9029型绞吸式挖泥船泥泵使用数量经济研究

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1、9029型绞吸式挖泥船泥泵使用数量经济研究　　摘要：9029型绞吸式挖泥船整船由荷兰IHC公司建造，泥泵配置荷兰IHC生产的高效高压性泥泵，船上总共有三个泥泵，一个水下泵，两个甲板泵。本文以巴基斯坦卡拉奇深水港疏浚工程为背景，分析在不同工况条件下，使用泥泵个数更为经济，旨在为今后的实际工作起到一定的参考作用。关键词：绞吸船；泥泵选用；排距；水头损失19029型绞吸式挖泥船基本参数9029型绞吸式挖泥船为世界著名造船企业荷兰IHC公司建造的新一代绞吸式挖泥船。全船总装机13000Kw，排泥管内径900mm，最大设计挖深29m，配置IHC生产的高效高压性泥泵三个，一个水下泵，两个甲板泵，相关主要参

2、数见下表：船总长103.9m绞刀功率1500Kw型长*宽*深81.5*18.6*5.0m水下泵功率1500Kw吃水3.65m甲板泵功率3620*2Kw2工程背景资料6巴基斯坦卡拉奇深水港疏浚工程，疏浚方量约2400万方，土质以表层砂、砂岩、泥岩为主。砂岩和泥岩的土质强度大部分在0～4Mpa，标贯击数在100bls/210～10mm，密度2.5t/m3。9029型绞吸式挖泥船主要开挖土质以砂岩泥岩为主的软岩，挖掘难度大。由于挖掘能力的限制，排出泥浆浓度很低，约3～6%，平均泥浆密度约1.09t/m3，最大挖泥深度约18m，疏浚排距2.5km～4.0km，扬程在10m左右。3工程水头损失分析根据水

3、力学公式，水头损失可分为沿程水头损失及局部水头损失。整个水利传输过程的水头总损失可按下式进行计算：根据相关模拟实验经验，在排泥管径不发生改变的前提下，仅因为管线曲折、弯转而造成的局部水头损失占总水头损失的20%左右【1】。根据水力学雷诺实验，流体运动过程中的沿程水头损失可按液体层流及紊流两种情况分别以下式进行计算：①层流：的一次方成正比；②紊流：的（1.75～2）次方成正比因此，故需要对挖泥船工作时管内液体的流动情况进行分析。根据雷诺公式，任何液体在流动过程中的层流情况可通过其雷诺数来判断。绝大数情况下，液体的雷诺数小于下临界雷诺数（式中时，液体的流动情况可视为层流；反之，则可视为紊流。6结合

4、实际施工背景，流体流速为4.8m/s，绞吸船安全工作时排泥管道内流体的雷诺数为：。根据相关资料【2】，含4%左右浓度的泥浆液体在20℃的条件下粘滞系数。管道内流体的雷诺数为：；因此应按紊流的相应公式计算沿程水头损失。根据水力学勃拉休斯定理，紊流状态下的沿程水头损失可转换成公式：。在该工况条件下，产生的沿程水头损失为：。（ρ为管内平均泥浆密度，l为钢管管线排拒）有资料可得【3】，在实际施工过程中，通常采用的自浮式胶管因摩擦产生的水头损失远大于钢管，具体钢直管长折算比可按1.2计算。综合考虑实际配置650m自浮管，自浮管产生的水头损失为4.3m。4泵在不同组合形式下排距确认9029型绞吸式挖泥船泵

5、的组合使用模式：①单水下泵、②水下泵+单甲板泵串联、③水下泵+双甲板泵串联。适宜不同排拒、不同浓度的疏浚材料的作业情况。根据船舶建造方提供的实验数据，水下泵及甲板泵所能提供的水头曲线如下【4】：水下泵：甲板泵：注：两表横坐标均为管内流量（m3/s）本工程实际生产中，泥浆平均流速约4.8m/s，管内流量约为m3/s。根据上表内插并按公式计算可得，在该流量条件下，水6下泵能够提供水头约为25m，单甲板泵能够提供的水头约为63m。根据水力学能量守恒公式，绞吸船工作时输送疏浚材料的能量方程可按下式表示：。其中z为扬程，即水面与管口高差，约10m；p为排管出口压力，视为0；α为动能校正系数，由于绞吸船生

6、产过程中管道内流速分布不均匀，取2.2；ht为绞吸船吸入扬程损失，真空表平均读数0.3bar，吸程损失0.3bar*10=3m。将相关数据代入原方程：根据以上内容可得：①单水下泵的条件下：单水下泵工作时，能提供25m的水头，最大排距为；即排距②在水下泵+单甲板泵条件下：；即总排距③在水下泵+双甲板泵条件下：；即排距。5不同泵数经济性分析6单位时间内，人工费、设备折旧费、管线消耗费、绞刀齿消耗费等费用基本上可视为相同。在软岩特殊工况下，输泥浓度主要取决于绞刀的挖掘能力，由于9029型绞吸式挖泥船绞刀挖掘能力受到限制，浓度基本在3～6%，泥泵三种组合模式的挖泥效率基本一致。因此，单位时间内油耗的高

7、低是衡量经济性的主要参数。①单水下泵仅采用主发电机，节省两台甲板泵主机耗油，经核算每小时可节约柴油消耗约930kg/h。②水下泵+单甲板泵串联时，采用主发电机与一台甲板泵主机C280-12同时工作，节省一台甲板泵主机耗油，经核算每小时可节约柴油消耗约465kg/h。6总结卡拉奇深水港疏浚工程，施工排距2.5～4km，泥浆浓度3～6%，扬程10m左右，经计算可使用水下泵+单甲板泵串联方式施工，节约一