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  青州永生挖沙机械有限公司
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斗轮式挖泥船


关键词:斗轮式挖泥船

  1600kw斗轮式挖泥船是上世纪末根据交通部“立足国内设计、建造,引进关键技术设备”的方针,由长江航道局主持开发建造,上海708所三室设计,武昌造船厂承造的我国首制新型内河挖泥船。本船关键的动力设备、疏浚设备、液压系统分别由德国SKL公司,美国Ellicotte(艾力科特)公司,美国丹尼逊液压公司提供。本船于2001年10月正式交付长江宜昌航道工程局使用,船名斗轮1号。

一、工作原理

装置在吸泥口附近的斗轮切削河床土体,并通过旋转斗轮使被切削土体与水融合为高浓度的泥浆,直接输送至吸泥管顶端的吸泥头,依靠离心式泥泵的抽吸作用,在其吸泥管中产生一定的真空度,经吸泥管顶端的吸泥头、吸泥管,通过泥泵加压后将泥浆经排泥管排入泥驳或输送到排泥场。通过定位桩、定位桩起落装置以及横移绞车对挖泥船的定位、船体的纵向前移和横向摆动,达到连续挖掘河床土体的目的。

二、航区和规范

(一)航区

本船可在内河A级航区和J级航段作业。经封舱和定位桩放倒固定、斗轮桥架固定等措施后,能在遮蔽海区拖带调遣。

(二)规范

本船设计符合以下规范的有关条款:

《钢质内河船舶入级与建造规范》1996年版。

《内河船舶法定检验技术规则》1999年版。

《内河钢质工程船建造规范》1994年版。

(三)稳性

按《内河船舶法定检验技术规则》(1999年版)挖泥船章节中的绞吸式挖泥船进行计算,稳性满足内河A级航区、J级急流航段。

三、主要尺度和性能

总长(桥架吊起): ~51.00 m

浮 体 长: 39.60 m

型  宽: 10.60m

型  深; 2.75 m

设计吃水(调遣): 1.65 m

结构吃水: 1.80 m

排水量(在设计吃水时):~545 t

肋骨间距: 0.55 m

梁  拱: 0.15 m

水线以上固定高度: ≯7 m

值班室床度: 4人

大挖深: 16 m

小挖深: 2 m

吸/排泥管内径: 0.50m/0.50 m

有效作业时间的土方生产率: 在2000m水平输远时

(对沙质粘土、平均体积浓度P=25%): 约为800m3/h

挖掘土质: 淤泥、沙质粘土、亚粘土、密实性砂质粘土、密实性细沙、砾石

四、动力装置配置

选用SKL柴油机三台:二台8VD24/16AL、638kw、1000r/min,分别用于驱动水下泥泵和舱内泥泵;一台8VD18/16AL、400kw、1500r/min,用于驱动液压油泵和64kw主发电机。

其中二台柴油机分别驱动水下泥泵和舱内泥泵。另一台柴油机输出端驱动液压油泵组给斗轮、绞车液压马达、台车液压油缸、定位桩顶升液压油缸供油;自由端驱动64kw主发电机。由于水下泥泵置于斗轮桥架上,而斗轮桥架又要绕转动支点上、下摆动,驱动水下泥泵柴油机通过枢轴齿轮箱(枢轴齿轮箱的输入轴是固定不变的,而输出端是可以上下转动的)带动水下泥泵。枢轴齿轮箱选用美国Ellicotte公司产品。

三台柴油机均采用舷外冷却的方式冷却,舷外冷却器选用荷兰WeKa公司产品,镍黄铜管,冷却充分,使用可靠。

五、结构和材料

(一)结构型式

本船为单甲板、单底横骨架式钢质电焊船整体结构型式。

(二)结构特点

除了按内河船和工程船有关规范设计外,本船的特殊位置作了相应的考虑:首、尾开槽的端部均作了相应的延伸,并利用该部位设置淡水舱和燃油舱,这样不但使结构保持了连续性,同时也利用了这部位的空间。其次在机舱处设计二道纵舱壁,利用这一位置安排了舷外冷却水舱和燃油舱。同时也增加了机舱大开口处的剖面模数,减小了甲板横梁的跨度。

