绞吸挖泥船施工技术(二).pptx

第一部分：离心式泥泵的基本理论知识第一部分：离心式泥泵的基本理论知识1 1、流量（流量（Q Q）；泥泵的流量是指单位时间内泥泵泵；泥泵的流量是指单位时间内泥泵泵送出的水或泥浆的体积量。送出的水或泥浆的体积量。2 2、扬程（扬程（H H）；泥泵的扬程是指单位重量液体通过；泥泵的扬程是指单位重量液体通过泥泵后所获得的有效能泥泵后所获得的有效能 量。量。3 3、转速（转速（n n）；泥泵的转速是指泥泵轴每分钟的转；泥泵的转速是指泥泵轴每分钟的转速。速。4 4、功率（功率（N N）；泥泵的功率是指泥泵轴的功率，即；泥泵的功率是指泥泵轴的功率，即原动机传递给泥泵轴上的功率。原动机传递给泥泵轴上的功率。5 5、效率（效率（）；泥泵的效率是指泥泵的有效功率泥泵的效率是指泥泵的有效功率（NeNe）与泥泵的轴功率（）与泥泵的轴功率（N N）之比值。）之比值。6 6、汽蚀余量（汽蚀余量（NPSHNPSH）；是指在泥泵吸入口处单位；是指在泥泵吸入口处单位重量液体所具有的超过汽化压力的富裕能量。汽重量液体所具有的超过汽化压力的富裕能量。汽蚀余量用蚀余量用H H表示。也称此为净正吸入水头。表示。也称此为净正吸入水头。一、离心式泥泵的主要工作特性参数一、离心式泥泵的主要工作特性参数泥泵叶轮的基本参数：吸入口直径D0、出口直径D2、颗粒物的最大通径、叶片宽度B、叶片进口安放角1、叶片出口安放角2、叶片数Z、叶片线型等。二、泥泵的清水特性曲线二、泥泵的清水特性曲线表示离心式泥泵主要性能特性参数之间的关系曲线，表示离心式泥泵主要性能特性参数之间的关系曲线，叫做离心式泥泵的特性（性能）曲线。当泥泵泵送水叫做离心式泥泵的特性（性能）曲线。当泥泵泵送水时所测得的工作参数关系曲线称为泥泵清水特性曲线。时所测得的工作参数关系曲线称为泥泵清水特性曲线。在特性曲线上，对一任意的流量，都可以有对应一组在特性曲线上，对一任意的流量，都可以有对应一组压头、效率和功率值，这一组相对应的参数反映泥泵压头、效率和功率值，这一组相对应的参数反映泥泵的某一工作状态，称为工况点也叫工况。的某一工作状态，称为工况点也叫工况。泥泵的流量压头（泥泵的流量压头（Q QH H）曲线应是平坦而略有陡）曲线应是平坦而略有陡降的，即随着流量的增加压头应逐渐下降。降的，即随着流量的增加压头应逐渐下降。1 1、泥泵特性曲线的含义及特点、泥泵特性曲线的含义及特点、泥泵特性曲线的含义及特点、泥泵特性曲线的含义及特点 2、泥泵特性试验及特性曲线的绘制 泥泵特性试验通常在吸排清水状态下进行，利用阀门或排泥管出口处加设挡板，调节管口开启度或加长、缩短排泥管长度来取得一定转速下的各种不同流量合相应的总水头、轴功率、设备效率等数据。三、比例定律和切割定律三、比例定律和切割定律 当泥泵转速变化较小时，流量、扬程、功率、效当泥泵转速变化较小时，流量、扬程、功率、效率和转速之间的比例关系，一般称为比例定律。率和转速之间的比例关系，一般称为比例定律。转速变大，则转速变大，则Q QH H曲线向上，曲线向上，Q QN N曲线向上。曲线向上。比例定律都是近似的，流量、扬程和转速的关系比例定律都是近似的，流量、扬程和转速的关系比功率与转速的关系要准确得多，因为在转速变比功率与转速的关系要准确得多，因为在转速变化时，机械效率会发生变化，因此第三个比例式化时，机械效率会发生变化，因此第三个比例式仅用于转速相差不多的场合。仅用于转速相差不多的场合。1、比例定律、比例定律 2、切割定律 当泥泵在转速不变的情况下，流量、扬程、有效当泥泵在转速不变的情况下，流量、扬程、有效功率与叶轮直径之间近似的比例关系，称为切割功率与叶轮直径之间近似的比例关系，称为切割定律。定律。叶轮切小后，则叶轮切小后，则Q QH H线向下，线向下，Q QN N线向下。线向下。因为叶轮切割后会出现效率降低，叶轮叶片出水因为叶轮切割后会出现效率降低，叶轮叶片出水角增加，比转数也发生变化，所以用比例式反映角增加，比转数也发生变化，所以用比例式反映的切割定律只可能是近似的。的切割定律只可能是近似的。泥泵叶轮的允许最大切割量和比转速大小有关，当然也可泥泵叶轮的允许最大切割量和比转速大小有关，当然也可以讲跟叶轮外径和吸口直径比的大小有关，切割量也受到以讲跟叶轮外径和吸口直径比的大小有关，切割量也受到叶轮结构有关的其他因素的影响，过大的切割量是不适当叶轮结构有关的其他因素的影响，过大的切割量是不适当的，一般叶轮切割量不超过原叶轮的的，一般叶轮切割量不超过原叶轮的1010。