泵技術的現狀和發展

1、我國泵產品圖樣的來源可分為聯合設計、引進、自行開發等幾種

(1)聯合設計產品以沈泵所為主的研究單位,20世紀60~80年代,組織有關泵廠進行了很多種泵的聯合設計.如IS(IB)型單級單吸離心泵;RY高溫導熱油泵,IH型化工泵;S(SH)型雙吸離心泵;D(DG)型節段式多級泵;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型耐侵蝕液下離心泵;3G型三螺桿泵等.

這些產品當時都是海內的主導產品,至今仍在出產,但是有些產品的結構(造型)、機能指標比較落后,應當逐步用新型產品替換.

(2)引進產品80年代以前我國引進的泵技術很少,到改革開放初期,大量從國外引進泵技術,并跟著外國泵公司以合資或獨資的形式陸續進入我國,也帶進了一些新的泵產品技術.例如: 石泵-沃爾曼的渣漿泵;石泵(天津電機廠)-德國里茲公司的井用潛水電泵;沈泵(上泵)-德國KSB公司的鍋爐給水泵;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-日今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;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真空泵;上海水泵廠-KSB公司的熱水泵、船用泵;天津產業泵總廠-德國阿爾維勒公司的螺桿泵;天津產業泵總廠-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. 引進的這些泵產品,技術比較成熟,機能比較提高前輩,對推動我國泵技術的發展起了重要作用,成為我國泵產品的主體,至今仍大量出產.其中有的產品在結構或機能方面也存在題目,應進一步改進.

(3)外國在華合資(獨資)泵企業的產品例如: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型節段式多級離心泵;大連帝國-屏蔽泵;沈陽飛力-潛水排污泵;姑蘇格蘭富-沖壓泵;蘭州耐馳-螺桿泵.這些產品的質量大都比海內產品好,盡管價格高,但銷售情況很好.

(4)自行開發產品AY油泵;TSWA多級離心泵;ZJ渣漿泵;管道泵;直聯離心泵;高樓給水泵;空調泵;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. 這些產品大部門通用化、尺度化程度不高.機能也有待進一步進步.

2、樞紐泵產品從部門入口到現在基本全部國化

因為引進產品和KSB等知名企業的進入,我國泵的出產能力顯著進步.國民經濟部分的主要樞紐用泵基本上都可以出產.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、南水北調工程用大型調水泵;礦用大流量高揚程(1000m)排水泵;電廠用煙氣脫硫泵;煉廠用高溫油漿泵.

3、以CAD為主的新技術廣泛應用

(1)泵的模具、葉片和重要零件開始用數控機床加工,從而可以進步泵的制造質量,圖1是用數控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖.

(2)泵水力設計與繪型軟件逐漸代替身工計算和繪圖有人問用這個軟件設計的泵效率有多高,這是外行人說的話,再好的軟件也要人去使用,可以溶入設計者的設計思惟和經驗,而且快速、正確.圖2是用JP1軟件設計的螺旋離心泵葉輪水力圖,設計該圖只需10min,人工設計可能要兩天.

(3)泵內流場計算從準三元非黏性活動向全三元黏性活動進展準三元非黏性活動計算的主要方法是S1、S2兩類流面迭代,它是把三維活動降維成二維,也就是用子午面(軸面)和任意轉面(流面)上的活動進行迭代求解,解決三維活動題目.因為把復雜的三維活動簡化成二維求解,使得解的精度受到影響.近年計算流體動力學(ComputationalFluidDynamics)，簡稱CFD問世，為流體機械流場計算提供了新的思路和手段.用CFD進行流場計算,首先要把計算區域畫成三維實體,然后天生網格(GridGeneration),再用商用CFD軟件Fluent等進行計算.

(4)內部流場丈量以前常常采用探針進行丈量,一方面控針本身對活動的影響很大,另一方面丈量旋轉流場的轉換裝置也很復雜.進一步使用激光多普勒測速儀(LVD),它是用激光照射活動中的粒子,光被粒子散射,根據散射的成度丈量流速.這種方法已經成熟并廣泛應用,但是一般只丈量一點速度的某一分量.現在開始使用粒子圖象測速技術(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,通過連續兩次或多次曝光,粒子圖象被記其實底片上,由此獲得流場速度分布.這種方法突破傳統的單點丈量的限制,可瞬時無接觸丈量一個截面上的速度分布,具有較高的丈量精度.

(5)優化設計方法為了進步泵的機能,很多學者進行了優化設計方法研究.歸納起來主要有以下幾種方法:以優秀模型統計資料為基礎的速度系數優化法;以水力損失最小為目標的損失極值優化法;以某一指標為目標函數的準則篩選優化法.值得說明的是目前的優化設計方法,可能只對詳細泵的設計有指導意義.另外CFD等提高前輩技術的問世,在很大程度上沖淡了對優化設計的愛好,近兩年研究優化設計方法的學者逐漸減少,

4、無堵塞泵和低比轉速泵技術取得進展

(1)我國自行總結出的無堵塞泵設計方法,基本達到實用程度,海內廣泛使用設計方法主要包括:沿流道中線斷面變化規律設計雙流道葉輪;方格網保角變換方法設計螺旋離心式葉輪;根據葉輪外徑、蝸室最大外徑和喉部面積三要素設計旋流式葉輪.

(2)低比轉速泵理論和設計的研究廣泛而深入無過載設計方法得到推廣應用,采用是非葉片和短葉片偏置取得良好效果.

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