CN101462584B - 耙吸挖泥船自动吃水控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于疏浚工程设备，涉及一种耙吸挖泥船自动吃水控制系统。包括有位于疏浚管路通往船左舷外和右舷外出口处的左舷旁通闸阀和右舷旁通闸阀，还包括一个自动吃水控制器，通过自动吃水控制器连接溢流桶行程传感器、左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，同时接收指令单元发出的指令；溢流桶行程传感器安装于溢流桶上方；左舷艏吃水传感器安装于船艏左舷底部；左舷艉吃水传感器安装于船艉左舷底部；右舷艏吃水传感器安装于船艏右舷底部；右舷艉吃水传感器安装于船艉右舷底部；指令单元位于挖泥船的疏浚控制台。本发明提高了疏浚施工的施工效率，保证了施工过程的安全可靠。

Description

耙吸挖泥船自动吃水控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于疏浚工程设备，涉及一种耙吸挖泥船自动吃水控制系统及控制方法。

背景技术

在耙吸挖泥船施工过程可分为装舱阶段、溢流阶段、航行至抛泥区阶段、抛泥阶段。在装舱阶段，需要提升溢流桶，以使船舶的吃水尽快地加大，从而使泥泵发挥最大的效率。在溢流阶段，为了提高装舱效率，避免过度溢流，需要不断降低和升高溢流桶并识别溢流过程是否结束。同时由于泥浆在舱内的沉淀不均匀，会导致船舶有一定的横倾和纵倾，需要调节吃水来保证船舶的施工安全。在航行至抛泥区阶段，需要提升溢流桶，避免航行过程中发生溢流。因此，需要自动吃水控制系统来自动调节溢流桶的高度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够根据施工阶段的不同及对船体姿态的检测自动控制溢流桶上升和下降的耙吸挖泥船自动吃水控制系统及控制方法。

本发明的自动吃水控制系统包括有位于疏浚管路通往船左舷外和右舷外出口处的左舷旁通闸阀和右舷旁通闸阀，其特征是，还包括一个自动吃水控制器，自动吃水控制器连接溢流桶行程传感器、左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，同时接收指令单元发出的指令；所述自动吃水控制器是一套可编程控制器；所述溢流桶行程传感器安装于溢流桶上方，用于测量溢流桶行程；所述左舷艏吃水传感器安装于船艏左舷底部，用于测量吃水；所述左舷艉吃水传感器安装于船艉左舷底部，用于测量吃水；所述右舷艏吃水传感器安装于船艏右舷底部，用于测量吃水；所述右舷艉吃水传感器安装于船艉右舷底部，用于测量吃水；所述指令单元位于挖泥船的疏浚控制台，可以向自动吃水控制器发出溢流桶上升和溢流桶下降指令。

本发明的自动吃水控制方法基于上述的自动吃水控制系统，它包括以下控制过程：

a.装舱控制过程，

在挖泥船装舱阶段，自动吃水控制器首先发出溢流桶上升指令，将溢流桶提升到设定的溢流桶最高位置，以使船舶的吃水尽快地加大，从而使泥泵发挥最大的效率。

b.溢流控制过程，

在挖泥船溢流阶段，在自动吃水控制器中预先设定平均吃水设定值、平均吃水设定值所允许变化的范围、艏吃水报警设定值、平均吃水报警设定值艉吃水、艉吃水报警设定值，根据这些设定参数调节控制溢流桶的高度，具体过程是：

自动吃水控制器实时监测左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，并实时计算出船舶的艏吃水、平均吃水、艉吃水；

当平均吃水大于平均吃水设定值并且超过了预先设定的平均吃水设定值所允许变化的范围，自动吃水控制器每隔一定的时间间隔发出溢流桶下降指令，每次控制溢流桶下降一个设定的步进距离，直到平均吃水达到平均吃水设定值；当平均吃水小于平均吃水设定值并且超过了预先设定的平均吃水设定值所允许变化的范围，自动吃水控制器每隔一定的时间间隔发出溢流桶上升指令，每次控制溢流桶上升一个设定的步进距离，直到平均吃水达到平均吃水设定值；

如果艏吃水、平均吃水、艉吃水中的任何一个大于相应的报警设定值并且超越了预先设定的相应报警设定值所允许变化的范围，自动吃水控制器每隔一定的时间间隔发出溢流桶下降指令，每次控制溢流桶下降一个设定的步进距离，直到所有吃水低于报警设定值。

