[發(fā)明專(zhuān)利]一種絞吸挖泥船基于產(chǎn)量的自動(dòng)挖泥控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910184285.1
• 申請(qǐng)日: 2019-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109750697B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧明;丁樹(shù)友;羅剛;王明會(huì);李鵬超;趙春峰;趙輝;方磊;高峰;劉東波;李雁龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中交天津航道局有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E02F3/88
• 分類(lèi)號(hào): E02F3/88;E02F3/90;E02F5/28
• 代理公司: 天津市鼎和專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 鄭乘澄

本發(fā)明涉及一種絞吸挖泥船基于產(chǎn)量的自動(dòng)挖泥控制方法，屬于工程船舶自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，該方法根據(jù)施工需求可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)參數(shù)自動(dòng)、目標(biāo)產(chǎn)量自動(dòng)、最大產(chǎn)量自動(dòng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量自動(dòng)四種自動(dòng)挖泥功能，為實(shí)現(xiàn)任一功能，可人為選擇單層多進(jìn)尺自動(dòng)模式、多層多進(jìn)尺自動(dòng)模式和多進(jìn)尺多層自動(dòng)模式三種自動(dòng)挖泥模式中的一種；在每種模式下，首先設(shè)定控制參數(shù)，然后聯(lián)合控制絞刀、橫移絞車(chē)、橋架絞車(chē)、鋼樁臺(tái)車(chē)、泥泵和真空釋放閥等以不同次序動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)絞吸挖泥船自動(dòng)挖泥作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)自動(dòng)挖泥疏浚。本發(fā)明的控制方法夠極大程度地減少疏浚作業(yè)人員的勞動(dòng)量，減小不同操作人員間的操作差異，提高施工質(zhì)量，保障設(shè)備安全，降低油耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程船舶自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種絞吸挖泥船基于產(chǎn)量的自動(dòng)挖泥控制方法。

背景技術(shù)

上世紀(jì)90年代以后，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，挖泥船“全船集成監(jiān)控系統(tǒng)”逐步得到應(yīng)用。施工人員可通過(guò)遠(yuǎn)程的工作站控制疏浚設(shè)備、監(jiān)視疏浚過(guò)程。這顯著提高了挖泥船的施工效率，但疏浚作業(yè)人員的操作水平和熟練程度較大程度地會(huì)影響挖泥船施工產(chǎn)量。同時(shí)也存著人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、設(shè)備安全性不高、油耗相對(duì)較高等問(wèn)題。

為解決以上問(wèn)題，發(fā)明絞吸挖泥船基于產(chǎn)量的自動(dòng)挖泥控制方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種絞吸挖泥船基于產(chǎn)量的自動(dòng)挖泥控制方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種絞吸挖泥船基于產(chǎn)量的自動(dòng)挖泥控制方法，該方法根據(jù)施工需求可實(shí)現(xiàn)四種自動(dòng)挖泥功能，分別是：目標(biāo)參數(shù)自動(dòng)、目標(biāo)產(chǎn)量自動(dòng)、最大產(chǎn)量自動(dòng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量自動(dòng)；為實(shí)現(xiàn)任一功能，可人為選擇以下三種自動(dòng)挖泥模式中的一種：?jiǎn)螌佣噙M(jìn)尺自動(dòng)模式、多層多進(jìn)尺自動(dòng)模式和多進(jìn)尺多層自動(dòng)模式；在每種模式下，首先設(shè)定控制參數(shù)，然后通過(guò)聯(lián)合控制絞刀、橫移絞車(chē)、橋架絞車(chē)、鋼樁臺(tái)車(chē)、泥泵和真空釋放閥等疏浚機(jī)具及其驅(qū)動(dòng)設(shè)備以不同次序動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)絞吸挖泥船自動(dòng)挖泥作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的自動(dòng)挖泥疏浚。

控制過(guò)程中需要的主要信號(hào)有：橫移速度、橫移拉力、絞刀轉(zhuǎn)速、絞刀扭矩、橋架深度、泥泵吸入真空、泥泵排出壓力、泥泵轉(zhuǎn)速、臺(tái)車(chē)行程、泥漿濃度、泥漿流速、水深、橋架絞刀距邊線的距離和挖泥剖面等。各個(gè)信號(hào)通過(guò)對(duì)應(yīng)安裝位置的傳感器采集。

還需要的控制狀態(tài)指示和設(shè)定的施工參數(shù)包括自動(dòng)挖泥工作模式狀態(tài)、挖掘深度設(shè)定、切削厚度設(shè)定、橫移加/減速率設(shè)定、橫移速度設(shè)定、臺(tái)車(chē)進(jìn)尺設(shè)定、是否啟用同軌跡挖掘以及相關(guān)監(jiān)測(cè)信號(hào)數(shù)據(jù)等。

本控制方法針對(duì)主要疏浚控制對(duì)象分別建立子控制器，主要包括：橫移自動(dòng)控制器、絞刀轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制器器、橋架自動(dòng)控制器、鋼樁臺(tái)車(chē)自動(dòng)控制器、泥漿輸送流速控制器和真空釋放閥自動(dòng)控制器。各子控制器之間通過(guò)共同涉及的控制參數(shù)相互影響。

橫移自動(dòng)控制器，實(shí)時(shí)計(jì)算絞刀偏移距離，當(dāng)橋架絞刀擺動(dòng)到邊線時(shí)，自動(dòng)控制橫移絞車(chē)減速停止且自動(dòng)回?cái)[。

絞刀轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制器器，引入絞刀切片厚度即絞刀轉(zhuǎn)速與橫移速度比數(shù)學(xué)模型，獲得絞刀轉(zhuǎn)速與橫移速度聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)絞刀轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制，確保不同土質(zhì)切削量與泵吸入及輸送能力達(dá)到一種平衡。

橋架自動(dòng)控制器，包括絞刀深度偏差自動(dòng)控制和臺(tái)車(chē)進(jìn)關(guān)橋架自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制。

鋼樁臺(tái)車(chē)自動(dòng)控制器，在橋架橫移擺動(dòng)至邊線時(shí)，自動(dòng)控制臺(tái)車(chē)按設(shè)定值進(jìn)尺。

泥漿輸送流速控制器，(1)根據(jù)施工工況設(shè)定，泥泵自動(dòng)控制器(APC)自動(dòng)控制泥泵系統(tǒng)工作在最優(yōu)工況點(diǎn)；(2)當(dāng)管路流速低于管路輸送臨界流速時(shí)，將向橫移絞車(chē)自動(dòng)控制器發(fā)出降速指令，反之將向橫移絞車(chē)自動(dòng)控制器發(fā)出升速指令，確保管路輸送濃度和流速，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

真空釋放閥自動(dòng)控制器，根據(jù)水下泵吸入真空自動(dòng)控制真空釋放閥的開(kāi)或關(guān)。