水下清淤裝置說(shuō)明書

1、水下清淤裝置說(shuō)明書項(xiàng)目名稱： 水下清淤裝置 申請(qǐng)人：孟慶奕 所 在 學(xué) 院： 水電學(xué)院申 請(qǐng) 人 電 話：申請(qǐng)人電子信箱：383632368 水下清淤裝置說(shuō)明書一. 選題背景 1.我國(guó)的水利設(shè)施及港口淤沙現(xiàn)狀 據(jù)報(bào)道，目前全國(guó)大中型蓄水工程，已累計(jì)淤積泥沙200億噸以上。由于黃土高原的水土流失，有名的“地上懸河”黃河，其中游河段流經(jīng)黃土高原地區(qū)，支流帶入大量泥沙，使黃河成為世界上含沙量最多的河流。最大年輸沙量達(dá)39.1億噸（1933年），最高含沙量920千克/立方米（1977年）。其小北干流是黃河的多沙粗沙段,其年平均輸沙量15.3億t,占全河的90%,同時(shí)也是主要粗

2、沙來(lái)源區(qū),其數(shù)量為6.92億t,占全河的94.6%,加上此段河道游蕩多變及“沙、草、冰”三大影響因素的共同危害,就更加大了黃河水資源利用的難度。因此,水利界素有“黃河泥沙問(wèn)題是具有挑戰(zhàn)性的世界難題”的說(shuō)法。陜西省東雷抽黃灌溉工程的渠首進(jìn)水閘,就處在黃河小北干流中段。渠首上游的黃河門水文站多年平均含沙量37kg/m,汛期平均含沙量67kg/m,非汛期平均含沙量11.7kg/m，最大含沙量933kg/m。多年來(lái)黃河水量偏枯，河槽游蕩性加劇，加上渠首進(jìn)水閘底高程347.362m，目前進(jìn)水閘前河道泥沙面352.0-352.5m,比進(jìn)水閘底高出5m左右，每次灌引水，總會(huì)隨水引進(jìn)大量河床粗沙,使泥沙問(wèn)題難

3、上加難。灌區(qū)總干渠淤沙的中值粒徑，一般變化在0.08-0.225mm，加權(quán)平均0.128mm。上段（1+113.67+100）是粗沙重點(diǎn)淤積段，特別是總干渠的隧洞設(shè)計(jì)流速2.56m/s,出口的渠道設(shè)計(jì)流速1.55m/s,流速的大幅下降，使有害粗沙迅速下沉。多年來(lái)隧洞出口（1+120）的渠床淤沙高達(dá)3.0m（渠道原襯砌高度2.92m，2002年加高至4.0m）,最高達(dá)4.0m左右,泥沙占渠道斷面的68.38%,為0.24-0.30mm，Dmax為0.35-1.0mm,其中粒徑在0.1-1.0mm的有害泥沙占95.53%，粒徑大于0.05mm的泥沙占99.92%?？偢汕纳隙蚊抗镉偕尺_(dá)4.5萬(wàn)m

4、為0.17-0.3mm，總干末段的淤積厚度2.3m,為0.18mm;各二級(jí)抽水站以上的干支渠及田間渠道，淤積也相當(dāng)嚴(yán)重,東雷干渠、新民干渠、南西干渠、加西干渠的淤積厚度均在1.0m以上,中值粒徑D分別為0.215mm、0.21mm、0.19mm，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)泥沙粒徑（0.042-0.071mm）。泥沙已造成各級(jí)渠道有效過(guò)水?dāng)嗝娲蠓葴p小，輸水輸沙能力普遍下降20-40%，決口事故頻出或被迫停水清淤,耽誤了農(nóng)時(shí)黃金灌溉季節(jié)。如南烏牛系統(tǒng)的年斗口用水量占全局用水量的70%左右，其輸水渠道南西干渠總長(zhǎng)9970m，原設(shè)計(jì)過(guò)流量0.74-16m/s，但渠道淤積相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)19951999年對(duì)位于3+750

