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泥泵的昨天、今天與明天

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泥泵的昨天、今天與明天

發布日期:2019-02-23 作者:楊文 點擊:

泥泵的昨天、今天與明天

我國是最早用人工疏浚方法開挖運河、疏通河道、溝通水系、發展航運、進行排洪灌溉的文明古國。上可追溯到大禹治水,不少凝聚勞動人民智慧結晶偉大工程,今天還在發揮重要作用。

從疏浚工具來說,早在宋代就發明了“浚川耙”、“鐵掃帚”、“刮地龍”、“浚河鐵蒺藜”等疏浚維護工具。這些生產工具當時歐洲還未出現。漫長落后的封建社會,特別是近代半封建、半殖民地的社會從根本上阻礙了生產力的發展,解放前我國所擁有的疏浚設備及疏浚技術水平較之歐美先進國家有著很大的差距。新中國成立后,疏浚業開始得到恢復和發展。經過幾十年、幾代人的不懈努力,中國疏浚進入國際市場,并已取得巨大成就。

在現代疏浚裝備中,泥泵可謂挖泥船的“心臟”。這項疏浚核心裝備,走過了充滿艱辛的漫漫長路。 

第一階段:1953-1980年

新中國成立之初,受當時國際政治環境的限制,機械部石家莊水泵廠老一輩技術工作者勤奮學習蘇聯水泵設計技術,于60年代研制了第一代疏浚用泵。該產品結構見下圖:

該泵有兩種結構形式,其中PS型是臥式側面進水離心式砂泵,用于輸送砂礦漿體。該泵特點為:不拆管道即可拆卸泵體,安裝方便。兩個進漿口,任意選擇,便于設備布置。PN/PH型是臥式直管進水離心式泥泵。該泵特點為:雙殼結構,葉輪和護板間隙可以調整,效率高。

在當時相對落后的創業時期,技術人員攻難克堅,合力攻關,研制出泥泵耐磨系列材料,滿足了疏浚使用工況的壽命要求,填補了國內空白。

產品標準和耐磨材料標準的制定標志了第一代疏浚泵的研制成功,開創了國內設計、制造泥泵的新紀元。1976年機械部石家莊雜質泵研究所的成立也標志著我國多相流體管道輸送技術體系初步形成。

第二階段:1980-1990年

80年代初,石家莊泵業集團從澳大利亞沃曼公司引進了許可證技術渣漿泵產品,其中AH重型渣漿泵系列、G(GH)砂礫泵系列適用于河道疏浚清淤。該系列產品從工況效果、使用壽命、可靠性指標較第一代產品有了大幅度提高。

AH系列為單級、軸向吸入、臥式渣漿泵,為雙殼結構,具有抗磨蝕、承受更高壓力的能力,其結構見下圖:

圖片3.jpg圖片3.jpg 

出口角度可以按45度旋轉調整,模塊式結構,安裝、維護簡單。

G(GH)系列為單級、軸向吸入、臥式砂礫泵,單殼結構,具有良好的汽蝕性能及輸送礫石的能力。其結構見下圖:

圖片4.jpg 

出口角度可以按需要隨意調整,模塊式結構安裝、維護簡單。

同時公司引進了當時具有國際先進水平的澳大利亞沃曼公司耐磨白口鑄鐵系列材料技術。引進吸收高鉻白口鑄鐵的鑄造、熱處理、機械加工工藝,公司對耐磨鑄件的化學成分、金相組織、理化性能等進行更加深入的研究、改進和完善,并通過大量的工業性使用現場試驗驗證,形成了具有自主知識產權的耐磨白口鑄鐵國家標準。

引進的許可證產品和材料技術經過十年的消化吸收,市場推廣應用,基本完成了第一代疏浚產品和材料技術的替代,實現了升級換代,形成了第二代疏浚泵。 

第三階段:1990-1995年

從建國至80年代末期。我國各大港口的清淤疏浚船主要部件主要依賴進口荷蘭等產品。這種局面嚴重制約著疏浚業的發展。國內各大科研院所、疏浚單位也為國產化做出了堅持不懈的努力。90年代初期,以708所劉相文為代表的一批國內疏浚專家通過研究并逆向設計了進口疏浚船上的零部件圖樣,由船廠委托外協廠制作耐磨材質配件。但均處于非標產品狀態,未形成標準化、專業化的系列產品。此時,石家莊泵業集團也開始用耐磨白口鑄鐵制作大型泥泵過流配件,如:中國水電十三局的海貍系列泥泵配件,天津航道局、上海航道局大型泥泵備件等。單件重量最大到10噸,最大尺寸到5米,一舉打破了國外對泥泵配件的壟斷,同時也積累了大型泥泵的技術經驗,為自主研發大型和超大型泥泵奠定了基礎。

