CN102345305B - 远地串联接力泵站系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种疏浚中的输送装置，尤其涉及通过带有挖泥船的接力泵站输送泥浆的远程接力泵站系统。一种远地串联接力泵站系统，包括挖泥船、排泥管和泥泵站，所述排泥管和泥泵站串联，而所述远地串联接力泵站系统还包括泥泵站控制系统，所述泥泵站出口处设有止回阀，所述止回阀前设有防爆阀旁路管系。本发明的接力泵站系统通过所述止回阀、防爆阀旁路管系和相关控制系统的结构设置，可防止泥浆倒流和反冲，特别适合远地串联接力泵站系统中的爬坡，接力泵站系统安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种疏浚中的输送装置，尤其涉及通过带有挖泥船的接力泵站输送泥浆的远程接力泵站系统。
背景技术
串联多台接力泵系统有就地串联（紧密串联）和远地串联；前者仅用几米长的管线将前一台泥泵的出口与后一台泥泵吸口直接相通;后者串联的二台泥泵相距几百米或几千米的距离,中间串联接力泵，这种远地串联的优点多，使整个管线压力分布比较均匀,所以远地串联接力泵系统应用甚广。
为了远程输泥，将几台泥泵用排泥管串联起来同时工作（如图1所示），这种起增压作用的串联泥泵站的系统称为远地串联接力泵站系统。
通常接力泵是水平输送，遇到小坡度时接力泵系统可以克服。但当排泥坡度较大时，如遇接力泵系统中挖泥船停挖、泵站停车或由于某一原因（包括事故）系统突然停止运行排泥，此时就会引起在坡度上泥管内的泥浆倒流，形成接力泵管路中的泥浆反冲，损坏接力泵系统。坡度和L值（接力泵与挖泥船的距离或者接力泵与接力泵之间的距离）越大，接力泵系统损坏越严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种可防止泥浆倒流和反冲、安全可靠的远地串联接力泵站系统。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种远地串联接力泵站系统，包括挖泥船、排泥管和泥泵站，所述排泥管和泥泵站串联，而所述远地串联接力泵站系统还包括泥泵站控制系统，所述泥泵站出口处设有止回阀，所述止回阀前设有防爆阀旁路管系。
本发明的接力泵站系统通过所述止回阀、防爆阀旁路管系和相关控制系统的结构设置，可防止泥浆倒流和反冲，特别适合远地串联接力泵站系统中的爬坡，接力泵站系统安全可靠。
作为本发明技术方案的一种优选，所述防爆阀旁路管系包括防爆阀、泥池及连接所述防爆阀和所述泥池之间的回泥管。
所述接力泵站系统的止回效果好、可在每一段接力泵站中使倒流的泥浆流入泥池，进而将泥浆输送到山上填土。
作为本发明技术方案的一种优选，所述防爆阀旁路管系包括防爆阀和回泥管，所述回泥管的一端与所述防爆阀相通，所述回泥管的另一端与所述排泥管相通。
所述接力泵站系统可通过多级回泥管和排泥管的共同作用将倒流的泥浆倒流到挖泥船开挖区域中。
作为本发明技术方案的一种优选，所述防爆阀旁路管系之后设有爬坡排泥管，所述爬坡排泥管与水平面的夹角为爬坡角。
作为本发明技术方案的一种优选，所述防爆阀为防爆电磁阀。
作为本发明技术方案的一种优选，所述挖泥船与泥泵站之间的距离L或者所述泥泵站之间的距离L通过泥泵特性曲线、管道特性曲线和开挖土质确定，所述管道特性曲线通过排泥管内径、管线的走向、管线的流量、管接头或弯接头的结构和形式确定，所述L值的计算公式为：H=λ 
+∑ξ
+ Z+Hj，其中
λ: 沿程管路摩擦系数阻力；
V: 管道流速（m/s）；
D: 管道内径（m）;
g: 重力加速度；
H：泥泵总扬程(m)；
ξ: 管道局部水头损失系数;
Z: 泥泵排口和接力泵吸口高程差（m）；
Hj: 接力泵的进口压力（m）为设定值。
L值对本发明的远地串联接力泵站系统比较重要。L值不能太大，太大时接力泵的进口压力太低，就会产生气蚀，这时接力泵不能获取一定的进口扬程，导致流量降低、当工况接近临界点转速时就危险了。L值也不能太小，否则会造成接力泵出口扬程过高，若该压力高于水封压力，水封泵的压力不能确保叶轮冲洗和密封。
作为本发明技术方案的一种优选，所述远地串联接力泵站系统还包括流量仪和调节器。
