CN108062050B - 一种挖泥船泥浆浓度测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挖泥船泥浆浓度测量系统和方法，包括中央处理器、变频器、泥泵和压力传感器，所述中央处理器分别与所述变频器和所述压力传感器电连接，所述变频器与所述泥泵电连接并实现对所述泥泵的控制，所述压力传感器与所述泥泵的泥浆输出端连接，所述中央处理器根据所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数计算泥浆的浓度。本发明通过变频器实现对泥泵的控制，并通过采集变频器和泥泵工作时的相关参数计算泥浆的浓度，以降低船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

Description

一种挖泥船泥浆浓度测量系统和方法

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种挖泥船泥浆浓度测量系统和方法。

背景技术

目前，挖泥船泥浆浓度测量系统基本采用放射性元素穿透测量方法，通过检测放射性元素产生的射线经过泥浆后强度衰弱程度来判定泥管内泥浆浓度。该种测量方法存在一定安全问题和维护问题，且泥管内的泥浆浓度属于实时变化量，瞬时的测量值对系统也没有绝对的实际意义。传统的密度测量系统中的放射源需要进行安全审批，且安全运输和监管需要特定流程，系统的维护和安装设计放射性元素，船员无法进行操作维护，将会影响系统维护周期。经过放射源的泥浆内存在放射残留，对环境和人体存在一定危害。由于上述原因和放射源成本较高的问题，传统的密度测量系统价格昂贵，增加了船舶建造和运营成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种挖泥船泥浆浓度测量系统和方法，该系统通过变频器实现对泥泵的控制，并通过采集变频器和泥泵工作时的相关参数计算泥浆的浓度，以降低船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

为实现上述目的，本发明提供了一种挖泥船泥浆浓度测量系统，包括中央处理器、变频器、泥泵和压力传感器，所述中央处理器分别与所述变频器和所述压力传感器电连接，所述变频器与所述泥泵电连接并实现对所述泥泵的控制，所述压力传感器与所述泥泵的泥浆输出端连接，所述中央处理器根据所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数计算泥浆的浓度。

作为优选方案，所述中央处理器包括泥浆浓度计算模块：其通过以下公式计算所述泥泵的泥浆浓度M₁：

M₁＝K*C*A*(P2/P1)

其中，K为所述泥泵的效率常数，C为泥泵系统流量系数，A为泥泵系统工作修正参数；P2为所述泥泵系统工作排压；P1为清水校准排压。

作为优选方案，所述中央处理器还包括修订模块：其在对所述泥浆的浓度进行计算前需对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正。

作为优选方案，所述修订模块根据所述泥泵在清水工况时所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数，实现对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正；

其中，所述变频器的输出参数包括所述变频器的输出转速、输出功率和工作电流；

所述泥泵的工作参数包括所述泥泵的固有参数、排压压力和泵效曲线。

为实现上述相同目的，本发明还提供了一种挖泥船泥浆浓度测量方法，包括以下步骤：

采集变频器的输出参数和泥泵的工作参数；

根据变频器的输出参数和泥泵的工作参数计算泥泵的泥浆浓度。

作为优选方案，通过以下公式计算所述泥泵的泥浆浓度M₁：

M₁＝K*C*A*(P2/P1)

其中，K为所述泥泵的效率常数，C为泥泵系统流量系数，A为泥泵系统工作修正参数；P2为所述泥泵系统工作排压；P1为清水校准排压。

作为优选方案，在对所述泥浆的浓度进行计算前需对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正。

作为优选方案，所述修正步骤为：根据所述泥泵在清水工况时所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数，实现对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正；

其中，所述变频器的输出参数包括所述变频器的输出转速、输出功率和工作电流；

所述泥泵的工作参数包括所述泥泵的固有参数、排压压力和泵效曲线。

本发明所提供的一种挖泥船泥浆浓度测量系统，包括中央处理器、变频器、泥泵和压力传感器，本发明通过将变频器与泥泵连接实现对泥泵的控制，将压力传感器与所述泥泵的输出端连接实现实时测量泥泵的排压压力，将所述中央处理器与所述变频器电连接实现中央处理器与变频器之间的数据交换，将所述中央处理器与所述压力传感器之间通过电连接、实现将压力传感器测得的泥泵的排压压力值实时传递至中央处理器，通过上述设计所述中央处理器即可实时获取变频器的输出参数和泥泵的工作参数，最后，所述中央处理器结合变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数计算泥浆的浓度，本发明所提供的系统在满足泥浆浓度测量的前提下，能够取代现有技术中通过放射性原料衰减的方式设计的测量系统，从而，降低了船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

