权利要求
1.一种海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：海底矿物采集装置包括：机械式收集装置(200);
主收集回路(500)，包括主管道(501)和第一流体泵(502)，所述主管道(501)的一端连接所述机械式收集装置(200)，所述主管道(501)的另一端连接第一流体泵(502)的泵进口(5021)，第一流体泵(502)的泵出口(5022)连接有输出管道(504)，所述输出管道(504)用于连接矿物收集装置;
反冲洗回路(400)，连接所述主收集回路(500)，用于将主收集回路(500)中的矿石向机械式收集装置(200)输送;
截止阀门(600)，设于所述输出管道(504)上;
作业方法包括以下步骤：
状态判定：所述采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定，采集装置的状态包括堵塞和正常;
若所述采集装置的状态为堵塞时，进行反冲洗作业：关闭第一流体泵(502)和截止阀门(600)，同时使机械式收集装置(200)反向工作向外部排出矿物，然后启动反冲洗回路(400)将主收集回路(500)中的矿石向机械式收集装置(200)输送，持续作业总时间t后关闭所述反冲洗回路(400)，再打开第一流体泵(502)和截止阀门(600)，机械式收集装置(200)正向工作时重复状态判定步骤;
若所述采集装置的状态为正常时，保持截止阀门(600)和第一流体泵(502)开启、机械式收集装置(200)正向工作收集海底矿物，并重复状态判定步骤。
2.如权利要求1所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述反冲洗回路(400)包括第二流体泵(401)和第一支管(402)，所述第一支管(402)的一端连接第二流体泵(401)的出口，所述第一支管(402)的另一端连接所述输出管道(504)，所述第一支管(402)与所述输出管道(504)的连接点位于所述截止阀门(600)和所述泵出口(5022)之间，所述第一支管(402)上设置第一阀门(404);
所述反冲洗回路(400)还包括第二支管(405)，所述第二支管(405)的一端连接所述第一支管(402)，所述第二支管(405)与所述第一支管(402)的连接点位于所述第一阀门(404)与所述第二流体泵(401)之间，所述第二支管(405)的另一端连接所述主管道(501)，所述第二支管(405)上设有第二阀门(403);
所述主管道(501)上还设有第三阀门(505)，所述第三阀门(505)位于所述第二支管(405)与所述主管道(501)的连接点和所述泵进口(5021)之间;
反冲洗作业包括以下步骤：
S1：关闭第一流体泵(502)和截止阀门(600)，同时使机械式收集装置(200)反向工作;
S2：在第二阀门(403)打开、第一阀门(404)关闭、第三阀门(505)关闭的情况下，启动第二流体泵(401)，并持续第一作业时间t1;
S3：关闭第二流体泵(401);
S4：关闭第二阀门(403)、打开第一阀门(404)和第三阀门(505)，启动第二流体泵(401)，并持续作业时间t2;
S5：关闭第二流体泵(401)、第一阀门(404)和机械式收集装置(200)。
3.如权利要求2所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述第二流体泵(401)为轴流泵。
4.如权利要求1所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：海底矿物采集装置还包括：
流量传感器(100)，用于检测主管道(501)内流体的流量Q;
第一压力传感器(101)，用于检测所述采集装置所处海域的压力P1;
第二压力传感器(102)，用于检测所述主管道(501)内部的压力P2;
功率传感器，用于检测所述第一流体泵(502)的电机(503)的功率W;
所述作业方法还包括以下步骤：
在状态判定步骤之前，设定比对参数：
所述电机(503)的额定功率为W额定，
所述主管道(501)内流体的额定流量为Q额定，
所述主管道(501)的内外压差的设计值为ΔP;
进行采集装置的状态判定时的判定条件包括：
条件一：Q
条件二：P1-P2>ΔP×70%，
条件三：W