在疏浚过程中，如果左舷旁通闸阀或右舷旁通闸阀打开，说明泥浆将停止装舱并排向舷外，此时自动吃水控制器立即发出溢流桶上升指令，控制溢流桶上升一定的步进距离，使泥浆在此期间沉淀，在此期间自动吃水控制器暂停工作；当左舷旁通闸阀和右舷旁通闸阀均关闭时，说明泥浆将停止排向舷外并装舱，此时自动吃水控制器立即发出溢流桶下降指令，控制溢流桶下降一定的步进距离。

c.航行至抛泥区控制过程

自动吃水控制器实时监测装载效率的变化，当装载效率在一定时间内为零或低于零时，自动吃水控制器发出“溢流桶上升”，将溢流桶提升到“溢流桶最高位置设定值”，结束装舱，进入航行至抛泥区阶段，以避免航行过程中发生溢流。

d.报警控制过程

当下降的命令发出而溢流桶在一定时间内没有反应，自动吃水控制器输出“溢流桶被泥沙阻挡”信号报警；

当艏吃水超过艏吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“艏吃水过大”信号报警；

当平均吃水超过平均吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“平均吃水过大”信号报警；

当艉吃水超过艉吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“艉吃水过大”信号报警。

本发明能够在疏浚施工过程中根据施工阶段的不同自动控制溢流桶上升和下降，从而提高了施工效率，保证了施工过程的安全可靠。

附图说明

图1是本发明系统的原理图；

图2是本发明的自动吃水控制器的输入输出信号示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的系统中包括有包括有位于疏浚管路通往船左舷外和右舷外出口处的左舷旁通闸阀8和右舷旁通闸阀9，还包括自动吃水控制器1，自动吃水控制器连接溢流桶行程传感器2、左舷艏吃水传感器3、左舷艉吃水传感器4、右舷艏吃水传感器5、右舷艉吃水传感器6，用来接收传感信号，同时指令单元7可向自动吃水控制器发出控制指令。其中，

