降低清障頻率 提高挖泥時間利用率

李向榮 王煒

摘 要：為提高絞吸挖泥船的挖泥時間利用率，通過對葉輪流道的技術(shù)改造增加流道的過流直徑，使吸口格柵間距增

加80mm，增大了障礙物的通過概率，從而降低清障頻率。另外通過增設(shè)沉石箱，很好地解決了漏網(wǎng)的障礙

物卡住葉輪的難題，使清障工作簡單易行，大大縮短了清障的時間，又解放了絞刀頭，恢復(fù)其強勁的切削能力。

關(guān)鍵詞：清障頻率 泥泵 時間利用率

問題的產(chǎn)生

絞吸挖泥船在挖泥施工過程中，其它機具設(shè)備運轉(zhuǎn)正常的情況下，影響施工產(chǎn)量和施工效率的因素就是時間利用率。其中清障就是影響到船舶時間利用率的主要因素之一，由于絞吸挖泥船的工程主要集中在港口開挖，航道整治和拓寬挖深等，這些原始水域要么是養(yǎng)殖基地，要么是陸架延伸，或是以往工程的拋石區(qū)，水下存在著大量障礙物，例如，鋼絲繩、漁網(wǎng)、木棍、預(yù)制件、塊石等。障礙物在絞刀頭攪動時，或纏繞絞刀頭，或被吸入泥泵卡在泵體內(nèi)部，使疏浚設(shè)備喪失抽吸功能，使用者在一定情況下必須對其進行清理，通俗說法就是清障。一般情況下將絞刀頭起出水面，人為清除即可，但往往有些石頭等大件會被吸入泵體，這時的清理工作量更大，所需時間更長。這樣石頭或是大的其它塊狀物體進入泥泵泵體被卡的原因主要是由于泥泵的流道過流面積太小，導(dǎo)致障礙物不能順利通過。

普通的解決方法

為防止石頭等進入泥泵被卡，通常的辦法就是在吸口處根據(jù)泥泵流道可通過的最大尺寸設(shè)置格柵，阻止障礙物進入泥泵。這種措施可以有效地阻攔大部分的障礙物，但是又產(chǎn)生了新的問題：①一些軟體障礙物纏繞在格柵上，堵塞了吸口；②由于格柵的尺寸是一定的，而石頭等障礙物往往形狀不規(guī)則，吸入的時候，相似尺寸大小的邊被容易被卡住。吸口處一旦被堵塞，就要起橋架進行清障。

新問題的產(chǎn)生

清障的程序：①將橋架提升到一定高度，讓泥泵向排出管打清水，將沉管、浮管和岸管內(nèi)的高濃度泥漿吹出，以免停泵后堵塞管子。②順次停艙內(nèi)泵和水下泵，將橋架提升到檢修架位置。③清除障礙物。④將橋架放入水中，直到浸沒水下泵排出口，順次合排水下泵和艙內(nèi)泵，吹清水。⑤將橋架下放到適當位置進行施工。這個過程，最短時間得20分鐘左右，不順利時得花上1個小時，甚至更長時間。

更麻煩的是，一些不規(guī)則的（類似于長方體、梭形）的石塊，剛好順著窄邊穿過格柵，進入泥泵，翻身卡在葉輪上。這一方面嚴重堵塞流道，更甚者使葉輪失去平衡，引起整臺泵的振動，不及時處理，會導(dǎo)致泥泵的嚴重損傷。這樣必然需及時對泥泵進行清理，所需的時間將會更長。

為了解決這個問題，在絞刀頭外部再設(shè)置一道格柵（見照片），降低石頭穿越雙層格柵卡住葉輪的概率。但此時，被攔截下來的石頭卡在兩層格柵的中間，又將產(chǎn)生兩個問題：①如何取出是一個很大的問題，否則將同樣堵塞吸泥口；②在絞刀外邊焊接一排格柵，將很大程度限制了絞刀的有效切入泥層的厚度，大大降低了絞刀的破土能力，同時在挖掘密實粘土時，提供了更大面積的粘附支架，容易將絞刀頭粘密實，使絞刀頭在泥層打滾，同時降低吸口的吸入能力。故此該方案只能在特殊的應(yīng)急工況情況下進行適度使用。

