无滤布船用水泥罐进气装置设计分析

郭 军，黄 玲，王佩瑾

（1.威尔达（抚顺）重工有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.抚顺职业技术学院，辽宁 抚顺 113122）

无滤布船用水泥罐进气装置设计分析

郭 军1，黄 玲2，王佩瑾3

（1.威尔达（抚顺）重工有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.抚顺职业技术学院，辽宁 抚顺 113122）

充气滤网船用水泥罐具有比滤布式船用水泥罐测量精度高，使用方便等优点，为了保证无滤布船用水泥罐充气效果，设计出一套无滤布船用水泥罐进气装置，保证了工作效率。

船水泥罐；滤布；进气装置；设计分析

近几年，随着市场对散装水泥需求量的增多，海洋散装物料运输船舶发展迅猛。散装物料船舶主要由船用水泥罐、物料管路、动力源等几部分组成，用于完成物料的装卸、运输、贮存干粉水泥、膨润土、重晶石等物料,以供海上钻井平台施工使用。该装置输送物料过程采用全自动化智能控制，以压缩空气为动力介质，使粉状物料在海上平台与供应船之间快速、无损耗传输，从而实现远距离、高效率的循环运输作业，确保海上油田勘探、开采等工程能长期安全的连续运行，以降低营运成本和满足环境保护的需要。

1 无虑布船用散装水泥罐结构原理

船用水泥罐结构如图1所示，主要由封头、筒体、进气管路、排气管路、出料管路、充压管路、远程压力传感器、安全阀及压力表等组成。在工作过程中，为了保证所运粉状物料在罐内保持絮状状态，压缩充气管道在罐底部充入高压气流，使罐内的絮装物料均匀分布并高速流动，在物料自身的重力作用下流向罐底部中心点最低处，出料管路的入口通常设置在底部中心处，物料下落到罐底附近时，通过出料管路抽出罐外，输送至海上工作平台，从而完成海上远距离的物料传输作业。

在整个运输系统，船用水泥罐主要起到计量物料流量的作用。运料过程中，进入水泥罐的物料被压缩空气充分吹搅成絮状均匀分布，通过传感器对罐内压力和出料管路流量的测量，计算出散装物料的总输出量。

图1 无虑布船用水泥罐结构示意图

2 无虑布船用散装水泥罐进气装置设计

2.1 船用散装水泥结构改进必要性

在水泥罐的制造过程中，安装滤布的时间通常占整个制造周期的1/3以上，而且在安装滤布前，要求对罐内进行清理，而在实际制造过程中，由于格栅安装后，尚需要多次的拆装，因此很难保证罐内的清洁。格栅在安装的时候，由于罐体已经封闭，只能采用人工搬运，而且在罐内操作空间狭小，环境恶劣，操作者劳动强度很大。采用丝网管作为气体分布装置，取消了支撑格栅，降低水泥罐在制造过程中的难度，减少了制造工序，缩短了制造周期，降低了采购成本及人工费用。由于更换滤布时需要拆卸、紧固大量的螺栓，而滤布在水泥的物料的磨蚀下需要经常更换，水泥罐维护的工作量大部分都在更换滤布上。本专利采用无滤布均压的方式，取消了现有水泥罐的格栅总成。因格栅的体积较大，无法通过水泥罐的人孔放入水泥罐内，需要在罐体封闭前将格栅放入罐中。因格栅无法更换，而水泥罐的使用工况又决定了格栅极易磨损，所以在水泥罐的制造过程中，对格栅的防腐有着特殊要求。本专利采用丝网管进行均压，而丝网管的更换非常简单，在丝网管与进气管之间，采用螺纹接头连接，当丝网管需要更换时，操作者仅需要拧下旧的丝网管，换上相同规格的新丝网管即可。丝网管采用不锈钢材料制成，这又决定了丝网管的使用寿命大大的高于传统的滤布，大大的延长了充气系统的维护间隔周期。

