水工業(yè)網(wǎng) 一我國(guó)水泵技術(shù)的現(xiàn)狀

1我國(guó)泵產(chǎn)品圖樣的來(lái)源可分為聯(lián)合設(shè)計(jì)引進(jìn)自行開(kāi)發(fā)等幾種

1聯(lián)合設(shè)計(jì)產(chǎn)品以沈陽(yáng)水泵研究所為主的研究單位20世紀(jì)60~80年代組織有關(guān)泵廠進(jìn)行了許多種泵的聯(lián)合設(shè)計(jì)如ISIB型單級(jí)單吸泵;IH型化工泵;SSH型雙吸離心泵;DDG型節(jié)段式多級(jí)泵;W型旋渦泵;Y型油泵;JC型深井泵;HW型混流泵;QJ型深井潛水泵;IR型熱水泵;BPZ型噴灌自吸泵;FY型耐腐蝕液下泵;3G型三螺桿泵等

這些產(chǎn)品當(dāng)時(shí)都是國(guó)內(nèi)的主導(dǎo)產(chǎn)品至今仍在生產(chǎn)但是有些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)造型性能指標(biāo)比較落后應(yīng)當(dāng)逐步用新型產(chǎn)品替代

2引進(jìn)產(chǎn)品80年代以前我國(guó)引進(jìn)的泵技術(shù)很少到改革開(kāi)放初期大量從國(guó)外引進(jìn)泵技術(shù)并隨著外國(guó)泵公司以合資或獨(dú)資的形式陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)也帶進(jìn)了一些新的泵產(chǎn)品技術(shù)例如沈泵上泵-德國(guó)KSB公司的鍋爐給水泵;天津工業(yè)泵總廠-德國(guó)阿爾維勒公司的螺桿泵;石泵-沃爾曼的渣漿泵;石泵天津電機(jī)廠-德國(guó)里茲公司的井用潛水電泵;上海電力修造廠-英國(guó)威爾公司的鍋爐給水泵;上海水泵廠-KSB公司的冷凝水泵;長(zhǎng)沙水泵廠-日本日立公司的冷凝水泵;大連耐酸泵廠-瑞士蘇爾壽公司的CZZAZE等化工流程泵;上海水泵廠泵-美國(guó)德來(lái)賽公司的污水泵;佛山水泵廠-德國(guó)西門(mén)子公司的水環(huán)真空泵;上海水泵廠-KSB公司的熱水泵船用泵;天津工業(yè)泵總廠-日本大晃公司的船用泵;南京深井泵廠-德國(guó)ABS公司的潛污泵;長(zhǎng)沙水泵廠-美國(guó)英格索爾公司的大型立式斜流泵;上海第一水泵廠-英國(guó)M˙J公司的高揚(yáng)程多級(jí)離心泵;襄樊五二五廠-法國(guó)H˙S公司的磷酸泵等

引進(jìn)的這些泵產(chǎn)品技術(shù)比較成熟性能比較先進(jìn)對(duì)推動(dòng)我國(guó)泵技術(shù)的發(fā)展起了重要作用成為我國(guó)泵產(chǎn)品的主體至今仍大量生產(chǎn)其中有的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)或性能方面也存在問(wèn)題應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)

3外國(guó)在華合資獨(dú)資泵企業(yè)的產(chǎn)品例如沈陽(yáng)飛力-潛水排污泵;蘇州格蘭富-沖壓泵;上海KSB-OmegaRDL雙吸泵鍋爐給水泵冷凝泵;嘉立特茬原-化工流程泵;佛山安德里茲-紙漿泵;南京古爾茲-ISO型單級(jí)單吸離心泵P型節(jié)段式多級(jí)離心泵;大連帝國(guó)-屏蔽泵;蘭州耐馳-螺桿泵

這些產(chǎn)品的質(zhì)量大都比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品好盡管價(jià)格高但銷(xiāo)售情況很好｜

