เหตุใดการใช้เชื้อเพลิงจึงแตกต่างกันอย่างมากในเครื่องจักรขุดลอก

การใช้เชื้อเพลิงอาจแตกต่างกันอย่างมากระหว่างเครื่องจักรขุดลอก และความแตกต่างนี้แทบไม่สามารถอธิบายได้ด้วยขนาดเครื่องยนต์เพียงอย่างเดียว เรือขุดลอกสองลำที่ทำงานในแม่น้ำสายเดียวกันอาจใช้เชื้อเพลิงต่อชั่วโมงในปริมาณที่แตกต่างกันมาก หรือที่สำคัญกว่านั้น คือต่อวัสดุที่ส่งมอบได้หนึ่งลูกบาศก์เมตร สำหรับผู้ประเมินด้านธุรกิจ เรื่องนี้ส่งผลต่อการกำหนดราคาในการประมูล อัตรากำไรจากการดำเนินงาน การวางแผนกองเรือ และความคุ้มค่าระยะยาวของการเลือกอุปกรณ์

คำถามที่มีประโยชน์ไม่ใช่เพียง “เรือขุดลอกลำใดใช้เชื้อเพลิงน้อยกว่า” แต่คือ “ระบบขุดลอกใดสามารถเคลื่อนย้ายวัสดุที่ต้องการ ในระยะทางที่ต้องการ ภายใต้สภาพหน้างานจริง ด้วยต้นทุนเชื้อเพลิงรวมต่อผลผลิตที่ใช้ประโยชน์ได้ต่ำที่สุด” ความแตกต่างนี้มีความสำคัญ เนื่องจากเครื่องจักรที่มีอัตราการใช้เชื้อเพลิงต่อชั่วโมงสูงกว่าอาจยังเป็นทางเลือกที่ประหยัดกว่า หากสามารถรักษาระดับการผลิตได้ในทรายแน่น น้ำลึก หรือท่อส่งระยะไกล

การใช้เชื้อเพลิงเริ่มต้นจากงานที่เครื่องจักรถูกกำหนดให้ทำ

การขุดลอกเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานสูง เนื่องจากเครื่องจักรไม่ได้ทำเพียงการขุดดินเท่านั้น ขึ้นอยู่กับระบบ เครื่องจักรอาจต้องตัด คลาย ยก ผสม สูบ ลำเลียง แยกน้ำ และขนถ่ายวัสดุ แต่ละขั้นตอนเพิ่มแรงต้านและเปลี่ยนแปลงความต้องการเชื้อเพลิง

ตัวอย่างเช่น เรือขุดลอกแบบหัวตัดดูด ต้องใช้กำลังสำหรับหัวตัด ปั๊มขุดลอก ระบบไฮดรอลิก กว้าน เสาหลัก และมักรวมถึงปั๊มบูสเตอร์ด้วย ในทรายอ่อนที่ไหลตัวได้ดี หัวตัดอาจต้องใช้แรงบิดค่อนข้างต่ำ แต่ในทรายอัดแน่น ดินเหนียว กรวด หรือวัสดุผสม ภาระของการตัดอาจเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก หากวัสดุไม่แตกตัวอย่างมีประสิทธิภาพ ผู้ควบคุมอาจลดความเร็วการกวาด ทำการตัดซ้ำหลายครั้ง หรือเดินปั๊มต่ำกว่าจุดทำงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุด เชื้อเพลิงจึงถูกใช้ไปโดยไม่มีผลผลิตเพิ่มขึ้นในสัดส่วนที่สอดคล้องกัน

เครื่องจักรขุดลอกประเภทอื่นมีรูปแบบการใช้พลังงานที่แตกต่างกัน เรือขุดลอกแบบดูดลากพร้อมระวางบรรทุกใช้พลังงานขับเคลื่อนจำนวนมากระหว่างการเดินเรือและการขุดลอก แต่สามารถให้ผลผลิตได้ดีในพื้นที่ทางทะเลขนาดใหญ่ เรือขุดลอกแบบแบ็กโฮใช้พลังงานหลักในรอบการขุด และโดยทั่วไปต้องอาศัยเรือบรรทุกสนับสนุนสำหรับการลำเลียง เรือขุดลอกแบบสายพานกระพ้อมีความต้องการในการขุดเชิงกลอย่างต่อเนื่อง ขณะที่ระบบดูดด้วยเจ็ตและไซฟอนอาจมีความซับซ้อนทางกลต่ำกว่า แต่ขึ้นอยู่กับลักษณะวัสดุ ความลึกของน้ำ และสภาวะการไหลอย่างมาก

