TSHD 用の浚渫ウインチの選択方法: 実践的な TSHD ウインチ選択ガイド
6,500 m3 のトレーリングサクションホッパー浚渫船 (TSHD) の定期メンテナンス期間の 15 日前、港湾技術者は、本船が水深 18 m で位置を保っているときに、左舷のドラグウインチのブレーキが故障しているのを発見しました。代替品は次の入札サイクルを待つことができず、市場で最も強力なウインチを購入するという決定は決してありませんでした。どのウインチが実際の TSHD デューティ サイクルに耐え、既存のドラム幅に適合し、油圧供給に適合し、分類調査に合格するかが問題でした。 TSHD 用の浚渫ウインチを選択する方法に対する実際的な答えは、最初にデューティ クラスを評価し、次にラインの引き、ドラム容量、駆動タイプ、熱定格、ブレーキ、および腐食保護をこの順序で評価することです。
定格電力ではなく、義務から始める
ほとんどの選択エラーは、購入者が最大のプル数を尋ねたときに始まります。もっと良い質問は、浚渫サイクル中にウインチが実際に何をするかということです。 TSHD はタグボート、ホッパー、掘削機として同時に動作し、搭載されている各ウインチは異なる動作プロファイルを持ちます。
| ウインチ機能 | 典型的なラインプル | 職務プロフィール | 選択の優先順位 |
|---|---|---|---|
| ドラッグウインチ | 10～30トン | 連続的なテンションピーク | 一定張力制御。第 1 層の定格プル。ドラム上のパイプ全体の移動 |
| サイドワイヤーウインチ | 5～15トン | 頻繁な反転 | 正確な速度制御。耐食性ドラムとブレーキ |
| ガントリー（パイプ）ウインチ | 15～40トン | 断続的な重量物の持ち上げ | 2 つのドラムの同期。フェールセーフブレーキ |
| 牽引ウインチ | 25～60トン | 時折の嵐による負荷 | 長時間保持ブレーキ。ダイナミックブレーキ |
| ホッパードアウインチ | 5～10トン | 短い繰り返しサイクル | 高い始動トルク。正確なリミットスイッチ |
高い牽引力を備えたトレーリングサクションホッパー浚渫船ウインチシステム TSHD 用のこのウインチ システムは、800 ～ 1200 kN の牽引力を提供し、ドラッグ ヘッドの動き、吸引ラインの張力、操作深さを制御します。デューティクラスを浚渫サイクルに合わせて検討する価値があります。 製品を見る→ 機能により職務区分が決定されます。岩だらけの海底で何時間も作動するドラッグ ウインチは、一度に 20 秒間開くホッパー ドア ウインチと同じ装備ではありません。プル定格を比較する前に、デューティクラスを確認してください。 3,000 ～ 20,000 m3 の範囲の TSHD の新築および改修に利用できるウインチ セットは、上の表のパターンに従います。
適切な TSHD ウインチを決定する 6 つの選択基準
義務が確認されたら、6 つの基準を順番に実行します。これらはすべての TSHD ウインチに適用され、最初の 2 つは最も不適切なオファーを排除します。
1. ラインの引きとスピード
定格ラインの張力は、ドラムの中間ではなく、最も内側のドラム層で計算します。ひったくりをカバーするために、ドラッグヘッドの質量、水中パイプの質量、海底接触力、および少なくとも 1.2 の動的係数を追加します。 6,500 m3 TSHD のドラッグ ウインチの定格は通常、0.15 ～ 0.3 m/s で 15 ～ 20トン であり、第 1 層の定格は常に書面で確認する必要があります。メーカーが外層の張力だけを見積もった場合、モーターとブレーキのトルクは最大 25% 変化し、そこに隠れたリスクが存在します。
後続吸引ホッパー浚渫船用浚渫ドラッグヘッド 400 ～ 1300 mm の吸引パイプに適合する、交換可能な歯とウォーター ジェットを備えたユニバーサル、カリフォルニア、またはアクティブ タイプとして利用可能です。ライン牽引定格および第 1 層ウインチ定格の計算に関連します。 製品を見る→ 図 1 – TSHD ホッパー容量による一般的なドラッグウインチの定格ラインプル
新設計のドラッグウインチの第 1 層評価を示します。各値は静荷重・動荷重計算にてご確認ください。
2. ドラム容量とワイヤーロープのサイズ
