大型离心式泥泵叶轮磨损特性研究

文章应用欧拉-拉格朗日法计算离心式泥泵固液两相流流场,研究了泥泵叶轮表面的磨损规律。结果表明,随着泥沙浓度增加,叶轮表面的磨损值相应增加;叶轮的磨损最小值出现在高效区域;泥泵在高效区运行,叶轮磨损值较低。该方法对离心式泥泵的叶轮的优化设计和使用寿命分析有一定参考价值。     

泥泵磨损与汽蚀的数值模拟分析

应用FLUENT软件对疏浚工况下泥泵的固液两相流进行了数值模拟分析,研究了不同泥砂粒径和不同泥砂浓度下泥泵内的泥砂颗粒和压力分布,探讨了泥泵内磨损与汽蚀现象的发生与变化规律。结果表明：泥泵工作时为非均匀磨损,泥砂主要集中分布在叶片的非工作面和泵壳的圆周方向,这些部位的磨损比其他部位严重;泥泵汽蚀主要发生在叶轮非工作面进口附近和分流舌附近,且泥砂浓度越低,其产生汽蚀现象也越多。     

多石底质下耙吸船小流道泥泵的性能调整

针对耙吸船在俄罗斯布朗克工程中疏浚多石底质工况时,频繁出现块石堵泵、堵耙口等严重影响施工生产的难题,对耙吸船泥泵通道的通过能力及耙头格栅进行研究。采用泥泵相似性原理,从泥泵叶轮球面通道尺寸、叶轮切割对泥泵性能影响、叶片切割长度计算、叶轮切割操作等方面进行分析,调整泥泵叶轮通径以适应多石底质复杂工况。通过实施该方法,有效解决了多石底质下耙吸船小流道叶轮施工效率低的难题,单船过泵量平均提高44%,装舱生产率平均提高17%,周期生产率提高11. 5%。     

“新海马”轮高效泥泵性能及应用效果分析

针对“新海马”轮实际施工中存在效率偏低、适应性较差等问题,比选同类型船舶泥泵性能参数,优化泥泵叶轮设计。采用叶轮直径更小、转速更高的泥泵方案,其具有叶墙宽度大、球形通道截面为宽口等特点,并对泥泵的工程应用效果进行分析。结果表明,高效泥泵可拓展船舶的适用性,在提高挖泥及艏吹效率的同时降低船舶能耗,为耙吸式挖泥船泥泵选型提供参考。     

新型高效扭曲叶片的叶轮研制

针对原泥泵叶轮采用柱形叶片,导致过流通道较小、泥泵效率低的问题,在不改变叶轮外形尺寸的前提下,设计一款扭曲叶片的三叶片叶轮,对不同叶片数的叶轮输送清水和泥浆进行水力特性试验,分析泥泵的清水特性和泥浆特性,并且将两款不同叶轮的性能进行对比。结果表明,新开发的扭曲叶片的叶轮最大过流通道的直径增加了40%,泥泵效率提高了10%。研究成果可为类似工程提供参考。     

泥泵水力性能动态特征的数值模拟分析

在使用滑移网格模拟分析新设计的HDP-263-50-130-4型泥泵时,发现叶轮处于不同位置时,同一转速和流量下,泥泵的扬程、扭矩、效率均呈周期性的波动,该波动近似于正弦函数,各量波动幅度较大,波动周期等于叶轮转过两相邻叶片的夹角所需的时间 对于该型号泵,扬程的波动要领先力矩约0.21个波动周期,效率的波动领先力矩约0.34个波动周期;当叶轮的一个叶片转过蜗壳的第Ⅰ断面,且与此断面呈16.左右夹角时,泥泵达到最高效率,约为92％;当叶轮的一个叶片转向蜗壳的第Ⅰ断面且与其夹角约为29°时,泥泵效率最低,约为77％.经分析认为,泥泵水力性能波动的主因是运动叶轮与静止蜗壳之间的动静干扰,该干扰主要体现在叶轮相对涡舌的位置的变化引起涡舌周围流态的变化.     

