CN113356303A - 一种绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，该方法根据施工需求，通过上吸口进舱闸阀和旁通吸入闸阀协同控制，并辅以水下泥泵和舱内泵转速的调整，可实现疏浚模式和旁通吸入模式的控制切换；疏浚模式下，旁通吸入闸阀关闭，疏浚介质依次经绞刀吸口、水下泥泵、上吸口进舱闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出；旁通吸入模式下，上吸口进舱闸阀关闭，海水依次经旁通吸入闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出，达到吹洗排泥管路中残留的疏浚介质。本发明通过旁通吸入模式与疏浚模式的控制切换，实现了对桥架结构内设备的维修更换和排泥管线吹洗的同步进行，有效避免了排泥管吹洗操作占用设备检修维护时间，提高施工效率，降低油耗。
Description
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的旁通吸入吹水工艺控制方法。
背景技术
绞吸挖泥船吹填作业时，经常需要在施工过程中起升桥架以便对绞刀、水下泵等安装在桥架结构内的设备进行维修，如绞刀换齿、绞刀更换、水下泵清掏等。常规的操作是必须使绞刀位于水下(与泥面脱离)，从绞刀吸口处泵送清水完成吹洗排泥管的操作后再停止水下泵和舱内泵，然后再起升桥架进行设备维修、更换等操作，待满足施工条件后绞刀再下放至施工深度继续施工作业，导致对桥架结构内设备的维修更换和排泥管线的吹洗不能同步进行。尤其是在长吹距施工遇到水下泵堵口时，常规操作方法存在着排泥管线堵塞风险高、施工效率低、油耗相对较高等问题。
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的旁通吸入吹水工艺控制方法，实现了对桥架结构内设备的维修更换和排泥管线吹洗的同步进行，提高了施工效率，降低了油耗。
本发明是这样实现的，一种绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，该方法根据施工需求，通过上吸口进舱闸阀和旁通吸入闸阀协同控制，并辅以水下泥泵和舱内泵转速的调整，可实现疏浚模式和旁通吸入模式的控制切换；疏浚模式下，旁通吸入闸阀关闭，疏浚介质依次经绞刀吸口、水下泥泵、上吸口进舱闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出；旁通吸入模式下，上吸口进舱闸阀关闭，海水依次经旁通吸入闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出，达到吹洗排泥管路中残留的疏浚介质。
由疏浚模式切换至旁通吸入模式的控制过程：
1)在疏浚SCADA系统(数据采集与监视控制系统)激活旁通吸入模式后，旁通吸入闸阀自动打开并实时显示开度，同时迅速降低水下泥泵转速并增加舱内泵转速，保证排泥管路内泥浆流速不低于临界流速，直到水下泥泵转速为零；
2)水下泥泵停止运行并且旁通吸入闸阀打开到位后，上吸口进舱闸阀自动关闭并实时显示开度，待上吸口进舱闸阀关闭到位后，疏浚SCADA系统显示疏浚模式成功切换为旁通吸入模式；
3)旁通吸入模式下，舱内泵从旁通吸入闸阀吸入海水对排泥管路中残留的疏浚介质进行吹洗，当排泥管口全部排出介质为海水后，停止舱内泵或适当降低舱内泵转速，等待疏浚SCADA系统由旁通吸入模式切换至疏浚模式。
由旁通吸入模式切换至疏浚模式的控制过程：
1)首先下放桥架，使绞刀至施工深度，在疏浚SCADA系统激活疏浚模式后，上吸口进舱闸阀自动打开并实时显示开度，待上吸口进舱闸阀自动打开到位后，启动水下泥泵至一定转速；
2)上吸口进舱闸阀自动打开到位并启动水下泥泵后，旁通吸入闸阀自动关闭并实时显示开度，关闭过程及时增加水下泥泵转速，保证舱内泵吸入压力为正；
3)旁通吸入闸阀关闭到位后，水下泥泵与舱内泵形成正常的管路联通，疏浚SCADA系统显示旁通吸入模式成功切换为疏浚模式。
控制过程中需要的主要信号有：上吸口进舱闸阀开/闭状态及开度、旁通吸入闸阀开/闭状态及开度、水下泥泵运行状态、舱内泵运行状态、舱内泵吸口闸阀开/闭状态、舱内泵排出闸阀开/闭状态、船艏排泥闸阀开/闭状态等；各个信号通过对应安装位置的传感器采集。
