沉井排泥沙专用挖泥泵机组设备工艺试验方案

沉井排泥沙专用挖泥泵机组设备工艺试验方案目录TOC\o"1-2"\h\u172381编制依据 1156712工程概况 1133342.1项目背景 16792.2沉井基本情况 269992.3试验范围及目的 2108283设备设计与改进 2327194试验准备 440475试验操作流程 6100196试验数据记录与分析 7246687安全保证措施 9305948设备维护保养 10267059试验成果与应用 111编制依据《水利水电工程施工通用规范》（SL/T5210-2019）《疏浚与吹填工程施工规范》（SL17-2014）《潜水机械安全操作规程》（GB16636-2010）《泵类测试方法》（GB/T3216-2019）《南锚沉井第二次下沉施工方案》沉井排泥沙专用挖泥泵机组设备设计文件及技术说明书类似沉井下沉取土设备工艺试验工程经验及成果2工程概况2.1项目背景本项目沉井工程第二次下沉采用不排水下沉工艺，原取土设备为自主研制的绞吸吸泥设备，虽较传统设备取土效率有一定提升，但因设备由国内厂家制作，存在防水性能不足、耐用性较差、故障率较高等问题，难以满足施工进度需求。为进一步提高取土工效、降低设备故障率，特设计制作沉井排泥沙专用挖泥泵机组，并开展专项工艺试验，验证设备性能及适用性。2.2沉井基本情况沉井采用多舱室结构，第二次下沉为不排水下沉，下沉过程中需通过取土设备清除井内淤泥及土体，使沉井均匀、平稳、缓慢下沉。沉井井内土体主要为淤泥质土，具有含水率高、黏粒含量大、流动性强等特点，对取土设备的搅拌能力、吸力及防堵塞性能要求较高。2.3试验范围及目的2.3.1试验范围本次试验针对沉井排泥沙专用挖泥泵机组在沉井不排水下沉过程中的取土作业，主要验证设备在淤泥质土层中的搅拌、吸泥、输泥等核心功能，测试设备运行参数及作业效率。2.3.2试验目的验证沉井排泥沙专用挖泥泵机组的整体性能，包括防水性能、搅拌能力、吸泥效率、输泥稳定性等。测试设备在设计工况下的实际取土产量、泥浆浓度、运行故障率等关键指标，与原绞吸吸泥设备进行对比分析。优化设备操作流程及参数设置，为后续大规模施工提供技术依据。检验设备在沉井不排水下沉作业中的适应性和可靠性，确保设备满足施工进度及质量要求。3设备设计与改进3.1设计思路沉井排泥沙专用挖泥泵机组采用“双搅拌器+兜底式铰刀头+大流量高压力水枪+潜水挖泥泵”的一体化设计，核心工作原理如下：双搅拌器与兜底式铰刀头协同工作，将井内淤泥整片旋起、破碎，避免淤泥结块难以抽吸。辅助大流量高压力水枪，将搅拌起来的淤泥块进一步冲散、稀释，形成均匀泥浆。潜水挖泥泵利用大吸力（吸口处设计流速≥4m/s）将稀释后的泥浆吸入泵体，通过输泥管道送至指定储存场地。设计泥浆浓度控制在10%-20%，取土产量目标为50-100m³/h。3.2核心设备参数设备组件型号规格关键技术参数挖泥泵QJB600-35-132型流量600m³/h，扬程35m，转速1450rpm潜水搅拌器QJ36-15型转速50rpm，扭矩2865N·m高压水枪定制款工作压力≥1.5MPa，流量≥50m³/h防水电缆专用潜水电缆额定电压380V，绝缘等级IP68输泥管道φ300mm钢管耐压等级≥0.6MPa，每节长度6m3.3关键改进要点3.3.1防水密封改进采用专制潜水电机防水电缆，电缆材质选用耐水、耐高压橡胶，能够承受水下作业压力，确保电缆绝缘性能稳定。