基于克里金法的绞吸挖泥船泥泵磨损近似模型

针对绞吸挖泥船泥泵在工作中因泥浆含固体颗粒易磨损的问题，以某绞吸挖泥船泥泵为研究对象，综合考虑泥浆特性各因素对绞吸挖泥船泥泵磨损的影响，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值模拟对绞吸挖泥船泥泵的磨损情况进行分析，得到由泥浆成分(质量分数)和泥泵磨损构成的样本集。在此基础上，采用克里金法建立绞吸挖泥船泥泵磨损分析的近似模型，并进行近似模型的误差分析。结果表明该近似模型具有一定的精度，可在不开展CFD数值模拟的条件下对泥泵磨损进行较准确的预测，为泥泵可靠性设计提供便利。     

绞吸挖泥船短排距工况下泥泵节能技术

针对3500 m3/h系列绞吸挖泥船在较短管线输送距离时采用缩口减小流量的问题,通过对舱内泥泵和水下泥泵的叶轮进行叶片改型优化,实现泥泵扬程和功率的降低,并将改型叶轮应用于南通海门某疏浚工程.结果表明,"新海鹭"轮泥泵更换改型叶轮后,在3.4 km排距下采用双泵串联输送粉砂土质泥浆,两泵功率降低约500 kW,油耗减少...     

6500m3/h绞吸船用泥泵四叶片叶轮研发

为适应绞吸挖泥船超长排距时的施工需要,在6500m³/h绞吸挖泥船原三叶片高效高压泥泵的基础上,保证叶轮外形尺寸不变、叶轮流道通过能力不下降的情况下,分别对叶轮轴面和轴面流线进行水力设计,设计叶轮为四叶片扭曲叶片,并结合数值模拟对叶片包角进行优化计算,确定叶片包角为138°。通过模型泵试验,对比测试与模拟计算结果,验证叶轮的水力性能。通过对比四叶片与原三叶片高效高压泥泵的性能参数,预测两者在不同土质、不同排距下的生产率与能耗情况。结果表明,四叶片泥泵扬程比原三叶片高效高压泥泵提高了18 m以上,最高效率达到86%,且通过球径均为425 mm;土质为0.2 mm细砂时,研发泥泵的生产率提高了9%以上,排距提高了14%以上,耗功最小值降低了约3.5%。     

增大泥泵最大球形通道的方案

增大泥泵最大球形通道可以提升疏浚工程连续性,减少堵泵的风险,提高疏浚施工效率。泥泵最大球形通道和泥泵效率是泥泵设计中的矛盾点。针对上述问题通过调研提出了两种增大泥泵最大球形通道方案,采用数值模拟方法计算了3种方案的泥泵内部流场。通过对数值模拟结果的统计分析,对比3种方案泥泵的性能。确定了增大泥泵最大球形通道叶轮设计方案,为后续泥泵改造提供基础。     

影响疏浚船舶施工效率的因素

针对一艘万立方米疏浚船远海疏浚工程中挖取泥砂效率低的问题,对影响施工效率的因素进行全方位论证,采用数学模型分析的方法,通过对比现场3种泥泵的尺寸并分析不同类型泥泵对施工的影响,将施工中所测得的参数与流体力学原理相结合,并分析泥泵叶轮叶墙厚度和耙头格栅大小对挖取石块的影响。结果表明,疏浚设备中泥泵叶轮最小通流面积为施工效率低下的主要原因。该成果可为类似工程提供参考。     

“万顷沙”泥泵除气系统

在疏浚过程中泥泵内产生的气体大大降低了泥泵的效率。文章分析了泥泵内的气体是怎样产生的;而气体又是如何使工作效率降低的;怎样将泥泵内的气体排除。并详细介绍了"万倾沙"泥泵系统的组成及工作原理。结果表明:泥泵除气系统在理论上和实际使用中都能够提高疏浚效率。     

“浚江”船泥泵与短排距管路匹配分析

针对“浚江”小型绞吸挖泥船施工中,输泥管路较短、泥泵柴油机在额定转速工作时转速高和负荷高的问题,分析泥泵与标准管路输送清水时的匹配特性、泥泵与短排泥管路输送泥浆时的匹配特性。采用改进泥泵、管路工况条件的措施,达到泥泵与管路匹配的工况点,并对应用效果进行分析。结果表明,调整泥泵转速、使用小直径叶轮可充分发挥柴油机和泥泵的性能,保证工程的总体经济效益。     

大型疏浚泥泵固液两相流场特性的数值模拟分析

基于欧拉双流体模型对绞吸挖泥船大型泥泵进行固液两相流的非定常数值模拟计算，通过对比分析颗粒粒径、颗粒浓度、颗粒密度对两相流线、固相颗粒浓度分布等流场特性的影响，为提高疏浚泥泵的优化设计提供指导。模拟结果表明，颗粒物理特性对液相流线分布的影响较小，随着颗粒粒径增大，液相对固相的带动作用减弱；随着颗粒密度的增大，液相对固相的带动作用未减弱；随着颗粒浓度增大，液相对固相的带动作用增强；随着粒径和密度增大，颗粒分布不均性加强；随着颗粒浓度的增大，颗粒浓度分布均匀性加强，靠近叶片壁面浓度明显增大。对比了两种泥泵流道的颗粒浓度分布，通过叶轮流道的优化设计，可以减少颗粒在流道表面的集聚，降低泥泵磨损。     

