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船厂龙门起重机正在吊起一段船体分段

船厂用驱动设备:龙门起重机、干船坞、滑道与装配线

船厂是一个独特的重型设备综合体,其驱动装置在海洋气候、露天场地以及一般工业中不常见的载荷条件下运行。起重能力600–2 000吨的龙门起重机可吊起整段船体分段;台车与移船设备可移动重达数万吨的船体;干船坞坞门必须将长350–500米的水域密封封闭。在上述每一个工位上,驱动装置的故障都意味着停止建造价值数亿美元的船舶,因此此处对可靠性和冗余的要求极高。

行业典型工况

  • 船厂600–2 000吨龙门起重机的主起升驱动——每组滑车均配双制动系统与冗余驱动
  • 门式台车与移船设备的运行驱动,有效载荷可达30 000吨——数十台减速电机的同步控制
  • 干船坞坞门(Mitre、Caisson、Flap)驱动——密封并承受高差达18米的水位落差
  • 倾斜滑道下水时下水绞车与绞盘的驱动,船舶质量5 000–80 000吨
  • 浮船坞与闸门驱动——压载泵、舾装臂式起重机、回转分段
  • 装配大厅内船体分段与总段焊接用的翻身机与定位机
  • 舾装用50–250吨臂式与桥式起重机,用于安装主机、推进器舵桨及大型设备
  • 露天滑道龙门起重机的应急与抗风夹紧系统,可抵御达40 m/s的阵风

减速箱

在船厂中,减速箱是关键部件,而CGC在此占据特殊地位:它是中国船舶集团(CSSC)内部唯一的船用减速箱供应商,并拥有超过30 000台同类重型风电减速箱的装机业绩。面向船厂应用,CGC既提供重型专用起升绞车减速箱(起升600–2 000吨),也提供门式台车运行用工业减速箱,以及用于坞门驱动的大型行星减速箱。此外,还有BONENG和HUALI工业减速电机,用于装配线、翻身机及舾装设备的辅助驱动。

配坞门式坞门的干船坞
Dry dock with a caisson gate — opening drives run through heavy planetary gearboxes under a head difference of up to 18 m.

船厂600–2 000吨龙门起重机主起升减速箱

CGC ZSY/JST重型系列两级与三级平行轴减速箱,配人字齿输出级和强制循环润滑系统。每台起重机配两台或四台独立减速箱分布于各组滑车,在吊起600–2 000吨船体分段时提供冗余。作为CSSC内部唯一的船用减速箱供应商,CGC会针对船厂的抗震、风载和海洋气候条件进行计算适配。

每组滑车输出扭矩500 kN·m – 4 MN·m
重型大吨位起升的工况系数≥2.5
带油冷却器和备用泵的强制润滑
可与双制动系统(工作制动器+应急制动器)配套
海洋型机体,配C5-M防腐涂层

门式台车与移船设备运行减速箱

多轴移船设备每个台车上配BONENG K系列(螺旋伞齿)与HB系列(平行轴)工业减速电机。起重能力1 500–3 000吨的移船设备多达40–80个行走台车,各减速箱的传动比偏差须尽可能小,以保证同步运行,在船厂轨道上不打滑、不卡阻。

传动比40–125,偏差不大于0.5%
每台车功率7.5–55 kW
针对轨轮径向载荷强化的轴承
可与电磁制动器配套实现同步停车
IP66——适应露天船厂场地作业

干船坞坞门减速箱

CGC低速行星或斜齿—行星减速箱,用于坞门分段(人字门、坞门式、翻板门)的启闭驱动。工况为罕见但带载荷的重载起动——干船坞坞门质量达1 200–3 000吨。机体按部分浸水及密封处接触海水的工况设计。

传动比200–500
输出扭矩50–800 kN·m
密封防海水侵入,输出轴IP68
可更换的唇形密封,无需拆解即可维护
符合ISO 12944 C5-M Long的防腐底漆

倾斜滑道下水绞车减速箱

CGC重型专用减速箱,用于配钢丝绳制动系统的下水绞车。在下水30 000–80 000吨船体时,减速箱的任务不是加速,而是在重力作用下进行制动与受控下放;制动系统的载荷可达额定扭矩的150–300%。标准方案采用两台减速箱驱动同一卷筒绞车并进行扭矩均衡。

可在公共卷筒轴上成对运行
保持工况下工况系数≥3.0
冗余油泵站
可与高速轴上的大直径盘式制动器配套
轴承温度与振动监测

分段翻身机与定位机减速电机

在装配车间内,船体分段在100–500吨翻身机上焊接,翻身机配大传动比的HUALI K系列与BONENG R系列减速电机。为保证横向焊缝在船形(“小船”)位置自动焊接的质量,需要低回转速度(0.2–1 r/min)和精确的位置保持。

传动比250–1 000
自锁级或内置电磁制动器
电机端编码器,用于一对翻身机的同步
针对工件弯矩强化的轴承
具备步进定位工作能力

大功率电动机

船厂龙门起重机和浮船坞的主驱动属于中压异步电动机领域,额定功率500–2 000 kW,电压6或10 kV。在大型船厂,单台起重机总功率可达8–12 MW,分配于起升、门架行走和台车行走。电动机须满足海洋工况要求:强化防腐保护、停机时绕组加热、增设排水塞,并能在相对湿度达95%的环境下运行。

建造大厅内的船体分段装配
Assembly hall: block turning devices with geared motors rotate the hull section for automated welding in the downhand groove ("boat") position.