อัตราการใช้ต่อชั่วโมงเป็นเพียงตัวเลขหนึ่งเท่านั้น

เมื่อพิจารณาใบเสนอราคาจากผู้จัดจำหน่ายหรืองบประมาณโครงการ ตัวเลขลิตรต่อชั่วโมงอาจทำให้เข้าใจผิดได้ การเปรียบเทียบที่ดีกว่าควรรวมการใช้เชื้อเพลิงเข้ากับประสิทธิภาพการผลิตและการขนส่ง:

ความเข้มการใช้เชื้อเพลิง = เชื้อเพลิงที่ใช้ทั้งหมด ÷ ลูกบาศก์เมตรสุทธิของวัสดุใช้ประโยชน์ได้ที่ส่งมอบ

คำว่า “ส่งมอบ” คือคำสำคัญ เรือขุดลอกอาจขุดได้ปริมาณสารละลายจำนวนมาก แต่หากสารละลายนั้นมีน้ำมากเกินไป สูญเสียของแข็งในท่อส่ง หรือต้องจัดการเพิ่มเติมก่อนส่งมอบ ตัวเลขการผลิตที่ปรากฏอาจประเมินมูลค่าโครงการสูงเกินจริง สำหรับการทำเหมืองทราย การถมพื้นที่ หรือการจัดหาวัสดุก่อสร้าง ผู้ประเมินควรแยกความแตกต่างระหว่างปริมาตรในแหล่งเดิม ปริมาตรสารละลาย ของแข็งแห้ง และวัสดุที่ขายได้หรือวัสดุที่นำไปใช้แล้ว

ระบบที่มีกำลังระดับพอเหมาะและทำงานใกล้จุดประสิทธิภาพไฮดรอลิกสูงสุด อาจทำผลงานได้ดีกว่าเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ใช้ปั๊มใหญ่เกินความจำเป็น ท่อส่งไม่เหมาะสม หรือมีการหยุดชะงักบ่อยครั้ง ในทางกลับกัน การเลือกเรือขุดลอกขนาดเล็กเพียงเพราะใช้เชื้อเพลิงเครื่องยนต์ต่ำกว่า อาจกลายเป็นต้นทุนสูงเมื่อเครื่องหยุดชะงักซ้ำ ๆ ในวัสดุแน่น หรือไม่สามารถส่งวัสดุได้ตามระยะทางที่ต้องการ

ปัจจัยทางเทคนิคหลักที่ทำให้การใช้เชื้อเพลิงแตกต่างกัน

1. ความหนาแน่นของวัสดุ ขนาดอนุภาค และพฤติกรรมของดิน

ทรายละเอียดร่วน ตะกอนทราย วัสดุมวลรวมหยาบ ดินเหนียวเหนียว และกรวดที่มีแร่ ไม่ได้มีพฤติกรรมเหมือนกัน ของแข็งที่มีความหนาแน่นสูงต้องใช้แรงขุดและกำลังสูบมากกว่า อนุภาคหยาบทำให้เกิดแรงเสียดทานและการสึกหรอในท่อส่งมากขึ้น ส่วนดินเหนียวอาจก่อตัวเป็นการอุดตันหรือลดประสิทธิภาพการแยก ในงานเหมือง เรือขุดลอกที่จัดการกรวดซึ่งมีทองคำหรือเพชร อาจต้องใช้รูปแบบการขุดและการล้างที่ต่างจากเรือที่ขนย้ายทรายแม่น้ำเพื่อการก่อสร้าง

