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碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船的动力系统设计技术

成果类型:: 实用新型专利

发布时间: 2022-10-29 11:52:38

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2022-11-01 18:21:45
整平船机舱自动化按 CCS 规范 MCC 进行设计并入级。主电站采用 2 台 410kW 的柴油主发电机组,2 台主发电机可并联运行,经过电力负荷估算本船在整平工况下使用一台发电机组供全船用电,另外一台发电机组做备用。在清淤工况下需要两天发电机并联运行以满足电力负荷的需求。电站采用自动电站形式,每台发电机配置起动蓄电池。主发电机具有过载保护、欠压保护、逆功保护等功能。 沉放驳 A、B 电站均采用箱式电站,由一台发电机组组成,发电机组功率~400kW。柴油机采用电起动,配置 2 只 12V、195Ah 的蓄电池组,总容量在不补充充电的情况下能对柴油机从冷机连续起动大于等于 6 次。
整平作业系统结构组成的研究 本系统由皮带输料装置,行走投料装置,整平架装置,整平架姿态调整装置,整平架升降装置,整平架搁置锚定装置,整平架动力装置和液压系统,电气系统,测量系统以及控制系统构成。 整平架动力装置的研究 为了避免在水下整平架上布置拖链或电缆卷筒,整平架的动力装置分为移动泵站和固定泵站。移动泵站布置在行走投料装置上,给水下整平架移动的机械执行机构和行走投料装置机械执行机构提供动力。固定泵站通过液压管线绞车给水下整平架固定的机械执行结构提供动力,直接向布置在主甲板的其他机械执行机构提供动力。 液压系统的研究 本系统采用恒压系统,由固定泵站和移动泵站分别给各个装置的液压系统提供压力恒定的动力油。各个装置的运动方向和速度可通过各自的电比例阀进行控制;各装置之间的同步由 PLC 进行自动控制。所有的绞车都具有机旁手动操作的功能,以便在控制系统出故障时临时对绞车进行控制。 电气系统的研究 电控系统由固定泵站和移动泵站的起动箱、皮带输料装置控制箱、 操作台、甲板控制箱、行走投料装置控制箱、整平架大车控制箱、整平架小车控制箱组成。

碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船中,整平船为国内首次应用超宽变宽管节碎石基础高精度整平清淤的施工装备,以小装备解决了大问题,实现了超宽变宽管节碎石基础高精度快速铺设,具有显著的社会效益;沉放驳同时实现隧道沉管拖带、布放于一体的功能。该系列船已应用于深中通道碎石整平清淤施工,其施工速度快,效率高,碎石整平清淤及沉管下放的施工总工期得到了有效控制,减少了机械故障,提高了施工质量,大大减少了作业时间,经济效益显著,直接节省施工成本 5000 万元。

碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船中,整平船为国内首次应用超宽变宽管节碎石基础高精度整平清淤的施工装备,以小装备解决大问题,实现了超宽变宽管节碎石基础高精度快速铺设,减少了机械故障,提高了施工质量;沉放驳同时实现隧道沉管拖带、布放于一体的功能,可适应超宽变宽管节沉放作业,其施工速度快,效率高,使得碎石整平清淤及沉管下放的施工总工期得到了有效控制。该系列船的成功投产,大大减少了作业时间,提高了作业精度,经济和社会效益显著,是具备创新意义的成功案例。具有广阔的应用市场。

研究团队由中国船舶集团有限公司第七〇八研究所 交通运输部广州打捞局 中船华南船舶机械有限公司的数名专家组成,其中包括具有高级工程师等职称的成员十五人。 项目开展了整平船设备布置、功能设置和作业精度控制等方面以及沉放驳 适应超宽变宽管节运输与沉放的作业模式设计的技术研究,实现了整平船分体式水下作业系统设计、整平船排水式多隧道减阻设计、整平船分布式电/液动力总成设计、整平船回形浮式结构总强度分析技术、整平船作业移船模式设计、沉放驳作业模式设计等关键技术的突破,在深中通道沉管隧道管节碎石基础整平和沉管下放施工中取得了良好的应用效果。 本团队已申请发明专利4项,已授权3项,实用新型9项,已授权9项,论文4篇。

“重任 801”投产运营后,施工任务饱满,船舶完好率和营运率均为100%。截至目前,共完成深中通道大湾区伶仃洋海域 S08 标段 9 节管节碎石基础整平,9 节碎石基础清淤。“穗救浮驳 5\6” 投产运营后,已完成深中通道大湾区伶仃洋海域 S08 标段 9 节沉管的拖航浮运施工,平均浮运作业时间仅需 16 小时,其下放沉管时可实现±5.0 厘米管节对接精度,对接合格率 100%。

经过深中通道沉管隧道管节碎石基础整平和沉管下放施工中的实际使用,充分证明碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船的设计、建造是成功的,且具有独立的自主知识产权,其技术的新颖性、先进性达到世界先进水平。

碎石基础整平清淤及沉管沉放系列船“重任 801”和“穗救浮驳 5\6”由中国船舶集团有限公司第 708 所为广州打捞局研发设计,由广州打捞局船舶修造中心建造、华南船舶机械有限公司研制装备。

“重任 801”采用六点锚泊定位系统和分体式水下整平系统,集定位测量、水下抛石、深水整平、快速清淤、质量检测功能于一体,兼顾整平作业的精准定位和快速移位需求,作业水深范围广、作业精度高,其作业能力在国内和国际均属于领先水平;“穗救浮驳 5\6”环境适应性好,同时实现隧道沉管拖带、布放于一体的功能。系列船投入运营后主要用于深中通道隧道工程 S08 合同段的海底隧道基础整平清淤及管节下放工作。

此为该成果的重要转化方向。