征在于，采用权利要求1 5任一项所述的一种泥浆含~砂率检测装置，包括：
通过进浆管（8）将含砂石的泥浆输送到固定容器（11）内，当液位传感器（9）检测到液位到达固定容器（11）的测量体积时，关闭进浆管（8）；
打开排浆管（7）、刷壁水管（5）和冲刷水管（4），对固定容器（11）内的砂石进行冲洗，至设定的泥浆排空时间后，结束冲洗；
关闭排浆管（7），打开刷壁水管（5）和冲刷水管（4）向固定容器（11）内注水至液位传感器（9）检测到液位到达固定容器（11）的测量体积时，停止注水，称重传感器（2）测量此时固定容器（11）内水和砂石的总质量，记为 ，并计算出泥浆的含砂率；
其中， 表示泥浆的含砂率； 表示固定容器内砂石所占体积； 表示固定容器内砂石和水的总体积，即固定容器的测量体积； 表示体积为 的水的质量， 表示水的密度，为砂石的密度。
7.根据权利要求6所述的泥浆含砂率检测方法，其特征在于，检测前对排浆管的排浆速度进行标定，标定方法包括：开启进浆管（8），当液位传感器（9）检测到液位到达固定容器（11）的测量体积时，关闭进浆管（8），此时开启排浆管（7）并计算排浆时间：其中， 表示排浆速度， 表示排浆时间；
固定容器（11）排空后，同时打开刷壁水管（5）和冲刷水管（4），当液位传感器（9）检测到液位到达固定容器（11）的测量体积时，关闭刷壁水管（5）和冲刷水管（4）；计算进水时间并通过称重传感器（2）测量此时固定容器（11）内水的质量 ；
其中， 表示刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水速度， 表示刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间；
根据排浆时间 、刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间 ，调整进水速度并计算泥浆排空时间。
8.根据权利要求7所述的泥浆含砂率检测方法，其特征在于，根据排浆时间 、刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间 ，调整进水速度并计算泥浆排空时间，具体为：当 ，表示进水速度大于等于排浆速度，此时降低进水速度；
当 ，表示进水速度小于排浆速度，此时计算固定容器排空所需的时间：其中， 表示泥浆排空时间。
9.一种工程机械，其特征在于，所述工程机械配置有泥浆泵和权利要求1 5任一项所述~的一种泥浆含砂率检测装置，其中，进浆管与泥浆泵的出口连接。
一种泥浆含砂率检测装置、方法及工程机械
技术领域
[0001] 本发明属于泥浆含砂率检测技术领域，具体涉及一种泥浆含砂率检测装置、方法及工程机械。
背景技术
[0002] 在地下连续墙设备施工后，需要在灌注混凝土的同时完成泥浆置换，而在置换的过程中泥浆含砂率是一个重要的施工指标，如果含砂率过高会影响成墙的防渗效果。如何快速、准确地读取槽内泥浆含砂率是行业内的难题。目前，行业内多半采用的是国家标准中规定的量杯法，这种方法的主要问题在于：（1）人工采样，测量过程繁琐复杂；（2）砂石与泥浆的分离往往采用的是摇摆或离心装置；（3）装置往往独立于设备。
发明内容
[0003] 为解决现有技术中的不足，本发明提供一种泥浆含砂率检测装置、方法及工程机械，能够快速、准确地检测泥浆含砂率，且避免了繁琐的人工操作。
[0004] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0005] 第一方面，提供一种泥浆含砂率检测装置，包括：固定容器；用于将含砂石的泥浆输送到所述固定容器内的进浆管；用于通过向固定容器内注水从而对固定容器的侧壁进行冲洗的刷壁水管；用于通过向固定容器内注水从而对固定容器的内底面进行冲洗的冲刷水管，安装在所述固定容器的侧壁；用于排出固定容器内的泥浆的排浆管，安装在所述固定容器的侧壁；用于排出固定容器内的砂石的排砂管，安装在所述固定容器的侧壁；用于对所述固定容器内的物质进行称重的称重传感器，安装在所述固定容器的底部；用于检测所述固定容器内的液位的液位传感器，安装在所述固定容器的侧壁。
[0006] 进一步地，所述排浆管上安装有滤网。
[0007] 进一步地，所述排砂管与所述排浆管的内径相等。
[0008] 进一步地，还包括控制器，所述控制器分别与称重传感器、液位传感器电连接；所述控制器分别与安装在进浆管、刷壁水管、冲刷水管、排浆管和排砂管上的电控阀电连接。
[0009] 进一步地，还包括人机交互界面，所述人机交互界面与所述控制器电连接。
[0010] 第二方面，提供一种泥浆含砂率检测方法，采用第一方面所述的一种泥浆含砂率检测装置，包括：通过进浆管将含砂石的泥浆输送到固定容器内，当液位传感器检测到液位到达固定容器的测量体积时，关闭进浆管；打开排浆管、刷壁水管和冲刷水管，对固定容器内的砂石进行冲洗，至设定的泥浆排空时间后，结束冲洗；关闭排浆管，打开刷壁水管和冲刷水管向固定容器内注水至液位传感器检测到液位到达固定容器的测量体积时，停止注水，称重传感器测量此时固定容器内水和砂石的总质量，记为 ，并计算出泥浆的含砂率。
