Resistance of Air Injection Transportation in a Cutter-suction Dredger

Cutter-suction dredger transports slurry through pipeline. But the pipeline is easy to be jammed and frayed because of huge resistance, resulting in limited exertion of dredger and high energy consumption. One of the solutions is air injection transporting, which can reduce the resistance in pipeline. This paper makes research on the relations between pipeline distance and other factors such as slurry concentration, pressure of air injection and transportation distance, by making use of Prof. Aluf Orell＇ s slug model. The test data prove that the key factors are slurry concentration and air volume fraction, and that high slurry concentration and low air volume fraction can reduce more resistance, and such reducing effect becomes weaker with the increase of transportation distance.

天鲲号绞吸挖泥船挖岩作业配套船舶技术研究

随着全球经济增长和疏浚业的扩大,大型绞吸挖泥船已成为这一领域的关键装备。文章专注于提升超大型绞吸挖泥船“天鲲号”的效能。通过分析该船在挖岩工程中的挑战,引入了“挖-运分离”的高效物流策略。为实现这一目标,建议开发一艘专门与天鲲号配套使用的开体式耙吸挖泥船。文章详细讨论了开体式耙吸挖泥船在主尺度和舱容、快速靠泊、泥舱结构和强度、疏浚系统和船舶布局等方面与天鲲号的匹配问题。提出了一个新颖的开体式耙吸挖泥船方案,能够完全满足配合天鲲号挖岩装驳和运输的需求,实现“挖-运分离”物流策略;能够开展后期扫浅挖泥作业,减少天鲲号的占用期,从而显著提升整体经济效益。

烟台港龙口港区27^(#)~29^(#)通用泊位疏浚工程绞吸船施工工艺优化

烟台港龙口港区27^(#)~29^(#)通用泊位疏浚工程土质主要为起球的黏性土,混有少量粗砂,绞吸船在施工时受黏土起球及黏性等影响,容易出现堵管、绞刀糊堵、输送困难等情况,施工作业关键参数波动幅度较大,作业人员操作控制难度高,平均生产效率低。重点围绕绞吸船的挖掘和输送分析,确定关键施工参数,优化施工工艺,指导作业人员施工。优化后的施工工艺使烟台港龙口港区27^(#)~29^(#)通用泊位疏浚工程绞吸船施工产能提高20%以上,节约了施工成本。

大流量、高扬程、超大轴径泥泵机械密封的研制及优化

“天鲲号”的投产使用,极大地提高了疏浚工程的施工效率,但目前“天鲲号”泥泵采用的L型橡胶密封在高排压下很快磨损失效引起泄漏停机,严重影响施工进度。针对这一问题,提出采用机械密封代替L型橡胶密封的方法。通过技术参数计算,对密封部位进行仿真,对机械密封进行设计、制造,并通过2次实船测试对机械密封的性能开展验证。研究结果为解决疏浚装备泥泵密封在大流量、高扬程、超大轴径及高压下寿命短的问题提供了一种新的方案。

简析三种挖泥船在疏浚工程中的适用性

疏浚工程属于港口建设的重要一环,且投资数额较大,占用工期较长,其疏浚船舶的选取对于项目质量及成本控制都具有重要影响。在疏浚工程中,最常见的疏浚船舶为绞吸式挖泥船,抓斗式挖泥船和耙吸式挖泥船。目前国内对于这三类疏浚船舶的施工工艺已经有较为成熟的理论研究,但是针对投资造价以及横向对比论证的研究较少。本文简要介绍了如何从这三种疏浚船舶中根据疏浚工期、施工造价以及施工适用性角度去选取最佳方案,希望能对类似工程提供一定的技术参考。

基于RBF-ARX模型的绞吸挖泥船横移过程模型设计

由于绞吸挖泥船横移过程的影响因素众多,具有明显的非线性和时变性特征,难以精确建模来描述其动态特性。因此在对挖泥船产量形成过程详细分析的基础上,针对传统神经网络收敛速度慢、隐含层较多、训练阶段无法自适应调整网络结构的缺点,采用RBF-ARX模型结构进行绞吸挖泥船产量和横移速度的建模。通过结构化非线性参数优化方法SNPOM,离线识别出RBF-ARX模型的线性和非线性参数,并利用仿真对所建模型和真实数据的误差进行对比。仿真结果表明:所建立的绞吸式挖泥船横移过程模型能够比较准确描述系统在全局范围内的动态特性,与挖泥船的实际产量输出拟合较好。

