|
| الكمية: | |
|---|---|
جرافات الشفط القاطع هي نوع من معدات التجريف الهيدروليكية المستخدمة على نطاق واسع في مشاريع التجريف المختلفة. فهي ذات كفاءة عالية في حفر ونقل الرواسب والتربة وحتى الصخور الصلبة في المسطحات المائية. تلعب هذه الجرافات دورًا حاسمًا في صيانة الممرات المائية وبناء الموانئ واستصلاح الأراضي. بفضل التكنولوجيا المتقدمة، فإنها تضمن عمليات تجريف دقيقة وفعالة.
الشفط القاطعة تتميز جرافات برأس قطع دوار يمكنه تفتيت المواد الصلبة. مضخات التجريف القوية الخاصة بها قادرة على الشفط والتفريغ بكميات كبيرة. غالبًا ما يكون لديهم تصميم معياري وقابل للتركيب لسهولة النقل. بالإضافة إلى ذلك، فهي مجهزة بالروافع والمسامير لتحديد المواقع المستقرة أثناء التشغيل، مما يضمن التجريف الدقيق والفعال.
تجد هذه الكراكات تطبيقات في تجريف الأنهار والقنوات للحفاظ على تدفق المياه وعمقها. وهي ضرورية لبناء الموانئ وصيانتها وتعميق الأرصفة والممرات. وفي التجريف البيئي، فإنها تساعد على إزالة الرواسب الملوثة من البحيرات والخلجان. كما أنها تستخدم في مشاريع التعدين لاستخراج المعادن من الرواسب تحت الماء.
مبدأ العمل للحفارة ذات الشفط القاطع
يدور ، رأس القاطع الموجود في الجزء الأمامي من أنبوب الشفط، لكسر تماسك التربة أو الصخور المراد تجريفها ميكانيكيًا. بمجرد تجزئة المادة، تخلق مضخة التجريف قوة شفط قوية. تقوم هذه القوة بسحب المواد المكسورة من خلال أنبوب الشفط ثم تفريغها عبر خطوط الأنابيب إلى منطقة ترسب محددة، إما على الأرض أو في منطقة مائية أخرى.
تعمل الحفارة ذات القطع القاطع (CSD) من خلال الوظائف المنسقة للقطع الميكانيكي، والنقل الهيدروليكي، وأنظمة تحديد موضع السفينة، مما يتيح الحفر الفعال والنقل لمسافات طويلة للمواد تحت الماء. يغطي هذا التفصيل التفصيلي خصائص المواد الصلبة، وهندسة رأس القطع، وديناميكيات مضخة الرمل، وتصميمات النظام الهيدروليكي، والتكيفات العائمة لبيئات مختلفة.
1.1 تصنيف التربة ومعالجتها:
التربة المتماسكة (الطمي، الطيني) : تتطلب سرعات دوران منخفضة (15-25 دورة في الدقيقة) وعزم دوران مرتفع (50-100 كيلو نيوتن متر). تتميز رؤوس القطع بتصميمات ذات شفرات واسعة مع (قنوات تدفق) لمنع التصاق الطين وانسداده.
التربة الرملية (رمال متوسطة الخشونة، حصى) : استخدم سرعات متوسطة إلى عالية (30-40 دورة في الدقيقة) وتكوينات أسنان كثيفة (مسافة 5-8 سم). تعمل أسنان سبائك كربيد التنغستن الموجودة على حواف الرأس على تعزيز مقاومة التآكل وكفاءة التفتت.
طبقات الصخور (قوة الضغط ≥50MPa): تتطلب سرعات عالية (40-60 دورة في الدقيقة) وأسنان مخروطية الشكل (زاوية 30 درجة -45 درجة). تعمل آليات التكسير قبل التصادم على تقليل حمل المحرك أثناء اختراق المواد الصلبة.
القطر (د) : يتراوح من 0.8 – 3.5 م، معدل لعمق التجريف (10 – 30 م) وصلابة المواد:
المياه الضحلة (≥15 م)/التربة الناعمة: بأقطار أصغر (1-1.5 م) من أجل القدرة على المناورة.
المياه العميقة/التربة الصلبة : أقطار أكبر (2-3 م) لزيادة حجم القطع أحادي التمرير (V = πD⊃2;/4 × عمق الاختراق).