当条件一、条件二、条件三同时满足，且持续时间大于第一设定时间T1时，判断所述采集装置的状态为堵塞。
5.如权利要求4所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：采集装置还包括压力保持回路(300)，压力保持回路(300)包括第三支管(303)，所述第三支管(303)的一端连通所述主管道(501)，所述第三支管(303)的另一端与外界海域连通，所述第三支管(303)上设有第四阀门(302);
采集装置的状态还包括堵塞风险高;
所述采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定时的判定条件包括：
条件四：P1-P2>ΔP×50%;
当条件四满足时，且持续时间大于第二设定时间T2时，判断所述采集装置的状态为堵塞风险高;
作业方法还包括以下步骤：
若判定所述采集装置的状态为堵塞风险高时，进行保护作业：打开第四阀门(302)将海水从第三支管(303)注入主管道(501)中，直至P0
6.如权利要求5所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述第四阀门(302)为调节阀;
所述保护作业步骤中，调节第四阀门(302)的开度，将海水从第三支管(303)注入主管道(501)中，直至ΔP×20%≤P1-P2≤ΔP×50%。
7.如权利要求1所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述机械式收集装置(200)包括：
收集罩(210);
连接管(211)，固设于所述收集罩(210)上并将所述主管道(501)与收集罩(210)的内腔连通;
螺旋输送器，设置于所述收集罩(210)的内腔中;
其中，所述机械式收集装置(200)正向工作时，所述螺旋输送器正转，将矿石向连接管(211)的入口输送;
所述机械式收集装置(200)反向工作时，所述螺旋输送器反转，将矿石向海底输送。
8.如权利要求7所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述螺旋输送器包括同轴连接的正向螺旋输送器(201)和反向螺旋输送器(203)，所述连接管(211)对应正向螺旋输送器(201)和反向螺旋输送器(203)的连接处。
9.如权利要求8所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述收集罩(210)上固设有矿物输送格栅(202)，所述矿物输送格栅(202)对应所述正向螺旋输送器(201)和反向螺旋输送器(203)的连接处设置，所述正向螺旋输送器(201)和反向螺旋输送器(203)的连接处位于所述矿物输送格栅(202)和所述连接管(211)之间。
10.如权利要求9所述的海底矿物采集装置的自动化作业方法，其特征在于：所述正向螺旋输送器(201)与所述反向螺旋输送器(203)的螺距为矿石平均粒径的3~4倍;
所述矿物输送格栅(202)包括多个半圆环形片状结构的格栅片(2021)，所述格栅片(2021)与所述正向螺旋输送器(201)的转轴同轴，所述多个格栅片(2021)间隔设置并通过连接杆(2022)连接形成半圆形镂空管状结构，所述格栅片(2021)通过连接件与所述收集罩(210)固定连接，相邻格栅片(2021)之间的间隙为矿石平均粒径的1/3~1/2倍。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及深海采矿技术领域，尤其是一种海底矿物采集装置的自动化作业方法。
背景技术
[0003]矿物采集装置一般包括设置于采集管路端部的机械收集器，采集管路上设置离心泵，离心泵提供动力在采集管路中产生负压，将海水从机械收集器吸进采集管路，与水混合形成矿浆，由下向上将矿浆输送。
[0004]但是，在矿物收集过程中，由于海底矿物分布不均，导致收集装置管道内矿浆浓度具有较大的波动，易造成离心泵或管道内部堵塞。一旦发生堵塞，不仅会中断作业，严重影响采矿效率，更需将整个矿物采集装置或采矿车回收至水面进行人工清理，作业成本高昂，且受海况影响大，窗口期短。
发明内容
[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种海底矿物采集装置的自动化作业方法，从而自动监控采集装置的工作状态，当发生堵塞时，进行自动清理排堵作业，提高采矿效率，降低作业成本。