本发明所提供的一种挖泥船泥浆浓度测量方法，通过采集变频器的输出参数和泥泵的工作参数；根据变频器的输出参数和泥泵的工作参数计算泥泵的泥浆浓度。本发明所提供的方法在满足泥浆浓度测量的前提下，能够取代现有技术中通过放射性原料衰减的方式设计的测量系统，从而，降低了船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

附图说明

图1为本发明一种挖泥船泥浆浓度测量系统的结构示意图。

其中：1、中央处理器；2、变频器；3、压力传感器；4、泥泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示为本发明提供的一种挖泥船泥浆浓度测量系统，包括中央处理器1、变频器2、泥泵4和压力传感器3，所述中央处理器1分别与所述变频器2和所述压力传感器3电连接，所述变频器2与所述泥泵4电连接并实现对所述泥泵4的控制，所述压力传感器3与所述泥泵4的泥浆输出端连接，所述中央处理器1根据所述变频器2的输出参数和所述泥泵4的工作参数计算泥浆的浓度。本实施例中，所述中央处理器1选用西门子的PLC控制器。本发明所提供的一种挖泥船泥浆浓度测量系统，包括中央处理器1、变频器2、泥泵4和压力传感器3，本发明通过将变频器2与泥泵4连接实现对泥泵4的控制，将压力传感器3与所述泥泵4的输出端连接实现实时测量泥泵4的排压压力，将所述中央处理器1与所述变频器2电连接实现中央处理器1与变频器2之间的数据交换，将所述中央处理器1与所述压力传感器3之间通过电连接、实现将压力传感器3测得的泥泵4的排压压力值实时传递至中央处理器1，通过上述设计所述中央处理器1即可实时获取变频器2的输出参数和泥泵4的工作参数，最后，所述中央处理器1结合变频器2的输出参数和所述泥泵4的工作参数计算泥浆的浓度，本发明所提供的系统在满足泥浆浓度测量的前提下，能够取代现有技术中通过放射性原料衰减的方式设计的测量系统，从而，降低了船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

本实施例中，所述中央处理器1包括泥浆浓度计算模块：其通过以下公式计算所述泥泵4的泥浆浓度M₁：

M₁＝K*C*A*(P2/P1)

其中，K为所述泥泵4的效率常数，C为泥泵4系统流量系数，A为泥泵4系统工作修正参数；P2为所述泥泵4系统工作排压；P1为清水校准排压。其中，P2是在正常泥浆工况下所述压力传感器3所测得的泥浆输出端的压力值；P1在清水工况下所述压力传感器3所测得的泥浆输出端的压力值。

进一步地，所述中央处理器1还包括修订模块：其在对所述泥浆的浓度进行计算前需对所述泥泵4系统流量系数C、所述泥泵4的效率常数K和所述泥泵4系统工作修正参数A进行修正。具体地，所述修订模块根据所述泥泵4在清水工况时所述变频器2的输出参数和所述泥泵4的工作参数，实现对所述泥泵4系统流量系数C、所述泥泵4的效率常数K和所述泥泵4系统工作修正参数A进行修正；其中，所述变频器2的输出参数包括所述变频器2的输出转速、输出功率和工作电流。所述泥泵4的工作参数包括所述泥泵4的固有参数、排压压力和泵效曲线。其中，所述排压压力由所述压力传感器3测得；所述泵效曲线用于描述泥泵4的泵排压、排量和功率之间的变化关系。

一种挖泥船泥浆浓度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集变频器2的输出参数和泥泵4的工作参数；

根据变频器2的输出参数和泥泵4的工作参数计算泥泵4的泥浆浓度。

本实施例中，通过以下公式计算所述泥泵4的泥浆浓度M₁：

M₁＝K*C*A*(P2/P1)

