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        絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)研究

        2016-10-21 16:49:51胡志明
        工業(yè)設計 2016年2期

        胡志明

        摘 要:絞吸式挖泥船,是疏浚業(yè)中常用的一類裝置,其在控制系統(tǒng)方面有一定的優(yōu)勢,特別是電氣系統(tǒng),提高了絞吸式挖泥船的工作效率。絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng),能夠根據(jù)疏浚業(yè)的需求,提供不同的工況設計,提升挖泥疏浚的效率,滿足現(xiàn)代疏浚業(yè)的基本要求。本文主要探討絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)的應用。

        關鍵詞:絞吸式;挖泥船;控制系統(tǒng);疏浚業(yè)

        絞吸式挖泥船的控制系統(tǒng)內,引入了變頻、電子等多項技術,而且采用了不同的選型設備,實現(xiàn)了高效的運行功能。疏浚業(yè)發(fā)展中,比較重視絞吸式挖泥船的應用,此類挖泥船的應用比較廣泛,提供了高性能、多功能的應用。絞吸式挖泥船中,比較重要的是控制系統(tǒng)的研究,目的是提高挖泥船作業(yè)的穩(wěn)定性,體現(xiàn)控制系統(tǒng)各個構成部分的作用。

        1 絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)概述

        絞吸式挖泥船應用中,需要根據(jù)相關的工作原理,有效控制控制系統(tǒng),推動挖泥船在疏浚業(yè)中的使用,所以,主要研究絞吸式挖泥船的工作原理以及系統(tǒng)構成,明確控制系統(tǒng)在絞吸式挖泥船中的作用和應用,具體分析如下:

        1.1 絞吸式挖泥船工作原理

        絞吸式挖泥船的工作原理:絞吸式挖泥船的結構中,絞刀架的前端部分,安裝了絞刀工具,專門用于打碎河道、水底的泥石,促使固體的泥石,轉化為泥水混合物,或者以泥漿的狀態(tài)存在,絞吸式挖泥船啟動離心式泥泵,通過絞刀架前端的吸泥頭,吸收水底的泥漿,再將泥漿導入到挖泥船的內部吸管,利用泥泵+排泥管,導送到規(guī)定的卸放地點,實現(xiàn)絞吸式挖泥的過程。一般情況下,絞吸式挖泥船在作業(yè)現(xiàn)場就位后,需要采取鋼樁定位橫挖的方法,固定挖泥船,利用主定位樁,控制船體的旋轉運動,絞刀能夠在挖槽寬度的范圍中,左右、橫向的擺動,實現(xiàn)分層挖泥。

        絞吸式挖泥船的基本結構:絞吸式挖泥機大部分是非自航式的,利用定位樁、錨固纜線完成定位和移動的操作,構成挖泥的軌跡,絞吸式挖泥船,在整體上連接了挖泥、運輸、卸載的過程,而且可以在一次性的狀態(tài)下完成,進而實現(xiàn)重復、連續(xù)的挖泥工作。絞吸式挖泥船,船體是長方形的,艏部設有開槽,也就是前端位置,內部安裝了絞刀架,用于絞吸挖泥。

        1.2 絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)構成

        1.2.1 絞刀切削系統(tǒng)

        絞刀切削系統(tǒng),是絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)的核心,通過絞刀提供切削力,分離水底的泥石,混合到周圍水體內。絞刀切削系統(tǒng)中,絞刀是最基礎的結構,也是切削中提供力度的部分。絞刀由四個部分構成,分別是:大環(huán)、刀臂、刀刃、輪轂,刀臂結構上,連接了大環(huán)和刀臂,構成一個整體,而刀刃焊接在刀臂上,連接輪轂、絞刀裝置,通過輪轂傳遞扭矩、作用力。絞刀結構的不同,將絞刀切削系統(tǒng)分為不同的類型,如:開式絞刀、磐型絞刀等,需要根據(jù)切削對象的特性,選擇對應的絞刀切削系統(tǒng),以便提高絞刀切削的速度和效率。

        1.2.2 定位樁系統(tǒng)

        定位樁設計在挖泥船的尾部,定位樁內配合設置臺車,而且每根定位樁,都配置了油缸起升。定位樁對強度有一定的需求,基本是由鋼板卷焊構成,鋼板厚度可以根據(jù)實際情況設計。定位樁起升時,液壓油缸提供動力,油缸與臺車鉸接,頂部通過鋼絲繩,實現(xiàn)導輪聯(lián)接,定位樁系統(tǒng)的工作方式為:液壓供油,油壓狀態(tài)下,柱塞伸出,提升鋼柱,鋼柱下降的過程中,自重帶動油缸柱塞伸回,而且鋼柱上還要增加鋼絲繩,方便鋼柱的提升、下降。

        1.2.3 泥漿輸送系統(tǒng)

        絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)的泥漿輸送部分,由吸泥管系統(tǒng)、吹泥管系統(tǒng)構成。吸泥管將吸口管,伸入到水下泵之間,安裝在橋架位置上,還包括水下泵真空釋放閥。吹泥管包括橋架上的泥管,而且在鉸支座位置處,安裝了柔性橡軟管,配合進倉管、主甲板的吹泥管系統(tǒng)、支持彎管旋轉的接頭裝置。泥漿輸送系統(tǒng),能夠將挖泥船絞吸的泥漿,運輸?shù)街付ǖ奈恢?,將泥漿運離水底,屬于絞吸式挖泥船的運輸部分。