5、5+650段的泥沙淤積情況觀測(cè)（詳見(jiàn)附表7），淤積泥沙占到渠道設(shè)計(jì)過(guò)水?dāng)嗝娴?0.82；1989年?yáng)|雷系統(tǒng)冬灌33天，泥沙迫使干渠渠首4次停水清淤，有效運(yùn)行僅6.5天，其他三個(gè)灌溉系統(tǒng),也時(shí)常發(fā)生因渠道淤積，被迫停水清淤而影響灌溉的情況。2005年夏灌，是多年不遇的春夏連旱，高北系統(tǒng)合陽(yáng)灌區(qū)由于泥沙淤積，設(shè)計(jì)流量5.98m/s的渠道只允許通過(guò)2.5m，僅為設(shè)計(jì)流量的42%；南烏牛系統(tǒng)流量17m/s以上的渠道僅能通過(guò)13m/s，造成2.7萬(wàn)hm耕地得不到及時(shí)灌溉，旱災(zāi)造成的損失加劇。 由于黃河小北干流，是黃河的多沙粗沙段，其中石英、長(zhǎng)石、角閃石占95%，其布氏硬度在650以上，顆粒呈菱角形和尖角

6、形，對(duì)機(jī)泵及渠系建筑物造成嚴(yán)重磨蝕。據(jù)分析，泥沙粒徑d大于0.05mm以后，對(duì)機(jī)組的磨蝕逐漸增大，當(dāng)d等于0.1-0.5mm時(shí)，磨損強(qiáng)度顯著增大，特別是東雷抽黃四個(gè)二級(jí)抽水站水泵葉輪的直徑大、線速度高，而水泵的磨損程度與轉(zhuǎn)速3次方成正比，使磨蝕破壞異常嚴(yán)重。目前東雷抽黃的水泵，尤其是四個(gè)二級(jí)抽水站的水泵，大修周期不及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的十分之一，水泵出水量下降20%多，能源單耗上升18.7%。 粗沙進(jìn)地，將每年造成430.16hm耕地沙化；清淤泥沙長(zhǎng)期占用群眾耕地，且風(fēng)吹沙跑，造成局部農(nóng)田沙化和環(huán)境惡化。 灌區(qū)設(shè)計(jì)灌溉面積6.8萬(wàn)hm，為高揚(yáng)程多級(jí)電力抽水，9級(jí)抽水累計(jì)最高揚(yáng)程331.71m，加權(quán)平均揚(yáng)

7、程214.75m，多年平均斗口水耗電1.38度/m，塬上四個(gè)灌溉系統(tǒng)中最大耗電1.9度/m,2005年核算斗口行水成本0.721元/m(電費(fèi)另計(jì)),灌區(qū)每年僅粗泥沙上塬，就多耗電134.09萬(wàn)度；94年組織群眾僅對(duì)總干渠上段7km清淤46萬(wàn)m，群眾投勞數(shù)萬(wàn)工日三門峽站多年平均輸沙量約16億噸，平均含沙量35千克/立方米。其下游800公里河床高出地面平均5-10米，每年淤沙4億噸，河床升高約10公分，到2100年共淤沙380億噸，河床升高95米。(2)渭河河床已升高51米，每年升高13公分，2100年河床再升高1235米。黃河開(kāi)封段河床底部高出兩岸地面約3到10米，開(kāi)封市地下已淹埋了自漢唐至今的

8、7個(gè)城市。另一方面，水庫(kù)淤積也是迫在眉睫要解決的難題，有報(bào)道稱，三峽蓄水最嚴(yán)重的問(wèn)題是，泥沙淤積，特別是三峽水庫(kù)庫(kù)尾的泥沙淤積，國(guó)務(wù)院已關(guān)注。臺(tái)灣媒體稱，“艾利”臺(tái)風(fēng)為石門水庫(kù)帶來(lái)2000萬(wàn)噸的淤沙，等于一年正常淤沙量140萬(wàn)噸的14倍。狀況惡劣，讓原本可以使用到2183年的石門水庫(kù)，現(xiàn)在又減少7年壽命。 石門水庫(kù)現(xiàn)在在滿水位202米以下和泥水無(wú)異，而關(guān)系桃園地區(qū)民眾用水的平鎮(zhèn)凈水廠取水口高度為195米，水根本出不來(lái)。為了解決2000萬(wàn)噸淤泥，臺(tái)當(dāng)局打算花80億，一年時(shí)間清除，但這么龐大的金額，足以再蓋2座石門水庫(kù)。據(jù)了解，廣東省現(xiàn)有水庫(kù)的淤積情況相當(dāng)嚴(yán)重，長(zhǎng)年沒(méi)有開(kāi)展過(guò)清淤工作。“砍樹(shù)煉鐵”

