高效節(jié)能離心泵的制造流程

程茂勝

1. 揚州大學(xué)電氣與能源動力工程學(xué)院 江蘇 揚州 225127

2. 安徽萊恩電泵有限公司 安徽 宣城 242300

泵產(chǎn)品的性能參數(shù)范圍廣，客戶的需求也是各不相同，即使是一個系列的產(chǎn)品，有時也不能完全滿足客戶的要求。特別是近些年來，隨著國家節(jié)能減排政策的深入貫徹和落實，客戶對泵的高效節(jié)能要求更高，而一種規(guī)格泵的最高效率點只有一個，對應(yīng)的流量點也只有一個，這樣就不能滿足客戶高效節(jié)能的要求。因為客戶要求的工況點流量有時小于高效點的流量，該流量點對應(yīng)的效率值也就比較低。而一個系列的泵產(chǎn)品從小流量到大流量一般只有幾十個規(guī)格，因此無法滿足此要求。為此，采用同一泵殼配不同流量葉輪的方法來提高泵的效率值。但是采取按客戶要求的性能參數(shù)來設(shè)計新葉輪，重新制模生產(chǎn)，成本高，生產(chǎn)周期也比較長。

鑒于此，通過采取一種新的制造工藝方法來鑄造葉輪，即利用已有泵葉輪模具來生產(chǎn)不同流量的葉輪，同時通過車削葉輪泥芯的方法來減窄葉輪流道，生產(chǎn)單級單吸離心泵和單級雙吸中開泵，下面將分別進行具體的介紹和說明。

1 單級單吸離心泵

1.1 葉輪制造流程

不須重新制作葉輪模具，采用原來單級單吸離心泵葉輪的泥芯盒制作出葉輪泥芯見圖1，并用原來的葉輪外模來造型鑄造生產(chǎn)，見圖2。

圖1 葉輪泥芯

圖2 原葉輪泥芯放入型腔位置圖

將單級單吸離心泵葉輪泥芯在車床上進行車削加工車去厚度為δ，使泥芯厚度由b2減薄至b3，見圖3。

圖3 車削后的葉輪泥芯

將減薄后的單級單吸離心泵葉輪泥芯放入型腔里，見圖4，合箱后進行澆注成型。

圖4 新泥芯放入型腔位置圖

將單級單吸離心泵葉輪進行車削加工，接著插鍵槽，并進行動平衡試驗后，見圖5，即可裝配進行性能測試，測試結(jié)果表明在流量減小的同時，效率還相應(yīng)提高了2%～5%，達到了預(yù)期的效果。

圖5 流道減窄后的新葉輪

1.2 葉輪制造流程的創(chuàng)新性和優(yōu)點

（1）無須重新制模。采用常規(guī)方法，須根據(jù)性能參數(shù)進行單級單吸離心泵葉輪的設(shè)計，然后重新制作模具，一般需要半個月以上時間才能完成模具制作，模具制作周期長。而采用新方法，只須車削泥芯，僅需一至兩小時即可完成，制作周期大大縮短。

快速，低成本。采用常規(guī)方法須制作一套單級單吸離心泵葉輪模具，制作周期長，由此產(chǎn)生的成本和費用高。而采用新方法，只須車削泥芯即可，制作周期短，生產(chǎn)成本和費用也相應(yīng)低。這樣，產(chǎn)品的供貨期也就縮短，產(chǎn)品的成本也降低，市場競爭力相應(yīng)提高。

（2）可靠性高。由于此種創(chuàng)新方法是在原有單級單吸離心泵葉輪基礎(chǔ)上進行的，故其性能提高可以得到有效保證，不僅泵的效率能得到提高，達到預(yù)期的效果，泵的流量也得到了有效控制，隨之相應(yīng)減小。

（3）實用性強。此種創(chuàng)新方法，可以很方便地使單級單吸離心泵的葉輪流道變窄，進而使泵的效率提高2%～5%，流量也得到相應(yīng)減小。此種創(chuàng)新方法，不僅成本低、制作周期短，而且可操作性強，實用性也很強，現(xiàn)已廣泛采用此方法來滿足客戶對單級單吸離心泵的節(jié)能需求，使用效果顯著，取得了較好的社會和經(jīng)濟效益。

1.3 其它制造流程和方法

為了保證單級單吸高效節(jié)能泵效率的提高，還采用了以下制造流程和方法：

采用一個泵體配置幾種葉輪的方式。對于一臺單級單吸離心泵來說，在原形葉輪尺寸時，只有一個工況點的效率是最高的。如采用切割葉輪外徑的方法，泵的效率將隨之降低。因此，在一個泵體中配置不同流量的幾種原型葉輪，以達到高效節(jié)能的目的。

