接力泵技术在疏浚工程中的研究应用

谭 岚 王赞成

（湖南百舸疏浚股份有限公司 长沙市 410007）

近年来，国内疏浚市场出现的城区、景区、湖泊清淤项目，通常具有排泥场距离施工区远且航运不通的特点，而此类疏浚项目一般所采用的绞吸船单船施工时，由于受到设备扬程的限制，难以将疏浚土直接输送至排泥场，这时通常在管路中间串联1个或多个泵，以起到接力的作用，从而将疏浚土输送到排泥场。下面主要针对绞吸式挖泥船的接力泵技术研究运用进行探讨。

1 接力泵的选定

（1）两台性能不同的泵串联工作时，其性能特性曲线如图1所示。

图1 不同性能的泵串联

H1、H2是两条管路特性曲线，工作点分别为A和B，当工作点为A时，两台泵的工作点分别为A1和A2，两台泵都能正常工作，其压头合流量都大于两台泵单独工作时的流量和压头。而当管路特性曲线在H2以下时，即Q＞Qb时，两泵的总扬程小于泵2的扬程，若泵1作为串联在泵2前的一级泵，则泵1变为泵2吸入侧的阻力，性能曲线Ⅰ的泵不能工作，该泵不但不能增加液体的能量反而消耗功率，性能曲线Ⅱ的泵吸入条件恶化，液体工作不稳定，易产生气蚀，管路中还有可能产生水锤现象。若泵1串联在泵2之后，则泵1变为泵2排出侧的阻力，泵1处于水轮机工作状态，为非正常工作状态，所以上述两种泵的串联流量要大于Qb是不可能的。因此，如选用不同性能的泵串联使用时，往往一台泵超负荷，而另一台泵未达到满负荷，其结果使他们的功率都没有达到充分利用，其经济性和实用性都难以满足实际工程的需要。

（2）对于两台性能相同的泵串联时，其流量相等，扬程理论上等于两台独立泵的扬程之和，但实际受管道阻力增大的影响，其扬程小于两泵扬程之和。双泵工作时，扬程之和导出的新曲线为整个装置的泥泵特性曲线，其新的管路特性曲线变陡。图2为两台相同性能的泵串联使用时的工作情况，Hm为两泵叠加后特性曲线。

图2 相同性能的泵串联

（3）3台或多台泥泵串联时，其计算和考虑的因素与两泵的规律相同。

2 接力泵在排泥系统中的布置方式

一般直接在管线上接力布置。如图3所示，在管线的不同地方分别布置几台泵，一台泵的输出直接是另一台泵的输入。

图3 直接在管线上接力布置方式

这种布置对设备的要求也最低，可按单台设备的使用要求考虑成本最低，缺点是需建多个泵站，各泵站顺序启动时易出现气蚀，对各泵站的顺序启动时间精度要求较高。

3 中间有给料池的接力布置方式

如图4所示，按管线总阻力损失均分，确定泵站的位置，只是每组泵的前方增加一料浆池，以调节工况，提高整个系统的运转稳定性。与第1种布置方式相比，缺点是需增加料浆池，同时泥泵磨损不均时会出现溢池或抽空现象，优点是运转平稳，各泵站顺序启动时间相对易于掌控。

4 接力泵站数量确定

在实际施工中，单个泥泵对于疏浚土的运距取决于土质情况、排高、泥浆浓度等因素，即在泥泵扬程一定的情况下，计算出对应的水头损失，则可以明确接力泵的数量。

图4 中间有给料池的接力布置方式

（1）沿程水头损失计算。

沿程水头损失hf由达西——魏斯巴赫巴赫公式计算可知：

式中 λ——沿程水头损失系数，与管道内流态、管壁特性有关；

l——最长排距，根据实际地形和计划管线走向确定。

（2）局部水头损失系数。局部水头损失为：

（3）其他水头损失。

排高h为挖泥船泥泵中心点至排泥管出口处断面中心点的高差。

（4）接力泵数量确定。

在整个疏浚工程中，中水头损失为以上水头损失之和，在已知工程总排距和单个泥泵扬程的情况下，即可计算出该工程所需的接力泵数量。

5 接力泵技术在疏浚工程中应用的意义

（1）常规疏浚施工方式的有益补充。

在常规的疏浚施工中，绞吸式挖泥船由于受到自身扬程和工程排距的限制，在很多工程中都难以考虑采用。接力泵技术的应用，理论上消除了这一限制，使绞吸式挖泥船在疏浚工程施工中能够得到更广泛的应用，从而也使得今后施工方案有了更多的选择。

（2）节约成本，提高施工功效，便于管理。

在常规施工方式中，为达到工程所需的输送距离，常常需要投入几艘绞吸式挖泥船以及一定数量的配套设备来转运。由于投入设备和施工人员的数量多，导致相应的生产成本也高，且增加日常管理工作。而采用接力泵与绞吸式挖泥船配套施工，使得挖泥船开挖、泥浆输送同步进行，简化了常规挖-运-吸的施工环节，同时减少了人员和配套设备的投入数量，便于日常的施工管理，降低了施工成本。

（3）减少对施工区域周边环境的影响，更符合环保要求。

在常规施工方式中，为了实现疏浚土的转运，常常对施工区域产生较大影响，相对而言，采用接力泵配合绞吸式挖泥船施工，对周边环境影响仅限于挖泥船施工区域和排泥管线沿途，其影响面要小得多。

6 结 语

在实际工程施工中，为合理地确定接力泵数量以及接力泵与绞吸船（泵）之间管线长度，还需考虑诸多其他因素的影响，如防止接力泵末端排除压力过大和泵前进口余压不能过低也不能过高等因素的影响。随着疏浚技术的日益完善，相信其在疏浚施工中将占据越来越重要的地位。