船厂600吨以上龙门起重机起升电动机

Wolong YHTM/WD3000中压异步电动机,额定功率500–2 000 kW,采用空水冷却(IC81W)。经中压变频器以四象限方式运行,下放载荷时进行能量回馈。对1 200–2 000吨起重机,通常每组滑车配2–4台电动机并进行电子扭矩同步。

功率500–2 000 kW,电压6/10 kV
海洋型设计,C5-M防腐涂层
停机时绕组加热(防凝露加热器)
联轴器侧绝缘轴承,防止轴电流
防护等级IP55,绕组与轴承上配Pt100热电阻

龙门起重机门架行走电动机

Wolong YE3/YBX3中等功率异步电动机(37–250 kW),轴尾端带制动器,经INVT变频器并采用门架两侧同步算法运行。关键要求是跨度120–180米的起重机两腿均匀行走;失同步超过50 mm会导致轨道台车卡阻并触发停机。

功率37–250 kW,IP55,海洋型设计
轴尾端内置电磁制动器
用于同步的编码器,分辨率不低于2 048 脉冲/转
可与起重机型INVT Goodrive系列变频器配套
H级绝缘,S4工况热裕量达每小时60次循环

坞门与闸门驱动电动机

Wolong YE3通用工业异步电动机,额定功率30–250 kW,用于坞门与闸门的启闭驱动。工况罕见但重载:每昼夜2–4次启闭循环,起动载荷为额定扭矩的1.8–2.2倍。安装在带额外送风通风的受保护坞门机房内。

功率30–250 kW,IP55
绕组防潮浸渍(热带型设计)
起动扭矩≥额定值的1.8倍
停机时附加防凝露加热
可与软起动器或变频器配套

下水绞车与绞盘电动机

Wolong WD3000中压异步电动机,额定功率250–800 kW,经中压变频器并具备再生制动能力。船舶下水是一种受控减速过程,电动机以发电机方式运行,通过变频器的有源前端将能量回馈电网。该方案可省去大功率被动制动电阻。

功率250–800 kW,6 kV
可在发电机方式(四象限)下运行
用于精确控制下水速度的编码器
可长时间保持扭矩的热裕量
防护等级IP55,海洋型设计

工业制动器

船厂起重机的制动系统关系到整艘在建船舶的安全。一台起重能力1 200吨的船厂龙门起重机,在露天滑道上方吊持800吨船体分段时,每个起升驱动至少应配两套独立制动系统,且每套均能单独承担保持全部载荷。此外,露天滑道龙门起重机还配抗风夹紧器,在达40 m/s的阵风下将起重机固定于轨道上。

多轴移船设备正在搬运船体分段
A 2,500 t ship transporter: dozens of bogies with BONENG K-series geared motors operate in synchronized mode.

600吨以上龙门起重机起升双制动器

每个起升卷筒配一对Huawu YPZ2/YWZ5盘式制动器:工作制动器为带比例控制的电力液压式,应急制动器为弹簧施加的失效保护型。正常停车时仅工作制动器动作;应急制动器仅在断电、断绳或超速时闭合。每个制动器按额定载荷的1.75–2.0倍选型。

制动扭矩裕量为额定起升扭矩的1.75–2.0倍
应急制动器响应时间≤0.15 s
防护等级IP55,海洋型设计
闸瓦磨损与制动盘温度监测
通过船级社规范认证(CCS/RMRS)

龙门起重机抗风夹紧器

跨度120–180米、钢结构高度60–80米的露天滑道龙门起重机承受巨大风载。Jingu CWZ抗风夹轨器安装在每条支腿上,当风速达20 m/s(工作工况)或35–40 m/s(非工作、风暴工况)时自动闭合。闭合由弹簧机械触发,松开为液压式。

在风速达40 m/s时固定起重机
依风速仪信号自动触发
配UPS备用,以防断电
可与符合GOST R 51685 / DIN 536的轨道配套
可从司机室远程松开

涂装船坞防爆制动器

干船坞的涂装与抛丸室内空气含溶剂蒸气和磨料粉尘——按ATEX分类属Ex II 2G T3区。此类空间内的臂式起重机和机械手通过Zhonghai SB防爆块式制动器驱动,配本质安全型电力液压推动器。仅采用经认证的“Ex电机+Ex制动器”配套。

Ex II 2G T3认证(ATEX/IECEx)
采用不燃液压油的本质安全型推动器
防静电制动衬片
无需开盖即可远程监测磨损
用于腐蚀性环境的不锈钢机体

下水绞车与锚绞盘制动器

倾斜滑道下水绞车采用Huawu大直径带式与盘式制动器,按下水工况下长时间保持扭矩选型。另配带独立液压站的备用弹簧—液压制动器,即使主系统完全断电断油也能使绞车停下。

每台绞车制动扭矩200 kN·m – 2 MN·m
可对下放进行比例控制
配独立液压站的备用制动器
制动盘强制冷却
通过船级社规范认证

联轴器与供电装置

船厂驱动采用三类联轴器:用于重型起重机主起升驱动和下水绞车的鼓形齿式联轴器,用于装配线工业减速电机的弹性柱销联轴器,以及作为移动起重机“电气联轴器”的滑触线。另外,还有沿长达800米的轨道为起重机本身供电的滑触线和电缆卷筒。

船舶从滑道下水
Vessel launch: launching winches hold back a 30,000+ t hull while the motors run in regenerative generator mode.

