一種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型一種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)設(shè)及用于絞吸式挖 泥船挖泥過(guò)程的控制，通過(guò)對(duì)絞吸式挖泥船排泥累工作參數(shù)的控制來(lái)有效的提高絞吸式挖 泥船的工作效率并預(yù)防堵管事故的發(fā)生。
【背景技術(shù)】
[0002] 在中國(guó)沿海地區(qū)生活的人口占全國(guó)人口的比率約為45%，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶 來(lái)沿海的±地供應(yīng)緊張，中國(guó)沿海港口建設(shè)、圍海造地等疏竣吹填工程逐年增加。尤其是沿 海灘涂、淺灘等地區(qū)，建造港口難度很大，對(duì)于圍海造地來(lái)說(shuō)，卻十分有利。提高絞吸挖泥 船的施工效率對(duì)于疏竣工程企業(yè)來(lái)說(shuō)，是很重要的一個(gè)課題。
[0003] 絞吸式挖泥船是目前世界上普遍使用的疏竣吹填施工主要設(shè)備，目前在絞吸式挖 泥船施工操作中普遍存在W下問(wèn)題：
[0004]目前絞吸式挖泥船要達(dá)到最佳生產(chǎn)效率均需通過(guò)人的工作經(jīng)驗(yàn)和高度集中的注 意力來(lái)控制。
[000引缺陷是：
[0006] 人的工作注意力有不確定性，不能保證持續(xù)的維持高度注意力使設(shè)備在最佳效 率區(qū)工作；
[0007] ②每個(gè)人的業(yè)務(wù)能力差距也客觀存在，無(wú)法及時(shí)意識(shí)到是否偏離了最佳效率 區(qū)；
[0008] ③偏離最佳施工效率點(diǎn)時(shí)無(wú)法及時(shí)糾正操作行為。
[0009]W上=個(gè)原因?qū)е陆g吸挖泥船很難持續(xù)在最佳效率點(diǎn)工作，也是導(dǎo)致人為操作失 誤情況下發(fā)生堵管事故的根本原因，所W有必要設(shè)計(jì)出一種新的控制方法及裝置，在保證 安全的前提下提高生產(chǎn)效率，預(yù)防堵管事故的發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本實(shí)用新型的目的在于：針對(duì)上述不足之處提供了一種用于提高絞吸式挖泥船挖 泥效率的控制系統(tǒng)，能夠有效地克服上述缺點(diǎn)，在保證安全的前提下提高生產(chǎn)效率。
[0011] 本實(shí)用新型的原理如下：
[0012] 船上的排泥累旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的一定的真空度，將挖掘的具有一定密度的泥漿經(jīng)排泥累 吸口吸入，泥漿在排泥累中獲取相應(yīng)的流速、排出壓力再通過(guò)船上的排泥管排出至指定地 點(diǎn)。因此絞吸式挖泥船上排泥累的工作參數(shù)為吸入真空度、泥漿密度、泥漿流速、泥漿的排 出壓力四種。目前絞吸式挖泥船排泥累的四種參數(shù)僅用于遠(yuǎn)程顯示數(shù)值，沒(méi)有其它用途，
[0013] 本實(shí)用新型通過(guò)四種排泥累參數(shù)的信號(hào)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)挖泥船的挖泥節(jié)奏，在滿足挖 泥安全的前提下，大幅度的提高挖泥船的挖泥效率。
[0014]目前絞吸式挖泥船排泥累參數(shù)的工作原理，四種排泥累工作參數(shù)僅用于遠(yuǎn)程顯示 數(shù)值，沒(méi)有其它用途，操作人員須時(shí)刻關(guān)注顯示儀表上的數(shù)據(jù)變化，然后運(yùn)用個(gè)人的工作經(jīng) 驗(yàn)來(lái)作出手動(dòng)操作動(dòng)作。其中真空釋放閥的作用是用于在排泥累吸口真空過(guò)高情況下自動(dòng) 打開(kāi)注入海水，運(yùn)種憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)控制挖泥船工作的方式，存在著效率低、安全性差的缺 點(diǎn)。
