[发明专利]两相流潜水泵疏浚系统中加压站最优数量的确定方法

摘要

本发明公开了两相流潜水泵疏浚系统中加压站最优数量的确定方法，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所需的总扬程Hf，然后根据疏浚平台上的潜水泵和加压站的泵的性能参数，确定所需加压站的最优个数，确定的依据是：如果H0≥Hf，则不选用加压站；如果H0＜Hf≤H0+H1，则选用一个加压站；如果H0+H1＜Hf≤H0+H1+H2，则选用两个加压站；以此类推。其中，H0为疏浚平台上的潜水泵在转速为980转/min的扬程，H1为一号加压站的泵在转速为980转/min的扬程，H2为二号加压站的泵在转速为980转/min的扬程。该方法改变了以往只能根据施工经验和施工惯例来大致确定加压站个数的方法，使疏浚系统得到优化运行，提高了系统的效率，节约了输沙能耗，具有显著的经济效益。

主权项

两相流潜水泵疏浚系统中加压站最优数量的确定方法，每个加压站由变频调速柜、电动机和泥浆泵组成，所述加压站均采用闭式加压方式，相互之间相隔一定间距布置，根据疏浚系统输送泥浆所需的总扬程的要求，以及疏浚平台上的潜水泵和加压站的泵的性能参数，确定加压站的个数，确定的方法是：如果H0≥Hf，则不选用加压站；如果H0＜Hf≤H0+H1，则选用一个加压站；如果H0+H1＜Hf≤H0+H1+H2，则选用两个加压站；以此类推；其中，Hf为疏浚系统输送泥浆所需的总扬程，H0为疏浚平台潜水泵在转速为980转/min的扬程，H1为一号加压站泵在转速为980转/min的扬程，H2为二号加压站泵的在转速为980转/min的扬程，其中H0、H1和H2都转换为抽送浆体时的米水柱表示，Hf＝L×im+h0 (1-1)$i_m=\alpha \frac{{\rho }_m}{\rho }{i}_0+11{\mu }_s{C}_v\left(\frac{{\rho }_s-{\rho }_m}{\rho }\right)\frac{v_t}{V}---(1-2)$ i_0=\frac{{\mathrm{\lambda V}}^2}{2\mathrm{gD}}---(1-3)$ v_t=54.5\left(\frac{{\rho }_s-\rho }{\mu }\right)d_s^2---(1-4)Cv＝(1-\epsilon )Cvd\; (1-5)$ \frac{1}{\sqrt{\lambda }}=-2\lg [\frac{\mathrm{Ks}}{3.89D}+\frac{5.58}{{\mathrm{Re}}^{0.9}}]---(1-6)式中：L为管道长度，im为泥浆管路的水力坡度；h0为管道进出口高差；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(亦称毛体积浓度)，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(相当于t＝20℃)；\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。$$$$