船訊網
潮汐表
聯系我們
業務與服務
港海疏浚施工工藝
來源: | 作者:ganghai | 發布時間: 2017-05-08 | 665 次瀏覽 | 分享到:
第四講 泥泵

泥土輸送離不開泥泵,故泥泵有絞吸挖泥船的“心臟”之稱。

1. 離心泵原理

 

泥泵主要由葉輪和螺旋形泵殼等組成。泥泵工作時,柴油機高速旋轉帶動葉輪,把機械能傳遞給葉輪中的液體,使其速度能和壓力能都得到提高,液體得到離心力并在通流斷面逐漸擴大的螺旋形泵殼中將部分速度能轉變為壓力能,然后沿著排出管排出。與此同時,葉輪的進口處則因液體的排出而形成低壓,吸口處不斷將液體吸入,來填空這里的真空,形成連續、均勻的流動。一般離心泵沒有自吸能力,啟動前必須向泵內灌水。

 

2. 離心泵特點

 

2.1 液體排出原理:

在同轉速下,泥泵葉徑越大產生壓力越大;

同一個泵,轉速大產生壓力越大;

2.2 吸入原理:產生氣蝕現象;

氣蝕產生的原因:

1)水池液位過低,有氣體被吸入;

2)泵的安裝高度過高;

3)濃度、吸入管上的阻力太大;

4)吸入管道、密封不好有空氣進入。

 

3. 離心泵結構

 

主要由泵殼、葉輪、襯板(前、后襯板)等組成。

泥泵前蓋

 

泥泵葉輪后端四頭螺紋

泥泵葉輪

 

泥泵后端

 

單殼臥式水下泵

 

受損的水下泵葉輪

雙殼臥式甲板泵

 

4. 離心泵的基本參數

這些參數相互之間遵循著相似定律及切割定律:

4.1 揚程:用H表示,單位米/水柱或Kpa ,壓力單位,

HHHh

此揚程從船上吸入真空表、泥泵總排出壓力表讀取,以及泥泵的排高之和為該泥泵總揚程。

如用計算方法可分段計算如:

1)速度損失:Hv=V2/2g

2)進口損失:He=ξV2/2g

3)船上及岸上管路損失 Hf=λ*L/D* V2/2g

4)局部損失:Hi= ξV2/2g

5)壓(排)高損失:Hs=Υ*h

 

4.2 流量:用Q表示,單位m3/h

與流速的關系: Q=A*V×3600

A: 排泥管面積:Л×R2

V: 流速(m/s

 

4.3 功率:用N表示 單位:kW

1有效功率:泥泵的輸出功率

 N=Υ×Q×H/102   單位:kW

Υ泥漿容重

2)軸功率:泥泵的輸入功率

 NNN泵損失

泵內損失:

A、機械損失;軸、填料等;

 B、容積損失:少量漏損;

 C、水力損失; 渦流現象;

 

4.4 效率  用η表示,單位 %

含義:泥泵工作時對主機傳來動力利用情況(百分率)。

泥泵的效率=有效功率/軸功率 η=N/N

 

4.5 轉速rpm   單位 /

   

除以上5項外,還有氣蝕余量NPSH、允許通過最大球徑f,一般評價泥泵的性能主要看泵效率、NPSH、f的好壞。泵效率和f越大越好,而NPSH越小越好。泥泵要求允許通過球徑要大以利雜物通過,部件要磨損和氣蝕,部件便于拆裝和修理、磨耗件造價要低并耐用。

 

5. 泥泵特性曲線

以上這些工作參數,世界上統一用坐標辦法,將以上性能用曲線形式表示出來。

 

5.1 揚程~流量曲線   HQ表示;

1)同一臺泵,不同轉速HQ曲線是呈下降形變化;

2)同一臺泵,不同濃度HQ曲線是呈上升形變化;

3)同一條船幾臺泥泵HQ曲線是相加計算。

 

5.2 功率~流量曲線   NQ表示;

注意:任何機械都有一定功率范圍限制和一定扭矩限制。

1)同一臺泵,不同轉速NQ曲線是呈下降形變化;

