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疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法與流程

文檔序號:40613864發(fā)布日期:2025-01-07 21:00閱讀:19來源:國知局
疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法與流程

本發(fā)明屬于疏浚工程,具體地說,是關(guān)于一種疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法。


背景技術(shù):

1、疏浚工程是指采用挖泥船或其他機(jī)具以及人工進(jìn)行水下挖掘,為拓寬和加深水域而進(jìn)行的土石方工程,是開發(fā)、改善和維護(hù)航道、港口水域的主要手段之一。疏浚工程中按規(guī)定范圍和深度挖掘航道或港口水域的水底泥、沙、石等并加以處理,通過改變河道水流幾何邊界,引起水流內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化,減少泥沙淤積,維持航道穩(wěn)定。

2、耙吸挖泥船是疏浚工程中使用的一種具有航行、疏浚、駁運(yùn)、吹填多種功能的特種工程船舶,通常配備有泥泵、高壓沖水泵、封水泵、a字架、絞車、耙頭、耙管、泥艙、泥門、抽艙門、閘閥等特種裝置。耙吸挖泥船工作時主要有五種工況:疏浚挖泥、泥門卸泥、艏吹卸泥、自由航行、載泥航行。其中,艏吹卸泥的工作方式如圖6所示:首先由高壓沖水沖散泥艙中沉積的沙床,形成泥水混合物;然后抽艙門開啟,泥水混合物通過抽艙門掉入閘閥管路,同時海水經(jīng)由抽艙引水閘閥進(jìn)入閘閥管路;被海水稀釋的泥漿通過一級艙內(nèi)泵及二級艙內(nèi)泵輸送至岸端排泥區(qū)。

3、在艏吹卸泥工況下,由于泥漿排岸管路較長且不規(guī)則,泥水混合物在排送過程中逐漸沉降,在一些流速較慢的點(diǎn)位慢慢累積,最后將排岸管路堵住(即“堵管”)。若在排岸管路某一點(diǎn)位處形成堵塞,管內(nèi)泥水混合物流速降低,將加速排岸管路中其他位置的泥沙沉降,造成管路的大范圍堵死。同時泥泵排壓上升,當(dāng)超過管路最大壓力限制時,將出現(xiàn)爆管。因此,施工過程中若發(fā)生堵管,將對船端疏浚設(shè)備和排岸管路造成巨大傷害,且沉降的泥沙大大增加了設(shè)備維修和管路疏通的難度,嚴(yán)重影響到疏浚工程的效率、成本以及安全性。

4、為了減少堵管的發(fā)生,需要對排岸管路內(nèi)的泥漿流通情況進(jìn)行實時監(jiān)測,但由于排岸管路較長,很難完整全面地監(jiān)控到管路內(nèi)各處位置的泥水混合物的流速、濃度和沉降情況?,F(xiàn)有技術(shù)中,一般是通過船端傳感器的測量值,比如泥泵排壓、流量、濃度等,來反推排岸管路內(nèi)的情況,但這種方法在實際實施時仍存在一些難以解決的問題:一方面,堵管是由多因素、多變量引起的,很難依據(jù)某個單一變量的變化準(zhǔn)確判斷,施工人員需要長時間關(guān)注多個參數(shù)的變化并依靠經(jīng)驗做出及時準(zhǔn)確的判定,難度極高,且有非常大的不確定性。另一方面,由堵管引起的數(shù)據(jù)變化往往和正常施工引起的數(shù)據(jù)變化是重疊的,比如:堵管會引起艙內(nèi)泥泵排壓上升,而正常施工抽艙門開度過大導(dǎo)致泥水混合物濃度變高,同樣也會導(dǎo)致艙內(nèi)泥泵排壓上升,更加大了判斷堵管的難度,增加了判斷出錯的概率。此外,反推方式得到的結(jié)果有較大的延時性,加之人工判定難度大、周期較長,難以及時采取措施處理,即使準(zhǔn)確判斷出了堵管故障,往往也錯過了處理堵管故障的最佳時機(jī)。

