CN109763527B - 一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法是首先根据当前工况，由估计器估计出管路输送临界流速，通过对绞吸挖泥船输送系统进行控制，自动调节横移速度，自动控制管路输送流速稳定且不低于管路输送临界流速，从而实现最佳输送产量。本发明通过流速控制器和横移控制器自动控制管路输送流速稳定且不低管路输送于临界流速，实现最佳输送产量，减少人员的劳动强度，提高设备的安全性，提高产量和施工效率。

Description

一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法
技术领域
本发明属于工程船舶自动化控制技术领域，特别是涉及一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法。
背景技术
随着现代海洋工程的大力发展，绞吸挖泥船广泛使用在吹填造陆、疏通航道等工程领域。控制系统智能化是绞吸挖泥船的未来发展方向，而输送控制是其中一项重要内容。传统输送控制通过人为控制横移速度、泥泵转速等施工设备参数以实现输送控制，不仅对操作人员技术水平要求较高，并且往往存在调节精度低、反应时间慢等问题。并且，长时间的操作容易造成施工人员疲劳，造成施工效率下降。为了解决该问题，通过对绞吸挖泥船自动输送控制系统进行研究，提出了一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法。通过该方法对输送流速进行自动控制，能够最大程度地优化疏浚施工过程。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法。
本发明是这样实现的，一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，该方法是通过对绞吸挖泥船输送系统进行控制，自动控制管路输送流速稳定且不低于管路输送临界流速，从而实现最佳输送产量；
其中，管路输送临界流速的计算公式为:
Figure BDA0001992442510000011
式中，Vt代表管路输送临界流速，Cvd代表管路平均浓度，α为根据实验数据得到的计算系数，取值范围在5.2-8.7之间。
在对挖泥船输送系统进行控制前，首先根据当前工况，由估计器估计出管路输送临界流速，同时设置系统参数及土质参数，由流速控制器自动控制泥泵工作在最佳特性区；然后，在挖泥作业过程中，现场采集系统测量参数信号，自动挖泥控制系统依据管路输送平均浓度和平均流速变化，通过横移控制器自动调节横移速度，使挖掘浓度和管路输送流速平稳且不低于管路输送临界流速，从而实现最佳输送产量。
所述系统参数包括：泥泵基准转速、泥泵最大转速、泥泵最小转速、临界流速、最大允许密度等。
所述系统测量参数信号主要包括：泥泵功率信号、舱内泵吸入压力信号、舱内泵排出压力信号、管路流速信号、密度信号、泥泵转速、横移速度信号等。各个信号通过对应安装位置的传感器采集。
挖泥船输送系统采用应急控制优先级最高，手动控制次之，自动控制优先级最低，即任何时候系统只要收到应急控制指令或手动控制指令，则自动退出自动控制模式。
当舱内泵吸入压力过低时，将发出“舱内泵吸入压力过低”报警，同时向横移控制器发出降速指令，降低横移速度。
在自动泥泵控制过程中，调节泥泵转速至最小值或最大值，仍无法将管路输送流速调节至管路输送临界流速，将发出“流速控制器失效报警”。
本发明具有的优点和积极效果是：
1)本发明采用在不低于管路输送临界流速的前提下，保证管路输送流速稳定，可达到最佳输送产量；
2)本发明的控制方法综合利用了计算机、网络、传感器等技术，通过对疏浚过程的自动化控制能够优化疏浚施工过程，减少人员的劳动强度，提高设备的安全性，提高产量和施工效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的泥泵工作区示意图；
图2是本发明实施例提供的自动输送控制流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
实施例
一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，首先根据当前工况，由人工智能估计器估计出管路输送临界流速，同时设置系统参数及土质参数，由流速控制器自动控制泥泵工作在最佳特性区；然后，在挖泥作业过程中，通过对绞吸挖泥船输送系统进行控制，现场采集系统测量参数信号，自动挖泥控制系统依据管路输送平均浓度和平均流速变化，通过横移控制器自动调节横移速度，使挖掘浓度和管路输送流速平稳且不低于管路输送临界流速，实现绞吸挖泥船稳产高产。
