[发明专利]一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统，其特征在于：由吸泥管、排泥管、排泥泵、真空释放阀、远程显示器、压力传感器、流速传感器、密度传感器、真空信号传感器和参数控制报警装置组成；

所述的吸泥管为中通的圆筒，在吸泥管的一端设置有排泥泵，排泥泵的另一端设置有排泥管；

在吸泥管的内壁安装有真空信号传感器，用于检测吸泥管内的真空度；

在排泥管的内壁分别安装有压力传感器、流速传感器、密度传感器；

压力传感器、流速传感器、密度传感器和真空信号传感器上有信号线连接在每个传感器对应的远程显示器上，或共用的远程显示器上；

压力传感器、流速传感器、密度传感器还有信号线连接在参数控制报警装置上，用以传输相关信号数据，在参数控制报警装置上设置有信号线连接在真空释放阀上，用于控制参数控制报警装置的开启，在参数控制报警装置上还有信号线连接在远程显示器上，用于显示真空释放阀的状态。

2.根据权利要求1所述的一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统，其特征在于：所述的参数控制报警装置上还设有与压力传感器、流速传感器、密度传感器和真空信号传感器对应的声、光报警装置，用于在上述传感器超出设置数值时提示报警。

3.根据权利要求1所述的一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统，其特征在于：所述的参数控制报警装置包括参数比较仪和PLC可编程控制器。

4.根据权利要求3所述的一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统，其特征在于：所述的PLC可编程控制器内包含有模数转换模块。

5.根据权利要求3所述的一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统，其特征在于：所述的参数比较仪数量为4个，分别对应比较流体密度ρ、流速v、出口压力p、吸入真空度Vac的参数。

6.根据权利要求1所述的一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统，其特征在于：所述的远程显示器为远程显示仪表，每个远程显示仪表对应显示流体密度ρ、流速v、出口压力p、吸入真空度Vac中的一种参数，用以避免控制系统与显示仪表之间的相互干扰，影响显示与控制精度。

7.一种用于提高绞吸式挖泥船挖泥效率的控制系统的控制方法，其特征在于：一、设置参数

（1）密度ρ设置上下限值；上限设定用于判定是否打开真空释放阀，下限值用于在低于下限值的情况下，激发声光报警提醒操作者挖泥设备已不在最佳工况点工作，上下限值范围为1-1.6t/m³在此范围内根据现场工况动态调节上下限值；

（2）流速v设置上下限值；下限设定用于判定是否打开真空释放阀，上限用于在超过上限值的情况下，激发声光报警提醒操作者挖泥设备已不在最佳工况点工作，上下限值范围为0-10m/s，在此范围内根据现场工况动态调节上下限值；

（3）设置出口压力p高压报警；

流体出口压力p设置高压上限值；上限设定用于判定是否打开真空释放阀，上限值范围为0-30kg/cm²，在此范围内根据现场工况动态调节上限值；

（4）设置吸入真空度Vac过高报警；

吸入真空度Vac设置真空低、真空高报警值；限值范围为0至-1bar，在此范围内根据现场工况动态调节真空低、真空高限值；

异常情况下，先决条件流速v下限报警与出口压力p高压上限报警同时存在，三个条件同时满足则自动打开真空释放阀补水，流体密度ρ低于设定下限值时自动关闭真空释放阀；

由此可以看出，在不发生堵管的情况下，寻求流速和密度的最佳效率点，即在单位时间输送最大量的泥浆量的是设定目标；

通过各有关参数的控制可以实现这一目标；

绞吸船的排泥泵在正常工作时将其工作参数流体密度ρ、泥浆流速v、排泥泵出口压力p、排泥泵吸口真空度Vac经传感器变送出标准的4-20ma模拟信号，将此信号输入参数比较仪，参数比较仪分为独立的四部分，分别输入的四个参数的模拟量信号，在参数比较仪内与设定的参数值对比，然后输出开关量，开关量输入PLC进行编程及逻辑运算，PLC输出信号控制声光报警器及控制真空释放阀；

二、控制仪中比较控制的过程如下：

（1）流体密度信号输入参数比较仪后其电流值与参数仪内设定的电流值比较，电流值低于下限值时输出开关量至PLC，同时将流体密度信号通过模数转换模块接入PLC；

（2）泥浆流速信号输入参数比较仪后其电流值与参数仪内设定的电流值比较，电流值高于上限值、低于下限值均输出开关量至PLC；

（3）排泥泵出口压力信号输入参数比较仪后其电流值与参数仪内设定的电流值比较，电流值高于上限值输出开关量至PLC；

（4）排泥泵吸口真空度输入参数比较仪后其电流值与参数仪内设定的电流值比较，电流值超出真空高、低设定值时均输出开关量至PLC；

三、在控制仪中经比较得出的信号输入至PLC可编程控制器中，PLC可编程控制器中的控制过程如下：

（1）PLC可编程控制器接收到流体密度信号参数比较仪输出的密度低开关量后输出至报警器，发出声光报警；同时接收从模数转换模块输入的流体密度信号，设定密度降低速率，将密度降低速率与设定降低速率对比，高于设定降低速率时输出信号至声光报警器，发出密度突降声光报警，目的是为了防止密度突降造成泥浆管路堵塞；

（2）PLC可编程控制器接收到泥浆流速信号参数比较仪输出的流速高和流速低开关量后输出至报警器，发出声光报警；流速高报警用于提醒操作者保持在最佳效率点工作，流速低报警用于防止堵管发生；

（3）PLC可编程控制器接收到排泥泵出口压力信号参数比较仪输出的排泥泵出口压力高开关量后输出至报警器，发出声光报警；排泥泵出口压力报警用于提醒操作者谨慎操作，防止堵管发生；

（4）PLC可编程控制器接收到排泥泵吸口真空度信号参数比较仪输出的真空高、低开关量时输出至报警器，发出声光报警，提醒操作者认真操作；

四、PLC可编程控制器内设定密度大于下限值、排泥泵出口压力高、流速低的判定程序，如同时满足这个三个条件，PLC可编程控制器输出信号打开真空释放阀。