2)同一臺泵,不同濃度NQ曲線是呈上升形變化;

 

5.3 效率~流量曲線   用η~Q表示;

 

 

 

以下關于泥泵的一些相關名稱的簡介:

比轉速、氣蝕、水下泵、雙殼泵

1、比轉數

    這個數據主要給設計人員用,但我們要了解它;

比轉數是泥泵的相似準則(即幾何相似、運動相似、動力相似)它決定泥泵的過流部分的幾何形狀、特性曲線的形式和泵內液流的運動關系,比轉數相等的泵,必然相似或基本相似。

    通過比轉數,也可區分泥泵用于什么樣挖泥船和什么樣泵。

2、氣蝕現象

泵在運轉中,泵葉片吸入道背面壓力最低,壓力降至可汽化時,液體就會形成汽泡,汽泡流到高壓區,高壓液體壓縮汽泡又形成液體,從而造成真空。

由于周圍液體質點速度極高(小于0.001秒)向真空沖來,相互沖撞,形成強力水擊,其局部壓力可達1380MPa級,產生氣蝕。

危害:

    水擊產生噪音和振動;

水擊伴隨化學、電化學、腐蝕等多種復雜作用,使金屬表面迅速疲勞、剝蝕,使葉輪外圍、葉片前、后襯板出現麻點、蜂窩、甚至穿孔;

大量氣蝕形成汽塞使泵效率下降。

汽蝕余量:

    通過試驗可以了解,在設計泥泵時,尤其在進口處,液體具有的超過液體汽化壓力的富裕能量即汽蝕余量。

    A、臨界氣蝕余量:NPSHc

    B、必要氣蝕余量:NPSHr

    C、有效或可利用氣蝕余量:NPSHa

    以上三者關系:

NPSHaNPSHrNPSHc

前兩部分是用戶給定值,后兩部分是由制造商確定值。

   泵位于水下時,吸入水頭就大,可提高泥漿濃度,反之泥漿濃度就低。設計者就根據這個現象,設計了水下泵。

 

3、水下泵

   原理:

   泵的位置越低,則真空越低,氣蝕、堵塞和由于在中波動所造成的產量下降的危險性也越小。

   水下泵(亦稱潛水泵)在水線以下,即意味著泥漿從給定挖深抽吸到泵中心的距離將減少,吸管縮短,吸入損失降低。其結果增加有效壓力,減少損失,提高濃度。

    應用效果:

    增加挖深;

    增加濃度;

    挖泥過程的均勻性較好;

泥泵的裝置尺寸得以縮??;

要注意防堵?。?!

具體位置;

    絞吸船在橋架上;

耙吸船在耙臂上;

 

氣蝕示意圖

 

泥泵耐磨

    隨著疏浚土質種類的逐漸擴大,挖泥機具的磨損已經成為疏浚工作在經濟性方面的主要課題。挖泥機具的壽命在很多情況下確實太短了,為了提高耐磨性已作為研究的重點。在評論疏浚經濟性時,磨損率是一個重要因素,在土質復雜時,尤其如此。世界上沒有絕對耐磨材料,只有相對耐磨材料。

在水力疏浚中磨損是不可避免的,磨損的因素是泥砂的平均直徑、泥漿的速度和泥泵、排泥管、絞刀、刀齒等等的制造材料。通過研究,磨損可分為兩大類:

機械磨損;

磨料磨損;

挖泥機具磨損屬后者,磨料磨損。

挖泥機具最典型的是泥泵磨損,泥泵磨損的機理是:

泥泵的磨損主要是由于泥砂顆粒和碎片在泥泵磨損表面上動力沖擊的結果。依據動力沖擊的大小,泥砂磨損又可概括為:鑿挖性磨損、研磨性磨損和腐蝕性磨損三種。

這三種磨損對泥泵不同部位的磨損情況也不一樣:

 

1、泥泵葉輪磨損:

