浅谈新型IHC 曲线泥泵挖掘黏土效率及能耗对比分析

杨超宇

(神华上航疏浚有限公司，河北 沧州 061113)

随着国家经济发展，人民物质条件与生活需求不断提升，港口建设已成为各国战略发展的重要地位，港口不断延伸，航道不断加深，环保节能意识越来越高，耙吸式挖泥船高效泥泵的作用越发明显。

1 泥泵改造

由于国民经济发展，环境保护意识越来越强，新技术、新材料、新工艺的不断运用，挖掘黏土效率和节能减排要求越来越高，新型高效泥泵的应用，一是可以适应各种土质，提高挖掘黏土效率。二是降低能耗，起到节能减排的作用。

2 挖掘黏土效率及能耗分析

2.1 泥泵的分类

（1）按排压分类：低压：≤600kPa；中压：600 ～900kPa；高压：≥900kPa。

（2）按效率分类：常规泥泵：效率≤80%；高效泥泵：效率>80%

2.2 新型IHC 泥泵的结构特点

泥泵的主要部件为泵壳（包括吸入、轴端泵盖）、叶轮、叶轮轴、密封装置、轴端水封装置、轴承和支座、伸缩短管、排出短管等组成。

（1）泵壳。泥泵的泵壳为等宽的蜗壳形，泵壳由内壳和外壳组成，内壳用高耐磨合金铸铁或高铬铸铁整体铸造，而外壳一般由中碳结构铸钢或低合金铸钢铸造。

（2）叶轮。大型泥泵的叶轮一般由中碳结构钢或各种低合金结构铸钢铸造而成。近几年随着技术的进步及对金属材料的深入研究，叶轮材料开始使用高耐磨的高铬铸铁材质，新型IHC 泥泵叶轮材质为Maxidur5，国内制造的泥泵叶轮选用Cr26。常用泥泵的叶片线型有单圆弧、双圆弧、渐开线和对数螺旋线型。新型IHC 泥泵采用对数螺旋线，对数螺旋线比其他曲线更符合流质质点在叶轮内作径向和旋转运动时的轨迹。并且曲线叶轮的通流面积有所增大，泥泵不容易卡堵。

2.3 泥泵效率

新型泥泵是两套型号为IHC HRMD182-38-90的高效、双壳、曲线舱内泥泵，泥泵叶轮配备新型曲线设计。泥泵可以高低速控制，低速246r/min，高速336r/min，功率分别为1558kW和3215kW。泥泵适用于多种疏浚土质。泥泵设计易于维护及维修，耐磨备件设计简单并便于更换，泥泵通道为宽流道设计，不易堵塞。泥泵更新改造前后主要参数区别（见表1）。

表1 新旧泥泵主要参数区别

从更新前后泥泵的主要参数中可以看出，两台泥泵在高速挡时功率一样，在低速挡时新型IHC 泥泵功率减小1600-1558=42kW，但是，从挖掘黏土效率来看，便有了大幅度提高，改造前吹泥时泥泵泥浆浓度最高有1.4t/m³,一船次吹岸时间需要90min，泥泵更新改造后，吹泥浓度达1.7t/m³左右，吹岸时间只需要60min，大大提高了效率。

2.4 泥泵的能耗分析

国产早期泥泵的效率为70%左右，20 世纪90年代泥泵的效率提高至80%，21 世纪由于技术的进步及科学的发展，设计、制造的泥泵效率得到提效提升，达到88%，新型IHC 泥泵更新改造前后的效率特性曲线及其对比表2 所示。

从表2 可以看出，泥泵改造后，泥泵理论效率提高了3%。

表2 泥泵改造前后效率特性曲线

泥泵的效率是指泥泵的有效功率和轴功率之比。

泵的功率通常指输入功率及原动机到泵轴上的功率，故又称轴功率，主要是主推进柴油机传到泥泵轴的功率，用P表示。

有效功率即泵的扬程和质量流量及重力加速度的乘积，用Pe 表示。

从公式分析可以看出，泵的效率和泵的轴功率成反比关系，即泵的效率越大、轴功率越小。那么，泥泵理论效率提高3%，相对于疏浚同等时间内的相同土方量、即相同的有效功率，那么轴功率降低3%。假如改造前挖泥时功率1500kW，那么现在只需要1455kW，理论上节省45kW。

表3 表示泥泵改造前后功率特性曲线，假如正常挖泥时流量控制在4m³/s,那么改造前泥泵理论功率需要1400kW，改造后理论泥泵功率需要1120kW，理论上功率减小280kW。

表3 泥泵改造前后功率特性曲线

根据燃油耗量计算公式：234g/kWh±5%。

每台泥泵每小时节省燃油：280×234/1000=65.52kg。

从实际使用上分析，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)

分别从表4 和表5 对比可以看出，泥泵改造后在同一地点施工，燃油日耗减少：36-34.2=1.8（t）。

3 结语

总体而言，由于新型IHC 泥泵运用了新技术、新材料、新工艺，泥泵改造前后在相同的条件下，理论上泥泵改造后有较好的节能效果，不仅适用于各种土质，并且有明显的节能效果，取得了较好的施工效果。实践证明，新型IHC 泥泵改造是成功的，也是节能降耗的一个有效途径，取得的经济效益将更为显著。