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中国水泵行业技术的发展趋势
新闻来源:    点击数:3528    更新时间:12/19/2011 1:58:29 AM    收藏此页

紧紧跟随中国水泵行业技术发展的潮流,准确把握水泵技术的发展趋势是中国水泵企业成长的基础。水泵技术的发展一如其他产业的发展一样,是由市场需求的推动取得的。当今二十一世纪,以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的背景下,对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的变革和飞速发展。中国水泵技术的发展趋势,主要有以下几点:

水泵产品的多元化

   产品的生命力在于市场的需求。如今的市场需求正是要求产品有各自的特色特点,做到与众不同;正是这一点,造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在泵输送介质的多样性、产品结构的差异性和运行要求的不同性等几个方面。

 

  从输送介质的多样性来看,最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆体、以及固液混合物、气液混合物、固液气混合物,直至输送活的物体如大豆、鱼类等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。

 

  除了输送对象对泵的结构有不同要求外,在泵的安装形式、管道布置形式。维护维修等方面对泵的内在或外在的结构均提出新要求。同时,各个生产厂商,在结构的设计上又加人了各自企业的理念,要加提高了泵结构的多元化程度。

 

  基于可持续发展和环保的总体背景,泵的运行环境对泵的设计又提出了众多的要求,如泄漏减少、噪声振动降低、可靠性增加、寿命延长等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑,也必然形成泵的多元化形式。

 

水泵产品的标准化与模块化

  在产品出现多元化的同时,泵作为通用产品,总体总量依旧巨大。在市场中,除出现技术性竞争外,产品的价格竞争尤其是通用化产品的价格竞争是必然趋势。在产品出现多元化的趋势下,要实现产品价格的竞争优势,提高产品零部件的标准化程度,实现产品零部件的模块化是必须的。在众多零部件实现模块化后,通过不同模块的组合或改变个别零件的特性,以实现产品的多元化。同时,只有当零部件标准化程度提高后才有可能基于产品的多元化基础上实际规模化的零部件生产,用以降低产品的生产成本和形成产品的价格竞争优势,也可以在产品多元化的基础上进一步地缩短产品的交货周期。

 

水泵设计水平提升与制造技术优化的有机结合

  进入信息时代的今天,泵的设计人员早已经利用计算机技术来进行产品的开发设计(如CAD的利用)大大提高了设计本身的速度,缩短了产品设计的周期。而在生产为主的制造当中,以数控技术CAM为代表的制造技术业已深人到泵的生产当中。但是,从日前国内的情况看,数控技术CAM主要应用在批量产品的生产上。对于单件或小批的生产,目前CAM技术尚未在泵行业当中普遍实施,单件小批的生产仍旧以传统生产设备为主。

 

  由于市场要求生产厂商的货期尽可能缩短,尤其对于特殊产品(针对用户要求生产的产品)供货周期缩短,必然要求泵的生产企业加速利用CAM技术甚至是计算机集成制造系统(CIMS).柔性制造(FMCFMS)对从设计到制造模具、零件加工等各环节协调一致处理 保证一旦设计完成,产品零部件的加工也趋于同期完成,以确保缩短产品的生产周期。

 

  与此同时,除利用计算机制图外还将在计算机这个载体上实现产品的强度分析、可靠性预估和三维立体设计,将原来需要在生产中发现和解决的工艺问题、局部结构问题及装配性问题等方面提至生产前进行防范,缩短产品的试制期。

 

CAD为主的新技术广泛应用

     1)泵的模具、叶片和重要零件开始用数控机床加工,从而可以提高泵的制造质量,图 1 是用数控铣床加工轴流泵叶片和用于加工的叶片三维图。

 

    2)泵水力设计与绘型软件逐渐代替人工计算和绘图 有人问用这个软件设计的泵效率有多高,这是外行人说的话,再好的软件也要人去使用,可以溶入设计者的设计思想和经验,而且快速、准确。图 2 是用 JP1 软件设计的螺旋离心泵叶轮水力图,设计该图只需 10min ,人工设计可能要两天。

 

