浅析一种高密度灌浆机的研究与应用

浅析一种高密度灌浆机的研究与应用

李文成

海洋石油工程股份有限公司 身份证号码 ： 370724198110174***

摘要：随着海洋工程业务的不断发展，对于海洋工程施工设备的性能要求越来越高，尤其是近年来，风电基座安装、平台机构恢复，单点压载，海管悬跨等业务的兴起，对于灌浆业务的要求越来越高，同时，对灌浆机的作业性能也提出了更高的要求，高密度灌浆机应运而生，该设备用途是生产水泥浆，包括水的计量、水泥和水的混和、卸料、泵送泥浆等工艺流程，整个流程采用手动控制系统，该设备应使用操作灵活，适应复杂的海上使用工况，安全性高，维修方便，能适应长期的甲板上的作业使用，适应潮湿、摇摆和盐雾的工况。

关键词：灌浆机；控制系统；应用

1高密度灌浆机系统组成

高密度灌浆机系统大致由三部分组成，分别为供水系统、物料混炼系统和物料输送系统。供水系统包括水泵驱动电机模块、电磁流量计和定量控制仪；物料混炼系统包括混炼器驱动电机模块和物料放料液压控制系统；物料输送系统是一个独立控制系统，即为拖泵系统，其包括泵送系统、机架、罩体、电气系统、液压系统等五部分。

2电气控制系统

整个控制系统供电为380VAC/50Hz或440VAC/60Hz，电气控制系统包括以下几个主要部分：(1)电源进线箱，位于控制室集装箱内，其内部包括主开关、其他部分电源开关、变压器和相序保护器，面板包括指示灯、急停和变压器选择开关。(2)主操作台，位于控制室集装箱内，其内部包括系统控制继电器、时间继电器和温控系统，面板包括急停按钮、旋钮、按钮、指示灯、混炼器电流表和定量控制仪。(3)动力柜，位于控制室集装箱内，其内部包括所有电机主回路开关、所有电机控制接触器、控制回路继电器、开关电源及其开关和温控系统，面板包括电源电压表、混炼器电流表、电压转换开关、急停按钮、指示灯和外部照明灯旋钮开关。(4)现场操作箱,位于外部本体支架侧壁，其面板具有主操作台的大部分操作功能，面板包括急停按钮、旋钮、按钮、指示灯和定量控制仪。

高密度灌浆机分为本地/远程两种操作模式，根据设备使用情况，在主操作台面板上可以切换操作模式。

电气控制如下图所示：

图1 电气布置图

3传送装置

传送系统由电机和减速机组成，减速机设计为硬齿面减速机，传送系统的稳定性是搅拌正常工作的前提。

传送系统的电机采用F级绝缘装置，防护等级为IP54,配备380VAC/50Hz或440VAC/60Hz两种不同的频率和电压，满足国内外施工的要求。设计要求在搅拌机内有水泥浆时，先用电动或手动方式紧急开门卸料，将料放出后，再启动搅拌电机。

传送系统的减速机，采用硬齿面齿轮，以保证搅拌过程中传动的稳定性，减速机通过梅花弹性联轴器和电机相连。

4搅拌装置

搅拌装置由搅拌臂、侧刮板臂及搅拌叶片、底刮板叶片等组成，搅拌臂、刮板臂由合金钢制成，外表面焊接耐磨板，保证强度、弹性、韧性安全可靠耐用。搅拌叶片及刮板叶采用高强度、耐腐蚀、高硬度、耐磨材料制成，以保证使用寿命。该搅拌系统除普通搅拌臂、侧刮板臂、搅拌叶片及底刮板叶片外配有一套高速辅助搅拌装置。

搅拌臂由传动系统驱动做行星运动，搅拌臂上两块相互交错的搅拌叶片在搅拌桶内快速运动搅拌物料，高速辅助搅拌装置也做行星运动，其飞刀叶片转速较高，可以使用在特殊领域，当侧刮板及底刮板与减速箱体一起转动，侧刮板叶片可刮除搅拌筒内壁附着物料，底刮板可以加快卸料速度。

5卸料装置

卸料装置为液动卸料方式，由液压单元操纵活塞(整体装置)动作，由电磁换向阀控制换向，并设有手动液压卸料功能，满足不同的卸料速度，卸料门有两档开关，可实现“全开”和“关闭”两个位置。卸料装置由油缸、卸料门、门轴、轴承、门衬板等组成，卸料门缝隙可以通过调整密封条进行调整，液压缸采用直行程油缸，采用液压油泵提供的液压油经耐磨油管来推动卸料门角行程。

液压油泵站，卸料门液压油泵站由电机、油路系统、油箱组成，卸料液压系统只有在需要排料时才工作，不允许长时间工作。液压系统的油回路装有溢流阀起保护作用，卸料门位置控制开关采用感应式的限位开关，稳定可靠。

6应用

该灌浆机研制完成后，陆续投入导管架修复、风电基座安装、平台机构恢复，单点压载等海洋工程领域，安全、稳定的性能及简单、便捷的运输方式，出色地完成各项施工任务，后续会陆续参与国际项目，参与国际竞争。

7结语

海洋工程设备是中国智造2025备受重视的产业,对于海洋工程行业的发展局有深远的战略意义,随着国际业务的开展，国际上对于高比重、高密度灌浆机的需要越来越大，海洋石油工程股份有限公司灌浆业务经过长时间的发展和积累，不断突破发展中存在的技术壁垒，不断攻克卡脖子技术，开展“三新、三化”推动海洋工程设备持续更新与进步。

参考文献：

[1]王慧清,章青,岳红新.灌浆机水泥计量系统的设计[J].微型机与应用,2004(12):45-47.

[2]王慧清.海洋灌浆机系统设计与研究[D].天津大学,2005.

[3]王宁,王茁,张建勇,张波.伸缩式灌浆卡箍液压系统设计与实验[J].液压与气动,2014(12):55-58+71.