本发明涉及一种压载系统技术领域，尤其是涉及一种压载系统、浮船坞和浮船坞系统。
背景技术：
常规的浮船坞压载水系统，通过注入或排出浮船坞压载水舱内的压载水，以实现浮船坞的上浮和下沉功能；浮船坞沉浮作业时，根据舱内的液位信号及浮船坞的吃水信号反馈，调节各压载舱内的进/排水流量，调节精度较低，控制不够灵活，导致浮船坞的功能较为单一。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种压载系统、浮船坞和浮船坞系统，以提高浮船坞压载系统的流量控制精度，使浮船坞可以实现作为下水半潜驳的移船上下驳功能。
第一方面，本发明实施例提供了一种压载系统，该系统应用于浮船坞，系统包括多组压载单元；压载单元与浮船坞的压载水舱对应；压载单元包括注入阀、排出阀、变频水泵和吸入口；注入阀设置于注水口处；排出阀设置于出水口处；变频水泵设置于注入阀和排出阀之间；吸入口设置于浮船坞的压载水舱中；注入阀、排出阀、变频水泵和吸入口均设置在压载管道上；进行移船上驳作业时，外部的控制站控制各压载水舱对应的压载单元中的注入阀或排出阀开启，向各压载水舱对应的压载单元中的变频水泵发送相应的变频信号，以控制变频水泵对应压载水舱的流量，从而使移船上驳过程中，浮船坞保持水平状态。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，压载单元还包括流量计；流量计设置于每个压载水舱对应的压载管道上；流量计用于采集对应压载水舱的流量信号，将流量信号发送至外部的控制站；流量信号包括进水流量或出水流量。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，压载单元还包括变频器；变频器设置于外部的控制站和对应的压载水泵之间；变频器用于接收外部的控制站发送的变频信号，根据变频信号调节压载水泵的频率。
结合第一方面的第二种可能实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，一组或多组压载单元的变频器对应设置有一个滤波器，滤波器用于降低变频信号的谐波干扰。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，压载单元中的注入阀、排出阀、变频水泵设置于泵舱中；压载水泵两端设置有泵出口阀和泵进口阀；设置于同一泵舱中的压载水泵之间设置有连通阀；当泵舱中的一台变频水泵发生故障时，通过开启连通阀，使除故障水泵之外的变频水泵控制故障水泵对应压载水舱的流量。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，当进行沉浮作业时，开启注入阀，通过重力向压载水舱中注水；或者开启排出阀，通过变频水泵以变频或工频的工作模式将压载水舱中的水排出。
第二方面，本发明实施例提供了一种浮船坞，该浮船坞包括上述的压载系统，还包括压载水舱。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能实施方式，浮船坞包括多组压载水舱，多组压载水舱对称分布在浮箱甲板的左舷和右舷。
第三方面，本发明实施例提供了一种浮船坞系统，该系统包括上述的浮船坞，还包括控制站。
结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，控制站用于根据上驳船舶的大小、重量分布、移船上驳速度和潮位变化率，生成各压载水舱的流量数据，根据流量数据生成各压载水舱对应的变频水泵的变频信号。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供了一种压载系统、浮船坞和浮船坞系统，压载系统包括多组压载单元，该压载单元与浮船坞的压载水舱对应；进行移船上驳作业时，外部的控制站控制各压载水舱对应的压载单元中的注入阀或排出阀开启，向各压载水舱对应的压载单元中的变频水泵发送相应的变频信号，以控制变频水泵对应压载水舱的流量，从而使移船上驳过程中，浮船坞保持水平状态。该方式可以提高浮船坞压载系统的流量控制精确度，使浮船坞可以实现作为下水半潜驳的移船上下驳功能，扩展了浮船坞的功能。