绞吸式挖泥船泥泵效率及施工工况分析

分类：机械论文发表时间：2021-04-30 11:25 关注：(1)

　　摘要：本文从分析绞吸式挖泥船泥泵的技术性能入手，论述了研制开发及如何提高泥泵效率的有效途径，并对实际施工中常见的问题进行剖析，并提出了解决办法。

　　关键词：挖泥船泥泵效率特性曲线流量浓度排距汽蚀

　　绞吸式挖泥船是工程船舶中一种常见的挖泥船，是目前世界上拥有数量最多的一种挖泥船。由于其产量高、成本低、施工质量优良、它能够将挖掘输送、排出和处理泥浆等工序一次完成。在城市建设、港口建设、航道疏浚、环保清淤和河湖治理中，广泛使用。

　　泥泵作为绞吸式挖泥船中的最主要设备，它的性能和效率对整船的性能和生产效率影响很大。其工作特性参数大致表征了该挖泥船的性能。功率消耗一般要占全船能量供给的60%~75%。

　　我们从挖泥船的生产量表达式M=QP(Q：输送流量，P：泥浆浓度)可知，流量和泥浆浓度是影响挖泥船生产效率的两个重要因素。如何提高挖泥船的综合效益，一般来说，首先想到的是提高泥泵的效率。一是提高泥泵的输送流量，二是提高泥泵吸入泥浆的浓度，或者二者兼而有之，从两方面都进行提高。

　　一、泥泵效率分析

　　1.泥泵的主要性能参数

　　泥泵的主要性能参数有：流量、扬程、功率、效率等。

　　1)流量Q

　　流量指在单位时间内泥泵排出的水或泥浆的体积，常用的单位有m3/h或m3/s.当已知泥浆在排泥管中的流量时

　　Q=3600WV Q: 体积流量m3/h W: 排泥管截面积m2 (W=πD2/4)

　　V=排泥管流速，m/s, 通常用染色法测定。

　　2)扬程H

　　扬程指单位质量的液体通过泥泵后能量增加的数值，单位为米水柱，以三种形式存在，即压能、动能、和位能。

　　3)功率N

　　功率N反映泥泵在单位时间内做功的大小，单位：Kw。指原动机传到泵轴上的功率，一般称轴功率Ns。

　　4)效率η

　　效率η泥泵输出液体的有效功率与轴功率之比，是一个技术经济指标。

　　2. 泥泵特性曲线

　　泥泵的主要参数在施工过程中有一定的变化范围，引起泥泵参数的变化，大多是由工作情况参数不相同发生的。如排泥管高度变化时，泥泵排除阻力受其影响而变动，引起泥泵排出扬程变化，同时亦引起流量、功率等参数的变化，因此泥泵性能参数的变化，可归结为输泥特性及吸排泥条件变化所致。

　　泥泵各性能参数的变化虽起因于泥泵的工作条件所取，但各参数变化的范围与相互关系不是任意的，而是服从于泥泵自身的规律，通常采用图像的形式来表示泥泵各参数的变化规律，反映主要性能参数之间内部变化规律的曲线称之为泥泵的性能或特性曲线。

　　泥泵的输出特性，随土质变化而变化，由于挖泥船施工中所开挖的土质差异较大，很难用同一种土质来代表泥泵输出某种浓度的特性，所以用输送清水的特性曲线作为泥泵的特性曲线。

　　泥泵的输出特性与输水特性存在一定关系，利用清水特性曲线与土质资料，可以绘制不同土质，各种泥泵浓度下的特性曲线。

　　目前情况下，泥泵的输清水状态的特性曲线通过理论计算还难以实现，一般通过实验手段对该泵的性能参数进行测试后绘出。

　　测试泥泵特性曲线时，一般以流量为参照，其他参数都和流量发生关系。如图所示，包括以下几种参数。

　　1)流量—扬程(Q—H)曲线

　　泥泵的扬程与流量之间关系曲线称为流量—扬程曲线，泥泵的扬程是随着流量增加而逐渐减少下降的，是一条倾斜向下的曲线。

　　2)流量—功率(Q—N)曲线

　　泥泵的轴功率与流量之间关系曲线称为流量—功率曲线，泥泵的轴功率随着流量的增大而逐渐增大，是一条向上倾斜的曲线。

　　3)流量—效率(Q—η)曲线

　　泥泵的效率与流量之间的关系曲线称为流量—效率曲线，从图中看出：曲线呈弧顶状。说明泥泵的工作存在一个