深海扬矿硬管系统设备可行性分析.pdf

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1、第卷第期矿冶工程年月深海扬矿硬管系统设备可行性分析!唐达生，邹伟生（长沙矿冶研究院，湖南长沙；北京科技大学，北京）摘要：较全面地介绍了国外深海采矿扬矿硬管系统设备的结构和主要技术参数，对国内潜水电泵、石油套管生产厂家和研究部门进行了调研和分析。根据我国深海采矿扬矿硬管系统工艺要求，讨论了泵的工作参数和管接头的结构。提出的潜水电泵的设计参数和管接头设计的技术要求，已应用于海上中试扬矿硬管系统设备的设计和研制之中。关键词：深海采矿；潜水电泵；扬矿管中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，，，；，，）：’，：；；深海采矿系统中的扬矿硬管系统设备主

2、要包括：的能力。同时要求电机具有密封耐压、绝缘和防海水潜水电泵、扬矿管等。世纪年代，海洋管理公司腐蚀的能力。（）、海洋采矿联合公司（）和海洋矿物公司）德国公司潜水电泵如图所示，由级（）各自研制了深海扬矿硬管系统设备，并于泵、潜水电机和外套管等组成，锰结核通过电机外壳进年成功地进行了海上试采。世纪年代，日本加快了深海采矿技术研究开发的步伐，加工制造出了用于海上中试的扬矿泵、潜水电机和扬矿管。认真分析和总结国外扬矿硬管系统设备已取得的成果和经验，有助于我国扬矿硬管系统设备的开发研制。通过对国外硬管系统设备性能和参数分析、国内有关生产厂家和研究单位技

3、术调研，进行了我国中试扬矿硬管系统设备研制可行性分析，提出了潜水电泵的设计方案和工作参数，及扬矿管、管接头设计的技术要求，为扬矿硬管系统设备研制提供了技术依据。国外硬管系统设备研究概述潜水电泵图德国公司潜水电泵示意入泵内［］。潜水电泵是扬矿系统设备中的关键设备。这类潜水电泵必需具备高扬程、低流量、大功率和通过大颗粒）日本荏原公司潜水电泵如图所示。其特点!收稿日期：作者简介：唐达生（），男，湖南湘潭人，高级工程师，主要研究深海采矿扬矿设备。第期唐达生等：深海扬矿硬管系统设备可行性分析是潜水电机安装在多级泵的中间，驱动上、下泵的级可知：公司扬矿管由

4、上、下接头和卡环等组成，工作叶轮［］。上、下接头用螺纹固紧在扬矿管的两端不再拆卸，个半圆卡环通过根螺栓把扬矿管的上下接头联接在一起。其特点是扬矿管接头没有焊接部件，联接强度高，拆装快捷，可多次重复使用，能为布放回收装置提供承载面，而且不需要专门的拧管机。荏原公司扬矿管是用管体与管接头焊接而成的，通过管接头螺纹将两节扬矿管联接在一起。需对焊接方法和焊接部的强度进行研究，布放回收时需用专门的管道拧接机，扬矿管拆装快捷，但螺纹多次重复使用易于损坏。表国外扬矿管主要技术参数公司总长外径壁厚每节长屈服强度联接钢级名称方式螺纹螺纹与图日本荏原公司扬矿泵示意

5、卡环荏原高强螺纹公司度钢潜水电泵主要技术参数见表。以上家潜水电泵的特点是：!泵通过电机外壳与扬矿管直接联接，泵的重心位于扬矿管轴心，荏原公司泵通过进出口管道与扬矿管联接，泵的重心偏离扬矿管轴心；"公司泵为混流泵，锰结核可逆向流过叶轮。荏原公司泵为离心泵，锰结核难于逆向通过；#荏原公司泵的扬程、功率高于公司泵，可在较高浓度和较低流量下作业，但可靠性未经海试证实。表国外潜水电泵主要技术参数公司流量扬程功率电压转速浓度级数名称（·）（·）图公司扬矿管接头公司荏原公司扬矿管扬矿管由管体和管接头组成。既是采矿船与中间舱之间的锰结核提升通道，又是采矿系统设

6、备和电缆吊挂的支承体，对采矿系统安全可靠作业非常重要。表为、和荏原公司扬矿管的主要技术参图日本扬矿管接头数［］，公司和日本扬矿管接头如图所示。可以看出：!家扬矿管的外径均符合于套!我国相关设备的研制和加工能力管规范。其中公司采用的是扬矿管外径不变，内径分为种不同规格，公司和日本荏原公司均采潜水电泵用了不同的扬矿管内径和外径。"和公司对石家庄、沈阳、长沙水泵厂和清华大学水电系，分别采用的是钻杆和套管钢级（标准），日本采用合肥电机厂和天津电机厂等进行了调研，我国部分厂的是高强度套管钢级（非标准），其屈服强度最大。家潜水泵、潜水电机主要技术参数见表。

7、#扬矿管接头联接方式有两种，一种是螺纹联接，一种是螺纹与卡环联接。对比公司和日本荏原公司扬矿管接头型式矿冶工程第卷表我国部分厂家潜水泵、潜水电机主要技术参数都无缝钢管厂生产的套管外径最大达，天津产品流量扬程功率电压转速潜水深钢管公司全部引进国外生产线，加工技术力量最强。生产厂家备注名称（·）（·）度天津钢管公司生产的套管可以满足中试扬矿管的石家庄水泵厂潜水引进要求，其规格如下：天津电机厂电泵技术石家庄水泵厂潜水引进外径：；管壁厚度：；天津电机厂电泵技术最大长度：；钢级：；管潜水自行端加工型式：，———平端，———短圆螺纹，———合肥电机厂电泵设

8、计长圆螺纹，———偏梯形螺纹。潜油引进天津电机厂电机技术在石油套管性能试验上，天津钢管公司的石油套天津电机厂潜水自行管实物使用性能试验机，可根据标电机