[0011] 进一步地，泥浆的含砂率通过以下公式计算：
[0012]
[0013] 其中， 表示泥浆的含砂率； 表示固定容器内砂石所占体积； 表示固定容器内砂石和水的总体积，即固定容器的测量体积； 表示体积为 的水的质量， 表示水的密度， 为砂石的密度。
[0014] 进一步地，检测前对排浆管的排浆速度进行标定，标定方法包括：开启进浆管，当液位传感器检测到液位到达固定容器的测量体积时，关闭进浆管，此时开启排浆管并计算排浆时间：
[0015]
[0016] 其中， 表示排浆速度， 表示排浆时间；
[0017] 固定容器排空后，同时打开刷壁水管和冲刷水管，当液位传感器检测到液位到达固定容器的测量体积时，关闭刷壁水管和冲刷水管；计算进水时间并通过称重传感器测量此时固定容器内水的质量 ：
[0018]
[0019] 其中， 表示刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水速度， 表示刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间；
[0020] 根据排浆时间 、刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间 ，调整进水速度并计算泥浆排空时间。
[0021] 进一步地，根据排浆时间 、刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间 ，调整进水速度并计算泥浆排空时间，具体为：
[0022] 当 ，表示进水速度大于等于排浆速度，此时降低进水速度；
[0023] 当 ，表示进水速度小于排浆速度，此时计算固定容器排空所需的时间：
[0024]
[0025] 其中， 表示泥浆排空时间。
[0026] 第三方面，提供一种工程机械，所述工程机械配置有泥浆泵和第一方面所述的一种泥浆含砂率检测装置，其中，进浆管与泥浆泵的出口连接。
[0027] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0028] （1）本发明通过设置固定容器、进浆管、刷壁水管、冲刷水管、排浆管、排砂管、称重传感器和液位传感器等，实现快速、准确地检测泥浆含砂率，并避免了繁琐的人工操作；
[0029] （2）本发明装置可以直接装配在工程机械上，具有一定的便携性，尤其适用于清槽机，无需外置或二次装配。
附图说明
[0030] 图1是本发明实施例提供的一种泥浆含砂率检测装置的检测原理图；
[0031] 图2是本发明实施例提供的一种泥浆含砂率检测装置的整体结构示意图；
[0032] 图中，1、人机交互界面；2、称重传感器；3、电控阀；4、冲刷水管；5、刷壁水管；6、排砂管；7、排浆管；8、进浆管；9、液位传感器；10、控制器；11、固定容器；12、滤网。
具体实施方式
[0033] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0034] 实施例一：
[0035] 如图1、图2所示，一种泥浆含砂率检测装置，包括：固定容器11；用于将含砂石的泥浆输送到固定容器11内的进浆管8；用于通过向固定容器11内注水从而对固定容器11的侧壁进行冲洗的刷壁水管5；用于通过向固定容器11内注水从而对固定容器11的内底面进行冲洗的冲刷水管4，安装在固定容器11的侧壁；用于排出固定容器11内的泥浆的排浆管7，安装在固定容器11的侧壁；用于排出固定容器11内的砂石的排砂管6，安装在固定容器11的侧壁；用于对固定容器11内的物质进行称重的称重传感器2，安装在固定容器11的底部；用于检测固定容器11内的液位的液位传感器9，安装在固定容器11的侧壁。
[0036] 本实施例还包括控制器10，控制器10分别与称重传感器2、液位传感器9电连接；控制器10分别与安装在进浆管8、刷壁水管5、冲刷水管4、排浆管7和排砂管6上的电控阀3电连接。还包括人机交互界面1，人机交互界面1与控制器10电连接。
[0037] 进浆管8与机械设备的泥浆泵连接，泥浆流入固定容器11，并在液位传感器9的辅助下完成泥浆采样。
[0038] 排浆管7管口安装有200目的滤网12用于隔离泥浆和砂石。
[0039] 刷壁水管5和冲刷水管4，可在排浆后对固定容器11的侧壁和固定容器11的容器底部残留的泥浆进行高压冲刷，小于74 的颗粒可通过排浆管7冲出，完成砂石冲刷过程。
[0040] 称重传感器2在测量水与砂石的重量后可通过控制器10的计算完成含砂率的测量并在人机交互界面1上显示结果。
