[船舶系统]
耙吸式挖泥船疏浚系统设计概述
王振王郎
[关键词]耙吸式挖泥船;疏浚系统;设计
Ξ
[摘 要]本文概述耙吸式挖泥船的船型特点,指导性的阐述耙吸式挖泥船泥泵扬程、流量、功率的计算确定,
耙头、高压冲水泵的匹配选择,并对主要设备耙吸管吊放机构、泥门、波浪补偿装置等的结构、性能、特点进行分析和对吸排泥系统、高压冲水系统的考虑作介绍。
[中图分类号]U674.31.03 [文献标识码]B [文章编号]100129855(1999)0620031208
Abriefdescriptionofthedredgesystemdesignofdragsuctiondredger
WangZhenlang
Keywords:dragsuctiondredger;dredgesystem;design
Abstract:Thepapergivesabriefdescriptionofthecharacteristicsofthedragsuctiondredgerandpresentshowtocalculatethelift,flow2rateandthepowerofthedredgingpumpofdragsuctiondredger,choosingthedragheadtogetherwiththehighpressurejetpump.Italsointroductedstructure,performanceandcharacteristicsofthemajordevices,suchashandlingmechanismofthedragandsuctionpipe,dumpdoor,swellcompensator.,aswellasthesuctionanddischargingsystem.etc
能及。因而耙吸船近年来深受航道部门的青睐,而且
1 前 言
我国是个多河流湖泊的国家,由于生态环境的
变化,水土流失对河流湖泊造成了淤积。为了疏通河道、发展航运和治理水患,需要大量挖泥船,并且随着社会的不断进步,人们对疏浚的认识不断提高,新的疏浚技术也日益发展。
解放初期仍是以古老的链斗式挖泥船为主,在60年代至70年代,仍是唱主角,其次才是绳索抓斗挖泥船、铲斗式挖泥船,随后相继发展绞吸式挖泥船,而耙吸式挖泥船尚难见踪影。70年代开始从荷兰进口了2300m3耙吸式挖泥船。同期、中国船舶及海洋工程设计研究院与江南造船厂联合研制了4500m3耙吸式挖泥船——“险峰”、“劲松”两艘姐妹船,在黄浦江、长江发挥其作用,实践证明了其优点。集挖泥、装泥和卸泥于一身,是其他挖泥船所不
疏浚技术设备更臻完善,并得到新的发展。为了使耙
吸船的疏浚技术进一步的发展与提高,本文对耙吸式挖泥船疏浚技术作些设计概述,供从事该项工作的青年科技工作者设计时借鉴。
2 耙吸船的特点
耙吸船不同于链斗、抓斗、正(反)铲、绞吸挖泥船的长方型的船型,它具有自航船的线型与总体外形,具有自载与自卸的能力,适合于海况较为复杂的海域疏浚,无需锚泊定位挖掘,适宜迁航,其疏浚效率高,是近来航道疏浚发展的方向。
该挖泥船具有较大的装泥舱容,一般其泥舱设在船中部,尾部为生活区及主副机舱,首部为泵舱。泥舱中间布置有泥门机构,两舷甲板布置耙吸管吊放装置之耙头吊架与弯头吊架和绞车,还有波浪补
Ξ[收稿日期]1999-8-3
[作者简介]王振王郎(1941.11-)男,汉族,福建惠安人,高级工程师,从事船舶工程机械应用设计工作。
31
偿装置。吸排泥管、液压闸阀安排在泥舱口部位。在泥舱内还设有溢流装置以调节装舱泥浆高度与浓度,又根据各船的需要设流泥槽或消能箱。
