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摘要：绞吸式挖泥船产量计率定作为疏浚吹填工程中的一项重要工作内容，关系到绞吸式挖泥船土方计量的准确与否。本文从目前产量计实际的率定操作过程出发，以泥浆流速和泥浆浓度为主要参数，综合分析率定过程中存在的各项误差，从实际操作层面予以改良纠正，提高率定结果的精确性，为施工单位和船舶提供准确的决策依据。
关键词：港口航道与海岸工程；绞吸式挖泥船；产量计；率定
引言
绞吸式挖泥船产量计由流量计和浓度计组成，其即时显示的土方量为项目部决策层了解现场施工情况和变更施工工艺提供基础数据。当绞吸船进驻新工地后，在正式开工前须进行产量计的率定校核工作。但开工后产量计的土方统计量与上方、下方的统计测算量均存在相当大的出入，难以提供具有一定准确性的数据。为解决此问题，笔者把2，000m3绞吸船产量计率定原理和实际率定操作过程进行了梳理研究，对其中误差比较大或不合理的措施进行了改良纠正。经过在长江口横沙圈围六期工程中的实践验证，产量计率定精确度获得较大幅度的提高。
1产量计率定原理
绞吸船率定系数是实测小时效率与产量计小时效率的比值，对率定涉及的所有分项公式进行编辑规整，得公式如下
率定系数
式中粗体字为需要现场操作记录的四项检测内容，公式③可作为判断单因素对率定结果走势影响的决定公式，应熟练掌握以在正式率定时心中有数[1]。
其中：L管线折算为全程管线折算为流量计管径时的长度，单位m；
T染色体为染色体经历时间，单位s；
V仪表清水为每30秒观测一次的清水仪表流速，单位m/s；
V仪表泥浆为每30秒观测的泥浆仪表流速，单位m/s；
S流量计为流量计短管的断面积，单位m2；r
Ρ取样泥浆=M取样泥浆/V取样泥浆为取样泥浆的密度，单位g/cm3。
M取样泥浆为取样泥浆质量，V取样泥浆为取样泥浆体积；r
Ρ清水为清水密度，按规定取1.0025g/cm3；Ρ原状土为开挖前原状土的密度；Ρ浓度计泥浆为浓度计测量的泥浆密度，单位g/cm3；
2影响率定结果的误差分析
2.1流量计误差分析
根据公式③，率定结果只与染色体经历时间、仪表清水流速、仪表泥浆流速、取样泥浆的质量（kg）和体积有关。染色体经历时间、仪表清水流速这两项用来校核修正泥浆的流速。流速误差主要有以下几点：
（1）原理上应该直接测泥浆流速，而不应用清水流速的偏差值去修正泥浆流速。流量计的计量误差在仪表的容许范围内上下随机波动，可能偏高也可能偏低。清水流速率定产生的偏差，只能反映率定期间这一段时间的流速偏差情况，不能反映之前、之后甚至长时期施工时的泥浆流速偏差情况[2]。
（2）用于计算清水流速的管线折算长度L管线折算的准确性对流量计算亦有一定影响。通过真假两个管线长度计算出流速误差值
通过公式④，如果管线长度误差值（m）达到1%，就会造成流速增减0.01m/s，进而对率定结果造成影响，这在短排距施工时尤为明显。以青草沙轮的率定数据示意说明。
表1管线长度误差与流速误差对比表
在以往的实际操作过程中，十几米的管线统计误差很容易产生，下面对此示例说明。以浏河沙轮为例，根据泥浆泵的串联情况，船舶自身管线长度列表如下。
表2浏河沙轮自身管线长度表
此外，还有一种确实存在却被习惯性忽视的误差—管节之间的橡皮垫厚度。以目前总长8.1km的4#西坑管线为例，共有924片橡皮垫，每片厚1cm，橡皮垫总厚度约9.2m。
2.2浓度计误差分析