4自行開(kāi)發(fā)產(chǎn)品AY油泵;TSWA多級(jí)離心泵;ZJ渣漿泵;管道泵;直聯(lián)離心泵;高樓給水泵;空調(diào)泵;潛水排污泵;立式排污泵;潛水軸流泵混流泵;雙吸泵;紙漿泵等

這些產(chǎn)品大部分通用化標(biāo)準(zhǔn)化程度不高性能也有待進(jìn)一步提高

2關(guān)鍵水泵產(chǎn)品從部分進(jìn)口到現(xiàn)在基本全部國(guó)化

由于引進(jìn)產(chǎn)品和國(guó)際水泵著名制造企業(yè)的進(jìn)入我國(guó)泵的生產(chǎn)能力顯著提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)的主要關(guān)鍵用泵基本上都可以生產(chǎn)例如超臨界鍋爐給水泵溫度壓力25～35MPa;乙烯和加氫裝置用高速泵高壓多級(jí)泵;鋼廠高壓除鱗泵;東深南水北調(diào)工程用大型調(diào)水泵;礦用大流量高揚(yáng)程1000m排水泵;電廠用煙氣脫硫泵;煉廠用高溫油漿泵

3以CAD為主的新技術(shù)廣泛應(yīng)用

1水泵的模具葉片和重要零件開(kāi)始用數(shù)控機(jī)床加工從而可以提高泵的制造質(zhì)量

2水泵水力設(shè)計(jì)與繪型軟件逐漸代替人工計(jì)算和繪圖有人問(wèn)用這個(gè)軟件設(shè)計(jì)的泵效率有多高這是外行人說(shuō)的話再好的軟件也要人去使用可以溶入設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和經(jīng)驗(yàn)而且快速準(zhǔn)確用JP1軟件設(shè)計(jì)螺旋離心泵葉輪水力圖只需10min人工設(shè)計(jì)可能要兩天

3泵內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算從準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)向全三元黏性流動(dòng)進(jìn)展準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)計(jì)算的主要方法是S1S2兩類(lèi)流面迭代它是把三維流動(dòng)降維成二維也就是用子午面軸面和任意轉(zhuǎn)面流面上的流動(dòng)進(jìn)行迭代求解解決三維流動(dòng)問(wèn)題由于把復(fù)雜的三維流動(dòng)簡(jiǎn)化成二維求解使得解的精度受到影響近年計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)ComputationalFluidDynamics,簡(jiǎn)稱(chēng)CFD問(wèn)世為流體機(jī)械流場(chǎng)計(jì)算提供了新的思路和手段

4優(yōu)化設(shè)計(jì)方法為了提高泵的性能許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究歸納起來(lái)主要有以下幾種方法以?xún)?yōu)秀模型統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法;以水力損失最小為目標(biāo)的損失極值優(yōu)化法;以某一指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)的準(zhǔn)則篩選優(yōu)化法值得說(shuō)明的是目前的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可能只對(duì)具體泵的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義另外CFD等先進(jìn)技術(shù)的問(wèn)世在很大程度上沖淡了對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的興趣近兩年研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的學(xué)者逐漸減少

5內(nèi)部流場(chǎng)測(cè)量以前經(jīng)常采用探針進(jìn)行測(cè)量一方面控針本身對(duì)流動(dòng)的影響很大另一方面測(cè)量旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的轉(zhuǎn)換裝置也很復(fù)雜進(jìn)一步使用激光多普勒測(cè)速儀LVD它是用激光照射流動(dòng)中的粒子光被粒子散射根據(jù)散射的成度測(cè)量流速這種方法已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用但是一般只測(cè)量一點(diǎn)速度的某一分量現(xiàn)在開(kāi)始使用粒子圖象測(cè)速技術(shù)PIV其工作原理是在流場(chǎng)中散布示蹤粒子用脈沖片光源照射流場(chǎng)通過(guò)連續(xù)兩次或多次曝光粒子圖象被記錄在底片上由此獲得流場(chǎng)速度分布這種方法突破傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量的限制可瞬時(shí)無(wú)接觸測(cè)量一個(gè)截面上的速度分布具有較高的測(cè)量精度.

