CN109487844B - 一种调节输沙含沙量的装置 - Google Patents

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Abstract

一种调节输沙含沙量的方法和装置，属于水道施工技术领域，涉及放淤固堤施工。以往主要根据施工人员的经验判断泥沙含量高低，人员精力有限，在连续作业时，对泥沙含量高低难免不能准确判断，尤其是夜晚作业时这种状况更是明显；个人经验差异，导致对同一施工地点最佳泥沙含量的认知也略有不同；最佳泥沙含量是效益最大化的保证，泥沙含量过小，效率降低，泥沙含量过大，会导致管道堵塞停工。作业时水泵电流值大小反馈给可编程逻辑控制器(PLC)，收到后可编程逻辑控制器(PLC)发出指令，控制卷扬机电机正传或反转，带动水泵提升或降落，水泵降落则输沙含沙量增大，反之则减少。实时调节输沙含沙量，避免含沙量过低或过高降低施工效率。

Description

一种调节输沙含沙量的装置
技术领域
本发明属于水道施工技术领域，涉及放淤固堤施工，具体涉及一种调节输沙含沙量的装置。
背景技术
放淤固堤就是利用多沙河流挟带的大量泥沙在两岸滩地或堤背后洼地落淤，以达到巩固堤防的工程措施。在堤防淤背加固施工过程中，该技术已得到普及使用。
放淤方法有自流引水和机械提水放淤。机械提水放淤有使用扬水站放淤、泥浆泵放淤和吸泥船放淤。
吸泥船放淤就是利用铰刀切割或水枪冲击河床泥沙进行造浆，由水泵吸取、加压，通过压力管道输送到淤区，泥沙输送到围堰控制的淤区后，流速减小，泥沙下沉落淤，然后将清水排走。
使用吸泥船进行放淤固堤施工过程中，压力水流中泥沙含量大小是整套系统工作效率高低的一个重要影响因素，当压力水流中泥沙含量较大时，单位时间内输送泥沙量就大，工作效率就高，相应地施工成本降低；当压力水流中泥沙含量不大时，单位时间内输送泥沙量减少，工作效率变低，相应地施工成本增加，施工效益变差。
以往施工时主要根据施工人员的经验判断泥沙含量高低，由于人员精力有限，在连续作业情况下，对泥沙含量高低难免不能准确判断，尤其是夜晚作业时这种状况更是明显；个人经验差异，导致对同一施工地点最佳泥沙含量的认知也略有不同；最佳泥沙含量是效益最大化的保证，泥沙含量过小，效率降低，泥沙含量过大，会导致管道堵塞停工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调节输沙含沙量的装置，工作过程中实时调节输沙含沙量，避免含沙量过少降低施工效率，避免含沙量过高导致管道堵塞延长工作周期。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：安装可编程逻辑控制器（PLC）——安装电流A/D转换器——安装计数传感器——启动抽沙输沙作业——水泵电流值反馈给可编程逻辑控制器（PLC）——根据电流值可编程逻辑控制器（PLC）发出指令，控制卷扬机电机正传或反转——卷扬机电机正转或反转则水泵提升或降落——水泵降落则输沙含沙量进一步增大，反之则减少——水泵电流值在一定范围内则达到最经济状态，水泵位于特定位置，持续进行抽沙输沙作业。
一种调节输沙含沙量的装置，包括可编程逻辑控制器（PLC）、电流A/D转换器、计数传感器和升降装置。其特征在于，可编程逻辑控制器（PLC）和电流A/D转换器连接，接收电流A/D转换器反馈信号，同时可编程逻辑控制器（PLC）和计数传感器连接，接收计数传感器反馈信号，同时可编程逻辑控制器（PLC）和升降装置连接，把执行信号传递给升降装置。
进一步地，一种调节输沙含沙量的装置还包括控制柜，用于外接电源，给一种调节输沙含沙量的装置的所有用电设备提供电力供应，同时作为电气元件的安装载体。
进一步地，一种调节输沙含沙量的装置还包括计数器，计数器和升降装置中的卷扬机同轴旋转，把卷扬机的旋转数据通过计数传感器反馈给可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器（PLC）处理后发出指令信号，接到指令信号后，升降装置中卷扬机电机按照指令信号进行正传、反转或停止运转。
进一步地，一种调节输沙含沙量的装置还包括连接线，用于可编程逻辑控制器（PLC）和电流A/D转换器、计数传感器及升降装置的连接，传输信号。
