“MV ARDITA”运输船改装为水泥自卸船设计.pdf

中 国 修 船2023年8月技术交流“MV ARDITA”运输船改装为水泥自卸船设计黄 军（南通中远海运船务工程有限公司，江苏 南通226006）摘要：为满足国家日益增长的水泥进出口需求，亟需将旧运输船改装为水泥自卸船。文章充分研究了水泥在运输过程中的流动性问题，解决水泥自卸船工作过程中自卸效率低下的问题，设计水泥自卸船的自卸结构，防止水泥饼结阻流，提高流动效率。“MV ARDITA”运输船改装为水泥自卸船的技术思路有效可行，水泥自卸结构安全高效，为相关工程实际提供了理论依据和经验借鉴。关键词：水泥自卸船；水泥自卸结构；改装工程；优化设计中图分类号：U672文献标志码：Adoi：10.13352/j.issn.1001-8328.2023.04.006Abstract：In order to meet the growing demand for cement import and export in China，it is urgent to convertthe old transport ship into a cement self-unloading ship.The paper totally studies the fluidity problem of cement during transportation，and solves the low cement unloading efficiency of a working cement self-unloading ship.In addition，it designs a self-unloading structure of the cement self-unloading ship to prevent cake stagnation and improveflow efficiency.The technical idea of converting the“MV ARDITA”transport ship into a cement self-unloadingship is effective and feasible，and the self-unloading structure is safe and efficient，which provides a theoretical basis and experience reference for the relevant engineering practice.Key words：cement self-unloading ship；cement self-unloading structure；modification engineering；optimal design水泥为我国主要出口原料产业之一，而海运物流作为水泥运输出口的主要方式，存在运输效率较低、资源浪费较大的情况。为优化产业结构的需求，提高水泥运输效率，加强水泥出口贸易，亟需将旧船改装为水泥自卸船。旧船改装为水泥自卸船是目前船舶改造的主流方向之一1-2。上海中远海运重工有限公司承接的“苏拉克萨”船改造工程，是中国远洋海运集团成立以来首艘由散货船改装为水泥自卸船的大型改装项目。项目改装成功、运行可靠。原中国船舶重工集团有限公司还完成了“莫哈”船改装工程，成功将普通散货船改装为一艘全封闭式、无污染、环保型螺旋式水泥自卸船。中船澄西船舶修造有限公司对螺旋式水泥自卸船改装升级，同时还改装了 14 艘输送带式自卸船。近年来，南通中远海运船务工程有限公司完成了“天堂”船改装工程，并成功下水服役。目前，水泥运输船的建造改装主要关注于船体设计，很少从水泥流动性角度关注水泥自卸结构的设计。本文以南通中远海运船务工程有限公司把“MV ARDITA”运输船改装为水泥自卸船的项目为例，详细分析图纸总体改装设计，着重阐述了水泥自卸结构设计。1总体改装工程“MV ARDITA”船是一艘船长140 m、型宽21m、型深10.6 m的运输船，把其改装成为水泥自卸船，配备全新的自卸流槽、甲板嵌板，新增甲板作者简介：黄军（1973-），男，江苏南通人，工程师，大学本科，主要从事大型民用船舶修造工程管理工作。24第36卷第4期技术交流发电机组、螺旋泵、空压机、艏艉推进器等。其主要改装工程为：货舱底部新装曝气系统，甲板新装分段将货舱封闭等钢制工程；每个货舱新装1台垂直螺旋输送机，甲板新装水平螺旋输送机，甲板新增 3台大型空压机、4台大功率鼓风机、2台液压泵（1用1备）、2组发电机组、2套水泥气动滑道以及2套装载系统等。本船改装工程包括船体工程、轮机工程、电气工程和涂装工程。