[发明专利]一种绞吸挖泥船最大产量自动挖泥控制方法

说明书

本发明涉及一种绞吸挖泥船最大产量自动挖泥控制方法，属于工程船舶自动化控制技术领域，该方法是在任一自动挖泥模式下，绞吸挖泥船疏浚控制系统依据工况条件，通过估计器计算得到管路输送临界流速，并联合控制绞刀电机、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀等绞吸挖泥船疏浚机具来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，在保证管路流速大于临界流速的前提下，尽可能的提高横移速度，从而实现最大产量的自动挖泥。本发明对挖泥船实际生产过程起到了明显的提升作用，能够极大程度地减少疏浚作业人员的劳动量，减小不同操作人员间操作的差异，提高施工质量，保障设备安全，降低油耗。

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最大产量自动挖泥控制方法。

背景技术

对于挖泥船舶而言，集成控制系统一直都是绞吸挖泥船特别是大型绞吸船的核心所在。集成控制系统技术水平的高低也直接影响了绞吸挖泥船的生产效率，成为影响疏浚企业市场竞争力的关键因素之一。

上世纪90年代以后，随着计算机和网络技术的发展，挖泥船“全船集成监控系统”逐步得到应用。施工人员可通过远程的工作站控制疏浚设备、监视疏浚过程。目前的集成监控水平主要停留在监测、报警、分析、辅助决策为主要代表的水平，挖泥施工操作还是需要由施工人员手动完成。疏浚作业人员的操作水平和熟练程度较大程度地影响挖泥船施工产量。这不仅对操作人员提出了较高的要求，而且保持高产量施工需要施工人员保持专注状态、劳动强度大。若能建立绞吸挖泥船最大产量控制模型，使用该模型进行自动控制施工，便可使绞吸挖泥船实现最大产量的自动挖泥。

为解决以上问题，并提升挖泥船集成监控系统水平，进行了绞吸挖泥船自动挖泥控制系统研究，并提出了一种绞吸挖泥船最大产量的自动挖泥控制方法。

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最大产量自动挖泥控制方法。

本发明是这样实现的，一种绞吸挖泥船最大产量自动挖泥控制方法，该方法是在任一自动挖泥模式下，绞吸挖泥船疏浚控制系统依据工况条件，通过估计器计算得到管路输送临界流速，管路输送临界流速的计算公式为:

式中，V_t代表管路输送临界流速，C_vd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；

并联合控制绞刀、横移绞车、桥架绞车、钢桩台车和真空释放阀等绞吸挖泥船疏浚机具来实现挖泥船按施工工艺自动挖掘作业，在保证管路流速大于临界流速的前提下，尽可能的提高横移速度，从而实现最大产量的自动挖泥。

所述横移速度由泥浆输送流速控制器和横移自动控制器联合自动控制，且泥浆输送流速控制器优先，当管路平均流速持续低于管路临界流速时，自动降低横移速度以降低挖掘浓度，确保最大挖掘产量下平稳输送能力。

控制过程中需要的主要信号有：横移速度、横移拉力、绞刀转速、绞刀扭矩、桥架深度、泵吸入真空、泵排出压力、泥泵转速、台车行程、泥浆浓度、水深、桥架距边线的距离和挖泥剖面等。各个信号通过对应安装位置的传感器采集。

还需要的控制状态及设定的控制目标参数包括自动挖泥工作模式状态、挖掘深度设定、切削厚度设定、横移加/减速率设定、横移速度设定、台车步进距离设定、是否启用同轨迹挖掘等。

本控制方法针对主要疏浚控制对象分别建立子控制器，主要包括：横移自动控制器、绞刀转速自动控制器器、桥架自动控制器、钢桩台车自动控制器、泥浆输送流速控制器和真空释放阀自动控制器。各子控制器之间通过共同涉及的控制参数相互影响。

各个子控制器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，则自动推出自动控制模式。

本发明具有的优点和积极效果是：