[0006]本发明所采用的技术方案如下：
一种海底矿物采集装置的自动化作业方法，海底矿物采集装置包括：机械式收集装置;
主收集回路，包括主管道和第一流体泵，所述主管道的一端连接所述机械式收集装置，所述主管道的另一端连接第一流体泵的泵进口，第一流体泵的泵出口连接有输出管道，所述输出管道用于连接矿物收集装置;
反冲洗回路，连接所述主收集回路，用于将主收集回路中的矿石向机械式收集装置输送;
截止阀门，设于所述输出管道上;
作业方法包括以下步骤：
状态判定：所述采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定，采集装置的状态包括堵塞和正常;
若所述采集装置的状态为堵塞时，进行反冲洗作业：关闭第一流体泵和截止阀门，同时使机械式收集装置反向工作向外部排出矿物，然后启动反冲洗回路将主收集回路中的矿石向机械式收集装置输送，持续作业总时间t后关闭所述反冲洗回路，再打开第一流体泵和截止阀门，机械式收集装置正向工作时重复状态判定步骤;
若所述采集装置的状态为正常时，保持截止阀门和第一流体泵开启、机械式收集装置正向工作收集海底矿物，并重复状态判定步骤。
[0007]其进一步技术方案在于：
所述反冲洗回路包括第二流体泵和第一支管，所述第一支管的一端连接第二流体泵的出口，所述第一支管的另一端连接所述输出管道，所述第一支管与所述输出管道的连接点位于所述截止阀门和所述泵出口之间，所述第一支管上设置第一阀门;
所述反冲洗回路还包括第二支管，所述第二支管的一端连接所述第一支管，所述第二支管与所述第一支管的连接点位于所述第一阀门与所述第二流体泵之间，所述第二支管的另一端连接所述主管道，所述第二支管上设有第二阀门;
所述主管道上还设有第三阀门，所述第三阀门位于所述第二支管与所述主管道的连接点和所述泵进口之间;
反冲洗作业包括以下步骤：
S1：关闭第一流体泵和截止阀门，同时使机械式收集装置反向工作;
S2：在第二阀门打开、第一阀门关闭、第三阀门关闭的情况下，启动第二流体泵，并持续第一作业时间t1;
S3：关闭第二流体泵;
S4：关闭第二阀门、打开第一阀门和第三阀门，启动第二流体泵，并持续作业时间t2;
S5：关闭第二流体泵、第一阀门和机械式收集装置。
[0008]所述第二流体泵为轴流泵。
[0009]海底矿物采集装置还包括：
流量传感器，用于检测主管道内流体的流量Q;
第一压力传感器，用于检测所述采集装置所处海域的压力P1;
第二压力传感器，用于检测所述主管道内部的压力P2;
功率传感器，用于检测所述第一流体泵的电机的功率W;
所述作业方法还包括以下步骤：
在状态判定步骤之前，设定比对参数：
所述电机的额定功率为W额定，
所述主管道内流体的额定流量为Q额定，
所述主管道的内外压差的设计值为ΔP;
进行采集装置的状态判定时的判定条件包括：
条件一：Q
条件二：P1-P2>ΔP×70%，
条件三：W
当条件一、条件二、条件三同时满足，且持续时间大于第一设定时间T1时，判断所述采集装置的状态为堵塞。
[0010]采集装置还包括压力保持回路，压力保持回路包括第三支管，所述第三支管的一端连通所述主管道，所述第三支管的另一端与外界海域连通，所述第三支管上设有第四阀门;
采集装置的状态还包括堵塞风险高;
所述采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定时的判定条件包括：
条件四：P1-P2>ΔP×50%;
当条件四满足时，且持续时间大于第二设定时间T2时，判断所述采集装置的状态为堵塞风险高;
作业方法还包括以下步骤：
若判定所述采集装置的状态为堵塞风险高时，进行保护作业：打开第四阀门将海水从第三支管注入主管道中，直至P0
[0011]所述第四阀门为调节阀;
所述保护作业步骤中，调节第四阀门的开度，将海水从第三支管注入主管道中，直至ΔP×20%≤P1-P2≤ΔP×50%。
[0012]所述机械式收集装置包括：
收集罩;
连接管，固设于所述收集罩上并将所述主管道与收集罩的内腔连通;
螺旋输送器，设置于所述收集罩的内腔中;
其中，所述机械式收集装置正向工作时，所述螺旋输送器正转，将矿石向连接管的入口输送;
所述机械式收集装置反向工作时，所述螺旋输送器反转，将矿石向海底输送。
[0013]所述螺旋输送器包括同轴连接的正向螺旋输送器和反向螺旋输送器，所述连接管对应正向螺旋输送器和反向螺旋输送器的连接处。
