專利名稱：耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)及功率調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于疏浚工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)及功 率調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)及功率調(diào)節(jié)方法是保證耙吸挖泥船疏浚施工的重要控 制系統(tǒng)。常規(guī)的挖泥船功率管理系統(tǒng)主要具有遙控起、停發(fā)電機(jī)組，自動(dòng)分級(jí)卸載，自動(dòng)解 列等功能，對(duì)船舶電站進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)船舶使用負(fù)載超出主機(jī)、電站額定功率時(shí)，功率管理控 制系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)船舶設(shè)備使用功率進(jìn)行限制/降低，以保證發(fā)電機(jī)、電站安全運(yùn)行。隨著現(xiàn)代造船技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和制動(dòng)性能，高效率、高功 率因數(shù)和節(jié)能效果被廣泛應(yīng)用在挖泥船上，耙吸挖泥船的泥泵、高壓沖水泵、水下泵等大型 疏浚機(jī)具應(yīng)用變頻技術(shù)取得了很好的疏浚效果，但同時(shí)對(duì)耙吸挖泥船功率控制提出新的要 求。常規(guī)的功率管理系統(tǒng)已不能滿足耙吸挖泥船以提高疏浚效率為目標(biāo)對(duì)功率管理的使用 要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng) 及功率調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明的目的之一是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，自動(dòng)控制，功率分配合 理，疏浚效率高等特點(diǎn)的耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)。本發(fā)明以提高耙吸挖泥船疏浚效率優(yōu)先原則，控制、調(diào)節(jié)耙吸挖泥船的推進(jìn)與挖 泥機(jī)具功率分配。耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)既保留了常規(guī)挖泥船功率管理功能，同時(shí)，增加 了新的控制功能。通過自動(dòng)調(diào)整船舶挖泥機(jī)具的功率分配，不僅具有限制/降低設(shè)備使用 功率功能，同時(shí)具有合理分配挖泥機(jī)具的功率功能。在限定的條件下，自動(dòng)增加挖泥機(jī)具 /設(shè)備需要功率，從而獲得耙吸挖泥船的船舶挖掘設(shè)備或輸送設(shè)備處在智能、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)狀 態(tài)，保持耙吸挖泥船航行/疏浚/吹填等作業(yè)下的船舶挖掘設(shè)備或輸送設(shè)備處在高效運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)耙吸挖泥船高效疏浚作業(yè)。船舶進(jìn)入新施工工地，功率控制系統(tǒng)通電，輸入新工地施工工況邊界條件參數(shù)。功 率計(jì)算分析與控制單元將采集到的物理量數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算，確定 船舶施工所需的總功率，系統(tǒng)自動(dòng)配置供電模式完成全功率供電控制或節(jié)能供電控制的 切換。系統(tǒng)以提高疏浚效率為優(yōu)先，調(diào)節(jié)推進(jìn)裝置、挖泥機(jī)具設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)功率，保持耙吸挖泥 船高效疏浚。本發(fā)明耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)采用如下技術(shù)方案
一種耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是功率控制系統(tǒng)包括功率計(jì)算分析與控制單 元，中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，供電模式控制 單元；功率計(jì)算分析與控制單元與中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元相連接。本發(fā)明耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)還可以采用如下技術(shù)措施
所述的耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是供電控制模式分為全功率供電控制模式 和節(jié)能供電控制模式。本發(fā)明的目的之二是提供一種具有自動(dòng)控制、功率分配合理，智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，疏浚效 率高，節(jié)能減排，資源節(jié)約，低碳等特點(diǎn)的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法采用如下技術(shù)方案
一種耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是中壓/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采 集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，分別采集中壓/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備的電壓、電 流、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、螺距角等物理量數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，功率計(jì)算分析與控制單元 將采集到的信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算，確定船舶施工所需的總功率，系統(tǒng)自動(dòng)配置供電模式，完 成全功率供電控制或節(jié)能供電控制的切換；系統(tǒng)以提高疏浚效率為優(yōu)先，調(diào)節(jié)推進(jìn)裝置和 挖泥機(jī)具設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)功率，保持耙吸挖泥船高效疏浚作業(yè)。本發(fā)明耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法還可以采取如下技術(shù)措施