叶轮旋向对喷水推进器噪声性能的影响

文章运用计算流体力学和直接边界元方法计算叶轮旋向对喷水推进器水下辐射噪声性能的影响。首先,采用计算流体力学方法计算和分析了某喷水推进泵的裸泵性能曲线,并与厂商数据比较以验证CFD计算方法;然后,计算某“船体+流道+喷水推进泵”的稳态流场,在此基础上计算喷泵内的非定常流场,并获得了叶轮叶片、导叶叶片、轮毂和外壳壁面上的偶极源以及固体壁面上的单元和节点信息;最后,采用直接边界元方法计算喷水推进泵的声场分布。结果表明：喷泵内最大压力脉动在叶轮进口处,压力脉动幅值从轮毂到轮缘逐渐增大;叶轮进口处的压力脉动幅值外旋泵比内旋的大,但在叶轮和导叶相互作用区域则相反;在10～1000 Hz内,叶轮和导叶相互作用区域对于辐射噪声的贡献是最主要的;内旋泵的总声压比外旋泵的总声压级大2.4 dB。     

挖泥船泥泵推力轴承现场修理技术

本文结合"芭坦安耐"轮舱内泥泵推力轴承的故障损坏情况,围绕挖泥船泥泵现场修理技术进行探讨。阐述了常见泥泵轴承损坏的成因,分析其故障原因,最终确立现场临时修理的应急方案,通过拆换轴承、轴承箱体磨损部位的应急处理等方法,"芭坦安耐"最终正常施工,并取得良好的经济收益。     

泥沙浓度对旋流泵性能影响的试验研究

城乡河网内杂物繁多,在进行水环境整治时需选择合适的疏浚机具以避免出现堵塞.由于旋流泵的结构设计为将叶轮置于泵壳后腔,因此可以解决清淤输送时的堵塞问题.选用旋流泵进行清淤输送时,其性能受泥沙浓度影响较大.旋流泵结构与常规泥泵存在显著差异,泥沙浓度对旋流泵性能的影响尚不明确.为此,该研究开展了旋流泵输送清水和不同浓度泥沙的...     

叶片包角对矿浆泵磨损特性的影响

基于计算流体动力学与离散元耦合的方法,结合磨损模型,在不同叶片包角条件下对泵磨损特性进行模拟.结果表明,叶轮中磨损最严重的区域位于叶片的工作面出口处,压水室的磨损较轻;随着叶片包角增大,叶片工作面的磨损减缓,磨损最严重的位置逐渐远离叶片出口,压水室的磨损量下降.     

径向和轴向间隙对喷水推进轴流泵特性影响数值分析

采用三维雷诺平均N-S方程和S-A湍流模型对不同叶轮间隙的喷水推进轴流泵流场及水力性能进行数值计算。计算中选取的相对径向间隙δ(径向间隙尺寸与叶轮直径之比)分别为0.2%,0.4%,0.6%和0.8%,选取的轴向间隙分别为10 mm,15 mm,20 mm和25 mm。计算结果表明:随着δ的增大,泵模型水力性能降低;当δ增大到0.6%时,小流量工况下泵模型的效率和扬程下降加快,设计工况下的叶片进口形成泄漏涡,泄漏损失增大;当轴向间隙增大到20 mm时,静叶吸力面出现分离螺旋点,易引发汽蚀,泵模型选用的轴向间隙为15 mm。     

模糊-PID控制在绞吸船水下泥泵自动调速中的应用

绞吸挖泥船装驳施工中,操作人员频繁调节水下泥泵电机转速以稳定管路内泥浆流速。针对这一问题,采用模糊-PID技术设计水下泥泵电机自动调速控制系统。该控制方法以流速作为自变量,以泥泵转速作为因变量,并将吸入真空、泥泵机功率及泥浆浓度作为安保条件,可以保证在装驳施工过程中泥浆流速持续维持在设定区间内。实际应用表明,模糊-PID控制在水下泥泵调速过程中具有反应快速、控制精准、鲁棒性好等特点,具有较好的推广价值。