还需要的控制信号及相应的状态指示包括：疏浚模式激活/取消、旁通吸入模式激活/取消、上吸口进舱闸阀打开/关闭、旁通吸入闸阀打开/关闭、舱内泵吸口闸阀打开/关闭、舱内泵排出闸阀打开/关闭、船艏排泥闸阀打开/关闭。
本控制方法针对主要闸阀控制对象分别建立子控制器，主要包括：疏浚模式自动控制器、旁通吸入模式自动控制器，每种子控制器的控制模式分为水下泵二级泵串联和三泵串联；各子控制器之间通过对应控制模式下闸阀状态的控制相互影响。
疏浚模式和旁通吸入模式所涉及闸阀的开关控制可由现场手动控制、疏浚SCADA系统手动控制、疏浚SCADA系统宏键自动控制实现，其中现场手动控制的优先级最高，疏浚SCADA系统手动控制次之，疏浚SCADA系统宏键自动控制优先级最低，任何时候只要收到手动控制指令，则自动退出自动控制模式。
本发明具有的优点和积极效果是：
1)本发明在挖泥船疏浚系统增加旁通吸入闸阀设计的基础上，实现了绞吸挖泥船吹填施工中经常性起桥对绞刀、水下泥泵等安装在桥架结构内的设备等检修维护时，排泥管路吹洗与起桥设备维护的同步进行，从而有效地提高了疏浚效率，降低油耗，在长吹距施工中的作用尤为显著。
2)本发明的控制方法综合利用了计算机、网络、传感器和自动控制等技术，解决了传统疏浚挖泥作业依靠人工逐个操控疏浚闸阀完成管路联通的问题，实现疏浚闸阀设备的自动化作业，提高操作效率，有效保证设备安全。
附图说明
图1为本发明提供的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法的控制示意图。
图中：1、绞刀；2、水下泥泵；3、上吸口进舱闸阀；4、旁通吸入闸阀；5、1#舱内泵吸口闸阀；6、1#舱内泵；7、1#舱内泵排出闸阀；8、2#舱内泵吸口闸阀；9、2#舱内泵；10、船艏排泥闸阀。
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：
参阅图1，本发明实施例提供的一种绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，该方法根据施工需求，通过上吸口进舱闸阀和旁通吸入闸阀协同控制，并辅以水下泥泵和舱内泵转速的调整，可实现疏浚模式和旁通吸入模式的控制切换；疏浚模式下，旁通吸入闸阀关闭，疏浚介质依次经绞刀吸口、水下泥泵、上吸口进舱闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出；旁通吸入模式下，上吸口进舱闸阀关闭，海水依次经旁通吸入闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出，达到吹洗排泥管路中残留疏浚介质的目的。
控制过程中需要的主要信号有：上吸口进舱闸阀开/闭状态及开度(0-100％)、旁通吸入闸阀开/闭状态及开度(0-100％)、水下泥泵运行状态、1#舱内泵运行状态、2#舱内泵运行状态、1#舱内泵吸口闸阀开/闭状态、1#舱内泵排出闸阀开/闭状态、2#舱内泵吸口闸阀开/闭状态、船艏排泥闸阀开/闭状态等；各个信号通过对应安装位置的传感器采集。
还需要的控制信号及相应的状态指示包括：疏浚模式激活/取消、旁通吸入模式激活/取消、上吸口进舱闸阀打开/关闭、旁通吸入闸阀打开/关闭、1#舱内泵吸口闸阀打开/关闭、1#舱内泵排出闸阀打开/关闭、2#舱内泵吸口闸阀打开/关闭、船艏排泥闸阀打开/关闭。
一、控制模式
本控制方法定义的2种控制模式，其中每种控制模式细分为水下泵二级泵串联(即水下泥泵、2#舱内泵)和三泵串联(即水下泥泵、1#舱内泵、2#舱内泵)。
1.疏浚模式：
1.1水下泵二级泵串联：疏浚介质经绞刀吸口、水下泥泵、上吸口进舱闸阀、2#舱内泵吸口闸阀、2#舱内泵、船艏排泥闸阀后，由外接泥管排出。
1.2三泵串联：疏浚介质经绞刀吸口、水下泥泵、上吸口进舱闸阀、1#舱内泵吸口闸阀、1#舱内泵、1#舱内泵排出闸阀、2#舱内泵、船艏排泥闸阀后，由外接泥管排出。
2.旁通吸入模式：
2.1水下泵二级泵串联：海水经旁通吸入闸阀、2#舱内泵吸口闸阀、2#舱内泵、船艏排泥闸阀后，由外接泥管排出；
2.2三泵串联：海水经旁通吸入闸阀、1#舱内泵吸口闸阀、1#舱内泵、1#舱内泵排出闸阀、2#舱内泵、船艏排泥闸阀后，由外接泥管排出。
二、子控制器
如图1所示，本发明所述的2种控制模式及每种模式下对应的泥泵串联形式均通过各子控制器联合发挥作用，分别是：
疏浚模式自动控制器：