ドラムには、最大下降長さと最初の層の 5 つの完全なラップを格納する必要があります。一般的な 6,500 m3 TSHD ドラッグ パイプでは、シーブとドラッグ ヘッドの余裕が追加されるまでに 60 ～ 90 m の作業距離が必要です。フリートアングルを 1.5° 以内に保ちます。角度が広いと、ロープがドラムのフランジに乗り上げ、層状構造が崩れます。 TSHD ドラッグ ウインチでは、20 ～ 32 mm のワイヤ ロープ直径が一般的で、デューティ クラスとシーブの溝半径に適合しています。
3. 油圧または電気駆動
TSHD ビルダーは圧倒的にドラッグ ウインチとサイド ワイヤー ウインチに油圧ダイレクト ドライブを選択します。これは、ドラッグ ヘッドが水中の障害物に引っかかった場合に失速を防止し、さらにパイプの位置決めで速度を無限に可変できるためです。周波数制御された電気ドライブは、負荷経路が短くエネルギー効率が重要となるガントリーおよびホッパードアウィンチで実行可能です。船舶にすでに中央油圧プラントがある場合は、油圧をそのまま使用します。全電気式船舶では、IP56 エンクロージャを備えたスタンドアロン油圧パワーパックが許容されます。
| 基準 | 油圧ダイレクトドライブ | 周波数制御された電気 |
|---|---|---|
| 過負荷動作 | 事前に設定された圧力で失速します。ドラムとロープを保護します | 電子トルク制限。ドライブの設定に依存します |
| 速度範囲 | 無限に変化します。非常に低速でもスムーズ | エンコーダーフィードバックによる無限可変 |
| 逆転する | 追加のコンポーネントなしでインスタントに | 即時ですが制動抵抗器が必要な場合があります |
| メンテナンス | オイルコンディショニング、ホース、シール | 絶縁、冷却、ベアリングのチェック |
| ベストフィット | ドラッグウインチとサイドワイヤーウインチ | ガントリー、ホッパードア、牽引ウインチ |
4. デューティサイクルと熱定格
デューティ サイクルは、ウインチが負荷の下で動作する時間の割合です。 10 分サイクルの一般的な港湾浚渫作業では、ドラッグ ウインチは ISO 4301 のクラス M5 を超えます。モーターとギアボックスの熱容量とともに FEM/ISO デューティ定格を求めてください。ピーク牽引力には対応できるものの、継続的な作業を維持できないウインチは、まさにチャーター圧力が最も高くなる 2 時間以内にオーバーヒートしてしまいます。
5. ブレーキ、ロック、緊急下降
すべての TSHD ウインチには、ポンプがオフのときにドラムの静荷重を保持する、バネが適用された油圧で解放されるブレーキが必要です。牽引ウインチ保持ブレーキは最大定格荷重を無期限に保持する必要があります。停電時にドラグパイプを自重で繰り出す緊急下降機能を設定。ブレーキ トルクは、モーター トルクではなく、ロープの引っ張りを使用して最初のドラム層で計算する必要があります。
TSHD ドラッグ ウインチ操作用のスウェル コンペンセイター このヒーブ補償装置は船舶の動きを最大 2 ～ 5 メートルまで相殺し、ドラグヘッドの地圧を ±5% 以内に保ち、動的荷重を 60 ～ 80% 削減します。外洋うねり作戦の場合は早めにご検討ください。 製品を見る→ TSHD が外海のうねりの中で動作する場合、ドラグ ウインチはうねり補償装置とともに動作するように設計され、船舶が上昇してもパイプの張力が一定に保たれるようにする必要があります。設計段階で補償器を追加する方が、海上試験でサージ荷重が明らかになった後に補償器を改修するよりもはるかに安価です。
6. 腐食防止
浚渫ウインチは、あらゆる表面に砂が吹き付けられ、永久的な塩水噴霧の中に置かれます。ジンクリッチプライマーと最小乾燥膜厚 240 ミクロンの 2 成分ポリウレタン トップコートを指定します。電気エンクロージャには、オーステナイト系ステンレス鋼のファスナー、船舶グレードのブリーザー、および IP56 以上の保護を使用してください。油圧バルブ ブロックを別のステンレス鋼のカウンター プレートに取り付けると、タンク全体を空にすることなくメンテナンスが可能になります。
間違った判断をした場合の代償
選択エラーは理論上のものではありません。最も頻繁に発生する障害はフリート全体で繰り返され、それぞれの障害がダウンタイムの直接的なコストとなります。お問い合わせを完了する前に、以下のリストから学習してください。
