浅谈绞冲式挖泥设备的开发与研制

来源:用户上传      作者: 曹瑞祥 孙志伟 江守柱

　　摘 要：本文重点从技术的可行性分析、开发设计及部分主要设备的参数等方面做出了论述，对投资者提供了非常重要的参考价值。
　　关键词：绞冲式；挖泥设备；开发与研制
　　中图分类号：TU74 文献标识码：A
　　目前，我国围海造田项目逐渐增多，在近海滩涂挖沙工程施工中，研制开发一种新型疏浚挖泥设备能够在项目中使用，前景将比较广阔。根据近海砂场多为铁板砂这一特性，结合长期机淤施工经验，本着以经济效益为中心安全高效、可靠实用的原则，我认为开发一种冲、绞结合的挖泥设备是比较合理、现实的。
　　一、该疏浚挖泥设备应重点考虑的几个问题：
　　1 针对砂质特点，绞刀形式必须采用绞吸式。
　　2 根据砂场不易坍塌的特性，绞吸式仅能解决挖动挖深的问题，也就是说仅能挖坑，不能解决大面积坍塌，不能及时还砂而造成生产效率降低，因此必须采用冲吸式结构，安装高压水枪，在绞刀打成的工作区域内扩大作业面，造成工作区域的砂场大面积坍塌，从而提高产量，提高作业效率。
　　3 根据经济实用原则，围绕投资小、效率高，性价比高的原则进行开发。
　　4 根据海上作业风浪较大，在设计时应考虑船体的主尺度相对加大。
　　5 考虑运输问题。
　　二、技术开发的可行性分析
　　（一）技术开发的必要性
　　1 良好的市场机遇是进行技术开发的主要外在因素；2 自身设备的劣势是进行技术开发的主要动力；3 进行技术开发能够增加新的经济点，提高我局的经济效益和社会效益。
　　（二）实施技术开发的可行性
　　1 经济合理性分析
　　（1）成本投入分析
　　本设备由我局自行研制开发，船体采用现有的15米双体承压舟，主要机械设备购置、安装、现场试验等费用约为40万元。
　　（2）产值估算
　　按照设计指标，经过试验能够达到预期效果后，按每条船安装4套设备计算，平均产量为240方/小时，平均每方8元，平均每月工作500小时，每年工作9个月，则每年增加产值240×500×8×9=864万元。毛利率按50%计，则每年增加利润432万元。
　　（3）静态投资回收期
　　若采用该方案进行研制开发，静态投资回收期为：3个月
　　通过成本分析，我认为投资该项目在经济上是合理的，并且达到了投资小，见效快，收益大的目的。
　　2 技术可行性分析
　　结合研制开发挖泥船的特点，船体部分可采用2艘20米冲吸式挖泥船的船体并联而成，下一步重点考虑的是在现有船体上如何进行合理布置及设备安装的问题。机电设备部分已经考察了几家专业生产潜水电泵的厂家，并在技术上进行了交流探讨，并达成了一致的认可，因此该项目开发在技术上是可行的。
　　三、开发设计阶段
　　根据以上几个应重点考虑的方面，对疏浚挖泥设备提出如下方案：
　　（一）船体部分：考虑稳性、运输及增大甲板面积，采用2艘船体组成双体船，主体尺度为：总长20米，总宽15米，型深1.5米。
　　（二）挖泥船吸排部分：挖泥船的吸排部分系统主要由三部分组成：
　　第一部分：潜水电泵加绞刀部分，该部分由水下电动机、泥浆泵、传动轴及螺旋绞刀组成，绞刀的旋转是由电动机通过传动轴直接进行驱动。主要参数配置：
　　潜水电泵：流量：150m3/h；扬程：35m；电机轴功率：45kW；配套功率：60kW；泥浆浓度：约40%；排距：1500m；螺旋绞刀：最大直径：400mm齿数：4齿，消耗电机功率：10kW；排泥管直径：6″。
　　第二部分：高压水枪部分，该部分的原理是通过高压水泵将产生的高压水流经水枪向绞刀四周的泥沙进行冲击，水枪出口均匀布置在绞刀上部潜水电泵四周壁上，与传动轴线有夹角为300，通过这样布置，向绞刀四周的泥沙进行冲击时，能够造成坍塌，从而提高含砂量。主要参数配置：
　　水枪泵：流量：50m3/h扬程：100米，电机功率：12kW
　　水枪口：1/2″，出口：8个
　　第三部分：起落及固定架，本部分主要用于泵的起落及当电泵在工作时，防止因其扭矩过大而产生旋转。主要由龙门架、潜水电机固定装置、电动卷扬机、防旋转限位装置等组成。
　　（三）甲板机械部分：根据挖泥船主要部件功率需求配备100KW发电机组1台（详见电力负荷计算书），主要参数为：
　　发电机组：1台；功率：90KW；电动卷扬机：1台；电机功率：7.5KW；速比：53；主配电柜：1个
　　四、实际制作安装阶段
　　1 组织准备
　　技术方案论证、图纸设计完成，船体、设备购置到场后，即进入实际制作安装阶段，此阶段是技术研制开发的实质阶段，问题多，困难大，因此，应该精心组织、合理安排，确定工程施工进度计划，以保证各项工作有条不紊的进行。
　　2 加强协调
　　在施工中，应着重加强技术人员与施工人员、施工方与设备供应方之间的协调与配合，发现问题，及时改进处理，确保制作安装一次性成功。
　　3 安全生产、文明施工
　　生产过程中要提高安全意识，加强安全管理，特别是在现场组装时，由于现场条件恶劣，施工难度大，安全问题尤为突出，因此应制定有效的安全措施，确保人员和设备的安全，做到安全生产、文明施工。
　　结语
　　绞冲式挖泥设备具有生产效率高、投资小、设备安装简单等优点，而且船体能够方便的拆卸及组装，便于运输和移动，是一种非常经济实惠的疏浚挖泥设备，其缺点是由于空间较小，结构简单，施工操作人员的作业条件相比于其他大型的挖泥船舶比较艰苦，下一步可以在施工操作方面做出改进。
　　参考文献
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　　[2]刘忠强.浅谈绞吸式挖泥船设备的合理配置.才智[J]，2012（11）.
　　[3]徐燕.疏浚挖泥设备的应用与创新研究.中国水运（下半月）[J]，2011（07）.
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