两相流潜水泵疏浚系统中加压站位置范围的确定方法

摘要

本发明公开了两相流潜水泵疏浚系统中加压站位置范围的确定方法，适用于江河湖泊的疏浚及远距离输沙，利用建立的数学模型计算出疏浚系统输送泥浆时泥浆管路的水力坡度，然后根据所选用的管道的材质，以及疏浚平台上的潜水泵和加压站的泵的性能参数，确定所述疏浚平台与加压站之间的间距范围。该方法改变了以往根据施工经验和施工惯例来大致确定加压站位置的方法，使疏浚系统得到优化运行，提高了系统的安全性和利用效率，节约了输沙能耗，具有显著的经济效益。

主权项

1.两相流潜水泵疏浚系统中加压站位置范围的确定方法，其特征在于，所述加压站均采用闭式加压方式，疏浚平台与加压站之间相隔一定间距布置，根据所选用的管道的材质，以及疏浚平台上的潜水泵和加压站的泵的性能参数，确定所述疏浚平台与加压站之间的间距；确定的依据是：L1min＝(H0+H1-K1Pmax)/im (1-1)L1max＝K2H0/im (1-2)L2min＝(H0+H1+H2-K1Pmax)/im (1-3)L2max＝K3(H0+H1)/im (1-4)式中：L1min——第一加压泵站距离疏浚平台的最小距离；L1max——第一加压泵站距离疏浚平台的最大距离；L2min——第二加压泵站距离疏浚平台的最小距离；L2max——第二加压泵站距离疏浚平台的最大距离；H0——疏浚平台上潜水泥浆泵在工作转速下的扬程；H1——第一加压泵站在工作转速下的扬程；H2——第二加压泵站在工作转速下的扬程；Pmax——管道允许的最大承受压力，与选用管道的材质有关，超高分子量聚乙烯管，取Pmax＝0.7Mpa；钢管，取Pmax＝0.5Mpa；K1——管道承压安全系数，K1＜1，且K1越小越安全；K2——管道加压输送可靠系数，K2＜1，且K2越小越可靠；im——为泥浆管路的水力坡度；$i_m=\alpha \frac{{\rho }_m}{\rho }{i}_0+11{\mu }_s{C}_v\left(\frac{{\rho }_s-{\rho }_m}{\rho }\right)\frac{v_t}{V}---(1-5)$ i_0=\frac{{\mathrm{\lambda V}}^2}{2\mathrm{gD}}---(1-6)$ v_t=54.5\left(\frac{{\rho }_s-\rho }{\mu }\right)d_s^2---(1-7)Cv＝(1-\epsilon )Cvd\; (1-8)$ \frac{1}{\sqrt{\lambda }}=-2\lg [\frac{\mathrm{Ks}}{3.89D}+\frac{5.58}{{\mathrm{Re}}^{0.9}}]---(1-9)式中：i0为清水管道的水力坡度；\rho ，\rho s和\rho m分别为清水，泥沙和泥浆的密度；Cv为浆体的体积浓度，Cvd为泥沙的当量体积浓度，即抽送到目的地后自然堆积的泥沙的体积占泥浆总体积的百分比，\epsilon 为自然堆积的泥沙的孔隙率，\epsilon ＝0.5；V为浆体管道中的平均速度；vt为泥沙的自由沉降末速，ds为泥沙平均粒径，\mu ＝0.01泊；\mu s为管底推移质颗粒与管道底部摩擦系数，\mu s＝0.37～0.75，\alpha 为修正系数，通过现场试验得到\alpha ＝1.225；D为管路内径；g为重力加速度；\lambda 为管路的摩阻系数；Re为雷诺数；Ks为管道的当量粗糙度，钢管的当量粗糙度取Ks＝0.05mm，对于超高分子量聚乙烯管，Ks＝0.02mm。$$$$