李向榮 王煒

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

加80mm，增大了障礙物的通過(guò)概率，從而降低清障頻率。另外通過(guò)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(jiǎn)單易行，大大縮短了清障的時(shí)間，又解放了絞刀頭，恢復(fù)其強(qiáng)勁的切削能力。

關(guān)鍵詞：清障頻率 泥泵 時(shí)間利用率

問(wèn)題的產(chǎn)生

絞吸挖泥船在挖泥施工過(guò)程中，其它機(jī)具設(shè)備運(yùn)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(shí)間利用率。其中清障就是影響到船舶時(shí)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(kāi)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(dòng)時(shí)，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(duì)其進(jìn)行清理，通俗說(shuō)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(huì)被吸入泵體，這時(shí)的清理工作量更大，所需時(shí)間更長(zhǎng)。這樣石頭或是大的其它塊狀物體進(jìn)入泥泵泵體被卡的原因主要是由于泥泵的流道過(guò)流面積太小，導(dǎo)致障礙物不能順利通過(guò)。

普通的解決方法

為防止石頭等進(jìn)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(guò)的最大尺寸設(shè)置格柵，阻止障礙物進(jìn)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(wèn)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(shí)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(jìn)行清障。

新問(wèn)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(méi)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(dāng)位置進(jìn)行施工。這個(gè)過(guò)程，最短時(shí)間得20分鐘左右，不順利時(shí)得花上1個(gè)小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。

更麻煩的是，一些不規(guī)則的（類(lèi)似于長(zhǎng)方體、梭形）的石塊，剛好順著窄邊穿過(guò)格柵，進(jìn)入泥泵，翻身卡在葉輪上。這一方面嚴(yán)重堵塞流道，更甚者使葉輪失去平衡，引起整臺(tái)泵的振動(dòng)，不及時(shí)處理，會(huì)導(dǎo)致泥泵的嚴(yán)重?fù)p傷。這樣必然需及時(shí)對(duì)泥泵進(jìn)行清理，所需的時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，在絞刀頭外部再設(shè)置一道格柵（見(jiàn)照片），降低石頭穿越雙層格柵卡住葉輪的概率。但此時(shí)，被攔截下來(lái)的石頭卡在兩層格柵的中間，又將產(chǎn)生兩個(gè)問(wèn)題：①如何取出是一個(gè)很大的問(wèn)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(shí)在挖掘密實(shí)粘土?xí)r，提供了更大面積的粘附支架，容易將絞刀頭粘密實(shí)，使絞刀頭在泥層打滾，同時(shí)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(jìn)行適度使用。

增加泥泵流道的過(guò)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(wú)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(guò)流面積（或過(guò)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(jì)都有其設(shè)計(jì)的最大過(guò)流面積，以保證泥泵的綜合性能指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)的要求。

所以根據(jù)實(shí)際的工況情況，對(duì)于這種多障礙物的工況，不妨適當(dāng)降低泵效和揚(yáng)程可，將800WN進(jìn)行加大過(guò)流能力的設(shè)計(jì)，要求過(guò)流通徑由原設(shè)計(jì)的φ280mm增加至φ350mm，此時(shí)的泵效由原來(lái)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(jìn)口邊半徑；③重新設(shè)計(jì)葉片型線；④為了保證主機(jī)功率，考慮效率下降比例，將葉輪直徑由φ1940降為φ1890。通過(guò)CFD分析，設(shè)計(jì)點(diǎn)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(guò)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(guò)格柵被泥泵輸送到泥塘。增加泥泵流道的過(guò)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(yú)，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(yú)，一些大塊的長(zhǎng)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(gè)方向的尺寸足夠卡住葉輪，使泥泵葉輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使柴油機(jī)功率瞬間超負(fù)荷。更為嚴(yán)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(yú)進(jìn)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(hù)設(shè)備安全，提高時(shí)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(jiàn)上圖），并在靠近泥泵斷的121#處設(shè)置間隔為300mm的格柵，使進(jìn)入吸管的漏網(wǎng)之魚(yú)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(shí)并不會(huì)恰好處于進(jìn)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(kāi)啟和關(guān)閉由操縱臺(tái)進(jìn)行控制。當(dāng)沉石箱裝滿障礙物，堵塞吸口時(shí)，可將橋架稍稍抬離泥層，通過(guò)開(kāi)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(shí)現(xiàn)兩道格柵阻止障礙物卡住葉輪流道。

結(jié)論

通過(guò)對(duì)葉輪流道的技術(shù)改造增加流道的過(guò)流直徑，使吸口格柵間距增加80mm，增大了障礙物的通過(guò)概率，從而降低清障頻率。另外通過(guò)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(jiǎn)單易行，大大縮短了清障的時(shí)間，提高了挖泥時(shí)間利用率。又解放了絞刀頭，恢復(fù)其強(qiáng)勁的切削能力。

當(dāng)然，由于受到泥泵設(shè)計(jì)性能的影響，流道的過(guò)流直徑不能無(wú)限制的放大，因此，降低清障頻率只能是相對(duì)而言。要徹底使吸口不致堵塞，保證挖泥船的時(shí)間利用率，還需在船舶進(jìn)場(chǎng)施工前，對(duì)施工區(qū)域的障礙物進(jìn)行徹底清理。

（作者單位：長(zhǎng)江航道局）