4無(wú)堵塞泵和低比轉(zhuǎn)速泵技術(shù)取得進(jìn)展

1我國(guó)自行總結(jié)出的無(wú)堵塞泵設(shè)計(jì)方法基本達(dá)到實(shí)用程度國(guó)內(nèi)廣泛使用設(shè)計(jì)方法主要包括沿流道中線斷面變化規(guī)律設(shè)計(jì)雙流道葉輪;方格網(wǎng)保角變換方法設(shè)計(jì)螺旋離心式葉輪;根據(jù)葉輪外徑蝸室最大外徑和喉部面積三要素設(shè)計(jì)旋流式葉輪

2低比轉(zhuǎn)速泵理論和設(shè)計(jì)的研究廣泛而深入無(wú)過(guò)載設(shè)計(jì)方法得到推廣應(yīng)用采用長(zhǎng)短葉片和短葉片偏置取得良好效果 ｜

5軸流泵模型達(dá)到國(guó)外同類(lèi)模型的先進(jìn)水平

2004年9月25日至2005年1月16日全國(guó)27個(gè)模型參加了水利部南水北調(diào)工程水泵模型天津同臺(tái)測(cè)試本次試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)有力組織嚴(yán)密監(jiān)督公正數(shù)據(jù)準(zhǔn)確模型比轉(zhuǎn)速500～1500基本復(fù)蓋了軸流泵的使用范圍;和原模型相比效率提高約2%流量提高約5%有7個(gè)模型的角度平均效率超過(guò)85%已達(dá)到國(guó)外同類(lèi)模型的先進(jìn)水平國(guó)家南水北調(diào)等重要工程的低揚(yáng)程水泵大部分將從這些模型中選用

二水泵技術(shù)發(fā)展展望

1注意發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域用泵

泵是一種通用機(jī)械應(yīng)用非常廣泛而且新領(lǐng)域用泵不斷出現(xiàn)例如心臟泵噴水推進(jìn)泵計(jì)算機(jī)冷卻泵空調(diào)泵導(dǎo)熱油泵油氣混輸泵煙氣脫硫泵石油平臺(tái)注水泵等可能還存在著應(yīng)當(dāng)用泵的地方而沒(méi)有用泵新的用泵領(lǐng)域也會(huì)不斷出現(xiàn)這就需要我們注意發(fā)現(xiàn)并致力開(kāi)發(fā)

2CFDPIV等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合實(shí)際開(kāi)展試驗(yàn)研究

CFD等新技術(shù)的先進(jìn)性不可否認(rèn)現(xiàn)在各院校都有軟件都在進(jìn)行計(jì)算研究生50%以上的課題都與此有關(guān)一項(xiàng)新技術(shù)從發(fā)展成熟有一個(gè)過(guò)程目前應(yīng)作為一種解決實(shí)際工程問(wèn)題的輔助手段與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法配合使用另外要盡量結(jié)合實(shí)際否則就難以成熟和提高開(kāi)始階段不要把題目選得過(guò)大有的選一臺(tái)泵從進(jìn)口算到出口一個(gè)泵站從進(jìn)水池算到出水池這樣的計(jì)算結(jié)果難以判斷像渣漿泵的磨損部位進(jìn)水流道的旋渦部位等很適合用CFD和PIV技術(shù)進(jìn)行研究還有一些大的泵廠應(yīng)與有條件的院校合作開(kāi)展這方面的研究工作

3重視關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)

要提高泵的技術(shù)水平必須解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題例如渣漿泵磨損機(jī)理的研究;高效斜流泵水力模型研究;自吸泵簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)提高效率的研究;便于檢修的高效大流量高揚(yáng)程礦山排水泵和輸油泵的研究開(kāi)發(fā);新型船用泵的研究開(kāi)發(fā);大型煙氣脫硫泵煤液化用高溫高壓泵的研究開(kāi)發(fā);屏蔽泵磁力泵提高可靠性的研究;新型計(jì)量泵隔膜泵的研究開(kāi)發(fā);提高部分流泵效率的研究等

