譚 嵐 王贊成

（湖南百舸疏浚股份有限公司 長(zhǎng)沙市 410007）

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)疏浚市場(chǎng)出現(xiàn)的城區(qū)、景區(qū)、湖泊清淤項(xiàng)目，通常具有排泥場(chǎng)距離施工區(qū)遠(yuǎn)且航運(yùn)不通的特點(diǎn)，而此類疏浚項(xiàng)目一般所采用的絞吸船單船施工時(shí)，由于受到設(shè)備揚(yáng)程的限制，難以將疏浚土直接輸送至排泥場(chǎng)，這時(shí)通常在管路中間串聯(lián)1個(gè)或多個(gè)泵，以起到接力的作用，從而將疏浚土輸送到排泥場(chǎng)。下面主要針對(duì)絞吸式挖泥船的接力泵技術(shù)研究運(yùn)用進(jìn)行探討。

1 接力泵的選定

（1）兩臺(tái)性能不同的泵串聯(lián)工作時(shí)，其性能特性曲線如圖1所示。

圖1 不同性能的泵串聯(lián)

H1、H2是兩條管路特性曲線，工作點(diǎn)分別為A和B，當(dāng)工作點(diǎn)為A時(shí)，兩臺(tái)泵的工作點(diǎn)分別為A1和A2，兩臺(tái)泵都能正常工作，其壓頭合流量都大于兩臺(tái)泵單獨(dú)工作時(shí)的流量和壓頭。而當(dāng)管路特性曲線在H2以下時(shí)，即Q＞Qb時(shí)，兩泵的總揚(yáng)程小于泵2的揚(yáng)程，若泵1作為串聯(lián)在泵2前的一級(jí)泵，則泵1變?yōu)楸?吸入側(cè)的阻力，性能曲線Ⅰ的泵不能工作，該泵不但不能增加液體的能量反而消耗功率，性能曲線Ⅱ的泵吸入條件惡化，液體工作不穩(wěn)定，易產(chǎn)生氣蝕，管路中還有可能產(chǎn)生水錘現(xiàn)象。若泵1串聯(lián)在泵2之后，則泵1變?yōu)楸?排出側(cè)的阻力，泵1處于水輪機(jī)工作狀態(tài)，為非正常工作狀態(tài)，所以上述兩種泵的串聯(lián)流量要大于Qb是不可能的。因此，如選用不同性能的泵串聯(lián)使用時(shí)，往往一臺(tái)泵超負(fù)荷，而另一臺(tái)泵未達(dá)到滿負(fù)荷，其結(jié)果使他們的功率都沒(méi)有達(dá)到充分利用，其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性都難以滿足實(shí)際工程的需要。

（2）對(duì)于兩臺(tái)性能相同的泵串聯(lián)時(shí)，其流量相等，揚(yáng)程理論上等于兩臺(tái)獨(dú)立泵的揚(yáng)程之和，但實(shí)際受管道阻力增大的影響，其揚(yáng)程小于兩泵揚(yáng)程之和。雙泵工作時(shí)，揚(yáng)程之和導(dǎo)出的新曲線為整個(gè)裝置的泥泵特性曲線，其新的管路特性曲線變陡。圖2為兩臺(tái)相同性能的泵串聯(lián)使用時(shí)的工作情況，Hm為兩泵疊加后特性曲線。

圖2 相同性能的泵串聯(lián)

（3）3臺(tái)或多臺(tái)泥泵串聯(lián)時(shí)，其計(jì)算和考慮的因素與兩泵的規(guī)律相同。

2 接力泵在排泥系統(tǒng)中的布置方式

一般直接在管線上接力布置。如圖3所示，在管線的不同地方分別布置幾臺(tái)泵，一臺(tái)泵的輸出直接是另一臺(tái)泵的輸入。

圖3 直接在管線上接力布置方式

這種布置對(duì)設(shè)備的要求也最低，可按單臺(tái)設(shè)備的使用要求考慮成本最低，缺點(diǎn)是需建多個(gè)泵站，各泵站順序啟動(dòng)時(shí)易出現(xiàn)氣蝕，對(duì)各泵站的順序啟動(dòng)時(shí)間精度要求較高。

