绞吸式挖泥船减小管线磨损方法及经济性分析

绞吸式挖泥船减小管线磨损方法及经济性分析绞吸式挖泥船减小管线磨损方法及经济性分析 摘要：9029 型绞吸式挖泥船在疏浚排距 2.5km~4.0km、扬程10m 左右、土质以砂岩及泥岩为主的软岩的施工条件下，开挖难度大，排出泥浆浓度仅为 3~6%。且该工况下，常规开挖方法的管线磨损情况严重，不经济。本文以巴基斯坦卡拉奇深水港疏浚工程为例，讨论通过降低管道内流速以减少管线磨损的优化方法，并对其经济性进行分析。 关键词：管线、降低流速、减小磨损、经济性 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 绞吸式挖泥船排泥管线的消耗磨损主要与材料颗粒和管内流体流速有关：颗粒大、流速大情况下管线磨损程度大。在开挖硬土质（软岩）时，土质颗粒基本是不变的，为了减缓排泥管线的磨损速度、延长管线使用寿命、提高经济效益，最好的办法就是降低排泥管线内流体的流动速度。本文参考巴基斯坦卡拉奇深水港疏浚项目实际资料，以 9029 型绞吸式挖泥船为讨论对象，选定强度在0~4Mpa、标贯击数在 100bls/210~10mm 的软岩（砂岩泥岩）为开挖土质，施工排距为 2.5~4.0km（水上自浮管 650m、其余为水下潜管加岸上管）的工况条件进行探讨说明。该工况存在土质挖掘难度大，管内浓度较低（3~6%）等特点。 2 减小管线磨损的思路 根据相关资料【1】，疏浚材料管道运输过程中，管道内壁磨损主要与：疏浚材料颗粒大小、管内流体的流动速度、管道钢材料三个因素有关。通过数据建模可将磨损程度与流体速度及颗粒粒径用下式进行表达： 其中为磨损率，为颗粒代表粒径，为流体流速；、为常数，与管道材质有关。从式中可以看出，在钢管材料相同的情况下，在极限颗粒范围内，疏浚材料的颗粒越大，对管线的磨损就越大；在极限流速范围内，流速增大对管线磨损就越大。在本文设定工况条件下，钢管材料及材料颗粒可视为定值，故降低管内流体流速是减少管线磨损是唯一方法。 由于降低流速有可能导致排泥管内材料堵塞，需要确定管内临界流速【2】： 式中为流体浓度(%)；为流体中携带颗粒的代表粒径(mm)；为重力加速度(m/s2)；为输送管道直径(m)；为代表粒径土质对应密度。将相关数值带入方程后可得 9029 型绞吸船在一定工况下的临界流速为： 。 参照实际生产数据，在该工况下，疏浚材料中含有砂岩和泥岩块体：其平均粒径约 5cm 左右，总含量不超过 20%。考虑排距2.5~4.0km、浓度 3~6%的情况，实际生产流速取 4.8m/s。 实际项目相关数据（...