1.1船体工程船体工程实施过程如下：首先，拆除老桥吊和甲板无用舾装件；其次，拆除舱盖；然后，将2个杂货舱改为4个水泥舱，即新加斜底、4个竖井、2个横舱壁、水泥舱甲板、8个甲板室；最后，安装甲板铁舾件和大舱铁舾件。1.2轮机工程轮机工程实施过程如下：首先，对甲板进行改进，新加 2组 2 000 kW 的发电机组，新装辅助空压机、传送带、3台螺旋泵、3台空压机。其次，在甲板上增加4台新的风机及相关管系和阀控系统；同时，在甲板上增加2台货管吊（2 t 10 m）。然后，大舱安装新气垫、相关管系及阀控系统。最后，新装液压泵、相关管系及阀控系统。1.3电气工程电气工程实施过程如下：改装部位新增强电和弱电系统（安装控制台，排放设备电缆，布设照明灯具及插座，新加火警探测及报警系统），拆除老货舱8只照明灯及电缆、电缆管。1.4涂装工程大舱及大舱底板喷砂油漆、新分段喷砂油漆、分段搭载结束后火损部位打磨油漆。2水泥自卸结构设计水泥自卸结构设计以及自卸原理如下：首先，将2个杂货舱改为4个水泥舱，在舱室里新加了斜板结构，并在斜板装置上铺设了一层帆布；水泥在重力的作用下随斜板角度向中心滑落，流向内底板。其次，当货舱内水泥靠自身重力卸货至90%以上时，安装在内底板上的曝气系统开始工作，使得货舱内斜板上的残留水泥由高处流向低处。然后，经立式螺旋输送机将水泥传送到上甲板管道的水平螺旋输送机内。最后，水泥经水平螺旋输送机传送到水泥箱，达到清舱和完全卸货的目的。2.1斜板由2个杂货舱改装的4个水泥舱内新增了8块斜板，斜板装置图如图1所示。斜板上方铺设工程帆布，下方架设气流床。斜板全长11 189 mm，宽2 000 mm，高 1 281 mm，倾角约 8，其上的缓冲平行板长 3 300 mm，该斜板结构使水泥在重力作用下流向内底板，完成90%的水泥自卸任务。图1斜板装置图（b）实物图（a）结构示意图2.2曝气系统斜板下新增一层气流床。曝气系统机构示意图如图2所示，其特点为气流均匀稳定、气流分布较广、气流压力大。水泥在自卸至90%时，曝气系统开始工作，较大的气流压力迫使水泥继续流动，防止水泥饼结阻流；较广的气流分布防止出现水泥残留，提高水泥自卸率；在水泥自卸过程中提供均匀稳定的气流，能够提高水泥自卸时的流动稳定性，提高水泥自卸效率。图2曝气系统机构示意图斜板上新增的特种工程帆布具有良好的均匀性、致密性、透气性。首先，工程帆布能够覆盖斜板上微小焊缝，使得水泥在斜板上运输时能够平稳均匀流向底端；其次，该工程帆布的密度能够满足水泥的高效流动，提高水泥在斜板上的流动效率；最后，该工程帆布的透气性良好，在防黄 军：“MV ARDITA”运输船改装为水泥自卸船设计25中 国 修 船2023年8月技术交流止船舱内水泥饼结阻流方面起到了重要作用。2.3垂直螺旋抬升机构垂直螺旋抬升机构主要由螺旋体、进出装置、驱动装置3个部分组成，垂直螺旋抬升机构示意图如图3所示。螺旋运输机主要由涂漆软钢制成，电机作为带直轴和皮带驱动的驱动器，其核心构件是螺旋体。螺旋体由螺旋轴和螺旋叶片组成，螺旋体遍布整个螺旋机体，密封在螺旋管内。螺旋输送机工作时通过螺旋轴旋转带动螺旋叶片推送物料向前移动，从而达到输送物料的目的。螺旋运输机可配备各种标准尺寸的入口和出口，以适配螺旋叶片的直径；根据不同机型，入口和出口也可配备不同类型的法兰。图3垂直螺旋抬升机构示意图硬质金属底部轴承可更换易损件电机电机支架V带传动V形皮带保护带滚柱轴承的顶部轴承和密封管子垂直支架螺旋钻硬质合金中间轴承带有可更换的磨损部件水平支架密封圈带入口的装载箱2.4水平螺旋输送机构水平螺旋输送机构如图4所示，其结构与工作原理和垂直螺旋抬升机构一致。在甲板上布置水平螺旋输送机构，并与垂直螺旋抬升装置连接，将水泥运输至贮存区域。3改装前后对比“MV ARDITA”水泥自卸船中装卸作业的自动化程度非常高，每一个设备、阀件等装置的操作功能都集成于控制室，仅需1名工程师在集成控制室就可完成装卸作业。“MV ARDITA”总体改装前后的对比图如图5所示。（a）改装前（b）改装后图5“MV ARDITA”总体改装前后对比图4结束语在运输船改装为水泥自卸船的过程中，本文设计的自卸结构安全高效。该自卸结构整体改装设计分为船体工程、轮机工程、电气工程和涂装工程，通过斜板、曝气系统、垂直螺旋抬升机构、水平螺旋输送机构、货管吊和相关泵机组的协同运作，成功实现水泥的自卸工作。本船在船体结构的优化、防水泥饼结阻流、提高水泥运输效率等方面做了大量的改进工作，为今后旧船改装为水泥自卸船的工程提供了借鉴。参考文献1 孙家鹏.新一代自卸水泥船的装卸货特点及其发展趋势J.船舶与海洋工程，2012(3):36-39.2 陈龙.自卸式水泥船改装项目电气设计J.船舶标准化工程师，2021(6):75-78.收稿日期：2022-11-07图4水平螺旋输送机构26