三十二、风光动力源遥控液压闸阀在疏浚工程中的应用

1.技术概要

风光动力源遥控液压闸阀通过采用风能、光能（太阳能）作为动能，驱动液压传动进行闸板开启、关闭控制。该技术采用液压驱动原理取代原人工与机械配合启闭闸阀板的操作，可以快速阻断排泥管道内水流，在不停泥泵保持施工的状态下更换三通闸阀，节省了挖泥船吹清水停泥泵所花费的能耗和时间以及人工与机械成本。

2.适用范围

该技术适用于气象条件较差，管线设备在滩、涂、吹距较远工况下施工。

3.技术内容

水力式挖泥船工作原理是利用离心泵产生真空吸进水下泥浆进入泵体,然后由其产生的排压挤压泥浆在排泥管中流动,通过挖泥船输泥管线将疏浚土输送至指定的吹填区。其工作流程如图1所示。

图1水力式挖泥船工作流程

其中，水上浮管采用自浮式钢管和胶管相隔连接结构。钢管规格为6m×Ф700或Ф850,胶管规格为1.5mФ700或Ф850。一端与施工船排泥管连接,另一端加装空气释放阀与水下沉管连接。水下沉管的组装采用3+1的结构,组装成多个单元拼接后送入水中，出水后与陆地管线相接。陆地管线由单节长6m，直径Ф700或Ф850的钢管和不同角度的弯头及部分胶管组成。为了将疏浚土输送至不同的区域，及时和有效地控制吹填区的标高，减少机械平整作业，需要不断切换闸阀来改变管线内疏浚土的走向，方便管线向前延伸和管线维护。

目前，国内的绞吸式挖泥船、耙吸式挖泥船等水力式挖泥船在吹填施工中使用的闸阀，主要采用人力和挖掘机等施工机械配合完成。开启和闭合闸阀闸板的方式作业基本流程：挖泥船吹清水→挖泥船停泥泵→变换闸阀闸板状态→挖泥船吹水合泵→挖泥船恢复施工状态。为保障改变三通闸板启闭状态的操作人员的人身安全，挖泥船的泥泵必须停止输送泥浆。为避免产生疏浚土沉积，出现堵塞现象，以及方便闸阀板的启、闭，避免闸阀槽有疏浚土的积聚，而影响闸阀的密封性能，挖泥船必须吹清水。这样的闸阀操作费时、费力，效率低，影响挖泥船的有效作业时间。

液压闸阀的投入使用，有效解决了绞吸船和艏吹式耙吸挖泥船要停泥泵变换闸阀阀板的作业方式。排泥管线路中采用液压闸阀的作业基本流程为：挖泥船降低泥浆浓度→压力油驱动液压闸阀闸板的开启和闭合→挖泥船正常输送疏浚土施工。

相比老式三通闸阀排泥管，液压闸阀可以在挖泥船不停泥泵保持施工的状态下更换三通，节省了吹清水及停泵的能耗，提高了挖泥船的时间利用率，有利于降低挖泥船作业乃至施工企业的能耗水平。

风光能动力源遥控液压闸阀由电力系统、远程控制系统、实时可视系统和一套液压闸阀组成，包括DN850-B型（圆形）液压闸阀2个、风光动力源液压泵站及遥控装置1套。其装置组成如图1和图2。

其中，电力系统主要采用风能、光能（太阳能）作为动能。远程控制系统采用了先进的网络远程控制系统，可利用电脑或手机或无线控制器远程遥控闸阀的启闭，并在现场安装有摄像头，实现了对液压闸阀动作的实时监视。

液压闸阀由闸阀主体、闸阀板、液压油缸、闸阀板拉杆、液压管路系统和液压泵站等零部件组成。闸阀主体是闸阀结构支撑体和疏浚土流经的通道，通道内并预留有闸板槽，闸板槽周边镶入塑料环和橡胶圈，以防止渗漏疏浚土。闸阀板是受闸阀板拉杆和液压油缸的动作完成持开启或闭合状态，实现排泥管线路通道的开通或密闭。液压油缸是液压系统中的执行元件，是一种把液压的压力能转换成机械能以实现往复运动的能量转换装置。液压管路系统包含油箱、油管、仪表、液压油和液压油阀等部件，是能量传递的辅助装置和控制调节装置。闸阀安装在三通管的后端，1个三通管配置2个闸阀。在正常施工状态下，一般为1个闸阀开启、另1个闸阀闭合的状态。当要改变排泥管内泥浆走向时，就要将原来呈闭合状态的闸阀开启，呈开启状态的闸阀闭合。

图1

图2

图中：1.风光动力源液压泵站及遥控装置箱体及安装支架2.机旁电动操作控制器3.风光发电控制器4.工业级遥控发射控制器5.GPRS通信网络信号遥控发射控制器6.液压装置7.摄像遥控发射控制器8.电动马达9.接线箱10.液压油柜11.液压闸阀12.太阳能充电装置13.风力充电装置11.液压闸阀14.蓄电池15.摄像装置

4.案例分析

（1）技术应用单位

中交广州航道局有限公司。

（2）技术应用情况

中交广州航道局有限公司投资83.263万元/每套，制造风光能动力源遥控液压闸阀，在广航局“8527”型绞吸式挖泥船上实施7个月。

（3）效益分析

①项目实施前能耗基本情况

项目实施前需要约70分钟才能完成闸阀管三通切换，这段时间绞吸船需要进行吹清水→停泥泵→手工更换闸阀（管线队完成）→合泵吹清水→吹泥沙等施工工序。作业基本流程：挖泥船吹清水，将排泥管内的疏浚土冲干净→挖泥船停泥泵作业→人力和机械配合变换闸阀闸板，改变疏浚土路线走向→挖泥船合泵吹水→挖泥船正常输送疏浚土施工。70分钟的工艺流程中需要一直消耗挖泥船燃油。

②项目实施后的能耗基本情况

项目实施后,液压闸阀切换排泥管内疏浚土走向时，挖泥船稍降低疏浚土的泥浆浓度，10分钟内即可完成闸阀板开关的动作。

③节能量及经济效益计算

该项目在中交广航局“8527”型绞吸式挖泥船上实施了7个月，液压闸阀切换时不需要吹清水停泥泵，即每次切换三通节省了挖泥船约1小时的能耗，以“8527”小时耗油0.78t计算，共可节省燃油=269×0.78=209.8t，折合299.75tce，减少CO2排放747.28t。以柴油平均价格8000元/t计算，共可节省167.8万元。

表1项目节能减排量统计

项目投入使用实际时间为7个月，因此，项目实施后一年的节能量为514tce，减排CO2排放1281t。该项目节能减排量和使用该项目的挖泥船的能耗有很大关系，挖泥船能耗越大，节能减排量将越大。

5.推广建议

当前闸阀的结构形式过于复杂，建议应用企业可借鉴技术思路，根据自身情况进一步改进完善闸阀结构。另应用时可考虑将三通闸阀的启闭状态集成进疏浚船舶的自动控制系统，实现连锁，避免人为失误带来的风险。