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大型绞吸挖泥船桥架技术发展现状及趋势

船舶工程 2024年第S1期 549-554页

作者：刘荣振陈九肖李晓磊张润喜姜曦中交天津航道局有限公司天津市疏浚工程技术企业重点实验室

绞吸挖泥船是实施水库清淤、航道疏浚、吹填成陆、港口建设等工程建设的特种工程船，安装有绞刀头、水下泵、泥管、横移滑轮等一系列设备的桥架是施工设备系统中的设计重点与难点，它对整个绞吸挖泥船的主尺度以及整体布局有着重要的影... 详细信息

绞吸挖泥船是实施水库清淤、航道疏浚、吹填成陆、港口建设等工程建设的特种工程船，安装有绞刀头、水下泵、泥管、横移滑轮等一系列设备的桥架是施工设备系统中的设计重点与难点，它对整个绞吸挖泥船的主尺度以及整体布局有着重要的影响，是绞吸挖泥船设计的重要环节。从桥架设计要求、桥架结构形式、桥架布置位置、绞刀驱动方式等方面进行分析和比较，提出了未来大型自航绞吸挖泥船桥架发展趋势和设计特点，为绞吸挖泥船桥架设计提供理论和技术参考。

关键词：绞吸挖泥船桥架绞刀驱动方式设计特点

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重型绞吸挖泥船挖掘砂岩混泥岩施工工艺优化

水运工程 2024年第3期 184-188,193页

作者：王曦巍李军冯诗甲张亚楠杨正军中交(天津)疏浚工程有限公司天津300450 中交天津航道局有限公司天津300457 天津市疏浚工程技术企业重点实验室天津300457

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;... 详细信息

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。

关键词：疏浚工程重型绞吸船砂岩混泥岩泥泵功率计算

湖库清淤底泥氟固化/稳定化药剂设计及响应面优化

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吉林大学学报(地球科学版) 2024年

作者：任何军沈天琪张凤鲲李艳玲石油化工污染场地控制与修复技术国家地方联合工程实验室(吉林大学)/吉林大学新能源与环境学院中交天津航道局有限公司天津市疏浚工程技术企业重点实验室

为了实现湖库清淤底泥氟固化/稳定化，设计了氢氧化钙、磷酸二氢钾、硫酸铁、氯化镁复配药剂。以含氟底泥的固化/稳定化效率为因变量，以氢氧化钙添加量、磷酸二氢钾添加量、硫酸铁和氯化镁添加量为自变量进行了响应曲面法优化实验。结... 详细信息

为了实现湖库清淤底泥氟固化/稳定化，设计了氢氧化钙、磷酸二氢钾、硫酸铁、氯化镁复配药剂。以含氟底泥的固化/稳定化效率为因变量，以氢氧化钙添加量、磷酸二氢钾添加量、硫酸铁和氯化镁添加量为自变量进行了响应曲面法优化实验。结果表明：最佳固化/稳定化药剂配比为，氢氧化钙添加量3.572%、磷酸二氢钾添加量4.342%、硫酸铁添加量3.391%、氯化镁添加量3.391%。利用响应曲面法模拟出的最佳条件，经实验验证，清淤底泥中的氟固化/稳定化效率可达73.91%，与预测值75.62%吻合度高，表明模型可靠有效。

关键词：氟底泥固化/稳定化药剂配比优化响应面法

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双耳轴绞吸挖泥船桥架切换配套装置改型设计

中国港湾建设 2024年第9期44卷 88-94页

作者：柴桂军杨晨中交天津航道局有限公司天津300461 天津市疏浚工程技术企业重点实验室天津300457

针对国内首艘双耳轴绞吸挖泥船“天鲲号”无法在施工现场独立完成上下耳轴切换整套工序的问题,对影响现场切换的上下吸口管路及维修平台2个关键部件进行改型设计,旨在提升桥架位置切换整套工序速度及便捷性。文章在原船结构基础上提出... 详细信息

针对国内首艘双耳轴绞吸挖泥船“天鲲号”无法在施工现场独立完成上下耳轴切换整套工序的问题,对影响现场切换的上下吸口管路及维修平台2个关键部件进行改型设计,旨在提升桥架位置切换整套工序速度及便捷性。文章在原船结构基础上提出的改型设计方案,利用桥架转动带动专用斜形短管,实现水线以下管路联通,利用液压缸驱动维修平台整体升降,实现维修平台与桥架位置匹配,并采用室内模型试验及有限元模拟等手段分析验证改型设计的有效性及可靠性。结果表明,改型管路装置可有效对中及密封,改型维修平台结构形式合理,强度及刚度满足使用要求,不仅为“天鲲号”等现有双耳轴绞吸挖泥船的改进提供了有效方案,也可为未来新船设计提供参考。

关键词：绞吸挖泥船双耳轴桥架上下吸口管路维修平台快速切换

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挖岩绞刀的岩石切削试验及数值模拟

水运工程 2024年第3期 189-193页

作者：苏召斌林森杨晨中交天津航道局有限公司天津300461 天津市疏浚工程技术企业重点实验室天津300457

绞刀是绞吸挖泥船的核心部件,通过现场试验研究绞刀挖掘性能的代价巨大。针对在实船试验中难以遇到合适土质的问题,提出在实验室进行挖掘试验和数值模拟表征绞刀挖掘性能的方法。制作2000 kW功率绞刀的缩比模型和不同单轴抗压强度的岩... 详细信息