进一步地，可编程逻辑控制器（PLC）是一种调节输沙含沙量的装置的控制核心，启动后，程序自动运转，接收电流A/D转换器、计数传感器的反馈信号，把指令信号传递到升降装置。
进一步地，电流A/D转换器是把升降装置中水泵电机的电流信号转换为可编程逻辑控制器（PLC）可以识别的信号，反馈给可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器（PLC）处理后发出指令信号，接到指令信号后，升降装置中卷扬机电机按照指令信号进行正传、反转或停止运转。
进一步地，升降装置包括卷扬机、连接在卷扬机转子钢丝绳另一端的水泵和支撑架，卷扬机收紧钢丝绳时，钢丝绳跨过支撑架提升水泵，相应减少抽水过程中淤沙含量；卷扬机松开钢丝绳时，钢丝绳跨过支撑架放落水泵，相应增加抽水过程中淤沙含量。
一种调节输沙含沙量的装置，工作过程中，通过可编程逻辑控制器（PLC）内部写入的程序进行自动运转，接收电流A/D转换器、计数传感器上传的信号，输出指令信号到升降装置，调节输沙含沙量。
进一步地，可编程逻辑控制器（PLC）即时监控电流A/D转换器、计数传感器上传的信号，并即时输出指令信号到升降装置，当电流A/D转换器上传的信号超过设定值时，可编程逻辑控制器（PLC）进行判断处理后发出指令信号到升降装置，接到指令信号的升降装置的卷扬机电机正传或反转，卷扬机钢丝绳带动水泵上升或下降，同时计数器和卷扬机同轴旋转，计数传感器把水泵上升或下降的距离信号反馈到可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器（PLC）即时比对，当反馈的距离信号达到一定值时，可编程逻辑控制器（PLC）发出指令信号到升降装置，升降装置的卷扬机接到指令信号就停止运转，水泵就维持水下一定深度进行抽水作业。
进一步地，可编程逻辑控制器（PLC）接收到电流A/D转换器上传的信号小于设定值，就发出指令信号到卷扬机电机，卷扬机电机接到指令信号动作，卷扬机带动水泵下降，通过水泵抽到管道中的压力水流中的淤沙含量就增加，和卷扬机同轴旋转的计数器盘和卷扬机同步旋转，计数传感器把计数器盘的旋转信息反馈到可编程逻辑控制器（PLC），达到设定值后可编程逻辑控制器（PLC）发出指令信号到卷扬机电机，卷扬机电机接到指令信号后就停止转动，水泵停止在水下位置持续作业；可编程逻辑控制器（PLC）接收到电流A/D转换器上传的信号大于设定值，就发出指令信号到卷扬机电机，卷扬机电机接到指令信号动作，卷扬机带动水泵上升，通过水泵抽到管道中的压力水流中的淤沙含量就减少，和卷扬机同轴旋转的计数器盘和卷扬机同步旋转，计数传感器把计数器盘的旋转信息反馈到可编程逻辑控制器（PLC），达到设定值后可编程逻辑控制器（PLC）发出指令信号到卷扬机电机，卷扬机电机接到指令信号后就停止转动，水泵停止在水下位置持续作业。
进一步地，写入程序后的可编程逻辑控制器（PLC）是一种调节输沙含沙量的装置的控制枢纽，设备正常运转后，可编程逻辑控制器（PLC）采集水泵电流值信息，根据程序判断后发出执行指令，执行单元执行指令,卷扬机电机运转带动水泵升降，水泵升降后水中含沙量和原位含沙量相比有变化，含沙量变化则水泵电流值变化，可编程逻辑控制器（PLC）采集新的信息，根据程序判断后发出新的执行指令，执行单元执行新指令，循环往复。
进一步地，电流A/D转换器安装在控制柜里，把电流信号转换为可编程逻辑控制器（PLC）可以识别的信息，可编程逻辑控制器（PLC）采集该信息和设定值进行比较后发出执行指令，执行单元执行指令,电机运转带动水泵升降。
进一步地，可编程逻辑控制器（PLC）根据计数传感器反馈信号，收集电机运转带动水泵升降的距离，可编程逻辑控制器（PLC）计算判断该距离达到设定值后，发出执行指令，执行单元执行指令，带动水泵升降的电机停止运转。
