基于神经网络PID的疏浚管道泥浆流速控制

疏浚作业中,泥浆管道内物料的组成、粒径、浓度等随水下地形土质等变化很大,易造成流速波动甚至堵管、爆管等故障,因此泥浆流速稳定控制对泥浆输送的效率和安全具有重要意义;疏浚管道输送系统具有非线性、大时滞和参数时变等特征,传统PID控制方法效果不佳,故此将BP神经网络和传统PID控制算法相结合,并将其应用于泥浆流速控制中;以河海大学管道输送实验平台为对象,采用受控自回归CAR模型描述泥泵变频器频率与管道泥浆流速之间的关系,通过实验和数值处理对模型进行离线辨识;在此基础上通过仿真对比传统PID、单神经元PID和BP-PID的流速控制性能,发现BP-PID控制器的超调量仅为3.8%,响应时间为11 s,控制性能较好;最后通过在体积浓度-10%到-30%泥浆范围内,泥浆浓度小幅度和大幅度增减实验,对流速控制方法进行了验证,结果表明在浓度平缓或剧烈波动时,采用BP-PID控制算法的流速控制系统,均能够在保证输送安全的前提下,快速、稳定地达到目标流速,具有较好的自适应控制性能。

疏浚管道加气输送阻力特性研究

针对绞吸式挖泥船在输送泥浆过程中遇到阻力大,易堵管,能耗高等问题,分析了加气助送的可行性,在不同管道参数、泥浆参数、流量参数的条件下,采用分层流动模型和段塞流动模型对其进行了计算.结果表明在分层流动状态下,输入一定流量的气体会减小管道的阻力,在段塞流动状态下,输入气体会增大管道的阻力.

疏浚管线阻力系数计算模型及典型工程应用

疏浚管路浆体阻力系数是水力式挖泥船输送受限施工工况产能预测的基础指标,针对阻力系数的计算,国内外公式繁多,但均属于半经验半理论公式,试验条件较为理想、公式适用性有一定限制,往往无法有效指导实际生产施工。文中介绍了利用挖泥船施工历史数据进行浆体阻力系数推算的方法,并开发阻力系数计算软件,以绞吸船在天津临港长距离吹填施工为例进行了案例分析,可为相似工况的产能预测项目提供依据。

疏浚管路阻力损失计算方法的分析

管道输沙阻力损失计算是江河湖泊、港口航道疏浚工程中的一个基本问题,它是设计管道浆体输送系统的重要参数,直接关系到动力设备的选型和运行的能耗。文章重点以疏浚工程中泥沙的输送为研究对象,对管内两相流动的阻力特性及临界流速问题进行了初步研究,并实验研究了泥沙在不同的浓度和速度下的阻力特性,对3种模型的阻力损失计算模型进行了检验、分析和评价。结果表明Jufin&Lopatin是一个比较好的计算模型。对于颗粒的不均匀性的影响,科学的方法能提高计算模型的计算精度。

基于BPPID的疏浚管道稳定流速控制

针对疏浚管道输送过程中,泥浆管道流速难以控制,输送泥浆所需功耗较大、管道磨损严重甚至会出现堵管、爆管等风险,文章通过河海大学自主研发的疏浚泥泵管道输送实验台和MATLAB仿真手段,对绞吸挖泥船管道输送的稳定控制方法进行研究;在采用系统辨识对实验台进行建模的基础上,提出一种基于BP神经网络的PID控制器,将BPPID与传统PID控制器进行仿真对比分析,并利用模型实验台分别进行了流速阶跃实验和流速跟踪实验;仿真和实验结果表明,BPPID控制器具有自适应自学习能力,在工况复杂多变的环境中,随时间推移具有更好的系统响应速率,并能大幅度降低控制系统的超调量,适用于对超调量较为敏感的泥浆管道输送系统,为实际绞吸挖泥船输泥管道的稳定流速控制提供参考。

疏浚管系作业全自动控制系统

针对耙吸挖泥船提高施工效率、减少人工成本和燃油消耗问题,进行疏浚管系作业全自动控制系统的研究。在挖泥船疏浚作业时,由于环境和操作流程复杂,传统的半自动疏浚集成控制系统,在多人操作时,会出现泥浆堵住疏浚管路的问题。设计了疏浚管系闸阀控制器(ADSS)、低浓度排放控制器(ALMO)、自动泥门控制器(ABMC)和高压冲水泵控制器(AJC),来实现疏浚挖泥管系全自动控制系统,提高泥浆流速、降低泥浆浓度,防止泥浆堵管,同时减少人工成本,降低燃油消耗,使耙吸挖泥船挖泥施工效率得到很大的提高。

