高效節(jié)能單級(jí)離心泵系列產(chǎn)品研制與開發(fā)

葉章梅

摘 要：根據(jù)通過優(yōu)化水力模型設(shè)計(jì)，結(jié)合國內(nèi)IS型單級(jí)單吸離心泵及國際ISO2858相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，研究農(nóng)業(yè)水泵的葉輪和蝸殼復(fù)雜流道制造工藝，提高水泵過流部件表面粗糙度、減少水泵軸向力等技術(shù)問題，研發(fā)新型節(jié)能農(nóng)業(yè)水泵，該系列農(nóng)業(yè)水泵效率比IS型農(nóng)業(yè)水泵高出2-8%。

關(guān)鍵詞：高效；節(jié)能；單級(jí)離心泵；水力模型

1 高效節(jié)能單級(jí)離心泵系列產(chǎn)品研制與開發(fā)的背景、所屬產(chǎn)業(yè)在我省經(jīng)濟(jì)中的地位

高效節(jié)能單級(jí)離心泵造業(yè)所屬產(chǎn)業(yè)是高端裝備制造業(yè)，是七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，屬于我省優(yōu)先支持的重點(diǎn)方向。東部沿海先進(jìn)制造業(yè)重要基地是國務(wù)院《關(guān)于支持福建省加快建設(shè)海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的若干意見》確定的海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的四個(gè)戰(zhàn)略定位之一，是推進(jìn)福建科學(xué)發(fā)展、跨越發(fā)展，加快增長方式轉(zhuǎn)變的重要支撐。而在泵類產(chǎn)品中，單級(jí)單吸離心泵（以下簡稱單級(jí)離心泵）屬量大面廣、品種繁多的產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì)離心泵能耗約占泵產(chǎn)品能耗總量的1/3。一般說世界各國泵消耗的電量約占總發(fā)電量的1/4，離心泵的耗電量為總發(fā)電量的1/12?？梢?，開發(fā)高效節(jié)能單級(jí)離心泵系列產(chǎn)品，不僅是泵行業(yè)抓機(jī)遇，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級(jí)換代的一項(xiàng)重要工作，同時(shí)也具有十分顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

目前我國泵的總品種約為3000多種，而國外泵的品種在6000種以上，我國在泵的品種上仍有不少缺口，現(xiàn)有品種僅能基本適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。目前我國單級(jí)單吸單級(jí)離心泵現(xiàn)狀及發(fā)展方向是IS型單級(jí)清水離心泵，現(xiàn)已占據(jù)我國單級(jí)泵主導(dǎo)位置30余年。由于泵本身技術(shù)在進(jìn)步，另一方面國民經(jīng)濟(jì)各部門對(duì)泵不斷提出更多更高的要求，現(xiàn)有單級(jí)泵的性能難以滿足國家的需要，尤其是泵的效率與現(xiàn)代的高效節(jié)能產(chǎn)品相比存在著很大的差距。主要表現(xiàn)在：（1）性能參數(shù)范圍窄；（2）效率和汽蝕指標(biāo)偏低；（3）葉輪進(jìn)口堵塞，面積小，流速過高，影響汽蝕性能。（4）整體結(jié)構(gòu)造型、零部件的結(jié)構(gòu)有待改進(jìn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)離心泵能耗約占泵產(chǎn)品能耗總量的1/3。一般說世界各國泵消耗的電量約占總發(fā)電量的1/4，離心泵的耗電量為總發(fā)電量的1/12?？梢姡_發(fā)高效節(jié)能單級(jí)離心泵系列產(chǎn)品，不僅是泵行業(yè)抓機(jī)遇，進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級(jí)換代的一項(xiàng)重要工作，同時(shí)也具有十分顯著的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益。

我縣普侖斯（福建）泵業(yè)有限公司根據(jù)自身特點(diǎn)，通過深入挖掘科學(xué)研究，技術(shù)的消化與吸收。結(jié)合國內(nèi)最新節(jié)能型單級(jí)單吸離心泵生產(chǎn)技術(shù)，采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2858設(shè)計(jì)，生產(chǎn)適用工業(yè)給水、排水、農(nóng)業(yè)排灌等水泵，我們將千方百計(jì)尋求解決企業(yè)發(fā)展中遇到的問題，破解技術(shù)、質(zhì)量、銷售等瓶頸；充分利用好政府扶持政策，依托項(xiàng)目、降低成本，為企業(yè)發(fā)展、項(xiàng)目建設(shè)不懈努力。解決樣機(jī)試制前的泵整體流場的數(shù)值計(jì)算及性能預(yù)測、水力模型優(yōu)化等技術(shù)問題；圍繞保證或提高泵效率問題，解決葉輪和蝸殼復(fù)雜流道制造工藝以提高其表面粗糙度、減少泵軸向力等技術(shù)問題進(jìn)行系統(tǒng)研究。同時(shí)與蘭州理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院技術(shù)合作，自主研發(fā)高效節(jié)能離心泵優(yōu)化水力模型設(shè)計(jì)技術(shù)，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)和城市給水、排水，農(nóng)業(yè)排灌等領(lǐng)域。該離心泵系列產(chǎn)品突出優(yōu)勢是比國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2858效率高出2～3%，個(gè)別泵高8%；泵是量大面廣的通用產(chǎn)品，其中的農(nóng)業(yè)水泵是量大面廣、品種繁多的產(chǎn)品。若使泵效率提高1/100，每千瓦時(shí)按0.5元計(jì)算，可見高效節(jié)能系列單級(jí)離心泵的開發(fā)與生產(chǎn)對(duì)降低泵能源消耗，節(jié)約能源，提升我省裝備制造業(yè)水平都具用十分重大的意義。