9、、“開(kāi)山造田”、“分林到戶”等歷次對(duì)山林植被的毀損，破壞了自然生態(tài)平衡，造成嚴(yán)重的水土流失。近10余年，粵東粵西部分水庫(kù)上游又掀起稀土礦開(kāi)采高潮，水庫(kù)相應(yīng)地經(jīng)歷了淤積速率突增的多個(gè)階段。時(shí)至今日，省內(nèi)水庫(kù)淤積普遍較為嚴(yán)重，有效庫(kù)容一般削減2040。水庫(kù)淤積使蓄水防洪抗旱庫(kù)容不斷損失，導(dǎo)致水庫(kù)防洪抗旱能力及綜合效益降低，威脅城鄉(xiāng)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，也影響正常航運(yùn)。水利建設(shè)長(zhǎng)期以來(lái)比較重視投資新建水庫(kù)，普遍缺乏對(duì)水庫(kù)維護(hù)的投入，缺乏良性循環(huán)、可持續(xù)發(fā)展的水庫(kù)運(yùn)行機(jī)制。其實(shí)，清淤資金比升高堤壩資金要節(jié)約很多，不會(huì)帶來(lái)移民、淹沒(méi)土地等一系列問(wèn)題?；I集維護(hù)資金及時(shí)清淤，是水庫(kù)可持續(xù)運(yùn)行的必要措施。水庫(kù)的

10、泥沙淤積動(dòng)態(tài)管理是非常重要的。據(jù)了解，廣東省大中型水庫(kù)除飛來(lái)峽水庫(kù)等一兩項(xiàng)工程外，均無(wú)有效的排淤設(shè)施，目前無(wú)法實(shí)施汛期排淤。 由此可見(jiàn)泥沙淤積對(duì)水庫(kù)的影響有多大。水庫(kù)淤沙不僅僅會(huì)大大減少水庫(kù)的使用壽命而且時(shí)間一長(zhǎng)泥沙會(huì)板結(jié)而難以清除并且大大減少庫(kù)容。不僅僅是河道與水庫(kù)，港口和湖泊等也要進(jìn)行清淤工作。其工作難以正常進(jìn)行。據(jù)2010年臺(tái)灣原住民族電視臺(tái)報(bào)道由于臺(tái)東富庶漁港五年沒(méi)有進(jìn)行過(guò)漁港清淤工作導(dǎo)致許多漁民和船運(yùn)輸業(yè)者紛紛向臺(tái)東縣政府反應(yīng)，船只進(jìn)出港口時(shí)船底都會(huì)碰到漂流木或是泥沙，船底因此受損，港口的工作無(wú)法進(jìn)行。2.我國(guó)目前所使用的清淤設(shè)備介紹目前我國(guó)所使用的清淤設(shè)備主要有斗輪式清淤船、絞吸式

11、、耙吸式等多種樣式?，F(xiàn)在就對(duì)斗輪式和絞吸式進(jìn)行討論。斗輪上裝有2個(gè)圏架，8個(gè)泥斗安在其上。靠近左舷邊的圏架與驅(qū)動(dòng)器相連，另一圏架則由平板保護(hù)并與吸泥管相連。泥斗的形狀來(lái)源于挖掘干燥土壤的挖掘輪。這意味著其不僅具有切削功能，還具有輸送功能。因此泥斗后部需彎曲以使被切削的土壤能落進(jìn)兩個(gè)圈形平板中，并落入吸泥嘴。這種設(shè)計(jì)僅適于挖掘非粘性土壤。如果挖掘粘性土壤，大部分土壤將遺留在泥斗中，且泥斗易被石頭和殘骸堵塞而出現(xiàn)問(wèn)題。但是與絞吸式挖泥船相比，斗輪式挖泥船因僅限于挖掘松軟土壤其應(yīng)用領(lǐng)域非常窄?；旧蠌奈词褂枚份喪酵谀啻诰蛴操|(zhì)土壤，主要問(wèn)題在于斗輪在施工中易于磨損且不易更換。更換斗輪所需時(shí)間是更換絞

