国内外中小型耙吸挖泥船动力配置综述

于再红，刘厚恕

（708研究所，上海 200011）

0 前 言

按新设计理念投建的耙吸挖泥船，其先进的船型尺度及其对浅水的适应性能、高效的疏浚装备（包括疏浚过程的日益自动化）、以及愈加合理而先进的动力配置为耙吸船的增效和节能奠定了技术基础。世界四大疏浚公司之一的杨德努疏浚集团规模虽不是最大，但依靠技术创新，采用最新配置的耙吸挖泥船，使2007年营业额高达18.3亿欧元，其利润更是占营业额的19.2%，居各大公司之首[1,2,3,6]。

对比国内外中小型耙吸挖泥船动力配置，差距明显。

据资料显示，某国际知名疏浚设备厂商最新设计的6200m3耙吸船同我国近年来建造的2艘中型耙吸船（7000m3与5000m3）的技术经济指标进行了综合比较，初始投资虽高出2艘国产船，但年土方量平均要高出国产船约50%，单方土的成本更只有国产 7000m3船的 70%，单方土的燃油消耗甚至只有 7000m3船的 63%，成本收回无疑也将比国产船快。从中不难看出国内外产品在节能、减排和增效方面的明显差异，其中一个很重要的原因是动力配置。时至今日，先进国家大中小各型耙吸船的动力配置几乎都采用了一机多带、形式多样的复合驱动，装船柴油机仅3～4台，设备利用率大大提高，推进比功率（即推进功率与运能之比kW/t·kn）逐年下降。我国大型耙吸船起步虽晚，但起点较高，技术形态（包括动力配置）上与国外大耙船比较接近。然而中小型耙吸船却效益低下、能耗居高的情形依旧存在。

1 国外耙吸挖泥船动力配置

1.1 中小型耙吸船的技术发展

自 1990年代中期以来，大型、超大型耙吸船建设的飞速发展，船型及其相关设计要素取得惊人的进步，尤其在动力设备的配置方面成就斐然。

这一时期，在大型耙吸船先进驱动技术影响下，国外中小型耙吸船的动力配置也发生了根本性变化，早前普遍采用的一拖一独立驱动方式（如1994年前后我国从IHC买进的通力号等3艘5000m3级耙吸船）普遍不复存在，以技术先进、形式新颖的复合驱动所替代，驱动技术伴随浅吃水的船型技术、控制技术、及其良好的生态效应使得中小型耙吸船实现了创造性的发展，在功能增大、效益提高的同时还实现了节能减排的环境效果，功率因数明显下降；另一项指标推进比功率的变化也验证了这一结果。

表 1通过 1994～2006年间 5艘相同垂线间长（85m）耙吸船技术的发展，展示了国外中小型耙吸船技术上的进步：作为同尺度船其泥舱舱容增大了54%，装载量增大了85%，航速增加了18%，而功率因数却下降了19%，推进比功率下降了20%，见表1。

表1 国外5艘垂线间长85m的耗吸挖泥船性能比较

1.2 若干中小型耙吸船动力配置实例

国外中小型耙吸船，即使同等规模，在动力配置形式方面，也会因其具体使用功能的不同，而展现出多种多样。比如部分船只因挖深要求大而必须设置水下泵并提供水下泵功率；个别船只因多功能要求（如带有机械传输装置的采砂船）而不得不扩大功率的传送范围；更多的则是单边耙吸船和双边耙之间因泥泵设置的多寡不一和技术风格不一，使得动力配置形式多姿多彩，单耙船动力配置往往采用灵活多变的不对称形式。近年来，除了主机1拖2/1拖3、推进器直接由柴油机驱动的方式外，还出现有全电力驱动的配置形式，这在目前耙吸挖泥船上虽然还只是个别情形，作为一种高效、灵活、节能环保的能源供应系统，发展前景值得期待。下面简要推介几型国外中小耙吸船的动力配置：

1)6000m3双边耙吸船Abul

该船动力配置采用主机 1拖 3，左右主机（2×3100kW）后出轴直接驱动螺旋桨、并通过PTO轴拖带950kW轴发，而前轴各驱动1台1260kW泥泵，同时配备 2台船舶发电机组（2×375kW），航速13.5kn，总装机功率6950kW，功率因数1.16[4]，动力配置原理见图1。

2)7500m3单边耙吸船Al-ldrisl

该船采用主机1拖2，左右主机（2×4000kW）后出轴直接驱动全回转舵桨，而前轴各驱动1台发电机，同时配备1台850kW船舶发电机组和1台150kW停泊机组，航速14kn，总装机功率9000kW，功率因数1.20，动力配置原理见图2。

3)5600m3单边耙吸船Reynaert

该型船从2004～2009年批量建造6艘，分属比利时德米集团及荷兰波斯卡利斯集团，该型船（如表1所列）无论在船型尺度方面、浅水动力特性方面、动力配置方面、还是环境友好方面都呈现出创造性地发展，动力采用主机1拖2和1拖3混合配置：左主机（2025kW）为1拖2（推进+泥泵）、中间主机（2025kW）亦为 1拖 2（泥泵+发电机）、而右主机（2025kW）则为1拖3（推进+喷水泵+发电机），同时配有1台570kW船舶发电机组和1台131kW停泊机组。该船还配有1台1700kW的水下泵，可实现60m挖深，航速13kn，总装机功率6776kW，功率因数1.22[5]，动力配置原理见图3。