进一步地，多泥沙河流中，在重力作用下，泥沙总是在不断下沉中，导致下层河流裹挟泥沙含量总是比上层河流裹挟泥沙含量要大，在实际施工过程中，仅仅靠河流自身裹挟的泥沙量远远不能满足施工要求，这就要求施工中使用高压水枪等设备设施冲击扰动河底，高压水流裹挟河底淤沙冲向较上一层水面，此时局部水域的泥沙含量大大增加，该部分含泥沙较大部分的水被水泵抽走，高压水流裹挟河底淤沙及时补充，如此循环往复；重力作用下，下层水面泥沙含量远远大于上层水面泥沙含量，这样，水泵下沉时会导致抽走水量中泥沙含量相对增加，水泵上升时会导致抽走水量中泥沙含量相对减少。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：一种调节输沙含沙量的装置可以保证输沙含沙量每时每刻都在一种最佳状态范围内，避免输沙含沙量过大导致的管道堵塞，又避免输沙含沙量过小导致的效益变低；目前常用人工经验控制输沙含沙量时，含沙量变化后，不能短时间内反馈给操作人员，让操作人员升降水泵调整含沙量，特别是在夜间做到这一点更是非常困难，夜间视线不好，人又容易犯困，不能即时了解含沙量高低，就不能即时调整水泵使含沙量处于最佳状态范围内。而使用一种调节输沙含沙量的装置，可编程逻辑控制器（PLC）调节下就可以让输沙含沙量随时处于最佳状态范围之内。
附图说明
图1是一种调节输沙含沙量的装置的可编程逻辑控制器（PLC）控制示意图，图中1、控制柜 2、可编程逻辑控制器（PLC）输出端子线，输出信号使卷扬机电机正转 3、可编程逻辑控制器（PLC）输出端子线，输出信号使卷扬机电机反转 4、可编程逻辑控制器（PLC）输出端子线，输出信号使卷扬机电机断电停转 5、可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线，接收电流A/D转换器反馈的信号 6、可编程逻辑控制器（PLC） 7、可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线，接收计数传感器反馈的信号 8、计数传感器 9、计数器盘 10、卷扬机转子 11、一端缠绕在卷扬机转子上的钢丝绳，另一端连接泵体 12、卷扬机电机 13、卷扬机电机电缆 14、电流A/D转换器 。
图2是一种调节输沙含沙量的装置的传感器示意图，图中8、计数传感器 9、计数器盘。
图3是一种调节输沙含沙量的装置的结构示意图，图中图中1、控制柜 6、可编程逻辑控制器（PLC） 7、可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线，接收计数传感器反馈的信号 8、计数传感器 9、计数器盘 10、卷扬机转子 11、一端缠绕在卷扬机转子上的钢丝绳，另一端连接泵体 12、卷扬机电机 13、卷扬机电机电缆 14、电流A/D转换器 。
图4是一种调节输沙含沙量的装置的升降装置示意图,图中10、卷扬机转子 11、一端缠绕在卷扬机转子上的钢丝绳，另一端连接泵体 15、定滑轮 16、三脚架 17、 水泵。
图5 是一种调节输沙含沙量的装置的可编程逻辑控制器（PLC）控制电路图，图中6、可编程逻辑控制器（PLC） 8、计数传感器 14、电流A/D转换器 18、 可编程逻辑控制器（PLC）运转控制开关 19、 交流接触器KM1控制线圈 20、交流接触器控制线圈KM2 21、交流接触器控制线圈KM3 。
图6是一种调节输沙含沙量的装置的卷扬机电机电路图，图中12、卷扬机电机 22、卷扬机电机控制开关 23、交流接触器KM1开关 24、交流接触器KM2开关 25、交流接触器KM3开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明实施例包括：
实施例1
一种调节输沙含沙量的装置包括控制柜1、可编程逻辑控制器（PLC）输出端子线2、可编程逻辑控制器（PLC）输出端子线3、可编程逻辑控制器（PLC）输出端子线4、可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线5、可编程逻辑控制器（PLC）6、可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线7、计数传感器8、计数器盘9、卷扬机转子10、钢丝绳11、卷扬机电机12、卷扬机电机电缆13、电流A/D转换器14、定滑轮15、三脚架16、水泵17、可编程逻辑控制器（PLC）运转控制开关18、交流接触器KM1控制线圈19、交流接触器KM2控制线圈20、交流接触器KM3控制线圈21、卷扬机电机控制开关22、交流接触器KM1开关23、交流接触器KM2开关24、交流接触器KM2开关25。
实施例2
