一种耙吸船环保阀及使用方法与流程

本发明属于疏浚设备技术领域，特别涉及一种耙吸船环保阀及使用方法。

背景技术：

珊瑚礁是造礁石珊瑚群体死亡后其残骸经过漫长的地质作用而形成的岩土体。礁体还包括附着其外表的活珊瑚。珊瑚是中生代和现代热带海洋中的主要造礁动物，故通常称为造礁石珊瑚。随着我国开发海洋的活动的不断增加，我国在珊瑚礁分布广泛的南海、南沙群岛的疏浚筑岛建设活动越来越多，而作为具备自挖自装自吹能力、机动灵活、抗风浪能力强、生产效率高等特点的大型自航耙吸船在相应的疏浚筑岛项目中被广泛使用。

耙吸船是一种装备有耙头挖掘机具和水力吸泥装置的大型自航、装舱式的挖泥船。施工时将耙臂放入水下一定深度，使耙头与泥面接触，通过船上的推进装置，使挖泥船在航行中拖带耙头前移，对水下土层的泥沙进行耙松和挖掘，再通过泥泵的抽吸作用从耙头的吸口吸入挖掘的泥浆，经过泥泵的排出端和排泥管将泥浆装入挖泥船自身的泥舱中。为了增加装舱土方量，耙吸船通过调节溢流筒进行溢流，将泥舱内浓度低的泥水混合物将通过溢流筒流至船外，使其可继续装载浓度较大的泥浆，当船舶达到设定装载量时，即停止疏浚挖泥作业。

耙吸船在施工作业时，泥舱内浓度低的泥水混合物将通过溢流筒流至船外，空气被带入泥水混合物中。空泡的产生是由于泥舱内液面与溢流筒内液面存在高低差，泥舱内的泥水混合流体在水跃作用下冲刷进入溢流筒内的液面里，在溢流筒中部位置产生大量的空泡，空泡从水下逸出水面时，相应空泡夹带了大量的细颗粒物，使其扩散并增加了更大范围水域的浑浊度，对海洋环境造成了严重的影响。耙吸船在施工过程中由于泥舱溢流产生的长距离带状漂浮的空泡污染水体。

考虑到珊瑚的存活、生长对于生态环境要求较高，耙吸船如何开展环保疏浚，降低对珊瑚礁生态环境的影响已经成为研究的重点内容。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种耙吸船环保阀，有效地避免了泥舱溢流泥浆在溢流过程中产生污染空泡，进而达到环保要求。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种耙吸船环保阀，包括泥舱，连通泥舱和大海的溢流筒，包括位于所述溢流筒内部的阀板，所述阀板设有贯穿所述阀板且与所述阀板表面平行的转轴，所述阀板与所述转轴之间活动连接并能绕所述转轴转动，所述转轴两端固定连接所述溢流筒的内壁；所述阀板一端设有一固定件，所述固定件铰接连接件，所述连接件上端设有液压油缸，所述液压油缸能控制所述所述连接件上下移动从而带动所述阀板绕所述转轴转动。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：

进一步的，所述阀板为圆形且面积小于所述溢流筒的截面积。

进一步的，所述阀板的面积为所述溢流筒的截面积的90％。这样可以保证，环保阀在关闭状态时，溢流筒内仍有10％的溢流通流面积，用于保证泥舱内的液面不会上升过快，从而泥舱内的泥水溢出甲板面。

进一步的，所述连接件由相互铰接的连接杆和导杆组成，连接杆铰接所述固定件，所述导杆上端设有液压油缸，所述液压油缸能控制所述所述导杆上下移动从而带动所述阀板绕所述转轴在水平面与垂直面之间转动。其目的是为了保证连接件上下移动灵活，能够实现阀板在水平面与垂直面之间的转动。

进一步的，为了保证导杆的行程位置，所述导杆外设有导向管，所述导杆在所述导向管内上下移动，以保证液压油缸的行程，精确地在阀板上执行，

进一步的，所述固定件为耳板，所述耳板铰接连接件。

进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和液位传感器，所述控制器分别与所述液位传感器和所述液压油缸电性相连；

所述液位传感器用于监控所述泥舱的液面高度，将液面高度信号传送到控制器；

所述控制器按设定参数计算分析所述阀板绕所述转轴转动的角度，并最后所述液压油缸发送相应的电信号；

所述液压油缸根据收到的电信号控制导杆上下移动，带动所述阀板转动到经过所述控制器分析的角度。

为了解决本发明的技术问题，还提供了一种耙吸船环保阀的使用方法，本发明的使用方法包括设有手动和自动两种控制模式。

其中，所述阀板水平状态时为环保阀的关闭状态，所述阀板垂直状态时为环保阀的全开状态，所述阀板绕所述转轴转动，从水平状态到垂直状态的转动角度大小为环保阀的开度大小。

t1为延时设定值，h为泥舱液面，hy为溢流口上边缘高度，δh为泥舱液面与溢流口上边缘的高度差，δh＝h－hy；δhh为设定的δh的控制上限值，δhl为设定的δh的控制下限值；环保阀开度初始给定值l的设定是在此开度时，进舱量与溢流量基本相等；s为开度变化大小的一个微调行程。