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种压载系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种浮船坞进行移船上驳作业的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种压载系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种压载系统的变频控制示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种压载系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种压载系统的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种浮船坞的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种浮船坞系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有的浮船坞压载系统向舱内注水时往往只能依靠重力自流实现，而移船上驳时，为保证整个浮船坞保持水平状态，一部分压载水舱需要向舷外排水，另一部分可能需要向舱内注水。如果舱内水位高于外部吃水，将无法实现依靠重力向舱内继续注水。且浮船坞常用的压载水泵为工频泵，如需调节进/出压载水舱的水量时，只能通过支管阀门开度调节，调节精度较差，且不易操作，效率低，不节能。基于此，本发明提供了一种压载系统、浮船坞和浮船坞系统；该技术可以应用于浮船坞进行沉浮作业、以及移船上驳作业中，该技术可以采用相关的软件或硬件实现，下面通过实施例进行描述。
参见图1所示的一种压载系统的结构示意图；该系统包括多组压载单元；压载单元与所述浮船坞的压载水舱对应；图1中以两组压载单元为例进行说明，分别为压载单元10和压载单元11；每组压载单元可以对应一组或多组压载水舱，图1中以一组压载单元对应一组压载水舱为例进行说明；
上述压载单元包括注入阀、排出阀、变频水泵和吸入口；图1中，压载单元10包括注入阀101、排出阀102、变频水泵103和吸入口104；压载单元11包括注入阀111、排出阀112、变频水泵113和吸入口114；注入阀设置于注水口处；排出阀设置于出水口处；变频水泵设置于注入阀和排出阀之间；吸入口设置于浮船坞的压载水舱中；注入阀、排出阀、变频水泵和吸入口均设置在压载管道上；
浮船坞进行移船上驳作业时，外部的控制站控制各压载水舱对应的压载单元中的注入阀或排出阀开启，向各压载水舱对应的压载单元中的变频水泵发送相应的变频信号，以控制变频水泵对应压载水舱的流量，从而使移船上驳过程中，浮船坞保持水平状态。
图2为浮船坞进行移船上驳作业的示意图，可知，在移船上驳作业时，浮船坞的顶部需要保持水平，尽量与码头处于同一水平面上；靠近码头处的浮船坞受到上驳船舶的压力，为了使浮船坞保持水平，远离码头处的浮船坞需要通过压载水舱内填充水，通过水的重力平衡上驳船舶的压力；因此，沿着远离码头的方向，浮船坞内排列的压载水舱，进水量需要越来越多。
上述控制站的部分控制工作可以由计算机通过相关程序控制实现，也可由相关工作人员手动实现。压载单元的变频水泵可以通过调节水泵的频率从而控制水泵的流量；压载水舱内可以设置流量计，用于实时反馈压载水舱的流量，从而提高压载系统的控制流量和控制精度。
本发明实施例提供了一种压载系统，包括多组压载单元，该压载单元与浮船坞的压载水舱对应；进行移船上驳作业时，外部的控制站控制各压载水舱对应的压载单元中的注入阀或排出阀开启，向各压载水舱对应的压载单元中的变频水泵发送相应的变频信号，以控制变频水泵对应压载水舱的流量，从而使移船上驳过程中，浮船坞保持水平状态。该方式可以提高浮船坞压载系统的流量控制精确度，使浮船坞可以实现作为下水半潜驳的移船上下驳功能，扩展了浮船坞的功能。
参见图3所示的另一种压载系统的结构示意图；该系统是在图1的基础上实现的；进一步地，该压载系统中的压载单元还包括流量计，流量计设置于每个压载水舱对应的压载管道上；图3中，压载单元10包括流量计105；压载单元11包括流量计115；该流量计用于采集对应压载水舱的流量信号，将流量信号发送至所述外部的控制站；该流量信号包括进水流量或出水流量。
例如，每个压载舱的支管上设一个流量计，实时监测并反馈每个舱注入或排出的瞬时流量信号。移船作业时，除了常规的根据舱内液位及外部吃水信号进行操作外，还可以根据预配载计算出压载泵的预设流量并对压载舱的水量进行调节，在作业过程中可根据各支管流量信号反馈对压载泵的流量进行控制。由于压载舱容积很大，舱内水位及外部吃水水位会有一定的波动，因此舱内液位测量及外部吃水测量值会有一定的误差。而流量计的测量精度更高，且可以实时反馈，因此控制精度高，操作更加灵活，更适用于下水半潜驳的操作要求。
