绞吸式挖泥船泥泵装置特性探讨

唐龙　曹红亮

摘要：探讨绞吸式挖泥船泥泵装置特性，该篇文章将通过分析泥泵的特点、驱动装置的特点、管路的特点和泥泵装置工作点以及范围等等，确定泥泵和驱动装置、管路、泥泵装置的最佳匹配工况。绞吸式挖泥船泥泵装置特性的探讨有利于大幅度提高绞吸式挖泥船的工作效率，从而大大增加企业的效益，促进经济的发展。

关键词：绞吸式挖泥船；泥泵；泥泵特性；驱动装置特性；管路特性；工况

引言

泥泵指的是一种绞吸式挖泥船上面通过管道的途径实现连续地送泥浆重要设备。泥泵这种主要包括泥泵和驱动装置（直接驱动泥泵的柴油机），还包括离合器、高速齿轮箱等等。

1.泥泵的特点

绞吸式挖泥船的主要疏浚机械是泥泵，因此，泥泵在泥水疏浚工作中扮演着及其重要的角色。 绞吸式挖泥船通常使用离心泵做为泥泵。

2.泥泵的主要参数

绞吸式挖泥船泥泵的主要参数有汽蚀余量、功率、流量、扬程 、效率 、转速 和泥浆的容重及浆体浓度等等。其中转速是影响泥泵性能的一个很关键的要素。汽蚀余量是衡量泥泵汽蚀性能如何的参数。功率指的是泥泵的输入功率即驱动装置传递到泥泵轴上的功率，输出

功率指的是当有浆体流过泥泵的时候，泥泵传递到它的功率， 通常用 字母Pe 来表示， 则：

Pe=ρgQH/1 000 （kW） （1）

泥泵里的损失功率所指的是输入功率和输出功率二者的差，而损失的情况大小用泥泵的效率η 计算， 这时候的轴功率为：

P=Pe/η=ρg QH/1 000 η （2）

3.泥浆特性

有过实践经验的都很清楚地知道，在实际的疏浚工作过程中，泥泵它其实输送的几乎是泥浆。而泥浆一般情况下在土、水、铰刀共同的作用下所混合而成的物体。并且，泥浆的浓度、粒径、土质、密度间的分配比例都影响着泥浆的特点。通常而言，泥浆的各工作参数以及它们之间的联系是同清水的特性曲线一致，只是有微些不同，不同的程度范围大小与泥浆的浓度、粒径、土质等等相关。其变化的倾向为：

第一，粒径对泥泵的扬程和效率产生明显的影响。当递送的砂比较粗的时候，扬程和效率明显下降。粒径也影响着浓度对泥泵的性能。在浓度一样大小的情况下，泥砂越粗， 扬程和效率下降也就趋向于大。

第二，同一的泥泵转速和流量， 输送泥浆的速度比输送清水的速度稍微慢些；当转速一样时， 加大浓度的情况下，泥泵扬程和效率都会下降，扬程下降的速度低于效率，综合起来看则是泥浆浓度越高，粒径越粗，扬程效率下降也越快。 其公式如下：H m =γm （1-k m P v ） ×H w （kPa） （ H m 、 H w 分别为泥泵抽送泥浆和清水时的扬程） k m 为泥砂系数 （见表 1） 。

表 1 泥砂系数数值表

土质 淤泥 细沙 中砂 粗砂 砾石

k m 0 0.03 0.05 0.10 0.27 0.42 0.75

第三，在输送泥浆时，由于泥浆的混合物比较多，其密度比清水大，假设泥泵转

速、流量不变，泥泵的轴功率比清水时大，伴随浆体浓度的增大而不断增加，且输送泥浆的时候其泵轴功率曲线几乎是向上平移。

第四，泥泵叶轮几何参数也会对泥泵性能产生影响，在浓度相同的情况下，叶轮外径大的泥泵性能相比较外径小的泥泵下降得快。

4.驱动装置的特性

泥泵驱动方式主要是柴油机驱动、电力驱动 、液力驱动等形式 。其中柴油机驱动泥泵是绞吸式挖泥船最常见的泥泵驱动形式。对于柴油机驱动泥泵的形式，泥泵的工况与柴油机的特性紧密相联：在调速器的工作范围之内 ，当负荷在减少时， 柴油机负荷会在额定扭矩点的下面 ，转速保持恒定的状态。

如果柴油机正常工作，一般是在调速器工作区域内，其功率比额定功率小；如果柴油机负荷变化是在这个区域内，则柴油机的速度变化相对较小，柴油机速度的变化主要受到调速

器的影响。

5.管路特性

当绞吸式挖泥船的泥泵装置和输送的管路特性相匹配的时候才能很安全地工作。而管路特性与泥浆的管径、输送的土质、排距与排高和各种各样的阻力损失有关联，包括管路长

度上的吸泥头、 弯头、软管 、 阀件等之处的局部阻力损失。对于管路阻力的计算方法有很多计算公式都可以用来计算，由于篇幅有限，这里就不一一例举。一般用来计算管路总阻力损失的公式是：H z =H s +H p（H s 代表吸入端阻力损失；H p代表 排出端阻力损失。）

泥泵的工况点

泥泵挖泥装置的工作点指的是柴油机驱动的泥泵特性曲线和整个管路特性曲线的交点。因为泥泵的工况如何几乎影响到整体的疏浚效率，由此，选择合适、理想的工况是很重要的。通常在确定最佳工况步骤为：首先绘画出不同的转速下泥泵清水和不同泥浆的浓度的特性曲线；然后依据管路的实际情况去准确计算和绘制管路特性曲线；随即把这两种不同的曲线交叠，各转速下的交点就是工况点，最后在这些工况点中挑选比较适合的工况范围，并检查这个范围内是否存在有超负荷，柴油机的功率在这相应的范围内是否得到充分的利用，使泥泵效率达到较高的效率区。

在探讨绞吸式挖泥船泥泵装置特性时应当充分考虑到泥泵、泥泵特性、驱动装置特性、管路特性及工况之间的互相关联，从而提高绞吸式挖泥船的工作效率，提高绞吸式挖泥船装置工作的可靠性。在实际疏浚和吹填工程中， 随着排距、 土质、 浓度的不断变化， 也应能做到根据各曲线匹配情况及时调整泥泵工作范围避免柴油机超负荷等不利现象从而提高泥泵效率。

参考文献：

[1]高伟.绞吸船挖岩工艺研究[D].天津大学 2007.

[2]唐建中.绞吸式挖泥船疏浚作业优化与控制研究[D].浙江大学 2007.