其中，管路输送临界流速的计算公式为:
Figure BDA0001992442510000031
式中，Vt代表管路输送临界流速，Cvd代表管路平均浓度，α为根据实验数据得到的计算系数，取值范围在5.2-8.7之间。
自动输送控制需满足的条件：
1)测量传感器与计算机通讯正常，横移系统运行正常；
2)控制泥泵扭矩及功率在正常工作转速范围内。
系统参数包括：泥泵基准转速、泥泵最大转速、泥泵最小转速、临界流速、最大允许密度等。
系统测量参数信号主要包括：泥泵功率信号、舱内泵吸入压力信号、舱内泵排出压力信号、管路流速信号、密度信号、泥泵转速、横移速度信号。各个信号通过对应安装位置的传感器采集。
控制输出参数包括：横移速度；
自动输送控制的调节对象包括：泥泵和横移绞车及其附属设备。
1.泥泵工况选定
泥泵工况是指泥泵特性与管路特性相互作用所反应的流速和总水头的变化关系。泥泵工况点为泥泵流量-扬程特性曲线与排泥管路流量-扬程特性曲线之交点。泥泵流量-扬程特性曲线受下限临界流速及上限真空度限制，排泥管路流量-扬程特性曲线由下限低浓度细物料及上限高浓度粗物料限制，因此泥泵工作的最佳特性区范围由下限临界流速、上限真空度、低浓度细物料及高浓度粗物料围成的阴影区域。
泥泵组合、转速发生变化，泥泵工况随之变化。泥泵施工工况的选定还取决于挖泥船吸排泥管路直径、输送距离和疏浚施工土质。
2.控制优先级
挖泥船输送系统采用应急控制优先级最高，手动控制次之，自动控制优先级最低，即任何时候系统只要收到应急控制指令或手动控制指令，则自动退出自动控制模式。
3.安全保护
舱内泵吸入压力保护：
当舱内泵吸入压力过低时，将发出“舱内泵吸入压力过低”报警，同时向横移控制器发出降速指令，降低横移速度。
流速控制器失效报警：
在自动泥泵控制过程中，调节泥泵转速至最小值或最大值，仍无法将管路输送流速调节至管路输送临界流速，将发出“流速控制器失效报警”。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，其特征在于，该方法是通过对绞吸挖泥船输送系统进行控制，自动控制管路输送流速稳定且不低于管路输送临界流速，从而实现最佳输送产量；
其中，管路输送临界流速的计算公式为:
Figure FDA0002516090210000011
式中，Vt代表管路输送临界流速，Cvd代表管路平均浓度，α为根据实验数据得到的计算系数，取值范围在5.2-8.7之间；
在对挖泥船输送系统进行控制前，首先根据当前工况，由估计器估计出管路输送临界流速，同时设置系统参数及土质参数，由流速控制器自动控制泥泵工作在最佳特性区；然后，在挖泥作业过程中，现场采集系统测量参数信号，自动挖泥控制系统依据管路输送平均浓度和平均流速变化，通过横移控制器自动调节横移速度，使挖掘浓度和管路输送流速平稳且不低于管路输送临界流速，从而实现最佳输送产量；
泥泵工作的最佳特性区范围为下限临界流速、上限真空度、低浓度细物料及高浓度粗物料围成的区域。
2.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，其特征在于，所述系统参数包括：泥泵基准转速、泥泵最大转速、泥泵最小转速、临界流速、最大允许密度。
3.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，其特征在于，所述系统测量参数信号包括：泥泵功率信号、舱内泵吸入压力信号、舱内泵排出压力信号、管路流速信号、密度信号、泥泵转速、横移速度信号；各个信号通过对应安装位置的传感器采集。
4.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，其特征在于，挖泥船输送系统采用应急控制优先级最高，手动控制次之，自动控制优先级最低，即任何时候系统只要收到应急控制指令或手动控制指令，则自动退出自动控制模式。
5.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，其特征在于，当舱内泵吸入压力过低时，将发出“舱内泵吸入压力过低”报警，同时向横移控制器发出降速指令，降低横移速度。
6.根据权利要求1所述的一种绞吸挖泥船基于产量的自动输送控制方法，其特征在于，在自动泥泵控制过程中，调节泥泵转速至最小值或最大值，仍无法将管路输送流速调节至管路输送临界流速，将发出“流速控制器失效报警”。
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