12、刀頭所需時(shí)間的幾個(gè)數(shù)量級(jí)倍數(shù)關(guān)系。而且斗輪形狀使斗輪支臂不可能與地表接觸并出現(xiàn)“拖拽”現(xiàn)象，但其在淺水區(qū)中施工時(shí)受到很大限制。同時(shí)因?yàn)槎份喒ぷ鲿r(shí)吸泥嘴比絞刀頭吸泥嘴高很多，因此在淺水區(qū)施工時(shí)空氣很易被斗輪吸泥嘴吸入。在挖掘斜坡時(shí)同樣會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題。斗輪挖掘易于形成鋸齒狀輪廓，尤其是挖掘粘性土壤時(shí)。而對(duì)于絞吸式，由于它可以適應(yīng)多種土質(zhì)而且工作效率很高因此是很多工程單位的得力工具。但是這種裝置的高效率要從多方面去考慮首先要考慮施工區(qū)域的水下泥質(zhì)情況,根據(jù)泥質(zhì)情況在挖泥時(shí)選擇使用那種絞刀及絞刀齒,其次根據(jù)絞刀功率制訂絞刀下放的深度及進(jìn)步的大小,通常情況下進(jìn)步的大小不能大于絞刀的直徑.進(jìn)步太大易發(fā)生

13、扛勃現(xiàn)象,造成橫移壓力加大影響挖泥效率,并容易造成挖泥質(zhì)量不規(guī)則有梗或淺點(diǎn).要想提高挖泥效率,除注意以上情況,還要根據(jù)施工區(qū)域的泥質(zhì)及工作經(jīng)驗(yàn)掌握好以下幾種工作壓力表的關(guān)系.即橫移壓力,橫移速度,絞刀的轉(zhuǎn)速,絞刀壓力,水下泵排壓,艙內(nèi)泵排壓,真空釋放閥數(shù)值,流速的大小,在濃度最好時(shí)以上各項(xiàng)的關(guān)系情況.掌握好各種關(guān)系的最佳組合才能大大提高挖泥效率。而且絞吸式挖泥船的工作面并不平整。綜上所述，河道水庫(kù)清淤工作非常重要，因此針對(duì)以上不足我們?cè)O(shè)計(jì)出了一種能適應(yīng)多種土質(zhì)而且工作面平整操作簡(jiǎn)單的高效水下清淤裝置。二. 設(shè)計(jì)目的 設(shè)計(jì)一種水下自航式清淤裝置，該裝置可以高效率的對(duì)水庫(kù)、港口、河流、湖泊、風(fēng)景湖

14、護(hù)城河等場(chǎng)地，在不排水、不斷流、不斷航的情況下，對(duì)淤積多種土質(zhì)的淤土的高效率的清理和河床浚深從而保證這些場(chǎng)所的而正常運(yùn)行。以適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展的越來(lái)越高的要求。三裝置介紹1. 裝置簡(jiǎn)易圖1. 鋸齒狀水平切割刀 2.玻璃鋼機(jī)殼 3.鉸刀頭 4.無(wú)縫履帶5.調(diào)整螺旋槳 6.聲納探測(cè)頭 7.散熱片 8.導(dǎo)漿管道 9.履帶驅(qū)動(dòng)輪 10.控制線 11.通氣管 12.伸縮桿 13.氣泵 14.氣囊箱 15. 柴油機(jī)油箱2.外部構(gòu)造裝置的最前面的是1鋸齒狀水平切割刀，用來(lái)對(duì)淤沙面進(jìn)行水平切割，以保證工作面的平整，之后是2玻璃鋼質(zhì)機(jī)殼，輕質(zhì)高強(qiáng)度高耐壓和耐腐蝕是作為機(jī)殼的理想材料；3是鉸刀頭作用是對(duì)淤沙淤泥進(jìn)行

15、切削并收集到暫儲(chǔ)室中；6是聲納探測(cè)頭，會(huì)對(duì)水底的情況進(jìn)行探測(cè)并通過(guò)中央控制臺(tái)傳輸?shù)讲僮鲉T手中的控制器中以便于下一步的操作，7是散熱片由于采用的是玻璃鋼的機(jī)殼材料，而玻璃鋼的熱導(dǎo)性很差，所以內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的熱量很難傳出增加散熱片有利與熱量的導(dǎo)出以增強(qiáng)機(jī)器的使用壽命。8和11是導(dǎo)漿管道和通氣管道。通氣管道在導(dǎo)漿管道內(nèi)部，以此來(lái)保護(hù)通氣管道的完整性；13和14分別是氣泵和氣囊當(dāng)裝置作業(yè)完畢后通過(guò)氣泵給氣囊充氣使得裝置便于回收；10是控制線，用來(lái)連接操控臺(tái)和機(jī)器內(nèi)部的控制中心；兩側(cè)的4履帶和9履帶驅(qū)動(dòng)輪構(gòu)成了裝置的主要驅(qū)動(dòng)設(shè)備，而12則是裝置的減震設(shè)備；裝置后面的是5驅(qū)動(dòng)和調(diào)整螺旋槳，以此來(lái)調(diào)整裝置的工

