水泵厂家对水泵技术的应用

　　在过去一段时间来，在国内水泵制造厂基本上立足于传统的铸造工艺，水泵主要通流部件如压水室、泵轮、进水室(管)等采用铸铁或铸钢整体结构，用户和水泵制造厂对产品的加工质量通常缺乏必要的技术协议保证，因此其产品质量问题比较普遍。主要表现在铸件质量不符合造型要求，除报废率较高外，常见缺陷如砂眼、夹渣、裂纹、疏松、气孔及型线偏差等，同样，其铸件的机械性能与化学成分难以保证，据调查，单在水轮机制造缺陷中，其铸件的材质和锻件缺陷占了近30%(见白馨孙等，我国水轮机转轮失效调查报告，机械部机械研究所1983年)。水泵的通流部件特别是泵轮叶片，型线不保证，叶片经铸造后一般不经精打磨即直接采用，不仅表面粗糙，叶片型线不保证，叶片进、出口安放角超差，而且很难保证一致。压水室粗糙度更高.超过25μm，规定标准偏低。另外·不重视水力模型通流部件的精加工，如泵轮仍以整铸结构制作.因此往往有好的设计，却得不到好的产品。而且相同零部件缺乏互换性，配合尺寸难以保证。对比水轮机行业，IEC标准及有关国内外水轮机厂对其通流部件的加工精度、表而粗糙度、型线偏差等作了严格规定·目前水泵制造厂对水泵制造技术改造的深化，或中外合资企业对技术标准的严谨执行意识的加强，都在进行之中，借鉴水轮机行业的经验，必会有长足的进展。

　　一直以来，泵的功率损失和泵的维护是缠绕用户的两大主要问题。功率损失致使运行成本增加。运行中泵的维护始终是用户头痛的难题。毫无疑问，围绕提高泵效率和减低泵维护成本这两个领域的技术变革成为了推动泵技术发展的动力，以此为背景，全世界的水泵制造厂重新致力于在设计上提高泵效率，在运行中降低泵功率损失的研究开发。值得注意的是泵已经是成熟的产品了，所以，单纯提高泵效率的可能性很小、泵的效率损失及增效措施这个领域的研究是非常有前途的。

　　用科学发展的观点.水泵制造厂能制造一个完整的泵包。这包括管道、阀门、启动和测量设备。世界上的泵用户希望泵的供应商完成所有的子系统，保证泵系统的安全.平稳运行。子系统包括监测系统，变速控制，流量或过程控制，预热系统.涯滑控制等。世界的趋势是用户更希望购买整个的泵系统而不是单单的一个泵。

　　用户购买泵系统的目的是出于希望泵供应商对系统及泵负完全责任的要求。用户希望水泵制造厂对泵的各个子系统进行保修或维修.对泵的整个系统承担责任在一些发展中国家，缺少组装系统和测试系统的工程技术人员，所以水泵制造厂必须派自己的技术人员进行现场操作，这也是泵系统发展的原因。现在.供应商可以提供监测仪器.诊断设备，电子控制，预热控制和润滑控制系统等子系统。这些子系统不但要泵制造商担保，而且要他们自己设计和供应，这样，用户在购买时才更加放心。一旦泵在运行中出现了问题，用户只找泵的供应商解决问题即可，泵的供应商既然对泵系统完全承担责任.那由他找出问题并加以解决再合适不过。这些新的要求对泵的设计、制造加工承担了更重的责任。

　　在全球性的、动态多变的市场竞争环境下，我国的水泵产品严重缺乏市场竞争力。产品技术水平低、水泵制造技术的创新能力弱成为制约企业发展的痼疾，这些缺陷是传统的设计方法固有的，因此必须在产品研发工作中采用现代设计手段，在方案定型或产品加工前采用计算机仿真模拟，同时变“经验设计"为“科学设计"，变“实测手段"为“仿真手段"，变“规范标准"为“分析标准"，水泵制造厂才可能具有自主创新的设计能力。