第四階段:1995-2003

90年代末期,國家從戰略層面考慮,實施了“百船工程”計劃。,石家莊泵業集團中標了水利部“百船”國產泥泵的研發任務,開發設計了250WN、300WN、450WN、500WN等中型挖泥泵。流量達到了6000m3/h。

該系列產品為單泵殼結構。托架形式采用獨立托架和泵箱一體兩種結構見下圖:

圖片5.jpg 圖片5.jpg

托架形式結構產品:采用稀油飛濺式潤滑,單級、單殼體、直管式吸入、臥式結構,吸入性能好,過流粒徑大。

圖片6.jpg 

泵箱一體結構產品:泵頭采用與托架式通用零部件,配用斜齒減速齒輪箱安裝,軸向尺寸短,占用船艙空間少。。

WN系列泥漿泵首次采用了機械密封結構,解決了泵動密封的泄露難題,首次運用了軸系動力模態分析技術,驗算整個軸系的振動頻率,利用高彈聯軸器合理調節軸系的振動指標。首次采用了計算機流體分析技術,利用CFD軟件進行流場分析計算,使產品設計更加準確,效率水平得到進一步提升。首次運用了有限元強度分析技術,產品結構設計水平也得到進一步提高。

第五階段:2003-2013

隨著疏浚技術發展、市場需求的推動,疏浚設備大型化發展提速。2004年石家莊泵業集團為上海航道局“新海虎”研制了國產1000WN挖泥泵主機。創造了當時國內大型泥泵的新紀錄。該泵采用:雙殼高壓水結構, L型螺旋式密封、葉輪進口唇圈輔助密封,壓力潤滑系統、高壓平衡密封水、砂水分離系統、水力流場分析、強度應力分析等一系列的新技術。

新海虎項目1000WN挖泥泵獲得了成功后,公司瞄準疏浚市場需求,相繼開發了:600WN、600WNQ、700WN、700WNQ、800WN、800WNQ、850WN、900WN、900WNQ、950WN等系列挖泥泵,至此大型挖泥泵形成全系列的標準產品。

繼上海航道局合作成功開發“新海虎”泥泵后,石家莊強大泵業集團與天津航道局展開了更加深入的合作,2009年以中交天津航道局有限公司錢獻國為項目組長的“大型挖泥船泥泵國產化開發研制項目”,促進了泥泵技術進一步升級。該項目聯合了石家莊強大泵業集團、清華大學、12所、河海大學等國內疏浚技術研究、疏浚設備制造能力最強單位聯合攻關。其科研成果 “通途號”TK1200型泥泵在實際工況中主要技術指標達到了國際先進水平,挖泥排量達到了25000 m3/h。緊接著“通恒號”、“通遠號”TK1000型泥泵相繼開發出來,顯示出優良的性能,其參數指標均達到了國際先進水平。該項目的泥泵技術取得了多項專利,在泥泵的各項技術領域均取得了重大科研成果:泥泵基礎理論化研究,泥泵多相流流場分析技術研究,泥泵轉子動力模態分析優化,水力模型和結構優化,耐磨材料性能優化研究,制造工藝技術,質量控制技術、運維管理技術等。建立起了完整的泥泵技術體系,接近并達到了國際先進水平。

這次項目的成功實施,不僅使得泥泵產品的技術體系水平得到進一步提升,更是產、學、研聯合一體化實施項目的完美典范。

2012年,石家莊強大泵業集團在此基礎上為馬來西亞34000m3超大型耙吸挖泥船研制了超大型泥泵,挖泥排量達到了30000 m3/h,是至今亞洲最大的泥泵。

隨著市場的推廣運用,WN系列泥泵逐步形成了第三代疏浚泵。

展望明天

中國大型現代化疏浚設備從無到有,從有到強,濃縮了幾代人的勞動成果。在大數據時代的今天,展望未來的新技術發展:

1、水力多相流分析技術

利用計算機分析技術,針對不同顆粒直徑、不同粘性、不同比重、氣固液多相流混合介質的性能預測。

2、泵零部件的磨損預測

預測磨損、承壓工況下零部件的壽命和準確的維護周期,提高設備的穩定性、安全性。

3、泵智能化系統

泵機組遠程監控智能系統:檢測設備的運轉性能,自主學習和預測,根據工況變化自動優化調節。該技術會隨著智能科技的到來將得到迅猛發展。

4、非金屬材料的發展

在耐磨金屬材料為主導的今天,高強度非金屬耐磨蝕材料也將登場。陶瓷、聚氨酯、特種橡膠等非金屬材料將是泥泵過流件材質的另一種選擇,

5、面向深海工況的新型泥泵系統

隨著疏浚向海洋采礦領域發展,大挖深水下泥泵和深海采礦泵提升系統將得到進一步研究。

本文網址:http://www.qcwfto.live/news/475.html

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