國內外中小型耙吸挖泥船動力配置綜述

于再紅，劉厚恕

（708研究所，上海 200011）

0 前 言

按新設計理念投建的耙吸挖泥船，其先進的船型尺度及其對淺水的適應性能、高效的疏浚裝備（包括疏浚過程的日益自動化）、以及愈加合理而先進的動力配置為耙吸船的增效和節能奠定了技術基礎。世界四大疏浚公司之一的楊德努疏浚集團規模雖不是最大，但依靠技術創新，采用最新配置的耙吸挖泥船，使2007年營業額高達18.3億歐元，其利潤更是占營業額的19.2%，居各大公司之首[1,2,3,6]。

對比國內外中小型耙吸挖泥船動力配置，差距明顯。

據資料顯示，某國際知名疏浚設備廠商最新設計的6200m3耙吸船同我國近年來建造的2艘中型耙吸船（7000m3與5000m3）的技術經濟指標進行了綜合比較，初始投資雖高出2艘國產船，但年土方量平均要高出國產船約50%，單方土的成本更只有國產 7000m3船的 70%，單方土的燃油消耗甚至只有 7000m3船的 63%，成本收回無疑也將比國產船快。從中不難看出國內外產品在節能、減排和增效方面的明顯差異，其中一個很重要的原因是動力配置。時至今日，先進國家大中小各型耙吸船的動力配置幾乎都采用了一機多帶、形式多樣的復合驅動，裝船柴油機僅3～4臺，設備利用率大大提高，推進比功率（即推進功率與運能之比kW/t·kn）逐年下降。我國大型耙吸船起步雖晚，但起點較高，技術形態（包括動力配置）上與國外大耙船比較接近。然而中小型耙吸船卻效益低下、能耗居高的情形依舊存在。

1 國外耙吸挖泥船動力配置

1.1 中小型耙吸船的技術發展

自 1990年代中期以來，大型、超大型耙吸船建設的飛速發展，船型及其相關設計要素取得驚人的進步，尤其在動力設備的配置方面成就斐然。

這一時期，在大型耙吸船先進驅動技術影響下，國外中小型耙吸船的動力配置也發生了根本性變化，早前普遍采用的一拖一獨立驅動方式（如1994年前后我國從IHC買進的通力號等3艘5000m3級耙吸船）普遍不復存在，以技術先進、形式新穎的復合驅動所替代，驅動技術伴隨淺吃水的船型技術、控制技術、及其良好的生態效應使得中小型耙吸船實現了創造性的發展，在功能增大、效益提高的同時還實現了節能減排的環境效果，功率因數明顯下降；另一項指標推進比功率的變化也驗證了這一結果。

表 1通過 1994～2006年間 5艘相同垂線間長（85m）耙吸船技術的發展，展示了國外中小型耙吸船技術上的進步：作為同尺度船其泥艙艙容增大了54%，裝載量增大了85%，航速增加了18%，而功率因數卻下降了19%，推進比功率下降了20%，見表1。

表1 國外5艘垂線間長85m的耗吸挖泥船性能比較

1.2 若干中小型耙吸船動力配置實例

國外中小型耙吸船，即使同等規模，在動力配置形式方面，也會因其具體使用功能的不同，而展現出多種多樣。比如部分船只因挖深要求大而必須設置水下泵并提供水下泵功率；個別船只因多功能要求（如帶有機械傳輸裝置的采砂船）而不得不擴大功率的傳送范圍；更多的則是單邊耙吸船和雙邊耙之間因泥泵設置的多寡不一和技術風格不一，使得動力配置形式多姿多彩，單耙船動力配置往往采用靈活多變的不對稱形式。近年來，除了主機1拖2/1拖3、推進器直接由柴油機驅動的方式外，還出現有全電力驅動的配置形式，這在目前耙吸挖泥船上雖然還只是個別情形，作為一種高效、靈活、節能環保的能源供應系統，發展前景值得期待。下面簡要推介幾型國外中小耙吸船的動力配置：

1)6000m3雙邊耙吸船Abul

該船動力配置采用主機 1拖 3，左右主機（2×3100kW）后出軸直接驅動螺旋槳、并通過PTO軸拖帶950kW軸發，而前軸各驅動1臺1260kW泥泵，同時配備 2臺船舶發電機組（2×375kW），航速13.5kn，總裝機功率6950kW，功率因數1.16[4]，動力配置原理見圖1。

2)7500m3單邊耙吸船Al-ldrisl

該船采用主機1拖2，左右主機（2×4000kW）后出軸直接驅動全回轉舵槳，而前軸各驅動1臺發電機，同時配備1臺850kW船舶發電機組和1臺150kW停泊機組，航速14kn，總裝機功率9000kW，功率因數1.20，動力配置原理見圖2。

3)5600m3單邊耙吸船Reynaert

該型船從2004～2009年批量建造6艘，分屬比利時德米集團及荷蘭波斯卡利斯集團，該型船（如表1所列）無論在船型尺度方面、淺水動力特性方面、動力配置方面、還是環境友好方面都呈現出創造性地發展，動力采用主機1拖2和1拖3混合配置：左主機（2025kW）為1拖2（推進+泥泵）、中間主機（2025kW）亦為 1拖 2（泥泵+發電機）、而右主機（2025kW）則為1拖3（推進+噴水泵+發電機），同時配有1臺570kW船舶發電機組和1臺131kW停泊機組。該船還配有1臺1700kW的水下泵，可實現60m挖深，航速13kn，總裝機功率6776kW，功率因數1.22[5]，動力配置原理見圖3。