[0014]所述收集罩上固设有矿物输送格栅，所述矿物输送格栅对应所述正向螺旋输送器和反向螺旋输送器的连接处设置，所述正向螺旋输送器和反向螺旋输送器的连接处位于所述矿物输送格栅和所述连接管之间。
[0015]所述正向螺旋输送器与所述反向螺旋输送器的螺距为矿石平均粒径的3~4倍;
所述矿物输送格栅包括多个半圆环形片状结构的格栅片，所述格栅片与所述正向螺旋输送器的转轴同轴，多个格栅片间隔设置并通过连接杆连接形成半圆形镂空管状结构，所述格栅片通过连接件与所述收集罩固定连接，相邻格栅片之间的间隙为矿石平均粒径的1/3~1/2倍。
[0016]本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，在矿物采集装置中设置反冲洗回路，反冲洗回路连接主收集回路，对采集装置是否堵塞进行检测，当检测到堵塞后，通过截止阀门将采集装置与矿物收集装置断开连接，通过反冲洗回路对主收集回路中的矿石进行冲洗，将矿石从机械式收集装置中排出，实现自动监控采集装置的工作状态，自动清理排堵，提高采矿效率，降低作业成本。
[0017]同时，本发明还存在如下优势：
(1)采用外置的流体泵——第二流体泵吸取海水，将第二流体泵的出口通过第一支管和第二支管分别连通第一流体泵的进口管路和出口管路，采用先冲洗主收集回路后冲洗第一流体泵本体的方式将主收集回路中的堵塞的矿石进行疏通，利用机械式收集装置的反向工作将从主管道入口排出的矿石返回海底，反冲洗作业过程无需拆解管道，不影响采矿作业设备主体结构，提升了作业效率。
[0018](2)通过对主管道内外压力、流量监控以及对电机的功率的监控，根据第一流体泵中矿石量多少的特性进行采集装置堵塞状态的判定，以常规简单的监测手段实现堵塞的自动判断和监控。
[0019](3)在主管道的入口一侧设置一条可控制与海域连接的第三支管，将第一流体泵的物料来源分为水和矿石两种，通过水和矿石的两者在主管道内的混合降低主管道内矿浆的浓度，减小堵塞风险，采用预防与自动排堵相结合的方案，根据主管道内外压差大小进行提前响应，进行堵塞预防，使主管道内的压力维持在较为安全的水平，堵塞预防与自动排堵形成双重保证，显著降低因堵塞导致的非计划停机概率，特别适合于环境复杂、维修困难的深海采矿作业场景，有效提升了整个采矿系统的稳定性和经济性。
附图说明
[0020]图1为本发明海底矿物采集装置的安装位置示意图。
[0021]图2为本发明海底矿物采集装置的立体图。
[0022]图3为本发明海底矿物采集装置的主视图。
[0023]图4为本发明机械式收集装置的结构示意图。
[0024]图5为本发明机械式收集装置的爆炸图。
[0025]图6为本发明矿物输送格栅的结构示意图。
[0026]其中：
100、流量传感器;101、第一压力传感器;102、第二压力传感器;
200、机械式收集装置;210、收集罩;211、连接管;201、正向螺旋输送器;202、矿物输送格栅;2021、格栅片;2022、连接杆;
203、反向螺旋输送器;
300、压力保持回路;302、第四阀门;303、第三支管;
400、反冲洗回路;401、第二流体泵;402、第一支管;403、第二阀门;404、第一阀门;405、第二支管;
500、主收集回路;501、主管道;502、第一流体泵;5021、泵进口;5022、泵出口;503、电机;504、输出管道;505、第三阀门;
600、截止阀门;700、集矿车;800、切削机构。
具体实施方式
[0027]下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
[0028]实施例一：
如图1-图4所示，本实施例的海底矿物采集装置的自动化作业方法，海底矿物采集装置包括：机械式收集装置200，正向工作时用于收集海底矿物。
[0029]主收集回路500，包括主管道501和第一流体泵502，主管道501的一端连接机械式收集装置200，主管道501的另一端连接第一流体泵502的泵进口5021，第一流体泵502的泵出口5022连接有输出管道504，输出管道504用于连接矿物收集装置;
反冲洗回路400，连接主收集回路500，用于将主收集回路500中的矿石向机械式收集装置200输送;
截止阀门600，设于输出管道504上;
作业方法包括以下步骤：
状态判定：采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定，采集装置的状态包括堵塞和正常;