泥泵叶轮叶片切割量可按以下公式计算（荷兰泥泵叶轮叶片切割量可按以下公式计算（荷兰IHCIHC推荐泵推荐泵叶切割公式）：叶切割公式）：D2D20.983D1 0.983D1 D1 D1：切割前叶轮叶片的直径；：切割前叶轮叶片的直径；D2D2：切割后叶轮叶片的直径；：切割后叶轮叶片的直径；nmaxnmax：切割前泥泵的额定转速；：切割前泥泵的额定转速；n n：工作中出现管线过短、流量过大，柴油机在满负荷：工作中出现管线过短、流量过大，柴油机在满负荷下泥泵仅能开到的转速。下泥泵仅能开到的转速。从流体技术的观点看，即是以提高水力效率的观点看，安从流体技术的观点看，即是以提高水力效率的观点看，安装一个新制的形状适合的叶轮比切小叶片外径（叶墙不切）装一个新制的形状适合的叶轮比切小叶片外径（叶墙不切）为好。为好。四、电动机驱动的泥泵特性四、电动机驱动的泥泵特性恒功率曲线恒功率曲线在恒功率曲线上工作的电动机处于全功率而变转在恒功率曲线上工作的电动机处于全功率而变转速状态，这是由电动机特性决定了的。速状态，这是由电动机特性决定了的。五、柴油机驱动的泥泵特性五、柴油机驱动的泥泵特性恒扭矩曲线恒扭矩曲线柴油机多半具备有恒定扭矩特性。不同转速可发出的功率与柴油机多半具备有恒定扭矩特性。不同转速可发出的功率与驱动装置（柴油机）的转速成正比。驱动装置（柴油机）的转速成正比。在不同转速下求出其可发出的功率，标在其相应各转速的功在不同转速下求出其可发出的功率，标在其相应各转速的功率曲线上。功率曲线上所标的各点再转绘到率曲线上。功率曲线上所标的各点再转绘到Q QH H特性曲线特性曲线上，而后将各曲线上的恒扭矩点连接起来，该曲线就是恒扭上，而后将各曲线上的恒扭矩点连接起来，该曲线就是恒扭矩特性曲线。矩特性曲线。六、泥泵的驱动系统六、泥泵的驱动系统（1 1）柴油机的外特性）柴油机的外特性调速器工作范围：调速器工作范围：调速器工作范围：调速器工作范围：为在全扭矩点以下的柴油机负荷范围的为在全扭矩点以下的柴油机负荷范围的恒速区，在此区域内，当柴油机负荷下降时，其转速上升恒速区，在此区域内，当柴油机负荷下降时，其转速上升很少，其速度的变化是由调速器控制的结果。速度变化取很少，其速度的变化是由调速器控制的结果。速度变化取决于调速器的速度下降率，下降量的大小取决于所装的调决于调速器的速度下降率，下降量的大小取决于所装的调速器的类型。速器的类型。满喷油量范围：满喷油量范围：满喷油量范围：满喷油量范围：假如由于泥泵的原因柴油机负荷增加并超假如由于泥泵的原因柴油机负荷增加并超过额定功率，则转速要下降，柴油机在满喷油量下工作。过额定功率，则转速要下降，柴油机在满喷油量下工作。对大多数柴油机来说，随着转速下降，燃油泵的充油效率对大多数柴油机来说，随着转速下降，燃油泵的充油效率相对提高，而使扭矩略有增加。在许多情况下，人们不知相对提高，而使扭矩略有增加。在许多情况下，人们不知道柴油机在满喷油量范围上的准确工作点，近似地认为在道柴油机在满喷油量范围上的准确工作点，近似地认为在该工作范围内扭矩保持不变，即柴油机在所谓的恒扭矩线该工作范围内扭矩保持不变，即柴油机在所谓的恒扭矩线段内工作，这就是有时将满喷油量范围称为恒扭矩范围。段内工作，这就是有时将满喷油量范围称为恒扭矩范围。冒黑烟极限：冒黑烟极限：冒黑烟极限：冒黑烟极限：柴油机在某一工作点处，没有足够的空气进柴油机在某一工作点处，没有足够的空气进行完全燃烧，此时称为行完全燃烧，此时称为“堵转堵转”，即扭矩急速下降。由于，即扭矩急速下降。由于不完全燃烧出现严重污染的排烟（黑烟），即达到了冒黑不完全燃烧出现严重污染的排烟（黑烟），即达到了冒黑烟极限，此时加剧了柴油机的磨损和损坏。冒黑烟极限的烟极限，此时加剧了柴油机的磨损和损坏。冒黑烟极限的工作点取决于增压器的性能和空气增压度。工作点取决于增压器的性能和空气增压度。柴油机外特性柴油机外特性（2）柴油机驱动的泥泵特性 柴油机驱动的泥泵的特性包括两部分：柴油机驱动的泥泵的特性包括两部分：调速器工作范围和调速器工作范围和满喷油量工作范围。满喷油量工作范围。柴油机在最大转速下，从空载到满负荷的柴油机在最大转速下，从空载到满负荷的Q QH H曲线事实曲线事实上并不是恒转速曲线，在此范围内，调速器控制着柴油机，上并不是恒转速曲线，在此范围内，调速器控制着柴油机，随着负荷的减小，转速略有上升，流量减小时，其压头沿随着负荷的减小，转速略有上升，流量减小时，其压头沿着一些较高的着一些较高的Q QH H曲线上升，从而引起泥泵特性中的压曲线上升，从而引起泥泵特性中的压头增加。