5、因此,堵管故障一直是影響疏浚施工的重大難題,目前尚沒有很好的預(yù)防和解決方法。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明是為了解決上述問題而進(jìn)行的,目的在于提供一種疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法。

2、為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:

3、一種疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法,包括堵管預(yù)報警流程和堵管預(yù)處理流程,其中:

4、堵管預(yù)報警流程包括:

5、步驟s1-1:以固定頻率調(diào)取疏浚船舶上傳感器檢測得到的艙內(nèi)泥泵排壓和排岸管路管內(nèi)流速數(shù)據(jù);

6、步驟s1-2:根據(jù)泥泵排壓和管內(nèi)流速數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢識別,判斷是否存在堵管趨勢,若存在堵管趨勢,則進(jìn)入步驟s1-3;若無堵管趨勢,則回到步驟s1-1;

7、步驟s1-3:通過延時t1過濾正常施工的數(shù)據(jù)波動,若延時t1后堵管趨勢仍存在,則發(fā)出堵管預(yù)報警,堵管預(yù)報警流程回到步驟s1-1繼續(xù)循環(huán);

8、堵管預(yù)處理流程包括:

9、步驟s2-1:記錄堵管預(yù)處理流程開始時刻的抽艙門初始開度y1,抽艙引水閘閥初始開度y2;

10、步驟s2-2:減小抽艙門的開度,加大抽艙引水閘閥的開度;

11、步驟s2-3:判斷堵管預(yù)報警是否還存在,若判斷結(jié)果為是,則回到步驟s2-2再次調(diào)整開度;若判斷結(jié)果為否,則延時t2,若結(jié)果仍為否,則進(jìn)入步驟s2-4;

12、步驟s2-4:將抽艙門恢復(fù)初始開度y1、抽艙引水閘閥恢復(fù)初始開度y2,此過程中,若再度觸發(fā)堵管預(yù)報警,且延時t3后堵管預(yù)報警仍存在,則回到步驟s2-1重復(fù)執(zhí)行堵管預(yù)處理流程;若延時t3后堵管報警消失,則繼續(xù)恢復(fù)抽艙門和抽艙引水閘閥的開度,恢復(fù)完成后,堵管預(yù)處理流程結(jié)束。

13、進(jìn)一步的,在步驟s1-2中,根據(jù)泥泵排壓和管內(nèi)流速數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢識別,當(dāng)達(dá)到以下任一條件時,判斷為存在堵管趨勢;若所有條件均不符合,則判斷為暫無堵管趨勢,

14、趨勢識別條件包括:

15、條件(1):根據(jù)傳感器測得的當(dāng)前泥泵排壓pt1和前次泥泵排壓pt0,計算排壓變化量δp,將排壓變化量δp與預(yù)先設(shè)定的最大排壓變化量pδmax進(jìn)行比較,滿足δp=(pt1-pt0)>pδmax;

16、條件(2):根據(jù)傳感器測得的當(dāng)前泥漿流速vt1和前次泥漿流速vt0計算流速變化量δv,將流速變化量δv與預(yù)先設(shè)定的最小流速變化量vδmin進(jìn)行比較,滿足

17、δv=(vt1-vt0)<vδmin;

18、條件(3):將當(dāng)前泥泵排壓pt1與預(yù)先設(shè)定的預(yù)報警排壓值pwarning進(jìn)行比較,滿足pt1>pwarning;

19、條件(4):將當(dāng)前泥漿流速vt1與預(yù)先設(shè)定的預(yù)報警流速值vwarning進(jìn)行比較,滿足vt1<vwarning。

20、進(jìn)一步的,最大排壓變化量pδmax為正值;

21、最小流速變化量vδmin為負(fù)值;

22、預(yù)報警排壓值pwarning小于排岸管線的最高壓力限值palarm;

23、預(yù)報警流速值vwarning大于最低實用流速vp。

24、進(jìn)一步的,最低實用流速vp=kv*vc,其中,kv為比例系數(shù),vc為臨界流速;

25、臨界流速通過下述經(jīng)驗公式計算:

26、vc=(90*cvd)1/3*g1/4*d1/2*vt1/2*dm-1/4

27、式中,臨界流速vc的單位為m/s;cvd為土顆粒體積密度,單位g/cm3;g為重力加速度,單位m/s2;d為管道內(nèi)徑,單位m;vt為顆粒沉速,單位m/s;dm為顆粒平均粒徑單位mm。

28、進(jìn)一步的,根據(jù)疏浚土質(zhì),粉砂取kv=1.20,中粗砂取kv=1.25,礫石取kv=1.30。

29、優(yōu)選的,t1、t2以及t3的時長為3s~10s。

30、進(jìn)一步的,疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法還包括堵管報警流程和堵管處理流程,其中:

31、堵管報警流程包括:

32、步驟s3-1:以固定頻率調(diào)取疏浚船舶上傳感器檢測得到的泥泵排壓和管內(nèi)流速數(shù)據(jù);

33、步驟s3-2:根據(jù)傳感器檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行堵管判定,若存在堵管現(xiàn)象,則進(jìn)入步驟s3-3;若未堵管,則回到步驟s3-1;

34、步驟s3-3:通過延時t4過濾正常施工的數(shù)據(jù)波動,若延時t4后堵管現(xiàn)象仍存在,則發(fā)出堵管報警,堵管報警流程回到步驟s3-1繼續(xù)循環(huán);

35、堵管處理流程包括:

36、步驟s4-1:記錄堵管處理流程開始時刻的泥泵吸口閘閥初始開度y3,泥泵初始轉(zhuǎn)速w;

37、步驟s4-2:判斷當(dāng)前泥泵排壓pt1是否超過預(yù)先設(shè)定的最高壓力限值palarm,若結(jié)果為是,則單獨(dú)增大泥泵吸口閘閥的開度;若結(jié)果為否,則在增大泥泵吸口閘閥的開度的同時加大泥泵的轉(zhuǎn)速;

38、步驟s4-3:判斷堵管報警是否還存在,若結(jié)果為是,則回到步驟s4-2;若結(jié)果為否,則延時t5,若結(jié)果仍為否,則進(jìn)入步驟s4-4;

39、步驟s4-4:將泥泵吸口閘閥恢復(fù)初始開度y3、泥泵恢復(fù)初始轉(zhuǎn)速w,在此過程中,若再度觸發(fā)堵管報警,且延時t6后堵管報警仍存在,則回到步驟s4-1重復(fù)執(zhí)行堵管處理流程;若延時t6后堵管報警消失,則繼續(xù)恢復(fù)泥泵吸口閘閥開度和泥泵轉(zhuǎn)速,恢復(fù)完成后,堵管處理流程結(jié)束。

40、進(jìn)一步的,步驟s3-2中,根據(jù)傳感器檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行堵管判定,當(dāng)達(dá)到以下任一條件時,判斷為存在堵管現(xiàn)象;若所有條件均不符合,則判斷為未堵管;

41、堵管判定條件包括:

42、條件(1):堵管預(yù)處理流程連續(xù)執(zhí)行時間達(dá)到預(yù)定時長tx,堵管預(yù)報警仍存在;

43、條件(2):將當(dāng)前泥漿流速vt1與預(yù)先設(shè)定的最低實用流速vp進(jìn)行比較,滿足vt1<vp。

44、優(yōu)選的,t4、t5以及t6的時長為3s~10s。

45、相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下有益效果:

46、1、本發(fā)明的疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法,利用傳感器檢測到的艙內(nèi)泥泵排壓和排岸管路的管內(nèi)流速來識別堵管趨勢,免去人工判斷和處理的冗長周期,可有效減少堵管對施工帶來的危害。

47、2、本發(fā)明的疏浚船舶堵管的智能感知與應(yīng)對方法利用“趨勢識別”作為堵管預(yù)報警的輔助判定條件,可以忽略復(fù)雜多樣的“趨勢”形成原因,在“堵管現(xiàn)象”形成之前快速進(jìn)行預(yù)處理,可有效降低堵管發(fā)生的概率。

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