对泥舱而言,耙吸船有整体泥舱和对开式泥舱两种,前者设泥门、后者不设泥门。
耙头吊机布置在甲板上靠近耙头部位,单耙一台,双耙两台。泵舱吊机布置在首部。但是,对大型耙吸船,采用门式行走回转吊机,取代耙头吊机与泵舱吊机。
根据船舶的需要还可在船艏部设排岸快速接管装置或两舷边喷管架。
耙吸船与自航船一样还需配备救生设备,甲板上设艇机、艇架及航行设备锚机或绞盘等甲板机械,因船而异。
耙吸船常分单耙与双耙,单耙则耙吸管单舷布置,双耙则耙吸管双舷布置。
耙吸船疏浚时,操作人员集中在驾驶室遥控,由卫星导航,根据设定的航道疏浚,由监视仪监视挖深和调节挖泥浓度、生产量。
其余轮机、电气和舱室设施与自航船一样按要求配备。耙吸船外观见图1及图2
。
图1
国产耙吸式挖泥船
图2 荷兰大型耙吸式挖泥船
32
耙吸式挖泥船疏浚系统设计概述
时的小时流量QH为依据,但实际装舱浓度一般为
3 主要疏浚设备简介与选择
3.1 泥泵3.1.1 泥泵概况
50～60%,那么以上的计算量,则在实际生产量时的
装舱时间仅30～40min左右,如果装舱时间允许长些,清水泵的流量可选择小点,这要根据用户的要求而定。若时间太短、沉淀来不及,实际装泥量反而少。3.1.3 泥泵的扬程选择
如果把耙吸式挖泥船比喻着人体,那么泥泵则
是人体的“胃”,它肩负吸泥、吸水,排泥、排水的任务。泥泵决定着耙吸挖泥船的性能好坏,所以对泥泵的选择至关重要。要求泥泵有足够的扬程和流量,同时泥泵要有较高的耐磨性,特别是对泵壳、叶轮和衬板的耐磨性要求更高,它决定着泥泵的寿命。
在泥泵的设计中,更佳的是双壳泵,它大大地提高了其有效的寿命。这种泵包括内泵壳和外泵壳。内壳为铸造合金钢,具有高耐磨性,而外壳则为低碳钢、易拆装,强度好。在内外壳间则由水封泵灌水充压。
双壳泵的优点在于可以大胆地应用硬质脆性钢料,由于外壳保证其安全,因此内壳可一直用到极薄程度。这对单壳泵是无法接受的。这样泵的寿命大为延长,维修大大减少,容量大的泥泵尤为明显。但由于双壳泵的工艺相对复杂,我国使用较多的是单壳泵,泵效率接近国际水平,其材料的耐磨性方面需待进一步提高。
耙吸船泥泵的数量选择,可根据各自的设计要求而定,既有单泵,又有双泵,还有串联泵。一般单泵单耙,以及双泵双耙,也有单泵配双耙、左右舷轮换疏浚。根据挖深和输远的情况,可采用串联接力泵的方式增加扬程,以提高挖深及输送距离,这样就不是单靠增加一台泵的功率来实现。当采用接力泵时,必须注意选择主泵与接力泵的流量相等,扬程可以不同。因为主泵和接力泵的流量相差很大时、串联工作就会发生困难,若主泵比接力泵流量小,接力泵就会产生真空现象,反之,接力泵抽吸来不及,主泵会产生较大的附加阻力,使串联工作失去意义。
3.1.2 泥泵的清水流量选择
泥泵的扬程是包括吸入和压出这两部分扬程的总和,吸入部分是泥泵中心至耙头吸泥口,而压出部分是泥泵中心至最大输送高度和输远。吸入部分要体现泵的吸入性能——真空度。
而泥泵的真空度、日本在定吸式与绞吸式挖泥船的设计中,将比转速控制在110～180之间。从模型试验得知,其效率在Γ=75～80%时,最大允许真空高度HB=8-7.5mH2O。所以我们可以根据这个值来确定泵的允许挖深,如果超过此范围的挖深就必须另采用其他措施。3.1.3.1 泥泵的吸入压头计算
a) 将土自河底吸上并进入耙头吸口时,所必
需的压头h1:
・+h′1 (mH2O)h1=Φ2g
2
式中 Φ—吸泥管泥头入口阻力系数;
v1—吸泥管的吸口入流速度 (m