电缆静密封采用先进的压接头+环氧树脂灌注双重密封技术，既保证电缆与电缆座壳体之间的密封可靠性，又有效隔离电缆芯线之间的水分渗透，彻底杜绝水下漏电风险。3.3.2机械密封优化油室与电机腔之间采用平衡型机械密封结构，密封端面上的比压可自动调节，介质压力增减对端面比压影响较小，避免两端面因压力变化过度靠近或分离，延长机械密封使用寿命。油室增设一套自动调压装置，实时平衡油室与外界压力，使油室外与介质接触的机械密封仅承受挖泥泵扬程对应的压力，大幅降低机械密封磨损，提高设备运行稳定性。机械密封元件选用进口专用产品，密封面采用硬质合金材质，具备耐磨、耐高温、耐腐蚀特性，适配水下长期作业环境。3.3.3承压性能强化组成电机密封腔的所有零部件出厂前均进行气压试验，试验压力1.2MPa，保压30min，无渗漏为合格。承受水泵压力的关键零部件（如泵体、叶轮、管道接口等）进行水压试验，试验压力1.2MPa，保压60min，确保无变形、无渗漏。整机装配完成后，对电机腔和机械密封分别进行气压试验，试验压力1.2MPa，保压45min，全面验证设备密封性能。3.3.4取土效率提升兜底式铰刀头采用高强度耐磨合金钢制作，刀刃设计为螺旋形，旋转时可将淤泥从底部整片旋起，避免局部堆积，搅拌范围更广、效率更高。双搅拌器对称布置，旋转方向相反，形成对流搅拌效果，有效打散淤泥结块，配合高压水枪冲散作用，使泥浆浓度均匀，便于挖泥泵抽吸。挖泥泵吸口设计为喇叭形，增大吸泥面积，吸口流速提升至4m/s以上，增强吸力，减少淤泥堵塞风险。4试验准备4.1技术准备组织技术人员熟悉设备设计文件、技术说明书及试验方案，明确试验目的、内容及操作要点。结合《南锚沉井第二次下沉施工方案》，梳理原绞吸吸泥设备的作业参数、故障率、取土效率等基础数据，作为对比分析依据。制定试验数据记录表格，明确需记录的参数包括设备运行时间、取土产量、泥浆浓度、电机电流电压、设备故障类型及处理时间等。对试验操作人员进行技术交底及安全培训，重点培训设备操作流程、应急处理措施及水下作业安全注意事项。4.2现场准备4.2.1试验场地布置在沉井周边划定设备停放区、管道布置区及泥浆储存场地，泥浆储存场地需设置围挡及防渗设施，防止泥浆污染周边环境。输泥管道按预定路线铺设，管道接口密封严密，采用支架固定牢固，避免作业时管道振动移位；管道转角处设置柔性接头，减少压力损失。在沉井井口设置操作平台，平台采用型钢搭设，承载力满足设备安装及人员操作要求，平台周边设置防护栏杆及安全网。4.2.2设备安装调试设备运输至现场后，检查设备外观有无损伤，零部件是否齐全，电缆、管道等连接部位是否完好。按设备装配图进行安装，将挖泥泵机组平稳吊放入沉井内，调整设备位置，确保铰刀头与井底土体接触均匀，搅拌器旋转无阻碍。连接电缆、输泥管道及高压水管，电缆敷设过程中避免拖拽、挤压，管道接口采用密封垫圈密封，并用螺栓紧固。设备安装完成后，进行空载调试：启动潜水电机，检查搅拌器、铰刀头旋转是否平稳，有无异响；测试高压水枪喷水是否均匀，压力是否达标；检查设备密封部位有无渗漏，电机电流、电压是否在正常范围。4.2.3测量及检测设备准备配备泥浆浓度计、流量计、压力表、电流表、电压表等检测设备，所有检测设备均经校验合格，确保测量数据准确。准备全站仪、水准仪等测量仪器，用于监测沉井下沉速度及均匀性，验证取土作业对沉井下沉的影响。