深海采矿提升系统研究综述

将粗颗粒矿物从数千米的海底提升到水面是深海采矿需要解决的一个关键技术难题。以深海矿产的商业开采为背景,从技术原理的角度对当前几种典型的深海采矿提升系统进行研究,根据深海矿物商业开采的高产能高效率要求,从提升系统的工作机理、结构方案、输送能力、系统效率及实施可行性等方面进行剖析,结果表明,机械式提升系统能量利用率高,但存在作业过程中缆绳可能发生缠绕,实现商业开采产能尚有难度;气力提升系统结构简单,但系统效率低且需采用大直径的提升管道,会增加管道布放回收及整个采矿系统运行的成本和难度;综合对比各方面,对于高扬程大产能的深海矿物提升而言,离心泵水力管道提升是一种综合性较优的提升方案。     

多级深海输送电泵叶轮径向不平衡力研究

针对我国自主研发的深海输送电泵运行在非设计工况下这一客观情况,其内部的非定常流体径向力可能会导致泵的振动甚至给整个采矿系统带来危害,目前还无法直接通过理论公式准确计算该径向力,故采用数值模拟的方法研究径向力的产生机理及作用规律。通过输送电泵的水力性能试验验证了数值模拟方法的准确性,研究六级深海输送电泵内的压力分布云图以及各级泵内的流体径向力分布情况和产生机理。对比分析不同流量下两级深海输送电泵的径向力分布规律。结果表明,各级叶轮内的流体径向力均呈周期性规律变化,且越到末级规律性越强;各级叶轮内的流体径向力的变化周期均与叶轮的叶片数相关;在其他参数不变的情况下,流量越小,径向力越大,径向力的不平衡特征越严重。