ก่อนเลือกอุปกรณ์ ทีมโครงการควรตรวจสอบข้อมูลการสำรวจดิน การกระจายขนาดอนุภาค ความเข้มข้นของของแข็งที่คาดการณ์ และการมีอยู่ของเศษวัสดุ ก้อนหิน รากไม้ หรือเปลือกหอย รายละเอียดเหล่านี้เชื่อมโยงโดยตรงกับการวางแผนเชื้อเพลิง ไม่ใช่เพียงการเลือกชิ้นส่วนที่สึกหรอเท่านั้น

2. จุดทำงานของปั๊มและระยะทางการส่ง

ปั๊มขุดลอกมักเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เชื้อเพลิงหลัก ประสิทธิภาพการสูบขึ้นอยู่กับอัตราการไหล เฮด ความเข้มข้นของสารละลาย เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ ความยาวท่อ การเปลี่ยนแปลงระดับความสูง ข้องอ และสภาพท่อ สายส่งที่ยาวขึ้นและข้อกำหนดการยกสูงขึ้นต้องการแรงดันมากขึ้น ข้องอที่ไม่จำเป็นทุกจุด ท่ออ่อนที่ตีบ ใบพัดที่สึกหรอ หรือการเลือกขนาดท่อที่ไม่เหมาะสม ล้วนเพิ่มการสูญเสียพลังงานได้

ข้อผิดพลาดในการจัดซื้อที่พบบ่อยคือการเปรียบเทียบกำลังปั๊มโดยไม่เปรียบเทียบภาระงานของท่อส่งทั้งหมด เรือขุดลอกที่ดูเพียงพอบนเอกสารอาจต้องใช้ปั๊มบูสเตอร์ในหน้างาน ปั๊มบูสเตอร์อาจเป็นทางออกทางเทคนิคที่ถูกต้อง แต่จะเปลี่ยนแปลงการใช้เชื้อเพลิง ความต้องการบำรุงรักษา ความต้องการผู้ควบคุม และโลจิสติกส์ของโครงการ คำถามที่ถูกต้องคือระบบขุดลอกและส่งวัสดุทั้งหมดสามารถให้ผลผลิตตามเป้าหมายด้วยต้นทุนพลังงานที่สมเหตุสมผลหรือไม่

3. ความลึกของน้ำและความลึกในการขุด

การขุดลอกในน้ำลึกไม่ได้หมายความว่าจะมีประสิทธิภาพเชื้อเพลิงต่ำโดยอัตโนมัติ แต่ทำให้เกิดภาระเพิ่มเติม ตำแหน่งบันไดดูด การกำหนดค่าปั๊มใต้น้ำ แรงในสายเคเบิล การจัดการเสาหลัก และแรงดันท่อส่งที่ต้องการ ล้วนมีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพ เมื่อความลึกในการขุดเพิ่มขึ้น ช่วงการทำงานจะยิ่งแคบลง เครื่องจักรที่ออกแบบสำหรับแม่น้ำตื้นอาจใช้เชื้อเพลิงมากเกินไป หรือสูญเสียผลผลิตไปโดยสิ้นเชิง เมื่อใช้งานนอกช่วงความลึกที่ออกแบบไว้

สำหรับร่องน้ำตื้นและพื้นที่ทำเหมืองทราย กินน้ำลึกของตัวเรือก็เป็นส่วนหนึ่งของสมการเช่นกัน เรือที่สามารถเข้าถึงพื้นที่ทำงานได้โดยไม่ต้องเกยตื้นซ้ำ ๆ รอระดับน้ำขึ้นลง หรือพึ่งพาการจัดการเสริมอย่างมาก สามารถช่วยรักษาทั้งการใช้เชื้อเพลิงและความน่าเชื่อถือของกำหนดการ