3 中間有給料池的接力布置方式

如圖4所示，按管線總阻力損失均分，確定泵站的位置，只是每組泵的前方增加一料漿池，以調(diào)節(jié)工況，提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。與第1種布置方式相比，缺點(diǎn)是需增加料漿池，同時(shí)泥泵磨損不均時(shí)會(huì)出現(xiàn)溢池或抽空現(xiàn)象，優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，各泵站順序啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)易于掌控。

4 接力泵站數(shù)量確定

在實(shí)際施工中，單個(gè)泥泵對(duì)于疏浚土的運(yùn)距取決于土質(zhì)情況、排高、泥漿濃度等因素，即在泥泵揚(yáng)程一定的情況下，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的水頭損失，則可以明確接力泵的數(shù)量。

圖4 中間有給料池的接力布置方式

（1）沿程水頭損失計(jì)算。

沿程水頭損失hf由達(dá)西——魏斯巴赫巴赫公式計(jì)算可知：

式中 λ——沿程水頭損失系數(shù)，與管道內(nèi)流態(tài)、管壁特性有關(guān)；

l——最長(zhǎng)排距，根據(jù)實(shí)際地形和計(jì)劃管線走向確定。

（2）局部水頭損失系數(shù)。局部水頭損失為：

（3）其他水頭損失。

排高h(yuǎn)為挖泥船泥泵中心點(diǎn)至排泥管出口處斷面中心點(diǎn)的高差。

（4）接力泵數(shù)量確定。

在整個(gè)疏浚工程中，中水頭損失為以上水頭損失之和，在已知工程總排距和單個(gè)泥泵揚(yáng)程的情況下，即可計(jì)算出該工程所需的接力泵數(shù)量。

5 接力泵技術(shù)在疏浚工程中應(yīng)用的意義

（1）常規(guī)疏浚施工方式的有益補(bǔ)充。

在常規(guī)的疏浚施工中，絞吸式挖泥船由于受到自身?yè)P(yáng)程和工程排距的限制，在很多工程中都難以考慮采用。接力泵技術(shù)的應(yīng)用，理論上消除了這一限制，使絞吸式挖泥船在疏浚工程施工中能夠得到更廣泛的應(yīng)用，從而也使得今后施工方案有了更多的選擇。

（2）節(jié)約成本，提高施工功效，便于管理。

在常規(guī)施工方式中，為達(dá)到工程所需的輸送距離，常常需要投入幾艘絞吸式挖泥船以及一定數(shù)量的配套設(shè)備來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。由于投入設(shè)備和施工人員的數(shù)量多，導(dǎo)致相應(yīng)的生產(chǎn)成本也高，且增加日常管理工作。而采用接力泵與絞吸式挖泥船配套施工，使得挖泥船開(kāi)挖、泥漿輸送同步進(jìn)行，簡(jiǎn)化了常規(guī)挖-運(yùn)-吸的施工環(huán)節(jié)，同時(shí)減少了人員和配套設(shè)備的投入數(shù)量，便于日常的施工管理，降低了施工成本。

（3）減少對(duì)施工區(qū)域周邊環(huán)境的影響，更符合環(huán)保要求。

在常規(guī)施工方式中，為了實(shí)現(xiàn)疏浚土的轉(zhuǎn)運(yùn)，常常對(duì)施工區(qū)域產(chǎn)生較大影響，相對(duì)而言，采用接力泵配合絞吸式挖泥船施工，對(duì)周邊環(huán)境影響僅限于挖泥船施工區(qū)域和排泥管線沿途，其影響面要小得多。

6 結(jié) 語(yǔ)

在實(shí)際工程施工中，為合理地確定接力泵數(shù)量以及接力泵與絞吸船（泵）之間管線長(zhǎng)度，還需考慮諸多其他因素的影響，如防止接力泵末端排除壓力過(guò)大和泵前進(jìn)口余壓不能過(guò)低也不能過(guò)高等因素的影響。隨著疏浚技術(shù)的日益完善，相信其在疏浚施工中將占據(jù)越來(lái)越重要的地位。