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现阶段我国泵企业概况与技术现状
 
慧聪网   2005年12月9日10时54分   信息来源:中国机电企业网    

    一、泵企业概况

    生产电厂(包括核电)、冶金、石化等部门用的具有高技术含量泵的国企(如沈泵、石泵、湘电长沙水泵、上海电力修造厂等)维持生存, ITT 、 KSB 、茬原等世界著名泵企业(如上泵- KSB 、 ITT 南京古尔兹、嘉立特-茬原、博泵-茬原、大耐-苏尔寿(海密梯克、里瓦赫伯特)、佛泵-安德里兹、大连帝国、上海尼可尼等)逐步进入我国,民营泵企业快速发展。现在国内泵企业约 1 000 家,占世界泵企业 10 000 家的 1/10 ;国内泵产值 2004 年约 220 亿人民币,约占世界泵产值 270 亿美元的 1/10 ,世界十大泵企业产值约占世界泵总产值的 22% ,我国十大泵企业的产值也约占全国泵产值的 22% 。

    世界 2004 年按销售值排列十大泵企业(引自沈泵所 2005 年 3 月上海行业会资料):

    1 、美国 ITT ( 17. 01 亿美元); 2 、美国 FLOWSERVE ( 10.3 亿美元); 3 、丹麦格兰富( 10.1 亿美元); 4 、日本荏原( 10.0 亿美元); 5 、德国 KSB ( 9.0 亿美元); 6 、瑞士苏尔寿( 6.83 亿美元); 7 、英国威尔( 5.84 亿美元); 8 、德国威乐( 5.84 亿美元); 9 、美国 IDEX ( 4.27 亿美元); 10 、美国 PENTAIR ( 4.0 亿美元)

    国内 2004 年按销售值排列前十大泵企业(因统计不全,可能有误,仅供参考):

    上海凯泉泵业集团;沈阳水泵厂有限公司;上海 KSB ;上海电力修造厂有限公司;大耐泵业有限公司;石家庄泵业有限公司;湘电长沙水泵厂有限公司;博泵科技有限公司;上海连成泵业有限公司;上海东方泵业有限公司。

    国内泵产值年增长率 10.5% ,约为国家经济增长率的 1.5 倍,是世界泵年增长率 4.3% 的 2.5 倍。随着建筑、电力、钢铁、石化、环保工业的发展和向第三世界出口泵产品的增加,这种快速增长的形势将保持几年。

    从地区上在看,江浙沪发展最快,泵年产值约占全国的 60% ;上海泵年产值约占全国的 20% ,按销售值排列全国前十名有半数在上海,因而上海逐渐成为全国泵业的中心。

二、泵技术的现状和发展

    1、我国泵产品图样的来源可分为联合设计、引进、自行开发等几种

    (1)联合设计产品 以沈泵所为主的研究单位, 20 世纪 60~80 年代,组织有关泵厂进行了许多种泵的联合设计。如 IS ( IB )型单级单吸离心泵; IH 型化工泵; S ( SH )型双吸离心泵; D ( DG )型节段式多级泵; W 型旋涡泵; Y 型油泵; JC 型深井泵; HW 型混流泵; QJ 型深井潜水泵; IR 型热水泵; BPZ 型喷灌自吸泵; FY 型耐腐蚀液下离心泵; 3G 型三螺杆泵等。

    这些产品当时都是国内的主导产品,至今仍在生产,但是有些产品的结构(造型)、性能指标比较落后,应当逐步用新型产品替代。

    (2)引进产品 80 年代以前我国引进的泵技术很少,到改革开放初期,大量从国外引进泵技术,并随着外国泵公司以合资或独资的形式陆续进入我国,也带进了一些新的泵产品技术。例如:

    石泵-沃尔曼的渣浆泵;石泵(天津电机厂)-德国里兹公司的井用潜水电泵;沈泵(上泵)-德国 KSB 公司的锅炉给水泵;上海电力修造厂-英国威尔公司的锅炉给水泵;上海水泵厂- KSB 公司的冷凝水泵;长沙水泵厂-日本日立公司的冷凝水泵;大连耐酸泵厂-瑞士苏尔寿公司的 CZ 、 ZA ( ZE )等化工流程泵;上海水泵厂泵-美国德来赛公司的污水泵;佛山水泵厂-德国西门子公司的水环真空泵;上海水泵厂- KSB 公司的热水泵、船用泵;天津工业泵总厂-德国阿尔维勒公司的螺杆泵;天津工业泵总厂-日本大晃公司的船用泵;南京深井泵厂-德国 ABS 公司的潜污泵;长沙水泵厂-美国英格索尔公司的大型立式斜流泵;上海第一水泵厂-英国 M · J 公司的高扬程多级离心泵;襄樊五二五厂-法国 H · S 公司的磷酸泵等。

