“海狸”绞吸式挖泥船的介绍与特点供大家了解_挖泥船_挖沙船_疏浚清淤_淘金船_选矿设备_海领船舶
点击:时间:2019/4/25 13:33:01

   从1963年起,IHC海狸式标准绞吸式挖泥船斗轮挖泥船就以它讲究实际的疏浚施工而著称:高产量、可拆卸(如果有需要的话)、多用途(绞吸或斗轮)和它的可靠性,加上IHC遍布世界的服务网络和齐全的备件配送作支持。
绞吸式挖泥船示例图
斗轮式挖泥船示例图

   新一代海狸绞吸式挖泥船简单的结构没有浪费材料或能源,无论是在建造中或作业中,最大程度地使用了新技术成果。它的设计执着实在,以达到最大产量、最低油耗为目的。新技术可使油耗减少50%以上。新一代海狸挖泥船能使船主的商业收益增加,并有利于环保。

直接驱动

    从新一代海狸绞吸式挖泥船可以看出,芝加哥著名建筑师鲁德维主导的理论“越少越好”是设计思想的来源。我们知道标准海狸挖泥船有一个带机舱和泵舱的主浮箱,操纵室在主浮箱上,旁边还有数个边浮箱,而新一代海狸只有由几个连接浮箱横向联结的边浮箱,机舱设在连接浮箱上,操纵室就在机舱顶上。泵舱已完全省去。

    大家都知道,泵越靠近吸嘴,真空度便越高。因此普遍使用电动潜水泵,与挖泥船舱内柴油机驱动的砂泵串联工作。近来为了稳固和安全起见,潜水泵通常采用双壳泵。

    这种设计的主要缺陷是许多能量在燃油能转化为电能、然后再转变为机械能的过程中损耗掉了,减少这种损失就可以大大提高燃油效率和疏浚泥浆浓度,因为所有泵的收到功率远低于实际功率。因此,IHC的工程师们在九十年代初期就考虑采用潜水泥泵直接驱动的方法。这一思想在1993年第一次运用于吸扬挖泥船“IJsselmeer”号上。为此,首先需要开发枢轴变速箱,它以机械方式将甲板上的柴油机动能传动到安装在桥梁上的潜水泥泵。

    装机功率为2319kW的“IJsselmeer”号的设计挖深为40m,工作效果很好,比使用传统方式驱动的挖泥船明显节油。一年以后,这种直接驱动又更进了一步,向台湾交付了两艘适合恶劣天气条件施工的7425kW纯吸扬挖泥船。他们所要求的34m疏浚深度使这种直接驱动成为必然选择。这两艘72.10m长的船舶是世界上首次设计在2.75m高的巨浪中作业的非自航挖泥船。1995年荷兰IHC公司还交付了另外一艘直接驱动的挖泥船,不过这次是在其桥梁上直接安装了400kW的柴油机,由另一台400kW的柴油机作为增压泵动力。这艘以海狸800为基础建造的采砂斗轮挖泥船“JohannesⅡ”号比两倍装机容量的传统挖泥船有更高的生产率。然而。除了非常专业的采砂船外,其它船舶采用桥梁上安装泥泵柴油机是不切实际的。一艘功率非常强大的直接驱动泥泵挖泥船于1996年交付使用:11952kW的“Samsung New  Pioneer”号,既可装配斗轮也可装配铰刀头。两种挖泥装置的替换是由船员在现场进行的。已经证实“Samsung New Pioneer”号的产量非常高。

    为韩国、越南和马来西亚建造的五艘新一代海狸3800型绞吸式挖泥船已经成形。这些2577kW的铰吸挖泥船装有1650kW的泥泵,通过枢轴齿轮箱直接驱动,在甲板上装有主机。但它们还是有了一个主浮箱,而IHC的工程师们觉得这是不必要的。

枢轴齿轮箱。
新一代海狸3800型绞吸式挖泥船示例图

    新一代系统的核心是安装在桥梁上直接驱动的IHC高效泥泵。它需要这样一根驱动轴,可与柴油机输出轴一起追随桥梁任意实际角度转动,这样枢轴齿轮箱必须安装在桥梁旋转支点之间。从柴油机伸向齿轮箱的输入轴,由一个挠性安装的扭臂与柴油机输出端固接。从齿轮箱到桥梁泵之间的连接轴是一条非常长的空心传动轴,穿过一条带有水传感器的水密套管转动。联接轴悬挂在弹性的片式联轴节上,在这个免维护系统中没有支座和旋转轴封。它不会因搅动水而造成能量损失,系统对于操作人员来说十分安全。

    对于齿轮箱置于桥梁枢轴点之间而言(不可能放于其它任何位置),甲板水平面安置柴油机是合逻辑的选择。一旦不需要设主机舱及下设一个泵舱时,可省去主浮箱,而用两个小的连接浮箱代替。这种方法设置的主机舱几乎可以容纳所有的机械设备。在甲板面上维修主机比深入主浮箱下层维修大大方便了。

设计巧妙的泵和发动机

    “海狸”挖泥船桥梁泵由大功率柴油机驱动,因此它既可以进行吸泥作业,也可进行输泥作业,这样在造价和节省燃料方面就非常经济了。泵的转速由柴油机进行调节。在出现直接驱动之前,电动桥梁泵能胜任这种工作,但成本过大,同时能量转换损失高得令人无法接受。