绞刀是绞吸挖泥船的核心部件,通过现场试验研究绞刀挖掘性能的代价巨大。针对在实船试验中难以遇到合适土质的问题,提出在实验室进行挖掘试验和数值模拟表征绞刀挖掘性能的方法。制作2000 kW功率绞刀的缩比模型和不同单轴抗压强度的岩石模型,在实验室进行不同切削厚度、步进距离等参数的绞刀切削岩石的模型试验,建立1:1尺寸的绞刀数值模型和岩石模型,采用单元删除法模拟2000 kW绞刀切削岩石的过程,分别模拟产量为240和500 m3/h的切削过程,并分析绞刀切削功率和横移拉力。结果表明,挖掘产量240 m3/h时的最大功率为1884 kW、平均功率为1088 kW,满足设计要求。

关键词：疏浚绞刀岩石切削数值模拟

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湖泊水华蓝藻汲取装备水力性能数值模拟研究

中国港湾建设 2024年第3期44卷 98-102页

作者：李章超杨正军王苗苗中交天津航道局有限公司天津市疏浚工程技术企业重点实验室天津300457 中交天航环保工程有限公司天津300461

蓝藻汲取盘是一种利用水动力对水华蓝藻进行打捞的设备,通过数值试验可以实现检验其水力性能,评价富藻水的汲取收集效果。采用计算流体动力学(CFD)技术,通过数值模拟的方法,对蓝藻汲取盘汲取头内部流动进行了计算分析。得到了设计流量... 详细信息

蓝藻汲取盘是一种利用水动力对水华蓝藻进行打捞的设备,通过数值试验可以实现检验其水力性能,评价富藻水的汲取收集效果。采用计算流体动力学(CFD)技术,通过数值模拟的方法,对蓝藻汲取盘汲取头内部流动进行了计算分析。得到了设计流量工况和大流量工况条件下,藻汲取盘内部的整体流动特性、不同截面的流动情况、内部流动水头损失及不同过流断面的流动均匀性。经过数值试验的验证,蓝藻汲取盘整体流动基本无扰动,没有出现明显的旋涡、回流等紊乱流动形态,内部流动性能良好,汲取蓝藻水的效率较高。

关键词：湖泊疏浚水华蓝藻蓝藻汲取盘数值模拟

大流量、高扬程、超大轴径泥泵机械密封的研制及优化

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船舶工程 2024年第3期46卷 81-85,162页

作者：柴桂军蔡建军王东邹鸿博闫帅林彬中交天津航道局有限公司天津300461 天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室天津300350

“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... 详细信息

“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。

关键词：大型绞吸式挖泥船泥泵 L型橡胶密封机械密封

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一种挖泥船最小能耗工作点计算选取方法

中国舰船研究 2024年第5期19卷 238-244页

作者：李铭志杨正军何炎平张红升童荣彬张树阳上海交通大学海洋工程全国重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 中交天津航道局有限公司天津300457 江苏海新船务重工有限公司江苏海门226116 中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司上海200120 中港疏浚有限公司上海200136

目的为了解决挖泥船短排距工况下高能耗的问题，提出一种最小能耗工作点的计算选取方法。方法基于前期研究建立的泥泵排压、管道阻力、关键流速和泥泵汽蚀等相关模型，以单方能耗最小为目标，采用施工人员最为熟知并方便控制的泥泵转速... 详细信息

目的为了解决挖泥船短排距工况下高能耗的问题，提出一种最小能耗工作点的计算选取方法。方法基于前期研究建立的泥泵排压、管道阻力、关键流速和泥泵汽蚀等相关模型，以单方能耗最小为目标，采用施工人员最为熟知并方便控制的泥泵转速为优化变量，运用输送系统最佳流速搜索和多泥泵转速优化相结合的双重优化方法，实现挖泥船多个泵串联最小能耗工作点的计算选取，并以配置有3台不同型号离心泵的“新海狼”号挖泥船在特定工况条件下施工为案例进行算法验证。结果结果显示，经所提算法模型优化后的工作点单方能耗比最大产量工作点的单方能耗降低了11.8%。结论研究成果的应用能有效弥补已有以施工能力（最大产量）为目标的优化施工方法，为疏浚工程的节能减排工作提供参考。

关键词：挖泥船管道输送多泵串联最小能耗

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挖泥船绞刀挖岩过程的数值模拟

哈尔滨工程大学学报 2018年第2期39卷 371-376页

作者：张凌博蔡宗熙李瑞祥刘俸麟韩美东天津大学机械工程学院天津300072 中交天津航道局有限公司天津市疏浚技术企业重点实验室天津300457

针对挖泥船绞刀挖岩过程中绞刀切削力难以预测的问题,本文应用有限元方法建立了模拟绞刀挖岩过程的三维分析模型。采用罚刚度的接触约束算法确定绞刀与岩体的接触状态和接触作用力,利用扩展的DruckerPrager塑性模型以及包含单元删除功... 详细信息

针对挖泥船绞刀挖岩过程中绞刀切削力难以预测的问题,本文应用有限元方法建立了模拟绞刀挖岩过程的三维分析模型。采用罚刚度的接触约束算法确定绞刀与岩体的接触状态和接触作用力,利用扩展的DruckerPrager塑性模型以及包含单元删除功能的损伤演化模型模拟岩体变形及破碎,从而获得了绞刀挖岩过程中绞刀的切削力,并进行了实验验证。结果表明:绞刀转速恒定时,切削载荷和功率均随绞刀横移速度增大而显著增大;绞刀横移速度恒定时,功率随转速增大而增大,但切削载荷却有所下降;适当降低绞刀转速和提高横移速度有利于降低岩石切削比能。这些结果可为新型挖泥船绞刀设计提供参考。

关键词：绞刀挖岩数值模拟切削载荷切削比能挖泥船