    引进的这些泵产品,技术比较成熟,性能比较先进,对推动我国泵技术的发展起了重要作用,成为我国泵产品的主体,至今仍大量生产。其中有的产品在结构或性能方面也存在问题,应进一步改进。

    (3)外国在华合资(独资)泵企业的产品 例如:上海 KSB - Omega(RDL) 双吸泵、锅炉给水泵、冷凝泵;嘉立特(茬原)-化工流程泵;佛山(安德里兹)-纸浆泵;南京古尔兹- ISO 型单级单吸离心泵、 P 型节段式多级离心泵;大连帝国-屏蔽泵;沈阳飞力-潜水排污泵;苏州格兰富-冲压泵;兰州耐驰-螺杆泵。

    这些产品的质量大都比国内产品好,尽管价格高,但销售情况很好。

    (4)自行开发产品 AY 油泵; TSWA 多级离心泵; ZJ 渣浆泵;管道泵;直联离心泵;高楼给水泵;空调泵;潜水排污泵;立式排污泵;潜水轴流泵(混流泵);双吸泵;纸浆泵等。

    这些产品大部分通用化、标准化程度不高,性能也有待进一步提高。

    2、关键泵产品从部分进口到现在基本全部国化

    由于引进产品和 KSB 等著名企业的进入,我国泵的生产能力显著提高。国民经济部门的主要关键用泵基本上都可以生产。例如:超临界锅炉给水泵(温度压力 25 ~ 35MPa );乙烯和加氢装置用高速泵、高压多级泵;钢厂高压除鳞泵;东深、南水北调工程用大型调水泵;矿用大流量高扬程( 1 000m )排水泵;电厂用烟气脱硫泵;炼厂用高温油浆泵。

    3、以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。

    4、无堵塞泵和低比转速泵技术取得进展

    (1)我国自行总结出的无堵塞泵设计方法,基本达到实用程度,国内广泛使用 设计方法主要包括:沿流道中线断面变化规律设计双流道叶轮;方格网保角变换方法设计螺旋离心式叶轮;根据叶轮外径、蜗室最大外径和喉部面积三要素设计旋流式叶轮。

    (2)低比转速泵理论和设计的研究广泛而深入 无过载设计方法得到推广应用,采用长短叶片和短叶片偏置取得良好效果。

    5、轴流泵模型达到国外同类模型的先进水平

    2004 年 9 月 25 日至 2005 年 1 月 16 日,全国 27 个模型,参加了水利部南水北调工程水泵模型天津同台测试。本次试验领导有力、组织严密、监督公正、数据准确。模型比转速 500 ~ 1500 ,基本复盖了轴流泵的使用范围;和原模型相比,效率提高约 2% ,流量提高约 5% 。有 7 个模型的角度平均效率超过 85% ,已达到国外同类模型的先进水平。国家南水北调等重要工程的低扬程水泵,大部分将从这些模型中选用。

  三、泵技术发展展望 

    1、注意发现和开发新领域用泵 

    泵是一种通用机械,应用非常广泛,而且新领域用泵不断出现。例如:心脏泵、喷水推进泵、计算机冷却泵、空调泵、导热油泵、油气混输泵、烟气脱硫泵、石油平台注水泵等。可能还存在着应当用泵的地方而没有用泵,新的用泵领域也会不断出现,这就需要我们注意发现并致力开发。

    2、CFD、PIV等先进技术结合实际开展试验研究 

    CFD 等新技术的先进性,不可否认,现在各院校都有软件,都在进行计算,研究生 50% 以上的课题都与此有关。一项新技术从发展成熟有一个过程,目前应作为一种解决实际工程问题的辅助手段,与传统设计方法配合使用。另外要尽量结合实际 ,否则就难以成熟和提高。开始阶段不要把题目选得过大,有的选一台泵从进口算到出口,一个泵站从进水池算到出水池,这样的计算结果难以判断。像渣浆泵的磨损部位、进水流道的旋涡部位等很适合用 CFD 和 PIV 技术进行研究。还有,一些大的泵厂应与有条件的院校合作开展这方面的研究工作。 