压头的增加减小了管线内固体颗粒沉积的危险并头增加。压头的增加减小了管线内固体颗粒沉积的危险并使其工作稳定。使其工作稳定。当工作点已达额定全扭矩点，而被驱动的泥泵机械要求更当工作点已达额定全扭矩点，而被驱动的泥泵机械要求更大的扭矩时，柴油机的燃油杆上的限制装置会阻止更多的大的扭矩时，柴油机的燃油杆上的限制装置会阻止更多的燃油喷入汽缸内。若负荷增加，柴油机连同被驱动的泥泵燃油喷入汽缸内。若负荷增加，柴油机连同被驱动的泥泵机械会减低转速。机械会减低转速。对大多数柴油机来说，当转速降低时扭矩不会绝对地保持对大多数柴油机来说，当转速降低时扭矩不会绝对地保持恒定不变（虽然时常为了简便假设为恒定），而是略有上恒定不变（虽然时常为了简便假设为恒定），而是略有上升，在升，在Q QH H曲线图上，满喷油量范围内压头上升是相当曲线图上，满喷油量范围内压头上升是相当陡的。陡的。当装置的转速下降，泥泵在QH曲线上较低的恒速下工作。扭矩略有增加，同时最大的油量连续地喷入汽缸内。泵在压力较低，流量较高的工况点工作，相应的是略高的扭矩和减低的转速。随着扭矩的轻微增加，曲线变得较平缓，比在恒扭矩工况下工作更有利。满喷油量的范围是从额定扭矩点到冒黑烟极限，在该范围内，柴油机可以很好地连续运转。若速度降到冒黑烟极限以下，扭矩将很快地下降。输出流量几乎不增加，泥泵在QH曲线图上的压头很快开始下降。柴油机驱动的泥泵特性曲线和功率曲线柴油机驱动的泥泵特性曲线和功率曲线 2、柴油机通过电动或液压“轴”驱动泥泵 电动“轴”系统由与柴油机连接的同步发电机提供电源，用异步电动机驱动泥泵。液压“轴”含有柴油机连接的一个或多个液压泵，为驱动泥泵的一个或多个液压马达提供动力。其特性曲线的移动是由电动“轴”或液压“轴”引起的效率损失决定的。七、泥泵输送泥浆时的特性七、泥泵输送泥浆时的特性1 1、输送细颗粒泥砂浆时压头提高，并且随着泥砂颗粒粒输送细颗粒泥砂浆时压头提高，并且随着泥砂颗粒粒径减小压头提高得更多，输送粗颗粒砂浆时压头只略有提径减小压头提高得更多，输送粗颗粒砂浆时压头只略有提高，而且随着砂石粒径增大压头提高量下降，甚至会下降高，而且随着砂石粒径增大压头提高量下降，甚至会下降到清水压头的下方。（压头的变化量正比于被输送泥浆的到清水压头的下方。（压头的变化量正比于被输送泥浆的均匀程度，即正比于泥砂颗粒的细度；泥泵泵送泥浆时总均匀程度，即正比于泥砂颗粒的细度；泥泵泵送泥浆时总压头的变化取决于泥砂的类型和泥浆浓度的大小）压头的变化取决于泥砂的类型和泥浆浓度的大小）2 2、在同一土质的情况下泥浆浓度增大，压头的提高量也在同一土质的情况下泥浆浓度增大，压头的提高量也大，反之亦然。大，反之亦然。3 3、和输送清水比较，在同一泥泵转速和流量下，输送泥和输送清水比较，在同一泥泵转速和流量下，输送泥浆时，效率略有下降。下降量与土质、泥浆浓度有关。浆时，效率略有下降。下降量与土质、泥浆浓度有关。（粒径大，下降量大；浓度高，下降量大）（粒径大，下降量大；浓度高，下降量大）4 4、泥泵输送泥浆时的允许吸入真空将降低。泥泵输送泥浆时的允许吸入真空将降低。5 5、当输送泥浆时，在泥泵转速和流量不变的情况下，需当输送泥浆时，在泥泵转速和流量不变的情况下，需要较大功率。同一密度的砂土泥浆和粘质土泥浆比较，粘要较大功率。同一密度的砂土泥浆和粘质土泥浆比较，粘质土泥浆更接近均匀性流体，也就获得较高压头，在输送质土泥浆更接近均匀性流体，也就获得较高压头，在输送同一流量的前提下，其有效功率也较大。同一流量的前提下，其有效功率也较大。不同土质、不同体积浓度泥浆不同土质、不同体积浓度泥浆Q-HQ-H曲线曲线 八、管道（路）特性八、管道（路）特性管道里的压力是变化的，压力沿着流体流动的方管道里的压力是变化的，压力沿着流体流动的方向逐渐下降。向逐渐下降。但是，只要管道截面积不变或没有但是，只要管道截面积不变或没有支管，管道里的流速却保持恒定。决定管道里流支管，管道里的流速却保持恒定。决定管道里流体的流速的因素是压力差而不是管道里的绝对压体的流速的因素是压力差而不是管道里的绝对压力。因此，压力和流速的关系实际上是压力差和力。因此，压力和流速的关系实际上是压力差和流速的关系。然而，对离心式泥泵装置系统来说，流速的关系。