CN102146687A - 一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法。本发明属于疏浚工程技术领域。一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法，挖泥船采用泵和管线进行绞吸挖泥施工，其特征是：泵和管线绞吸挖泥施工时，采用管线变径方式来适应泥泵特性，达到挖泥船相匹配的施工工况。本发明具有绞吸船输送系统合理匹配，增大流量或增大流速，能显著提高产量降低油耗，节能减排效果显著，施工设备利用率高、时间利用率高，使工程工期提前，节省了大量人力物力成本，社会经济环保节能减排效益显等优点。

Description

一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法

技术领域

本发明属于疏浚工程技术领域，特别是涉及一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法。

背景技术

目前，绞吸式挖泥船具有连续作业、生产效率高、施工成本低等特点。绞吸船施工过程中，泵～管线～泵机的匹配决定施工的工况。常规情况下，每一条绞吸船所配的排出管径是一定的。由于土质条件无法改变，输送工况的调整多是靠改变泵机转速，泵的串联数量来实现，更换叶轮，浓度控制，管头加缩口等方式。以上方法操作都很简单方便，然而都具有很大的局限性，泵性能的改变只能在一定范围内起作用，相同流量下功率油耗都不可能有大的改变；高浓度施工很难控制，降低浓度疏浚施工并不可取；加缩口的方式可以改变管线特性，但只会增加管线阻力增加油耗，不利于节能减排。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法。

本发明目的是提供一种具有施工设备利用率高、时间利用率高，使工程工期提前，节省了大量人力物力成本，社会经济环保节能减排效益显等特点的绞吸式挖泥船管线变径施工方法。

本发明绞吸式挖泥船管线变径施工方法采用如下技术方案：

一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法，挖泥船采用泵和管线进行绞吸挖泥施工，其特点是：泵和管线绞吸挖泥施工时，采用管线变径方式来适应泥泵特性，达到挖泥船相匹配的施工工况。

本发明绞吸式挖泥船管线变径施工方法还可以采用如下技术措施：

所述的绞吸式挖泥船管线变径施工方法，其特点是：采用管线变径方式来适应泥泵特性时，依据泥泵工况、泥泵驱动特性、土质临界流速、管线磨阻系数，改变排泥管径进行输送施工。

所述的绞吸式挖泥船管线变径施工方法，其特点是：土质临界流速为鹅卵石土质临界流速。

所述的绞吸式挖泥船管线变径施工方法，其特点是：管线磨阻系数采用细粉砂土质沿程阻力系数。

具体来说本发明针对工程土质、船舶设备等现场情况，管径的变换分增大或减小两种情况，其解决的问题特点有：

A、管径增大施工

1）输送距离较长，用原管径施工排压较大，流量较低；

2）原始管径施工时流速高于土质临界流速有较大余量，即流速可以适度降低，不会低于临界流速，不易产生堵管现象。

3）泵机负荷有较大裕量，泵机低负荷运行。

B、管径缩小施工

1）用原设计管径施工时排压较高，流速较小；

2）土质粒径较大或易成团块，临界流速较高，原始管径施工时流速不明显大于土质临界流速；

3）输送距离较短，泵机负荷不足。

当本方法采用后以上问题均相应解决，并且显著提高产量减小万方油耗，具体表现有：

A、管径增大施工

1）当长吹距施工时增大了施工流量，提高了泵机负荷，充分利用了泵机的功率储备，增加了产量，主机功率发挥更充分，燃油更经济。

2）所以增加管径即增加了水力半径，同时由于流速下降，磨阻及磨损将明显减小，相同浓度，万方产量的油耗会显著降低，管线的耐磨寿命也将延长。

3）降低了输送压力，使封水泵压力能够满足运行，泥泵结构承压可以满足要求，管线，泥泵压力都有明显降低，利于保护设备。

4）通过换管径施工，增加了船舶的适用性，变单船长距离高浓度吹填不可能为可能，在一定吹距范围内可以不用接力泵船进行施工，节约了大量的人力、物力、安全等方面成本。

B、管径缩小施工

1）增加了流速，降低了临界流速，从而使水流携沙的粒径及浓度可以增加。

2）减小了流量，进而可以降低泵机负荷，可以避免超负荷现象发生。而相比之下加缩口的施工方式不能提高管道内的整体流速，不能降低临界流速，不利于提高携沙粒径及施工浓度，并且在输送大颗粒或易成团块泥质时，加缩口容易产生堵塞。