所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是全功率供電控制模式是在限定功率范圍 內(nèi)，控制開啟船舶全部發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率滿足挖泥機(jī)具需要的全功率；節(jié)能供電控制 模式是在限定功率范圍內(nèi)，控制開啟部分發(fā)電機(jī)，疏浚作業(yè)模式有單耙挖泥、雙耙挖泥、單 泵排岸、雙泵串聯(lián)排岸等作業(yè)模式。所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是中壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采 集單元，分別采集中壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備的電壓、電流、頻率、功率物理量數(shù)據(jù)信號(hào)和 設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采 集單元，分別采集低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備電壓、電流、頻率、功率物理量數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè) 備狀態(tài)信號(hào)。所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，分別采集推 進(jìn)裝置功率、轉(zhuǎn)速、螺距角物理量數(shù)據(jù)信號(hào)。所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是采集到的信號(hào)送到功率計(jì)算分析與 控制單元進(jìn)行分析、計(jì)算、控制。所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特點(diǎn)是全功率供電/節(jié)能供電控制供電模 式下，功率計(jì)算分析與控制單元監(jiān)測(cè)到疏浚設(shè)備需要調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)出控制指令，增加/減少推 進(jìn)裝置、泥泵、高壓沖水泵、水下泵等設(shè)備功率。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是
耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)及功率調(diào)節(jié)方法由于采用了本發(fā)明技術(shù)方案，以疏浚效率優(yōu) 先，自動(dòng)調(diào)整疏浚設(shè)備使用功率，調(diào)節(jié)限制次要設(shè)備功率。保持挖泥船的挖掘設(shè)備或輸送設(shè) 備處在智能、高效的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，達(dá)到提高挖泥船疏浚效率的目的。本發(fā)明具有全功率供電控 制和節(jié)能供電控制。全功率供電控制模式在限定功率范圍內(nèi)，控制開啟船舶全部發(fā)電機(jī)， 發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率滿足挖泥機(jī)具需要的全功率。因某種原因引起船舶推進(jìn)動(dòng)力、挖泥機(jī)具負(fù) 載功率超出主機(jī)或電站額定功率時(shí)，功率控制系統(tǒng)按照優(yōu)先級(jí)等級(jí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，減少 功率分配，直至滿足主機(jī)或電站不超負(fù)荷。反之，系統(tǒng)則按照優(yōu)先級(jí)等級(jí)對(duì)設(shè)備增加功率分
4配。因工程或特殊工況需要，采用單耙疏?；騿伪门虐蹲鳂I(yè)，功率控制系統(tǒng)根據(jù)總需 求功率開啟部分發(fā)電機(jī)，確定該工況下的配電方式，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能供電控制。在節(jié)能供 電控制模式下可減少船舶燃油消耗和二氧化碳排放。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，自動(dòng)控制，功率分配合理，智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，疏浚效率 高，節(jié)能減排，資源節(jié)約，環(huán)境保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意框圖2是本發(fā)明耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)信號(hào)采集、控制結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲舉例以下實(shí)例，并配合附圖詳 細(xì)說明如下
參閱附圖1和圖2。實(shí)例1
一種耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)，包括功率計(jì)算分析與控制單元，中/低壓電站、發(fā)電 機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，供電模式控制單元；功率分析計(jì)算與 控制單元與中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，施工 參數(shù)設(shè)置單元連接。實(shí)施例2
一種耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，功率計(jì)算分析與控制單元以提高疏浚效率為優(yōu)先，自 動(dòng)調(diào)整控制供電模式控制單元；供電模式控制單元分為全功率供電控制模式單元和節(jié)能供 電控制模式單元；全功率供電控制模式單元或節(jié)能供電控制模式單元自動(dòng)調(diào)整船舶航行推 進(jìn)設(shè)備和挖泥機(jī)具設(shè)備的功率分配，保持耙吸挖泥船航行、疏?；虼堤钭鳂I(yè)下的挖掘設(shè)備 或輸送設(shè)備處于智能運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)耙吸挖泥船高效疏浚。全功率供電控制模式單元是在限定功率范圍內(nèi)，控制開啟船舶全部發(fā)電機(jī)，發(fā)電 機(jī)運(yùn)行功率滿足挖泥機(jī)具需要的全功率；節(jié)能供電控制模式單元是在限定功率范圍內(nèi)，控 制開啟部分發(fā)電機(jī)。疏浚作業(yè)模式有單耙挖泥、雙耙挖泥、單泵排岸、雙泵串聯(lián)排岸等疏浚 作業(yè)。全功率供電/節(jié)能供電控制模式單元，在功率計(jì)算分析與控制單元監(jiān)測(cè)到疏浚設(shè)備 功率需要調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)出控制指令，增加/減少推進(jìn)裝置、泥泵、高壓沖水泵、水下泵等設(shè)備功 率。功率計(jì)算分析與控制單元連接施工參數(shù)設(shè)置機(jī)構(gòu)。中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè) 備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，分別采集各自的電壓、電流、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、螺 距等物理量數(shù)據(jù)信號(hào)。本實(shí)施例的具體操作過程