然而，对离心式泥泵装置系统来说，系统的各种阻力是产生系统压力差的根本原因。系统的各种阻力是产生系统压力差的根本原因。系统的各种阻力是产生系统压力差的根本原因。系统的各种阻力是产生系统压力差的根本原因。管道里的压力差和流体流速的关系实质上是管道管道里的压力差和流体流速的关系实质上是管道管道里的压力差和流体流速的关系实质上是管道管道里的压力差和流体流速的关系实质上是管道阻力和流速的关系，阻力和流速的关系，阻力和流速的关系，阻力和流速的关系，不过管道阻力不能直接测量不过管道阻力不能直接测量而压力差可以测量而已。管道里的压力差也称压而压力差可以测量而已。管道里的压力差也称压力降，有时把泥管系统的阻力（即压力差）称为力降，有时把泥管系统的阻力（即压力差）称为管道需要的总压头或简称为需要的总压头。管道需要的总压头或简称为需要的总压头。需要的总压头由吸泥管道和排泥管道里的阻力组成，这些阻力包括：将管路内的泥浆从零开始加速直至变为流速，这需要动力。将管路内的泥浆从零开始加速直至变为流速，这需要动力。在吸泥管路处遇到的阻力。这种阻力取决于吸口的形状和位在吸泥管路处遇到的阻力。这种阻力取决于吸口的形状和位置，以及绞刀耙头等吸口的存在状态。置，以及绞刀耙头等吸口的存在状态。管路内的阻力。其中管路的直径极为重要，直径越大，管路管路内的阻力。其中管路的直径极为重要，直径越大，管路内的阻力越小。内的阻力越小。其他阻力。如由管路的弯道及其他节流件所产生的阻力。为其他阻力。如由管路的弯道及其他节流件所产生的阻力。为了使管路系统的阻力尽可能的小，应在排管时尽量减小障碍。了使管路系统的阻力尽可能的小，应在排管时尽量减小障碍。最后，是水下吸口与排泥口之间的垂直间距所产生的阻力。最后，是水下吸口与排泥口之间的垂直间距所产生的阻力。泥泵前面的阻力的总和是泥泵的吸入压头（真空）。泥泵前面的阻力的总和是泥泵的吸入压头（真空）。在泥泵排泥短管后的阻力的总和被称为排出压头，这也是相在泥泵排泥短管后的阻力的总和被称为排出压头，这也是相对大气压力的一种压力。对大气压力的一种压力。2、管道（路）的泥浆特性曲线（1）管线变长，管道阻力增大，则管路特性曲线向左移。（2）泥砂颗粒越粗，管道阻力将越大，相应的曲线就将上升远离水平轴。即土质粒径粗，管路特性曲线向左移。（3）在同一管道流速下，泥浆浓度越高，则需要的总压头就越大。即同土质下，浓度提高，管路特性曲线向左移。不同长度的管路清水特性曲线不同长度的管路清水特性曲线 不同浓度泥浆的管路特性曲线不同浓度泥浆的管路特性曲线 不同土质泥浆的管路特性曲线不同土质泥浆的管路特性曲线 3、管道（路）中的流态 泥浆在管道中的流态按泥砂颗粒是悬浮或是沉淀泥浆在管道中的流态按泥砂颗粒是悬浮或是沉淀的程度加以区分。的程度加以区分。（1 1）有淤积的非均匀流）有淤积的非均匀流（2 2）有推移的非均匀流：管道断面泥砂分布不均）有推移的非均匀流：管道断面泥砂分布不均匀，集中在管道的下半部，管底泥砂略有沉淀，匀，集中在管道的下半部，管底泥砂略有沉淀，但是以维持泥砂颗粒悬浮。但是以维持泥砂颗粒悬浮。VcVc称临界流速。称临界流速。（3 3）非均匀流：泥砂颗粒都处于悬浮状态，但泥）非均匀流：泥砂颗粒都处于悬浮状态，但泥砂在管道断面上分布不均匀。砂在管道断面上分布不均匀。（4 4）拟均匀流：泥砂颗粒在管道断面上的分布基）拟均匀流：泥砂颗粒在管道断面上的分布基本上均匀。本上均匀。泥浆在管道中的流态泥浆在管道中的流态 4、泥浆的临界流速 泥浆的临界流速（泥浆的临界流速（VcVc）是指在特定的条件下，管道中的泥）是指在特定的条件下，管道中的泥砂颗粒保持悬浮，开始出现沉淀的流速。砂颗粒保持悬浮，开始出现沉淀的流速。泥浆的临界流速是由许多因素决定的：如管径、土质、颗泥浆的临界流速是由许多因素决定的：如管径、土质、颗粒配比、泥浆密度、管道长度、管道粗糙度、材质、管道粒配比、泥浆密度、管道长度、管道粗糙度、材质、管道系统的布置，还有泥浆随环境温度变化的粘滞度大小等有系统的布置，还有泥浆随环境温度变化的粘滞度大小等有关。关。对给定的某一泥泵装置系统，泥浆临界流速主要取决于对给定的某一泥泵装置系统，泥浆临界流速主要取决于泥浆中泥砂颗粒的粗细、泥浆浓度和管径。泥浆中泥砂颗粒的粗细、泥浆浓度和管径。（1 1）泥砂粒径越粗，临界流速越高。）泥砂粒径越粗，临界流速越高。（2 2）泥浆浓度越高，临界流速越高。当泥浆浓度较高时，）泥浆浓度越高，临界流速越高。