基于SAE云平台的疏浚管道磨损远程监测平台设计

为了实时监测疏浚管道磨损情况,避免爆管风险,延长管道使用寿命,设计了一种基于SAE云平台的疏浚管道磨损远程实时监测平台。在对SAE云平台的架构原理进行分析的基础上,提出了监测平台的总体设计方案,进行了SAE云服务器的部署和云数据库的设计,利用HTTP GET方法实现数据传输。最后,经管道磨损实验台的调试验证,监测平台能够远程实时获取所测管段的壁厚信息,实现了数据的远程接收、显示和存储,具有较好的可行性和可靠性。

港口航道泥沙淤积的疏浚管理探讨

对湖泊或港口进行清淤疏浚是为了在在港口的建设和维护过程中,增强航道的通航能力以及提高河道的蓄洪能力。因此不可避免的会产生大量泥沙淤积,造成疏浚泥大量堆叠的问题。同时,在对被污染的湖泊进行修复和治理的过程中,由生态疏浚造成的泥沙淤积使得疏浚泥的处理变得更加困难。由泥沙淤积造成的水污染不容小觑,故而对港口航道泥沙淤积的疏浚管理工作势在必行。

疏浚管道金属材料冲蚀磨损性能

疏浚工程中,输送管道内壁面受到泥砂浆的持续冲刷,导致管道冲蚀磨损严重。为选择输合理的输送管道材质,以提高疏浚管道的抗冲蚀性能,降低其维修和更换频率,采用冲蚀试验与理论分析的方法,以常见管材Q235为参照对象,对比5种可用于制作耐磨排泥管道的耐磨金属材料的冲蚀性能,包括Cr15铸铁、Cr26铸铁、Fedur■40合金、中锰钢、信铬钢。根据材料表面扫描电镜(SEM)图像,分析不同冲蚀角度下材料磨损类型。结果表明:冲蚀磨损过程中,各耐磨金属材料同时承受多种磨损作用,合金材料中起支撑作用的软质组分容易因切削、塑性疲劳断裂等因素而被剥离,而较硬的碳化物等组分则在松动后容易被颗粒撞击脱落;除Q235外,其余材料的磨损率均随着冲蚀角度的增加而增大;信铬钢、Fedur■40合金在中、小冲蚀角度下的耐磨性能表现优秀,若价格与加工性能合适,建议选作疏浚管道金属材料。

耐磨蚀BMS1400钢疏浚管开裂的原因

耐磨蚀BMS1400疏浚管在服役过程中出现开裂渗漏,通过宏观观察、化学成分分析、力学性能试验、显微组织观察和断口分析等方法,分析了疏浚管开裂的原因。结果表明:BMS1400疏浚钢管的开裂是在氢致腐蚀、加工应力以及外力划伤等多因素综合作用下导致的应力腐蚀开裂;疏浚过程中,管体浸泡在海水中易发生氢致开裂,钢板预弯长度不足、预弯弧度不当及过弯量不足均会使预弯区域产生较大的应力集中,服役过程中管体表面划伤使应力集中域产生氢致裂纹,最终导致管道发生开裂。

新型耐磨疏浚管的开发及其性能研究

针对目前传统疏浚管耐磨性较差、需频繁维修或更换的问题,研发了一种新型的钢胶复合疏浚管。通过采用包容式复合加工工艺,增加钢网胶层,形成耐磨层＋钢网胶层＋金属管的3层复合结构,其耐磨层材料主要由聚脲弹性体、丁腈橡胶和天然橡胶配制而成。经测定,耐磨层材料各项性能优异。新型钢胶复合疏浚管经过多个疏浚工程、多种土质工况下为期近1年的实船应用,结果表明：其耐磨性能比传统钢质疏浚管提高了2倍以上,降低了换管频率,减少了备件成本,应用效果显著。

疏浚管道磨损远程实时监测系统研究

为实时获取疏浚管道的磨损信息,避免爆管事故,延长管道使用寿命,进行了基于超声波测厚机理和SAE云平台的疏浚管道磨损远程实时监测系统的研究.首先提出了总体设计方案,然后研制了基于STM32的超声波管壁测厚装置,并利用Matlab进行多点数据拟合校准,解决了疏浚管道壁厚测量精度不高的问题,利用SAE云平台结合GPRS远程通信及GPS定位技术等开发了远程监测平台,实现了测厚终端与监测中心的数据交换,最后利用管道磨损试验平台进行了管道壁厚监测试验.结果表明:疏浚管道磨损远程实时监测系统工作稳定,具有较高的可靠性.