若采集装置的状态为堵塞时，进行反冲洗作业：关闭第一流体泵502和截止阀门600，同时使机械式收集装置200反向工作向外部排出矿物，然后启动反冲洗回路400将主收集回路500中的矿石向机械式收集装置200输送，持续作业总时间t后关闭反冲洗回路400，再打开第一流体泵502和截止阀门600，机械式收集装置200正向工作时重复状态判定步骤;
若采集装置的状态为正常时，保持截止阀门600和第一流体泵502开启、机械式收集装置200正向工作收集海底矿物，并重复状态判定步骤。
[0030]具体的，海底有三类矿物：多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物，海底矿物采集装置安装于集矿车700内部，对于松散地平铺于海底表面的矿物，采用机械式收集装置200直接收集，若矿物附着或嵌生在海底基岩上，需先剥离再收集，集矿车700上安装切削机构800，切削机构800位于机械式收集装置200的前方，集矿车700在海底行进，切削机构800首先对附着矿体进行破碎和剥离，再由机械式收集装置200收集矿体，然后通过主收集回路500提供的吸力将矿体输送至矿物收集装置。输出管道504连接矿物收集装置，矿物收集装置具体为矿物提升系统，矿物提升系统将矿物输送出集矿车700。
[0031]对于机械式收集装置200来说，在矿物采集过程中，将分散在海底的矿石聚集在主管道501的入口，即为正向工作，将来自主管道501的入口的矿石分散洒落至海底的逆过程为反向工作。
[0032]在矿物采集装置中设置反冲洗回路400，反冲洗回路400连接主收集回路500，对采集装置是否堵塞进行检测，当检测到堵塞后，通过截止阀门600将采集装置与矿物收集装置断开连接，通过反冲洗回路400对主收集回路500中的矿石进行冲洗，将矿石从机械式收集装置200中排出，实现自动监控采集装置的工作状态，自动清理排堵，提高采矿效率，降低作业成本。
[0033]机械式收集装置200可采用星轮式收集机构。
[0034]本实施例中，如图4、图5所示，机械式收集装置200包括：收集罩210、连接管211和螺旋输送器。
[0035]连接管211，固设于收集罩210上并将主管道501与收集罩210的内腔连通，连接管211连接主管道501的入口;
螺旋输送器，设置于收集罩210的内腔中;
其中，机械式收集装置200正向工作时，螺旋输送器正转，将矿石向连接管211的入口输送;
机械式收集装置200反向工作时，螺旋输送器反转，将矿石向海底输送。
[0036]具体的，如图4、图5所示，螺旋输送器包括同轴连接的正向螺旋输送器201和反向螺旋输送器203，连接管211对应正向螺旋输送器201和反向螺旋输送器203的连接处。
[0037]进一步，收集罩210上固设有矿物输送格栅202，矿物输送格栅202对应正向螺旋输送器201和反向螺旋输送器203的连接处设置，正向螺旋输送器201和反向螺旋输送器203的连接处位于矿物输送格栅202和连接管211之间。具体的，矿物输送格栅202用于阻挡位于连接管211入口前方的矿石的掉落，并且可供海水进入连接管211。
[0038]如图6所示，正向螺旋输送器201与反向螺旋输送器203的螺距为矿石平均粒径的3~4倍;矿物输送格栅202包括多个半圆环形片状结构的格栅片2021，格栅片2021与正向螺旋输送器201的转轴同轴，多个格栅片2021间隔设置并通过连接杆2022连接形成半圆形镂空管状结构，格栅片2021通过连接件(图中未示出)与收集罩210固定连接，相邻格栅片2021之间的间隙为矿石平均粒径的1/3~1/2倍。
[0039]机械式收集装置200是一个半封闭机构，有利于收集海底矿物;正向螺旋输送器201与反向螺旋输送器203的螺旋方向相反、协同旋转，将海底的矿石颗粒拢起并输送至矿物输送格栅202上方被输送格栅202隔挡后，在第一流体泵502的作用下进入连接管211，矿物输送格栅202的前部(半圆形镂空管状结构的凸出面)面向集矿车700的前进方向，后部(半圆形镂空管状结构的内凹面)正对连接管211，矿石颗粒在螺旋输送器的推动下，经连接管211进入主收集回路500的主管道501入口。
[0040]实施例二：
在实施例一的基础上，如图2、图3所示，本实施例的海底矿物采集装置的自动化作业方法中反冲洗回路400包括第二流体泵401和第一支管402，第一支管402的一端连接第二流体泵401的出口，第一支管402的另一端连接输出管道504，第一支管402与输出管道504的连接点位于截止阀门600和泵出口5022之间，第一支管402上设置第一阀门404;