配备摄像头、水下照明设备，便于观察设备水下作业状态及井底土体搅拌情况。4.3物资与人员准备4.3.1物资准备准备设备备用零部件，包括机械密封件、电缆接头、管道接口、叶轮等，确保设备故障时能及时更换。配备应急救援物资，如救生衣、救生圈、潜水装备、应急电源等，应对突发安全事故。准备清洁工具及润滑油、密封胶等维护物资，用于设备日常维护保养。4.3.2人员配置岗位人数职责试验负责人1全面负责试验组织、协调及技术指导设备操作员2负责设备启停、参数调节及操作记录检测人员2负责泥浆浓度、流量、压力等参数检测记录测量人员2负责沉井下沉速度及位置监测维修人员2负责设备故障排查及维修保养安全管理员1负责现场安全监督及应急处置5试验操作流程5.1总体流程设备检查→启动准备→搅拌器启动→高压水枪开启→挖泥泵启动→取土作业→参数监测→设备移位→作业循环→试验结束→设备停机保养5.2详细操作步骤设备检查：作业前再次检查设备安装情况，包括电缆连接是否牢固、管道有无渗漏、搅拌器及铰刀头旋转是否灵活，检测设备绝缘性能及密封状态。启动准备：接通电源，检查供电电压是否稳定；打开控制开关，测试设备控制系统是否正常；操作人员到位，明确分工及信号指令。搅拌器启动：启动QJ36-15型潜水搅拌器，调节转速至50rpm，观察搅拌器旋转状态，确保铰刀头与井底土体充分接触，将淤泥旋起、破碎。高压水枪开启：打开高压水枪阀门，调节工作压力至1.5MPa，利用高压水流冲散搅拌起来的淤泥块，形成均匀泥浆，为挖泥泵抽吸创造条件。挖泥泵启动：待井底泥浆形成一定浓度后，启动QJB600-35-132型挖泥泵，调节泵体运行参数，使吸口流速稳定在4m/s以上，将泥浆吸入输泥管道。取土作业：设备正常运行后，保持搅拌器、高压水枪、挖泥泵协同工作，持续取土作业；作业过程中严格控制钻吸深度，单次钻吸深度不大于2.5m。参数监测：检测人员实时记录泥浆浓度、流量、泵体扬程、电机电流电压等参数，测量人员定期监测沉井下沉速度及各舱室锅底标高高差，确保沉井均匀下沉。设备移位：单个位置取土完成后，关闭挖泥泵及高压水枪，停止搅拌器，通过起重设备缓慢提升挖泥泵机组，按预定吸泥顺序移至下一个作业位置，重复上述操作。作业循环：按对称分层均匀取土原则，依次完成沉井内各区域取土作业，相邻隔舱的锅底标高高差控制在0.5m～1.0m之间。试验结束：试验达到预定时间或完成既定取土量后，先关闭搅拌器，再关闭高压水枪，最后停止挖泥泵；切断电源，拆除设备连接线路及管道。设备停机保养：将设备吊出沉井，清理设备表面淤泥及杂物，检查设备零部件磨损情况，更换损坏部件，对密封部位进行维护，做好设备保养记录。5.3操作要点取土作业必须遵循“对称、分层、均匀”原则，避免单侧过量取土导致沉井倾斜，沉井倾斜度控制在1‰以内。严格控制钻吸深度，不得超过2.5m，防止锅底过深引发沉井局部受力不均，影响下沉稳定性。作业过程中加强测量监控，每30min记录一次沉井各舱室锅底标高及沉井轴线偏位，根据测量数据调整取土顺序及取土量。密切关注设备运行状态，若发现电机电流异常、设备振动过大、密封部位渗漏或管道堵塞等情况，立即停机检查，排除故障后方可重新启动。高压水枪与搅拌器协同工作，确保淤泥充分打散，泥浆浓度控制在10%-20%之间，避免浓度过高导致管道堵塞，或浓度过低影响取土效率。设备移位时动作缓慢平稳，避免碰撞沉井井壁或其他设备，防止设备损坏或井壁坍塌。