4. วินัยในการปฏิบัติงานและเวลาหยุดทำงาน

เชื้อเพลิงไม่ได้ถูกเผาผลาญเฉพาะระหว่างการผลิตเท่านั้น การเดินเบาระหว่างการเปลี่ยนตำแหน่ง การเปลี่ยนกะพนักงาน การปรับท่อส่ง ความล่าช้าของเรือบรรทุก การบำรุงรักษา หรือการรอการขนส่ง สามารถบั่นทอนอัตรากำไรได้อย่างเงียบ ๆ ในหลายโครงการ ความแตกต่างระหว่างชุดอุปกรณ์ขุดลอกที่บริหารจัดการดีและชุดที่มีต้นทุนสูง ไม่ได้อยู่ที่สเปกเครื่องยนต์ แต่อยู่ที่จำนวนชั่วโมงการผลิตที่ทำได้ในแต่ละวัน

ผู้ควบคุมมีอิทธิพลต่อผลการใช้เชื้อเพลิงผ่านความเร็วหัวตัด รูปแบบการกวาด รอบต่อนาทีของปั๊ม มุมบันได และการควบคุมความเข้มข้นของของแข็ง การเดินเครื่องที่กำลังสูงสุดอย่างต่อเนื่องไม่ใช่เส้นทางที่เร็วที่สุดสู่ผลผลิตเสมอไป การป้อนวัสดุให้ปั๊มอย่างเสถียรมักมีประสิทธิภาพมากกว่าการสลับระหว่างภาวะโอเวอร์โหลด การเกิดโพรงอากาศ และการสูบน้ำที่มีความหนาแน่นต่ำ

การขนส่งสามารถเปลี่ยนความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของชุดอุปกรณ์ขุดลอกได้

การวิเคราะห์เชื้อเพลิงไม่ควรสิ้นสุดที่เรือขุดลอก เมื่อวัสดุต้องเคลื่อนย้ายจากท้องแม่น้ำหรือพื้นที่ยืมวัสดุทางทะเลไปยังลานกองเก็บ พื้นที่ถม หรือพื้นที่ทิ้งวัสดุ การออกแบบระบบขนส่งอาจมีผลมากกว่าความแตกต่างเล็กน้อยของการใช้เชื้อเพลิงในการขุด เรือขุดลอกที่ผลิตได้อย่างสม่ำเสมอยังคงอาจขาดทุน หากเรือบรรทุกมีขนาดเล็กเกินไป ไม่มีพร้อมใช้งาน ขนถ่ายช้า หรือจำเป็นต้องบรรทุกน้ำที่ไม่จำเป็น

สำหรับโลจิสติกส์ทรายเปียกและวัสดุมวลรวม เรือบรรทุกทรายที่มีระวางบรรทุกออกแบบมาสำหรับสินค้ากองจำนวนมากที่มีความหนาแน่นและเคลื่อนตัวได้ สามารถช่วยให้การไหลของวัสดุคาดการณ์ได้มากขึ้น คุณลักษณะต่าง ๆ เช่น ร่องระบายน้ำหรือตะแกรงกรอง อาจช่วยให้น้ำแยกออกระหว่างการขนส่ง ลดน้ำหนักบรรทุกเปล่าและเพิ่มความประหยัดเชื้อเพลิงระหว่างเดินทาง รูปทรงตัวเรือที่กินน้ำตื้นมีความเกี่ยวข้องกับแม่น้ำที่มีข้อจำกัดและปากแม่น้ำที่ได้รับอิทธิพลจากน้ำขึ้นลง ขณะที่รูปแบบขับเคลื่อนด้วยตนเองและลากจูงควรได้รับการประเมินแตกต่างกัน ความคล่องตัวอิสระอาจลดระยะเวลาของรอบการขนส่ง ขณะที่การลากเรือหลายลำอาจลดต้นทุนขนส่งได้เมื่อเส้นทางและกำลังเรือลากเหมาะสม

วิธีการขนถ่ายก็ควรได้รับความสนใจเช่นกัน ระบบสายพาน สกรู หรือเครนคีบ อาจต้องใช้ระดับกำลังบนเรือที่แตกต่างกัน แต่การขนถ่ายที่รวดเร็วขึ้นอาจลดเวลารอของทั้งเรือบรรทุกและเรือขุดลอก ส่วนประกอบที่ใช้เชื้อเพลิงต่ำที่สุดไม่ได้เป็นทางเลือกที่มีต้นทุนต่ำที่สุดเสมอไป หากสร้างคอขวดในส่วนอื่นของระบบ