反冲洗回路400还包括第二支管405，第二支管405的一端连接第一支管402，第二支管405与第一支管402的连接点位于第一阀门404与第二流体泵401之间，第二支管405的另一端连接主管道501，第二支管405上设有第二阀门403;
主管道501上还设有第三阀门505，第三阀门505位于第二支管405与主管道501的连接点和泵进口5021之间;
反冲洗作业包括以下步骤：
S1：关闭第一流体泵502和截止阀门600，同时使机械式收集装置200反向工作;
S2：在第二阀门403打开、第一阀门404关闭、第三阀门505关闭的情况下，启动第二流体泵401，将海水经过第一支管402、第二支管405输送至主管道501中，将主管道501中的矿石向机械式收集装置200中输送，并持续第一作业时间t1，具体可以为十分钟;
S3：关闭第二流体泵401;
S4：关闭第二阀门403、打开第一阀门404和第三阀门505，启动第二流体泵401，将海水从第一支管402中经过输出管道504进入第一流体泵502，将第一流体泵502本体中的矿石进行冲洗，通过主管道501输送至机械式收集装置200中，并持续作业时间t2，具体可以为十分钟;
S5：关闭第二流体泵401、第一阀门404和机械式收集装置200。
[0041]具体的，第二流体泵401为轴流泵。第一流体泵502为离心泵。
[0042]本实施例中反冲洗作业持续作业总时间t=t1+t2。
[0043]采用外置的流体泵——第二流体泵401吸取海水，将第二流体泵401的出口通过第一支管402和第二支管405分别连通第一流体泵502的进口管路和出口管路，采用先冲洗主收集回路500后冲洗第一流体泵502本体的方式将主收集回路500中的堵塞的矿石进行疏通，利用机械式收集装置200的反向工作将从主管道501入口排出的矿石返回海底，反冲洗作业过程无需拆解管道，不影响采矿作业设备主体结构，提升了作业效率。
[0044]如图2、图3所示，海底矿物采集装置还包括：流量传感器100、第一压力传感器101、第二压力传感器102。
[0045]流量传感器100，用于检测主管道501内流体的流量Q;
第一压力传感器101，用于检测采集装置所处海域的压力P1;
第二压力传感器102，用于检测主管道501内部的压力P2;
功率传感器，用于检测第一流体泵502的电机503的功率W;
作业方法还包括以下步骤：
在状态判定步骤之前，设定比对参数：
电机503的额定功率为W额定，
主管道501内流体的额定流量为Q额定，
主管道501的内外压差的设计值为ΔP;
进行采集装置的状态判定时的判定条件包括：
条件一：Q
条件二：P1-P2>ΔP×70%，
条件三：W
当条件一、条件二、条件三同时满足，且持续时间大于第一设定时间T1时，判断采集装置的状态为堵塞。
[0046]ΔP是一个设计值，具体数值与第一流体泵502能力有关;当主管道501内部的流通性较好时，第一流体泵502在主管道501内产生的吸力较小，P1-P2的差值小;当主管道501内流通性不好，如完全堵塞状态时，第一流体泵502在主管道501内产生的吸力较大，P1-P2的差值最大为ΔP;由于主管道501内流体的流通、内外压差的大小均与第一流体泵502的运行状态有关，因此当采集装置的状态为堵塞时，条件一、条件二、条件三同时出现，若单独出现为采集装置故障。
[0047]因为矿石输送过程中，主管道501内的流体状态会处于波动状态，因此进行状态判定时需要设置持续时间，第一设定时间T1可以为5秒。
[0048]通过对主管道501内外压力、流量监控以及对电机503的功率的监控，根据第一流体泵502中矿石量多少的特性进行采集装置堵塞状态的判定，以常规简单的监测手段实现堵塞的自动判断和监控。
[0049]实施例三：
在以上实施例的基础上，本实施例的海底矿物采集装置的自动化作业方法中采集装置包括压力保持回路300，包括第三支管303，第三支管303的一端连通主管道501，第三支管303的另一端与外界海域连通，第三支管303上设有第四阀门302;
采集装置的状态还包括堵塞风险高;
采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定时的判定条件包括：
条件四：P1-P2>ΔP×50%;