A、在輸送小粒經泥砂時:后葉墻和葉片的出口邊緣受到最劇烈的磨損,在葉輪的寬度上方,葉片出口邊緣受到最大的磨損是在它們與后葉墻重疊的部位。葉片工作面所受的磨損比背面強烈。

B、在輸送較大粒經泥砂時,后葉墻所受到的磨損同樣比前葉墻大,葉片入口邊緣受到最大的磨損。

 

2、泥泵泵殼磨損:

A、在輸送小粒經泥砂時,泵殼流道起始截面積磨損最小。

B、在輸送較大粒經泥砂時,泵殼在流道的計算截面上受到最劇烈磨損。

 

3、前、后襯板磨損:

前襯板由于吸入流道回流挾帶的小顆粒泥砂高速沖刷故磨損是后襯板的23倍。

4、防磨環的磨損:……..

 

泥砂對對磨損的影響:

1、形狀;

假如圓形顆粒磨損強度為1,則菱角形為12;

尖角形為23;當泥砂顆粒以極小角度打擊泥泵材料表面時,那么尖角磨損強度甚至可以比圓形的大56倍。

2、硬度:

泥砂硬度不同,破壞能力不同。

3、速度:

是影響磨損主要因素之一,磨損與速度的三次方成正比。

4、沖擊角度:

對磨損起著重要影響,硬、脆的材料如陶瓷、玻璃等越接近90度垂直打擊時,磨損破壞就越大。

5、彎曲的形狀:

    R/D之比,故彎管壁厚是直管的2倍。

 

材料性能對磨損的影響:

1、硬度;

在材料的各種性能中,對耐磨性影響最明顯的是硬度,耐磨性與材料硬度以及沖擊韌性的乘積近似成正比。

2、金相結構

當材料的晶粒結構較密實時就比較耐磨。

3、化學成份: C   Mn   Ni   Cr   Mo   Si

 

在同一硬度下,含碳量越高越耐磨。試驗表明:鉻、碳比約在27時抗磨性較好。

材料受拉時,耐磨性能??;粗糙度越大,磨損越大。

4、非金屬:

    陶瓷、鑄石、搪瓷硬度高,耐磨性、抗腐蝕性大,但脆性大。橡膠,聚氨脂橡膠等。

 

目前國內使用金屬、非金屬:

高鉻鑄鐵(泵殼)、聚氨脂橡膠(襯板)

 

提高泥泵使用壽命的措施:

1、使用耐磨材料提高泥泵使用壽命。

2、根據工程要求,利用泥泵特性曲線,合理應用不同工況。 3、提高泥泵的結構及形狀,改善使用壽命:

4、雙殼泵:

A、幾乎所有的單殼泵都提前報廢,初始厚度在60mm, 一般余量在2535mm就要報廢;

B、單殼泵平均產量在200,000-450,000立方;

C、雙殼泵成形簡單,內殼加工比單殼便宜;

D、使用安全,由外殼和高壓水保護,可以將所有厚度用完;

E、一般壽命為4300000立方。

 

泥泵修復后注意情況:

1)、泵殼:一定要作水壓試驗,壓力在工作壓力的1.5倍,時間為3分鐘?;究砂l現裂縫、砂眼、氣孔、夾渣等制造上問題。

2)、葉輪:作靜平衡試驗。葉輪偏重,產生振動影響使用壽命和效率。允許不平衡重量一般為100200克。

 

每臺泥泵都有其相應的自己的泥泵特性曲線,規定了它的適宜的工作范圍,超越范圍就產生效率下降、超功率、不經濟或不能工作。泥泵特性所形成一個工作范圍。

如何充分應用泥泵特性為我所用呢?請看下一講專題特性曲線應用與調節。

 

 

思考題:你對8527、7025船的基本數據(長、寬、高、吃水、總裝機功率多少、泥泵流量、揚程、排壓等)了解多少?

 

 

公公司工程部

 

總監 宋元興

主講 丁和章  

助講 范寰  

熱線聯系 范寰   022-66316009

 

 

了解更多詳細信息,請致電
022-66313303
或給我們留言
在線留言