一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法
2023-12-12 23:09:47 1
專利名稱：一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法
技術領域：
本發明屬於疏浚工程技術領域，特別是涉及一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方 法。
背景技術：
目前，絞吸式挖泥船具有連續作業、生產效率高、施工成本低等特點。絞吸船施工 過程中，泵 管線 泵機的匹配決定施工的工況。常規情況下，每一條絞吸船所配的排出管 徑是一定的。由於土質條件無法改變，輸送工況的調整多是靠改變泵機轉速，泵的串聯數量 來實現，更換葉輪，濃度控制，管頭加縮口等方式。以上方法操作都很簡單方便，然而都具有 很大的局限性，泵性能的改變只能在一定範圍內起作用，相同流量下功率油耗都不可能有 大的改變；高濃度施工很難控制，降低濃度疏浚施工並不可取；加縮口的方式可以改變管 線特性，但只會增加管線阻力增加油耗，不利於節能減排。
發明內容
本發明為解決現有技術存在的問題，提供了一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方 法。本發明目的是提供一種具有施工設備利用率高、時間利用率高，使工程工期提前， 節省了大量人力物力成本，社會經濟環保節能減排效益顯等特點的絞吸式挖泥船管線變徑 施工方法。本發明絞吸式挖泥船管線變徑施工方法採用如下技術方案
一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，挖泥船採用泵和管線進行絞吸挖泥施工，其特 點是泵和管線絞吸挖泥施工時，採用管線變徑方式來適應泥泵特性，達到挖泥船相匹配的 施工工況。本發明絞吸式挖泥船管線變徑施工方法還可以採用如下技術措施
所述的絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，其特點是採用管線變徑方式來適應泥泵特 性時，依據泥泵工況、泥泵驅動特性、土質臨界流速、管線磨阻係數，改變排泥管徑進行輸送 施工。所述的絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，其特點是土質臨界流速為鵝卵石土質 臨界流速。所述的絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，其特點是管線磨阻係數採用細粉砂土 質沿程阻力係數。具體來說本發明針對工程土質、船舶設備等現場情況，管徑的變換分增大或減小 兩種情況，其解決的問題特點有
A、管徑增大施工
1)輸送距離較長，用原管徑施工排壓較大，流量較低；
2)原始管徑施工時流速高於土質臨界流速有較大餘量，即流速可以適度降低，不會低於臨界流速，不易產生堵管現象。3)泵機負荷有較大裕量，泵機低負荷運行。B、管徑縮小施工
1)用原設計管徑施工時排壓較高，流速較小；
2)土質粒徑較大或易成團塊，臨界流速較高，原始管徑施工時流速不明顯大於土質臨 界流速；
3)輸送距離較短，泵機負荷不足。當本方法採用後以上問題均相應解決，並且顯著提高產量減小萬方油耗，具體表 現有
A、管徑增大施工
1)當長吹距施工時增大了施工流量，提高了泵機負荷，充分利用了泵機的功率儲備，增 加了產量，主機功率發揮更充分，燃油更經濟。2)所以增加管徑即增加了水力半徑，同時由於流速下降，磨阻及磨損將明顯減小， 相同濃度，萬方產量的油耗會顯著降低，管線的耐磨壽命也將延長。3 )降低了輸送壓力，使封水泵壓力能夠滿足運行，泥泵結構承壓可以滿足要求，管 線，泥泵壓力都有明顯降低，利於保護設備。4)通過換管徑施工，增加了船舶的適用性，變單船長距離高濃度吹填不可能為可 能，在一定吹距範圍內可以不用接力泵船進行施工，節約了大量的人力、物力、安全等方面 成本。B、管徑縮小施工
1)增加了流速，降低了臨界流速，從而使水流攜沙的粒徑及濃度可以增加。2 )減小了流量，進而可以降低泵機負荷，可以避免超負荷現象發生。而相比之下加 縮口的施工方式不能提高管道內的整體流速，不能降低臨界流速，不利於提高攜沙粒徑及 施工濃度，並且在輸送大顆粒或易成團塊泥質時，加縮口容易產生堵塞。3)避免使用極低的濃度施工，增加了產量，從而提高生產率，縮短施工總工期，提 高經濟效益。4)通過換管徑施工，變不可能為可能，增加了船舶的適用性，尤其適於泵或泵機設 計功率相對較小的船舶。本方法應用的分析技術有
絞吸船管線變徑施工是綜合考慮輸送系統的濃度、流量、排壓、泵轉速等各種工藝參數 之間相互影響，相互制約關係而提出的，事實上根據具體情況，變徑施工又可分為增加管徑 與縮小管徑兩種。但其基本原理是相同的，都需要進行泥泵工況的分析、泵機功率分析與臨 界流速的分析。本發明具有的優點和積極效果
絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，由於採用了本發明全新的技術方案，與現有技術相 比，絞吸船管線變徑施工是綜合考慮輸送系統的濃度、流量、排壓、泵轉速等各種工藝參數 之間相互影響，相互制約關係而提出的，事實上根據具體情況，變徑施工又可分為增加管徑 與縮小管徑兩種。但其基本原理是相同的，都需要進行泥泵工況的分析、泵機功率分析與臨 界流速的分析。
