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        淺談新型IHC 曲線泥泵挖掘黏土效率及能耗對比分析

        2021-09-17 04:09:16楊超宇
        中國設備工程 2021年17期
        關鍵詞:泥泵主要參數(shù)軸功率

        楊超宇

        (神華上航疏浚有限公司,河北 滄州 061113)

        隨著國家經(jīng)濟發(fā)展,人民物質(zhì)條件與生活需求不斷提升,港口建設已成為各國戰(zhàn)略發(fā)展的重要地位,港口不斷延伸,航道不斷加深,環(huán)保節(jié)能意識越來越高,耙吸式挖泥船高效泥泵的作用越發(fā)明顯。

        1 泥泵改造

        由于國民經(jīng)濟發(fā)展,環(huán)境保護意識越來越強,新技術、新材料、新工藝的不斷運用,挖掘黏土效率和節(jié)能減排要求越來越高,新型高效泥泵的應用,一是可以適應各種土質(zhì),提高挖掘黏土效率。二是降低能耗,起到節(jié)能減排的作用。

        2 挖掘黏土效率及能耗分析

        2.1 泥泵的分類

        (1)按排壓分類:低壓:≤600kPa;中壓:600 ~900kPa;高壓:≥900kPa。

        (2)按效率分類:常規(guī)泥泵:效率≤80%;高效泥泵:效率>80%

        2.2 新型IHC 泥泵的結(jié)構特點

        泥泵的主要部件為泵殼(包括吸入、軸端泵蓋)、葉輪、葉輪軸、密封裝置、軸端水封裝置、軸承和支座、伸縮短管、排出短管等組成。

        (1)泵殼。泥泵的泵殼為等寬的蝸殼形,泵殼由內(nèi)殼和外殼組成,內(nèi)殼用高耐磨合金鑄鐵或高鉻鑄鐵整體鑄造,而外殼一般由中碳結(jié)構鑄鋼或低合金鑄鋼鑄造。

        (2)葉輪。大型泥泵的葉輪一般由中碳結(jié)構鋼或各種低合金結(jié)構鑄鋼鑄造而成。近幾年隨著技術的進步及對金屬材料的深入研究,葉輪材料開始使用高耐磨的高鉻鑄鐵材質(zhì),新型IHC 泥泵葉輪材質(zhì)為Maxidur5,國內(nèi)制造的泥泵葉輪選用Cr26。常用泥泵的葉片線型有單圓弧、雙圓弧、漸開線和對數(shù)螺旋線型。新型IHC 泥泵采用對數(shù)螺旋線,對數(shù)螺旋線比其他曲線更符合流質(zhì)質(zhì)點在葉輪內(nèi)作徑向和旋轉(zhuǎn)運動時的軌跡。并且曲線葉輪的通流面積有所增大,泥泵不容易卡堵。

        2.3 泥泵效率

        新型泥泵是兩套型號為IHC HRMD182-38-90的高效、雙殼、曲線艙內(nèi)泥泵,泥泵葉輪配備新型曲線設計。泥泵可以高低速控制,低速246r/min,高速336r/min,功率分別為1558kW和3215kW。泥泵適用于多種疏浚土質(zhì)。泥泵設計易于維護及維修,耐磨備件設計簡單并便于更換,泥泵通道為寬流道設計,不易堵塞。泥泵更新改造前后主要參數(shù)區(qū)別(見表1)。

        表1 新舊泥泵主要參數(shù)區(qū)別

        從更新前后泥泵的主要參數(shù)中可以看出,兩臺泥泵在高速擋時功率一樣,在低速擋時新型IHC 泥泵功率減小1600-1558=42kW,但是,從挖掘黏土效率來看,便有了大幅度提高,改造前吹泥時泥泵泥漿濃度最高有1.4t/m3,一船次吹岸時間需要90min,泥泵更新改造后,吹泥濃度達1.7t/m3左右,吹岸時間只需要60min,大大提高了效率。

        2.4 泥泵的能耗分析

        國產(chǎn)早期泥泵的效率為70%左右,20 世紀90年代泥泵的效率提高至80%,21 世紀由于技術的進步及科學的發(fā)展,設計、制造的泥泵效率得到提效提升,達到88%,新型IHC 泥泵更新改造前后的效率特性曲線及其對比表2 所示。

        從表2 可以看出,泥泵改造后,泥泵理論效率提高了3%。

        表2 泥泵改造前后效率特性曲線

        泥泵的效率是指泥泵的有效功率和軸功率之比。

        泵的功率通常指輸入功率及原動機到泵軸上的功率,故又稱軸功率,主要是主推進柴油機傳到泥泵軸的功率,用P表示。

        有效功率即泵的揚程和質(zhì)量流量及重力加速度的乘積,用Pe 表示。

        從公式分析可以看出,泵的效率和泵的軸功率成反比關系,即泵的效率越大、軸功率越小。那么,泥泵理論效率提高3%,相對于疏浚同等時間內(nèi)的相同土方量、即相同的有效功率,那么軸功率降低3%。假如改造前挖泥時功率1500kW,那么現(xiàn)在只需要1455kW,理論上節(jié)省45kW。

        表3 表示泥泵改造前后功率特性曲線,假如正常挖泥時流量控制在4m3/s,那么改造前泥泵理論功率需要1400kW,改造后理論泥泵功率需要1120kW,理論上功率減小280kW。

        表3 泥泵改造前后功率特性曲線

        根據(jù)燃油耗量計算公式:234g/kWh±5%。

        每臺泥泵每小時節(jié)省燃油:280×234/1000=65.52kg。

        從實際使用上分析,新型IHC 泥泵更新改造前施工燃油日耗(表4)。新型IHC 泥泵改造后施工燃油日耗(表5)。

        表4 泥泵改造前燃油日耗(t)

        表5 泥泵改造后燃油日耗(t)

        分別從表4 和表5 對比可以看出,泥泵改造后在同一地點施工,燃油日耗減少:36-34.2=1.8(t)。

        3 結(jié)語

        總體而言,由于新型IHC 泥泵運用了新技術、新材料、新工藝,泥泵改造前后在相同的條件下,理論上泥泵改造后有較好的節(jié)能效果,不僅適用于各種土質(zhì),并且有明顯的節(jié)能效果,取得了較好的施工效果。實踐證明,新型IHC 泥泵改造是成功的,也是節(jié)能降耗的一個有效途徑,取得的經(jīng)濟效益將更為顯著。

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