一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法技术

一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法，通过调整各泥浆浓度下的泥泵转速，记录最后一级泥泵排压及泥浆流速，并结合排泥管线首尾高差和施工区天然土密度，计算整条管线在各泥浆浓度下不同泥浆流速所对应的泥浆阻力系数，再根据泥浆阻力系数计算值拟合各泥浆浓度下整条排泥管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系，并以该函数关系为基础代入实时泥浆浓度和流速，计算确定绞吸挖泥船整条排泥管线实时泥浆阻力系数。本发明专利技术克服了传统方法需对不同材质管路沿程阻力损失和管路附件局部阻力损失分别进行测量的缺点，具有快速、高效和可靠的特点，对大型绞吸挖泥船快速、合理确定泥浆输送施工参数具有积极的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法
本专利技术涉及管道水力输送
，特别是一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法。
技术介绍
现有技术中，绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数计算需根据土质特性和现场管线铺设情况，在施工时现场测定不同材质管路的沿程阻力损失及附件的局部阻力损失，确定不同材质管路的阻力系数及管路附件的局部阻力损失系数。这种确定方法效率低，耗时长，成本高，并且当施工土质、管线工况发生变化时难以迅速确定整条排泥管线阻力损失，影响船舶施工安全性和生产效率。为提高当前疏浚吹填工程施工工艺水平和生产效率，完善各施工主体之间协作机制，从总体上达到高效率、低能耗和环保施工的目的，需要有一种更快速、更准确的绞吸排泥管泥浆阻力系数公式的测定方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种基于整条排泥管线泥浆阻力系数的快速测定方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术的采用下列技术方案，一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法，包括如下步骤：步骤1：测定排泥管线首尾之间的高差，以及绞吸船施工区天然土密度。步骤2：排泥管线出口泥浆压力为0，最后一级泥泵排压即为排泥管线首尾之间的压力差，为。步骤3：绞吸挖泥船在施工时控制泥浆浓度为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%，在各浓度下控制泥泵转速由80%额定转速逐步提高至100%额定转速，每5分钟泥泵转速提高1%，分别采集各泥浆浓度对应的泥浆流速、最后一级泥泵排压，采集数据时间间隔10秒，分别计算各泥浆浓度和泥泵转速所对应的平均泥浆流速和平均泥泵排压，其中为泥浆浓度，为泥泵转速。步骤4：采用下式计算整条排泥管线泥浆阻力系数，式中，为海水密度，为重力加速度。步骤5：采用最小二乘法拟合泥浆浓度分别为5%,10%···40%时整条排泥管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系。步骤6：将实时测定的泥浆流速和浓度代入函数，计算确定整条排泥管线实时泥浆阻力系数。本专利技术的突出优点是以整条排泥管线为对象计算泥浆阻力系数，通过短时间内按照既定的泥浆浓度和泥泵转速进行施工，采集泥浆流速和最后一级泥泵排压，即可采用最小二乘法计算原理拟合出不同泥浆浓度下整条管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系。本专利技术克服了传统方法需对不同材质管路沿程阻力损失和管路附件局部阻力损失分别进行测量的缺点，具有快速、高效和可靠的特点，对大型绞吸挖泥船快速、合理确定泥浆输送施工参数具有积极的意义。附图说明图1为本专利技术所述方法的流程示意图。具体实施方式以下结合实施例以及附图对本专利技术作进一步的描述。参照图1，本专利技术根据最后一级泥泵出口与排泥管线出口之间的压力差，结合施工区天然土密度、管道内泥浆流速、浓度以及排泥管首尾之间的高差，计算确定整条排泥管线泥浆阻力系数，并根据一段时间内整条排泥管线泥浆阻力系数的计算值，采用最小二乘法拟合不同泥浆浓度下排泥管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系。通过实时测定的泥浆流速和浓度，可根据拟合的排泥管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系，计算确定整条排泥管线实时泥浆阻力系数。本专利技术具体步骤如下：步骤1：测定排泥管线首尾之间的高差，以及绞吸船施工区天然土密度。步骤2：排泥管线出口泥浆压力为0，最后一级泥泵排压即为整条排泥管线首尾之间的压力差，为。步骤3：绞吸挖泥船在施工时控制泥浆浓度为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%，在各浓度下控制泥泵转速由80%额定转速逐步提高至100%额定转速，每5分钟泥泵转速提高1%，分别采集各泥浆浓度对应的泥浆流速、最后一级泥泵排压。采集数据的时间间隔为10秒，计算各泥浆浓度和泥泵转速所对应的平均泥浆流速和平均泥泵排压。步骤4：采用下式计算整条排泥管线泥浆阻力系数，式中，为海水密度，取1.025t/m3,为重力加速度，取9.81m/s2。步骤5：采用最小二乘法拟合泥浆密度分别为5%,10%···40%时整条排泥管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系，见下式，其中：。步骤6：将实时测定的泥浆流速和浓度代入函数，计算确定整条排泥管线实时泥浆阻力系数。以下通过一个实施例，详述本专利技术的具体步骤。步骤1：测定大型绞吸挖泥船新海豚轮排泥管首尾之间的高差，施工区土质为中粗砂，天然土密度。步骤2：新海豚轮排泥管线出口泥浆压力为0，舱内泵排压即为整条排泥管线首尾之间的压力差，为。步骤3：施工过程中，控制泥浆浓度为5%，并控制泥浆泵转速由80%额定转速开始，分别采集各泥浆浓度对应的泥浆流速、最后一级泥泵排压，采集数据的时间间隔为10秒，每5分钟泥泵转速提高1%直至达到100%额定转速，计算各泥泵转速对应的平均泥浆流速和平均泥泵排压；再控制泥浆浓度分别为10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%时，重复上述步骤，分别得到各泥浆浓度和泥泵转速所对应的平均泥浆流速。平均泥泵排压：步骤4：将步骤3中计算的和带入公式式中，为海水密度，取,为重力加速度，取，计算整条排泥管线泥浆阻力系数。步骤5：采用最小二乘法拟合泥浆密度分别为5%,10%···40%时整条排泥管线泥浆阻力系数与泥浆流速之间的函数关系，得到：。步骤6：将实时测定的浓度、流速带入相应公式即可确定整条排泥管线实时泥浆阻力系数，如实时浓度为25%，流速为5.20m/s，带入计算的整条排泥管线实时泥浆阻力系数。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法，包括如下步骤：步骤1：测定排泥管线首尾之间的高差

【技术特征摘要】
1.一种测定绞吸挖泥船排泥管线泥浆阻力系数的方法，包括如下步骤：步骤1：测定排泥管线首尾之间的高差，以及绞吸船施工区天然土密度；步骤2：排泥管线出口泥浆压力为0，最后一级泥泵排压即为排泥管线首尾之间的压力差，为；步骤3：绞吸挖泥船在施工时控制泥浆浓度为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%，在各浓度下控制泥泵转速由80%额定转速逐步提高至100%额定转速，每5分钟泥泵转速提高1%，分别采集各泥浆浓度对应的泥浆流速、最后一级泥泵排压，采集数据时间间隔10秒，分别计算各泥浆浓度和泥泵转速所对应的平均泥浆流速和平均泥泵排压，其中为泥浆浓度，为泥泵转速...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晟，陶冲林，吴国华，杨增海，嵇文远，陈旭，
申请(专利权)人：中交上海航道局有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31