增加泥泵流道的過流面積，降低格柵被堵的頻率

從以上分析中，我們不難看出無論是采取何種措施，其根本的目的就是不能讓障礙物卡去葉輪和流道，如果泥泵流道的過流面積（或過流直徑）足夠大，障礙物就能直接被泥泵輸送到泥塘。但是，任何泥泵的設(shè)計都有其設(shè)計的最大過流面積，以保證泥泵的綜合性能指標滿足設(shè)計的要求。

所以根據(jù)實際的工況情況，對于這種多障礙物的工況，不妨適當降低泵效和揚程可，將800WN進行加大過流能力的設(shè)計，要求過流通徑由原設(shè)計的φ280mm增加至φ350mm，此時的泵效由原來的80%降低至75%，為此采取如下措施：①減小葉片包角；②增加后蓋板葉片進口邊半徑；③重新設(shè)計葉片型線；④為了保證主機功率，考慮效率下降比例，將葉輪直徑由φ1940降為φ1890。通過CFD分析，設(shè)計點性能為：艙內(nèi)泵Q=12500m3/h，H=59m，效率76%，轉(zhuǎn)速349rpm；水下泵Q=12500m3/h，H=28m,效率77%，轉(zhuǎn)速為258 rpm：

由于泥泵流道的過流面積得到了有效地放大，吸泥口處的格柵間距可相應(yīng)放大，這樣就可使直徑稍大的石頭或其它障礙物順利通過格柵被泥泵輸送到泥塘。增加泥泵流道的過流面積，從根源上降低吸口格柵被堵的頻率。

增設(shè)沉石箱，防止漏網(wǎng)之魚，解決障礙物卡住葉輪的現(xiàn)象

正與前面所述，吸口的格柵只能阻止大于格柵間距的障礙物，使之不被吸入泥泵，從而卡住葉輪和流道。但是往往有漏網(wǎng)之魚，一些大塊的長條或梭形石頭，剛好順著格柵流道被吸入，隨著其在吸管上翻滾，吸入泥泵。其另一個方向的尺寸足夠卡住葉輪，使泥泵葉輪不能轉(zhuǎn)動，從而使柴油機功率瞬間超負荷。更為嚴重的是由于其被卡產(chǎn)生巨大的作用力，使葉輪產(chǎn)生裂紋或破裂。因此如何防止這些漏網(wǎng)之魚進入泥泵，使之非常容易排出吸管，保持吸管暢通的方案，是維護設(shè)備安全，提高時間利用率的又一重要舉措。

在泥泵吸口前121#～123#+400位增設(shè)沉石箱（見上圖），并在靠近泥泵斷的121#處設(shè)置間隔為300mm的格柵，使進入吸管的漏網(wǎng)之魚在此處被阻止，由于該處的格柵間隔較吸口間隔小50mm，障礙物翻滾到此處時并不會恰好處于進入吸口格柵處的狀態(tài)，障礙物必然被阻攔下，掉落到沉石箱底部。在沉石箱底部離123#+400100mm處設(shè)置一DN800的液壓閘閥，該液壓閘閥的開啟和關(guān)閉由操縱臺進行控制。當沉石箱裝滿障礙物，堵塞吸口時，可將橋架稍稍抬離泥層，通過開啟液壓閘閥，就可使聚集在沉石箱內(nèi)的石頭很快地排除吸管系統(tǒng)，實現(xiàn)兩道格柵阻止障礙物卡住葉輪流道。

結(jié)論

通過對葉輪流道的技術(shù)改造增加流道的過流直徑，使吸口格柵間距增加80mm，增大了障礙物的通過概率，從而降低清障頻率。另外通過增設(shè)沉石箱，很好地解決了漏網(wǎng)的障礙物卡住葉輪的難題，使清障工作簡單易行，大大縮短了清障的時間，提高了挖泥時間利用率。又解放了絞刀頭，恢復(fù)其強勁的切削能力。

當然，由于受到泥泵設(shè)計性能的影響，流道的過流直徑不能無限制的放大，因此，降低清障頻率只能是相對而言。要徹底使吸口不致堵塞，保證挖泥船的時間利用率，還需在船舶進場施工前，對施工區(qū)域的障礙物進行徹底清理。

（作者單位：長江航道局）