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国内大型泥泵制造使用现状与发展趋势

更新时间:2009-03-28

随着世界人口的急剧增长以及随后出现的城镇化,尤其是在人口稠密的沿海地区,过去数十年见证了对新土地日益增长的需求,这种需求催生了大量的填筑工程。我国的疏浚业也由原来的江河湖泊疏浚整治发展沿海港口、深水航道的疏浚整治及远海岛礁的建设。要实现这一愿望,建设美丽中国,大力发展优化疏浚装备大型泥泵是必然趋势。

一、我国大型泥泵设计制造发展历程

1.独立自主研发制造大型泥泵

随着20世纪70年代初我国自行设计、建造的首艘4 500立方米自航耙吸船(该项目曾获全国科学大会奖)的投入使用,标志着我国在疏浚装备实现零的突破。该耙吸船配备的核心关键设备——大型泥泵由江南造船厂研发制造并装船使用。

2.引进国外先进泥泵为我所用

20世纪70年代,为实现“三年改变港口面貌”的目标,我国两次从荷兰IHC购入39艘大中型挖泥船,同时还从日本购入2艘6 500立方米耙吸船(当时国内最大)。进入21世纪,我国疏浚市场呈现出勃勃生机,相继在荷兰IHC公司建造了设备先进、自动化程度高的2艘万方自航耙吸船“新海龙”轮和“万顷沙”轮。2002—2004年联合VOSTALMG和沪东中华集团,实施国内外联合设计、国内建设、关键设备进口的建造模式,建造技术先进、质量可靠、装备精良的5 800立方米耙吸船“神华”轮。此阶段所用的大型泥泵由荷兰IHC公司或德国VOSTA.LMG公司提供,走引进之路。

3.消化、吸收、集成、创新,开发制造大型泥泵

我国加入WTO后,疏浚需求日趋增加。我国走引进、消化、吸收、集成、再创新之路,先后建造了“新海虎”、“新海凤”等大量具有自主知识产权的大型耙吸挖泥船,同时自主研发制造疏浚核心装备泥泵,提高大型泥泵自主研发的水平和在疏浚业的核心竞争力。

二、国内外泥泵的使用情况及性能差异

近几年,国家成立了中交疏浚技术装备国家工程研究中心,并筹建疏浚机具研究室开展泥泵的研究制造工作。我国在充分消化吸收国际成熟技术和经验的基础上,采用“国内设计、国内建造、主要关键设备引进”的建造模式,建造了一批大型自航耙吸挖泥船。但与国外相比目前仍属于跟跑阶段,要达到或超过国外的水平任重道远,仍有很多路要走。国外大型泥泵的研究及开发主要集中在荷兰、德国等国。IHC、OSTA.LMG、DAMEN等公司都拥有自己核心研发团队,在装备性能、系统综合设计制造能力等方面,位居世界领先水平。

另外,拥有16艘耙吸船的大型疏浚公司——中港疏浚有限公司为提升船舶的施工效率,对老旧船的泥泵实施技术进行升级改造,采用“1+2”模式,即选用进口及国产泥泵分别对2艘同类型姐妹船进行升级改造,根据比对结果最终确认后续2艘船舶选用何种泥泵。选用同样的测量仪器、同样人员对前期二艘耙吸船的泥泵进行清水测试,结论如下:进口泥泵效率高于国产泥泵效率;国产泥泵在流量1.98立方米/秒时达到其最高效率为80.1%,而进口的高效泵在流量为2.87立方米/秒时最高效率为88.9%。而且,在流量3.2~4.5立方米/秒的工作区间可以明显看出2台泥泵的性能差异。在这个区间,国产泥泵效率快速降低至约 60%,而进口高效泥泵效率依然保持在 84%以上。

为适应不同的土质、排距及挖深等工况,使泥泵达到效率最大化,应探索可适应不同工况、不同性能参数组合的多种叶轮,使泥泵适应不同排距、不同土质、不同挖深的需要。

国内研发的泥泵理论效率为82%左右,由于国内无大型泥泵实验室,因此只能通过实船测试。而实船测试时,密度计、流量计、泥泵吸排压力及泥泵输入功率存在误差,造成结果误差较大。从实际使用及相关船舶比对可推算,国产泥泵效率为75%~80%。国外IHC生产的泥泵,历史悠久,质量可靠,效率目前可达88%。经过近几年的实践验证,特别是在同样的施工地点、挖深、土质、气象条件下,泥泵的施工效率差异比较大。通过对参与同一工程的舱容相近的船舶施工效率统计分析,国产泥泵的耙吸船施工效率为565立方米/小时,为进口泥泵的耙吸船的施工效率的69%。耙吸挖泥船施工效率情况汇总见表1所列。

 

表1 某工程中耙吸挖泥船挖泥效率汇总

  

船名耙吸船(国产泥泵,船舶国内建造) 10 508 565耙吸船A(全进口) 10 028 810耙吸船B(进口泥泵,船舶国内建造) 9 000 764耙吸船C(进口泥泵,船舶国内建造) 10 288 762舱容/方挖泥效率/(方·小时)

四、大型泥泵的发展趋势

与时俱进,不断研究更加耐磨、耐蚀、抗压的材质并经过最佳热处理,使性能最佳,以提高泥泵的适应性及使用寿命。

1.节能高效

由式(1)、式(3)和式(4)得到直线形全车速下转向助力函数表达式,利用Matlab绘制出直线形助力特性曲线的三维曲面图,如图4所示.