神华黄骅港疏浚管理的新模式

黄骅港航道回淤量大、工作面广、工况复杂,传统疏浚管理模式在黄骅港有一定的局限性。为了能真实反映施工情况,达到高效、精细的目的,经过多年实践和探索,采用扁平式日常管理、数字化精确管理、全方位监控管理相结合的方法,在黄骅港航道疏浚管理上创立了一种新型的疏浚管理模式。该管理模式在黄骅港航道疏浚工程中得到了良好应用,使疏浚情况得到了真实反映,提高了参建各方对黄骅港航道疏浚效果的认识,实现了黄骅港疏浚的高效化、精细化。

山东某港区风化花岗岩的特性及对疏浚管线的磨蚀性

基于强风化花岗岩具有遇水崩解软化的特性,从崩解土质在管线中运移规律以及土质颗粒分布、颗粒形状、圆度、硬度等方面,对管线输送物料过程中的磨损量进行分析评价。依据管线断面不同位置磨损量大小,提出管道底部磨损量大的主要原因是受到粒径在0.25-5 mm砾砂和粒径大于5 mm的花岗岩残块的摩擦、冲击和切削管道壁面作用所致,探讨了管道磨损规律。

基于ECT的疏浚管道泥浆浓度测量

本文运用ECT技术对疏浚管道内泥浆的浓度进行了测量,提出了可以用于计算疏浚管道内泥浆浓度的数学模型。运用仿真计算的方法对ECT传感器进行优化设计,并利用现有的加气输送试验台结合优化设计后的ECT传感器进行了相关实验。实验结果表明,在初始测量阶段的误差较大,随着测量进行误差减小。当泥浆的浓度在25%-40%之间时ECT传感器的计算值与实际值之间的误差相对较小。

长江航道维护疏浚管理系统的研发与应用

针对目前长江航道维护疏浚管理业务的需求,本文基于B/S模式和层次结构,融合了大数据分析等先进算法,研发并构建了"互联网+"航道疏浚维护示范应用系统,实现了航道疏浚维护业务的智能化管理。

神华黄骅港疏浚管理的新模式

神华黄骅港航道工程是长期的、大型的疏浚项目,传统疏浚管理模式在黄骅港有一定的局限性,经过多年的实践和探索,采用扁平式日常管理、数字化精确管理、全方位监控管理相结合的管理模式,实现了黄骅港疏浚的高效率、精细化、全方位、高质量,走出了一条具有黄骅港特色的疏浚管理新模式。

外籍船舶在黄骅港的疏浚管理实践

通过对外籍船舶(塔科拉)在黄骅港的施工管理工作进行分析和总结,对国外疏浚船舶在国内的施工管理工作进行了有益的探索。

改性松浦支渠疏浚底泥吸附重金属离子的研究

中国河流每年产生大量的疏浚底泥,大量堆积不仅占用土地资源,而且对环境还有很大的影响。底泥的二次利用显得尤为重要,基于以废制废的原则,提高底泥资源化利用的价值,以松花江松浦支渠疏浚底泥为目标,对其进行资源利用。首先以丙烯酸、富马酸为原料,以过硫酸铵为引发剂制备聚AA-FA,以磷酸氢二钠中和制得聚AA-FA磷酸盐。利用聚AA-FA磷酸盐对热解的疏浚底泥进行改性,制备得到聚AA-FA改性松浦支渠疏浚底泥。研究发现聚AA-FA改性松浦支渠疏浚底泥对于重金属离子具有较强的吸附作用。在添加量质量分数为9%时脱除离子的能力最高可达到99%,脱除不同离子的能力由大到小顺序为Ni^(2+)、Pb^(2+)、Cr^(3+)。

中英规范关于疏浚工程施工精度的对比分析

随着国际疏浚业的不断发展,对疏浚工程施工精度的要求日趋提高,对比分析中英疏浚工程规范的差异,能够提升我国水运企业在海外疏浚行业的竞争力。全面总结了中英疏浚工程规范体系的设计理念和特点,对比分析了中英规范在水下验收测线间距、水深测量精度、疏浚精度方面的差异,以及对设备选型、施工效率和浚后验收测量的影响。以东帝汶Tibar Bay港口项目疏浚工程为例,展示了在实际疏浚工程中,通过对比中英疏浚规范,合理选择疏浚参数,优化施工工艺,进而减少高标准对施工效率和成本的负面影响,保障工程顺利履约,为准确运用国内外标准提供了有益的指导。