1)水下泵二级泵串联时，自动控制打开的闸阀包括：上吸口进舱闸阀、2#舱内泵吸口闸阀、船艏排泥闸阀；自动控制关闭的闸阀包括：旁通吸入闸阀、1#舱内泵吸口闸阀、1#舱内泵排出闸阀。
2)三泵串联时，自动控制打开的闸阀包括：上吸口进舱闸阀、1#舱内泵吸口闸阀、1#舱内泵排出闸阀、船艏排泥闸阀；自动控制关闭的闸阀包括：旁通吸入闸阀、2#舱内泵吸口闸阀。
旁通吸入模式自动控制器：
1)水下泵二级泵串联时，自动控制打开的闸阀包括：旁通吸入闸阀、2#舱内泵吸口闸阀、船艏排泥闸阀；自动控制关闭的闸阀包括：上吸口进舱闸阀、1#舱内泵吸口闸阀、1#舱内泵排出闸阀。
2)三泵串联时，自动打开的闸阀包括：旁通吸入闸阀、1#舱内泵吸口闸阀、1#舱内泵排出闸阀、船艏排泥闸阀；自动控制关闭的闸阀包括：上吸口进舱闸阀、2#舱内泵吸口闸阀。
三、控制方法
如图1所示，无论在何种泥泵串联工况下，本发明所述的2种控制模式在模式切换的实现方法上相同，具体的控制方法为：
由疏浚模式切换至旁通吸入模式的控制过程：
1)在疏浚SCADA系统激活旁通吸入模式后，旁通吸入闸阀自动打开并实时显示开度(打开过程可以人工干预“打开暂停”或“关闭”)，同时迅速降低水下泥泵转速并增加舱内泵转速，降低水下泥泵转速以避免流速过高出现汽化，增加舱内泵转速以保证排泥管路内泥浆流速不低于临界流速，直到水下泥泵转速为零；
2)水下泥泵停止运行并且旁通吸入闸阀打开到位后，上吸口进舱闸阀自动关闭并实时显示开度(关闭过程可以人工干预“关闭暂停”或“打开”)，待上吸口进舱闸阀关闭到位后，疏浚SCADA系统显示疏浚模式成功切换为旁通吸入模式，此时可以起升桥架对绞刀、水下泥泵及桥架上相关设备进行检修；
3)旁通吸入模式下，舱内泵从旁通吸入闸阀吸入海水对排泥管路中残留的疏浚介质进行吹洗，当排泥管口全部排出介质为海水后，停止舱内泵或适当降低舱内泵转速，等待疏浚SCADA系统由旁通吸入模式切换至疏浚模式。
由旁通吸入模式切换至疏浚模式的控制过程：
1)首先下放桥架，使绞刀至施工深度，在疏浚SCADA系统激活疏浚模式后，上吸口进舱闸阀自动打开并实时显示开度(打开过程可以人工干预“打开暂停”或“关闭”)，待上吸口进舱闸阀自动打开到位后，启动水下泥泵至一定转速(保证水下泥泵吸入压力)；
2)上吸口进舱闸阀自动打开到位并启动水下泥泵后，旁通吸入闸阀自动关闭并实时显示开度(关闭过程可以人工干预“关闭暂停”或“打开”)，关闭过程及时增加水下泥泵转速，保证舱内泵吸入压力为正；
3)旁通吸入闸阀关闭到位后，水下泥泵与舱内泵形成正常的管路联通，疏浚SCADA系统显示旁通吸入模式成功切换为疏浚模式。
疏浚模式和旁通吸入模式所涉及闸阀的开关控制可由现场手动控制、疏浚SCADA系统手动控制、疏浚SCADA系统宏键自动控制实现，其中现场手动控制的优先级最高，疏浚SCADA系统手动控制次之，疏浚SCADA系统宏键自动控制优先级最低，任何时候只要收到手动控制指令，则自动退出自动控制模式。闸阀、疏浚模式的状态信号均实时反馈并显示在疏浚SCADA系统的界面。
在疏浚施工吹填过程中，当需要暂时停工起升桥架对桥架、绞刀、水下泥泵组件进行检查维修时，可以激活疏浚SCADA系统中设定的旁通吸入模式，即可实现水下泥泵不工作时，舱内泵直接从旁通吸入闸阀处吸入海水并向排泥管路吹送清水的功能。恢复正常施工时激活疏浚模式，系统自动控制相应闸阀动作并实现挖泥作业时疏浚管路的建立。本发明通过旁通吸入模式与疏浚模式的控制切换，实现了绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺的自动控制，有效避免了排泥管吹清水操作占用的设备检修维护时间，提高施工效率，降低油耗。
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 (7)
1.一种绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，该方法根据施工需求，通过上吸口进舱闸阀和旁通吸入闸阀协同控制，并辅以水下泥泵和舱内泵转速的调整，可实现疏浚模式和旁通吸入模式的控制切换；疏浚模式下，旁通吸入闸阀关闭，疏浚介质依次经绞刀吸口、水下泥泵、上吸口进舱闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出；旁通吸入模式下，上吸口进舱闸阀关闭，海水依次经旁通吸入闸阀、舱内泵吸口闸阀，再经舱内泵排出，达到吹洗排泥管路中残留的疏浚介质。
