絞吸挖泥船模擬機實現.pdf

1、隨著疏浚行業(yè)不斷發(fā)展的市場需求和科技進步，挖泥船制造技術得到不斷更新和完善，使其向更加大型化、自動化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展，挖泥船的系統(tǒng)結構、操作規(guī)范等也越來越復雜，因此疏浚模擬機的研制顯得越來越重要。 本文介紹了絞吸挖泥船模擬機實現的相關研究工作，它是江蘇省科技廳的科技公關項目“大型特種工程船自動化系統(tǒng)關鍵設備開發(fā)”中的一個重要子課題。本文的“絞吸挖泥船輸送系統(tǒng)沿程壓降優(yōu)化計算方案”和“絞吸挖泥船排泥管工況預測模型”等研究成果已經

2、在疏浚自動化工程中得到初步應用，并獲得了一些肯定。針對傳統(tǒng)水力學經驗公式只適用于特定土質范圍，不能滿足絞吸挖泥船實際應用中常出現的多種土質混合現象，本文提出一種根據不同土質選用適當公式的優(yōu)化計算方案。由此可以根據傳感器獲得的土質特征判斷當前管道段土質，然后使用相應計算方案計算管道壓降。模擬試驗結果表明采用此方案后，在絞吸挖泥船常見土質范圍內計算精度明顯提高。根據現有水力學理論不能直接通過計算來預測絞吸挖泥船排泥管工況的現狀，本文建立了排

3、泥管的管道模型，并在此基礎上給出一種基于采樣系統(tǒng)的絞吸挖泥船排泥管工況預測模型。模型計算結果與實際數據對比結果表明本預測模型基本滿足工程預測要求。在挖泥模擬系統(tǒng)中，分析了已有絞刀電機模型，得到絞刀電機的機械特性曲線和絞刀的機械特性曲線，并給出以兩條曲線的交點來確定絞刀電機的穩(wěn)態(tài)工作點的例子。最后在模擬現實系統(tǒng)中，根據目前國內外發(fā)展的情況給出了我國絞吸挖泥船模擬機的模擬現實效果，軟件部分采用近年來熱門的高開發(fā)效率平臺C＃.NET 實現。隨

4、著疏浚行業(yè)不斷發(fā)展的市場需求和科技進步，挖泥船制造技術得到不斷更新和完善，使其向更加大型化、自動化、環(huán)?；姆较虬l(fā)展，挖泥船的系統(tǒng)結構、操作規(guī)范等也越來越復雜，因此疏浚模擬機的研制顯得越來越重要。 本文介紹了絞吸挖泥船模擬機實現的相關研究工作，它是江蘇省科技廳的科技公關項目“大型特種工程船自動化系統(tǒng)關鍵設備開發(fā)”中的一個重要子課題。本文的“絞吸挖泥船輸送系統(tǒng)沿程壓降優(yōu)化計算方案”和“絞吸挖泥船排泥管工況預測模型”等研究成果已經在

5、疏浚自動化工程中得到初步應用，并獲得了一些肯定。針對傳統(tǒng)水力學經驗公式只適用于特定土質范圍，不能滿足絞吸挖泥船實際應用中常出現的多種土質混合現象，本文提出一種根據不同土質選用適當公式的優(yōu)化計算方案。考慮現有理論、土質本身特點以及這些土質在輸送過程中的不同表現把它們分成以下粘塑性物料、非粘性物料和膠結固化物料,然后對這三種分類分別提出計算方法。對于土質為純粘塑性物料的情況屬于傳統(tǒng)計算方法比較適用的范圍，因此不對原方案作改動。非粘性物料為主

6、要成分時采用Duran的重力理論模型來計算。泥漿含膠結固化物料時采用兩相載體的思想，但不直接使用Wasp的方法，而是綜合上兩種計算方法得到一個較簡單的公式。由此可以根據傳感器獲得的土質特征判斷當前管道段土質，然后使用相應計算方案計算管道壓降。模擬試驗結果表明采用此方案后，在絞吸挖泥船常見土質范圍內計算精度明顯提高。根據現有水力學理論不能直接通過計算來預測絞吸挖泥船排泥管工況的現狀，本文建立了排泥管的管道模型，并在此基礎上給出一種基于采樣

7、系統(tǒng)的絞吸挖泥船排泥管工況預測模型。包括壓力預測、流速預測、濃度預測和平均濃度預測。絞吸挖泥船的工況監(jiān)測目前已經進入實際應用階段，但監(jiān)控能力還非常有限。其中對排泥管工況監(jiān)測的研究的進展比較緩慢，傳統(tǒng)方案大多靠安裝大量傳感器來實現一部分的參數監(jiān)測，對工況預測的研究就更加鮮有所聞。本文的絞吸挖泥船的工況預測數學模型結合了工況的監(jiān)測和預測，并且避免了陳舊方案安裝大量傳感器所帶來的成本負擔和其它負面影響，同時又可以保留大量數據供事故分析及科研使

8、用。更重要的是這樣的系統(tǒng)與排泥管輔助決策系統(tǒng)緊密關聯，它作為為排泥管輔助決策系統(tǒng)的接口，使得實現當前絞吸挖泥船輔助決策系統(tǒng)中所缺少的排泥管防沉淀、防爆管決策模塊成為可能模型計算結果與實際數據對比結果表明本預測模型基本滿足工程預測要求。在絞刀電動機拖動系統(tǒng)的模型中，由于缺乏調速系統(tǒng)的詳細資料和技術數據，不能建立其精確的模型，在絞刀電動機的特性方程中不能確定其電樞電壓U的動態(tài)值。為此將這個問題簡化為求取拖動系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)工作點來解決。因此在挖泥

9、模擬系統(tǒng)中，分析了已有挖掘模型和絞刀電機模型，得到絞刀電機的機械特性曲線和絞刀的機械特性曲線，并給出以兩條曲線的交點來確定絞刀電機的穩(wěn)態(tài)工作點的例子。通過這種方法可以計算出挖掘不同土質時的絞刀電機工作點，這樣輔助決策系統(tǒng)就可以通過土質把挖泥系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)結合起來。 最后在模擬現實系統(tǒng)中，根據目前國內外發(fā)展的情況給出了我國絞吸挖泥船模擬機的模擬現實效果和軟件方案，軟件部分采用近年來熱門的高開發(fā)效率平臺C＃.NET 實現。由于軟件工