[0041] 在测量完成后，通过冲刷水管4将砂石从排砂管6中排出固定容器11；排砂管6与排浆管7的内径相等。
[0042] 人机交互界面包括标定界面和自动测量界面。标定界面，可通过电控阀3的开关标定排浆管7的排浆速度和刷壁水管5、冲刷水管4同时开启时的进水速度。自动测量界面，显示为“进浆采样”、“ 砂石冲刷”、“ 含砂率测量”以及“排出砂石”的流程化设计。
[0043] 本发明通过设置固定容器、进浆管、刷壁水管、冲刷水管、排浆管、排砂管、称重传感器和液位传感器等，实现快速、准确地检测泥浆含砂率，并避免了繁琐的人工操作。
[0044] 实施例二：
[0045] 基于实施例一所述的一种泥浆含砂率检测装置，本实施例提供一种泥浆含砂率检测方法，采用实施例一所述的一种泥浆含砂率检测装置，包括：
[0046] （1）通过进浆管8将含砂石的泥浆输送到固定容器11内，当液位传感器9检测到液位到达固定容器11的测量体积时，关闭进浆管8；
[0047] （2）打开排浆管7、刷壁水管5和冲刷水管4，对固定容器11内的砂石进行冲洗，至设定时间后，结束冲洗；
[0048] （3）关闭排浆管7，打开刷壁水管5和冲刷水管4向固定容器11内注水至液位传感器9检测到液位到达固定容器11的测量体积时，停止注水，称重传感器2测量此时固定容器11内水和砂石的总质量，记为 ，并计算出泥浆的含砂率。
[0049] 施工时，首先通过人机交互界面1对排浆管7的排浆速度进行标定，标定方法为控制器10通过电控阀3开启进浆管8，当液位传感器9检测为到达固定容器11的测量体积时，关闭进浆管8，此时控制器10通过电控阀3开启排浆管7，并计算排浆时间：
[0050]
[0051] 其中， 表示排浆速度， 表示排浆时间， 表示固定容器内砂石和水的总体积，即固定容器的测量体积。
[0052] 排空固定容器11内的泥浆。
[0053] 固定容器11内注满水。控制器10通过电控阀3同时打开刷壁水管5和冲刷水管4， 当液位传感器9检测为到达固定容器11的测量体积时，关闭刷壁水管5和冲刷水管4，此时控制器10可以计算进水时间并通过称重传感器2测量此时容器内水的质量 ：
[0054]
[0055] 其中， 表示刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水速度， 表示刷壁水管和冲刷水管同时打开时的进水时间； 表示体积为 的水的质量， 表示水的密度。
[0056] 通过以上公式可以推导出：
[0057]
[0058] 当 ，即判断进水速度大于等于排浆速度，此时就要调节进水速度，否则会造成水量溢出，电控阀频繁动作。人机交互界面1做出提示 “进水速度过快”；
[0059] 当 ，即判断进水速度小于排浆速度，此时可计算固定容器排空所需的时间：
[0060]
[0061] 其中， 表示泥浆排空时间。
[0062] 至此，结束标定。
[0063] 开启人机交互界面1的自动测量界面。此界面为“进浆采样”、“ 砂石冲刷”、“ 含砂率测量”以及“排出砂石”的流程化设计。
[0064] 一键开启自动测量。
[0065] 控制器10通过电控阀3开启进浆管8，当液位传感器9检测为到达固定容器11的测量体积时，关闭进浆管8。完成“进浆采样”过程。
[0066] 控制器10通过电控阀3同时打开排浆管7、刷壁水管5和冲刷水管4，经过时间 后可认为泥浆从容器中排空，刷壁水管5可将容器壁上的残留泥浆冲刷至容器底部，而容器底部的冲刷水管可以将浆皮以及小于74 的颗粒通过200目滤网12冲刷出排浆管7。完成“砂石冲刷”过程。
[0067] 控制器10通过电控阀3关闭排浆管7并打开刷壁水管5和冲刷水管4，直至液位传感器9检测为到达固定容器11的测量体积，此时可通过测量称重传感器2测量此时容器内水和砂石的质量 。
[0068] 此时可根据如下公式计算
[0069]
[0070] 其中， 表示固定容器内砂石所占体积， 表示固定容器内水所占体积， 表示砂石的密度，经过计算，泥浆含砂率为：
[0071]
[0072] 其中， 表示泥浆的含砂率， 表示固定容器内砂石和水的总体积。
[0073] 计算结果发送至人机交互界面1。
[0074] 至此，完成“含砂率测量”过程。
[0075] 控制器10通过电控阀3同时打开排砂管6、刷壁水管5和冲刷水管4，因为排砂管和排浆管的内径相同，经过时间 后可认为砂石和水从容器中排空，完成“排出砂石”过程。
[0076] 实施例三：
[0077] 基于实施例一所述的一种泥浆含砂率检测装置，实施例二所述的一种泥浆含砂率检测方法，本实施例提供一种工程机械，所述工程机械配置有泥浆泵和实施例一所述的一种泥浆含砂率检测装置，其中，进浆管与泥浆泵的出口连接，并按照实施例二所述的泥浆含砂率检测方法检测泥浆含砂率。
[0078] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