其中，所述手动控制模式为根据液位传感器测量的液位高度信号，直接手动设定环保阀开度。

所述自动控制模式包括施工状态，位于所述施工状态之前的第一停工状态和位于所述施工状态之后的第二停工状态。

所述第一停工状态的环保阀为全开状态，此时为两台泥泵都没合排的状态。

所述施工状态为只要有一台泥泵合排的状态。

所述施工状态的具体步骤为：

步骤一：泥泵合排，延时t1后环保阀为全关状态，h逐渐升高，一段时间后高过hy，当δh大于δhh时，延时t1后给出“打开”信号，使环保阀行至环保阀开度初始给定值l；

步骤二：当环保阀开度在初始给定值l后，δh仍然大于δhh，延时t1后给出“开大”信号，开度再加大一个s，加大溢流量，开度继续增加s直到δh小于δhh；

当δh仍然小于δh1，延时t1后给出“开小”信号，开度再减小一个s，减小溢流量，开度继续减小s直到δh大于δh1；

当δhl＜δh＜δhh时，环保阀保持原来的开度不动。

这样控制的目标就使泥舱液面始终保持在比溢流口上边缘高δhl到δhh之间。溢流筒升高(或降低)泥舱液面也跟着升高(或降低)。

所述第二停工状态为两台泥泵都脱排的状态，所述第二停工状态的具体步骤为：环保阀的开度回归至初始给定值l，降至δh≤0时，延时t1后让环保阀为全开状态。全开的目的是减小涌浪对环保阀阀板的冲击。

其中，由于有单泵和双泵两种施工工况并考虑到阀板的磨损等情况，故l值必须是可设定的，由挖泥长根据具体情况设定参数。

由于单泵和双泵两种施工工况所要求的微调行程s是不一样的，故s值也必须是可设定。

正常施工时如果环保阀或液压油缸等出故障使环保阀打不开或开度不够，则会引起泥舱的进舱量大于溢流量，泥舱液位会超出控制上限值δhh并继续升高，这时如果不采取措施，泥舱就有没顶的危险。

为了避免此风险，本发明的安全保护措施有：

1、设泥舱液面高位报警(ha)；

2、设泥舱液面高高位报警(hha)；当液面到达高高位时，报警并打开低浓度排外阀，低浓度排外阀需手动关闭。

3、设泥舱液面最高位报警(hhh)；如果低浓度排外阀有故障打不开，则泥舱液面升至高高位后还会继续升高，当液面到达最高位时，报警并输出耙头自动离地信号，起耙时间t2后，再延时t3后输出泥泵脱排信号，使泥泵脱排。

泥舱液面最高位报警(hhh)有两种情况，一种是由液位传感器测得实际高度比设置值大，另一种是泥舱液面到达浮子开关的高度。任一情况出现则发出“泥舱液面最高位报警”。

4、高位报警、高高位报警及最高位报警时，进行报警。

5、在疏浚台装有1个自锁式按钮开关，功能是“环保阀应急全开”。此按钮复位后系统处于手动控制模式。

其中：t2为耙自动离地时间；t3为耙自动离地后到泥泵出清水的时间。

与现有技术相比本发明的有益效果为：

1、本发明的环保阀限制了流出船的泥水，溢流筒内的液面将逐渐上升，直至与泥舱的液面高度相同，流出的泥水将不会因为流体重力冲刷，在溢流筒中部位置产生空泡污染将大幅度地减少，也就大幅度地减少了船外空泡漂浮，进而达到环保的要求。

2、本发明研发的环保阀智能化程度高，能够自动监测、计算调节环保阀的开口度，对溢流筒内的液面高度进行控制，使其与泥舱内液面基本持平，避免泥水混合物流出时因重力冲刷产生大量空泡，大幅度降低了施工水域浑浊度及其范围，整个施工过程更加环保。

3、本发明的成功研制，也使得在研制过程中将全部自主掌握环保阀的相关技术，同时为以后类似需要进行环保阀改造的船舶，可根据其船舶特点进行特定要求的相应改造，不仅改造费用较低，而且不受制于国外相关疏浚设备商。

附图说明

图1为本发明现有技术中耙吸船溢流施工过程中的原理示意图；

图2为本发明实施例所述的安装了耙吸船环保阀之后耙吸船溢流施工过程中原理示意图；

图3为本发明实施例所述的在溢流筒内安装了环保阀的结构示意图；

1-阀板，2-连接杆，3-导杆，4-导向管，5-液压油缸，6-转轴，7-耳板，8-泥舱液面，9-溢流口上边缘，10-泥舱，11-大海，12-环保阀。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据权利要求书和下面的说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例