重型绞吸挖泥船挖掘砂岩混泥岩施工工艺优化

针对重型绞吸船挖掘砂岩混泥岩的复杂工况,以钦州港东航道扩建工程为例,开展“天鲲号”绞吸船挖掘与输送砂岩混泥岩土质的施工工艺研究。通过7G与8G 6臂绞刀的对比试验,综合比较不同绞刀型号的生产效率及刀齿损耗,对挖泥机具进行比选;通过对绞吸船施工时进尺、切厚等关键施工参数的分析优化,结合砂岩混泥岩的土质特性,确定了最佳挖掘施工工艺;通过对泥泵性能的分析计算,确定了绞吸船输送的最佳控制浓度;从挖掘、输送2方面进行施工工艺优化,总结了重型绞吸船挖掘砂岩混泥岩的施工技术。研究成果可为类似工况的绞吸船施工提供参考。

朔州市下米庄水库清淤措施探讨

经过60多年运行,朔州市下米庄水库存在淤积严重、生态景观效果不满足周边需求等问题,通过多种技术进行综合比较,提出采用绞吸式挖泥船、挖掘机相结合方式清淤,采用挖掘机结合自卸汽车直接填筑至填筑场域进行淤泥处理,并同步开展生态修复措施,可提高水库防洪能力,增加水库兴利能力,更好地发挥水库的综合效益。因此,对下米庄水库进行清淤十分必要且具备可行性。

基于CFD的绞吸挖泥船风流载荷分析

绞吸挖泥船在作业过程中受到载荷影响的情况较为复杂。以某绞吸挖泥船为研究对象,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟模型对绞吸挖泥船风流载荷进行分析,得到无因次的风流载荷系数,总结绞吸挖泥船风流载荷规律。研究结果可为绞吸挖泥船的系泊分析和作业过程安全性分析提供一定参考。

基于CFD-DEM方法的挖泥船绞刀导送性能研究

为了研究绞吸式挖泥船水下绞吸砂土的效率问题,结合计算流体力学和离散单元法提出了一种研究绞刀绞吸过程的三维数值模拟方法,并且建立了基于绞刀的流体计算域模型和砂土的离散元接触模型。利用这两个模型模拟了砂土被挖泥船绞刀切下以及通过管道排出的完整过程,得到了五臂绞刀和六臂绞刀在不同转动速度和横移速度下的绞刀转动功率和导送效率的变化规律,并与实船数据进行了对比。结果表明:转速恒定时,绞刀转动功率和导送效率随着横移速度的增大而逐渐上升;当横移速度恒定时,绞刀转动功率随着转速增大显著上升,而导送效率先上升然后又降低;在不同工况下两种绞刀的转动功率基本相同,但六臂绞刀的导送效率优于五臂绞刀;数值模拟获得的绞刀转动功率和导送效率与实船数据对比误差分别约为15%和25%,验证了本数值模拟方法的可行性。

模糊-PID控制在绞吸船水下泥泵自动调速中的应用

绞吸挖泥船装驳施工中,操作人员频繁调节水下泥泵电机转速以稳定管路内泥浆流速。针对这一问题,采用模糊-PID技术设计水下泥泵电机自动调速控制系统。该控制方法以流速作为自变量,以泥泵转速作为因变量,并将吸入真空、泥泵机功率及泥浆浓度作为安保条件,可以保证在装驳施工过程中泥浆流速持续维持在设定区间内。实际应用表明,模糊-PID控制在水下泥泵调速过程中具有反应快速、控制精准、鲁棒性好等特点,具有较好的推广价值。

基于PSO-RELM的绞吸挖泥船产量预测及其可视化辅助决策

为保证绞吸挖泥船的疏浚效率,泥浆产量预测是一种有效的辅助手段。根据绞吸挖泥船的实际作业数据,进行数据预处理与主成分分析(PCA),从而简化了预测模型的复杂程度。然后,采用粒子群优化的正则化极限学习机(PSO-RELM)建立挖泥船瞬时产量预测模型。预测结果表明:PSO-RELM相较于常规极限学习机有更好泛化性能,能够提高挖泥船瞬时产量的预测精度。从而生成可视化图表,辅助挖泥船操纵人员调整疏浚策略。

配置LNG动力的巨型自航绞吸挖泥船

在国外公司对关键设备参数有所保留的大环境下,通过甄别收集的大量资料,分析和整理出Spartacus绞吸挖泥船电站、电气系统、主要施工设备的配置及主要参数等基本概况,分析绞吸挖泥船以液化天然气(LNG)为动力带来的优势与挑战。对Spartacus绞吸挖泥船主要配置和参数进行分析介绍,为我国发展同级别船舶提供参考,助力提升国内疏浚企业国际竞争力。