圖1 6000m3 Abul 動力配置

圖2 7500m3 Al-ldrisl動力配置

圖3 5600m3 Reynaert動力配置原理圖

以上列舉實船主要參數除表1已列的Reynaert外，見表2。

表2 國外新建部分中型耙吸船技術參數表

續 表 2

2 國產中小型耙吸船

國內即使是近幾年建造的中小型耙吸船，動力配置同國外的差異仍十分突出，主要表現為：技術形態單一、陳舊，不論雙耙單耙，也不論功能使命上有多少差異，幾乎千篇一律地采用1拖1（即每臺柴油機僅拖動1臺設備）的驅動方式，這樣配置的結果使動力得不到有效利用、設備負荷率低下，與此相關聯的是機泵艙布置緊張、泥艙長度受到擠壓、設備重量失控，不僅影響到不同工況下作業效能的發揮，裝載能力也明顯受到抑制，更與節能減排的理念格格不入。以下為幾艘國產中小耙吸船的動力配置實例：

1)7000m3雙耙船

動力配置為1拖1形式：推進主機2×2500kW（大發），泥泵主機2×1491kW（卡特）、噴水泵柴油機2×720kW（濟柴），船舶電站柴油機3×450kW（河柴-道依茨），停泊兼應急電站1×250kW（引進曼海姆），共配置大小10臺柴油機、5個機型，航速12kn，總裝機功率11022kW，功率因數1.54。

2)5000m3雙耙船

該船亦采用1拖1形式：推進主機2×2500kW（大發），泥泵主機2×1900kW（大發）、噴水泵柴油機 2×880kW（TBD620），船舶電站柴油機3×550kW（大發），共配置9臺柴油機、2個機型，其中推進主機、泥泵主機皆燒重油，航速12kn，總裝機功率12210kW，功率因數2.44。

3)5500m3雙耙船

推進主機1拖1驅動：2×2500kW；泥泵主機2×1103kW，1拖 2驅動：一端驅動艙內泵，另一端驅動450kW發電機，以供350kW水下泵用電；噴水泵柴油機 2×900kW，船舶電站柴油機3×400kW（1臺兼停泊用），共配置9臺柴油機（均為寧波動力機廠產品），僅推進主機燒重油，航速12kn，總裝機功率10206kW，功率因數1.86。

3 原因分析

國內外中小型耙吸船在動力配置問題上所反映出來的差距，不能簡單地歸結為設計、建造及其設備配套技術方面的因素，究其原因，主要有以下方面：

1)需求緊迫，難有選擇余地。跨入新世紀以來，數量龐大的中小型疏浚市場對中小船的需求相對于大型耙吸船來說要大得多，兩者數量上的比例大約是5∶1～6∶1，盡管眾多民營企業投入其間，依然難于滿足需求，一時間各色中小型耙吸船泥沙俱下，而市場銷售卻分外紅火，難有選擇余地。

2)船東和投資方角色轉換，對產品難有高要求。與大型船不一樣的地方還表現在船舶擁有者或租賃者身份的改變，通常大型耙吸船的船主是國有大型骨干疏浚企業如中交集團、長江航道局等，其目標是參與國內乃至國際大型疏浚市場的競爭，他們資金和技術力量雄厚、管理經驗豐富，對船舶功能、技術形態要求也較高。而中小型船的船主面對的是國內規模較小的疏浚市場，相當部分半路出家，投資/建造方也以民營機構居多，資金和技術實力有限，難有大型骨干企業那樣的國際競爭眼光，自然對船舶形態難有太多要求，對市場競爭、經濟效益缺乏長久考量。

3)用戶觀念有待轉變。部分用戶習慣于以往傳統的“1拖 1”驅動形式：操作簡單且管理方便；新船訂購時在動力配備上往往也是儲備越多越好。這同國外的認知存在著重大差異，其結果不僅經濟效益低下，更不利于我國疏浚制造業的可持續發展。面對這種情形，國內有關設計建造單位也只能滿臉無奈。

4)現有設備配套能力的制約。國內中小型耙吸船在機型的選擇上和大型耙吸船也不在一個檔次，多停留在引進和國產機型上，而大多數這類機型目前還不具備復合驅動及其管理技術，幾年前長鯨 2號上配置的大發機，其復合驅動技術也還是即時開發的。這種情形無疑制約了國內中小型耙吸船動力配置的優化選取。

5)節能減排、可持續發展理念的認知不足也是制約因素之一。

4 建 議

面對如此突出的差距，建議有關方面共同努力，積極引進國外新技術、新理念，尤其是動力配置方面的成功經驗，加速配套機型復合驅動技術的研究，盡快形成具有國際競爭力的產品，使我國中小型耙吸船早日走上健康發展的道路。

可喜的是，作為疏浚行業的一員，708研究所在大型耙吸船設計上所積累的經驗的基礎上，著手在中小型耙吸船動力裝置設計中理念的更新，在6500m3耙吸船動力配置設計中積極采用新技術、新工藝，為縮短中小型耙吸船國內外的差距邁進了一大步。可以相信，通過努力，我國現存中小型耙吸船動力配置方面的落后狀態不久將面貌一新。

[1] R.de Backer and F.Deroo.The use of "appropriate technology" in the design of new dredgers[R].Jan De Nul NV, BE，CEDA Dredging Days, Antwerp, Belgium, 2008.

[2] A.de Jager.A success story originating from ship research[J].Ports and Dredging.E165,2006.

[3] 中國疏浚協會.中國疏浚業發展戰略研究[C].2008.

[4] TSHD ABUL[J].Ports and Dredging.No.170,2008.

[5] 5600m3trailing suction hopper dredger MARIEKE[J].Ports and Dredging.E166,2006.

[6] 劉厚恕.國外挖泥船發展新態勢[J].船舶.2009,(6).