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中国第四届国际疏浚技术发展会议  032 大型泥泵水力性能模型试验研究 洪国军（中交上海航道勘察设计研究院中交疏浚技术重点实验室） 蒋基安、树伟、罗荣民（中交疏浚技术重点实验室） 顾青、杨锡刚（中交上海航道装备工业有限公司） 摘 要：为了研究开发适合于我国疏浚业需要的大型高性能泥泵，作者设计和建设了排管直 径 500mm 的泥泵测试分析平台，并对设计的 HDP-263-50-130-4 型泥泵，加工了 1:2.1 的模 型进行了测试。测试结果表明：1）该试验平台可对 3 万 m³/h 以上大型泥泵进行符合国家 泵测试标准的模型测试，可作为新研发泥泵投产前的性能校核；2）模型试验结果根据泵相 似定律换算到原型后，与数值模拟计算结果吻合较好，可相互验证；3）HDP-263-50-130-4 型泥泵满足预定设计要求，在预定的两种转速下，设计工况点附近的水力效率均达到了 85%。 关键词：泥泵；水力性能；相似定律；模型试验 1. 研究背景 泥泵是耙吸、绞吸挖泥船的“心脏”，其性能直接关系到船舶施工效率和经济效益。为 此，国外挖泥船制造厂商和大型疏浚公司对泥泵进行了大量研究。通过不断研发，国外形成 的著名泥泵生产商有荷兰 IHC 公司、美国 GIW 公司及澳大利亚 WARMAN 公司等。这几家公司 [1] ，IHC 开发的泥泵 占有世界泥泵市场的很大份额，产品性能也处于世界领先。以 IHC 为例 吸口直径从 250mm 到 1400mm，最高效率点可达 87~90%；其中，既有传统的泥泵产品，又开 发了系列高效泥泵（HR），包括额定水头约 100-500kPa 的低压泵（LD）、200-800kPa 的中压 泵（MD）、400-1500kPa 的高压泵（HD）、以及绞吸挖泥船高效专用泥泵（HR-CS）。 国内在泥泵研究方面起步晚、投入较少，泥泵的设计制造水平与荷兰等发达国家还有一 定的差距，自主设计制造的最大泥泵约为 23000m³/h，效率最高也仅达到 85%。大型泥泵如 果依赖进口，成本太高，譬如，从 IHC 进口 HR-MD- 242-51-120 型泥泵的价格约为 1300 万 元，而国内生产同样尺寸和结构的泥泵仅需 700 万元。       233    中国第四届国际疏浚技术发展会议  因此，为了满足国内疏浚业日益增长的需求，国内自主研发并设计制造大型泥泵的需求 是非常紧迫的。为此，作者针对上海航道局建造 3 万 m³耙吸挖泥船的目标，设计开发了 [6] HDP-263-50-130-4 型泥泵 （原文献中定义为 ZB258-130）并通过数值方法进行了初步校核 。 本文中，作者根据相关文献资料[2,3]设计建造了排管直径 500mm 的泥泵研究测试平台，并基 于泵模型验收试验标准[4,5]对该泵型进行了 1:2.1 的模型验收试验。限于篇幅，本文仅介绍 能量试验结果，不涉及气蚀性能试验。 2. 试验平台 试验平台主要依据文献 2-5 的要求进行设计。为满足高精度气蚀试验的需要，模型泵试 验台采用闭式试验回路。闭式试验回路最大的优点是，靠改变气蚀罐中的压力来达到改变泵 入口处压力的目的，所以入口流动状况好，受试验装置的干扰极小，故气蚀试验的重复性好， 试验精度高，特别适合于低气蚀余量的泵。 根据模型试验规范，模型的最小特征直径为 0.300m。考虑到尽可能地增大模型以获得 更精确的试验结果，该平台设计的最大吸