(三)材料

钢板、型钢为CCS-A级。钢管为Q235-A级。

六、甲板机械

(一)艏横移锚绞车和艉锚绞车

艏横移锚绞车设置在绞车平台(43#~48#)两侧。绞车拉力为15t,绞车速度为0~34m/min。钢丝绳直径φ32mm。卷筒容绳量为350m。

艉锚绞车设置在艉甲板左舷(9#~14#),拉力10t,绞车速度为0~23m/min,设有排缆装置和带缆滚筒,钢丝绳直径φ26mm。钢丝绳长度为350m。

(二)斗轮桥架绞车

斗轮桥架绞车设置在绞车平台中央,拉力20t,绞车速度为0~12m/min,钢丝绳直径φ36mm。钢丝绳长度为145m。

(三)起锚绞车

起锚绞车共二台设置在艏部主甲板二舷,供起、吊锚和抛锚用。拉力为8t,速度为0~35m/min。钢丝绳直径φ24mm。钢丝绳长度为150m。

在首部左右舷各布置一套抛艏横移锚装置,抛锚杆可以在约160°水平回转。稳索限制锚杆与船中心线夹角不小于20°。抛锚杆长17m,采用无缝钢管焊成。

(四)起重机

起重机设置在右舷(33#)处,和左舷(61#)处。用于泥泵检修以及起吊其它杂物。大吊重5t,回转半径4.2m。

(五)定位桩、定位桩台车

本船设置了二根定位桩,一根设置在左舷艉部,另一根设置在艉部台车平台,可随台车移动。定位桩提升液压油缸行程2.6m,每次可提升定位桩3.1m。定位桩直径0.82m,长度21.70 m,大壁厚34mm,并采用屈服点36kg/mm2的高强度钢。

主甲板尾艉部开槽处设定位桩台车一套。台车为水密钢结构,由4个滚轮在左右舷沿台车水平导轨滚动,台车由台车油缸驱动进退,台车行程4.8m,台车油缸直径φ220mm。

(六)锚

本船配备3个锚,其中艏部横移锚波尔锚2个,锚重2500kg,作挖泥横移用;艉部波尔锚1个,锚重2000kg,作调遣锚泊用。

七、疏浚设备

(一)泥泵

水下泥泵和舱内泥泵采用相同型号柴油机驱动,方便维修、保养。

水下泥泵流量3800m3/h,扬程37.10m水柱,转速402.40r/min,轴功率480kw。舱内泥泵流量3800m3/h,扬程39.70m水柱,转速413.70r/min,轴功率480kw。可以通过φ250mm球状物。可以双泵串联和单泵作业,以便适应不同的排远。

(二)斗轮、斗轮桥架、斗轮桥架吊架

斗轮为美国Ellicotte公司DWE120型,直径3317mm的双斗轮,转速13r/min,轴功率186kw,总切削力10t,由液压马达驱动。双斗轮可在左右二个方向以相同的效率工作,无论挖泥船向左或向右摆动时,均能连续不断工作,从而提高了产量,在挖边坡时更具优势。

本船艏部开槽处设斗轮桥架一座。斗轮桥架吊架为工字梁水平桁架+圆管斜拉管结构,斗轮桥架主体为钢桁架+首部浮箱结构,减少首倾。斗轮桥架尾至首装有枢轴齿轮箱、水密传动轴系、水下泥泵组、横移滑轮组、斗轮桥架提升滑轮组、双斗轮,总重量约86吨。

八、液压系统

液压系统、,可靠,自动化程度高。本船的三台液压泵由SKL发电柴油机组柴油机输出端通过分动箱驱动,其中一台P30P泵为美国军工用泵专供斗轮驱动,是闭式比例泵控制系统,技术含量高。另二台P140泵供甲板机械驱动用,采用开式系统,液压管路采用进口paker钢管、EO2卡套接头,拆装更换方便,减少了液压管道的焊接,提高了液压系统工作的可靠性。整个液压系统为PLC控制的逻辑集成系统,由驾驶室挖泥控制台集中操纵挖泥过程,由于自动化程度高,挖泥操作简单、方便。

