吸鱼泵研究进展

2020-03-04李明光吕景福

湖北农机化 2020年23期

关键词：罐式离心式泵送

刘莉李明光马波吕景福

(武汉市农业科学院，湖北武汉 430065)

0 引言

随着现代渔业的发展，吸鱼泵开始广泛用于水产养殖、渔业捕捞等场合，显著提高了渔货产量和质量，降低了劳动强度。本文介绍了吸鱼泵的主要类型和国内外研究现状，为吸鱼泵的设计和应用提供参考。

1 吸鱼泵

国外从20世纪20年代开始研制吸鱼泵，美国、前苏联等国在20世纪50年代开始较广泛使用吸鱼泵。我国从20世纪60年代开始研制吸鱼泵。当前常见的吸鱼泵形式主要有离心式鱼泵、真空式吸鱼泵、射流式鱼泵等。

1.1 离心式鱼泵

离心式鱼泵由壳体和叶轮组成。其原理是叶轮旋转产生的离心力，在进口处产生负压，将鱼水混合物吸入，经泵壳和出口排出。离心式鱼泵大多为双叶片，流道较宽，以减小对鱼的损伤。离心式鱼泵结构简单紧凑，效率较高，但泵内存在运动部件容易造成鱼体损伤，通常用于鱼苗和成鱼，较少用于活鱼[1]。根据工作方式可分为固定式和潜水式。固定式离心鱼泵安装在地面或渔船上，启动前通常要先注水才能使用。潜水式离心鱼泵工作时浸没在水中，启动前无须注水[2]。

图1 Aqua-Life离心式鱼泵[3]

国内离心式鱼泵相关研究集中在参数设计、流场仿真、实验验证等方面。刘平[4]等设计了一款离心式鱼泵，通过流场仿真验证了性能参数，并进行了模拟实验；王伟[5]等对吸鱼泵模型进行了设计，采用数值模拟方法分别对单相流和两相流仿真分析，得到泵在不同工况下的性能。

国外离心式鱼泵技术成熟。冰岛VAKI公司研制的离心式鱼泵能转运重0.2g～1.2kg的鱼，最大泵送能力为450m3/h。VAKI泵安装在推车上，方便移动，还带有无线遥控功能[6]。美国Aqua-Life公司的离心式鱼泵根据驱动方式可分为电机驱动和液压驱动，最大泵送能力为749m3/h[7]。

1.2 真空式鱼泵

真空式鱼泵主要由罐体、真空泵、阀门、吸入管、排出管等组成。其原理是使用真空泵将罐体抽成真空，通过吸入管将鱼、水吸入罐体，再通过排出管排出。真空式鱼泵内部无运动部件，对鱼损伤小，通常用于活鱼转运。真空式泵工作时，为了避免负压对鱼造成损伤，负压不宜太大，一般吸入管长度小于3.5m[7]。为了防止外界空气进入影响抽吸效率，吸入管需浸没在水中。由于吸鱼过程是间歇式的，吸口能力较差，泵工作时需将吸口对准鱼[8]。针对单罐式真空吸鱼泵间歇式工作、效率较低的缺点，通过并联一个罐体，采用两个罐体交替吸取，将间歇式工作变为连续工作，能够大幅提高工作效率。

国内真空式鱼泵相关研究集中在参数设计、实验研究等方面。郭建平[10]等设计并试制了一台真空吸鱼泵，性能基本达到设计要求；郭建平[11]等还设计了一款连续式真空吸鱼泵，通过并联一个相同规格吸鱼桶，将间歇式吸鱼系统变为连续式鱼系统，大幅提高工作效率；袁军亭[12]等运用增大真空容积制造负压的原理，试制了抽气、排气相结合减压的改进型鱼泵样机。

图2 Canavac真空式鱼泵[9]

国外真空式鱼泵技术成熟，加拿大inventive marine公司的Canavac系列真空式鱼泵能够转运重50g～20kg的鱼，单罐泵送能力达5～100t/h，可通过电力、柴油或液压驱动。根据结构形式和大小不同，可分为单罐式、双罐式、微型式等。双罐式通过并联一个罐体实现连续转运，泵送能力达到20～400t/h。微型式主要用于小型鱼类和鱼类孵化场等小流量应用场合[9]。美国ETI公司的Transvac系列真空式鱼泵根据结构形式分为单罐式、双罐式和三罐式。单罐泵送能力达10～120t/h，三罐式泵送能力达250t/h。

1.3 射流式鱼泵

射流式鱼泵由吸管、喷射腔、压出管等组成。其原理是利用高速工作流体从喷嘴射出，连续带走吸入室空气，在吸入室产生真空，鱼水在大气压力作用下输送到吸入室，与工作流体混合后经过喷射腔和压出腔排出。射流式鱼泵内部无运动部件，对鱼损伤小，可用于活鱼转运。具有结构简单、可靠性高、启动迅速、自吸能力强等优点，但效率较低[2]。

国内射流式鱼泵相关研究集中在结构设计、数值模拟和实验验证等方面。黄小华[13]等设计了一款射流式鱼泵，对性能参数进行了计算；徐茂森等[14]设计了一台射流式鱼泵，并通过数值模拟和高速摄影方法进行了研究，结果表明剪切层是造成转运过程中鱼鳞片脱落的主要原因，由于鱼在泵内时间极短，不会导致鱼死亡；徐茂森[15]等还研究了喉管与喷嘴截面积比对射流式鱼泵输送性能及鱼损的影响；黄道沛[16]等在射流式鱼泵排鱼管加装一条减压管，降低了排鱼管压力，减小对鱼的损伤；徐英士[17]等设计了一款组合式射流吸鱼泵，通过疏水提高了箱内供射流器泵出的鱼水密度，提高了吸鱼泵的工作效率。

图3 射流式鱼泵原理图[15]

国外射流式鱼泵技术成熟，美国ETI公司的silkstream系列射流式鱼泵能够转运鲶鱼、虾、鲈鱼、鲷鱼、鲑鱼、罗非鱼、鳟鱼等水产养殖产品，在挪威、苏格兰、爱尔兰、法国、希腊、加拿大、智利等国家的养鱼场有广泛应用。能够用于转运重50～10kg的鱼，泵送鳕鱼80-120t/h，鲱鱼160t/h。该系列泵还包括去水装置、去除鱼虱功能和计数功能[18]。