该压载系统中的压载单元还包括变频器，该变频器设置于外部的控制站和对应的压载水泵之间；变频器用于接收所述外部的控制站发送的变频信号，根据变频信号调节所述压载水泵的频率；且一组或多组压载单元的变频器对应设置有一个滤波器，用于降低变频信号的谐波干扰。
如图4所示的压载系统的变频控制示意图；每台变频水泵可以配置一台变频器，由于整个压载系统中变频水泵的数量较多，且泵舱之间距离较远，变频器无法集中布置，但完全分散布置又不利于操作维护，因此压载泵的变频控制系统采用分布式设计。依据压载泵(即上述变频水泵)的布置位置对其进行分组，布置在同一或相邻压载泵舱内的压载泵作为一组。每一台压载泵配置一台变频器，每一组压载泵的变频器组成一个变频控制柜。图4中所示为两个变频控制柜，分别为#1变频控制柜和#2变频控制柜；每个变频控制柜配置一台滤波器用于降低谐波干扰，分别为#1滤波器和#2滤波器。每个变频控制柜分别从主电网获得一路供电电源，同时与控制室内的控制站设有rs485通信远程接口，用于压载水泵的变频遥控。
参见图5所示的另一种压载系统的结构示意图；上述压载单元中的注入阀、排出阀、变频水泵设置于泵舱中；压载水泵的两端设置有泵出口阀和泵进口阀；一个泵舱中可以设置有多个压载单元，连通阀设置在同一泵舱中的压载水泵之间。当上述泵舱中的一台变频水泵发生故障时，通过开启连通阀，使除故障水泵之外的变频水泵控制所述故障水泵对应压载水舱的流量。
例如，如图5中，泵舱(左)内设置有两个压载单元，分别具有no.1压载水泵和no.2压载水泵；其中，no.2压载水泵控制no.2压载水舱(左)和no.2压载水泵(中左)的流量；no.1压载水泵控制no.1压载水舱(左)和no.1压载水泵(中左)的流量；如果no.2压载水泵发生故障，开启连通阀，可以通过no.1压载水泵控制no.2压载水舱(左)和no.2压载水泵(中左)的流量。
如图2所示，移船上驳作业时，船舶逐步从岸上移至浮船坞上，为使浮船坞保持水平状态，一部分舱需要向舷外排水，一部分舱可能需要向舱内注水。对于不同的压载水舱，注入或排出的压载水量是不同的，而且是时刻变化的，根据上驳船舶的大小及重量分布、移船上驳速度、潮位变化速率等因素通过计算机模拟相关模型进行计算。由于阀门调节流量的能力受限，特别是对于大口径的蝶阀，对于流量变化范围较大的情况，只通过阀门调节的话无法达到要求，操作难度大，控制精度低。且通过阀门调节会导致泵的运行点偏离额定工况，使得泵的效率降低。因此本发明实施例针对于下水半潜驳的操作特点，选用变频水泵作为压载泵，控制站根据上驳船舶的大小、重量分布、移船上驳速度和潮位变化速率，生成各压载水舱的流量数据，并根据所述流量数据生成各压载水舱对应的变频水泵的变频信号，通过调节泵的频率来控制压载泵的流量。通过频率的调节，泵的效率不仅不会受到影响，而且运行功率会随着频率降低而大幅下降，起到节能效果，并能降低运营成本。
通过上述压载系统进行沉浮作业时，开启注入阀，通过重力向压载水舱中注水；或者开启排出阀，通过变频水泵以变频或工频的工作模式将压载水舱中的水排出。图6所示为另一种压载系统的结构示意图；该压载系统具有使浮船坞进行沉浮作业的功能；该压载系统包括专用压载排水泵、吸入管路及阀门附件、分支管路及其阀门附件、舱内吸入口、排出管路及其阀门附件等。该压载系统也可以称为干舱式压载系统，浮箱甲板内的左右舷设置若干泵舱，压载水泵、遥控阀门及吸口排出总管布置在泵舱内。每个泵舱内的压载泵数量根据压载舱的数量及泵舱的数量进行确定。图5以左侧泵舱为例进行说明，每个泵舱设置两台压载泵，每台压载泵控制两个压载水舱；右舷泵舱的压载系统与左舷泵舱的压载系统对称布置。
浮船坞在移船作业时，下水半潜驳船的移船顶面与码头顶面保持在同一平面，通过压载系统对压载水舱内的水进行配载。由于移船上驳时，一部分舱需要向舷外排水，一部分舱可能需要向舱内注水，且所需的流量根据不同的工况而不同。移船上驳时舱内外水位差可能比较接近，会影响重力进水的效果。如果舱内水位高于外部吃水，将无法实现向舱内继续注入。且重力进水的流量很难控制，因此图6所示的压载系统，无法实现兼作下水半潜驳的功能。
