吸魚泵研究進(jìn)展

劉 莉 李明光 馬 波 呂景福

(武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 武漢 430065)

0 引言

隨著現(xiàn)代漁業(yè)的發(fā)展，吸魚泵開始廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、漁業(yè)捕撈等場(chǎng)合，顯著提高了漁貨產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。本文介紹了吸魚泵的主要類型和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，為吸魚泵的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考。

1 吸魚泵

國外從20世紀(jì)20年代開始研制吸魚泵，美國、前蘇聯(lián)等國在20世紀(jì)50年代開始較廣泛使用吸魚泵。我國從20世紀(jì)60年代開始研制吸魚泵。當(dāng)前常見的吸魚泵形式主要有離心式魚泵、真空式吸魚泵、射流式魚泵等。

1.1 離心式魚泵

離心式魚泵由殼體和葉輪組成。其原理是葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，在進(jìn)口處產(chǎn)生負(fù)壓，將魚水混合物吸入，經(jīng)泵殼和出口排出。離心式魚泵大多為雙葉片，流道較寬，以減小對(duì)魚的損傷。離心式魚泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，效率較高，但泵內(nèi)存在運(yùn)動(dòng)部件容易造成魚體損傷，通常用于魚苗和成魚，較少用于活魚[1]。根據(jù)工作方式可分為固定式和潛水式。固定式離心魚泵安裝在地面或漁船上，啟動(dòng)前通常要先注水才能使用。潛水式離心魚泵工作時(shí)浸沒在水中，啟動(dòng)前無須注水[2]。

圖1 Aqua-Life離心式魚泵[3]

國內(nèi)離心式魚泵相關(guān)研究集中在參數(shù)設(shè)計(jì)、流場(chǎng)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面。劉平[4]等設(shè)計(jì)了一款離心式魚泵，通過流場(chǎng)仿真驗(yàn)證了性能參數(shù)，并進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)；王偉[5]等對(duì)吸魚泵模型進(jìn)行了設(shè)計(jì)，采用數(shù)值模擬方法分別對(duì)單相流和兩相流仿真分析，得到泵在不同工況下的性能。

國外離心式魚泵技術(shù)成熟。冰島VAKI公司研制的離心式魚泵能轉(zhuǎn)運(yùn)重0.2g～1.2kg的魚，最大泵送能力為450m3/h。VAKI泵安裝在推車上，方便移動(dòng)，還帶有無線遙控功能[6]。美國Aqua-Life公司的離心式魚泵根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式可分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)，最大泵送能力為749m3/h[7]。

1.2 真空式魚泵

真空式魚泵主要由罐體、真空泵、閥門、吸入管、排出管等組成。其原理是使用真空泵將罐體抽成真空，通過吸入管將魚、水吸入罐體，再通過排出管排出。真空式魚泵內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)魚損傷小，通常用于活魚轉(zhuǎn)運(yùn)。真空式泵工作時(shí)，為了避免負(fù)壓對(duì)魚造成損傷，負(fù)壓不宜太大，一般吸入管長(zhǎng)度小于3.5m[7]。為了防止外界空氣進(jìn)入影響抽吸效率，吸入管需浸沒在水中。由于吸魚過程是間歇式的，吸口能力較差，泵工作時(shí)需將吸口對(duì)準(zhǔn)魚[8]。針對(duì)單罐式真空吸魚泵間歇式工作、效率較低的缺點(diǎn)，通過并聯(lián)一個(gè)罐體，采用兩個(gè)罐體交替吸取，將間歇式工作變?yōu)檫B續(xù)工作，能夠大幅提高工作效率。

國內(nèi)真空式魚泵相關(guān)研究集中在參數(shù)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究等方面。郭建平[10]等設(shè)計(jì)并試制了一臺(tái)真空吸魚泵，性能基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求；郭建平[11]等還設(shè)計(jì)了一款連續(xù)式真空吸魚泵，通過并聯(lián)一個(gè)相同規(guī)格吸魚桶，將間歇式吸魚系統(tǒng)變?yōu)檫B續(xù)式魚系統(tǒng)，大幅提高工作效率；袁軍亭[12]等運(yùn)用增大真空容積制造負(fù)壓的原理，試制了抽氣、排氣相結(jié)合減壓的改進(jìn)型魚泵樣機(jī)。

