[发明专利]耙吸挖泥船全自动与手动疏浚系统及切换控制方法

权利要求书

1.一种耙吸挖泥船疏浚系统，包括船上既有的手动控制PLC、疏浚管路、疏浚闸阀、高压水管路、高压冲水蝶阀、液压泵、封水泵、闸阀冲水泵，疏浚闸阀在疏浚管路上的布置以及高压冲水闸阀在高压水管路的设置为耙吸船已有技术，其特征在于,还包括主控PLC以及受主控PLC控制的疏浚管系闸阀自动控制子系统、自动泥泵控制子系统、高压冲水控制子系统、自动低浓度排放控制子系统、耙臂绞车自动控制子系统和主动耙头控制子系统、装载吃水控制子系统，该全自动控制系统设计运行在主控PLC系统上，每个功能子系统通过控制本系统内执行机构运作来协同其它功能子系统从而在确保疏浚安全的前提下实现整个挖泥系统全自动工作过程；

所述疏浚管系闸阀控制子系统根据工况和流程自动打开关闭疏浚管路上18个疏浚闸阀，使对应的管路畅通；

所述泥泵控制子系统用于调节泥泵转速以保持泥浆管路合理的泥浆浓度和流速；该子系统包括手动控制PLC、泥泵、泥泵控制器、泥浆浓度计、泥浆流速计、泥泵吸入真空传感器、泥泵排出压力传感器；所述泥浆浓度计、泥浆流速计安装于疏浚管路上用于采集进入管路的挖掘泥浆浓度和流速信息，该信息通过手动控制PLC提供给主控PLC并供系统内各个功能子系统调用；所述吸入真空传感器、排出压力传感器分别安装于所述泥泵的吸入端和排出端，用于采集泥泵的吸入真空度及排出压力信息，该信息通过手动控制PLC提供给主控PLC并供泥泵控制器及其它子系统调用；所述泥泵控制器输出通过手动控制PLC与泥泵的变频器连接，用于驱动电机调节泥泵的转速，最终达到调节泥浆浓度和流速的目的；

所述低浓度排放控制子系统包括手动控制PLC、低浓度排放控制器，该低浓度排放控制器通过监测主控PLC处实时的泥浆流速及浓度从而通过手动控制PLC控制“进舱闸阀”和“旁通闸阀”的组合动作来选择决定当前疏浚管路中合适的泥浆进舱或者排出舷外；

所述高压冲水控制子系统，在挖泥过程中高压冲水控制子系统形成高压水并由耙头喷出，对耙头起到辅助破土和搅拌的作用；该子系统包括手动控制PLC、高压冲水管路、高压冲水控制器、高压冲水泵、压力传感器，关系为：所述高压冲水管路的输出端为耙头，能喷出高压水；所述高压冲水泵用于形成高压水并通过调节转速来控制高压冲水管路的水压；所述压力传感器设置于高压冲水泵的排出端用于采集高压冲水管路内高压水的压力，该信息通过手动控制PLC提供给高压冲水控制器；所述的高压冲水控制器的输出通过手动控制PLC与高压冲水泵的变频器连接，根据当前施工土质和系统参数设定，通过高压冲水控制器来控制驱动电机调节高压冲水泵的转速，从而调节排出的水压，对耙头泥土进行搅拌；

所述耙臂绞车自动控制子系统包括手动控制PLC、耙臂绞车自动控制器、耙管绞车和波浪补偿器，所述耙臂绞车控制器通过手动控制PLC控制耙管绞车和波浪补偿器实现耙头的定深控制，同时通过手动控制PLC检测调整耙管间夹角、耙管与船体距离来保障设备和船体的安全；所述耙管绞车全自动控制模块又包括弯管绞车控制模块、耙中绞车控制模块、耙头绞车控制模块，所述弯管绞车控制模块用于检测并确保弯管下放至吸口位置，为后续耙中绞车、耙头绞车的控制提供基准深度；所述耙中绞车控制模块用于控制耙中绞车跟随耙头绞车动作，控制目标是保持耙臂姿态始终处于一条直线；所述耙头绞车控制模块用于控制耙头下放到目标深度，包括对波浪补偿器控制和定深控制，使船舶在设定挖深及波浪补偿器设定补偿范围内施工；

所述主动耙头控制子系统包括主动耙头控制器(ADHC)，所述主动耙头控制器(ADHC)在保证安全的情况下使耙唇保持设定对地角度，通过对耙唇油缸收放控制实现；

所述主控PLC的全自动挖泥主流程根据当前挖泥进程分别调用7个全自动控制器，每个控制器负责控制本子系统内的设备，进而实现全自动挖泥控制；主控PLC的全自动控制的主流程为：

1)准备工作，主要完成启动液压泵、封水泵和闸阀冲洗泵；

2)耙臂绞车自动控制器(STAWC)执行耙管入水使处于弯管吸口到位，以及耙头水下定深；

3)根据浚前参数的设置，疏浚管系闸阀控制子系统控制其疏浚闸阀，在被选择的模式下使相应管路畅通；主控PLC控制高压冲水蝶阀，使高压管路畅通；

4)泥泵控制子系统启动其泥泵，实时调节泥泵转速来监控泥管内泥浆浓度和流速；同时高压冲水泵控制子系统启动高压冲水泵，调节高压冲水泵的转速，调节冲出耙头的高压水压力、调节泥管内泥浆浓度；

5)耙臂绞车自动控制器(STAWC)和主动耙头控制器(ADHC)这两个控制器在确保疏浚耙管安全的前提下实现耙管和耙头水下协同控制，耙头贴合泥面；

6)当泥泵控制子系统的泥泵带动泥浆在管路中流动，其管路上的泥管内泥浆流速及浓度信息实时提供给主控PLC，低浓度排放控制器实时监测泥浆流速及浓度信息，当泥浆浓度满足装舱要求后，低浓度排放控制器控制“进舱闸阀(D011-D014)”打开，控制泥浆装入泥舱；当泥浆浓度低于装舱要求或者流速大于装舱要求时，打开“旁通闸阀(D009-D010)”的将泥浆直接排出舷外；

7)当装舱闸阀即“进舱闸阀(D011-D014)”打开，疏浚管路的泥浆开始向舱内注入时，装载吃水控制子系统结束挖泥的时间点；

8)耙臂绞车自动控制器(STAWC)实现将耙臂收起至吸口三管平状态，以设定的角度出水面，让耙管内的水自然流出，带出耙管里未冲洗干净的泥沙；停留设定时间后，向上收起耙管，到达舷外最高位，然后收入舷内，最后放在搁墩上。