吸魚泵研究進展

劉 莉 李明光 馬 波 呂景福

(武漢市農業科學院，湖北 武漢 430065)

0 引言

隨著現代漁業的發展，吸魚泵開始廣泛用于水產養殖、漁業捕撈等場合，顯著提高了漁貨產量和質量，降低了勞動強度。本文介紹了吸魚泵的主要類型和國內外研究現狀，為吸魚泵的設計和應用提供參考。

1 吸魚泵

國外從20世紀20年代開始研制吸魚泵，美國、前蘇聯等國在20世紀50年代開始較廣泛使用吸魚泵。我國從20世紀60年代開始研制吸魚泵。當前常見的吸魚泵形式主要有離心式魚泵、真空式吸魚泵、射流式魚泵等。

1.1 離心式魚泵

離心式魚泵由殼體和葉輪組成。其原理是葉輪旋轉產生的離心力，在進口處產生負壓，將魚水混合物吸入，經泵殼和出口排出。離心式魚泵大多為雙葉片，流道較寬，以減小對魚的損傷。離心式魚泵結構簡單緊湊，效率較高，但泵內存在運動部件容易造成魚體損傷，通常用于魚苗和成魚，較少用于活魚[1]。根據工作方式可分為固定式和潛水式。固定式離心魚泵安裝在地面或漁船上，啟動前通常要先注水才能使用。潛水式離心魚泵工作時浸沒在水中，啟動前無須注水[2]。

圖1 Aqua-Life離心式魚泵[3]

國內離心式魚泵相關研究集中在參數設計、流場仿真、實驗驗證等方面。劉平[4]等設計了一款離心式魚泵，通過流場仿真驗證了性能參數，并進行了模擬實驗；王偉[5]等對吸魚泵模型進行了設計，采用數值模擬方法分別對單相流和兩相流仿真分析，得到泵在不同工況下的性能。

國外離心式魚泵技術成熟。冰島VAKI公司研制的離心式魚泵能轉運重0.2g～1.2kg的魚，最大泵送能力為450m3/h。VAKI泵安裝在推車上，方便移動，還帶有無線遙控功能[6]。美國Aqua-Life公司的離心式魚泵根據驅動方式可分為電機驅動和液壓驅動，最大泵送能力為749m3/h[7]。

1.2 真空式魚泵

真空式魚泵主要由罐體、真空泵、閥門、吸入管、排出管等組成。其原理是使用真空泵將罐體抽成真空，通過吸入管將魚、水吸入罐體，再通過排出管排出。真空式魚泵內部無運動部件，對魚損傷小，通常用于活魚轉運。真空式泵工作時，為了避免負壓對魚造成損傷，負壓不宜太大，一般吸入管長度小于3.5m[7]。為了防止外界空氣進入影響抽吸效率，吸入管需浸沒在水中。由于吸魚過程是間歇式的，吸口能力較差，泵工作時需將吸口對準魚[8]。針對單罐式真空吸魚泵間歇式工作、效率較低的缺點，通過并聯一個罐體，采用兩個罐體交替吸取，將間歇式工作變為連續工作，能夠大幅提高工作效率。

國內真空式魚泵相關研究集中在參數設計、實驗研究等方面。郭建平[10]等設計并試制了一臺真空吸魚泵，性能基本達到設計要求；郭建平[11]等還設計了一款連續式真空吸魚泵，通過并聯一個相同規格吸魚桶，將間歇式吸魚系統變為連續式魚系統，大幅提高工作效率；袁軍亭[12]等運用增大真空容積制造負壓的原理，試制了抽氣、排氣相結合減壓的改進型魚泵樣機。

圖2 Canavac真空式魚泵[9]

國外真空式魚泵技術成熟，加拿大inventive marine公司的Canavac系列真空式魚泵能夠轉運重50g～20kg的魚，單罐泵送能力達5～100t/h，可通過電力、柴油或液壓驅動。根據結構形式和大小不同，可分為單罐式、雙罐式、微型式等。雙罐式通過并聯一個罐體實現連續轉運，泵送能力達到20～400t/h。微型式主要用于小型魚類和魚類孵化場等小流量應用場合[9]。美國ETI公司的Transvac系列真空式魚泵根據結構形式分為單罐式、雙罐式和三罐式。單罐泵送能力達10～120t/h，三罐式泵送能力達250t/h。

1.3 射流式魚泵

射流式魚泵由吸管、噴射腔、壓出管等組成。其原理是利用高速工作流體從噴嘴射出，連續帶走吸入室空氣，在吸入室產生真空，魚水在大氣壓力作用下輸送到吸入室，與工作流體混合后經過噴射腔和壓出腔排出。射流式魚泵內部無運動部件，對魚損傷小，可用于活魚轉運。具有結構簡單、可靠性高、啟動迅速、自吸能力強等優點，但效率較低[2]。

國內射流式魚泵相關研究集中在結構設計、數值模擬和實驗驗證等方面。黃小華[13]等設計了一款射流式魚泵，對性能參數進行了計算；徐茂森等[14]設計了一臺射流式魚泵，并通過數值模擬和高速攝影方法進行了研究，結果表明剪切層是造成轉運過程中魚鱗片脫落的主要原因，由于魚在泵內時間極短，不會導致魚死亡；徐茂森[15]等還研究了喉管與噴嘴截面積比對射流式魚泵輸送性能及魚損的影響；黃道沛[16]等在射流式魚泵排魚管加裝一條減壓管，降低了排魚管壓力，減小對魚的損傷；徐英士[17]等設計了一款組合式射流吸魚泵，通過疏水提高了箱內供射流器泵出的魚水密度，提高了吸魚泵的工作效率。

圖3 射流式魚泵原理圖[15]

國外射流式魚泵技術成熟，美國ETI公司的silkstream系列射流式魚泵能夠轉運鯰魚、蝦、鱸魚、鯛魚、鮭魚、羅非魚、鱒魚等水產養殖產品，在挪威、蘇格蘭、愛爾蘭、法國、希臘、加拿大、智利等國家的養魚場有廣泛應用。能夠用于轉運重50～10kg的魚，泵送鱈魚80-120t/h，鯡魚160t/h。該系列泵還包括去水裝置、去除魚虱功能和計數功能[18]。

2 結語

(1)常見的吸魚泵形式主要有離心式魚泵、真空式吸魚泵、射流式魚泵等。離心式魚泵結構簡單，但由于葉輪旋轉容易對魚體造成損傷，通常用于魚苗和較小的魚類。真空式吸魚泵和射流式魚泵內部無運動部件，對魚體損傷較小，可用于活魚轉運。

(2)國外吸魚泵研發時間早，應用廣泛，各類吸魚泵均有成熟產品。國內吸魚泵樣機研究較多，但市場成熟產品較少。