圖2 Canavac真空式魚泵[9]

國外真空式魚泵技術(shù)成熟，加拿大inventive marine公司的Canavac系列真空式魚泵能夠轉(zhuǎn)運(yùn)重50g～20kg的魚，單罐泵送能力達(dá)5～100t/h，可通過電力、柴油或液壓驅(qū)動(dòng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和大小不同，可分為單罐式、雙罐式、微型式等。雙罐式通過并聯(lián)一個(gè)罐體實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)運(yùn)，泵送能力達(dá)到20～400t/h。微型式主要用于小型魚類和魚類孵化場(chǎng)等小流量應(yīng)用場(chǎng)合[9]。美國ETI公司的Transvac系列真空式魚泵根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為單罐式、雙罐式和三罐式。單罐泵送能力達(dá)10～120t/h，三罐式泵送能力達(dá)250t/h。

1.3 射流式魚泵

射流式魚泵由吸管、噴射腔、壓出管等組成。其原理是利用高速工作流體從噴嘴射出，連續(xù)帶走吸入室空氣，在吸入室產(chǎn)生真空，魚水在大氣壓力作用下輸送到吸入室，與工作流體混合后經(jīng)過噴射腔和壓出腔排出。射流式魚泵內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)魚損傷小，可用于活魚轉(zhuǎn)運(yùn)。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、啟動(dòng)迅速、自吸能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但效率較低[2]。

國內(nèi)射流式魚泵相關(guān)研究集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面。黃小華[13]等設(shè)計(jì)了一款射流式魚泵，對(duì)性能參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算；徐茂森等[14]設(shè)計(jì)了一臺(tái)射流式魚泵，并通過數(shù)值模擬和高速攝影方法進(jìn)行了研究，結(jié)果表明剪切層是造成轉(zhuǎn)運(yùn)過程中魚鱗片脫落的主要原因，由于魚在泵內(nèi)時(shí)間極短，不會(huì)導(dǎo)致魚死亡；徐茂森[15]等還研究了喉管與噴嘴截面積比對(duì)射流式魚泵輸送性能及魚損的影響；黃道沛[16]等在射流式魚泵排魚管加裝一條減壓管，降低了排魚管壓力，減小對(duì)魚的損傷；徐英士[17]等設(shè)計(jì)了一款組合式射流吸魚泵，通過疏水提高了箱內(nèi)供射流器泵出的魚水密度，提高了吸魚泵的工作效率。

圖3 射流式魚泵原理圖[15]

國外射流式魚泵技術(shù)成熟，美國ETI公司的silkstream系列射流式魚泵能夠轉(zhuǎn)運(yùn)鯰魚、蝦、鱸魚、鯛魚、鮭魚、羅非魚、鱒魚等水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)品，在挪威、蘇格蘭、愛爾蘭、法國、希臘、加拿大、智利等國家的養(yǎng)魚場(chǎng)有廣泛應(yīng)用。能夠用于轉(zhuǎn)運(yùn)重50～10kg的魚，泵送鱈魚80-120t/h，鯡魚160t/h。該系列泵還包括去水裝置、去除魚虱功能和計(jì)數(shù)功能[18]。

2 結(jié)語

(1)常見的吸魚泵形式主要有離心式魚泵、真空式吸魚泵、射流式魚泵等。離心式魚泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于葉輪旋轉(zhuǎn)容易對(duì)魚體造成損傷，通常用于魚苗和較小的魚類。真空式吸魚泵和射流式魚泵內(nèi)部無運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)魚體損傷較小，可用于活魚轉(zhuǎn)運(yùn)。

(2)國外吸魚泵研發(fā)時(shí)間早，應(yīng)用廣泛，各類吸魚泵均有成熟產(chǎn)品。國內(nèi)吸魚泵樣機(jī)研究較多，但市場(chǎng)成熟產(chǎn)品較少。