6试验数据记录与分析6.1数据记录内容6.1设备运行参数记录记录时间搅拌器转速（rpm）高压水枪压力（MPa）挖泥泵流量（m³/h）挖泥泵扬程（m）电机电流（A）电机电压（V）泥浆浓度（%）6.1.2作业效率记录作业时段取土区域钻吸深度（m）作业时长（min）排浆量（m³）实际产量（m³/h）备注6.1.3设备故障记录故障发生时间故障类型故障原因处理方法处理时长（min）影响产量（m³）备注6.1.4沉井下沉监测记录记录时间沉井轴线偏位（mm）沉井倾斜度（‰）各舱室锅底标高（m）相邻舱室高差（m）累计下沉量（m）平均下沉速度（m/h）6.2数据分析方法6.2.1设备故障率分析计算设备故障频率：故障频率=故障次数/试验总时长（次/h）。统计故障累计时长及影响产量，与原绞吸吸泥设备的故障数据进行对比，分析专用挖泥泵机组的可靠性提升效果。分类分析故障类型及原因，明确设备设计或操作中的薄弱环节，提出改进措施。6.2.2取土效率分析计算设备实际平均取土产量：平均产量=试验总取土量/有效作业时长（m³/h）。对比分析设计产量（50-100m³/h）与实际产量，评估设备产能达标情况。结合泥浆浓度数据，分析不同浓度下设备取土效率的变化规律，确定最优泥浆浓度范围。与原绞吸吸泥设备的取土效率进行对比，计算效率提升比例，验证设备改进效果。6.2.3沉井下沉稳定性分析分析沉井轴线偏位、倾斜度数据，评估设备取土作业对沉井下沉稳定性的影响。统计相邻舱室锅底标高高差，验证“对称分层均匀取土”操作的有效性，判断设备作业是否满足沉井均匀下沉要求。结合沉井累计下沉量及平均下沉速度，分析设备取土效率与沉井下沉速度的匹配性，为后续施工进度控制提供依据。6.2.4设备能耗分析根据电机电流、电压数据，计算设备单位产量能耗（kWh/m³），与原设备进行对比，评估设备节能效果。7安全保证措施7.1用电安全施工现场用电实行三级配电两级保护，配备漏电保护器，电缆线架设规范，不得私拉乱接，避免浸泡在水中或被重物碾压。设备供电线路设置专用配电箱，配电箱具备防水、防尘功能，操作人员穿戴绝缘手套、绝缘鞋等防护用品。定期检查电缆绝缘性能及接头密封情况，发现破损、老化及时更换，防止水下漏电事故。7.2设备安全设备吊装作业由专业起重工操作，吊具选用合格的钢丝绳及吊钩，吊装前检查吊具强度，设备吊放过程中平稳缓慢，避免碰撞。设备运行过程中，操作人员不得擅自离岗，密切关注设备运行状态，发现异常立即停机处理。严禁在设备运行时进行维修作业，维修前必须切断电源，悬挂“禁止合闸”标识，防止误操作引发安全事故。7.3水下作业安全水下作业区域设置明显警示标志，禁止无关人员进入，安全管理员全程现场监护。配备专业潜水员及应急救援设备，若发生设备故障需水下处理时，潜水员需经培训合格后方可作业，作业前检查潜水装备性能。避免在恶劣天气（如大风、暴雨、雷电等）条件下进行试验作业，防止意外事故发生。7.4环境保护安全泥浆储存场地设置防渗层及围挡，防止泥浆渗漏污染土壤及地下水。试验结束后，及时清理现场淤泥及废弃物，将废弃泥浆运输至指定处理场地，不得随意排放。设备清洗废水经沉淀处理后达标排放，避免污染周边水环境。8设备维护保养8.1日常维护试验期间，设备每日作业结束后，清理表面淤泥及杂物，检查搅拌器、铰刀头磨损情况，及时清理缠绕物。检查管道接口及密封部位，若有渗漏及时更换密封垫圈，紧固螺栓。