高效節(jié)能泵研究開發(fā)人員根據(jù)自身特點(diǎn)，與蘭州理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院技術(shù)合作，開發(fā)出高效節(jié)能系列離心泵，它廣泛應(yīng)用于工業(yè)和城市給水、排水，農(nóng)業(yè)排灌等領(lǐng)域。該系列離心泵突出優(yōu)勢：一是泵效率較IS泵普遍高2～3%，個(gè)別泵高8%；二是泵進(jìn)出口口徑相同，且位于同一中心線上；三是葉輪直接安裝在電機(jī)的加長軸上，軸向尺寸短，結(jié)構(gòu)緊湊；四是泵與電機(jī)軸承配置合理；軸封采用機(jī)械密封；五是可根據(jù)管路布置的要求采用泵的豎式和橫式安裝。因此，高效節(jié)能系列單級(jí)離心泵合作開發(fā)與生產(chǎn)對(duì)降低泵能源消耗，節(jié)約能源，提升我省裝備制造業(yè)水平都具用十分重大的意義。

2 主要研究內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)

2.1 研究開發(fā)內(nèi)容

（1）研究并解決泵整體流場的數(shù)值計(jì)算及性能預(yù)測、水力模型優(yōu)化等技術(shù)問題。研究了低比轉(zhuǎn)速的泵，加大流量法對(duì)泵進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)；加大后密封環(huán)直徑與平衡孔最佳配合關(guān)系，減少泵軸向力，以提高泵效率。

使水力模型得到優(yōu)化，數(shù)值合理精確。水泵性能流量最大值提高，汽濁點(diǎn)后移，工作區(qū)效率提高。根據(jù)測試的情況來看，水泵的實(shí)際效率得到極大的提高，泵效率較IS泵普遍高2～3%，個(gè)別泵高8%，能得到一個(gè)完全滿足項(xiàng)目要求和具有高工業(yè)水平的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

（2）研究了提高泵過流部件表面粗糙度的解決方法，研究了消失模鑄造（熔模鑄造）工藝和葉輪鋼板焊接工藝。

使用消失模工藝生產(chǎn)的鑄件表面精細(xì)，粗糙度明顯降低，同時(shí)避免了粘砂、鑄瘤等的沙鑄缺陷。使用葉輪鋼板焊接工藝生產(chǎn)的葉片基本沒有產(chǎn)生角變形，前、后盤也沒有出現(xiàn)波浪變形。葉輪的強(qiáng)度提高，壽命延長，質(zhì)量提高，并為窄流道及三元流葉輪的制造提供了便利條件。其質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）研究了泵開式實(shí)驗(yàn)臺(tái)擴(kuò)容改造，提升了泵性能試驗(yàn)和空蝕性能試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

擴(kuò)容改造后，不需臨時(shí)拆卸和硬換管路就能試驗(yàn)現(xiàn)有的水泵的性能，提升了泵性能試驗(yàn)和空蝕性能試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2.2 技術(shù)指標(biāo)

（1）泵效率較IS泵普遍高2～3%，個(gè)別泵高8%。

（2）泵進(jìn)出口口徑相同，且位于同一中心線上。

3 取得的成果

（1）新產(chǎn)品1項(xiàng)，即高效節(jié)能單級(jí)離心泵；（2）專利申請(qǐng)4項(xiàng)，其中申請(qǐng)發(fā)明專利1項(xiàng)，專利授權(quán)4項(xiàng)：具有查看水質(zhì)的抽水泵ZL201410273273.3，一種增壓離心泵ZL201520745380.1，一種穩(wěn)定型單級(jí)單吸離心泵ZL201420683694.9，一種實(shí)時(shí)監(jiān)測單級(jí)單吸離心泵ZL201420231332.6。

4 存在的問題及后續(xù)工作的設(shè)想

研究基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，從2014年開始自主研發(fā)到目前批量生產(chǎn)，公司投入了大量的技術(shù)力量以及資金支持。本產(chǎn)品技術(shù)在國內(nèi)較為先進(jìn)，項(xiàng)目技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)高效節(jié)能單級(jí)離心泵的技術(shù)空白，項(xiàng)目產(chǎn)品具有創(chuàng)新優(yōu)勢和競爭優(yōu)勢。但由于本產(chǎn)品的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，市場方面需要進(jìn)一步地開拓，產(chǎn)能還不能完全釋放。目前，產(chǎn)品主要銷往國外，產(chǎn)品已在多個(gè)國家得到了推廣和應(yīng)用。今后，將繼續(xù)加大研發(fā)力度，增大推廣應(yīng)用力度，同時(shí)，開拓國內(nèi)市場，并在此項(xiàng)目的基礎(chǔ)上推陳出新，完善功能，滿足市場的需求。