当泥浆浓度较高时，临界流速会保持稳定。临界流速会保持稳定。（3 3）管道直径越大，临界流速越高。）管道直径越大，临界流速越高。同种浓度不同土质泥浆的临界流速同种浓度不同土质泥浆的临界流速 同种土质不同浓度泥浆的临界流速同种土质不同浓度泥浆的临界流速第二部分：泥泵的汽蚀第二部分：泥泵的汽蚀 一、汽蚀的含义一、汽蚀的含义一、汽蚀的含义一、汽蚀的含义常温下水的饱和汽化压力常温下水的饱和汽化压力0.10.10.35m0.35m水柱高（水柱高（1 13.5kPa3.5kPa），在泥泵吸入口处由于受到回流、空气吸入、），在泥泵吸入口处由于受到回流、空气吸入、泥浆预旋、叶轮进口和叶轮片形状、泵的尺寸、过流泥浆预旋、叶轮进口和叶轮片形状、泵的尺寸、过流部件表面光洁度和流速高低变化的影响，泥泵运转时部件表面光洁度和流速高低变化的影响，泥泵运转时自身需要消耗一部分吸入水头，自身需要消耗一部分吸入水头，这一部分吸入水头称这一部分吸入水头称为泥泵需要的汽蚀余量（或称需要的净正吸入水头、为泥泵需要的汽蚀余量（或称需要的净正吸入水头、或称最大允许真空）。或称最大允许真空）。实际生产中最大允许真空是以在同一泥泵转速下，泥实际生产中最大允许真空是以在同一泥泵转速下，泥泵压头比正常压头突然下降泵压头比正常压头突然下降5 5时对应的真空度。时对应的真空度。最大允许真空曲线通常随着流量的降低而上升；降低最大允许真空曲线通常随着流量的降低而上升；降低转速特别是对相对高转速的泥泵而言，降低泥泵转速转速特别是对相对高转速的泥泵而言，降低泥泵转速伴随着最大允许真空度的增加。伴随着最大允许真空度的增加。需要的汽蚀余量（或最大允许真空）和流量的关需要的汽蚀余量（或最大允许真空）和流量的关系曲线叫做最大允许真空曲线，该曲线也是反映系曲线叫做最大允许真空曲线，该曲线也是反映泥泵特性的重要曲线之一。泥泵特性的重要曲线之一。每个吸入管线都有以个与之对应的，特定的汽蚀每个吸入管线都有以个与之对应的，特定的汽蚀曲线，当吸入口管线确定后，某一流量指示出了曲线，当吸入口管线确定后，某一流量指示出了最大允许真空的特定值。将不同的吸入管线，即最大允许真空的特定值。将不同的吸入管线，即不同的流量与相应的最大允许真空度联合起来绘不同的流量与相应的最大允许真空度联合起来绘成曲线，此曲线即表示装置的最大允许真空度成曲线，此曲线即表示装置的最大允许真空度 在曲线上设定流量便可找出最大允许真空，可以在曲线上设定流量便可找出最大允许真空，可以看到随着流量的增加，最大允许真空度迅速下降，看到随着流量的增加，最大允许真空度迅速下降，直至几乎变成垂直线直至几乎变成垂直线 泥泵工作范围的上限泥泵工作范围的上限 二、汽蚀产生的原理二、汽蚀产生的原理 泥泵工作时，在叶轮进口处压力降低，如果压泥泵工作时，在叶轮进口处压力降低，如果压力低于液体在该温度下的汽化压力，液体通过这力低于液体在该温度下的汽化压力，液体通过这个低压区时，就会产生大量蒸汽和气泡，气泡随个低压区时，就会产生大量蒸汽和气泡，气泡随液流流到高压区又发生骤然破裂和凝结，从而造液流流到高压区又发生骤然破裂和凝结，从而造成局部真空，这时，周围的液体质点就以极大的成局部真空，这时，周围的液体质点就以极大的速度向真空中心冲击，产生了很大的压力，同时速度向真空中心冲击，产生了很大的压力，同时爆发出噪音而引起振动，据研究测算，此时液体爆发出噪音而引起振动，据研究测算，此时液体冲击而产生的压强可达冲击而产生的压强可达7000kg/cm27000kg/cm2，而这种冲击，而这种冲击每秒钟发生几万次，如果这些气泡在金属表面附每秒钟发生几万次，如果这些气泡在金属表面附近发生破裂和凝结，液体质点就会象无数小弹头近发生破裂和凝结，液体质点就会象无数小弹头一样连续打击在金属表面上，使金属表面迅速因一样连续打击在金属表面上，使金属表面迅速因疲劳而剥蚀。疲劳而剥蚀。三、泥泵输送泥浆时的汽蚀形态三、泥泵输送泥浆时的汽蚀形态1 1、泥砂颗粒的影响泥砂颗粒的影响一般地说，泵送泥浆对汽蚀型态有不利影响，这主要是由于泥浆一般地说，泵送泥浆对汽蚀型态有不利影响，这主要是由于泥浆中存在土颗粒、石块、垃圾（如锚链、铁丝、铁板等）以及其他中存在土颗粒、石块、垃圾（如锚链、铁丝、铁板等）以及其他有可能破坏流动载体均匀性和激发汽蚀的其他外界物体。有可能破坏流动载体均匀性和激发汽蚀的其他外界物体。