150SPW砂砾泵在放淤固堤施工中的应用（邢天明,王文东,张红,冯星,杨潇）

摘 要：在放淤固堤施工中通过对150SPW砂砾泵的技术改进，进行了三方面应用研究：APD-1型自吸式并联抽沙船以3-6台砂砾泵并联进行抽沙作业；将150SPW砂砾泵与原接力泵进行并联，作为接力泵进行放淤施工；将2台或多台150SPW砂砾泵并联作为主泵或接力泵代替原接力泵进行放淤施工。150SPW砂砾泵已广泛应用于黄沁河放淤固堤施工，并发挥了很好的作用。

关键词：150SPW砂砾泵 放淤固堤 应用

1、概述

黄河放淤固堤施工始于上世纪70年代末，目前主要有以下两种施工方法：组合泵淤和船淤。组合泵淤是利用4PL或6PL泥浆泵在陆地造浆，然后通过一级或多级接力泵输送至淤区施工；船淤是利用抽沙装置在水上作业直接或通过一级或多级接力泵输送到淤区施工。目前组合泵淤施工的接力泵主要有10EPN-30、250ND-22、8PS等三种泵型，船淤施工多采用简易式挖泥船，采沙设备多使用上述三种泵型进行采沙。

在实际工程施工中，由于放淤施工排距不同，并受土质、电力配套设施及土场等原因限制，接力泵的配置以及接力泵与管道的匹配上存在不合理因素，鉴于此情况，我们开展了150SPW砂砾泵在放淤固堤施工中应用的研究。

2、150SPW砂砾泵的应用研究

2.1 基本研究思路

我们结合黄河施工特点及放淤固堤施工实际情况，因地制宜，根据150SPW砂砾泵的特性，开展了以下三个方面的研究：

2.1.1以简易式挖泥船为基础，借鉴并联抽沙平台与简易式挖泥船各自的优点，研制成功APD-1型自吸式并联抽沙船,该项目被专家认为整体达到国内先进水平，并获河南局06年科技进步奖。抽沙船以3-6台150SPW砂砾泵并联进行抽沙作业，12t铁船作为载体，进行船淤施工。

2.1.2将150SPW砂砾泵与原接力泵进行并联，作为接力泵进行放淤施工。

2.1.3将2台或多台150SPW砂砾泵并联作为主泵或接力泵代替原接力泵进行放淤施工。

2.2 150SPW砂砾泵的关键改进技术

2.2.1 150SPW砂砾泵的工作原理及效率

含沙水流在流过泵的过流部分比如叶轮进出水接管和泵壳等有各项水力损失，包括沿程水力损失和局部水力损失，以及撞击、涡流等损失。根据能量平衡原理，所需的水泵实际扬程可表示为：

在实际中，水泵扬程H一般用实测方法求得，即测出泵进出口的压力，在根据所测流量测出进出口断面的平均流速带入扬程公式即可求出扬程H，对于实际应用的卧式离心泵，其扬程还可以采用下式估算：