سرعة الدوران : يتم تشغيلها هيدروليكيًا مع التحكم في التردد المتغير:
التربة الناعمة: 20-30 دورة في الدقيقة (السرعة الخطية 1.5-2.5 م/ث) لتجنب التخفيف المفرط للملاط.
التربة الصلبة: 40-50 دورة في الدقيقة (السرعة الخطية 3-4 م/ث) للاستفادة من قوة الطرد المركزي لتحسين التجزئة.
قوة المحرك : تمثل 30-50% من إجمالي طاقة الماكينة، ويتم حسابها على النحو التالي:(P = rac{k cdot ho cdot V cdot n^3 cdot D^5}{1000})(k = معامل الصلابة: 0.8–1.2 للتربة الناعمة، 1.5–2.0 للتربة الصلبة؛ ρ = كثافة التربة؛ n = سرعة الدوران؛ D = القطر). CSD400 800-1500 كيلو واط للصلابة المتوسطة
نوع التصميم : مضخة طرد مركزي أحادية المرحلة أحادية الشفط مع دافعات عالية الكروم (على سبيل المثال، ASTM A532 Grade III)، توفر مقاومة للتآكل لمدة تزيد عن 2000 ساعة.
معدل التدفق (Q): 1500-5000 م⊃3;/ساعة، يتم تحديده بواسطة قطر المكره (600-1200 مم) والسرعة (1200-1800 دورة في الدقيقة):(Q = rac{pi D^2 n eta}{4})(η = الكفاءة الحجمية، 0.85-0.92).
الرأس (H): 40-120 مترًا للتوصيل لمسافات طويلة (فقد الاحتكاك 8-15 مترًا لكل كيلومتر). تستخدم المضخات متعددة المراحل للمتطلبات العالية.
أداء الشفط : ضغط الفراغ ≥-0.08MPa؛ قطر أنبوب الشفط 300-800 مم. يتم التحكم في سرعة الشفط بمقدار ≥3m/s لمنع ابتلاع الهواء، ويتم مراقبتها بواسطة مقاييس التفريغ وأجهزة استشعار التدفق.
حساب قوة المضخة :(P = rac{ ho g QH}{eta_p eta_m})(ρ = كثافة الملاط؛ g = ثابت الجاذبية؛ η_p = كفاءة المضخة؛ η_m = كفاءة المحرك).
تعمل المحركات متغيرة السرعة على ضبط سرعة المضخة بناءً على تركيز الملاط (15-40% من الرواسب)، مما يحقق توفيرًا في الطاقة بنسبة 15-25%. الحالة: تخفيض الوقود بنسبة 18% في مشروع تجريف الميناء من خلال مطابقة الطاقة الذكية.
دائرة هيدروليكية مغلقة الحلقة مزودة بمضخات مكبس (200-500 سم مكعب/دورة)، ومحركات متغيرة (عزم دوران 30-80 كيلو نيوتن متر)، وأجهزة استشعار للضغط (دقة FS ±1%):
التحكم المستمر في عزم الدوران : يزيد الضغط تلقائيًا (حتى 35 ميجا باسكال) للحفاظ على السرعة أثناء المقاومة المفاجئة (على سبيل المثال، تأثير الصخور).
الحماية من التحميل الزائد : يتم تفريغ صمامات التنفيس عند > 40 ميجا باسكال لمنع توقف المحرك.
المكونات الهيدروليكية للونش : تستخدم الروافع ثلاثية الاتجاهات (العبور، المرساة، سلم القاطع) صمامات متناسبة لتحقيق دقة تحديد موضع تبلغ ± 0.5 متر. تعمل المضخات الحساسة للحمل (مضخات LS) على تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 30% من خلال تعديل التدفق الديناميكي.
نظام رفع السبود : أسطوانات هيدروليكية مزدوجة (تجويف 200-300 مم، شوط 3-5 م) مزودة بأجهزة استشعار للإزاحة تتيح إمكانية النقل 'خطوة بخطوة' (0.5-1 م لكل خطوة)، مما يضمن تحديد موقع ثابت على قاع البحر الناعم.