4樹(shù)立精品意識(shí)重視標(biāo)準(zhǔn)化通用化

無(wú)錫億志新加坡獨(dú)資揚(yáng)州川源臺(tái)資兩個(gè)泵公司利用國(guó)內(nèi)技術(shù)設(shè)備生產(chǎn)出可和國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品媲美的泵產(chǎn)品其原因在于有精品意識(shí)

上海KSB公司的Omega雙吸泵28個(gè)品種共用6根軸每種泵裝AB兩種葉輪每種葉輪切割三次外徑這樣一來(lái)每種泵有8條性能曲線大幅度提高了泵的使用范圍

南京古爾茲生產(chǎn)的ISO單級(jí)單吸離心泵39個(gè)品種共用5根軸每種泵有4條性能曲線結(jié)構(gòu)緊湊重量輕體積小

我國(guó)有些泵廠有一個(gè)訂貨設(shè)計(jì)一種泵做了一年泵回過(guò)頭來(lái)一看可能是一個(gè)泵一個(gè)樣制造成本高也就可想而知了｜

三采用復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)泵技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展

縱觀泵技術(shù)的發(fā)展許多是采用了復(fù)合技術(shù)的結(jié)果例如

1離心葉輪和旋渦葉輪的結(jié)合成為離心旋渦自吸泵

2射流噴頭和離心泵結(jié)合成為離心射流自吸泵

3水泵葉輪和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的結(jié)合成為水輪泵

4離心泵和活塞隔膜泵結(jié)合構(gòu)成一種強(qiáng)力自吸泵

5誘導(dǎo)輪和離心輪結(jié)合提高了泵的抗汽蝕性能

6雙吸葉輪和單吸葉輪結(jié)合能解決汽蝕和軸向力平衡問(wèn)題

7長(zhǎng)短葉片結(jié)合使用解決葉輪進(jìn)口堵塞和出口擴(kuò)散問(wèn)題

8短葉片向長(zhǎng)葉片背面偏署可防止軸向旋渦和出口流動(dòng)分離

9下裝低揚(yáng)程葉輪提液上裝高揚(yáng)程葉輪加壓的長(zhǎng)軸液下泵雙輪液下泵解決長(zhǎng)軸液下泵制造困難運(yùn)行不可靠問(wèn)題

10把機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)裝在末級(jí)葉輪的后密封環(huán)處成為軸向力平衡裝置利用葉輪前后的壓差平衡軸向力如能解決動(dòng)靜環(huán)的磨損問(wèn)題經(jīng)濟(jì)效益十分顯著

11把平衡盤(pán)工作原理移置到葉輪后蓋板處由于形成徑向軸向兩個(gè)間隙可以像平衡盤(pán)一樣自動(dòng)平衡軸向力當(dāng)軸向力大時(shí)葉輪向進(jìn)口方向移動(dòng)軸向間隙增大葉輪后面的壓力降低葉輪向后移動(dòng)反之亦然見(jiàn)圖5

12糊狀填料密封這種密封美國(guó)赤士頓公司首先使用并在我國(guó)銷(xiāo)售它是由石墨纖維四氟乙烯硅膠等組成的糊狀物在使用過(guò)程中可以用注射槍注入補(bǔ)充據(jù)說(shuō)在有些情況下使用效果不錯(cuò)盡管目前還不能在所有的泵上使用但是這種思路十分可貴有希望成為密封技術(shù)的一項(xiàng)突破

13渣漿泵葉輪采用扭曲葉片可能會(huì)因?yàn)榉狭鲃?dòng)狀態(tài)而減輕磨損并能提高效率

采用復(fù)合技術(shù)的成功實(shí)例不勝枚舉要用好用活復(fù)合技術(shù)要求有較寬的知識(shí)面并敢于創(chuàng)新