式中D2表示泵的叶轮外径，n表示泵的额定转速，KH表示泵的与转速有关的系数，其值可通过相关表格查出。

所采用砂砾泵的主要性能参数计算公式如下式所示：

上式中N指泵的功率，Q指泥浆流量，Ht指泵的扬程，Nz指输入泵的轴功率，泵的效率通常采用效率曲线表示。

2.2.2 150SPW砂砾泵的改进

在研制APD-1型并联抽沙船过程中150SPW砂砾泵关键技术改进已完成包括叶轮的改进和密封的改进

①叶轮的改进包括

（1）将原来的两段弧型叶轮改为对数螺线型叶轮。

（2）调整叶轮的安放角度。

（3）调整叶轮的包角。

改进后通过试验，叶轮的使用寿命由原来的2万m3更换一次叶轮变为5万m3更换一次叶轮，泵的工作效率提高约10%。

②密封技术的改进

密封的改进是将角式密封改为口环式密封。从而减少了口环泄露，提高了泵的真空度和浆体浓度，从而提高了生产效率。

2.2.3 150SPW砂砾泵的应用改进

①150SPW砂砾泵与10EPN泥浆泵并联作为接力泵时传动系统的改进

在河南原阳黄河堤防加固工程施工中，加压泵为10EPN泥浆泵，配套电机功率155KW，管径? 400，相应变压器为250KVA。在施工过程中，加压泵经常超负荷，造成电机烧毁，解决电机烧毁的办法有两种，一种是将10EPN配套电机改为200KW相应变压器调整315KVA；第二种是在10EPN 加压泵旁边并联一种接力泵，相应调整变压器或不作调整。变压器的调整需要报请电力部门同意，手续繁琐至少一个星期才能解决，在工期较紧的情况下，只能基于对变压器尽量不作调整。按第二种方案只能配备一台30KW或37KW电机泵与加压泵并联施工，可不调整变压器。150SPW砂砾泵的配套功率30KW传动系统为靠背轮直联，转速为980转/分，扬程为22米，而10EPN泥浆泵扬程为30米，若150SPW砂砾泵不改进将此两种泵并联在一起进行施工则不配套；我们根据泵的转速与功率、流量及扬程的关系，经过反复计算，将传动系统改为皮带轮侧拉，泵的转速提高到1100转/分，配套电机选用37KW，提高泵的扬程至30米，达到与10EPN泵相配套。

②2台150SPW砂砾泵并联作为主泵或接力泵代替原接力泵施工

河南原阳黄河堤防加固工程八标在进行施工时，取土场距离淤区排距为2.5km，而当时没有接力泵，只有4台150SPW砂砾泵。根据实际情况，将2台150SPW砂砾泵传动系统改为皮带轮侧拉后配套电机采用37KW，并联作为主泵进行放淤施工。

在武陟标准化堤防建设中，华龙武二分公司任务段，由于主泵与第一台接力泵之间距离较远，泥浆不能正常输送到淤区。根据此情况，需在这两台泵中间再安置一台接力泵，而由于输沙管线较长，接力泵多次接力，已经没有闲置的接力泵，采用2台150SPW砂砾泵配套电机采用30KW并联作为接力泵进行放淤施工。

3、150SPW砂砾泵的应用

3.1 150SPW砂砾泵并联进行船淤施工的应用

2005年8月15日开始在河南原阳黄河堤防加固工程十标，采用5台150SPW砂砾泵并联，以12t铁船作为载体进行船淤施工，经过测试比6PL泥浆泵的出浆量高出1倍以上，平均含沙量为450kg/m3，每台泵平均流量为250m3/h，为工程施工提供了有力的保障。

3.2 150SPW砂砾泵与10EPN泥浆泵并联作为接力泵的应用

2006年10月，河南原阳黄河堤防加固工程十标放淤施工的沙质中值粒径较大，造成接力泵负荷超出额定负荷，鉴于此情况，我们决定在原接力泵的旁边并联1台150SPW砂砾泵以进行施工。而原150SPW砂砾泵的传动系统为靠背轮连接，电机为30KW电机，若不经过改进直接与原接力泵进行并联，150SPW砂砾泵的扬程达不到施工要求。我们根据泵的转速与功率、流量及扬程的关系，经过反复计算，将传动系统改为皮带轮侧拉，电机改为37KW电机，将泵的转速提高到1100转/分，提高泵的扬程及流量达到施工要求。2006年10月6日开始运行，经过测试，成功的降低了原接力泵的负荷。

3.3 2台150SPW砂砾泵并联作为主泵或接力泵代替原接力泵施工的应用

2006年4月，河南原阳黄河堤防加固工程八标施工中取土距离淤区排距为2.5km，八标的施工单位借鉴我们的施工方案，采用2台150SPW砂砾泵并联作为主泵进行生产，经测试完全满足施工要求。