        1.2.4 驅動控制系統(tǒng)

        絞刀切削的過程中,需要利用驅動系統(tǒng),提供切削的動力。驅動控制系統(tǒng),在絞吸式挖泥船工作的過程中,提供了驅動動力。常見的驅動系統(tǒng)有:(1)液壓馬達驅動,利用齒形聯(lián)軸器,連接齒輪箱、絞刀,液壓馬達驅動可以提供15~25r/min的轉速,期間還要通過齒輪箱實現(xiàn)減速,保障絞刀切削的安全性;(2)電機驅動,其為比較常見的驅動系統(tǒng),利用絞刀齒輪箱,連接絞刀電動機,驅動絞刀運動,電動驅動設計中,需要考慮水下作業(yè)的需求,提高絕緣性、密閉性。絞吸式挖泥船內,驅動控制系統(tǒng)的選擇,應該考慮平均負荷、高峰負荷的關系,兩者存在一定的預期關系,在此基礎上,才能準確的配置可用的驅動控制系統(tǒng),促使絞吸式挖泥船的整機功率,能夠根據(jù)驅動控制的方式實現(xiàn)靈活的變化。

        2 絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)設計

        2.1 上位機系統(tǒng)控制

        上位機系統(tǒng)可以發(fā)送絞吸式挖泥船控制系統(tǒng)內的指令,起到監(jiān)控的作用。上位機配合GE iFIX軟件,優(yōu)化系統(tǒng)的控制界面,完成PLC子站中的通訊傳輸,促使通訊傳輸具有信息化的作用。上位機中的iFIX軟件,具有自動化監(jiān)控的特性,采用比較先進的組態(tài)軟件,保證挖泥船通訊控制的準確性。上位機系統(tǒng)控制中,可以觀察PLC的指示狀態(tài),系統(tǒng)會自動顯示是否能夠連接PLC系統(tǒng),此類系統(tǒng)控制方式,可以用在上位機系統(tǒng)的檢測維修中,最主要的是提高挖泥船通訊控制的效率。當絞吸式挖泥船通訊界面出現(xiàn)誤差時,上位機系統(tǒng)控制界面中,設置了校準頁面,專門用于校準挖泥船內的錯誤信息,檢查出挖泥船的故障,提高檢測的效率,促使挖泥船的上位機系統(tǒng)控制,可以快速恢復正常狀態(tài)。

        2.2 下位機系統(tǒng)控制

        下位機系統(tǒng)用于接收上位機發(fā)送的信息,由PLC構成?;赑LC的下位機控制系統(tǒng),核心結構是PLC控制柜,連接了左操縱臺、右操縱臺,分別接收控制信息,并且執(zhí)行控制命令。左操縱臺包括:左起錨機旁縱操作臺、左橫移機旁操縱臺、橋架機旁操縱臺、各機構電動機。右操縱臺包括:右起錨機旁操縱臺、右橫移機旁操縱臺、絞刀機旁操縱臺、各結構變頻柜。因為絞吸式挖泥機采用了變頻控制系統(tǒng),連接了PLC控制柜,接收挖泥船駕駛室的指令,調節(jié)變頻器的驅動方式,滿足挖泥船作業(yè)工況的需求。PLC控制系統(tǒng)是下位機系統(tǒng)的核心,不僅接收了絞吸式挖泥船的通訊指令,而且控制了挖泥船的作業(yè)狀態(tài)。

        2.3 現(xiàn)場從站系統(tǒng)控制

        絞吸式挖泥船現(xiàn)場從站系統(tǒng)控制,提高了挖泥船的控制水平,同樣利用PLC裝置,快速調節(jié)挖泥船的工作狀態(tài)。例如:絞吸式挖泥船在工作的過程中,遵循CCS20009規(guī)范,設置了就地控制系統(tǒng),實現(xiàn)設備的有效控制,而現(xiàn)場從站系統(tǒng)控制,其可保障就地控制的獨立性,能夠應用在挖泥船的遙控系統(tǒng)、自動系統(tǒng)內,兩個系統(tǒng)可以相互轉換,執(zhí)行現(xiàn)場從站的就地控制命令?,F(xiàn)場從站控制系統(tǒng),還參與了應急停車處理,應急模塊與正常模塊保持獨立,以免造成相互影響,現(xiàn)場從站系統(tǒng)控制中,可以控制應急停車中的每項裝置,適應挖泥船作業(yè)中的應急事件,減少信息反應的時間,提高應急停車的時效性,體現(xiàn)現(xiàn)場從站系統(tǒng)控制的優(yōu)勢,滿足現(xiàn)場挖泥作業(yè)的需求。

        3 結語

        絞吸式挖泥船中的控制系統(tǒng)結構,在很大程度上提高了疏浚作業(yè)的效率,同時保障挖泥船的靈活操作,避免影響疏浚作業(yè)的效果。絞吸式挖泥船內,積極設計控制系統(tǒng),完善上位機、下位機以及現(xiàn)場從站的系統(tǒng)控制,為控制系統(tǒng)提供有效的支持,以免影響絞吸式挖泥船的運行效率??刂葡到y(tǒng)設計與應用,改善了絞吸式挖泥船的工作方式,促使其朝向高效率、高質量的方向發(fā)展。

        參考文獻:

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        [2] 王翰濤,魯力群,王秀景.絞吸式挖泥船絞刀系統(tǒng)技術現(xiàn)狀及發(fā)展[J].機電設備.2014(06):10-16.

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