当条件四满足时，且持续时间大于第二设定时间T2时，判断采集装置的状态为堵塞风险高;
作业方法还包括以下步骤：
若判定采集装置的状态为堵塞风险高时，进行保护作业：在保持截止阀门600和第一流体泵502开启、机械式收集装置200正向工作收集海底矿物的情况下，打开第四阀门302将海水从第三支管303注入主管道501中，直至P0
[0050]具体的，第一压力传感器101第二压力传感器102位于第三支管303与主管道501连接点和第二支管405与主管道501连接点之间。第三支管303与外界海域连通的一端设有滤网，起到过滤作用，仅仅给主管道501供给海水。
[0051]当P1-P2≤ΔP×50%后可以直接关闭第四阀门302;P0为定值，与第一流体泵502的能力有关。
[0052]因为矿石输送过程中，主管道501内的流体状态会处于波动状态，因此进行状态判定时需要设置持续时间，第二设定时间T2可以为5秒。
[0053]在主管道501的入口一侧设置一条可控制与海域连接的第三支管303，将第一流体泵502的物料来源分为水和矿石两种，通过水和矿石的两者在主管道501内的混合降低主管道501内矿浆的浓度，减小堵塞风险，采用预防与自动排堵相结合的方案，根据主管道501内外压差大小进行提前响应，进行堵塞预防，使主管道501内的压力维持在较为安全的水平，堵塞预防与自动排堵形成双重保证，显著降低因堵塞导致的非计划停机概率，特别适合于环境复杂、维修困难的深海采矿作业场景，有效提升了整个采矿系统的稳定性和经济性。
[0054]如图下表1，综合所有测量参数的数值范围。
[0055]表1
[0056]由于主管道501内流体的流通、内外压差的大小均与第一流体泵502的运行状态有关，因此当采集装置的状态为正常状态时，条件五、条件六、条件七同时出现。
[0057]本实施例的海底矿物采集装置的自动化作业方法包括以下步骤：
步骤一、设定比对参数：电机503的额定功率为W额定，主管道501内流体的额定流量为Q额定，主管道501的内外压差的设计值为ΔP。
[0058]步骤二、状态判定：采集装置的控制系统进行采集装置的状态判定，采集装置的状态包括堵塞风险高、堵塞和正常：
条件四：P1-P2>ΔP×50%满足时，且持续时间大于第二设定时间T2时，判断采集装置的状态为堵塞风险高;
条件一：QΔP×70%，条件三：W
条件五：P0
[0059]步骤三、根据不同的状态执行采集装置不同的作业模式：
若采集装置的状态为正常时，保持截止阀门600和第一流体泵502开启、机械式收集装置200正向工作收集海底矿物，并重复状态判定步骤，为正常作业模式;
若判定采集装置的状态为堵塞风险高时，进行保护作业：在保持截止阀门600和第一流体泵502开启、机械式收集装置200正向工作收集海底矿物的情况下，打开第四阀门302将海水从第三支管303注入主管道501中，直至P0
若采集装置的状态为堵塞时，进行反冲洗作业：
S1：关闭第一流体泵502和截止阀门600，同时使机械式收集装置200反向工作;
S2：在第二阀门403打开、第一阀门404关闭、第三阀门505关闭的情况下，启动第二流体泵401，将海水经过第一支管402、第二支管405输送至主管道501中，将主管道501中的矿石向机械式收集装置200中输送，并持续第一作业时间t1;
S3：关闭第二流体泵401;
S4：关闭第二阀门403、打开第一阀门404和第三阀门505，启动第二流体泵401，将海水从第一支管402中经过输出管道504进入第一流体泵502，将第一流体泵502本体中的矿石进行冲洗，通过主管道501输送至机械式收集装置200中，并持续作业时间t2;
S5：关闭第二流体泵401、第一阀门404和机械式收集装置200;
静置一段时间后，再打开第一流体泵502和截止阀门600，机械式收集装置200正向工作时重复状态判定步骤;
上述过程为堵塞处理模式。
[0060]进一步，第四阀门302为调节阀;
保护作业步骤中，调节第四阀门302的开度，将海水从第三支管303注入主管道501中，直至ΔP×20%≤P1-P2≤ΔP×50%。
[0061]第四阀门302为调节阀，可以保持第四阀门302处于一定的开度，也可以为全闭状态，使主管道501的内外压差维持在一定的范围内，保证输送矿物的效率。
[0062]以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
说明书附图(6)
