CN108457317B - 耙吸挖泥船全自动艏吹控制方法 - Google Patents

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Abstract

耙吸挖泥船全自动艏吹控制方法。所述自动抽舱门控制器读取参数设定值，并与实际的浓度和流速值进行比较，经过自动控制算法自动控制抽舱门的开度来调节实际的浓度和流速值，使其更接近设定值；并且自动控制抽舱引水阀的开度，防止出现“堵管”等危害设备的情形。其中抽舱门的开度和抽舱引水阀的开度由阀门开度传感器采集，经数据转换后传送给ASEC控制器，实际的浓度和流速值分别由产量计和流量计采集之后通过数据转换传送给ASEC控制器。

Description

耙吸挖泥船全自动艏吹控制方法
技术领域
本发明属于疏浚工程技术领域，具体涉及耙吸挖泥船全自动艏吹控制方法。
背景技术
耙吸挖泥船常用于吹填工程中，在耙吸挖泥船的艏吹施工过程中，泥舱内的泥沙通过抽舱门进入泥管与引水闸阀引入的海水混合成一定浓度的泥浆，泥泵通过排泥管系将泥浆输送到吹填区内。如果泥舱内泥沙进入泥管速度过快，泥浆浓度过大可能会造成堵管，此时需要减小抽舱门的开度，设置关闭，同时打开引水闸阀，以保证设备安全；泥舱内泥沙进入泥管速度过慢，泥浆浓度较低，则施工效率低下，此时需要加大抽舱门的开度。目前在耙吸挖泥船传统的艏吹施工中，都是采用手动控制，但是手动控制会产生控制不够及时、精细的问题，而且控制不稳定，受操作人员影响大，并且吹泥施工周期一般在2到3个小时左右，在长时间的反复操作中，操作人员劳动强度大，更容易犯错，最终造成施工产量、效率低下，并且可能会对设备安全产生影响。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术不足，解决人工艏吹问题，克服人工操作因人而异，没有定数，效率低、随意等局限，实现耙吸挖泥船艏吹施工过程的全自动控制。以提高艏吹效率和安全性，并减少人力成本。
本发明需要保护的技术方案：
一、首先，设计给出全自动艏吹控制系统，包括抽舱门控制器、高压冲水泵控制器、疏浚管系阀控制器、泥泵控制器、抽舱引水阀、高压冲水泵、疏浚管系阀、泥泵、产量计、流量计、开度传感器。
所述高压冲水泵控制器与高压水泵连接用于控制高压冲水泵的运行，属本领域已有技术，非本发明技术方案创新点。
所述疏浚管系阀控制器与疏浚管系阀连接用于控制疏浚管系阀开合，属本领域已有技术，非本发明技术方案创新点。
所述泥泵控制器与泥泵连接用于控制泥泵的运行，属本领域已有技术，非本发明技术方案创新点。
所述产量计、流量计、开度传感器通过AD转换模块分别与抽舱门控制器的输入连接；
所述抽舱门控制器与抽舱引水阀连接用于控制抽舱引水阀的开度；同时所述抽舱门控制器的输出分别与高压冲水泵控制器、疏浚管系阀控制器、泥泵控制器连接用于调用高压冲水泵控制器、自动泥泵控制器、疏浚管系阀自动控制器以实现对高压冲水泵、疏浚管系阀、泥泵作业控制。
所述自动抽舱门控制器读取参数设定值，并与实际的浓度和流速值进行比较，经过自动控制算法自动控制抽舱门的开度来调节实际的浓度和流速值，使其更接近设定值；并且自动控制抽舱引水阀的开度，防止出现“堵管”等危害设备的情形。其中抽舱门的开度和抽舱引水阀的开度由阀门开度传感器采集，经数据转换后传送给ASEC控制器，实际的浓度和流速值分别由产量计和流量计采集之后通过数据转换传送给ASEC控制器。
二、基于上述系统，进一步提出的全自动艏吹控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：ASEC控制器读取参数设定值，开始抽舱，进入第一个循环；
步骤二：循环开始，打开循环中的第n组抽舱门8％-12％；
步骤三：ASEC控制器采集流量计反馈值并判断当前流速是否大于110％实用流速并且持续12-17秒，如果是，进入步骤四，如果不是，进入步骤五；
步骤四：将循环中的第n组抽舱门开度增加10％，并检测第n组抽舱门的开始是否为100％，如果是，关闭第n-1组抽舱门并进入步骤九，如果不是，返回步骤三；
步骤五：检测当前流速是否在实用流速的10％范围内，如果是，进入步骤六，如果不是，进入步骤七；
步骤六：ASEC控制器采集浓度计反馈值并判断当前密度是否小于期望密度，如果是，返回步骤四，如果不是，第n组抽舱门开度保持不变；
步骤七：检测当前流速是否大于临界流速且小于90％实用流速并且持续15秒，如果是，开18％-22％抽舱引水闸阀，如果不是，进入步骤八；
步骤八：检测当前流速是否小于临界流速，如果是，开100％抽舱引水闸阀；