    最近开发出的高效泥泵能提高燃油效率,是因为其最佳效率点(BEP)较接近泵的工作区间(它应该围绕泥泵柴油机的最大扭矩展开)。它视泥砂的类型、混合物浓度以及确定管径的临界流速而定。有了标准高功率桥梁泥泵,对于铰吸挖泥船和斗轮挖泥船都可获得同样的功率和泵轴转速。前者可获得30%左右的混合物浓度,后者可达50%。斗轮挖泥船使用直径稍小的管线。如果挖泥船使用钢桩台车系统,那么铰刀头和斗轮可互相更换使用。
高效泥泵示例图

   为了更进一步降低油耗以及减少氮氧化物和油烟的排放,采用了最新一代带有计算机控制的燃油喷注管理系统的Caterpillar柴油机。有了这些巧妙设计的柴油机装置,使过短距离超载泵送成为可能。寿命长和低维护要求使这些柴油机设备甚至更符合环保需要。

节油、省钱、环保
Caterpillar柴油机

    直接驱动高效泥泵以及智能柴油机的节油效果是很有前景的。一艘新一代海狸5014C铰吸挖泥船与传统的海狸1600铰吸挖泥船相比,每方疏浚土(中等细砂)节油从输送距离l 800m的20%,到输送距离200m的54%不等。油量的节省得益于较高混合物浓度所带来的高产量,尽管事实上新一代5014C的泥泵功率只有746kW,而海狸1600C则为910kW。新一代海狸4514斗轮挖泥船在这点上甚至做得更好。现代柴油机较高的燃油效率使每千瓦比旧型号的柴油机节省10%以上的油料。

   一点提示:因为采用了新一代绞吸式挖泥船,所以数字表示的含义是有所区别的。例如,新一代海狸5014C型,NG表示新一代;50表示生产管线的直径(用厘米表示),14表示疏浚深度(用米表示),C表示铰吸挖泥船,而W表示斗轮挖泥船。

   使用现代技术的绞吸式挖泥船的生产效率比传统挖泥船更高,因此挖泥船从装机功率或生产管线直径方面进行比较不再适合时宜了,最好是在给定输送距离每小时产量上进行比较。在大多数情况下,做同样的工作更倾向于使用较小型的现代挖泥船(更便宜),而不用耗油多的较大型的传统挖泥船。这当然会节省操作费用,并有利于环保。

持续挖掘

    通过系统泵送混合物当然也是疏浚的一个重要方面,同样重要的首先是挖取到管线输送的混合物,这就是铰刀和斗轮的用处:挖掘砂土并与水混合以便能吸到排泥管中。挖掘功率和泵的最大能力必须平衡,因此当挖泥船管线的直径增加时,其挖掘功率也要增加,并且增加的比例要更大,因为还要向横移绞车提供动力。

    液压驱动铰刀有个缺点,即一旦系统可能处于超负荷危险状况时,溢流阀就会打开。这一令人讨厌的缺点通常会造成铰刀在达到最大功率,即给定转速下的最大系统压力时失速停车。产量就会立刻下降,重新恢复施工会耗费时间。为了避免这种情况,操作人员应避免使用最大切削功率,这当然会使产量受到限制。IHC的革新允许使PCL控制的铰刀驱动短时间超负荷,因而就结合了液压和电动的优点。操作人员有时间在铰刀停车前处理横移绞车,以使他能确实地充分利用铰刀的最大额定功率。

   850kW以上的铰刀将单独由一台的高扭矩柴油机直接驱动。铰刀轴使用油润滑的滚动轴承,将更耐用,并且减少维护作业量。

灵活的双体船

    双体船的船体有两个边浮箱,连接浮箱作为横梁,由一套预应力螺栓系统锁接,入坞时船体不需要分开。由于该设计采用沿海水域标淮,挖泥船可在海中拖带。

    标准新一代海狸铰吸挖泥船系列在浮箱上安装了固定的钢桩。然而钢桩台车完全是按照沿海水域标准设计的,可以通过其向船尾部的延伸与边浮箱结合成一个整体。将船上的钢桩桁架改装成钢桩台车是行不通的。虽然一个钢桩台车可能会增加15%左右的建造费用,但它大大地减少了停工时间,可能增加20%的产量。因此认真考虑订制挖泥船本身的钢桩台车确实是明智之举。

    总之,新一代海狸绞吸式挖泥船特点是:

    —高燃油效率,低废气排放;

    —总生产费用低,停工修理时间少;

    —新型高效铰刀/斗轮驱动系统,两种驱动系统可相互替换;

    —淡水冷却系统;

    —两个边浮箱和连接浮箱组成的双体船;

    —移交前完成整套组装及测试;

    —在水上和在岸上都能简单且快速地组装;

    —到达目的地即能投入运作;

    —使用标准的产量测量设备;

    —标准设计,较短交货时间;

    —现货标准部件;

    —设计符合沿海水域标准。

    可供选择的设备有:

    —吊锚杆;

    —钢桩台车(符合斗轮挖泥船标准);

    —增加挖深装置;

    —双壳泥泵;

    —绞吸式挖泥船自动控制装置;

    —艉旋转弯管;

    —倒桩设备;

    —空调设备;

    —防碰设施(护舷材等)。

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