绞吸式挖泥船泥泵-管线系统匹配优化设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

我国江河湖海众多，水域海域面积广阔，水量充沛，水系多样，拥有丰富的水资源，但我国内河水域有含沙量较大等特点，江河湖泊泥沙淤积问题严重，大量淤积的泥沙使得河湖的通航、蓄洪能力降低，对人民的生命财产造成严重威胁，因此对河道进行疏通、对各个水域进行清淤疏浚是一项长期和艰巨的任务。另一方面，在港口、航道的开挖维护工程，海滩的吹填工程等工程中疏浚技术也发挥着重要的作用。而挖泥船是现代疏浚工程中最常用的疏浚设备之一，为适应不同工程的施工需要，挖泥船的种类日益增多，其中，绞吸挖泥船是近年来最常见、使用最广泛的一种水力疏浚式挖泥船，绞吸式挖泥船的基本原理是通过绞刀来切削土层，并将切削后的泥土通过泥泵的抽吸由绞刀底部的吸口进入管道运送至其他区域^{[1]~ [3]}。

绞吸式挖泥船整个系统的构成主要包括船体、定位桩系统、主柴油机系统(驱动泥泵专用)、辅助柴油机系统(提供系统电力和液压系统工作能源等)、泥浆管道输送系统(包括泥泵、吸排泥管和相关仪表)、绞刀切削系统、台车移位系统、斗桥横移系统、液压驱动和作业综合控制系统等^{[4]~ [5]}。泥浆管道输送系统由吸泥管、泥泵、柴油机和排泥管等多个部分构成，是水力疏浚式挖泥船中最复杂和最关键的部分，其能耗占整个疏浚系统总能耗的80%以上，因此管道输送是挖泥船施工过程中的重要环节，不同泥浆土质、浓度、流量、输送距离都会引起管道阻力特性和泥泵特性曲线的变化，并且实际疏浚作业过程中疏浚土质、地理形态和作业环境的性质都比较复杂，输送的物质的构成也十分复杂，对泥浆的浓度控制和流速控制比较复杂困难，还没有比较准确可靠的挖泥船泥浆管道输送系统运行状态评价方法，所以在实际疏浚施工过程中泥浆管道输送系统的实际效率比理论效率要低很多^[6]。另外，泥浆管道输送系统又是疏浚施工最容易出问题的环节，容易出现诸如管道堵塞、泥泵气蚀或卡堵、爆管裂管等故障，处理起来也比较麻烦。因此掌握好泥泵-管线系统的特性变化规律并进行合理的匹配优化设计可以提高输送效率，降低施工能耗^{[7]~ [9]}。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

绞吸式挖泥船主要通过绞刀来切削土层，并将切削后的泥土通过泥泵的抽吸由绞刀底部的吸口进入管道运送至其他区域，因此管道输送是挖泥船施工过程中的重要环节，不同泥浆土质、浓度、流量、输送距离都会引起管道阻力特性和泥泵特性曲线的变化，因此掌握好泥泵-管线系统的特性变化规律并进行合理的匹配优化设计可以提高输送效率，降低施工能耗。

1）泥泵的特性分析。挖泥船所用泥泵通常为离心泵，根据给定的施工参数可以绘制出泥泵的运行特性曲线，泥泵在额定转速下有一个最高效率点，其对应的点称为最佳工况点，从经济角度出发，应尽量使泵运行在最佳工况点上。

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张文波, 何希杰. 挖泥船与挖泥泵技术发展概述[j]. 通用机械, 2008(8):20-24.

[2] 彭建军, 井绪东. 常见挖泥船疏浚特性及选型[j]. 浙江水利科技, 2004(6):87-88.

[3] 何炎平, 谭家华. 大型自航绞吸式挖泥船的发展和有关问题的思考[j]. 中外船舶科技, 2008(2):8-13.