主起升驱动齿式联轴器

Yongjing GIICL鼓形双啮合齿式联轴器,将CGC重型减速箱的输出轴与起升卷筒连接,工作扭矩200 kN·m – 2 MN·m。鼓形齿廓可补偿达1.5°的角向偏移以及长时间带载运行后的热伸长。该联轴器也用于水上舾装时连接大型螺旋桨轴和主机驱动。

扭矩200 kN·m – 2 MN·m
可补偿达1.5°的角向偏移
润滑脂润滑,维护周期6个月
圆周速度>15 m/s时按G6.3做动平衡
海洋型密封

装配线弹性柱销联轴器

带弹性套的Longxuan LX(LMC)与Yongjing联轴器,可缓冲起动时的冲击载荷,并补偿分段装配输送机、翻身机和自动焊接设备送料台上BONENG/HUALI减速电机的安装偏差。无需拆解联轴器即可更换弹性元件——这对装配流水线的连续作业至关重要。

扭矩5–125 kN·m
径向偏移补偿0.2–1.0 mm
弹性元件使用寿命不低于30 000 h
无需脱开轴即可更换柱销
可与臂式起重机用制动轮配套

龙门与门式起重机滑触线

为沿长400–800米轨道为船厂龙门与门式起重机供电,采用Anneng重型系列滑触线,导体为铜或铜包铝,电流800–4 000 A。在露天滑道上,滑触线配增强IP65绝缘、防覆冰保护,冬季型还配触面加热。

额定电流800–4 000 A
防护等级IP65,海洋型设计
单段长6 m,直线对接
导线加热,适应冬季运行
可与4极/5极系统集电器配套

舾装阶段螺旋桨轴与主驱动联轴器

在码头舾装阶段,安装主机、减速齿轮、轴系和推进器舵桨。Yongjing齿式联轴器连接推力轴、中间轴和螺旋桨轴;其正确选型与动平衡对航行试验时无振动至关重要。SDS为CSSC及其他船厂项目的舾装供应整套联轴器。

螺旋桨轴扭矩100–800 kN·m
轴系>100 r/min时按G2.5做动平衡
可与主减速齿轮推力轴承配套
船级认证(CCS/RMRS/Lloyd's Register)
外露表面防腐涂层

应用图库

CGC BAR-WIRE
CGC · BAR-WIRE
WOLONG OLI
WOLONG · OLI
BONENG BE
BONENG · BE
HUAWU BYW
HUAWU · BYW
JINGU ED
JINGU · ED
ZHONGHAI ED
ZHONGHAI · ED
ANNENG AN-specs
ANNENG · AN-specs
YONGJING GICL
YONGJING · GICL
LONGXUAN GIICL
LONGXUAN · GIICL

我们的行业解决方案

SDS 产品组合中覆盖该行业典型应用的品牌。

  • CGC行业旗舰——CSSC内部唯一的船用减速箱供应商,拥有30 000台以上重吨位级风电减速箱业绩;提供600–2 000吨起重机起升、坞门及下水绞车用重型减速箱
  • WOLONG起重机主驱动用中压电动机500–2 000 kW(YHTM、WD3000),海洋型设计,IC81W空水冷却
  • BONENG门式台车与移船设备运行减速电机(K、HB系列),装配线输送机工业驱动
  • HUAWU重型600吨以上龙门起重机双制动系统(YPZ2、YWZ5)——工作+应急,下水绞车制动器
  • JINGU露天滑道龙门起重机抗风夹紧器,可在达40 m/s阵风下固定
  • ZHONGHAI涂装与抛丸船坞用防爆制动器(Ex II 2G T3),本质安全型推动器
  • ANNENG大型船厂龙门与门式起重机用滑触线800–4 000 A,海洋型IP65带加热
  • YONGJING主起升驱动与螺旋桨轴用GIICL齿式联轴器,船级认证CCS/RMRS
  • LONGXUAN装配线、翻身机及舾装臂式起重机用LX/LMC弹性柱销联轴器
  • HUALI分段翻身机与定位机减速电机(K系列),自动焊接设备驱动
  • INVTGoodrive起重机型变频器,带门架两侧同步与下水绞车再生制动
  • DONLY坞门驱动、下水绞车及浮船坞压载系统用液压站

图片来源: Wvdp (CC0) · Andrew (CC BY 2.0) · Public Record Office of Northern Ireland (No restrictions (public domain)) · Wikimedia Commons (Public domain) · IMessmer (CC BY-SA 3.0)