自动吃水控制器：是一套可编程控制器。

溢流桶行程传感器：安装于溢流桶上方，用于测量溢流桶行程。

左舷艏吃水传感器：安装于船艏左舷底部，用于测量吃水。

左舷艉吃水传感器：安装于船艉左舷底部，用于测量吃水。

右舷艏吃水传感器：安装于船艏右舷底部，用于测量吃水。

右舷艉吃水传感器：安装于船艉右舷底部，用于测量吃水。

左舷旁通闸阀：位于疏浚管路通往船左舷外的出口处，其开关可控制泥浆是否排出船舷外。

右舷旁通闸阀：位于疏浚管路通往船右舷外的出口处，其开关可控制泥浆是否排出船舷外。

指令单元：位于挖泥船的疏浚控制台，可以向自动吃水控制器发出溢流桶上升和溢流桶下降指令。

如图2所示，自动吃水控制器的输入输出信号可分为4类，即：数据采集信号、参数设定信号、指令输入信号、指令输出信号。

一、数据采集信号包括：

溢流桶行程：通过安装在溢流桶上方的行程采集。

左舷艏吃水传感器：通过安装在船艏左舷底部的压力传感器采集。

左舷艉吃水传感器：通过安装在船艉左舷底部的压力传感器采集。

右舷艏吃水传感器：通过安装在船艏右舷底部的压力传感器采集。

右舷艉吃水传感器：通过安装在船艉右舷底部的压力传感器采集。

装载效率：通过指令单元采集。

左舷旁通闸阀开限位：通过安装在左舷旁通闸阀上的接近式电感开关采集。

右舷旁通闸阀开限位：通过安装在右舷旁通闸阀上的接近式电感开关采集。

左舷旁通闸阀关限位：通过安装在左舷旁通闸阀上的接近式电感开关采集。

右舷旁通闸阀关限位：通过安装在右舷旁通闸阀上的接近式电感开关采集。

二、参数设定信号包括：

平均吃水设定值：设定自动吃水控制的平均吃水值。

溢流桶最高位置设定值：设定自动吃水控制的溢流桶最高位置。

溢流桶步进距离设定值：设定自动吃水控制的溢流桶步进距离。

溢流桶步进间隔时间设定值：设定自动吃水控制的溢流桶步进动作的间隔时间。

艏吃水报警设定值：设定自动吃水控制的艏吃水报警值

平均吃水报警设定值：设定自动吃水控制的平均吃水报警值。

艉吃水报警设定值：设定自动吃水控制的艉吃水报警值。

吃水控制死区设定值：平均吃水超过平均吃水设定值所允许的范围。

三、指令输入信号包括：

自动吃水控制有效指令：由指令单元发出。

自动吃水控制取消指令：由指令单元发出。

四、指令输出信号包括：

溢流桶上升命令：当此指令输出时，溢流桶将上升一个步进距离。

溢流桶下降命令：当此指令输出时，溢流桶将下降一个步进距离。

溢流桶被泥沙阻挡：当溢流桶下降命令发出而溢流桶在相当长的时间内(30秒)没有反应时，自动吃水控制器将输出该信号。

艏吃水过大：当艏吃水超过“艏吃水报警设定值”时，自动吃水控制器将输出该信号。

平均吃水过大：当艏吃水超过“平均吃水报警设定值”时，自动吃水控制器将输出该信号。

艉吃水过大：当艉吃水超过“艉吃水报警设定值”时，自动吃水控制器将输出该信号。本发明系统的实施例包括以下执行过程：

1、装舱控制

在装舱阶段，自动吃水控制器首先发出“溢流桶上升”，将溢流桶提升到“溢流桶最高位置设定值”，以使船舶的吃水尽快地加大，从而使泥泵发挥最大的效率。

2、溢流控制

在溢流阶段，自动吃水控制器根据平均吃水设定值，调节控制溢流桶的高度。当平均吃水大于平均吃水设定值时且超越了吃水死区时，自动吃水控制器将在设定的时间间隔“溢流桶步进间隔时间设定值”，发出“溢流桶下降”命令，每次控制溢流桶下降一个“溢流桶步进距离”。直到船舶平均吃水达到“平均吃水设定值”。当平均吃水小于平均吃水设定值时且超越了吃水死区时，自动吃水控制器将在设定的时间间隔“溢流桶步进间隔时间设定值”，发出“溢流桶上升”命令，每次控制溢流桶上升一个“溢流桶步进距离”。直到船舶平均吃水达到“平均吃水设定值”。

自动吃水控制器实时监测左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，并实时计算出船舶的艏吃水、平均吃水、艉吃水。如果艏吃水、平均吃水、艉吃水中的任何一个大于报警设定值且超越了吃水死区时，自动吃水控制器将在设定的时间间隔“溢流桶步进间隔时间设定值”，发出“溢流桶下降”命令，每次控制溢流桶下降一个“溢流桶步进距离”，直到吃水低于报警设定值。

在疏浚过程中，如果“左舷旁通闸阀开限位”或“右舷旁通闸阀开限位”有效，说明泥浆将停止装舱并排向舷外，此时自动吃水控制器会立即发出“溢流桶上升”命令，控制溢流桶上升一个“溢流桶步进距离”，以使泥浆尽可能的此期间沉淀，在此期间自动吃水控制器将暂停工作。当“左舷旁通闸阀关限位”和“右舷旁通闸阀关限位”有效时，说明泥浆将停止排向舷外并装舱，此时自动吃水控制器会立即发出“溢流桶下降”命令，控制溢流桶下降一个“溢流桶步进距离”。

3、航行至抛泥区控制

自动吃水控制器实时监测装载效率的变化，当装载效率在一定时间内(30秒)为零或低于零时，自动吃水控制器发出“溢流桶上升”，将溢流桶提升到“溢流桶最高位置设定值”，结束装舱，进入航行至抛泥区阶段，以避免航行过程中发生溢流。

4、报警

(1)当下降的命令发出而溢流桶在相当长的时间内(30秒)没有反应，自动吃水控制器将输出“溢流桶被泥沙阻挡”报警。

(2)当艏吃水超过“艏吃水报警设定值”时，自动吃水控制器将输出“艏吃水过大”报警。

(3)当平均吃水超过“平均吃水报警设定值”时，自动吃水控制器将输出“平均吃水过大”报警。

(4)当艉吃水超过“艉吃水报警设定值”时，自动吃水控制器将输出“艉吃水过大”报警。

Claims (4)