步骤九：检测第n组抽舱门是否为循环中的最后一组，如果是，进入步骤十，如果不是，将n+1之后返回步骤二；
步骤十：判断当前排水量是不是在空船重量的正负10％范围内，如果不是，需要进行“洗舱”，返回步骤二，如果是在空船重量的正负10％范围内，则吹泥施工完毕，抽舱门自动终止。
本发明可实现耙吸挖泥船全自动艏吹控制，流速及浓度超标时可及时自动处理，既保证了设备安全，又提高了平均产量，因此施工效率高。由于自动化程度高，大大降低人力成本。
附图说明
图1为本发明系统框图
图2为本发明优选实施例耙吸挖泥船全自动艏吹控制流程图
具体实施方式
以下结合实施例以及附图对本发明技术方案做进一步描述。
本发明首次设计给出全自动艏吹控制系统，自动抽舱门控制器(简称：ASEC)读取参数设定值，并与实际的浓度和流速值进行比较，经过自动控制算法自动控制抽舱门的开度来调节实际的浓度和流速值，使其更接近设定值；并且自动控制抽舱引水阀的开度，防止出现“堵管”等危害设备的情形。其中抽舱门的开度和抽舱引水阀的开度由阀门开度传感器采集，经数据转换后传送给ASEC控制器，实际的浓度和流速值分别由产量计和流量计采集之后通过数据转换传送给ASEC控制器，ASEC控制器调用自动高压冲水泵控制器(简称：AJC)、自动泥泵控制器(APC)及疏浚管系阀自动控制器(ADSS)。系统框图如图1所示。
本发明系统特点及工作方式：
(1)控制器输入与输出
耙吸挖泥船全自动艏吹控制器的设置值如下表1所示。其中“期望密度”为吹泥施工的最佳泥浆浓度，“临界流速”为防止堵管设定的最低流速，“实用流速”为吹泥施工的最佳流速，以上设置值均根据具体的船型和船上排泥管系的实际情况来设置。全自动艏吹控制器的过程值如下表1所示。
表1自动抽舱门控制器设置值
Figure GDA0002672102450000041
(2)控制过程
在全自动艏吹控制器取得控制权限，并且所有的启动条件满足后，全自动艏吹控制器输出“控制器可用”信号，全自动艏吹控制开始运行。全自动艏吹控制分为“抽舱”和“洗舱”两种部分，两部分的流程一样，只是n组抽舱门循环的顺序不一样(根据船型不同会设置若干组抽舱门，本实施例此处及后文以7组为例，即抽舱门左右各7个，共有14个；左右为1组，所以共有7组)，“抽舱”为6#抽舱门→7#抽舱门→5#抽舱门→4#抽舱门→3#抽舱门→2#抽舱门→1#抽舱门；
而“洗舱”为7#抽舱门→6#抽舱门→5#抽舱门→4#抽舱门→3#抽舱门→2#抽舱门→1#抽舱门。
系统开始运行后先运行“抽舱”一个循环，之后通过当前排水量来判断是否进入“洗舱”，如果当前排水量不是在空船重量的正负10％范围内，需进行“洗舱”，如果当前排水量是在空船重量的正负10％范围内，则认为吹泥施工完毕，全自动艏吹控制终止。
(3)报警输出及异常处理
“执行超时”报警：当6#抽舱门从打开10％开始计时，持续20分钟未打开到100％,发出ASEC故障超时报警，退出全自动艏吹控制器；当其它任一组抽舱门从打开10％开始计时，持续10分钟未打开到100％,发出控制器故障超时报警，退出全自动艏吹控制器；
“故障报警”在运行过程中发生停止条件，自动退出全自动艏吹控制器，并发出相应停止条件为说明的故障报警提示。
以上退出控制器皆保持抽舱门的原状态，但是全开抽舱引水阀。
本发明需要保护实施例1技术方案：
以下参照图1，耙吸挖泥船全自动艏吹控制算法按步骤详述如下：
步骤一：控制器读取参数设定值，开始抽舱，进入第一个循环。
步骤二：循环开始，打开循环中的第n组抽舱门10％(n＝1、2、…、7)。
步骤三：控制器采集流量计反馈值并判断当前流速是否大于110％实用流速并且持续15秒，如果是，进入步骤四，如果不是，进入步骤五。
步骤四：将循环中的第n组抽舱门开度增加10％，并检测第n组抽舱门的开始是否为100％，如果是，关闭第n-1组抽舱门并进入步骤九，如果不是，返回步骤三。
步骤五：检测当前流速是否在实用流速的10％范围内，如果是，进入步骤六，如果不是，进入步骤七。
步骤六：控制器采集浓度计反馈值并判断当前密度是否小于期望密度，如果是，返回步骤四，如果不是，第n组抽舱门开度保持不变。
步骤七：检测当前流速是否大于临界流速且小于90％实用流速并且持续15秒，如果是，开20％抽舱引水闸阀，如果不是，进入步骤八。
步骤八：检测当前流速是否小于临界流速，如果是，开100％抽舱引水闸阀。
步骤九：检测第n组抽舱门是否为循环中的最后一组，如果是，进入步骤十，如果不是，将n+1之后返回步骤二。
步骤十：判断当前排水量是不是在空船重量的正负10％范围内，如果不是，需要进行“洗舱”，返回步骤二，如果是在空船重量的正负10％范围内，则吹泥施工完毕，抽舱门自动终止。

