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      中國水泵行業技術的發展趨勢

      时间:2012-03-18 09:53作者:油泵 点击:

      緊緊跟隨中國水泵行業技術發展的潮流,准確把握水泵技術的發展趨勢是中國水泵企業成長的基礎。水泵技術的發展一如其他産業的發展一樣,是由市場需求的推動取得的。當今二十一世紀,以環保、電子等領域高科技發展及世界可持續發展爲主所産生的巨大需求的背景下,對于包括泵行業在內的許多行業或領域都帶來了技術的變革和飛速發展。中國水泵技術的發展趨勢,主要有以下幾點:

    水泵産品的多元化

      産品的生命力在于市場的需求。如今的市場需求正是要求産品有各自的特色特點,做到與衆不同;正是這一點,造就了泵産品的多元化趨勢。它的多元性主要體現在泵輸送介質的多樣性、産品結構的差異性和運行要求的不同性等幾個方面。

      從輸送介質的多樣性來看,最早泵的輸送對象爲單一的水及其它可流動的液體、氣體或漿體、以及固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物,直至輸送活的物體如大豆、魚類等等。不同的輸送對象對于泵的內部結構要求均不同。

      除了輸送對象對泵的結構有不同要求外,在泵的安裝形式、管道布置形式。維護維修等方面對泵的內在或外在的結構均提出新要求。同時,各個生産廠商,在結構的設計上又加人了各自企業的理念,要加提高了泵結構的多元化程度。

      基于可持續發展和環保的總體背景,泵的運行環境對泵的設計又提出了衆多的要求,如泄漏減少、噪聲振動降低、可靠性增加、壽命延長等均對泵的設計提出了不同的側重點或幾個著重點並行均需考慮,也必然形成泵的多元化形式。

    水泵産品的標准化與模塊化

      在産品出現多元化的同時,泵作爲通用産品,總體總量依舊巨大。在市場中,除出現技術性競爭外,産品的價格競爭尤其是通用化産品的價格競爭是必然趨勢。在産品出現多元化的趨勢下,要實現産品價格的競爭優勢,提高産品零部件的標准化程度,實現産品零部件的模塊化是必須的。在衆多零部件實現模塊化後,通過不同模塊的組合或改變個別零件的特性,以實現産品的多元化。同時,只有當零部件標准化程度提高後才有可能基于産品的多元化基礎上實際規模化的零部件生産,用以降低産品的生産成本和形成産品的價格競爭優勢,也可以在産品多元化的基礎上進一步地縮短産品的交貨周期。

    水泵設計水平提升與制造技術優化的有機結合

      進入信息時代的今天,泵的設計人員早已經利用計算機技術來進行産品的開發設計(如CAD的利用)大大提高了設計本身的速度,縮短了産品設計的周期。而在生産爲主的制造當中,以數控技術CAM爲代表的制造技術業已深人到泵的生産當中。但是,從日前國內的情況看,數控技術CAM主要應用在批量産品的生産上。對于單件或小批的生産,目前CAM技術尚未在泵行業當中普遍實施,單件小批的生産仍舊以傳統生産設備爲主。

      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(FMC和FMS)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。

      與此同時,除利用計算機制圖外還將在計算機這個載體上實現産品的強度分析、可靠性預估和三維立體設計,將原來需要在生産中發現和解決的工藝問題、局部結構問題及裝配性問題等方面提至生産前進行防範,縮短産品的試制期。

    以CAD爲主的新技術廣泛應用

      (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。

    泵內在特性的提升與追求外在特性

      泵的內在特性是指包括産品性能、零部件質量、整機裝配質量、外觀質量等在內的産品固有特性,簡稱爲品質。在這一點上,是目前許多泵生産廠商所關注的也是努力再提高、改進的方面。而實際上,我們可以發現,有許多的産品在工廠檢測符合發至使用單位運行後,往往達不到工廠出廠檢測的效果,發生諸如過載、噪聲增大,使用達不到要求或壽命降低等等方面的問題;而泵在實際當中所處的運行點或運行特征,我們稱之爲泵的外在特性或系統特性。

      技術人員在進行産品設計時,爲提高某一産品的百分之一效率常常花費不少心思;而泵運行如果偏離設計的高效點,實際運行的效率遠不止降低百分之一。現在,泵生産廠家同時爲用戶配套包括變頻在內的控制設備及成套設備,實際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎上,再關注泵的集中控制系統,提高整個泵及泵站運行效率,則是在泵的外在特性的追求上更上一層樓。

      從銷售角度看,推銷産品即是在推銷泵的內在特性;而關注泵的外在特性則是生産廠商不僅是推銷産品,更是在推銷泵站(成套工程項目)。從使用角度看,好的産品必定是適合運行環境的産品而非出廠檢測判別的産品。

    新材料新工藝的加速利用

      過去這麽多年來,新材料和新工藝的運用是推動泵技術發展的一個主要的因素。泵用材料從鑄鐵到特種金屬合金,從橡膠制品、陶瓷等典型非金屬材料到工程塑料,在解決泵的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等環境上都發揮了突出的作用。同時新工藝的運用,又更好地使新材料運用到泵的零部件乃至整個泵當中。如國外有些廠商已設計並推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金屬材料生産的泵在強度上毫不遜色,在耐蝕耐磨上更勝一籌。又比如利用新的表面塗覆技術和表面處理技術,同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。新材料的進一步發展和新工藝的運用深入,在泵領域內的應用將更加廣泛。

    機電一體化的進一步發展

      正如科學技術的發展一樣.現階段科技領域中交叉學科、邊緣學科越來越豐富,跨學科的共同研究是十分普遍的事情,作爲泵産品的技術發展亦是如此。以屏蔽式泵爲例,取消泵的軸封問題,必須從電機結構開始,僅局限于泵本身是沒有辦法實現的,解決泵的噪聲問題,除解決泵的流態和振動外,同時需要解決電機風葉的噪聲和電磁場的噪聲;提高潛水泵的可靠性,必須在潛水電機內加設諸如泄漏保護、過載保護等措施;提高泵的運行效率,須借助于控制技術的運用等等。這些無一不說明要發展泵技術水平,必須從配套的電機、控制技術等方面同時著手,綜合考慮,最大限度地提升機電一體化綜合水平。

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