挖泥船進(jìn)入施工區(qū)域后，依據(jù)施工區(qū)域的土質(zhì)、環(huán)境條件和所制定的施工工藝輸入施 工作業(yè)工況參數(shù)和邊界條件，船舶進(jìn)入新施工工地，功率控制系統(tǒng)通電，輸入新工地施工邊 界條件參數(shù)。信號(hào)采集單元對(duì)中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備、推進(jìn)裝置的電壓、電流、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、螺距等物理量進(jìn)行采集，對(duì)控制系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集，將采集到的信號(hào) 進(jìn)行分析并計(jì)算，確定船舶施工所需的總功率，系統(tǒng)自動(dòng)配置供電控制模式即全功率供電 控制或節(jié)能供電控制。 功率控制系統(tǒng)主要采集信號(hào)有中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備、推進(jìn)裝置模擬 信號(hào)和各控制設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。將采集到的信號(hào)送到信號(hào)分析、計(jì)算、控制單元進(jìn)行分析、計(jì) 算，確定控制模式。在控制模式下，以疏浚效率優(yōu)先，通過負(fù)載調(diào)整單元，對(duì)各設(shè)備功率進(jìn)行 調(diào)節(jié)，控制挖泥機(jī)具功率分配，優(yōu)先滿足泥泵、高壓沖水泵、水下泵等設(shè)備所需功率，調(diào)節(jié)、 限制船舶次要設(shè)備功率。
權(quán)利要求
1.一種耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)，其特征是功率控制系統(tǒng)包括功率計(jì)算分析與控制 單元，中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，供電模式控 制單元；功率計(jì)算分析與控制單元與中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn) 裝置信號(hào)采集單元連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)，其特征是供電模式控制分為全 功率供電控制模式和節(jié)能供電控制模式。
3.—種耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是中壓/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào) 采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元，分別采集中壓/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備的電壓、電 流、頻率、功率、轉(zhuǎn)速、螺距角物理量數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)；功率計(jì)算分析與控制單元將 采集到的信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算，確定船舶施工所需的總功率，系統(tǒng)自動(dòng)配置供電模式，完成 全功率供電模式或節(jié)能供電模式的切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是系統(tǒng)以提高疏浚效率 為優(yōu)先，調(diào)節(jié)推進(jìn)裝置、挖泥機(jī)具設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)功率，保持耙吸挖泥船高效疏浚。
5.按照權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是全功率供電控制模式 是在限定功率范圍內(nèi)，控制開啟船舶全部軸帶發(fā)電機(jī)、主發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行功率滿足相應(yīng) 疏浚作業(yè)模式所需要的全功率；節(jié)能供電控制模式是在限定功率范圍內(nèi)，控制開啟部分發(fā) 電機(jī)，滿足相應(yīng)疏浚作業(yè)模式所需要的作業(yè)功率。
6.按照權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是中壓電站、發(fā)電機(jī)、疏 浚設(shè)備信號(hào)采集單元，分別采集中壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備的電壓、電流、頻率、功率物理 量數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。
7.按照權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏 浚設(shè)備信號(hào)采集單元，分別采集低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備電壓、電流、頻率、功率物理量 數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。
8.按照權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是推進(jìn)裝置信號(hào)采集單 元，分別采集推進(jìn)裝置功率、轉(zhuǎn)速、螺距角物理量數(shù)據(jù)信號(hào)。
9.按照權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是采集到的信號(hào)送到功 率計(jì)算分析與控制單元進(jìn)行分析、計(jì)算、控制。
10.按照權(quán)利要求3所述的耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其特征是全功率供電/節(jié)能供 電模式下，功率計(jì)算分析與控制單元監(jiān)測(cè)到疏浚設(shè)備需要調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)出控制指令，增加/減 少推進(jìn)裝置、泥泵、高壓沖水泵、水下泵設(shè)備功率。
全文摘要
本發(fā)明涉及耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)及功率調(diào)節(jié)方法。本發(fā)明屬于疏浚工程技術(shù)領(lǐng)域。耙吸挖泥船功率控制系統(tǒng)，包括功率計(jì)算分析與控制單元，中/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元和供電模式控制單元。耙吸挖泥船功率調(diào)節(jié)方法，其中壓/低壓電站、發(fā)電機(jī)、疏浚設(shè)備信號(hào)采集單元，推進(jìn)裝置信號(hào)采集單元?jiǎng)t分別采集中壓/低壓電站、疏浚設(shè)備及推進(jìn)裝置的數(shù)據(jù)信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，功率計(jì)算分析與控制單元對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行處理與分析計(jì)算，確定船舶施工所需總功率，系統(tǒng)自動(dòng)配置供電模式，保持耙吸挖泥船高效疏浚作業(yè)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制，功率分配合理，智能化運(yùn)轉(zhuǎn)，疏浚效率高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02F9/20GK102146691SQ20111004711
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者丁樹友, 劉長(zhǎng)云, 朱小明, 李金貴, 楊文邦, 楊立楠, 羅剛, 鄭廣民, 錢獻(xiàn)國(guó) 申請(qǐng)人:中交天津航道局有限公司, 天津北方中控信息科技有限公司