绞吸挖泥船工作原理与发展趋势

绞吸式挖泥船是借助于绞刀和泥泵在水下挖掘泥沙的挖泥船。绞刀是绞吸式挖泥船挖泥关键设备之一，在挖泥作业中，绞刀切削、破碎水下土层，以便泥泵把剥、松动的泥土吸起来，然后通过水上及陆上的排泥管道，将泥浆输送到指定的区域，完成疏浚或者吹填的施工过程。

归纳起来，绞吸式挖泥船挖泥关键设备是泥泵和绞刀。

在施工过程中，泥泵是绞吸式挖泥船的“心脏”，它在柴油机的驱动下，进行吸泥和排泥工作，但是，为了挖出作业面的规定深度、宽度、长度，除泥泵外，还必须配备其他种类的工作机械装置。

归纳起来，绞吸式挖泥船主要由液压系统和泥泵吸排系统两大部分构成。液压系统完成对绞刀、横移、绞刀架、定位桩、抛锚等等部分机械装置的驱动;泥泵吸排系统则由动力系统、传动系统、离心式泥浆泵、船体、输泥系统(包括水上浮筒排泥管、潜管和陆上输泥管)等组成。

绞刀系统实现将土壤搬离其原有位置并和附近的水混合形成泥浆的功能。绞刀由液压马达进行驱动，本船的绞刀轴功率约为1280KW，最大转速为30RPM

绞刀系统的驱动功率和结构对挖泥船的工作能力及效率有比较明显的影响。

绞吸式挖泥船的桥架入水后，启动泥泵和绞刀。随后继续将桥架下放至水底，或达到其最大深度。通过收放左右舷锚缆(或反之)使挖泥船绕钢桩运动。这些锚缆穿过设在绞刀附近的滑轮并与设在甲板上的绞车(疏浚边锚绞车)相连接。横移绞车确保两根锚缆具有正确的张力，这在挖掘硬岩石时尤为重要。同时，绞刀的旋转方向是与挖泥船的摆动方向相同或相反。同向时，绞刀在土壤上的反作用力会带动挖泥船，因此横移绞车的牵引力小于反向旋转时的力。当绞刀的旋转方向与挖泥船的摆动方向相同时，还必须确保缆绳的正确预张力。如果绞刀的作用力驱使绞刀的移动速度超过横移绞车的牵引速度，这将非常危险的，因为横移绞车的缆绳会被绞刀带起和切断。

同时，横移锚的位置对挖泥船摆动所需要的力影响很大。绞刀的轨迹与横移锚缆的方向越接近，所需的力就越小。

当然，一次摆动所能清除的土层厚度(切削厚度)取决于绞车的直径和土壤的类型这两者。当一次摆动结束没达到所要求的挖深时，继续下放桥架，并使挖泥船反向摆动。挖泥船的摆动围绕着一个固定点，即绕船尾的主钢桩做扇形摆动。钢桩台车通过液压油缸驱动，移动距离为6m，因钢桩竖立在水底，向着船尾方向顶推台车就可使绞吸挖泥船向前移动。每前移一次后在摆动结束时将桥架下放一个切削厚度就可将工作面上的一层或多层底质挖去。当液压油缸行程完成后，将辅助钢桩下放到水底，提升主钢桩并前移台车。完成上述工作后下放主钢桩和提升辅助钢桩。随后继续作业。

由于疏浚时为水下作业，遭遇异常工况的情况很多，较为常见的是挖掘过程中遇到了塌方和水下障碍物。塌方会造成绞刀头被埋没，使得作业无法顺利进行；水下障碍物如石块、木头、废气钢缆、杂草等都可能进入绞刀，这些都直接影响绞刀的正常工作。

相对现在变频装置的高可靠性和对驱动电机保护的完善控制，绞刀液压系统的工作可靠性显得不足，特别是系统的耐压问题，当发生爆管时，液压油的流失严重威胁到油泵和油马达的安全.并且造成污染问题。变频驱动的另一个优点是传动总效率要明显高于液压驱动。现在新海豚轮对绞刀的变频驱动采用运用带光电编码器的转速反馈的矢量控制。响应速度非常快。在功率允许的条件下，随时可以提供足够的转矩，使绞刀的转速非常稳定，改善了常规电机驱动的转速波动问题，相比液压驱动也略有优势。

两种驱动的变速性能相当，液压驱动也有其优点，其结构紧凑(例如驱动绞刀可以不用减速齿轮箱)、易于布置、初期投资小，但总体来说，当今大绞吸挖泥船绞刀采用变频驱动更为合适