[船舶系统]
耙吸式挖泥船疏浚系统设计概述
王振王郎
[关键词]耙吸式挖泥船;疏浚系统;设计
Ξ
[摘 要]本文概述耙吸式挖泥船的船型特点,指导性的阐述耙吸式挖泥船泥泵扬程、流量、功率的计算确定,
耙头、高压冲水泵的匹配选择,并对主要设备耙吸管吊放机构、泥门、波浪补偿装置等的结构、性能、特点进行分析和对吸排泥系统、高压冲水系统的考虑作介绍。
[中图分类号]U674.31.03 [文献标识码]B [文章编号]100129855(1999)0620031208
Abriefdescriptionofthedredgesystemdesignofdragsuctiondredger
WangZhenlang
Keywords:dragsuctiondredger;dredgesystem;design
Abstract:Thepapergivesabriefdescriptionofthecharacteristicsofthedragsuctiondredgerandpresentshowtocalculatethelift,flow2rateandthepowerofthedredgingpumpofdragsuctiondredger,choosingthedragheadtogetherwiththehighpressurejetpump.Italsointroductedstructure,performanceandcharacteristicsofthemajordevices,suchashandlingmechanismofthedragandsuctionpipe,dumpdoor,swellcompensator.,aswellasthesuctionanddischargingsystem.etc
能及。因而耙吸船近年来深受航道部门的青睐,而且
1 前 言
我国是个多河流湖泊的国家,由于生态环境的
变化,水土流失对河流湖泊造成了淤积。为了疏通河道、发展航运和治理水患,需要大量挖泥船,并且随着社会的不断进步,人们对疏浚的认识不断提高,新的疏浚技术也日益发展。
解放初期仍是以古老的链斗式挖泥船为主,在60年代至70年代,仍是唱主角,其次才是绳索抓斗挖泥船、铲斗式挖泥船,随后相继发展绞吸式挖泥船,而耙吸式挖泥船尚难见踪影。70年代开始从荷兰进口了2300m3耙吸式挖泥船。同期、中国船舶及海洋工程设计研究院与江南造船厂联合研制了4500m3耙吸式挖泥船——“险峰”、“劲松”两艘姐妹船,在黄浦江、长江发挥其作用,实践证明了其优点。集挖泥、装泥和卸泥于一身,是其他挖泥船所不
疏浚技术设备更臻完善,并得到新的发展。为了使耙
吸船的疏浚技术进一步的发展与提高,本文对耙吸式挖泥船疏浚技术作些设计概述,供从事该项工作的青年科技工作者设计时借鉴。
2 耙吸船的特点
耙吸船不同于链斗、抓斗、正(反)铲、绞吸挖泥船的长方型的船型,它具有自航船的线型与总体外形,具有自载与自卸的能力,适合于海况较为复杂的海域疏浚,无需锚泊定位挖掘,适宜迁航,其疏浚效率高,是近来航道疏浚发展的方向。
该挖泥船具有较大的装泥舱容,一般其泥舱设在船中部,尾部为生活区及主副机舱,首部为泵舱。泥舱中间布置有泥门机构,两舷甲板布置耙吸管吊放装置之耙头吊架与弯头吊架和绞车,还有波浪补
Ξ[收稿日期]1999-8-3
[作者简介]王振王郎(1941.11-)男,汉族,福建惠安人,高级工程师,从事船舶工程机械应用设计工作。
31