- 最初の層ではなく中間ドラムでのプルを選択すると、モーターの過負荷と全負荷時のブレーキの引きずりが発生します。
- デューティが断続的な場合は、連続デューティのモータを注文してください → 過熱や迷惑なシャットダウンが発生します。
- フリートアングルを無視すると、1 シーズン後にロープの摩耗とドラムフランジの損傷が発生します。
- 保持ブレーキの節約 → 停電時にパイプを保持できなくなる。
- 油圧クーラーの容量を忘れる → 夏季の運転では油温が 80°C を超えます。
- 貨物用のサイズの汎用デッキ ウインチ ドラムを使用している → 浚渫パイプ上でのロープの重ね方が不十分。
これら 6 つの問題が TSHD ウインチ システムの修理予算のほとんどを占めています。以下の分割は、オペレーターによって報告されたダウンタイム原因の一般的な分布を示しています。
- ラインプルのサイズミス 34%
- ブレーキと制御の故障 22%
- 熱過負荷 18%
- 腐食とシール 14%
- ロープとドラムの摩耗 12%
図 2 – TSHD ウインチ システムについて報告されたダウンタイム原因の分布図。実際の割合は船舶の年齢やメンテナンス方法によって異なります。
段階的な選択ワークフロー
この手順に従えば、メーカーが明確化サイクルを繰り返すことなく価格を設定し納入できる仕様を作成できます。
- ホッパー容量、パイプの最大長さ、ドラッグヘッドの質量、船外の深さを決定します。
- 各ウインチ機能に必要な初層ラインの牽引力、速度、ドラム容量を計算します。
- ISO 4301 に従って、各機能の職務クラスを選択します。
- ドライブのタイプと制御インターフェイス (ジョイスティック、無線リモコン、または DP インターフェイス) を選択します。
- 保持ブレーキトルク、緊急下降機能、クラス調査要件を確認します。
- 腐食保護とシーリングのクラスは、一般的な注記ではなく、注文書で指定してください。
- ご注文前に計算書、全体配置図、部品表をご請求ください。
- ブレーキ保持テストを記録した、定格引っ張り力の 1.1 倍でのワークショップ負荷テストを含めます。
図 3 – 1 回の浚渫サイクルにわたる典型的なドラッグ ウインチ ラインの牽引プロファイル
定張力ドラッグ ウインチに M5 以上のデューティ クラスと、平均ではなくピークに合わせたサイズのクーラーが必要な理由を示す負荷プロファイル。
よくある質問
ドラグヘッドの正確な質量がわからない場合、TSHD 用の浚渫ウインチのサイズをどのように設定すればよいですか?
最大のドラッグ ヘッド水中重量、完全に負荷されたパイプ質量、および少なくとも 1.2 の動的係数を使用します。入札段階でメーカーに計算報告書を求めてください。最内ドラム層の計算値を 25% 上回るマージンが安全な設計目標です。
TSHD のドラッグ機能に電動ウインチを使用できますか?
はい、周波数制御されたドライブと適切な冷却が備わっていますが、失速保護と予測可能な過負荷動作のため、ドラッグサービスでは油圧ドライブが依然として主流です。どちらのドライブを選択する場合でも、フェールセーフ ブレーキと緊急降下機能は同じである必要があります。
ドラッグウインチとアンカーウインチの違いは何ですか?
ドラグウインチは、浚渫中に一定張力制御でドラグヘッドを下げ、保持し、上昇させます。アンカー ウインチは、より大きなドラムと低い負荷定格を備えた係留アンカーを扱います。これらは交換可能ではなく、交換は TSHD ウインチのダウンタイムの一般的な原因です。
TSHD ウインチはどのくらいの頻度で負荷テストを行う必要がありますか?
インストールとクラス調査の後、通常は全負荷テストが行われます。その後は、船舶のメンテナンス スケジュールに従い、年に一度の機能テストに加えて、過負荷の疑いがあるイベントや大規模なブレーキ修理の後に全負荷テストを実施します。
TSHD 用に正しく指定されたウインチは、浚渫船が停泊する理由にはならないため、1 つの操業シーズンで元が取れます。義務から始めて、6 つの基準を順番に保ち、署名する前に計算報告書を要求してください。既存の仕様についてセカンドオピニオンが必要な場合は、 この記事のパラメータをエンジニアリング チームに送信してください 。サプライヤーと契約する前に、 同等のTSHDコンポーネントの納入実績 ;それが注文書に必要な証拠のレベルです。