所述控制柜1外接电源，负责提供整套装置的电力供应；所述可编程逻辑控制器（PLC）6、电流A/D转换器14、可编程逻辑控制器（PLC）运转控制开关18、交流接触器KM1控制线圈19、交流接触器KM2控制线圈20、交流接触器KM3控制线圈21、交流接触器KM1开关23、交流接触器KM2开关24、交流接触器KM3开关25安装在所述控制柜1内。
实施例3
所述计数器盘9和卷扬机转子10及卷扬机电机12同轴旋转，钢丝绳11一端连接在卷扬机转子10上，卷扬机转子10转动时，卷起或松开钢丝绳11；钢丝绳11另一端通过定滑轮15和水泵17的泵体连接，卷起或松开钢丝绳11时，水泵17就提升或下降。
实施例4
所述可编程逻辑控制器（PLC）运转控制开关18闭合后，可编程逻辑控制器（PLC）6通电工作，接收计数传感器8、电流A/D转换器14反馈的信号，发出指令信号到输出端子，输出端子闭合通电，和输出端子相对应连接的交流接触器KM1控制线圈19或交流接触器KM2控制线圈20或交流接触器KM3控制线圈21就通电，通电后，与之对应的交流接触器KM1开关23或交流接触器KM2开关24或交流接触器KM3开关25就闭合通电，驱动卷扬机电机12带动卷扬机转子10正转或反转或停转，卷扬机转子10就收起或松开钢丝绳11或维持现状不动，钢丝绳11另一端相连的水泵17就提升或降落或维持现状，水泵17抽取的压力水流中的输沙含沙量就降低或升高或维持现状。
实施例5
所述可编程逻辑控制器（PLC）6通电工作后，电流A/D转换器14把卷扬机电机控制开关闭合状态下通过卷扬机电机电缆13的电流值大小转换后，经过可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线5反馈给可编程逻辑控制器（PLC）6，可编程逻辑控制器（PLC）6内部计算后，若大于设定值，可编程逻辑控制器（PLC）6发出指令到输出端子，输出端子闭合通电，和输出端子相对应连接的交流接触器KM1控制线圈19通电吸合，交流接触器KM1开关23闭合，卷扬机电机12开始正转，随卷扬机电机12正转的卷扬机转子10卷起钢丝绳11，钢丝绳11通过定滑轮15提升水泵17，水泵17抽取的压力水流中的输沙含沙量就降低；计数传感器8把和卷扬机转子同轴旋转的计数器盘9的信号通过可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线7反馈给可编程逻辑控制器（PLC）6，可编程逻辑控制器（PLC）6内部计算满足要求后，可编程逻辑控制器（PLC）6发出指令到输出端子，输出端子闭合通电，和输出端子相对应连接的交流接触器KM3控制线圈21通电吸合，交流接触器KM1开关25闭合，卷扬机电机12断电停转，水泵17停留在该位置进行抽水作业。
实施例6
所述可编程逻辑控制器（PLC）6通电工作后，电流A/D转换器14把卷扬机电机控制开关闭合状态下通过卷扬机电机电缆13的电流值大小转换后，经过可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线5反馈给可编程逻辑控制器（PLC）6，可编程逻辑控制器（PLC）6内部计算后，若小于设定值，可编程逻辑控制器（PLC）6发出指令到输出端子，输出端子闭合通电，和输出端子相对应连接的交流接触器KM2控制线圈20通电吸合，交流接触器KM1开关24闭合，卷扬机电机12开始反转，随卷扬机电机12反转的卷扬机转子10松开钢丝绳11，通过定滑轮15和钢丝绳11另一端相连的水泵17在重力作用下下降，水泵17抽取的压力水流中的输沙含沙量就升高；计数传感器8把和卷扬机转子同轴旋转的计数器盘9的信号通过可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线7反馈给可编程逻辑控制器（PLC）6，可编程逻辑控制器（PLC）6内部计算满足要求后，可编程逻辑控制器（PLC）6发出指令到输出端子，输出端子闭合通电，和输出端子相对应连接的交流接触器KM3控制线圈21通电吸合，交流接触器KM1开关25闭合，卷扬机电机12断电停转，水泵17停留在该位置进行抽水作业。
实施例7
