绞吸式挖泥船泥泵装置特性分析黎大江长江船舶设计院，武汉430062装置与管路的匹配工况。

　　1前言泥是绞吸式挖泥船喔过管道实现迕杖输送泥浆的关键设备，泥装置是由泥泵和直接咖动泥泵的柴油机所组成，包括减速齿轮箱离合器高弹性联轴节等在内。在泥泵装置的设计中，合理的解决泥泵与驱动柴油机泥泵装置及管路同时又是在泵特性的*佳效率区，能充分利用柴油机的全部功率从而提高挖泥装置的经济性和0乍可靠性。本文从分析泥泵特性柴油机特性矜路特件1.泥泵装置工作点及沿围等儿灿保4泥泵砚迓特性及在设计中如理确记泥与柴油机泥泵装置与管路的匹配工况。文中还介绍了笔者在绞吸式挖泥船设计中采用双速比齿轮箱先进技术解决适应长短排距施工的技术难。

　　2泥泵的特性从工作原理上来讲，离心式泥泵是叶轮在外力矩作用下旋转，产生离心力作用，在叶轮叶道之间的液体受到叶炒强制转动和推动。使液流压力在泥泵出口处增大，从而产生扬程，完成了液体在泵腔内能量转换的过程。同时，叶轮进口的吸入室构成局部真空而产生连续的吸入工作。

　　所谓的泥泵的特性主要是指泥泵在额定转速泥泵的扬程方效率1和驱动功率户与流量的关系，且与介质的密度有关。这里引用荷兰，疏浚船舶发展实验室采矿技术研宄所经理3先生根据欧拉方程的数学模型结构分析。推导出泥泵理论压头泥泵理论功率4理论流量的关系式。在无损失和稳定流动的条件下，外部作用在流体上的理论动量矩71等于出口控制区，和出口控制区羔的动量矩之差可得到现论动量矩作用于流体上的理论功率假定流动均匀稳定，转速为常数，经过推导并引入常数后，可得出如下关系式线，如果要求得实际泵的性能曲线，必须作系列修正。泥泵的实际扬程丑应哜朵的理论扬程历与各种阴1力损失7的差，即丑所。Xl修正后的泥泵实际性能曲线开2，3，由立线状变为了曲线状。

　　对叶片4液体流动的不协调沿叶轮通周损失修正。包括叶轮内和泵壳内流体与壳体内壁面的摩擦损火，进处的祈向绕流导致吸入和冲击损失的修此对于台给定的泵，有个与*小损失值对应的特定流量。高于或低于此流量。损失将随流谨的上升或降而增加。

　　需要指出是，4的丑0曲线，称为有马它峰的性能曲线，与管路特性曲线可能交于两个点。具有这种性能曲线的泵在运行中可能出现不稳定工况，影响泵的安全运行。优良的泥泵丑2性能曲线应呈平缓的单纯下降曲线，运行范围较宽，*高效率同设计工况点致，5.

　　在定的流量和转速下，泥泵输送泥浆的压力较输送清水时要火。泵效率会降低。其程度，决于土质和泥浆容重。因此，在给定的流量和转速情况下，需要提供泥泵更大的驱动功率。

　　3柒油机特性泥泵驱动方式有柴油机驱动电力驱动液力驱动等形式。柴油机驱动泥泶是绞吸式挖泥船上*常泥泵驱动形式，对于柴汕机驱动泥，的形分布的有限叶片数叶片厚度和流体内部摩擦力为典型的柴油机特性曲线。

　　在调速器工作区域内，当负荷减少时，柴油机负荷在额定扭矩点以下。而转速基木保持恒定。

　　点为额定转矩点，是与额定转速相对应全负荷工作1内。当负荷超过额定功率而超载运行时。转速首先沿完个燃烧线，45下降。在此区域内。柴油机转矩保持不变，因此也称恒转矩区。

　　5点为冒烟界限点。此处开始转矩急剧下降。并产生不完全燃烧，柴油机将发生急剧磨损和损坏。为了防止这种恶劣工况的发生。必须在泥泵与原动机之间。设置过载安全保护装置。

　　4柴油机驱动的泥泵特性柴油机驱动的泥泵特性7.它分为两个部分部分为调速器工作区域另部分为全负荷工作区。

　　在调节区工作区域内。泥泵在额定转速下运转，但由于调速器特性。转速不是绝对恒定，柴油机在低负荷时。其转速略有提因此实际的2片曲线不是条等速曲线，中实线。负荷减少时。转速略有提高。随着流兄的减少。扬程移向2曲线较高段。此时扬程的增加助于泥泵稳定工作。减少了因流量下降而导致的泥砂在管内沉硷的危险。

