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)

隨著國家經濟發展，人民物質條件與生活需求不斷提升，港口建設已成為各國戰略發展的重要地位，港口不斷延伸，航道不斷加深，環保節能意識越來越高，耙吸式挖泥船高效泥泵的作用越發明顯。

1 泥泵改造

由于國民經濟發展，環境保護意識越來越強，新技術、新材料、新工藝的不斷運用，挖掘黏土效率和節能減排要求越來越高，新型高效泥泵的應用，一是可以適應各種土質，提高挖掘黏土效率。二是降低能耗，起到節能減排的作用。

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：常規泥泵：效率≤80%；高效泥泵：效率>80%

2.2 新型IHC 泥泵的結構特點

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，泵殼由內殼和外殼組成，內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構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構鋼或各種低合金結構鑄鋼鑄造而成。近幾年隨著技術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，新型IHC 泥泵葉輪材質為Maxidur5，國內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、漸開線和對數螺旋線型。新型IHC 泥泵采用對數螺旋線，對數螺旋線比其他曲線更符合流質質點在葉輪內作徑向和旋轉運動時的軌跡。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、曲線艙內泥泵，泥泵葉輪配備新型曲線設計。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。泥泵設計易于維護及維修，耐磨備件設計簡單并便于更換，泥泵通道為寬流道設計，不易堵塞。泥泵更新改造前后主要參數區別（見表1）。

表1 新舊泥泵主要參數區別

從更新前后泥泵的主要參數中可以看出，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 世紀由于技術的進步及科學的發展，設計、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，那么現在只需要1455kW，理論上節省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

根據燃油耗量計算公式：234g/kWh±5%。

每臺泥泵每小時節省燃油：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 結語

總體而言，由于新型IHC 泥泵運用了新技術、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能效果，不僅適用于各種土質，并且有明顯的節能效果，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，也是節能降耗的一個有效途徑，取得的經濟效益將更為顯著。