4500m3耙吸挖泥船泥泵效率提升

 

 

　　中港疏浚有限公司隶属于中交上海航道局有限公司，是一家拥有港口与航道施工总承包壹级资质和对外承包工程经营资格的疏浚施工企业，拥有大型耙吸挖泥船17艘，年疏浚能力超1亿m³，年营业收入约25亿元，设有节能减排办公室负责日常能源管理工作，财务、能源管理规范有效。公司旗下4500m3系列耙吸船经过30多年的疏浚施工，普遍存在疏浚效率低、能耗高等问题。

 

　　为了提高该船型的生产效率，达到节能增效的目的，公司于2012年9月立项“4500m3耙吸挖泥船泥泵效率提升”项目。项目依托近几年的研发科技成果和工程实践经验，投资1105万元，重新设计能够显著改善生产效率的新型高效泥泵，同时增加在线监测系统，以提升泥泵效率和船舶施工人员对泥泵的监控能力。公司旗下航浚4007轮于2014年12月修船期间完成了新型高效泥泵安装改造工作，随后投入生产。经过核算，改造后的航浚4007轮实现新增年节能能力1741吨标准油，减排二氧化碳5635吨，节能减排效果显著。

 

 

　　1、技术原理

 

　　（1）在原泥泵驱动柴油机输出功率不变的前提下，通过泥泵效率的提高，达到提高生产效率和节能减排的目的。

 

　　（2）增设在线监测系统，通过采集在线监测数据，使船舶施工人员更好的对系统在不同施工工况下，及时调节泥泵相关参数，确保泥泵在高效区运行，以进一步提高泥泵的使用效率。

 

　　2、采用技术方案

 

　　艾曲西疏浚技术装备（天津）有限公司承担航浚4007轮泥泵更新改造。中国船舶重工集团公司第七一一研究所承担泥泵在线监测系统的研发工作。

 

　　艾曲西疏浚技术装备（天津）有限公司提供的泥泵系统包括2套型号为IHCHRMD182-38-90单壳高效泥泵，自带滚筒轴承箱，适合舱内维修服务。泥泵设计易于维护及维修。耐磨部件设计简单并便于更换。泥泵通道为宽口设计，泵壳具有较高的机械性能和耐磨性能，泵壳的标定壁厚为圆周处为85mm,边缘厚度为65mm，提供泵壳支座。叶轮为双围带4叶片，叶墙标定厚度为50mm,叶片的标定厚度为60mm；叶墙凹处及斜边处厚度小于此厚度，测量叶片厚度为叶轮直径的0.9倍，叶轮与泥泵轴为四头罗纹连接。IHC专利的三瓣卡环应安装在泥泵轴上，位于泥泵轴衬套后面，提供安装和拆卸叶轮的起升夹具。泵壳的轴端和吸入端采用可更换的耐磨衬板保护，耐磨衬板的厚度为50mm；叶轮叶墙及耐磨板的厚度为最大厚度，叶墙凹处及斜边处厚度小于此厚度；耐磨板镶嵌件前端有20mm厚的耐磨材料，耐磨衬板以带帽螺栓安装在螺孔内。螺栓与端盖之间的密封性受每个螺栓的DOWTY环和O形环的影响。提供安装及拆卸耐磨衬板的起升夹具。泵轴为整体锻造并机加工而成，泵轴通过泵盖的密封，与表面硬化过的钢套相连接，轴端以联轴器与传动系统相连接。

 

　　中国船舶重工集团公司第七一一研究所提供的信号采集监测记录系统是集数据采集、监测和分析为一体的多信息任务处理系统，通过对轴系的扭矩、转速和功率信号进行采集，为挖泥船的泥泵运行提供数据支持，并为其安全可靠运行提供保障。

 

　　3、项目运行情况

 

　　2012年9月“4500m3耙吸挖泥船泥泵效率提升”正式立项，确定技术路线及方案；

 

　　2014年6月完成实船数据采集、数值模拟分析、三维模型设计；

 

　　2014年7至11月完成图纸的绘制及泥泵的制造；

 

　　2014年12月修船期间进行了新型泥泵安装改造工作并进行实船测试及验收；

 

　　2015年1月份正式投入使用，目前已运行6个月，效果良好。

 

 

　　1、项目实施前能耗基本情况

 

　　航浚4007于2014年12月完成新型泥泵和在线监测系统的安装调试，下表为项目实施前航浚4007施工能耗情况。

 

　　表1航浚4007轮改造前能耗数据

 

　　

 

 

　　2、项目实施后的节能减排量

 

　　航浚4007轮改造验收时间为2014年12月，为了确保节能量核算项目实施前工况与实施后类似（土质均为淤泥，作业天数稳定，土方量饱满），改造前统计范围确定为2014年8至11月，改造后统计范围确定为2015年2月至2015年5月，改造前后油耗和作业量见下表。

 

　　表2航浚4007轮改造前后能耗和作业量、汇总表

 

　　

 

 

　　（1）项目实施前单船单位能耗量的确定

 

　　项目实施前能耗量=∑2014年8至11月能耗量=212.96toe；

 

　　项目实施前单船作业量=∑2014年8至11月作业量=2044.96万m³；

 

　　项目实施前单船单位能耗量=项目实施前能耗量/项目实施前单船作业量=2044.96/212.96=9.60toe/万m³。

 

　　（2）项目实施后单船单位能耗量的确定

 

　　项目实施后实际能耗量=∑2015年2至5月能耗量=1854.12toe；

 

　　项目实施后单船实际作业量=∑2015年2至5月作业量=253.52万m³；

 

　　项目实施后单船单位能耗量=项目实施后实际能耗量/项目实施后单船实际作业量=1854.12/253.52=7.31toe/万m³。

 

　　（3）单船单位节能量的确定

 

　　单船单位节能量=项目实施前单船单位能耗量-项目实施后单船单位能耗量=9.60-7.31=2.29toe/万m³。

 

　　（4）项目节能量的确定：

 

　　项目节能量=单船单位节能量×项目实施后单船月均作业量×12=2.29×253.52/4×12=1741toe。

 

　　则本项目节能量为1741吨标准油，总减排二氧化碳5635吨（按照燃料油碳排放系数取值3.2366t/t），节能减排效果显著。

 

 

　　若以建造新船舶淘汰老旧船舶来提高施工生产率，相应费用较高且周期较长。新型节能高效泥泵的制作和安装成本相对低廉，而实际效果却能够事半功倍。改造后，船舶的施工效率能有明显的提升，不仅延长了船舶的使用寿命，而且降低了能耗水平。

 

 

　　针对原有泥泵效率低、流量偏离原设计流量的现状，该项目在不改变原有船舶的动力、传递、管路系统的基础上，运用数值模拟和模型泵结合的办法，研制低流量高效率新型专用泥泵，提高船舶泥浆输送能力。通过改进设计新泥泵叶轮，使泥泵效率提高，流量符合原设计要求。新泵完全适应原有外部环境条件，排量、压头、转速、直径、吸排口直径等均优于原设计参数，施工效率能够大幅度提升。经测试，新型泥泵工作效率同比大幅提高，因而进一步提高了船舶施工效率，降低了万方能耗，且由于泥泵具有一定的通用性，其项目经验在疏浚行业内有着良好的推广前景。可操性强，易于推广，新型高效泥泵的安装难度相对比较容易，本改造项目不仅可以应用在耙吸挖泥船，对于其他同类型疏浚船舶也同样适用，应用前景非常广泛。