　　在全负荷工作区。点为额定转矩点。若负荷增加时。由于柴油机上燃油限位器起作用，柴油机和泥泵转速略沿定转矩线下降。但实际上由于很多柴汕机在其速度减少时。转矩不是保持绝对后。才急剧下跌。在2片曲线上，泥泵排量几乎没有增加时，泥泵压力就很快开始下跌。

　　5管路特性与泥泵装置工作点及范围绞吸式挖泥船上的泥汆装置必须要其输送与输送的质密度泥浆的流速或符径管路排距与排高以及各种阻力损失有关包括管路长度上的沿程阻力损失，吸泥头软管弯头阀件等处的局部阻力损失。关于管路阻力可以按很多计算公式和经验公式进行计算，这里不列举。

　　通常计算。管路总阻力损失为排端附乃损失。

　　所谓泥泵挖泥装置的工作点。就是由柴油机驱动的泥泵特性曲线与整个吸排泥管路特性曲线的交点。不同的排距和输送不同浓度的泥浆有着不同的管路特性曲线，8.因而就有许多的工作点，而其中有点必然是设计者理想达到在该额定转速下的额定转矩点。柴油机的功率在该点得到充分发挥；泥泵效率达到12曲线上的高效率，与其它类型的泵不同，泥泵不是为某个特定工况而设计，而必须是能够覆盖大量的工作点范围内工作。绞吸式挖泥船工作特点决定了管路排距与排高输送的土质是随不同的疏浚工程而改要大，因为淤泥土壤邶！粒要比砂粒的粒径小。淤泥泥浆临界流速也要低得多，因而管路阻力较小。

　　我们可以从以下两方而界定出泥泵装置工作边1况。从而确定泥泵装置的1作范围1以梢大于临界流速的流速值确定泥父允许*小工作流芯此对应的是*大排距。，如果管内流速低十临界流速，泥浆将在管内沉淀。有产。堵塞的危险。不1的土质有不同的临界流速据日本运输省港湾技术研宄所得出资料，临界流速还与管径有关。在相同介质相同流速下，管径小的，泥砂悬浮好，因而泥浆的经济流速小。1就是4种土质在4种不同管径下的临界流速值。

　　管径粘土淤泥m.s1细砂砾临界流速可以描述为泥浆中的泥土颗粒保持悬浮状态情况下的*小流速。当实际流速低于临界流速时管内出现泥浆沉淀，管路的阻力将与泥沙沉积厚度成正比增大。当实际流速高于临界流速时，管路的阻力随着流速的增大而增大。泥，*小；之似，允许*大气蚀余量确定泥泵允许，大工作流量，与此对应的是*小排距。当流量超过允许*大工作流量，即过短排距工作时，气蚀就会发生。泥泵装置乃至整条船将强烈振动。会造成泥泵叶轮严重地磨损和毁坏同时山于泥泵流请过大，引起柴油机超负荷运转。旦排泥中断，大量浓度泥沙沉积竹内么易造成堵管出页注。

　　可能因泥泵的超载季行，使泥泵离合器摩擦片因经常打滑，磨损量增大，严重的甚至烧毁报废。

　　为了防止上述情况的发生，针对不同工况采取述办法对泥泵工作点进行调正当管内流速低于临界流速工况时，改变吸泥口面积吸管及排管管径；多泵串联办法。在挖泥船中常的是双泵串联工作，提高泥泵的总扬程。

　　当超过泥泵允许*大气蚀余量工况时①采用双速比齿轮箱降低泥泵工作转速，柴油机降速使用，实际上是在较小的挖泥生产率下工作，只可作为临时措施；1；叫备适应1；排趴施1.况的小泛的叶轮，泥泵的扬程和流量会相应降低。在定地范围内，泥泵的流量近似与叶轮的直径成正比；泥泵功率近似与叶轮1径的3次方成正比；样的两台泥各有驱动柴油机，以单台泵工作，通过管路转换；⑤采水下泥济节流孔板。让柴油机功率部分消耗在贫流孔板的阻力上述方案比较中看山。采双速比齿轮筘来解决短排距施工，这是个很好的先进的值得推广的方式。采用这种先进技米可使柴油机额定转速额定功率情况下，允许泥泵以大流量工况工作，大大提高了挖泥生产率。

　　该项技术已在百船工程12，131黄河专用绞吸式挖泥船上成功应用。大大地，了该船工况适应性和经济性。，另外，泥泵装置的工作点随输送泥浆介质的不同而变化；在多数情况下。泥泵装置的设计不足为了处理单的特定的水下质作为户来讲，希望挖泥船能适应挖掘的土质从游泥到烁石等不同工况，尽管有时不能做到，但作为设计者仍应考虑适应尽可能宽的土质范围，即泥泵装置应与疏浚土质和可能碰到的运行况相匹配例如要达到同样的生产量指标。那么输送粗砂的泥朵设计流量及相应轴功率要大。