1.一种耙吸挖泥船自动吃水控制系统，包括有位于疏浚管路通往船左舷外和右舷外出口处的左舷旁通闸阀(8)和右舷旁通闸阀(9)，其特征是：它还包括一个自动吃水控制器(1)，自动吃水控制器连接溢流桶行程传感器(2)、左舷艏吃水传感器(3)、左舷艉吃水传感器(4)、右舷艏吃水传感器(5)、右舷艉吃水传感器(6)，同时接收指令单元(7)发出的指令；所述自动吃水控制器是一套可编程控制器；所述溢流桶行程传感器安装于溢流桶上方，用于测量溢流桶行程；所述左舷艏吃水传感器安装于船艏左舷底部，用于测量吃水；所述左舷艉吃水传感器安装于船艉左舷底部，用于测量吃水；所述右舷艏吃水传感器安装于船艏右舷底部，用于测量吃水；右舷艉吃水传感器安装于船艉右舷底部，用于测量吃水；所述指令单元位于挖泥船的疏浚控制台，可以向自动吃水控制器发出溢流桶上升和溢流桶下降指令。

2.一种基于权利要求1所述耙吸挖泥船自动吃水控制系统的耙吸挖泥船自动吃水控制方法，其特征是：它包括以下控制过程，

a.装舱控制过程，

在挖泥船装舱阶段，自动吃水控制器首先发出溢流桶上升指令，将溢流桶提升到设定的溢流桶最高位置；

b.溢流控制过程，

在挖泥船溢流阶段，在自动吃水控制器中预先设定平均吃水设定值、平均吃水设定值所允许变化的范围、艏吃水报警设定值、平均吃水报警设定值、艉吃水报警设定值，根据这些设定参数调节控制溢流桶的高度，具体过程是：

自动吃水控制器实时监测左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，并实时计算出船舶的艏吃水、平均吃水、艉吃水；

当平均吃水大于平均吃水设定值并且超过了预先设定的平均吃水设定值所允许变化的范围，自动吃水控制器每隔一定的时间间隔发出溢流桶下降指令，每次控制溢流桶下降一个设定的步进距离，直到平均吃水达到平均吃水设定值；当平均吃水小于平均吃水设定值并且超过了预先设定的平均吃水设定值所允许变化的范围，自动吃水控制器每隔一定的时间间隔发出溢流桶上升指令，每次控制溢流桶上升一个设定的步进距离，直到平均吃水达到平均吃水设定值；

如果艏吃水、平均吃水、艉吃水中的任何一个大于相应的报警设定值并且超越了预先设定的相应报警设定值所允许变化的范围，自动吃水控制器每隔一定的时间间隔发出溢流桶下降指令，每次控制溢流桶下降一个设定的步进距离，直到所有吃水低于报警设定值；

在疏浚过程中，如果左舷旁通闸阀或右舷旁通闸阀打开，说明泥浆将停止装舱并排向舷外，此时自动吃水控制器立即发出溢流桶上升指令，控制溢流桶上升一定的步进距离，使泥浆在此期间沉淀，在此期间自动吃水控制器暂停工作；当左舷旁通闸阀和右舷旁通闸阀均关闭时，说明泥浆将停止排向舷外并装舱，此时自动吃水控制器立即发出溢流桶下降指令，控制溢流桶下降一定的步进距离。

3.根据权利要求2所述的耙吸挖泥船自动吃水控制方法，其特征是：它还包括以下控制过程，

c.航行至抛泥区控制过程

自动吃水控制器实时监测装载效率的变化，当装载效率在一定时间内为零或低于零时，自动吃水控制器发出“溢流桶上升”，将溢流桶提升到“溢流桶最高位置设定值”，结束装舱，进入航行至抛泥区阶段。

4.根据权利要求3所述的耙吸挖泥船自动吃水控制方法，其特征是：它还包括以下控制过程，

d.报警控制过程

当下降的命令发出而溢流桶在一定时间内没有反应，自动吃水控制器输出“溢流桶被泥沙阻挡”信号报警；

当艏吃水超过艏吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“艏吃水过大”信号报警；

当平均吃水超过平均吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“平均吃水过大”信号报警；

当艉吃水超过艉吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“艉吃水过大”信号报警。

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