附图说明
图1是现有技术的远地串联接力泵站系统示意图；
图2是本发明一个实施例的远地串联接力泵站系统（泥池方案）示意图;
图3是本发明另一个实施例的远地串联接力泵站系统（倒流方案）示意图；
图4是本发明的泥泵特性曲线与管路特性曲线的关系图；
图中，1-挖泥船；2-第一排泥管；3-第一泥泵站；4-第二排泥管；5-第二泥泵站；6-第三排泥管；7-第三泥泵站；8-第四排泥管；9-第四泥泵站；10-第五排泥管；11-排泥场地；12-第一止回阀；13-第一泥池；14-第一回泥管；15-第一防爆阀；16-第一爬坡排泥管；17-第二止回阀；18-第二泥池；19-第二回泥管；20-第二防爆阀；21-第二爬坡排泥管；22-第三止回阀；23-第三泥池；24-第三回泥管；25-第三防爆阀；26-第三爬坡排泥管；27-第四止回阀；28-第四回泥管；29-第四防爆阀；β-爬坡角。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1是传统的远地串联接力泵站系统示意图，图中以四级泥泵站作示例。挖泥船1经第一排泥管2连接至第一泥泵站（船）3，第一泥泵站（船）3的出口与第二排泥管4的入口相连，第二排泥管4的出口连接至第二泥泵站5的入口，第二泥泵站5的出口与第三排泥管6的入口相连，第三排泥管6的出口与第三泥泵站7的入口相连，第三泥泵站7的出口与第四排泥管8的入口相连，第四排泥管8的出口与第四泥泵站9的入口相连，最后泥浆从第四泥泵站9的出口经第五排泥管10输送到排泥场地11。这种泥泵站系统只适合水平输送泥浆，然而远地输泥时不可能一直保持水平输送。
实施例一
图2是本发明远地串联接力泵系统中选站和爬坡的泥池方案。该远地串联接力泵系统可在每一段接力泥泵站中使倒流的泥浆流入泥池，进而将泥浆输送到山上填土。
挖泥船1经第一排泥管2连接至第一泥泵站（船）3，第一泥泵站（船）3的出口与第二排泥管4的入口相连，第二排泥管4的出口连接至第二泥泵站5的入口，第二泥泵站5的出口处设有第一止回阀12，第一止回阀12前设有第一防爆旁路管系，第一防爆旁路管系由依次连接的第一防爆阀15、第一回泥管14和第一泥池13构成，将该段倒流的泥浆流入第一泥池13。
第一止回阀12同时与第一爬坡排泥管16的入口连接，第一爬坡排泥管16的出口与第三泥泵站7的入口连接，第一爬坡排泥管16与水平面的夹角即爬坡角为β。第三泥泵站7的出口处设有第二止回阀17，第二止回阀17前设有第二防爆旁路管系，第二防爆旁路管系由依次连接的第二防爆阀20、第二回泥管19和第二泥池18构成，将该段倒流的泥浆流入第二泥池18。
第二止回阀17同时与第二爬坡排泥管21的入口连接，第二爬坡排泥管21的出口与第四泥泵站9的入口连接，第二爬坡排泥管21与水平面的夹角为β。第四泥泵站9的出口处设有第三止回阀22，第三止回阀22前设有第三防爆旁路管系，第三防爆旁路管系由依次连接的第三防爆阀25、第三回泥管24和第三泥池23构成，将该段倒流的泥浆流入第三泥池23。
第三止回阀22与第三爬坡排泥管26的入口连接，第三爬坡排泥管26与水平面的夹角为β，第三爬坡排泥管26的出口排出的泥浆被输送到排泥场地11。
图中各段L值的确定按下述方法求得：
设H为泥泵总扬程(m)，则L段泥泵总扬程H:
H=Hy+∑Hq+Z+Hj
式中：Hy: 泥泵排口到接力泵吸口（即L段）管线全程摩阻水头损失
Hy=λ
式中： λ: 沿程管路摩擦系数阻力；
L: L段的管路长度（m）；
V: 管道流速（m/s）；
D: 管道内径（m）;
g: 重力加速度 ( 9.81m/s2 );
Hq: 泥泵排口到接力泵吸口（即L段）之间的局部水头损失之和。
Hq=∑ξ
式中： ξ: 管道局部水头损失系数;
其他符号同上。
Z: 泥泵排口和接力泵吸口高程差（m）；
Hj: 接力泵的进口压力（m）为设定值。
∴ H=λ
+∑ξ+ Z+Hj
由上式求得L值. 绘制排泥管特性曲线图。排泥管特性曲线指排泥管中水头损失和流量的曲线关系，此曲线与泥泵特性曲线的交点就是泥泵的工作点和排泥管的工况点（见图4）。
在图4中曲线n1/n2/n3为泥泵在不同转速（n）时的一组泥泵特性曲线（清水）; 曲线L1/L2/L3为排泥管在不同L值时的一组特性曲线（清水）。