其中，K为所述泥泵4的效率常数，C为泥泵4系统流量系数，A为泥泵4系统工作修正参数；P2为所述泥泵4系统工作排压；P1为清水校准排压。在对所述泥浆的浓度进行计算前需对所述泥泵4系统流量系数C、所述泥泵4的效率常数K和所述泥泵4系统工作修正参数A进行修正。所述修正步骤为：根据所述泥泵4在清水工况时所述变频器2的输出参数和所述泥泵4的工作参数，实现对所述泥泵4系统流量系数C、所述泥泵4的效率常数K和所述泥泵4系统工作修正参数A进行修正；其中，所述变频器2的输出参数包括所述变频器2的输出转速、输出功率和工作电流。所述泥泵4的工作参数包括所述泥泵4的固有参数、排压压力和泵效曲线。本发明所提供的一种挖泥船泥浆浓度测量方法，通过采集变频器2的输出参数和泥泵4的工作参数；根据变频器2的输出参数和泥泵4的工作参数计算泥泵4的泥浆浓度。本发明所提供的方法在满足泥浆浓度测量的前提下，能够取代现有技术中通过放射性原料衰减的方式设计的测量系统，从而，降低了船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

综上所述，本发明所提供的一种挖泥船泥浆浓度测量系统和方法，首先，通过中央处理器1采集变频器2的输出参数，具体包括变频器2的输出转速、输出功率和工作电流，同时采集泥泵4的工作参数，具体包括泥泵4的固有参数、排压压力和泵效曲线。中央处理器1利用所采集的变频器2的输出参数和泥泵4的工作参数通过式：M₁＝K*C*A*(P2/P1)，计算泥浆的浓度，本发明所提供的系统在满足泥浆浓度测量的前提下，能够取代现有技术中通过放射性原料衰减的方式设计的测量系统，从而，降低了船舶建造和运营成本，同时避免了对环境的污染。

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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种挖泥船泥浆浓度测量系统，其特征在于，包括中央处理器、变频器、泥泵和压力传感器，所述中央处理器分别与所述变频器和所述压力传感器电连接，所述变频器与所述泥泵电连接并实现对所述泥泵的控制，所述压力传感器与所述泥泵的泥浆输出端连接，所述中央处理器根据所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数计算泥浆的浓度，所述中央处理器包括泥浆浓度计算模块：其通过以下公式计算所述泥泵的泥浆浓度M₁：

M₁＝K*C*A*(P2/P1)

其中，K为所述泥泵的效率常数，C为泥泵系统流量系数，A为泥泵系统工作修正参数；P2为所述泥泵系统工作排压；P1为清水校准排压。

2.根据权利要求1所述的挖泥船泥浆浓度测量系统，其特征在于，所述中央处理器还包括修订模块：其在对所述泥浆的浓度进行计算前需对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正。

3.根据权利要求2所述的挖泥船泥浆浓度测量系统，其特征在于，所述修订模块根据所述泥泵在清水工况时所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数，实现对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正；

其中，所述变频器的输出参数包括所述变频器的输出转速、输出功率和工作电流；

所述泥泵的工作参数包括所述泥泵的固有参数、排压压力和泵效曲线。

4.一种挖泥船泥浆浓度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集变频器的输出参数和泥泵的工作参数；

根据变频器的输出参数和泥泵的工作参数计算泥泵的泥浆浓度，通过以下公式计算所述泥泵的泥浆浓度M₁：

M₁＝K*C*A*(P2/P1)

其中，K为所述泥泵的效率常数，C为泥泵系统流量系数，A为泥泵系统工作修正参数；P2为所述泥泵系统工作排压；P1为清水校准排压。

5.如权利要求4所述的挖泥船泥浆浓度测量方法，其特征在于，在对所述泥浆的浓度进行计算前需对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正。

6.如权利要求5所述的挖泥船泥浆浓度测量方法，其特征在于，所述修正步骤为：根据所述泥泵在清水工况时所述变频器的输出参数和所述泥泵的工作参数，实现对所述泥泵系统流量系数C、所述泥泵的效率常数K和所述泥泵系统工作修正参数A进行修正；

其中，所述变频器的输出参数包括所述变频器的输出转速、输出功率和工作电流；

所述泥泵的工作参数包括所述泥泵的固有参数、排压压力和泵效曲线。

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