耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法

摘要

本发明涉及耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法。本发明属于疏浚工程技术领域。耙吸挖泥船功率控制系统，包括功率计算分析与控制单元，中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元和供电模式控制单元。耙吸挖泥船功率调节方法，其中压/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元则分别采集中压/低压电站、疏浚设备及推进装置的数据信号和设备状态信号，功率计算分析与控制单元对采集的信号进行处理与分析计算，确定船舶施工所需总功率，系统自动配置供电模式，保持耙吸挖泥船高效疏浚作业。本发明具有结构简单，自动控制，功率分配合理，智能化运转，疏浚效率高等优点。

权利要求

1.一种耙吸挖泥船功率控制系统，其特征是：功率控制系统包括功率计算分析与控制单元，中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，供电模式控制单元；功率计算分析与控制单元与中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元连接；供电模式控制分为全功率供电控制模式和节能供电控制模式；全功率供电控制模式是在限定功率范围内，控制开启船舶全部轴带发电机、主发电机，发电机运行功率满足相应疏浚作业模式所需要的全功率；节能供电控制模式是在限定功率范围内，控制开启部分发电机，满足相应疏浚作业模式所需要的作业功率；系统以提高疏浚效率为优先，调节推进装置、挖泥机具设备运转功率，保持耙吸挖泥船高效疏浚。

2.一种耙吸挖泥船功率调节方法，其特征是：中压/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，分别采集中压/低压电站、发电机、疏浚设备的电压、电流、频率、功率、转速、螺距角物理量数据信号和设备状态信号；功率计算分析与控制单元将采集到的信号进行分析、计算，确定船舶施工所需的总功率，系统自动配置供电模式，完成全功率供电模式或节能供电模式的切换；全功率供电控制模式是在限定功率范围内，控制开启船舶全部轴带发电机、主发电机，发电机运行功率满足相应疏浚作业模式所需要的全功率；节能供电控制模式是在限定功率范围内，控制开启部分发电机，满足相应疏浚作业模式所需要的作业功率；系统以提高疏浚效率为优先，调节推进装置、挖泥机具设备运转功率，保持耙吸挖泥船高效疏浚。

3.按照权利要求2所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特征是：中压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，分别采集中压电站、发电机、疏浚设备的电压、电流、频率、功率物理量数据信号和设备状态信号。

4.按照权利要求2所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特征是：低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，分别采集低压电站、发电机、疏浚设备电压、电流、频率、功率物理量数据信号和设备状态信号。

5.按照权利要求2所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特征是：推进装置信号采集单元，分别采集推进装置功率、转速、螺距角物理量数据信号。

6.按照权利要求2所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特征是：采集到的信号送到功率计算分析与控制单元进行分析、计算、控制。

7.按照权利要求2所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特征是：全功率供电/节能供电模式下，功率计算分析与控制单元监测到疏浚设备需要调节时，发出控制指令，增加/减少推进装置、泥泵、高压冲水泵、水下泵设备功率。

说明书

耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法

技术领域

[0001] 本发明属于疏浚工程技术领域，特别是涉及一种耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法。

背景技术

[0002] 耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法是保证耙吸挖泥船疏浚施工的重要控制系统。常规的挖泥船功率管理系统主要具有遥控起、停发电机组，自动分级卸载，自动解列等功能，对船舶电站进行检测，当船舶使用负载超出主机、电站额定功率时，功率管理控制系统自动对船舶设备使用功率进行限制/降低，以保证发电机、电站安全运行。

[0003] 随着现代造船技术的发展,变频调速以其优异的调速和制动性能，高效率、高功率因数和节能效果被广泛应用在挖泥船上，耙吸挖泥船的泥泵、高压冲水泵、水下泵等大型疏浚机具应用变频技术取得了很好的疏浚效果，但同时对耙吸挖泥船功率控制提出新的要求。常规的功率管理系统已不能满足耙吸挖泥船以提高疏浚效率为目标对功率管理的使用要求。