图1 6000m3 Abul 动力配置

图2 7500m3 Al-ldrisl动力配置

图3 5600m3 Reynaert动力配置原理图

以上列举实船主要参数除表1已列的Reynaert外，见表2。

表2 国外新建部分中型耙吸船技术参数表

续 表 2

2 国产中小型耙吸船

国内即使是近几年建造的中小型耙吸船，动力配置同国外的差异仍十分突出，主要表现为：技术形态单一、陈旧，不论双耙单耙，也不论功能使命上有多少差异，几乎千篇一律地采用1拖1（即每台柴油机仅拖动1台设备）的驱动方式，这样配置的结果使动力得不到有效利用、设备负荷率低下，与此相关联的是机泵舱布置紧张、泥舱长度受到挤压、设备重量失控，不仅影响到不同工况下作业效能的发挥，装载能力也明显受到抑制，更与节能减排的理念格格不入。以下为几艘国产中小耙吸船的动力配置实例：

1)7000m3双耙船

动力配置为1拖1形式：推进主机2×2500kW（大发），泥泵主机2×1491kW（卡特）、喷水泵柴油机2×720kW（济柴），船舶电站柴油机3×450kW（河柴-道依茨），停泊兼应急电站1×250kW（引进曼海姆），共配置大小10台柴油机、5个机型，航速12kn，总装机功率11022kW，功率因数1.54。

2)5000m3双耙船

该船亦采用1拖1形式：推进主机2×2500kW（大发），泥泵主机2×1900kW（大发）、喷水泵柴油机 2×880kW（TBD620），船舶电站柴油机3×550kW（大发），共配置9台柴油机、2个机型，其中推进主机、泥泵主机皆烧重油，航速12kn，总装机功率12210kW，功率因数2.44。

3)5500m3双耙船

推进主机1拖1驱动：2×2500kW；泥泵主机2×1103kW，1拖 2驱动：一端驱动舱内泵，另一端驱动450kW发电机，以供350kW水下泵用电；喷水泵柴油机 2×900kW，船舶电站柴油机3×400kW（1台兼停泊用），共配置9台柴油机（均为宁波动力机厂产品），仅推进主机烧重油，航速12kn，总装机功率10206kW，功率因数1.86。

3 原因分析

国内外中小型耙吸船在动力配置问题上所反映出来的差距，不能简单地归结为设计、建造及其设备配套技术方面的因素，究其原因，主要有以下方面：

1)需求紧迫，难有选择余地。跨入新世纪以来，数量庞大的中小型疏浚市场对中小船的需求相对于大型耙吸船来说要大得多，两者数量上的比例大约是5∶1～6∶1，尽管众多民营企业投入其间，依然难于满足需求，一时间各色中小型耙吸船泥沙俱下，而市场销售却分外红火，难有选择余地。

2)船东和投资方角色转换，对产品难有高要求。与大型船不一样的地方还表现在船舶拥有者或租赁者身份的改变，通常大型耙吸船的船主是国有大型骨干疏浚企业如中交集团、长江航道局等，其目标是参与国内乃至国际大型疏浚市场的竞争，他们资金和技术力量雄厚、管理经验丰富，对船舶功能、技术形态要求也较高。而中小型船的船主面对的是国内规模较小的疏浚市场，相当部分半路出家，投资/建造方也以民营机构居多，资金和技术实力有限，难有大型骨干企业那样的国际竞争眼光，自然对船舶形态难有太多要求，对市场竞争、经济效益缺乏长久考量。

3)用户观念有待转变。部分用户习惯于以往传统的“1拖 1”驱动形式：操作简单且管理方便；新船订购时在动力配备上往往也是储备越多越好。这同国外的认知存在着重大差异，其结果不仅经济效益低下，更不利于我国疏浚制造业的可持续发展。面对这种情形，国内有关设计建造单位也只能满脸无奈。

4)现有设备配套能力的制约。国内中小型耙吸船在机型的选择上和大型耙吸船也不在一个档次，多停留在引进和国产机型上，而大多数这类机型目前还不具备复合驱动及其管理技术，几年前长鲸 2号上配置的大发机，其复合驱动技术也还是即时开发的。这种情形无疑制约了国内中小型耙吸船动力配置的优化选取。

5)节能减排、可持续发展理念的认知不足也是制约因素之一。

4 建 议

面对如此突出的差距，建议有关方面共同努力，积极引进国外新技术、新理念，尤其是动力配置方面的成功经验，加速配套机型复合驱动技术的研究，尽快形成具有国际竞争力的产品，使我国中小型耙吸船早日走上健康发展的道路。

可喜的是，作为疏浚行业的一员，708研究所在大型耙吸船设计上所积累的经验的基础上，着手在中小型耙吸船动力装置设计中理念的更新，在6500m3耙吸船动力配置设计中积极采用新技术、新工艺，为缩短中小型耙吸船国内外的差距迈进了一大步。可以相信，通过努力，我国现存中小型耙吸船动力配置方面的落后状态不久将面貌一新。

[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] 中国疏浚协会.中国疏浚业发展战略研究[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] 刘厚恕.国外挖泥船发展新态势[J].船舶.2009,(6).