海管挖沟机的工艺设计探索

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1喷射系统设计

喷射系统主要由喷冲泵、进水管线、出水管线组成。喷冲泵的流量压力选择已确定，喷冲泵的材质宜选择铜镍合金或碳钢镀塑。若喷冲泵布置在水下的支架结构上，需考虑喷冲泵的耐水压性能；如果泵布置在船体上，通过软管将其产生的高压水输送到水底设备中，需考虑泵的自吸能力，计算泵所需的汽蚀余量。如果船体甲板过高，不能自吸，需要配置另外的小流量潜水泵将海水抽入甲板上的容器，喷冲泵从容器抽海水向水下挖沟机输送高压喷冲水流。

进水管线设计：管线材质可选用20#钢衬塑。壁厚的选择由泵的扬程决定，管径的选择由流速等条件决定，具体规格可参考ASMERP14E。管线进水口需加装滤网，以减轻泵的磨损。出水管线设计：出水管线的设计原则与进水管线相似。在出水管线的末端安装喷嘴，喷嘴的作用是缩小管径，提升流速；流速越高，喷冲力越大。

2吸排泥能力分析及吸排泥系统设计

挖沟机的吸排泥能力主要取决于泵的流量；气举法吸排泥利用高速流动的气体带走泥水混合物，其结构形式如图2所示，原理是高速流动的气体产生瞬间负压力，负压产生的抽吸力带走泥水混合物。气举排泥的原理如图3所示。基于气举排泥挖沟机的吸排泥能力由气流的流量决定。

吸排泥系统作业能力分析：如果用渣浆泵来抽吸泥水混合物，则需要将泵的吸入口尽量放低，否则渣浆泵无法将泥水混合物抽吸起来；如果用气举排泥，气举管线与排泥管线的交接点应靠近排泥管线的末端，即泥水混合物的入口，以产生足够的负压。喷冲系统的末端可用液压缸来驱动，以实现喷冲角度的调节。液压系统原理如图3所示（见下页）。

3结论

随着海洋石油开发的快速发展，海底石油管道挖沟业务逐年增多。海管挖沟机是挖沟作业的主要作业设备。拖拉海管挖沟机的作业船日均使用费达十几万以上，费用高昂。提升挖沟机的作业效率将直接降低项目施工成本。从工艺、流体理论深入研究海管挖沟机，有助于从进一步提升海管挖沟机的作业效率。

作者：刘青杨 单位：中海石油（中国）有限公司