发明内容

[0004] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法。

[0005] 本发明的目的之一是提供一种具有结构简单，操作方便，自动控制，功率分配合理，疏浚效率高等特点的耙吸挖泥船功率控制系统。

[0006] 本发明以提高耙吸挖泥船疏浚效率优先原则，控制、调节耙吸挖泥船的推进与挖泥机具功率分配。耙吸挖泥船功率控制系统既保留了常规挖泥船功率管理功能，同时，增加了新的控制功能。通过自动调整船舶挖泥机具的功率分配，不仅具有限制/降低设备使用功率功能，同时具有合理分配挖泥机具的功率功能。在限定的条件下，自动增加挖泥机具/设备需要功率，从而获得耙吸挖泥船的船舶挖掘设备或输送设备处在智能、高效的运转状态，保持耙吸挖泥船航行/疏浚/吹填等作业下的船舶挖掘设备或输送设备处在高效运转状态，实现耙吸挖泥船高效疏浚作业。

[0007] 船舶进入新施工工地，功率控制系统通电，输入新工地施工工况边界条件参数。功率计算分析与控制单元将采集到的物理量数据信号和设备状态信号进行分析、计算，确定船舶施工所需的总功率，系统自动配置供电模式：完成全功率供电控制或节能供电控制的切换。系统以提高疏浚效率为优先，调节推进装置、挖泥机具设备运转功率，保持耙吸挖泥船高效疏浚。

[0008] 本发明耙吸挖泥船功率控制系统采用如下技术方案：

[0009] 一种耙吸挖泥船功率控制系统，其特点是：功率控制系统包括功率计算分析与控制单元，中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，供电模式控制单元；功率计算分析与控制单元与中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元相连接。

[0010] 本发明耙吸挖泥船功率控制系统还可以采用如下技术措施：

[0011] 所述的耙吸挖泥船功率控制系统，其特点是：供电控制模式分为全功率供电控制模式和节能供电控制模式。

[0012] 本发明的目的之二是提供一种具有自动控制、功率分配合理，智能化运转，疏浚效率高，节能减排，资源节约，低碳等特点的耙吸挖泥船功率调节方法。

[0013] 本发明耙吸挖泥船功率调节方法采用如下技术方案：

[0014] 一种耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：中压/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，分别采集中压/低压电站、发电机、疏浚设备的电压、电流、频率、功率、转速、螺距角等物理量数据信号和设备状态信号，功率计算分析与控制单元将采集到的信号进行分析、计算，确定船舶施工所需的总功率，系统自动配置供电模式，完成全功率供电控制或节能供电控制的切换；系统以提高疏浚效率为优先，调节推进装置和挖泥机具设备运转功率，保持耙吸挖泥船高效疏浚作业。

[0015] 本发明耙吸挖泥船功率调节方法还可以采取如下技术措施：

[0016] 所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：全功率供电控制模式是在限定功率范围内，控制开启船舶全部发电机，发电机运行功率满足挖泥机具需要的全功率；节能供电控制模式是在限定功率范围内，控制开启部分发电机，疏浚作业模式有单耙挖泥、双耙挖泥、单泵排岸、双泵串联排岸等作业模式。

[0017] 所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：中压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，分别采集中压电站、发电机、疏浚设备的电压、电流、频率、功率物理量数据信号和设备状态信号。

[0018] 所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，分别采集低压电站、发电机、疏浚设备电压、电流、频率、功率物理量数据信号和设备状态信号。

[0019] 所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：推进装置信号采集单元，分别采集推进装置功率、转速、螺距角物理量数据信号。

[0020] 所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：采集到的信号送到功率计算分析与控制单元进行分析、计算、控制。

[0021] 所述的耙吸挖泥船功率调节方法，其特点是：全功率供电/节能供电控制供电模式下，功率计算分析与控制单元监测到疏浚设备需要调节时，发出控制指令，增加/减少推进装置、泥泵、高压冲水泵、水下泵等设备功率。