16、作面深度，并且輔助推進(jìn)裝置的前行；3.內(nèi)部構(gòu)造裝置的內(nèi)部最開(kāi)始也是水平鋸齒狀切割刀，之后為電動(dòng)鉸刀頭，是裝置的很關(guān)鍵的一部分，通過(guò)水下絞刀旋轉(zhuǎn)破土后，利用在吸泥管入口后端的離心式水下泥泵的作用，在吸入口產(chǎn)生一定的真空將絞刀旋轉(zhuǎn)攪松的泥沙隨水吸入泥管中，進(jìn)而進(jìn)入暫儲(chǔ)室。之后的內(nèi)部分為兩層上層是動(dòng)力室和中央控制室主要有柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)還有中央控制臺(tái)所構(gòu)成，其中的柴油機(jī)為履帶的驅(qū)動(dòng)提供動(dòng)力而發(fā)電機(jī)則是為鉸刀頭轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力，中央控制臺(tái)則是整個(gè)裝置的神經(jīng)中樞；下層是暫儲(chǔ)室將收集到的泥漿存儲(chǔ)起來(lái)經(jīng)過(guò)泥漿泵的處理或是卷?yè)P(yáng)機(jī)的處理將泥漿送到指定地點(diǎn)。4.裝置材料介紹1.外殼材料裝置的外殼是采用玻璃鋼材料制造的。

17、之所以選擇玻璃鋼是、強(qiáng)度性能: 玻璃鋼機(jī)箱強(qiáng)度與普通鋼板機(jī)箱的強(qiáng)度相比，由于密度低，其比強(qiáng)度卻比普通鋼板高很多。是普通鋼板的1.7倍。、密度:玻璃鋼的密度介于1.5 2.0之間，只有普通碳鋼的1/41/5，比金屬鋁還要輕1/3左右，而機(jī)械強(qiáng)度去很高，某些方面甚至能接近普通碳鋼水品。例如某些環(huán)氧玻璃鋼，其拉伸、彎曲和壓縮強(qiáng)復(fù)均能達(dá)到400MPa以上。按比強(qiáng)度計(jì)算玻璃鋼不僅僅大大超過(guò)普通碳鋼，而且可以到達(dá)和超過(guò)某些特殊合金鋼的水平。、耐腐蝕性能它不僅不會(huì)象金屬 材料那樣生銹腐蝕；同時(shí)，也不會(huì)象木材那樣腐爛，而且?guī)缀醪槐凰?、油等介質(zhì)所侵蝕，可以代替不銹鋼在化工廠中用來(lái)制造貯罐、管道、泵、閥等，不僅使

18、 用壽命長(zhǎng)，而且不需采取防腐、防銹或防蟲(chóng)蛀等防護(hù)措施，減少了維降費(fèi)用。 玻璃鋼在耐腐蝕方面的應(yīng)用是很廣泛的，國(guó)外一些主要工業(yè)國(guó)家，玻璃鋼用 作耐腐制品方面都在13% 以上，其用量有逐年增高趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)用量也不少， 大都用作金屬設(shè)備的襯里，以保護(hù)金屬。玻璃鋼的耐腐蝕性，主要取決于樹(shù)脂，作為玻璃鋼用的樹(shù)脂，其耐腐蝕性 是好的，但單純的用樹(shù)脂涂覆在金屬表面上，會(huì)出現(xiàn)較嚴(yán)重的龜裂裂縫，起不 到防滲漏和保護(hù)金屬的作用。在樹(shù)脂中添加一定量的玻璃纖維后，將樹(shù)脂中 出現(xiàn)較嚴(yán)重龜裂的可能性轉(zhuǎn)化為數(shù)量眾多的微小裂縫，而這些小裂縫形成一個(gè)貫串裂縫的機(jī)率是很小的，而相互間還有止裂作用，這樣可以阻止化學(xué)溶液介質(zhì)的滲透腐蝕