[0015] 本實(shí)用新型一種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)達(dá)到的目標(biāo)如下：
[0016]1、設(shè)定最佳工作效率(密度和流速）區(qū)間，協(xié)助操作人員維持在最佳效率點(diǎn)挖泥工 作，提高產(chǎn)量，同時(shí)防止堵管發(fā)生。
[0017] 2、分析堵管發(fā)生原因，設(shè)定密度、流速、排出壓力的動(dòng)作值，通過(guò)密度、流速、排出 壓力的動(dòng)作值在滿足條件時(shí)及時(shí)打開(kāi)真空釋放閥稀釋，降低堵管風(fēng)險(xiǎn)。
[0018] 3、設(shè)定密度下降速率報(bào)警，防止因操作原因?qū)е旅芏韧唤刀斐啥鹿堋?br>[0019] 通過(guò)對(duì)絞吸式挖泥船排泥累工作參數(shù)的控制來(lái)有效的提高絞吸式挖泥船的工作 效率并預(yù)防堵管事故的發(fā)生，在真空釋放閥上增加了真空過(guò)低控制真空釋放閥打開(kāi)的功 能。
[0020] 本實(shí)用新型一種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)的技術(shù)方案如下：
[0021] 一種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)由吸泥管、排泥管、排泥累、真空 釋放閥、遠(yuǎn)程顯示器、壓力傳感器、流速傳感器、密度傳感器、真空信號(hào)傳感器和參數(shù)控制報(bào) 警裝置組成；
[0022] 所述的吸泥管為中通的圓筒，在吸泥管的一端設(shè)置有排泥累，排泥累的另一端設(shè) 置有排泥管；
[0023] 在吸泥管的內(nèi)壁安裝有真空信號(hào)傳感器，用于檢測(cè)吸泥管內(nèi)的真空度；
[0024] 在排泥管的內(nèi)壁分別安裝有壓力傳感器、流速傳感器、密度傳感器；
[00巧]壓力傳感器、流速傳感器、密度傳感器和真空信號(hào)傳感器上有信號(hào)線連接在每個(gè) 傳感器對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)程顯示器上，或共用的遠(yuǎn)程顯示器上；
[0026] 壓力傳感器、流速傳感器、密度傳感器還有信號(hào)線連接在參數(shù)控制報(bào)警裝置上，用 W傳輸相關(guān)信號(hào)數(shù)據(jù)，在參數(shù)控制報(bào)警裝置上設(shè)置有信號(hào)線連接在真空釋放閥上，用于控 制參數(shù)控制報(bào)警裝置的開(kāi)啟，在參數(shù)控制報(bào)警裝置上還有信號(hào)線連接在遠(yuǎn)程顯示器上，用 于顯示真空釋放閥的狀態(tài)。
[0027] 所述的參數(shù)控制報(bào)警裝置上還設(shè)有與壓力傳感器、流速傳感器、密度傳感器和真 空信號(hào)傳感器對(duì)應(yīng)的聲、光報(bào)警裝置，用于在上述傳感器超出設(shè)置數(shù)值時(shí)提示報(bào)警。
[002引所述的參數(shù)控制報(bào)警裝置包括參數(shù)比較儀和PLC可編程控制器。
[0029] 所述的PLC可編程控制器內(nèi)包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。
[0030] 所述的參數(shù)比較儀和PLC可編程控制器采用市售的參數(shù)比較儀和PLC可編程控制 器。
[0031] 所述的參數(shù)比較儀數(shù)量為4個(gè)，分別對(duì)應(yīng)比較流體密度P、流速V、出口壓力P、吸 入真空度Vac的參數(shù)。
[0032] 所述的遠(yuǎn)程顯示器為遠(yuǎn)程顯示儀表，每個(gè)遠(yuǎn)程顯示儀表對(duì)應(yīng)顯示流體密度P、流 速V、出口壓力P、吸入真空度Vac中的一種參數(shù)，用W避免控制系統(tǒng)與顯示儀表之間的相互 干擾，影響顯示與控制精度。