浮船坞下沉时，打开舷侧注入阀及每个舱的支管阀，由于压载水舱内外存在水位差，外部水利用重力自流进水压载舱；浮船坞上浮时，关闭注入阀，打开支管阀及排出总管上的排出阀，启动压载泵，通过压载泵将压载舱内的水排至舷外，泵舱内的压载泵可以具备互为备用功能。如其中1台压载泵发生故障，可通过开启联通阀，利用另外1台压载泵进行排水。常规浮船坞是通过注入或排出浮船坞压载水舱内的压载水以达到浮船坞的下沉或上浮功能。浮船坞下沉时，由于压载水舱内外存在水位差，通常利用重力自流进水实现。浮船坞上浮时，通过压载泵将压载舱内的水排至舷外。
浮船坞在上浮工况时，所有压载泵同时开启，将舱内的压载水排出，因此图6中所示的压载水泵通常选用工频水泵即可满足要求，不同压载水舱的水量可以通过支管阀上的阀门进行调节，然而如需调节进/出压载水舱的水量时，只能通过支管阀门开度调节，调节精度较差，且不易操作，效率低，不节能。
本发明实施例提供的压载系统，目的在于使浮船坞既可以实现原有的下沉及上浮功能，同时又可以兼作下水半潜驳，实现移船上驳的功能。上述压载系统的结构示意图中，泵舱的数量以及压载泵的布置同常规浮船坞是保持一致的。
本发明实施例提供的压载系统，可以通过压载水泵，实现动力向舱内注水功能。压载水泵采用变频水泵，在移船上驳时根据不同的工况，通过调节泵的频率控制压载泵的流量。既可以实现作为常规浮船坞的沉浮作业，还可以实现作为下水半潜驳的移船上下驳功能。在至每个压载舱的支管上设流量计，移船作业时，除了常规的根据舱内液位及外部吃水信号进行控制外，还可以根据预配载计算出压载泵的预设流量，在作业过程中可根据各支管流量信号反馈对压载泵的流量进行控制，控制精度高，操作更加灵活。
浮船坞下沉时，仍可采用重力进水方式。打开舷侧注入阀、泵进口阀及每个舱的支管阀，由于压载水舱内外存在水位差，外部水利用重力自流进水压载舱；浮船坞上浮时，打开支管阀、泵进口及排出总管上的排出阀，其他阀门关闭，启动压载泵，通过压载泵将压载舱内的水排至舷外。移船上驳作业时，对于需要向舱外排水的压载舱，通过压载泵将压载舱内的水排至舷外。对于需要向舱内注水的压载舱，采用压载泵动力注入水，打开注入阀，泵出口阀及各支管阀，其他阀门关闭，同时启动压载泵。这样可以使得整个浮船坞通过压载水外部调拨，保持水平状态，实现移船上驳的功能；泵舱内的压载泵可以具备互为备用功能。如其中一台压载泵发生故障，可通过开启连通阀，利用另外一台压载泵进行注水或排水。
如前所述，本发明不仅实现了浮船坞的沉浮功能，还能实现浮船坞的下水半潜驳，优势明显。具有如下的优点：
(1)具备通过压载水泵向压载舱内动力注水的功能，注水流量不受外部吃水和舱内外水位差的限制，可以在不同情况下实现压载水水量调节功能，完全满足下水半潜驳的作业要求。
(2)为满足下水半潜驳的流量变化需求，采用变频水泵，泵的流量可以根据调节频率控制，不再仅仅通过调节阀门开度来控制流量。根据水泵频率及功率的变化原理，频率降低，功率会随之大幅下降，因此通过变频调节可以起到节能环保，降低运营成本的目的。分区分组布置的变频器具有分散集中的特点，相对完全集中的设计，减小了设备尺寸，使布置更加灵活；而相对于完全分散的设计，减少了电网一次侧开关的数量，节约了布置空间的同时降低了投资成本。
(3)通过支管上设置的流量计，测量进/出舱的流量，根据流量信号对舱内水位及压载泵流量进行控制，测量精度更高，控制更加灵活。
本发明实施例还提供了一种浮船坞，如图7所示，该浮船坞包括上述压载系统70和压载水舱71。该浮船坞包括多组压载水舱，多组压在水舱对称分布在浮箱甲板的左舷和右舷。
本发明实施例提供的浮船坞，与上述实施例提供的压载系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例还提供了一种浮船坞系统，如图8所示，该浮船坞系统包括浮船坞80，还包括控制站81。该控制站用于根据上驳船舶的大小、重量分布、移船上驳速度和潮位变化速率，生成各压载水舱的流量数据，根据流量数据生成各压载水舱对应的变频水泵的变频信号。
本发明实施例提供的浮船坞系统，与上述实施例提供的压载系统和浮船坞具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
本发明实施例提供的压载系统、浮船坞和浮船坞系统，结合常规浮船坞及下水半潜驳的作业特点，既可以实现常规浮船坞的作业功能，同时也可以兼作下水半潜驳，实现移船上下驳的作业功能。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。