2 2、泥浆浓度的影响泥浆浓度的影响当泥浆密度过高、或吸入管堵塞、或者泥浆吸入受阻，如吸泥管当泥浆密度过高、或吸入管堵塞、或者泥浆吸入受阻，如吸泥管顶住水底或边坡或垂直土层的坍塌，都会发生堵塞现象，继而为顶住水底或边坡或垂直土层的坍塌，都会发生堵塞现象，继而为产生汽蚀现象创造条件。产生汽蚀现象创造条件。3 3、操作不稳定性所造成的影响操作不稳定性所造成的影响这与为了测量汽蚀现象人为地把吸泥管入口缩小产生的效果是相这与为了测量汽蚀现象人为地把吸泥管入口缩小产生的效果是相似的，其结果是吸管内阻力突升，导致汽蚀形成（真空度过大，似的，其结果是吸管内阻力突升，导致汽蚀形成（真空度过大，流速过小）造成泥泵阻塞以及各种不利后果。由于泥土流进吸泥流速过小）造成泥泵阻塞以及各种不利后果。由于泥土流进吸泥口得不到有力的控制，挖泥过程很不稳定，就会出现泥泵阻塞或口得不到有力的控制，挖泥过程很不稳定，就会出现泥泵阻塞或泥泵和泥泵和/或管路部分沉积现象，然而我们可以监视挖泥过程，随或管路部分沉积现象，然而我们可以监视挖泥过程，随时调整泥土吸入量，防止或改正泥浆流的不正常状态。时调整泥土吸入量，防止或改正泥浆流的不正常状态。四、泥泵管道输送泥浆时的工作区域 1 1、排水时，需要总压头取决于管路中的流速。、排水时，需要总压头取决于管路中的流速。流速越高，需要总压头越大。流速越高，需要总压头越大。2 2、排泥时，需要总压头比排水时要大，增大、排泥时，需要总压头比排水时要大，增大比例将取决于泥沙种类和浓度。比例将取决于泥沙种类和浓度。3 3、流速低于、流速低于“临界流速临界流速”时，泥沙会沉积在时，泥沙会沉积在管路内。建议不应以过于低的流速排泥，并应以管路内。建议不应以过于低的流速排泥，并应以临界流速作为工作区域的下限。临界流速作为工作区域的下限。4 4、真空度过高时，泥泵会产生气蚀。不应以、真空度过高时，泥泵会产生气蚀。不应以过高的流速进行操作。应以此作为区域的上限。过高的流速进行操作。应以此作为区域的上限。因此需要总压头处于该上、下限之间，并应在此因此需要总压头处于该上、下限之间，并应在此区域内进行工作。区域内进行工作。第三部分：泥泵装置的运行和调节第三部分：泥泵装置的运行和调节 一、泥泵和排泥管道的关系一、泥泵和排泥管道的关系 泥泵不能单独确定自身的工作点，泥泵的工作点还取决于驱动原动机的外特性和泥泵外界的负荷，即管道性能特性。泥泵特性曲线和管道特性曲线的交点就是泥泵装置的工作点。为了获得高的生产量、提高泥泵效率、防止原动机超负荷、避免汽蚀、管道断流和水锤等危害泥泵系统的现象发生，必须人为改变操作方法和采取其他技术措施改变泥泵工作点，称为泥泵的调节。1、泥泵管道系统的工作区域 泥泵输出的总压头称为有效总压头。泥泵的工作区域有两泥泵输出的总压头称为有效总压头。泥泵的工作区域有两部分：调速器（恒转速）工作范围和满喷油量（恒扭矩或部分：调速器（恒转速）工作范围和满喷油量（恒扭矩或电机、液压的恒功率）工作范围。电机、液压的恒功率）工作范围。管道在输送泥浆时会有阻力，这种管道阻力表现为管道中管道在输送泥浆时会有阻力，这种管道阻力表现为管道中的压力降，这种压力降（差）称为需要的总压力。管道输的压力降，这种压力降（差）称为需要的总压力。管道输送泥浆时的工作区域：送泥浆时的工作区域：输送高浓度的泥浆需要的总压头输送高浓度的泥浆需要的总压头比输送低浓度的泥浆需要的总压头要大；比输送低浓度的泥浆需要的总压头要大；输送粗颗粒的输送粗颗粒的泥砂需要的总压头比输送细颗粒的泥砂所需要的总压头要泥砂需要的总压头比输送细颗粒的泥砂所需要的总压头要大；大；受到泥砂在管道里沉淀的限制，泥浆的流速不应小受到泥砂在管道里沉淀的限制，泥浆的流速不应小于临界流速，称为流速下限；于临界流速，称为流速下限；为了避免汽蚀，泥泵的吸为了避免汽蚀，泥泵的吸口真空度不应过大，因此，设定了流速的上限。口真空度不应过大，因此，设定了流速的上限。泥泵的工作区域和管道的工作区域相交重叠形成一个区域，泥泵的工作区域和管道的工作区域相交重叠形成一个区域，就是泥泵装置（或称泥泵系统）的工作区域。就是泥泵装置（或称泥泵系统）的工作区域。泥泵装置系统的工作区域泥泵装置系统的工作区域2、泥浆浓度变化 排送浓度高的泥浆时，管道中的阻力高，在这种工况下，管道流排送浓度高的泥浆时，管道中的阻力高，在这种工况下，管道流速处于较低时的工作点上。速处于较低时的工作点上。排送浓度低的泥浆时，管道中的阻力较低，因此，泥泵曲线和管排送浓度低的泥浆时，管道中的阻力较低，因此，泥泵曲线和管道曲线的交点处于管路流速较高的位置上。