2.根据权利要求1所述的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，由疏浚模式切换至旁通吸入模式的控制过程为：
1)在疏浚SCADA系统激活旁通吸入模式后，旁通吸入闸阀自动打开并实时显示开度，同时迅速降低水下泥泵转速并增加舱内泵转速，保证排泥管路内泥浆流速不低于临界流速，直到水下泥泵转速为零；
2)水下泥泵停止运行并且旁通吸入闸阀打开到位后，上吸口进舱闸阀自动关闭并实时显示开度，待上吸口进舱闸阀关闭到位后，疏浚SCADA系统显示疏浚模式成功切换为旁通吸入模式；
3)旁通吸入模式下，舱内泵从旁通吸入闸阀吸入海水对排泥管路中残留的疏浚介质进行吹洗，当排泥管口全部排出介质为海水后，停止舱内泵或适当降低舱内泵转速，等待疏浚SCADA系统由旁通吸入模式切换至疏浚模式。
3.根据权利要求1所述的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，由旁通吸入模式切换至疏浚模式的控制过程为：
1)首先下放桥架，使绞刀至施工深度，在疏浚SCADA系统激活疏浚模式后，上吸口进舱闸阀自动打开并实时显示开度，待上吸口进舱闸阀自动打开到位后，启动水下泥泵至一定转速；
2)上吸口进舱闸阀自动打开到位并启动水下泥泵后，旁通吸入闸阀自动关闭并实时显示开度，关闭过程及时增加水下泥泵转速，保证舱内泵吸入压力为正；
3)旁通吸入闸阀关闭到位后，水下泥泵与舱内泵形成正常的管路联通，疏浚SCADA系统显示旁通吸入模式成功切换为疏浚模式。
4.根据权利要求1所述的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，控制过程中需要的主要信号有：上吸口进舱闸阀开/闭状态及开度、旁通吸入闸阀开/闭状态及开度、水下泥泵运行状态、舱内泵运行状态、舱内泵吸口闸阀开/闭状态、舱内泵排出闸阀开/闭状态、船艏排泥闸阀开/闭状态等；各个信号通过对应安装位置的传感器采集。
5.根据权利要求4所述的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，还需要的控制信号及相应的状态指示包括：疏浚模式激活/取消、旁通吸入模式激活/取消、上吸口进舱闸阀打开/关闭、旁通吸入闸阀打开/关闭、舱内泵吸口闸阀打开/关闭、舱内泵排出闸阀打开/关闭、船艏排泥闸阀打开/关闭。
6.根据权利要求1所述的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，本控制方法针对主要闸阀控制对象分别建立子控制器，主要包括：疏浚模式自动控制器、旁通吸入模式自动控制器，每种子控制器的控制模式分为水下泵二级泵串联和三泵串联；各子控制器之间通过对应控制模式下闸阀状态的控制相互影响。
7.根据权利要求1所述的绞吸挖泥船的旁通吸入吹水工艺控制方法，其特征在于，所述疏浚模式和旁通吸入模式所涉及闸阀的开关控制可由现场手动控制、疏浚SCADA系统手动控制、疏浚SCADA系统宏键自动控制实现，其中现场手动控制的优先级最高，疏浚SCADA系统手动控制次之，疏浚SCADA系统宏键自动控制优先级最低，任何时候只要收到手动控制指令，则自动退出自动控制模式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20230515 Address after: No.41, Taierzhuang Road, Hexi District, Tianjin 300461 Applicant after: CCCC TIANJIN DREDGING Co.,Ltd. Applicant after: CCCC (Tianjin) Dredging Engineering Co.,Ltd. Address before: No.41, Taierzhuang Road, Hexi District, Tianjin 300461 Applicant before: CCCC TIANJIN DREDGING Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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