本發明採用絞吸船變管徑施工工法，提高了施工設備利用率、時間利用率，使工程 工期提前，節省了大量人力物力成本，社會經濟環保節能減排效益顯著。
圖1是本發明泥泵工況分析結構示意圖； 圖2是變徑施工方法分析系統結構示意圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的技術內容、特點及功效，茲列舉以下實例，並結合附圖詳 細說明如下
實施例1
參照附圖1和圖2。一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，挖泥船採用泵和管線進行絞吸挖泥施工， 泵和管線絞吸挖泥施工時，依據泥泵工況、泥泵驅動特性、土質臨界流速、管線磨阻係數，改 變排泥管徑進行輸送施工。採用管線變徑方式來適應泥泵特性，達到挖泥船相匹配的施工 工況。絞吸挖泥船輸送系統匹配分析系統，應用運籌學理念建立絞吸船輸送匹配分析系 統，包括泥泵工況的分析、泥泵驅動特性的分析、不同土質臨界流速的分析、管線磨阻係數 的反分析內容。改變排泥管徑來調整輸送系統流速及磨阻係數，進而改變系統的運行工況 點，改變泥泵驅動機的負荷，使輸送濃度及流量可以提供，從而提高產量。泥泵工況計算方法，包括泥泵曲線的過點插值擬合方法，多泵系統的運行特性疊 加算法，不同土質的泥泵流量揚程特性分析方法，泥泵提供的能量與管線系統消耗的能量 平衡算法。具體實施過程
1.泊位減小管徑施工
在管線總長1000 1800m的情況下，採用三泵串聯Φ 600mm管線挖吹砂卵石施工，使
船舶生產率得到較大幅度提高。變徑前碼頭預留泊位處土質顆粒較大，臨界流速較高，如果採用Φ 700mm管徑輸 送，施工濃度極低，容易發生堵管現象。而在使用Φ600πιπι管線的情況下，由於管路截面積 變小，流速變大後可高於臨界流速，同時船管截面仍為Φ 700mm不變，流速及流速波動相對 較小，在一定程度上給了挖泥設備一定的安全運轉係數。改成Φ 600mm管線施工後，船的生產率由原來的每小時318方提高到558方，截至 6月30日，共計完成工程量45.討萬方，在相同工期內約提高了 12. 08萬方的砂卵石產量。2.圍海造地工程長距離增大管徑吹填
圍海造地工程施工挖泥船，輸泥距離約8700m，濃度30%左右，施工時排壓約1. 7Mpa,流 速約5m/s，生產率2000m3/h左右。隨著施工進展，輸泥距離逐步要增至12000m左右，如繼 續採用Φ 800mm管徑施工，則排壓將增至2 Mpa以上，對泥泵和排泥管線的安全會造成很大 威脅，施工萬方油耗也會有較大提高。為解決生產率降低、油耗增加、特別是設備安全問題。 經技術人員建議將Φ 800mm排泥管改為Φ 900mm排泥管。相比之下採用Φ 900mm管線，施工流量更大，排壓更低，萬方油耗更省。採用新方法後，濱海船型最長吹距達到12km，節省了 接力泵船，保證了施工人員的安全，取得巨大的社會效益與經濟效益。
權利要求
1.一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，挖泥船採用泵和管線進行絞吸挖泥施工，其 特徵是泵和管線絞吸挖泥施工時，採用管線變徑方式來適應泥泵特性，達到挖泥船相匹配 的施工工況。
2.按照權利要求1所述的絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，其特徵是採用管線變徑 方式來適應泥泵特性時，依據泥泵工況、泥泵驅動特性、土質臨界流速、管線磨阻係數，改變 排泥管徑進行輸送施工。
3.按照權利要求1所述的絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，其特徵是土質臨界流速 為鵝卵石土質臨界流速。
4.按照權利要求1所述的絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，其特徵是管線磨阻係數 採用細粉砂土質沿程阻力係數。
全文摘要
本發明涉及一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法。本發明屬於疏浚工程技術領域。一種絞吸式挖泥船管線變徑施工方法，挖泥船採用泵和管線進行絞吸挖泥施工，其特徵是泵和管線絞吸挖泥施工時，採用管線變徑方式來適應泥泵特性，達到挖泥船相匹配的施工工況。本發明具有絞吸船輸送系統合理匹配，增大流量或增大流速，能顯著提高產量降低油耗，節能減排效果顯著，施工設備利用率高、時間利用率高，使工程工期提前，節省了大量人力物力成本，社會經濟環保節能減排效益顯等優點。
文檔編號E02F3/88GK102146687SQ20111004701
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者劉昊, 周泉生, 宋智文, 張德新, 徐恩嶽, 楊俊釗, 田桂平, 秦亮, 趙鳳友, 趙素芳, 鍾志生, 高偉 申請人:中交天津航道局有限公司, 中交天航港灣建設工程有限公司, 中交天航濱海環保浚航工程有限公司