道曲线的交点处于管路流速较高的位置上。由于泥砂种类和浓度会持续变化，流速和压力在一定范围内变化。由于泥砂种类和浓度会持续变化，流速和压力在一定范围内变化。在调速器（恒转速）工作范围和满喷油量（恒扭矩或电机、液压在调速器（恒转速）工作范围和满喷油量（恒扭矩或电机、液压的恒功率）工作范围内的变化略有不同。的恒功率）工作范围内的变化略有不同。调速器（恒转速）工作范围：调速器（恒转速）工作范围：（1 1）从高浓度到低浓度：流量先变小再变到大，压头从大变到小。）从高浓度到低浓度：流量先变小再变到大，压头从大变到小。（2 2）从低浓度到高浓度：流量先变大再变到小，压头从小变到大。）从低浓度到高浓度：流量先变大再变到小，压头从小变到大。满喷油量（恒扭矩或电机、液压的恒功率）工作范围：满喷油量（恒扭矩或电机、液压的恒功率）工作范围：（1 1）从高浓度到低浓度：流量从小变到大，压头先变大再变到小。）从高浓度到低浓度：流量从小变到大，压头先变大再变到小。（2 2）从低浓度到高浓度：流量从大变到小，压头先变小再变到大。）从低浓度到高浓度：流量从大变到小，压头先变小再变到大。高浓度时泥泵装置的工作点高浓度时泥泵装置的工作点 低浓度时泥泵装置的工作点低浓度时泥泵装置的工作点 3、管道长度变化（1）长距离排泥管道管道长度增加，需要的总压头也随之增加，曲线相交于流速较低的位置上。流速低于临界流速，会造成堵管。可采取的措施为：提高原动机（柴油机）转速。当输送泥浆的流速达到临界速度时，只能降低输送的泥浆浓度，来提高输送的泥浆流速、相应地降低临界流速。（2）短距离排泥管道 由于管道短，管阻小，需要的总压头也低，曲线相交于流速较高的位置上。如果浓度高或流速超过上限，会造成泥泵吸口真空超过其最大允许真空或超过柴油机的低速极限。可采取的措施为：降低泥泵转速。减小原动机（柴油机）输出扭矩。增加管路内阻力。改造泥泵叶轮（采用直径较小的叶轮或叶片少的叶轮）。二、施工流量的选定及泥泵转速的确定二、施工流量的选定及泥泵转速的确定选定施工流量，要使挖泥船能发挥挖吹能力，达到较佳生选定施工流量，要使挖泥船能发挥挖吹能力，达到较佳生产率，同时要考虑减小泥泵、管路的磨损和节约能耗等因产率，同时要考虑减小泥泵、管路的磨损和节约能耗等因素。素。（1 1）一般挖吹淤泥、粘土、粉砂，颗粒很细，磨损较小，）一般挖吹淤泥、粘土、粉砂，颗粒很细，磨损较小，且易于挖掘，能达到较高浓度的土类，采用较高的施工流且易于挖掘，能达到较高浓度的土类，采用较高的施工流量，以求达到最佳的生产率。量，以求达到最佳的生产率。（2 2）挖吹细砂、中砂、粗砂，因其颗粒较粗，实用最大流）挖吹细砂、中砂、粗砂，因其颗粒较粗，实用最大流速已经很高，为减小磨损应采用较低的施工流量。速已经很高，为减小磨损应采用较低的施工流量。（3 3）对于难挖掘，挖掘生产率很低的土类，亦采用较低的）对于难挖掘，挖掘生产率很低的土类，亦采用较低的施工流量，以节约能耗。施工流量，以节约能耗。（4 4）对于在管路中形成泥球的土类，采用较高的施工流量，）对于在管路中形成泥球的土类，采用较高的施工流量，以免管路堵塞。以免管路堵塞。（5 5）泥泵施工流量的选定，首先要选定施工浓度，要选定）泥泵施工流量的选定，首先要选定施工浓度，要选定挖泥船能够挖吸、管路又能输送较高的浓度，然后以此浓挖泥船能够挖吸、管路又能输送较高的浓度，然后以此浓度选定泥泵的施工流量。度选定泥泵的施工流量。1、施工流量选定 2、泥泵转速的确定（1 1）当所挖土类的切泥层较厚时，转速（）当所挖土类的切泥层较厚时，转速（n n）应）应取高值，反之切泥层厚度较薄时，取高值，反之切泥层厚度较薄时，n n取低值。取低值。（2 2）当挖粘性土时，所挖泥土能在排泥管内形成）当挖粘性土时，所挖泥土能在排泥管内形成泥球时，泥球时，n n取高值。取高值。（3 3）当所挖土类为砂类或砾石，其颗粒平均直径）当所挖土类为砂类或砾石，其颗粒平均直径接近表接近表7.3.27.3.2“不同土类的土壤颗粒直径范围表不同土类的土壤颗粒直径范围表”中中的高限时，的高限时，n n应取高值，反之接近低限时，应取高值，反之接近低限时，n n取低取低值。值。（4 4）根据工程的工期要求，大多数情况要求尽早）根据工程的工期要求，大多数情况要求尽早完工，故完工，故n n应取高值。应取高值。