所述可编程逻辑控制器（PLC）6通电工作后，电流A/D转换器14把卷扬机电机控制开关闭合状态下通过卷扬机电机电缆13的电流值大小转换后，经过可编程逻辑控制器（PLC）输入端子线5反馈给可编程逻辑控制器（PLC）6，可编程逻辑控制器（PLC）6内部计算后，若在设定值范围内，可编程逻辑控制器（PLC）6不发出指令到输出端子，卷扬机电机12维持现状，卷扬机转子10维持现状，水泵17维持现状，水泵17抽取的压力水流中的输沙含沙量维持在一定范围内持续作业。
泥沙属于固体，水属于液体，输沙泥沙量就是液体、固体混合在一起成为固液体混合液后，固体占固液体混合液的比例；把固液体混合液从一个位置挪移到另外一个位置的过程中，通过上述所述方法进行调整固体在固液体混合液的比例，达到控制固体在固液体混合液比例的目的。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构、等效电路或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种调节输沙含沙量的装置，包括可编程逻辑控制器（PLC）、电流A/D转换器、计数传感器、卷扬机和水泵，其特征在于，可编程逻辑控制器（PLC）和电流A/D转换器连接，接收电流A/D转换器反馈信号，同时可编程逻辑控制器（PLC）和计数传感器连接，接收计数传感器反馈信号，同时可编程逻辑控制器（PLC）根据电流A/D转换器和计数传感器反馈的信号进行内部处理，输出信号到输出端子，控制输出端子的通断，进一步控制卷扬机电源的通断；
所述水泵电流值通过电流A/D转换器反馈给可编程逻辑控制器（PLC），根据反馈信号输出信号到输出端子，控制卷扬机正转 /反转，卷扬机电机正转或反转则水泵提升或降落，水泵降落则输沙含沙量进一步增大，反之则减少，通过实时调节水泵位置来实时调节输沙含沙量，水泵电流值在一定范围内则达到最经济状态，水泵位于特定位置，持续进行抽沙输沙作业；
所述可编程逻辑控制器（PLC），即时监控电流A/D转换器、计数传感器反馈的信号，并即时输出指令信号到卷扬机，当电流A/D转换器上传的信号超过设定值时，可编程逻辑控制器（PLC）进行判断处理后发出指令信号到卷扬机，接到指令信号的卷扬机电机正转 或反转，卷扬机钢丝绳带动水泵上升或下降，同时，计数传感器把水泵上升或下降的距离信号反馈到可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器（PLC）即时比对，当反馈的距离信号达到一定值时，可编程逻辑控制器（PLC）发出指令信号到卷扬机，卷扬机接到指令信号就停止运转，水泵就维持水下一定深度进行抽水作业。
2.根据权利要求1所述的一种调节输沙含沙量的装置，还包括控制柜，用于外接电源，给一种调节输沙含沙量的装置的所有用电设备提供电力供应，同时作为电气元件的安装载体。
3.根据权利要求1所述的一种调节输沙含沙量的装置，其特征在于，还包括升降装置，升降装置由卷扬机、连接在卷扬机转子钢丝绳另一端的水泵、定滑轮和支撑架等组成；可编程逻辑控制器（PLC）输出信号到输出端子，控制输出端子的通断，进一步控制升降装置电源的通断；卷扬机收紧钢丝绳时，钢丝绳跨过支撑架提升水泵，相应减少抽水过程中淤沙的含量；卷扬机松开钢丝绳时，钢丝绳跨过支撑架放落水泵，相应增加抽水过程中淤沙的含量。
4.根据权利要求1所述的一种调节输沙含沙量的装置，其特征在于，还包括计数器盘，计数器盘和升降装置中的卷扬机同轴旋转，把卷扬机的旋转数据通过计数传感器反馈给可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器（PLC）处理后发出指令信号，接到指令信号后，升降装置中卷扬机电机按照指令信号进行正转 、反转或停止运转。
5.根据权利要求1所述的一种调节输沙含沙量的装置，其特征在于，还包括连接线，用于可编程逻辑控制器（PLC）和电流A/D转换器、计数传感器及升降装置的连接，传输信号。
6.根据权利要求1所述的一种调节输沙含沙量的装置，其特征在于，所述的可编程逻辑控制器（PLC），是一种调节输沙含沙量的装置的控制核心，启动后，程序自动运转，接收电流A/D转换器、计数传感器的反馈信号，把指令信号传递到输出端子进而控制升降装置。
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