Claims (1)

1.一种耙吸挖泥船全自动艏吹控制方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：自动抽舱门控制器读取参数设定值，开始抽舱，进入第一个循环；
步骤二：循环开始，打开循环中的第n组抽舱门8％-12％；
步骤三：自动抽舱门控制器采集流量计反馈值并判断当前流速是否大于110％实用流速并且持续12-17秒，如果是，进入步骤四，如果不是，进入步骤五；
步骤四：将循环中的第n组抽舱门开度增加10％，并检测第n组抽舱门的开始是否为100％，如果是，关闭第n-1组抽舱门并进入步骤九，如果不是，返回步骤三；
步骤五：检测当前流速是否在实用流速的10％范围内，如果是，进入步骤六，如果不是，进入步骤七；
步骤六：自动抽舱门控制器采集浓度计反馈值并判断当前密度是否小于期望密度，如果是，返回步骤四，如果不是，第n组抽舱门开度保持不变；
步骤七：检测当前流速是否大于临界流速且小于90％实用流速并且持续15秒，如果是，开18％-22％抽舱引水闸阀，如果不是，进入步骤八；
步骤八：检测当前流速是否小于临界流速，如果是，开100％抽舱引水闸阀；
步骤九：检测第n组抽舱门是否为循环中的最后一组，如果是，进入步骤十，如果不是，将n+1之后返回步骤二；
步骤十：判断当前排水量是不是在空船重量的正负10％范围内，如果不是，需要进行“洗舱”，返回步骤二，如果是在空船重量的正负10％范围内，则吹泥施工完毕，抽舱门自动终止；
所述耙吸挖泥船全自动艏吹控制方法基于全自动艏吹控制系统实现，所述全自动艏吹控制系统包括抽舱门控制器、高压冲水泵控制器、疏浚管系阀控制器、泥泵控制器、抽舱引水阀、高压冲水泵、疏浚管系阀、泥泵、产量计、流量计、开度传感器；
所述高压冲水泵控制器与高压水泵连接用于控制高压冲水泵的运行；
所述疏浚管系阀控制器与疏浚管系阀连接用于控制疏浚管系阀开合；
所述泥泵控制器与泥泵连接用于控制泥泵的运行；
所述产量计、流量计、开度传感器通过AD转换模块分别与抽舱门控制器的输入连接；
所述抽舱门控制器与抽舱引水阀连接用于控制抽舱引水阀的开度；同时所述抽舱门控制器的输出分别与高压冲水泵控制器、疏浚管系阀控制器、泥泵控制器连接用于调用高压冲水泵控制器、自动泥泵控制器、疏浚管系阀自动控制器以实现对高压冲水泵、疏浚管系阀、泥泵作业控制；
所述自动抽舱门控制器读取参数设定值，并与实际的浓度和流速值进行比较，经过自动控制算法自动控制抽舱门的开度来调节实际的浓度和流速值，使其更接近设定值；并且自动控制抽舱引水阀的开度，防止出现“堵管”危害设备的情形，其中抽舱门的开度和抽舱引水阀的开度由阀门开度传感器采集，经数据转换后传送给自动抽舱门控制器，实际的浓度和流速值分别由产量计和流量计采集之后通过数据转换传送给自动抽舱门控制器。
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