三、泥泵生产效率和排泥距离、管道直径、土质的关系三、泥泵生产效率和排泥距离、管道直径、土质的关系三、泥泵生产效率和排泥距离、管道直径、土质的关系三、泥泵生产效率和排泥距离、管道直径、土质的关系（1 1）区域）区域：短或很短的排距，：短或很短的排距，此区域受最大允许真空或此区域受最大允许真空或柴油机低速极限的限制，流量达到上限。如果平均泥浆密柴油机低速极限的限制，流量达到上限。如果平均泥浆密度保持不变，短排距时的生产率实质上保持不变。度保持不变，短排距时的生产率实质上保持不变。（2 2）区域）区域；代表的是泥泵装置在正常的工作范围内实现；代表的是泥泵装置在正常的工作范围内实现的生产率。的生产率。随着管道长度的增加引起管道阻力的增加，泥随着管道长度的增加引起管道阻力的增加，泥泵与管道特性曲线的交点向较低流量的方向移动，最后直泵与管道特性曲线的交点向较低流量的方向移动，最后直至工作范围的下限，这个流量就是在给定的施工条件下对至工作范围的下限，这个流量就是在给定的施工条件下对应的泥浆临界流速。在区域应的泥浆临界流速。在区域内，随着管道长度的增加，内，随着管道长度的增加，流量逐渐减小（浓度不变），生产率也逐渐减小。流量逐渐减小（浓度不变），生产率也逐渐减小。（3 3）区域）区域：排泥管路加长，：排泥管路加长，当达到临界流速时，泵送泥当达到临界流速时，泵送泥浆的密度必须减小，以避免低于临界流速状态，防止出现浆的密度必须减小，以避免低于临界流速状态，防止出现沉积、造成堵管。排泥管道过长，泥泵流量达到某一恒定沉积、造成堵管。排泥管道过长，泥泵流量达到某一恒定值时，泥浆密度必须下降，这个流量就是对应于临界流速值时，泥浆密度必须下降，这个流量就是对应于临界流速的流量，因此，排距增加，产量就降低。的流量，因此，排距增加，产量就降低。1 1、泥泵生产效率与排泥距离的关系、泥泵生产效率与排泥距离的关系、泥泵生产效率与排泥距离的关系、泥泵生产效率与排泥距离的关系 泥泵生产效率与排泥距离的关系泥泵生产效率与排泥距离的关系2、泥泵生产效率与排泥管径的关系 如果使用直径过大的排泥管与现有的泥泵和吸泥管相连，就会使泥浆临界流速下的流量变大而使泥泵吸入侧的真空达到最大允许值，同时使泥浆密度大大低于可达到的最高平均值。增加生产量可以用减小排泥管直径（适宜的排泥管径）来实现（主要针对疏浚物料在输送过程中成块状的，因其临界流速相对较高）。3、泥泵生产效率与土质的关系 在输送排距相等时，输送砾石、粗砂、细砂的生产率差别是明显的，细粒物料的生产率最高，最大生产率和最大排距的增加同泥浆中输送土的颗粒细度成正比。四、柴油机驱动泥泵的工作区域分析四、柴油机驱动泥泵的工作区域分析当泥泵在满喷油量范围内工作，管道阻力因部分堵塞、土当泥泵在满喷油量范围内工作，管道阻力因部分堵塞、土质不同、泥浆密度改变而改变时，泥浆流量随之改变，而质不同、泥浆密度改变而改变时，泥浆流量随之改变，而压力伴随着有比较大的改变。压力伴随着有比较大的改变。泥泵装置的设计点是额定全扭矩点，对在给定条件下工作泥泵装置的设计点是额定全扭矩点，对在给定条件下工作的某给定的装置，此点是根据各种土质可达到的最大平均的某给定的装置，此点是根据各种土质可达到的最大平均密浓度和要求的最大管道长度而确定的，在可达到的平均密浓度和要求的最大管道长度而确定的，在可达到的平均泥浆密度下，最长管道的特性曲线其阻力也最大，其交点泥浆密度下，最长管道的特性曲线其阻力也最大，其交点位于额定全扭矩点，这样作是由于可达到的最大平均泥浆位于额定全扭矩点，这样作是由于可达到的最大平均泥浆密度形成的工况点是起点。（额定全扭矩点对应的流量与密度形成的工况点是起点。（额定全扭矩点对应的流量与在设计工况条件下达到平均密度的泥浆临界流速下的流量在设计工况条件下达到平均密度的泥浆临界流速下的流量相等，在大多数情况下泥泵不在调速区范围内工作）相等，在大多数情况下泥泵不在调速区范围内工作）将各种泥浆密度线段的上下限界点连接起来，可以获得在将各种泥浆密度线段的上下限界点连接起来，可以获得在给定的管路布置和土质情况下的泥泵工作范围（如香蕉状）给定的管路布置和土质情况下的泥泵工作范围（如香蕉状），在此区域内，泥泵装置的工况点随泥浆密度的变化而变，在此区域内，泥泵装置的工况点随泥浆密度的变化而变化。化。1、在恒扭矩状态下泥泵工作范围的工况点分析、在恒扭矩状态下泥泵工作范围的工况点分析 泥泵在恒扭矩区的工作范围泥泵在恒扭矩区的工作范围2、在恒速状态下泥泵工作范围的工况点分析 在给定的土质条件下，对各种不同的泥浆浓度绘出泥