بالنسبة للعمليات لمسافات طويلة (على سبيل المثال، التجريف عبر البحر)، تقوم الأسطوانات الهيدروليكية بضبط زوايا حامل البطاطس (±15 درجة) للتعويض عن حركة الهيكل الناتجة عن الموجة، مع الحفاظ على عمودي رأس القاطع ضمن خطأ ≥1 درجة.
تحديد المواقع : خرائط GPS + السونار وتضاريس قاع البحر؛ نظام ثلاثي البودات (اثنتان أماميتان وواحدة خلفية) يؤمنان السفينة.
الحفر : يقوم رأس القاطع بتكسير المواد بينما تقوم مضخة الرمل بشفط الطين. تعمل مستشعرات التركيز على تغذية أنظمة PLC لضبط عمق القطع (دقة ±5 سم).
النقل : يتم نقل الملاط إلى مواقع التخلص عبر أنابيب مقاومة للاهتراء (بطانات من السيراميك/البولي يوريثان). تنبه المراقبة عن بعد (أجهزة استشعار الضغط/التدفق/التركيز) إلى مخاطر الانسداد.
النقل : تقوم الروافع الهيدروليكية بضبط كابلات التثبيت؛ تتحول البراعم بالتناوب مع التسوية الديناميكية، مما يحقق كفاءة تحديد المواقع من 50 إلى 100 متر في الساعة.
التخصيص : رؤوس قطع مصممة هندسيًا مقاومة للاهتراء (عمر أطول بنسبة 20%) ومضخات عالية التركيز (رواسب ≥45%) للأنهار ذات الرمال العالية في جنوب شرق آسيا.
التحكم الذكي : مراقبة إنترنت الأشياء القياسية (جمع البيانات بمعدل 10 هرتز)، مع استجابة لتشخيص الأخطاء أقل من 30 ثانية.
فعالية التكلفة : انخفاض تكلفة المعدات بنسبة 30-40% عن نظيراتها الأوروبية/الأمريكية، مع انخفاض تكاليف صيانة دورة الحياة بنسبة 25%.
فترة التصنيع : بشكل عام، يمكننا الانتهاء من الحفارة الماصة القاطعة في 1-2 أشهر.
تضمن هذه الدقة التقنية تفوق CSD400 في تجريف الأنهار، وتوسيع الموانئ، واستصلاح الأراضي، مما يجعلها الخيار المفضل في أسواق التجريف العالمية.
يشير المصطلح 'Cutter Suction Dredger 300' عادةً إلى نموذج CSD الذي يتميز بأداء التجريف في قطر التفريغ، والذي يبلغ قطر التفريغ الداخلي حوالي 300 مم.
يشير ' 400' في CSD 400 عادةً إلى الجرافة قطر تفريغ مخرج . يشير اصطلاح التسمية هذا إلى حجم/فئة الطاقة للكراكة:
CSD = جرافة ثابتة تقوم بقطع الرواسب وامتصاصها وضخها عبر خطوط الأنابيب.
CSD 400 = الحفارة ذات الشفط القاطع ~ 400 مم الجرافة بقطر تفريغ ناتج .
مخطط الاختيار السريع| نموذج | قدرة التجريف | عمق التجريف | ضياء أنبوب الشفط/التفريغ. | قوة المحرك (المحركات). |
| لجنة التنمية المستدامة-200 | 500 م 3 / ساعة | 1-5 م | 200/200 ملم | 160-300 كيلو واط |
| لجنة التنمية المستدامة-250 | 800 م 3 /ساعة | 1-8 م | 250/250 ملم | 200-400 كيلو واط |
| سي إس دي-300 | 1200 م 3 /ساعة | 1-12 م | 300/300 ملم | 400-600 كيلو واط |
| سي إس دي-400 | 2200 م 3 /ساعة | 1.5-14 م | 400/400 ملم | 700-1200 كيلو واط |
| سيسد-500 | 3500 م 3 /ساعة | 1.5-15 م | 600/500 ملم | 1100-1600 كيلو واط |
| سي إس دي-650 | 5000 م 3 / ساعة | 1.5-18 م | 650/650 ملم | 2200-2500 كيلو واط |
| سي إس دي-700 | 7000 م 3 /ساعة | 1.5-20 م | 750/700 ملم | 2800-3500 كيلو واط |