绞吸式挖泥船柔性三缆定位系统的应用

绞吸式挖泥船因具有较高的挖泥和卸泥效率而得到广泛的应用。定位系统是绞吸式挖泥船的最关键系统之一,在挖泥施工中起到至关重要的作用。文章即针对定位系统中的柔性三缆定位系统的原理、组成和在实船上的应用进行介绍,并对柔性三缆定位系统应用中存在的问题和发展趋势进行总结和展望。

大型绞吸式挖泥船绞刀齿受力分析及磨损仿真

针对目前绞吸式挖泥船挖掘产量较低、绞刀磨损较严重的问题,以4200KW大型绞吸式挖泥船为研究对象,对绞刀切削过程中刀齿受力及磨损进行仿真。建立刀齿切削受力与磨损的数学模型,运用MATLAB,对同一刀臂各刀齿的受力及磨损进行计算,比较不同工作参数下对刀齿磨损的影响,分析刀齿磨损与产量之间的关系,阐明绞刀在切削过程中刀齿相对磨损量较小相对产量较高时的工况参数。结果表明:横移速度应大于0.1 m/s,绞刀转速应大于0.3 r/s,绞刀转速在一定范围内越高工况越好,绞刀在高转速下磨损量较少挖掘生产量较大。

绞吸挖泥船施工经济性选型分析

为合理控制投资,需根据项目施工条件合理选择疏浚船型。以绞吸挖泥船为基础,依据现行疏浚定额,分析疏浚价格组成及影响因素,通过分析不同疏浚船型在不同吹距时的价格曲线得到单价的变化趋势,找出吹距相同时的经济船型;总结得出大中型绞吸挖泥船的经济适用的疏浚工程量范围。结果表明,当吹距相同时,采用大型绞吸挖泥船成本优势明显,更适合远距离吹填;当疏浚工程量较小时,中小型绞吸船疏浚成本优势明显;当工程量大于200万m 3时,大型船舶具有成本优势;当运(吹)距超过14 km时,选用抓斗挖泥船比耙吸挖泥船经济性更优。

超大型自航绞吸挖泥船发展现状及设计特点

随着疏浚事业的不断发展和科学技术的进步,为了适应各种不同工况的需要和满足海上施工的要求,绞吸挖泥船挖掘能力越来越强,疏浚距离越来越远,自动化程度越来越高,越来越节能和环保。文章介绍了国内外超大型自航绞吸挖泥船的发展现状和主要技术特点,通过对目前国内外自航绞吸挖泥船主要性能参数进行调研分析对比,有针对性地分析了各大型船舶的配置情况,提出了未来超大型自航绞吸挖泥船一些关键参数、技术指标和设计要点,为船舶设计提供理论和技术参考。

复杂疏浚工况下重型绞吸挖泥船施工工艺优化

盐城滨海港区疏浚工程工况复杂,土质分层不均,上层粉土具有粒径小、密实、坚硬的特点,船舶施工时出现正刀滚刀、绞刀功率波动明显;下层亚黏土土体密度大,14 km长排距输送易造成堵管;施工区内块石与障碍物较多,经常发生堵吸口、堵泵。对于新建出厂的“昊海龙”轮,通过更换绞刀分析不同绞刀防石方案适用性,寻找泥浆浓度、流速与施工效率的平衡点,对其船机性能进行试验。结果表明:挖掘密实粉土时,使用通用绞刀可以增加破土能力,减少绞刀功率波动幅度与频次;吸口加装钢板格栅可以有效减少堵吸口、堵泵;挖掘下层时,适当降低泥浆浓度可以达到生产率与输送效率平衡。

绞吸船超长距离多点吹填专项方案设计

随着港口建设、航道维护、岛礁填筑等工程不断朝着更远吹距、更硬底质、更大挖深等复杂工况方向迈进,对疏浚装备选用、技术方案设计及施工组织都提出了更高的要求。针对东营港进港航道现场条件复杂、海况恶劣,且疏浚纳泥区分散、疏浚土输送距离远、成本控制难度大等问题,通过对超长距离多点吹填施工方案进行疏浚装备比选、管线冗余设计、输送能力计算和施工组合优化,设计了一套技术可行、安全环保、管理便捷、经济实用的绞吸船超长距离多点吹填专项组合施工方案,可为类似疏浚吹填工程提供借鉴。

大型绞吸挖泥船性能提升研究

在中长周期波浪海况条件下,针对我国早期研制的大型绞吸挖泥船施工适应性差、长排距工程排距受限等难题。本文以“天杉”船为研究对象,通过理论分析、数值模拟、有限元分析计算、实船验证等方法,开展了大型绞吸挖泥船定位系统性能提升、输送系统性能提升、船舶动力系统升级研究,形成了一系列大型绞吸挖泥船性能提升的技术,并成功应用。为我国早期研制的大型绞吸挖泥船的性能改善提供参考。