    3)泵内流场计算从准三元非黏性流动向全三元黏性流动进展 准三元非黏性流动计算的主要方法是 S1 S2 两类流面迭代,它是把三维流动降维成二维,也就是用子午面(轴面)和任意转面(流面)上的流动进行迭代求解,解决三维流动问题。由于把复杂的三维流动简化成二维求解,使得解的精度受到影响。 近年计算流体动力学( Computational Fluid Dynamics , 简称 CFD 问世,为流体机械流场计算提供了新的思路和手段。用 CFD 进行流场计算,首先要把计算区域画成三维实体,然后生成网格 Grid Generation ),再用商用 CFD 软件 Fluent 等进行计算,见图 3

 

    4)内部流场测量 以前经常采用探针进行测量,一方面控针本身对流动的影响很大,另一方面测量旋转流场的转换装置也很复杂。进一步使用激光多普勒测速仪( LVD ,它是用激光照射流动中的粒子,光被粒子散射,根据散射的成度测量流速。这种方法已经成熟并广泛应用,但是一般只测量一点速度的某一分量。现在开始使用粒子图象测速技术( PIV ),其工作原理是在流场中散布示踪粒子,用脉冲片光源照射流场,通过连续两次或多次曝光,粒子图象被记录在底片上,由此获得流场速度分布。这种方法突破传统的单点测量的限制,可瞬时无接触测量一个截面上的速度分布,具有较高的测量精度.

 

    5)优化设计方法 为了提高泵的性能,许多学者进行了优化设计方法研究。归纳起来主要有以下几种方法:以优秀模型统计资料为基础的速度系数优化法;以水力损失最小为目标的损失极值优化法;以某一指标为目标函数的准则筛选优化法。值得说明的是目前的优化设计方法,可能只对具体泵的设计有指导意义。另外 CFD 等先进技术的问世,在很大程度上冲淡了对优化设计的兴趣,近两年研究优化设计方法的学者逐渐减少。

 

泵内在特性的提升与追求外在特性

  泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性,简称为品质。在这一点上,是目前许多泵生产厂商所关注的也是努力再提高、改进的方面。而实际上,我们可以发现,有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后,往往达不到工厂出厂检测的效果,发生诸如过载、噪声增大,使用达不到要求或寿命降低等等方面的问题;而泵在实际当中所处的运行点或运行特征,我们称之为泵的外在特性或系统特性。

 

  技术人员在进行产品设计时,为提高某一产品的百分之一效率常常花费不少心思;而泵运行如果偏离设计的高效点,实际运行的效率远不止降低百分之一。现在,泵生产厂家同时为用户配套包括变频在内的控制设备及成套设备,实际上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基础上,再关注泵的集中控制系统,提高整个泵及泵站运行效率,则是在泵的外在特性的追求上更上一层楼。

 

  从销售角度看,推销产品即是在推销泵的内在特性;而关注泵的外在特性则是生产厂商不仅是推销产品,更是在推销泵站(成套工程项目)。从使用角度看,好的产品必定是适合运行环境的产品而非出厂检测判别的产品。

 

新材料新工艺的加速利用

  过去这么多年来,新材料和新工艺的运用是推动泵技术发展的一个主要的因素。泵用材料从铸铁到特种金属合金,从橡胶制品、陶瓷等典型非金属材料到工程塑料,在解决泵的耐腐蚀、耐磨损、耐高温等环境上都发挥了突出的作用。同时新工艺的运用,又更好地使新材料运用到泵的零部件乃至整个泵当中。如国外有些厂商已设计并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金属材料生产的泵在强度上毫不逊色,在耐蚀耐磨上更胜一筹。又比如利用新的表面涂覆技术和表面处理技术,同样可解决泵的抗蚀和抗磨问题。新材料的进一步发展和新工艺的运用深入,在泵领域内的应用将更加广泛。

 

机电一体化的进一步发展

  正如科学技术的发展一样.现阶段科技领域中交叉学科、边缘学科越来越丰富,跨学科的共同研究是十分普遍的事情,作为泵产品的技术发展亦是如此。以屏蔽式泵为例,取消泵的轴封问题,必须从电机结构开始,仅局限于泵本身是没有办法实现的,解决泵的噪声问题,除解决泵的流态和振动外,同时需要解决电机风叶的噪声和电磁场的噪声;提高潜水泵的可靠性,必须在潜水电机内加设诸如泄漏保护、过载保护等措施;提高泵的运行效率,须借助于控制技术的运用等等。这些无一不说明要发展泵技术水平,必须从配套的电机、控制技术等方面同时着手,综合考虑,最大限度地提升机电一体化综合水平。
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