　　水泵种类繁多，结构差异很大。注塞泵和离心泵的结构完全不同，仿真分析的需求因此不同;同一类型的水泵，泵的体积不同，产品的设计特点也不同。由于离心泵的设计难度更大一些，故以叶片泵为例进行讨论。从设计的角度看，最核心的内容是过流件曲面的设计;从制造的角度看，最核心的技术是铸造以及与铸造模样设计与制造相关的数控加工和快速原形技术;从分析的角度看，主要涉及流体仿真分析和结构有限元分析。目前最新型的离心泵属于不锈钢立式多级离心泵。

　　大型水泵一般是按客户的要求定制化生产的，水泵的每一种变形，都需要一套完整的技术文件。水泵设计的相似性很大，许多水泵制造厂都建立了一套自己的企业标准。能对尺寸、特征、材料进行配置设计，支持零件、部件、产品的配置设计;配置设计和设计库构成了一个理想的水泵定制化设计平台。一个理想的水泵定制化设计平台包括了大型焊接件设计.钣金件设计中的导流片、进水出水管和加工配置及后续的机加工信息，以满足产品设计和工艺设计要求。

　　制造能力是水泵制造厂核心竞争力之一，主要包括铸造、大型铸造件和结构件的机械加工，铸造模样的设计制造.叶轮曲面的数控加工等。充分利用产品设计模型是提高工艺设计效率的最佳途径。加工中使用模具工具和夹具量具是保证质量精度的重要手段，尤其对于曲面的加工，是确保水泵过流面的正确和保证效率的关键。

　　水泵叶轮曲面的加工有两种方法，铣削法和铸造成型法。叶轮的铣削和铸造模样的型芯、型腔加工都涉及曲面的数控加工。过流面的加工都需要保证曲面的精度，从而保证水泵的水力学性能。

　　一些通用的小型潜水泵可以批量化生产，但大型水泵的生产模式却是典型的大批量定制化生产.每种产品的批量都很小，产品出厂前必须进行水力学性能实验，如果试验不合格.还要拆卸下来进行修改，然后重新进行试验。尤其是大型水泵，试验费用很高，生产周期长.一旦设计失误.损失会非常大。

　　水泵设计制造中的最核心技术是过流件的水力学性能没计，叶轮、蜗壳、导流体、导流片、出水口、进水口及栅格的型面都将影响水泵的水力学性能。流体的流动特性决定了水泵的过流部件和流道是一些复杂的曲面.因为泵内流体的流动是三维的，包括涡流和紊流状态，设计时还要考虑固定部分、转动部分以及流体之间的交互作用，这样复杂的工作状态很难通过设计员的经验以及试验来实现优化产品性能，所以必须采用流体分析软件进行仿真分析。结合分析软件的分析和水力学的测试，求得如下分析：

　　(1)根据水泵模型和叶轮的转速求水泵的扬程、流量和效率。

　　(2)计算叶轮的效率和流体在管路中的水头损失。

　　(3)分析工作过程中产生的气穴和空蚀。

　　(4)水泵内部流体的压力场分布和速度场分布。

　　(5)在流体作用下叶轮表面所受的水压载荷。

　　(6)根据水泵的结构和叶轮的转速求水泵的驱动力矩。

　　(7)根据浑水工况下水泵参数数据修订参数。

　　有条件情况下应进行浑水试验的校核与在浑水条件下的参数修正。

　　此外，还要依靠分析软件对水泵的结构强度、零部件的疲劳寿命、结构动力学进行分析，从而通过结构优化设计减小水泵的振动.提高动态性能。最基础、最重要的分析是求解系统的固有频率和相应的振型，为电机的选择提供依据。

　　水电制造加工的创新，构建应用软件(如SOlidworks软件)的水泵设计、仿真和制造平台，可以实现无差错的没计和制造.逐步在产品设计中采用虚拟样机技术，将彻底改变研制手段落后的局面.从而减少物理样机的制造与试验，达到缩短研制周期、降低水泵制造厂的开发成本、加快产品更新换代的速度的目的.使对不同的流体介质均有应对的设计与加工制造。

动平衡机