九、生活设施

在主甲板设有4人室和盥洗室。4人室内设有双层床位、文件柜、衣柜、沙发、微波炉、电视机、书桌和洗脸盆、空调。在盥洗室设有浴厕、洗脸盆和更衣柜。

十、电 气

(一)电制

电力系统: 50HZ 380V AC 三相三线制绝缘系统

照明系统: 50HZ 220V AC 单相分支

应急照明、低压照明、液压电气控制系统:24V DC

(二)电源装置

发电机配置

主发电机一台 64kw 400V

停泊发电机组一台 24kw 400V

变压器一台 400/230V、10kVA供全船正常照明、工作照明及所有220V AC负载

(三)挖泥仪表和自动化设备

水下泥泵柴油机和舱内泥泵柴油机遥控装置共2套。

挖槽剖面仪1套

产量计1套

隔膜式挖泥仪表1套

泥泵柴油机超扭矩保护装置1套

液压电控系统1套

DGPS定位系统1套

十一、全船布置

详见照片。

本船与国内建造及进口同等排量的绞吸式挖泥船相比,具有以下五个方面的特点。

(一)承载恶劣作业条件,挖泥性能高

本船交付长江宜昌航道工程局使用,该局管理航段水浅流急,定位桩、锚、绞车等设计满足流速2.5m/s作业条件要求。

挖泥机具、可靠。本船采用进口双斗轮,每边设8个开底挖斗,共16个挖斗,由低速大扭矩液压马达驱动,运转平稳可靠,泥浆浓度可达25﹪以上,效率较绞吸式挖泥船大大提高,特别适合边坡挖掘及高浓度挖泥作业。

采用水下泥泵(单泵)、水下泥泵+舱内泥泵(双泵)两种工作方式,能适应不同的排距(1000~2000m)。水下泥泵安装在斗轮桥架上,工作状态埋入水下,吸入泥管长度缩短,泥泵吸入性能改善,挖泥效率提高,生产能力达到800 m3/h以上。在总体挖泥性能上优于同等装机功率,同等主尺度的绞吸式挖泥船。

(二)浅吃水、挖深范围广

本船浮体长仅为39.60 m,型宽10.60 m,吃水1.65 m ,水线面以上固定高度<7 m,非常适合内河作业,特别适合内河支流、运河、湖泊作业,亦能承担新开运河、水渠工程。

考虑到长江中游枯水期航道维护的需要,本船小挖深可达2 m。大挖深可达16 m。

(三)水下泥泵驱动方式

水下泥泵的驱动方式可以选用电动、液压、机械传动方式,显然本船选用美国Ellicotte公司的枢轴齿轮箱机械传动方式效率高。

(四)主要设备进口

本船主要挖泥设备进口。枢轴齿轮箱、泥泵、斗轮均采用美国Ellicotte公司的产品。由于选用国外成熟产品,免去了国内试制的程序,保证了本船的挖泥性能。

柴油机采用德国SKL公司产品,液压系统采用美国丹尼逊液压公司产品,确保了主要设备节能、安全、可靠。

(五)国产化程度较高,造价相对降低

本船除关键设备整套进口外,立足国内配套,尽量采用国内的高性能装备。本船挖泥控制台、挖槽剖面仪、产量计、DGPS、液压油缸,液压离合器、分动箱、超扭矩超速保护仪分别由国内具有较强科技实力的公司提供,大幅降低了船舶造价。经实船试验表明,这些国产设备通过消化吸收国外技术并不断改进,这些产品质量稳定可靠,完全达到进口设备的性能。

驾驶室主要设置有上海驷博公司生产的挖泥操纵台。操纵台上集成了全船的挖泥设备操纵系统。它包括挖槽剖面仪、主机、离合器显示报警仪表、液压系统、产量计系统显示仪表、各绞车、定位桩、台车等液压操纵手柄、主机遥控操纵手柄。驾驶室四周窗户视线开阔,可以随时观察设备挖泥状态。驾驶室还设有液压系统的PLC集成微机程序控制柜、产量计、DGPS、测深仪、航行灯、探照灯控制板以及柜式空调。达到了操作人员操作简捷、安全、。

总之,本船研制成功并投入使用是交通部对1600 kw斗轮式挖泥船开发研制“立足国内设计、建造,引进关键技术设备”指导原则贯彻的结果,必将为长江航道事业发展、创新做出新贡献。

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