[0022] 本发明具有的优点和积极效果是：

[0023] 耙吸挖泥船功率控制系统及功率调节方法由于采用了本发明技术方案，以疏浚效率优先，自动调整疏浚设备使用功率，调节限制次要设备功率。保持挖泥船的挖掘设备或输送设备处在智能、高效的运转状态，达到提高挖泥船疏浚效率的目的。本发明具有全功率供电控制和节能供电控制。全功率供电控制模式：在限定功率范围内，控制开启船舶全部发电机，发电机运行功率满足挖泥机具需要的全功率。因某种原因引起船舶推进动力、挖泥机具负载功率超出主机或电站额定功率时，功率控制系统按照优先级等级对设备进行控制，减少功率分配，直至满足主机或电站不超负荷。反之，系统则按照优先级等级对设备增加功率分配。

[0024] 因工程或特殊工况需要，采用单耙疏浚或单泵排岸作业，功率控制系统根据总需求功率开启部分发电机，确定该工况下的配电方式，系统自动进入节能供电控制。在节能供电控制模式下可减少船舶燃油消耗和二氧化碳排放。

[0025] 本发明具有结构简单，操作方便，自动控制，功率分配合理，智能化运转，疏浚效率高，节能减排，资源节约，环境保护等优点。

附图说明

[0026] 图1是本发明耙吸挖泥船功率控制系统结构示意框图；

[0027] 图2是本发明耙吸挖泥船功率控制系统信号采集、控制结构示意框图。

具体实施方式

[0028] 为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹举例以下实例，并配合附图详细说明如下：

[0029] 参阅附图1和图2。

[0030] 实例1

[0031] 一种耙吸挖泥船功率控制系统，包括功率计算分析与控制单元，中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，供电模式控制单元；功率分析计算与控制单元与中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，施工参数设置单元连接。

[0032] 实施例2

[0033] 一种耙吸挖泥船功率调节方法，功率计算分析与控制单元以提高疏浚效率为优先，自动调整控制供电模式控制单元；供电模式控制单元分为全功率供电控制模式单元和节能供电控制模式单元；全功率供电控制模式单元或节能供电控制模式单元自动调整船舶航行推进设备和挖泥机具设备的功率分配，保持耙吸挖泥船航行、疏浚或吹填作业下的挖掘设备或输送设备处于智能运转状态，实现耙吸挖泥船高效疏浚。

[0034] 全功率供电控制模式单元是在限定功率范围内，控制开启船舶全部发电机，发电机运行功率满足挖泥机具需要的全功率；节能供电控制模式单元是在限定功率范围内，控制开启部分发电机。疏浚作业模式有单耙挖泥、双耙挖泥、单泵排岸、双泵串联排岸等疏浚作业。全功率供电/节能供电控制模式单元，在功率计算分析与控制单元监测到疏浚设备功率需要调节时，发出控制指令，增加/减少推进装置、泥泵、高压冲水泵、水下泵等设备功率。

[0035] 功率计算分析与控制单元连接施工参数设置机构。中/低压电站、发电机、疏浚设备信号采集单元，推进装置信号采集单元，分别采集各自的电压、电流、频率、功率、转速、螺距等物理量数据信号。

[0036] 本实施例的具体操作过程：

[0037] 挖泥船进入施工区域后，依据施工区域的土质、环境条件和所制定的施工工艺输入施工作业工况参数和边界条件，船舶进入新施工工地，功率控制系统通电，输入新工地施工边界条件参数。信号采集单元对中/低压电站、发电机、疏浚设备、推进装置的电压、电流、频率、功率、转速、螺距等物理量进行采集，对控制系统的状态信号进行采集，将采集到的信号进行分析并计算，确定船舶施工所需的总功率，系统自动配置供电控制模式：即全功率供电控制或节能供电控制。

[0038] 功率控制系统主要采集信号有：中/低压电站、发电机、疏浚设备、推进装置模拟信号和各控制设备状态信号。将采集到的信号送到信号分析、计算、控制单元进行分析、计算，确定控制模式。在控制模式下，以疏浚效率优先，通过负载调整单元，对各设备功率进行调节，控制挖泥机具功率分配，优先满足泥泵、高压冲水泵、水下泵等设备所需功率，调节、限制船舶次要设备功率。