淺談新型IHC 曲線泥泵挖掘黏土效率及能耗對比分析

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(shè)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(shù)、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(yīng)用，一是可以適應(yīng)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(gòu)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(gòu)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(gòu)鋼或各種低合金結(jié)構(gòu)鑄鋼鑄造而成。近幾年隨著技術(shù)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(shè)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(shè)計易于維護及維修，耐磨備件設(shè)計簡單并便于更換，泥泵通道為寬流道設(shè)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(shù)的進步及科學(xué)的發(fā)展，設(shè)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(guān)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(shù)、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。