偿装置。吸排泥管、液压闸阀安排在泥舱口部位。在泥舱内还设有溢流装置以调节装舱泥浆高度与浓度,又根据各船的需要设流泥槽或消能箱。
对泥舱而言,耙吸船有整体泥舱和对开式泥舱两种,前者设泥门、后者不设泥门。
耙头吊机布置在甲板上靠近耙头部位,单耙一台,双耙两台。泵舱吊机布置在首部。但是,对大型耙吸船,采用门式行走回转吊机,取代耙头吊机与泵舱吊机。
根据船舶的需要还可在船艏部设排岸快速接管装置或两舷边喷管架。
耙吸船与自航船一样还需配备救生设备,甲板上设艇机、艇架及航行设备锚机或绞盘等甲板机械,因船而异。
耙吸船常分单耙与双耙,单耙则耙吸管单舷布置,双耙则耙吸管双舷布置。
耙吸船疏浚时,操作人员集中在驾驶室遥控,由卫星导航,根据设定的航道疏浚,由监视仪监视挖深和调节挖泥浓度、生产量。
其余轮机、电气和舱室设施与自航船一样按要求配备。耙吸船外观见图1及图2
。
图1
国产耙吸式挖泥船
图2 荷兰大型耙吸式挖泥船
32
耙吸式挖泥船疏浚系统设计概述
时的小时流量QH为依据,但实际装舱浓度一般为
3 主要疏浚设备简介与选择
3.1 泥泵3.1.1 泥泵概况
50～60%,那么以上的计算量,则在实际生产量时的
装舱时间仅30～40min左右,如果装舱时间允许长些,清水泵的流量可选择小点,这要根据用户的要求而定。若时间太短、沉淀来不及,实际装泥量反而少。3.1.3 泥泵的扬程选择
如果把耙吸式挖泥船比喻着人体,那么泥泵则
是人体的“胃”,它肩负吸泥、吸水,排泥、排水的任务。泥泵决定着耙吸挖泥船的性能好坏,所以对泥泵的选择至关重要。要求泥泵有足够的扬程和流量,同时泥泵要有较高的耐磨性,特别是对泵壳、叶轮和衬板的耐磨性要求更高,它决定着泥泵的寿命。
在泥泵的设计中,更佳的是双壳泵,它大大地提高了其有效的寿命。这种泵包括内泵壳和外泵壳。内壳为铸造合金钢,具有高耐磨性,而外壳则为低碳钢、易拆装,强度好。在内外壳间则由水封泵灌水充压。
双壳泵的优点在于可以大胆地应用硬质脆性钢料,由于外壳保证其安全,因此内壳可一直用到极薄程度。这对单壳泵是无法接受的。这样泵的寿命大为延长,维修大大减少,容量大的泥泵尤为明显。但由于双壳泵的工艺相对复杂,我国使用较多的是单壳泵,泵效率接近国际水平,其材料的耐磨性方面需待进一步提高。
耙吸船泥泵的数量选择,可根据各自的设计要求而定,既有单泵,又有双泵,还有串联泵。一般单泵单耙,以及双泵双耙,也有单泵配双耙、左右舷轮换疏浚。根据挖深和输远的情况,可采用串联接力泵的方式增加扬程,以提高挖深及输送距离,这样就不是单靠增加一台泵的功率来实现。当采用接力泵时,必须注意选择主泵与接力泵的流量相等,扬程可以不同。因为主泵和接力泵的流量相差很大时、串联工作就会发生困难,若主泵比接力泵流量小,接力泵就会产生真空现象,反之,接力泵抽吸来不及,主泵会产生较大的附加阻力,使串联工作失去意义。
3.1.2 泥泵的清水流量选择
泥泵的扬程是包括吸入和压出这两部分扬程的总和,吸入部分是泥泵中心至耙头吸泥口,而压出部分是泥泵中心至最大输送高度和输远。吸入部分要体现泵的吸入性能——真空度。
而泥泵的真空度、日本在定吸式与绞吸式挖泥船的设计中,将比转速控制在110～180之间。从模型试验得知,其效率在Γ=75～80%时,最大允许真空高度HB=8-7.5mH2O。所以我们可以根据这个值来确定泵的允许挖深,如果超过此范围的挖深就必须另采用其他措施。3.1.3.1 泥泵的吸入压头计算
a) 将土自河底吸上并进入耙头吸口时,所必
需的压头h1:
・+h′1 (mH2O)h1=Φ2g
2
式中 Φ—吸泥管泥头入口阻力系数;
v1—吸泥管的吸口入流速度 (m