2007年6月在武陟标准化堤防工程施工中，华龙武二分公司任务段，由于主泵与第一台接力泵之间距离较远，泥浆不能正常输送到淤区。需在这两台泵中间再安置一台接力泵，经多种方案比较后，采用2台150SPW砂砾泵并联作为接力泵进行放淤施工取得了满意效果。

4、150SPW砂砾泵的效益分析

4.1 经济效益分析

4.1.1 150SPW砂砾泵与6PL泥浆泵经济效益分析

通过计算，1台150SPW砂砾泵每生产10000 m3土，需耗费166.67台时，台时费为25.19元，每生产10000 m3土花费4198.33元。

6PL泥浆泵在生产中，经计算每生产10000 m3土，需耗费278.98台时，台时费为51.94元，每生产10000 m3土花费14490.22元。

经过对以上两项进行分析比较，1台150SPW砂砾泵施工10000m3土比原有6PL泥浆泵每施工10000m3土成本降低10291.89元。见表4-1。

4.1.2 2台150SPW砂砾泵并联与10EPN泵经济效益分析

2台150SPW砂砾泵并联的台时费用为50.38元，一台10EPN泥浆泵的台时费用为133.48元，两者相差83.10元。

4.2 社会效益分析

4.2.1从工程施工角度看，采用150SPW砂砾泵进行放淤固堤施工，具有体积小、架设维修方便、操作简单、所需的配套电力设施容量小的优点，适用于现在黄沁河的所有放淤固堤施工。

4.2.2从施工征地方面看，采用150SPW砂砾泵并联进行船淤施工，相比较6PL泥浆泵具有不用征地的优点，在我国土地相对紧张，工程征地十分困难的情况下，不失为一个好的解决办法。

5、结语

5.1几点结论

5.1.1 150SPW砂砾泵的关键改进技术

①叶轮体型的优化改进

a)将原来的两段弧型叶轮改为对数螺线型叶轮。

b)调整叶轮的安放角度。

c)加大叶轮包角。

通过改进，叶轮使用寿命增长，泵的工作效率增加10%。

②密封技术的改进

将角式密封改为口环式密封。减少了口环泄露，提高了泵的真空度和浆体浓度，从而提高了生产效率。

5.1.2 150SPW砂砾泵的应用技术改进

①150SPW砂砾泵与10EPN泥浆泵并联作为接力泵时传动系统的改进

两种相差较大的不同泵型并联施工，关键在于两种泵的扬程相匹配。在河南原阳黄河堤防加固工程十标施工中，成功对150SPN砂砾泵的传动系统进行了改进，并调整了配套电机的功率，达到与10EPN泵相配套。

②2台150SPW砂砾泵并联作为主泵或接力泵代替原接力泵施工

两种相同泵型并联施工关键在于泵与管道的匹配，在河南原阳黄河堤防加固工程八标及在武陟标准化堤防施工时，成功采用2台150SPW砂砾泵并联作为接力泵进行放淤施工。

5.1.3 150SPW砂砾泵的应用效果

采用多项改进技术后的150SPW砂砾泵在黄河放淤固堤施工中，各项指标都达到了设计要求，满足现场施工要求，造价低廉，操作方便，效率高。

5.1.4 150SPW砂砾泵的特点

150SPW砂砾泵具有体积小、架设维修方便、操作简单、所需的配套电力设施容量小的优点，适用于现在黄、沁河的放淤固堤施工，具有广阔的推广应用价值。

5.2 改进与展望

150SPW砂砾泵虽然在放淤固堤施工中取得了一些成绩，但是在设备的通用性、零部件的标准化及设备安装的规范性等方面还需要进一步完善。150SPW砂砾泵自身特性使它在黄河原阳及武陟放淤固堤施工中发挥了很好的效益；同样，在黄河下游放淤固堤施工及其它河流疏浚工程上，也具有广阔的推广应用前景。

稿件来源：黄河报·黄河网