19、。玻璃鋼不僅對(duì)多種低濃度的酸、堿、鹽介質(zhì)及溶劑有較好的穩(wěn)定性，而且 有抗大氣、海水和微生物作用的良好性能。不過(guò)，對(duì)于不同的腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臉?shù)脂和玻璃纖維及其制品。 關(guān)于玻璃鋼防腐，近幾年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越普遍，顯示了防腐投資少，使用壽命 長(zhǎng)，節(jié)約大量不銹鋼材等方面的優(yōu)越性，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。、耐老化性 優(yōu)質(zhì)的基體樹(shù)脂及抗老化添加劑賦予玻璃鋼持久的抗老化性能，加上其良好的自潔功能使玻璃鋼能保持長(zhǎng)久的亮麗光澤和持久的高強(qiáng)度。優(yōu)質(zhì)的玻璃鋼產(chǎn)品壽命可達(dá)20-50年。 、電氣性能 由于玻璃鋼使用的主要原料是絕緣性能優(yōu)良的樹(shù)脂和玻璃纖維，使得玻璃鋼具有優(yōu)良的絕緣性能，其擊穿電壓高達(dá)10KV/mm，撞

20、擊不產(chǎn)生電火花，不易形成靜電積累。 、電磁性能 玻璃鋼本身無(wú)磁性，相比較塑料、聚氨酯、尼龍等多種有機(jī)材料，它的磁透性是最好的，所以可在抗磁抗電防爆的環(huán)境中安全使用。 、防滑性能 玻璃鋼的表面可設(shè)計(jì)成各種防滑花紋結(jié)構(gòu)或者通過(guò)光面鋪砂等處理，以達(dá)到不同要求的防滑效果。、清潔性能 玻璃鋼表面覆蓋的是樹(shù)脂，它具有不吸水易于清潔的優(yōu)點(diǎn)，遇雨水有自動(dòng)清潔的功能。玻璃鋼具有永不生銹、防潮、防水的優(yōu)良性能，使得它能廣泛用于大氣、水和污水場(chǎng)所。 、計(jì)性能 復(fù)合材料的自身特性賦予玻璃鋼在結(jié)構(gòu)、顏色、外觀、組合方式等方面有著多種多樣的設(shè)計(jì)方式，可以滿足不同客戶的特殊需求。、加工性能 玻璃鋼輕質(zhì)高強(qiáng)的特性使得它能夠進(jìn)

21、行切割、打磨、鉆孔等常規(guī)的加工方式。還可以通過(guò)不同的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)車螺紋等多種連接方式。 四工作原理當(dāng)裝置抵達(dá)指定工作地點(diǎn)后，打開(kāi)聲納探測(cè)器首先對(duì)工作場(chǎng)地進(jìn)行勘測(cè)，以確定裝置的行進(jìn)速度，由于柴油機(jī)位于整個(gè)裝置的偏前方，通過(guò)重力和裝置后面的調(diào)整螺旋槳使裝置頭部向下沉，是挖掘深度不斷加深，當(dāng)裝置內(nèi)暫儲(chǔ)室的泥漿量達(dá)到一定程度時(shí)，整個(gè)裝置趨于水平狀態(tài)并開(kāi)始進(jìn)行平推作業(yè)，高效有序的將水底於物清除。在這一過(guò)程中，因?yàn)榭赡苌婕暗睫D(zhuǎn)彎問(wèn)題所以采用雙發(fā)動(dòng)機(jī)分別對(duì)兩個(gè)履帶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，內(nèi)燃機(jī)與履帶驅(qū)動(dòng)輪軸是通過(guò)齒輪相互連接的，這樣做的另一個(gè)好處是可以加大本裝置的運(yùn)行功率使得工作效率大大提高。除以上的用來(lái)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)柴油機(jī)外

22、還有一個(gè)柴油機(jī)組用來(lái)發(fā)電為聲納探測(cè)器和中央控制器還有鉸刀的轉(zhuǎn)動(dòng)還有氣泵的工作提供電能這個(gè)柴油機(jī)組與發(fā)電機(jī)之間是通過(guò)傳送帶相連的。裝置最后面的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)螺旋槳是由另一臺(tái)柴油機(jī)提供動(dòng)力的螺旋槳與內(nèi)燃機(jī)之間是通過(guò)齒輪來(lái)傳動(dòng)的。這樣來(lái)看整個(gè)裝置中一共有三套柴油機(jī)組。三個(gè)柴油機(jī)組各自工作，互不干擾。其所需的空氣由通氣管提供其所產(chǎn)生的廢氣也是由通氣管提供的。由于整個(gè)內(nèi)燃機(jī)室是在水中是密閉的所以不會(huì)承受水底的壓強(qiáng)而內(nèi)燃機(jī)室又通過(guò)通氣管道與外界大氣相連通所以內(nèi)燃機(jī)室的壓強(qiáng)是外界大氣壓的壓強(qiáng)，所以不會(huì)存在內(nèi)燃機(jī)因?yàn)閴簭?qiáng)無(wú)法無(wú)工作的現(xiàn)象。在內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)通過(guò)散熱片散發(fā)到水中去，以此來(lái)避免由于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的熱