3） 避免使用极低的浓度施工，增加了产量，从而提高生产率，缩短施工总工期，提高经济效益。

4）通过换管径施工，变不可能为可能，增加了船舶的适用性，尤其适于泵或泵机设计功率相对较小的船舶。

本方法应用的分析技术有：

绞吸船管线变径施工是综合考虑输送系统的浓度、流量、排压、泵转速等各种工艺参数之间相互影响，相互制约关系而提出的，事实上根据具体情况，变径施工又可分为增加管径与缩小管径两种。但其基本原理是相同的，都需要进行泥泵工况的分析、泵机功率分析与临界流速的分析。

本发明具有的优点和积极效果：

绞吸式挖泥船管线变径施工方法，由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，绞吸船管线变径施工是综合考虑输送系统的浓度、流量、排压、泵转速等各种工艺参数之间相互影响，相互制约关系而提出的，事实上根据具体情况，变径施工又可分为增加管径与缩小管径两种。但其基本原理是相同的，都需要进行泥泵工况的分析、泵机功率分析与临界流速的分析。

本发明采用绞吸船变管径施工工法，提高了施工设备利用率、时间利用率，使工程工期提前，节省了大量人力物力成本，社会经济环保节能减排效益显著。

附图说明

图1是本发明泥泵工况分析结构示意图；

图2是变径施工方法分析系统结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并结合附图详细说明如下：

实施例1

参照附图1和图2。

一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法，挖泥船采用泵和管线进行绞吸挖泥施工，泵和管线绞吸挖泥施工时，依据泥泵工况、泥泵驱动特性、土质临界流速、管线磨阻系数，改变排泥管径进行输送施工。采用管线变径方式来适应泥泵特性，达到挖泥船相匹配的施工工况。

绞吸挖泥船输送系统匹配分析系统，应用运筹学理念建立绞吸船输送匹配分析系统，包括泥泵工况的分析、泥泵驱动特性的分析、不同土质临界流速的分析、管线磨阻系数的反分析内容。改变排泥管径来调整输送系统流速及磨阻系数，进而改变系统的运行工况点，改变泥泵驱动机的负荷，使输送浓度及流量可以提供，从而提高产量。

泥泵工况计算方法，包括泥泵曲线的过点插值拟合方法，多泵系统的运行特性叠加算法，不同土质的泥泵流量扬程特性分析方法，泥泵提供的能量与管线系统消耗的能量平衡算法。

具体实施过程：

1．泊位减小管径施工：

在管线总长1000～1800m的情况下，采用三泵串联φ600mm管线挖吹砂卵石施工，使船舶生产率得到较大幅度提高。

变径前：码头预留泊位处土质颗粒较大，临界流速较高，如果采用φ700mm管径输送，施工浓度极低，容易发生堵管现象。而在使用Φ600mm管线的情况下，由于管路截面积变小，流速变大后可高于临界流速，同时船管截面仍为φ700mm不变，流速及流速波动相对较小，在一定程度上给了挖泥设备一定的安全运转系数。

改成φ600mm管线施工后，船的生产率由原来的每小时318方提高到558方，截至6月30日，共计完成工程量45.54万方，在相同工期内约提高了12.08万方的砂卵石产量。

2．围海造地工程长距离增大管径吹填：

围海造地工程施工挖泥船，输泥距离约8700m，浓度30%左右，施工时排压约1.7Mpa,流速约5m/s，生产率2000m3/h左右。随着施工进展，输泥距离逐步要增至12000m左右，如继续采用φ800mm管径施工，则排压将增至2 Mpa以上，对泥泵和排泥管线的安全会造成很大威胁，施工万方油耗也会有较大提高。为解决生产率降低、油耗增加、特别是设备安全问题。经技术人员建议将φ800mm排泥管改为φ900mm排泥管。相比之下采用φ900mm管线，施工流量更大，排压更低，万方油耗更省。采用新方法后，滨海船型最长吹距达到12km，节省了接力泵船，保证了施工人员的安全，取得巨大的社会效益与经济效益。

Claims (4)

1.一种绞吸式挖泥船管线变径施工方法，挖泥船采用泵和管线进行绞吸挖泥施工，其特征是：泵和管线绞吸挖泥施工时，采用管线变径方式来适应泥泵特性，达到挖泥船相匹配的施工工况。

2.按照权利要求1所述的绞吸式挖泥船管线变径施工方法，其特征是：采用管线变径方式来适应泥泵特性时，依据泥泵工况、泥泵驱动特性、土质临界流速、管线磨阻系数，改变排泥管径进行输送施工。

3.按照权利要求1所述的绞吸式挖泥船管线变径施工方法，其特征是：土质临界流速为鹅卵石土质临界流速。

4.按照权利要求1所述的绞吸式挖泥船管线变径施工方法，其特征是：管线磨阻系数采用细粉砂土质沿程阻力系数。

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