排泥管排泥浆时，不同于清水, 两组曲线相应变化，泥泵的工作点和排泥管的工况点也相应移动，如排泥管中泥浆浓度变化则排泥管阻力跟着发生变化，泥泵的工作点和排泥管的工况点就左右移动。
如果挖泥船(接力泵)与接力泵之间选用不同的L值和管路布局,求得管道特性曲线与泥泵特性曲线相交的工作点的值相同（或接近）时，这样输送泥浆管路上各段L的流量将相同；同时可达到管路允许最大的流量值。
因而确定不同的L值，在满足接力泵合适的进口扬程度条件下，可使管路流量相同，流量值最大。
实施例二
图3是本发明远地串联接力泵系统中选站和爬坡的倒流方案。该远地串联接力泵系统可通过多级回泥管和排泥管的共同作用将倒流的泥浆倒流到挖泥船开挖区域中。
挖泥船1经第一排泥管2连接至第一泥泵站（船）3，第一泥泵站（船）3的出口处设有第一止回阀12，第一止回阀12前设有第一防爆旁路管系，第一防爆旁路管系包括第一防爆阀15和第一回泥管14，从第一回泥管14流出的泥浆可直接倒流到挖泥船开挖区域中。
第一止回阀12同时与第二排泥管4的入口相连，第二排泥管4的出口连接至第二泥泵站5的入口，第二泥泵站5的出口处设有第二止回阀17，第二止回阀17前设有第二防爆旁路管系，第二防爆旁路管系包括第二防爆电磁阀20和与第二防爆电磁阀20的一端相连的第二回泥管19，第二回泥管19的另一端与第二排泥管4相通。
第二止回阀17同时与第一爬坡排泥管16的入口相连，第一爬坡排泥管16的出口连接至第三泥泵站7的入口，第一爬坡排泥管16与水平面的夹角为β。第三泥泵站7的出口处设有第三止回阀22，第三止回阀22前设有第三防爆旁路管系，第三防爆旁路管系包括第三防爆电磁阀25和与第二防爆电磁阀25的一端相连的第三回泥管24，第三回泥管24的另一端与第一爬坡排泥管16相通。
第三止回阀22同时与第二爬坡排泥管21的入口相连，第二爬坡排泥管21的出口连接至第四泥泵站9的入口，第二爬坡排泥管21与水平面的夹角为β。第四泥泵站9的出口处设有第四止回阀27，第四止回阀27前设有第四防爆旁路管系，第四防爆旁路管系包括第四防爆电磁阀29和与第四防爆电磁阀29的一端相连的第四回泥管28，第四回泥管28的另一端与第二爬坡排泥管21相通。
第四止回阀27与第三爬坡排泥管26的入口连接，第三爬坡排泥管26与水平面的夹角为β，第三爬坡排泥管26的出口排出的泥浆被输送到排泥场地11。
图中不同的L值的确定同实施例一。
本发明的接力泵站系统可通过四级回泥管、两级水平排泥管和三级爬坡排泥管的共同作用将倒流的泥浆倒流到挖泥船开挖区域中。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1. 一种远地串联接力泵站系统，包括挖泥船、排泥管和泥泵站，所述排泥管和泥泵站串联，其特征在于：所述远地串联接力泵站系统还包括泥泵站控制系统，所述泥泵站出口处设有止回阀，所述止回阀前设有防爆阀旁路管系；
所述防爆阀旁路管系包括防爆阀、泥池及连接所述防爆阀和所述泥池之间的回泥管；
或者所述防爆阀旁路管系包括防爆阀和回泥管，所述回泥管的一端与所述防爆阀相通，所述回泥管的另一端与所述排泥管相通；
所述挖泥船与泥泵站之间的距离L或者所述泥泵站之间的距离L通过泥泵特性曲线、管道特性曲线和开挖土质确定，所述管道特性曲线通过排泥管内径、管线的走向、管线的流量、管接头或弯接头的结构和形式确定，所述L值的计算公式为：H=λ 
+∑ξ
+ Z+Hj，其中
λ: 沿程管路摩擦系数阻力；
V: 管道流速（m/s）；
D: 管道内径（m）;
g: 重力加速度；
H：泥泵总扬程(m)；
ξ: 管道局部水头损失系数;
Z: 泥泵排口和接力泵吸口高程差（m）；
Hj: 接力泵的进口压力（m）为设定值。
2. 根据权利要求1所述的远地串联接力泵站系统，其特征在于：所述防爆阀旁路管系之后设有爬坡排泥管。
3. 根据权利要求2所述的远地串联接力泵站系统，其特征在于：所述防爆阀为防爆电磁阀。
4. 根据权利要求3所述的远地串联接力泵站系统，其特征在于：所述远地串联接力泵站系统还包括流量仪和调节器。
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