23、量無(wú)法傳出去而簡(jiǎn)短其工作的壽命。當(dāng)裝置在不斷前行時(shí)采集口水下絞刀旋轉(zhuǎn)破土后，利用在吸泥管入口后端的離心式水下泥泵的作用，在吸入口產(chǎn)生一定的真空將絞刀旋轉(zhuǎn)攪松的泥沙隨水吸入暫儲(chǔ)室內(nèi)當(dāng)達(dá)到一定量的時(shí)候，卷?yè)P(yáng)機(jī)開(kāi)始工作把泥漿導(dǎo)出裝置并導(dǎo)入到指定地點(diǎn)，如果需要更大的揚(yáng)程還需要在到指定地點(diǎn)途中增加泵站以到達(dá)把泥漿送到指定地點(diǎn)。操控臺(tái)為可編程操控臺(tái)，在機(jī)身的內(nèi)部其電源由發(fā)電機(jī)提供。下面對(duì)可編程操控臺(tái)可編程控制器（PLC）進(jìn)行介紹：可編程控制器（PLC）的產(chǎn)生和應(yīng)用：20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，由于價(jià)格高、輸入電路不匹配、編程難度大以及難于適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境等原因，未能在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得推

24、廣。1968年，美國(guó)通用汽車公司（GM）為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器，并從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件，立即引發(fā)了開(kāi)發(fā)熱潮。1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺(tái)可編程控制器，并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。隨著PLC功能的不斷完善，性價(jià)比的不斷提高，PLC的應(yīng)用面也越來(lái)越廣。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍

25、通?？煞譃殚_(kāi)關(guān)邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、機(jī)械加工中的數(shù)字控制、機(jī)器人控制、通信和聯(lián)網(wǎng)等。可編程控制器（PLC）的組成和工作原理：PLC從組成形式一般分為整體式和模塊式兩種，但在邏輯結(jié)構(gòu)上基本相同。無(wú)論是整體式還是模塊式，從硬件結(jié)構(gòu)看，PLC都是由CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口單元及擴(kuò)展接口和擴(kuò)展部件、外設(shè)接口及外設(shè)和電源等部分組成，各部分之間通過(guò)系統(tǒng)總線連接。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖2-1所示： 輸入接口中央處理單元CPU輸出接口電源存儲(chǔ)單元圖2-1 PLC基本結(jié)構(gòu)圖1） CPU（中央處理器） CPU是PLC的核心，由運(yùn)算器、控制器、寄存器、系統(tǒng)總線，外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路構(gòu)成。它的功能是接

26、收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等，是PLC不可缺少的組成單元。主要功能包括以下幾個(gè)方面。（1）接收從編程器或者計(jì)算機(jī)輸入的程序和數(shù)據(jù)，并送入用戶程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)。（2）監(jiān)視電源、PLC內(nèi)部各個(gè)單元電路的工作狀態(tài)。（3）診斷編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤，對(duì)用戶程序進(jìn)行編譯。（4）在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，并分析、執(zhí)行該指令。（5）采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。（6）按程序進(jìn)行處理，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)

27、寄存器的內(nèi)容。（7）根據(jù)輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，將結(jié)果送到輸出接口。（8）響應(yīng)中斷和各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的任務(wù)處理請(qǐng)求。2） I/O接口 PLC是通過(guò)各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置能力的限制，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。PLC的對(duì)外功能主要是通過(guò)各種I/O接口模塊于外界聯(lián)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著PLC與外部設(shè)備之間的傳遞信息的作用。I/

28、O模塊分為開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等模塊。3）存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器（內(nèi)存）主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控程序，一般采用只讀存儲(chǔ)器（ROM），具有掉電不丟失信息的特性。用戶程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶根據(jù)工藝要求或者控制功能設(shè)計(jì)的控制程序，早期一般采用隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM），需要后備電池在掉電后保存程序。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲(chǔ)器（EEPROM）或閃存(Flash Memory)，免去了后備電池的麻煩。4）電源模塊 PLC中的電源，是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。