[0033] 本實(shí)用新型一種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)的工作原理是通過(guò) 分析排泥累工作的各技術(shù)參數(shù)隨工況的變化的關(guān)系，合理動(dòng)態(tài)的設(shè)置各參數(shù)區(qū)間值，并通 過(guò)參數(shù)比較儀與PLC可編程控制器的控制，讓操作者高效的保持連續(xù)工作在最高效率區(qū)， 并可W防止堵管的發(fā)生。
[0034] 與排泥累工作相關(guān)的動(dòng)態(tài)技術(shù)參數(shù)包括流體密度P、泥漿流速V、排泥累出口壓 力P、排泥累吸口真空度Vac。
[0035] 設(shè)定絞吸挖泥船所輸送的泥漿為重力場(chǎng)中的不可壓縮均質(zhì)流體，應(yīng)用伯努利方程 式，其基本原理及理論分析如下：
[003引伯努利方程式
[0037]P+ (l/^*pV~2 +P曲=C
[003引式中P、P、V分別為流體的壓強(qiáng)、密度和線性速度（即泥漿流速）；
[0039] h為鉛垂高度(換算為潮落差+排泥管爬坡高度）；
[0040] g為重力加速度；
[0041] C為常量（在此可理解為泥漿可W從排泥累得到的總能量保持不變）。
[0042] 上式各項(xiàng)分別表示單位體積流體的壓力能P、重力勢(shì)能P曲和動(dòng)能（1/2)*PV '2,在沿流線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，總和保持不變，即總能量守恒。
[0043] 工作原理
[0044] 1.假定其它參數(shù)不變時(shí)，流體密度P與流速V成反比，也就是說(shuō)對(duì)于具體工況而 言密度P和流速V有最佳效率點(diǎn)，單純追求高密度導(dǎo)致堵管，就是說(shuō)在保證不低于臨界流 速的前提下，盡量提高密度來(lái)提高工作效率。
[0045] 2.假定其它參數(shù)不變時(shí)，泥漿壓力P與流速V成反比；
[0046] 3.堵管時(shí)，排泥累出口壓力P接近最大，流速V接近為零；
[0047] 4.流體密度P過(guò)高會(huì)導(dǎo)致流速V下降，當(dāng)其下降至實(shí)際臨界流速時(shí)，泥漿在管路 內(nèi)停止流動(dòng)，發(fā)生堵管；
[0048] 5.堵管預(yù)兆時(shí)各參數(shù)的表現(xiàn)應(yīng)為出口壓力P增大，吸入真空度Vac上升，流速V下 降。
[0049] 通過(guò)PLC可編程控制器，將排泥累工作時(shí)的四種參數(shù)(流體密度P、流速V、出口壓 力P、吸入真空度Vac)調(diào)整控制系統(tǒng)，信號(hào)輸入為連續(xù)變化的模擬量，輸出為開(kāi)關(guān)量，輸出 的開(kāi)關(guān)量設(shè)置一定邏輯關(guān)系。四種參數(shù)設(shè)置為全量程動(dòng)態(tài)可調(diào)，根據(jù)具體工況及時(shí)調(diào)整。具 體工況指相應(yīng)±質(zhì)、本船排泥累輸出特性、排泥管爬高、潮落差和岸管排布情況。當(dāng)四種參 數(shù)變化至預(yù)設(shè)定報(bào)警值時(shí)，先發(fā)出警報(bào)；如四種參數(shù)值繼續(xù)變化至滿足設(shè)定的邏輯關(guān)系時(shí) 導(dǎo)通去控制真空釋放閥(設(shè)置為可切除，四種參數(shù)的調(diào)整都設(shè)置為可單獨(dú)切除)。
[0050] 1.正常挖泥工況下，流體密度P和流速V設(shè)置上下限區(qū)間，超出上下限均報(bào)警(設(shè) 置可調(diào)延時(shí))，從而保證排泥累可W持續(xù)的在高效率工作。
[0051] 2.正常挖泥工況下，可設(shè)置流體密度P下降速率超限報(bào)警，避免密度突降導(dǎo)致堵 管。
[0052] -種用于提高絞吸式挖泥船挖泥效率的控制系統(tǒng)的控制方法如下：
[00閲一、設(shè)置參數(shù)
[0054] (1)密度P設(shè)置上下限值；上限設(shè)定用于判定是否打開(kāi)真空釋放閥，下限值用于 在低于下限值的情況下，激發(fā)聲光報(bào)警提醒操作者挖泥設(shè)備已不在最佳工況點(diǎn)工作，上下 限值范圍為1-1.化/m3