    3、树立精品意识,重视标准化、通用化

    扬州川源(台资)、无锡亿志(新加坡独资)两个泵公司,利用国内技术、设备生产出可和国外先进产品媲美的泵产品,其原因在于有精品意识。 

    上海 KSB 公司的 Omega 双吸泵, 28 个品种,共用 6 根轴,每种泵装 A 、 B 两种叶轮,每种叶轮切割三次外径,这样一来每种泵有 8 条性能曲线,大幅度提高了泵的使用范围。 

    南京古尔兹生产的 ISO 单级单吸离心泵, 39 个品种,共用 5 根轴,每种泵有 4 条性能曲线,结构紧凑、重量轻、体积小。 

    我国有些泵厂,有一个订货设计一种泵,做了一年泵,回过头来一看可能是一个泵一个样,制造成本高也就可想而知了。 

    4、重视关键技术和关键产品的研究与开发 

    要提高泵的技术水平必须解决关键技术问题。例如:渣浆泵磨损机理的研究;高效斜流泵水力模型研究;自吸泵简化结构、提高效率的研究;便于检修的高效、大流量、高扬程矿山排水泵和输油泵的研究开发;新型船用泵的研究开发;大型烟气脱硫泵、煤液化用高温、高压泵的研究开发;屏蔽泵、磁力泵提高可靠性的研究;新型计量泵(隔膜泵)的研究开发;提高部分流泵效率的研究等。 

  四、采用复合技术实现泵技术的创新与发展 

    纵观泵技术的发展,许多是采用了复合技术的结果。例如: 

    (1)离心叶轮和旋涡叶轮的结合,成为离心旋涡自吸泵。 

    (2)射流喷头和离心泵结合,成为离心射流自吸泵。 

    (3)水泵叶轮和水轮机转轮的结合,成为水轮泵。 

    (4)离心泵和活塞隔膜泵结合,构成一种强力自吸泵。

    (5)诱导轮和离心轮结合,提高了泵的抗汽蚀性能。 

    (6)双吸叶轮和单吸叶轮结合,能解决汽蚀和轴向力平衡问题。 

    (7)长短叶片结合使用,解决叶轮进口堵塞和出口扩散问题。 

    (8)短叶片向长叶片背面偏署,可防止轴向旋涡和出口流动分离。 

    (9)下装低扬程叶轮提液,上装高扬程叶轮加压的长轴液下泵(双轮液下泵),解决长轴液下泵制造困难,运行不可靠问题(见图 4 )。 

    (10)把机械密封的动、静环装在末级叶轮的后密封环处,成为轴向力平衡装置,利用叶轮前、后的压差平衡轴向力,如能解决动、静环的磨损问题,经济效益十分显著。 

    (11)把平衡盘工作原理移置到叶轮后盖板处,由于形成径向、轴向两个间隙,可以像平衡盘一样自动平衡轴向力。当轴向力大时,叶轮向进口方向移动,轴向间隙增大,叶轮后面的压力降低,叶轮向后移动。反之亦然(见图 5 )。 

    (12)糊状填料密封,这种密封美国赤士顿公司首先使用,并在我国销售,它是由石墨、纤维、四氟乙烯、硅胶等组成的糊状物,在使用过程中,可以用注射枪注入(补充)。据说在有些情况下使用,效果不错。尽管目前还不能在所有的泵上使用,但是这种思路十分可贵,有希望成为密封技术的一项突破。 

    (13)渣浆泵叶轮采用扭曲叶片,可能会因为符合流动状态而减轻磨损,并能提高效率。 

采用复合技术的成功实例不胜枚举,要用好用活复合技术,要求有较宽的知识面,并敢于仓新。

五、结语 

    我国泵的技术发展是一个很大题目,没经过全面的调研和总结,不可能讲的全面、准确。不妥之处,欢迎指正。 

    参考文献 

    1 袁寿其.低比转速离心泵理论与设计.北京:机械工业出版社, 1997 

    2 关醒凡.现代泵技术手册.北京:宇航出版社, 1995 

    3 张佩芳等.低比转速离心泵研究现状与发展趋势.水泵技术, 2004 ( 1 ) 

    4 袁建平等.流场测试技术及其在离心泵中的应用进展.水泵技术, 2003 ( 2 )

 
 
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