29、電源可分直流和交流兩種類型，交流輸入220VAC或110VAC，直流輸入通常是24V。5）智能模塊 除了上述通用的I/O模塊外，PLC還提供了各種各樣的特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、溫度控制、中斷控制、位置控制、以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程I/O控制、打印機(jī)等專用型或智能型的I/O模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。I/O模塊的類型、品種與規(guī)格越多，系統(tǒng)的靈活性越好，模塊的I/O容量越大，系統(tǒng)的適應(yīng)性就越強(qiáng)。6）編程設(shè)備常見(jiàn)的編程設(shè)備有簡(jiǎn)易手持編程器、智能圖形編程器和基于PC的專用編程軟件。編程設(shè)備用于輸入和編輯用戶程序，對(duì)系統(tǒng)作些設(shè)定，監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程設(shè)備在PLC的應(yīng)用系

30、統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、監(jiān)控運(yùn)行和檢查維護(hù)中是不可缺少的部件，但不直接參與現(xiàn)場(chǎng)的控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟： PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。所謂硬件設(shè)計(jì)，是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)即PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分以下5步進(jìn)行。 1. 熟悉被控對(duì)象 深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)，認(rèn)真調(diào)查研究，收集資料，并于相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相互配合，共同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題。這一階段必須對(duì)被控對(duì)象所有功能全面的了解，對(duì)對(duì)象的各種動(dòng)作及動(dòng)作時(shí)序、動(dòng)作條件、必要的互鎖與保護(hù);電氣系統(tǒng)與機(jī)械、液壓、氣動(dòng)及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系;PLC與其他設(shè)備

31、的關(guān)系，PLC之間是否通信聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)的工作方式及人機(jī)界面，需要顯示的物理量及顯示方式等。 2. 硬件選擇 具體包括如下。 (1) 系統(tǒng)I/O設(shè)備的選擇。輸入設(shè)備包括按紐、位置開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及各種傳感器等。輸出設(shè)備包括繼電器、接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等。(2) 選擇PLC。PLC選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。 (3) PLC的I/O端口分配。在進(jìn)行I/O通道分配時(shí)應(yīng)給出I/O通道分配表，表中應(yīng)包含I/O編號(hào)、設(shè)備代號(hào)、名稱及功能等。(4) 繪制PLC外圍硬件線路圖。畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和

32、PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 (5)計(jì)數(shù)器、定時(shí)器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。 3. 編寫應(yīng)用程序 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容： (1)初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)、計(jì)數(shù)器等進(jìn)行清零，對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位或復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。 (2)檢測(cè)、故障診斷和顯

33、示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)再添加。 (3)保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。 4. 程序調(diào)試程序調(diào)試分為2個(gè)階段，第一階段是模擬調(diào)試、第二階段是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。程序模擬調(diào)試是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。 (1)硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺(tái)PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。 (2)軟件模擬法是在PLC中另外

34、編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。當(dāng)控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，如不能滿足要求，須重新檢查程序和接線，及時(shí)更正軟硬件方面的問(wèn)題。 5. 編寫技術(shù)文件技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說(shuō)明書等。 PLC本質(zhì)上就是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，其工作原理與普通計(jì)算機(jī)類似，具有計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)。但其工作方式卻與計(jì)算機(jī)有著較大的不同，具有一定的特殊性。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式。工作時(shí)逐條順序掃描用戶程序，如果一個(gè)線圈接通或斷開(kāi)

35、，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，需等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。 隨著社會(huì)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)迅猛發(fā)展，控制系統(tǒng)功能越來(lái)越強(qiáng)大，控制過(guò)程也變得越來(lái)越復(fù)雜，系統(tǒng)操作最大透明化已經(jīng)成為一種需要。人機(jī)界面（HMI Human Machine Interface）以其美觀易懂、操作人性化等顯著特點(diǎn)，正好滿足這種需求而得到廣泛的應(yīng)用。人機(jī)界面（HMI）人機(jī)界面的定義 ：人機(jī)界面是指連接可編程控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過(guò)輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。人機(jī)界面產(chǎn)品的組成及工

36、作原理 ：人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件分為兩部分，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如組態(tài)王等）。用戶必須先使用組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行。人機(jī)界面產(chǎn)品的特點(diǎn)：(1) 系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程清晰化；控制過(guò)程可以動(dòng)態(tài)地顯示在HMI設(shè)備上。例如：爐子加熱通斷可以通過(guò)指