英语作为一门国际通用语言,使用人数众多,在我国的重要性更是显而易见,从升学、求职、晋升等方面,英语是必备条件之一。关于英语的各类考试种类繁多,少儿英语考试、四、六级大学英语考试、英语专业四级、八级考试、公共英语等级考试(PETS)、商务英语等级考试(BEC)、雅思、托福、GRE等。这在某种程度上扩大了英语的影响力,也导致学生过度崇尚英语、英美国家文化和价值观。

随着计算机技术及水力学等基础科学的不断发展,采用先进的水力模型,应用CAD三维设计和计算流体动力分析技术,以使设计的泥泵在结构性能及流体动力性能达到最佳,从而提高泥泵的效率,最高效率目前可达到92%。

2.机械制造

我问警察:“你能借给我多少钱?”他回答:“一般来说,是1000日元(约60元人民币)。但如果是在外地,所需路费较多的话,只要情况属实,也会借。”

将数控机床等高精度加工设备应用于泥泵各部件的加工,提高部件的加工精度,以使泥泵的配合间隙处于最佳状态,泥泵的集成度更加精密,性能更高。

3.材质及热处理

综合分析国内外泥泵的研发现状,可推断今后泥泵的发展趋势在节能高效、机械制造、材质及热处理、泥泵的多用性等4个方面。

4.泥泵的多用性

①低水头水闸消能,尤其在单宽流量大时,佛汝德数低,此时用普通(单一)消力池消能效果往往较差,消力池内消能不充分,出池后水流仍为急流,消能率低,如陆中湾水闸消能率只有19.1%~54.8%。

五、建议与展望

中国疏浚协会《中国疏浚业发展战略研究》披露,我国疏浚发展总体战略目标为:建立起以世界先进技术装备的高效、节能、环保、具有国际竞争力的疏浚体系,争取2025年进入疏浚强国。要实现这一目标,必须弯道超车,首要任务是建立一支适应发展需要的疏浚装备研发设计人才队伍及装备加工制造企业。

1.持续加大政策倾斜程度

从宏观上对装备制造加大引领、统筹作用。新一代大型泥泵发展的目标是“做强、做优、国际化”,走产学研齐头并进的战略思路,充分发挥高校理论研究、原创性研究的作用,研究所研发设计的能力,企业加工制造集成的优势,使各方深度融合形成合力,进一步提高大型泥泵设计、制造和使用环节的集成度,实现疏浚装备的“弯道超车”,由“跟跑者”变成“并跑者”或“领跑者”,争取由“疏浚大国”变成“疏浚强国”。

2.加大人才培养力度,走“内培外引”之路

人才是创新发展的源泉,将优秀的人才送出去到国外一流的大学、研究所从事学习、研究、交流,吸取长处,为我所用。同时,也可聘请国外的顶尖人才来我国培训、交流、合作。

3.在大学设置疏浚专业从事基础性研究

创新发展是一个永恒的主题,只有持续抢占制高地,掌握前沿原创理论,才能持续高效发展,才能永远成为领跑者。目前,国内没有大学设立疏浚技术专业,建议在相关大学设立疏浚技术专业,专业培训大学生、研究生,可确保疏浚技术原创性理论能得到持续传承发展创新。

4.加快标准制定,为大型泥泵“走出去”保驾护航

进一步加大大型泥泵的标准制定,引领泥泵的建造、使用向“高效、节能、环保、安全”方向发展,同时为大型泥泵“走出去”保驾护航。

(2)当#3主变失电时,10kV 3M无压、无流,10kV 1M 和2BM有压,若523备自投装置充电完毕经3.0s延时跳开503开关,确认503开关已于分位后,合502B开关,跳503开关时联跳502A开关,造成10kV 2AM无压、无流,10 kV 1M有压,512备自投装置充电完毕,再经3.0s延时确认502A已于分位后,合512开关。备自投负荷均分过程完成,#2主变和#3主变分别带2段母线。

5.进一步加大材料、装配工艺的研究,提高大型泥泵的寿命及效率

大型泥泵材料的耐磨能力、零部件的致密性及装配工艺的好坏直接影响到泥泵的使用寿命、效率、成本等全生命周期的管理。近几年,虽在耐磨材料的研究使用方面取得成效,但仍有很大发展空间,需要持续提高,将其发挥到极致

 
卢杰,郑金龙
《交通企业管理》 2018年第03期
《交通企业管理》2018年第03期文献

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