取样泥浆的质量（kg）和体积这两项用来计算泥浆的实际浓度。关于浓度，有个问题需要纠正一下。很多人认为，“如果率定时正在挖的土层里泥偏多，会造成率定系数的偏小；如果沙多，会造成率定系数的偏大”。该观点是错误的。浓度率定只需泥浆浓度尽量稳定便可，与泥沙含量并无关系，与浓度计原状土密度的设定值亦无关系（见公式③）。和流速率定一样，浓度率定同样存在取样误差[3]。如果浓度变化比较剧烈，很可能造成多次所取的泥浆样本恰好很浓或很稀，从而不能准确反映浓度的稳定平均值。需要说明的是，泥沙含量孰多孰少虽然对率定没有影响，但是对日常的施工量计量却有很大关系，因为在浓度计的浓度公式里有一个人为设定的原状土密度。以原状土密度设定为1.71时的计算结果显示，如果沙多（实际比重暂以1.85计），会造成产量计统计量比实挖量高出19.8%；如果泥多（实际比重暂以1.65计），会造成产量计比实挖量低8.5%。偏差详情见下表
表3产量计原状土密度设定值的方量偏差对比表
注：①方量偏差百分比=（产量计方量－实挖方量）/实挖方量；②本表数值在产量计率定系数 1.0 的情况下计算出；挖泥施工时原状土的实际比重浮动较大，高于或低于设定值的情况一直在发生，且目前难以量化[4]。这是造成产量计方量和成陆方量差距较大的一个原因。
2.3人工操作误差分析
（1）染色体投料计时时，驾驶台指挥员喊：“3-2-1-开始！”与操作员拧开阀门之间具有不同步误差，约 1~2s。（2）染色体出管时，因清水实际上是黄色的浑水，红颜料刚到吹泥管口时的清水颜色变化不大，要等几秒等水流红的明显一点时方能识别，这个误差约 1~3s。（3）截止目前每次率定时，清水流速校验只做 1 次。从降低误差风险的角度看，应至少做 3 次。
结束语
综上所述，为了使率定结果更精确，需注意以下事项：（1）率定宜选在设备状态正常、自然条件比较稳定的时段进行。选择的开挖土层宜尽量单一，尽量避开泥层与沙层变动剧烈的施工区段，保持泥浆浓度的平稳；为降低浓度取样误差，应根据浓度变化情况及时调整绞刀切泥厚度、横移速度、绞刀前移距等指标，以最大程度的保持浓度的平稳。（2）在绞刀桥架投放染色体时，做到指挥员与阀门操作员的动作一致性，避免指挥员喊完“3-2-1-开始”后阀门还没打开，或者指挥员还没喊完但阀门提前打开的情况；（3）染色体到达吹泥口时，排泥口人员密切关注水体颜色变化，颜色一变，立即喊停；（4）浓度检测前，电子秤务必调平，并在每组泥浆或清水称重前检查，确保电子秤处于水平状态；（5）泥浆或清水称重时，电子秤读数稳定时再予读数；（6）体积刻度表尽量读取准确；（7）称重时，电子秤不得移动位置，且远离具有较强磁性的设备；（8）泥浆取样时，操作船员须让取样管里流出的泥浆全断面的接入水舀里，特别是沙含量高的时候，尤须注意。
参考文献：
[1]李超，李扬，杨庆明.7025型绞吸式挖泥船串联施工工艺试验[J].设备管理与维修，2016（5）：39-40.
[2]窦中原.绞吸式挖泥船输送管道流态分析与研究[D].武汉理工大学，2013.
[3]周建湘.绞吸式挖泥船生产效率分析[J].低碳世界，2017（11）：218-219.
[4]熊庭，杨文，邓勇，等.绞吸挖泥船泥浆管道输送模型构建[J].武汉理工大学学报（交通科学与工程版），2015（2）：254-258.
作者简介：
芮海滨（1975-），男，毕业于北京工商管理学院，企业管理专业，现任天麒船船长，助理工程师。
吴瑞祥（1984-），男，毕业于河海大学，机械工程及自动化专业，现任天鸥船大副，助理工程师。
论文作者:芮海滨,吴瑞祥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/1/4
标签：泥浆论文; 量计论文; 流速论文; 误差论文; 浓度论文; 挖泥船论文; 管线论文; 《基层建设》2018年第35期论文;