วิธีเปรียบเทียบเครื่องจักรขุดลอกระหว่างการประเมินเชิงพาณิชย์

การประเมินในทางปฏิบัติควรขอสมมติฐานการปฏิบัติงาน แทนที่จะอาศัยตัวเลข “การใช้เชื้อเพลิง” เพียงค่าเดียว ขอให้ผู้จัดจำหน่ายอธิบายการใช้เชื้อเพลิงโดยประมาณภายใต้สภาวะการผลิตที่ระบุ รวมถึงประเภทวัสดุ ความลึกในการขุดตามการออกแบบ ระยะทางการส่ง เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ ความเข้มข้นของของแข็งเป้าหมาย และมีอุปกรณ์ขนส่งหรือปั๊มบูสเตอร์รวมอยู่หรือไม่

• เปรียบเทียบเชื้อเพลิงต่อลูกบาศก์เมตรของของแข็งสุทธิที่ส่งมอบ ไม่ใช่เพียงลิตรต่อชั่วโมง
• แยกเชื้อเพลิงสำหรับการขุดลอก การสูบ การขนส่ง การขนถ่าย และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเสริม หากเป็นไปได้
• ตรวจสอบประสิทธิภาพที่คาดหวังทั้งในสภาวะวัสดุปกติและสภาวะวัสดุที่ยาก
• ยืนยันว่าผลผลิตที่เสนอเป็นผลผลิตต่อเนื่อง สูงสุด ตามทฤษฎี หรือทำได้จริงในหน้างาน
• รวมชิ้นส่วนสึกหรอ เวลาหยุดซ่อมบำรุง ความต้องการบุคลากร และข้อจำกัดในการระดมอุปกรณ์ไว้ในแบบจำลองต้นทุน
• ประเมินว่าอุปกรณ์สามารถปรับได้หรือไม่เมื่อระดับน้ำ คุณภาพวัสดุ หรือระยะทางการส่งเปลี่ยนแปลง

ผู้ผลิตที่บูรณาการการออกแบบเรือขุดลอก การติดตั้ง การทดสอบเดินเครื่อง และการสนับสนุนการดำเนินงานโครงการ มักสามารถช่วยปรับตัวแปรเหล่านี้ให้สอดคล้องกันก่อนการระดมอุปกรณ์ ซึ่งมีคุณค่าเป็นพิเศษเมื่อโครงการรวมการขุด การแปรรูปแร่ แท่นผลิตลอยน้ำ อุปกรณ์ล้าง และการขนส่งด้วยเรือบรรทุก แทนที่จะใช้เรือขุดลอกแบบเดี่ยว

ไม่มีเรือขุดลอก “ประหยัดเชื้อเพลิง” ที่ใช้ได้กับทุกกรณี

การใช้เชื้อเพลิงแตกต่างกันอย่างมากระหว่างเครื่องจักรขุดลอก เนื่องจากโครงการมีความแตกต่างอย่างมากในด้านวัสดุ ความลึก ระยะทางไฮดรอลิก รูปแบบการขนส่ง และวินัยการปฏิบัติงานประจำวัน ทางออกที่ประหยัดที่สุดคือทางออกที่ระบบหัวตัดหรือระบบขุด การกำหนดค่าปั๊ม การออกแบบตัวเรือ ท่อส่ง และโลจิสติกส์การจัดการวัสดุ ทำงานร่วมกันเป็นชุดอุปกรณ์ที่ประสานกัน

สำหรับทีมจัดซื้อ เป้าหมายไม่ใช่การค้นหาตัวเลขการใช้เชื้อเพลิงที่ระบุต่ำที่สุด แต่คือการระบุรูปแบบที่เปลี่ยนเชื้อเพลิงให้เป็นวัสดุใช้ประโยชน์ได้ที่ส่งมอบแล้ว โดยมีการหยุดชะงักน้อยที่สุดและการจัดการที่หลีกเลี่ยงได้ต่ำที่สุด นั่นคือตัวเลขที่ท้ายที่สุดควรอยู่ในประมาณการต้นทุนโครงการที่น่าเชื่อถือ