水泵技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展
1、我國泵產(chǎn)品圖樣的來源可分為聯(lián)合設(shè)計、引進(jìn)、自行開發(fā)等幾種
(1)聯(lián)合設(shè)計產(chǎn)品以沈陽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。如IS(IB)型單級單吸離心泵;IH型化工泵;S(SH)型雙吸離心泵;D(DG)型節(jié)段式多級泵;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型耐腐蝕液下離心泵;3G型三螺桿泵等。
這些產(chǎn)品當(dāng)時都是國內(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年代以前我國引進(jìn)的泵技術(shù)很少,到改革開放初期,大量從國外引進(jìn)泵技術(shù),并隨著外國泵公司以合資或獨(dú)資的形式陸續(xù)進(jìn)入我國,也帶進(jìn)了一些新的泵產(chǎn)品技術(shù)。例如:沈泵(上泵)-德國KSB公司的鍋爐給水泵;天津工業(yè)泵總廠-德國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)-德國里茲公司的井用潛水電泵;上海電力修造廠-英國威爾公司的鍋爐給水泵;上海水泵廠-KSB公司的冷凝水泵;長沙水泵廠-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-美國德來賽公司的污水泵;佛山水泵廠-德國西門子公司的水環(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ABS公司的潛污泵;長沙水泵廠-美國英格索爾公司的大型立式斜流泵;上海第一水泵廠-英國M.J公司的高揚(yáng)程多級離心泵;襄樊五二五廠-法國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),對推動我國泵技術(shù)的發(fā)展起了重要作用,成為我國泵產(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題,應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。
(3)外國在華合資(獨(dú)資)泵企業(yè)的產(chǎn)品例如:沈陽飛力-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型單級單吸離心泵、P型節(jié)段式多級離心泵;大連帝國-屏蔽泵;蘭州耐馳-螺桿泵。
這些產(chǎn)品的質(zhì)量大都比國內(nèi)產(chǎn)品好,盡管價格高,但銷售情況很好。
(4)自行開發(fā)產(chǎn)品AY油泵;TSWA多級離心泵;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)在基本全部國化
由于引進(jìn)產(chǎn)品和國際水泵著名制造企業(yè)的進(jìn)入,我國泵的生產(chǎn)能力顯著提高。國民經(jīng)濟(jì)部門的主要關(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、葉片和重要零件開始用數(shù)控機(jī)床加工,從而可以提高泵的制造質(zhì)量,圖1是用數(shù)控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖。
(2)水泵水力設(shè)計與繪型軟件逐漸代替人工計算和繪圖有人問用這個軟件設(shè)計的泵效率有多高,這是外行人說的話,再好的軟件也要人去使用,可以溶入設(shè)計者的設(shè)計思想和經(jīng)驗,而且快速、準(zhǔn)確。圖2是用JP1軟件設(shè)計的螺旋離心泵葉輪水力圖,設(shè)計該圖只需10min,人工設(shè)計可能要兩天。
(3)泵內(nèi)流場計算從準(zhǔn)三元非黏性流動向全三元黏性流動進(jìn)展準(zhǔn)三元非黏性流動計算的主要方法是S1、S2兩類流面迭代,它是把三維流動降維成二維,也就是用子午面(軸面)和任意轉(zhuǎn)面(流面)上的流動進(jìn)行迭代求解,解決三維流動問題。由于把復(fù)雜的三維流動簡化成二維求解,使得解的精度受到影響。近年計算流體動力學(xué)(ComputationalFluidDynamics),簡稱CFD問世,為流體機(jī)械流場計算提供了新的思路和手段。
(4)優(yōu)化設(shè)計方法為了提高泵的性能,許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計方法研究。歸納起來主要有以下幾種方法:以優(yōu)秀模型統(tǒng)計資料為基礎(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。值得說明的是目前的優(yōu)化設(shè)計方法,可能只對具體泵的設(shè)計有指導(dǎo)意義。另外CFD等先進(jìn)技術(shù)的問世,在很大程度上沖淡了對優(yōu)化設(shè)計的興趣,近兩年研究優(yōu)化設(shè)計方法的學(xué)者逐漸減少。
(5)內(nèi)部流場測量以前經(jīng)常采用探針進(jìn)行測量,一方面控針本身對流動的影響很大,另一方面測量旋轉(zhuǎn)流場的轉(zhuǎn)換裝置也很復(fù)雜。進(jìn)一步使用激光多普勒測速儀(LVD),它是用激光照射流動中的粒子,光被粒子散射,根據(jù)散射的成度測量流速。這種方法已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用,但是一般只測量一點速度的某一分量?,F(xiàn)在開始使用粒子圖象測速技術(shù)(PIV),其工作原理是在流場中散布示蹤粒子,用脈沖片光源照射流場,通過連續(xù)兩次或多次曝光,粒子圖象被記錄在底片上,由此獲得流場速度分布。這種方法突破傳統(tǒng)的單點測量的限制,可瞬時無接觸測量一個截面上的速度分布,具有較高的測量精度。
4、無堵塞泵和低比轉(zhuǎn)速泵技術(shù)取得進(jìn)展
(1)我國自行總結(jié)出的無堵塞泵設(shè)計方法,基本達(dá)到實用程度,國內(nèi)廣泛使用設(shè)計方法主要包括:沿流道中線斷面變化規(guī)律設(shè)計雙流道葉輪;方格網(wǎng)保角變換方法設(shè)計螺旋離心式葉輪;根據(jù)葉輪外徑、蝸室最大外徑和喉部面積三要素設(shè)計旋流式葉輪。
(2)低比轉(zhuǎn)速泵理論和設(shè)計的研究廣泛而深入無過載設(shè)計方法得到推廣應(yīng)用,采用長短葉片和短葉片偏置取得良好效果。
5、軸流泵模型達(dá)到國外同類模型的先進(jìn)水平
2004年9月25日至2005年1月16日,全國27個模型,參加了水利部南水北調(diào)工程水泵模型天津同臺測試。本次試驗領(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個模型的角度平均效率超過85%,已達(dá)到國外同類模型的先進(jìn)水平。國家南水北調(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。