一种耙吸船环保阀，包括泥舱10，连通泥舱10和大海11的溢流筒，还包括位于所述溢流筒内部的阀板1，所述阀板1设有贯穿所述阀板1且与所述阀板1表面平行的转轴6，所述阀板1与所述转轴6之间活动连接并能绕所述转轴6转动，所述转轴6两端固定连接所述溢流筒的内壁；所述阀板1一端设有一耳板7，所述耳板7铰接连接件，所述连接件由相互铰接的连接杆2和导杆3组成，连接杆2铰接所述耳板7，所述导杆3上端设有液压油缸5，所述液压油缸5能控制所述所述导杆3上下移动从而带动所述阀板1绕所述转轴6在水平面与垂直面之间转动。

其中，所述阀板1水平状态时为环保阀12的关闭状态，所述阀板1垂直状态时为环保阀12的全开状态，所述阀板1绕所述转轴6转动，从水平状态到垂直状态的转动角度大小为环保阀12的开度大小，所述阀板1从水平状态到垂直状态转动，环保阀12的开度逐渐增加。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进：

在一优选方案中，所述阀板1为圆形且所述阀板1的面积为所述溢流筒的截面积的90％。

在一优选方案中，所述导杆3外设有导向管4，所述导杆3在所述导向管4内上下移动。

在一优选方案中，还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和液位传感器，所述控制器分别与所述液位传感器和所述液压油缸5电性相连；

所述液位传感器用于监控所述泥舱10的液面高度，将液面高度信号传送到控制器；

所述控制器按设定参数计算分析所述阀板1绕所述转轴6转动的角度，并最后所述液压油缸5发送相应的电信号；

所述液压油缸5根据收到的电信号控制导杆3上下移动，带动所述阀板1转动到经过所述控制器分析的角度。

本发明工作过程是：利用液位传感器监控泥舱液面8，将液面信号传送到控制器内，控制器按设定参数计算分析环保阀的开度，并最后向控制环保阀的开度的液压油缸5发送相应的电信号，环保阀实现相应的开度，使泥舱液面8始终保持在比溢流口上边缘9高δhl到δhh之间。溢流筒升高(或降低)泥舱液面8也跟着升高(或降低)。

为了解决本发明的技术问题，还提供了一种耙吸船环保阀的使用方法，本发明的使用方法包括设有手动和自动两种控制模式。

其中，t1为延时设定值，h为泥舱液面8，hy为溢流口上边缘9高度，δh为泥舱液面8与溢流口上边缘9的高度差，δh＝h－hy；δhh为设定的δh的控制上限值，δhl为设定的δh的控制下限值；环保阀12开度初始给定值l的设定是在此开度时，进舱量与溢流量基本相等；s为开度变化大小的一个微调行程。

所述手动控制模式为根据液位传感器测量的液位高度信号，直接手动设定环保阀12开度。

所述自动控制模式包括施工状态，位于所述施工状态之前的第一停工状态和位于所述施工状态之后的第二停工状态。

所述第一停工状态的环保阀12为全开状态，此时为两台泥泵都没合排的状态。

所述施工状态为只要有一台泥泵合排的状态。

所述施工状态的具体步骤为：

步骤一：泥泵合排，延时t1后环保阀12为全关状态，h逐渐升高，一段时间后高过hy，当δh大于δhh时，延时t1后给出“打开”信号，使环保阀12行至环保阀12开度初始给定值l；

步骤二：当环保阀12开度在初始给定值l后，δh仍然大于δhh，延时t1后给出“开大”信号，开度再加大一个s，加大溢流量，开度继续增加s直到δh小于δhh；

当δh仍然小于δh1，延时t1后给出“开小”信号，开度再减小一个s，减小溢流量，开度继续减小s直到δh大于δh1；

当δhl＜δh＜δhh时，环保阀12保持原来的开度不动。

这样控制的目标就使泥舱液面8始终保持在比溢流口上边缘9高δhl到δhh之间。溢流筒升高(或降低)泥舱液面8也跟着升高(或降低)。

所述第二停工状态为两台泥泵都脱排的状态，所述第二停工状态的具体步骤为：环保阀12的开度回归至初始给定值l，降至δh≤0时，延时t1后让环保阀12为全开状态。全开的目的是减小涌浪对环保阀12阀板1的冲击。

本实施例中的环保阀12在多个珊瑚礁疏浚工程中进行了长时间的应用，工程应用实践表明，该环保阀12可大幅度降低了对海洋环境的影响，施工过程更加环保。

总之，该环保阀12改造安装费用低，应用效果良好，且其经济、社会效益明显。安装了环保阀12的耙吸船，可应用于环保要求较高的疏浚工程。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。