2.2 无虑布船用散装水泥罐进气装置设计

本设计保留水泥罐气室的分腔隔板，取消气室的格栅结构，采用进气管末端加装丝网管，实现水泥罐充压管路的均压要求。在丝网管内部加装加强筋，在丝网管周围加装支撑骨架，以提高其强度，延长丝网管的使用寿命，结构如图2所示。

图2 无虑布船用散装水泥罐进气装置设计

3 加工制造分析

取消现有充气格栅的滤布、格栅、支撑板、压板及密封胶条。如图2所示，本实用新型所述的船用水泥罐充气管路，可以根据罐底充压管路的不同，采用不同的布置方式。带罐外充压盘管的水泥罐，每个分腔的压力源是独立的，可以采用单丝网管的结构，在每个气室设置一个独立的丝网管。对于采用多管路充压的水泥罐，可以根据需要，采用丝网管树状分布的结构。利用丝网管对高压气流进行均匀分布，在丝网管与进气管路之间采用管箍连接，以满足丝网管快速更换的要求，在丝网管磨损后，仅需将丝网管拧下，换上新丝网管即可。在丝网管内部，要增加加强筋的数量，在丝网管周围，应适当布置支撑骨架，对于丝网管的间隙，应根据罐体的直径与设备的进气流量，进行单独计算，在保证高压气流可以均匀分布的同时，保证其流量可以满足系统的要求。

本实用新型的工作过程是：在开启电磁阀，打开进气管路，高压气流进入充气管路，在经过罐外盘管后，进入罐体下封头上的进气口，经接管、管箍后进入丝网管，通过丝网管的二次分布，均匀的进入罐内。此时，物料通过罐体顶部的进料口散布进罐内，依靠自身的重力下落。通过罐体底部丝网管流出的高压气流对沉积在罐体底部的物料进行吹扫，通过高压气流的搅动使物料混合为絮状漂浮在罐体内，并均匀流向罐底部中心最低点。当打开出料管路的时候，物料通过出料管路输送往海上平台。

4 结束语

目前，船用散装水泥罐是水泥运输行业中重要的中运输设备，它可以使散装水泥在水上完成运输装载，省去水泥包装环节，节约运输成本。本项研究从结构上对船用散装水泥罐进气系统进行改进，设计了一套船用水泥罐的充气管路，可以根据罐底充压压力的不同，采用不同的布置方式，提高设备的测量精度，保证运输效率。

[1]郭 军，黄 玲.船用水泥罐充气滤网设计及加工工艺分析[J].船舶职业教育，2013（05）:46-49.

[2]方光才.船用水泥罐结构分析与选型[J].江苏船舶，2010（04）：16-17.

[3]张晓峰.浅析内河船用水泥槽罐的设计安全性[J].江苏船舶，2011（06）：31-32.

[4]威尔达（抚顺）重工有限公司.无虑布船用水泥罐进气装置[P].中国：201220537413.X，2012.

Cloth Free Ship Device Design Analysis of InletCement Tank

GUO Jun1，HUANG Ling2，WANG Pei-jin3
(1.Wilda(Fushun)Co.，Ltd.，Fushun Liaoning 113122，China；2.Fushun Vocational Technology Institute，Fushun Liaoning 113122，China)

Inflatable screen marine cement tank compared with the filter cloth type marinecement tank with high measurement precision,convenient to use,in order to ensure no clothmarine cement tank filling effect,design the air cement tank device a cloth free ship,ensurethework efficiency.

ship cement tank；filter；air inletdevice；design and analysis

U674.3

B

1672-545X（2014）03-0110-02

2014-01-09

郭 军（1977—），男，本科，工程师,从事压力容器设计工作；黄 玲（1978—），女，研究生，讲师，从事工科类高职教育；王佩瑾（1965—），男，专科，工程师，从事压力容器设计工作。