采用這種獨特技術(shù)來生產(chǎn)葉輪。對于單級單吸離心泵，將設(shè)計幾種葉輪，傳統(tǒng)的方法是制造幾套不同的葉輪模具，這樣不僅制作成本高，而且制作周期也長。采用原有的單級單吸離心泵葉輪模具制作的泥芯，然后再車削該葉輪泥芯的方式來生產(chǎn)出不同的葉輪。這樣生產(chǎn)周期可大為縮短，且泵的效率亦可得到有效保證。

（1）泵殼流道噴涂環(huán)氧樹脂涂料。單級單吸離心泵泵殼流道本身已很光滑，在此基礎(chǔ)上，對泵殼流道進行拋丸處理后，再進一步修磨，接著還要進行噴砂處理，清理干凈后再噴涂環(huán)氧樹脂涂料。經(jīng)多次試驗驗證，泵殼流道噴涂環(huán)氧樹脂涂料后，泵的效率可以提高1～3個百分點。

（2）人工拉磨葉輪葉片工作面。葉輪葉片和流道本身已很光滑。在此基礎(chǔ)上，我司還對葉輪葉片和流道進行拋丸處理后，再進一步修磨，接著還要進行噴砂處理，最后對葉輪每個葉片的工作面用專用砂布進行反復(fù)人工拉磨，以提高葉片的光潔度。經(jīng)多次試驗驗證，葉輪葉片工作面經(jīng)人工拉磨光滑后，泵的效率也可以提高1～3個百分點。

（3）獨特的葉輪切割方式。單級單吸離心泵的葉輪為原形尺寸時，泵的效率是最高的，葉輪切割后泵的效率會相應(yīng)降低。為此，如單級單吸離心泵的葉輪外徑必須切割時，采用保留葉輪兩側(cè)蓋板，只切割葉片，并且采用斜切葉片的方式來減少泵的效率降低。保留單級單吸離心泵葉輪的兩側(cè)蓋板，可以有效減少泵的容積損失；采用斜切葉片可以減小葉片前后流線的長度差，從而減小出口的二次回流[1]。這種獨特的葉輪切割方式比直接整體平切葉輪蓋板和葉片，效率會明顯提高。

（4）單級單吸泵轉(zhuǎn)子部件進行動平衡試驗。單級單吸泵轉(zhuǎn)子部件是一臺泵的核心部件，它的不平衡重量對泵的效率和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性至關(guān)重要。因此，我司單級單吸離心泵不僅對每只葉輪分別進行了靜平衡和動平衡試驗，而且還將葉輪裝在泵軸上后，對整個轉(zhuǎn)子部件進行了動平衡試驗。

（5）單級單吸泵軸承體的同軸度高。這是關(guān)系到單級單吸離心泵轉(zhuǎn)子能否靈活轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵一步。如單級單吸泵組裝后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不靈活，則會影響泵的效率。

（6）機加工時采用工藝公差。泵體、泵蓋、葉輪、泵軸和軸承體是一臺單級單吸離心泵的五個核心零部件，它們的尺寸公差對一臺泵的裝配質(zhì)量影響很大，為此要求工人師傅們在加工時將關(guān)鍵尺寸控制在工藝公差范圍內(nèi)。這樣，不管多大的單級泵都可以輕松地進行裝配和拆卸，而且能使泵的轉(zhuǎn)子輕松轉(zhuǎn)動，也可有效地提高泵的效率。

2 單級雙吸中開泵

2.1 葉輪制造流程

不須重新制作葉輪模具，還是用原來單級雙吸離心泵葉輪的泥芯盒制作出葉輪泥芯，并用原來的葉輪外模來造型鑄造生產(chǎn)，見圖6。

圖6 原葉輪泥芯放入型腔位置圖

（2） 將中開泵葉輪泥芯1和泥芯2分別在車床上進行車削加工，車削厚度為δ（虛線部分），使泥芯厚度由b2減薄至b3，見圖7。

圖7 車削后的葉輪泥芯

（3）將減薄后的中開泵葉輪泥芯1和泥芯2以及泥芯3粘合在一起，見圖8。

圖8 減薄后的葉輪泥芯組合體

（4）將減薄后的中開泵葉輪泥芯放入型腔里，合箱后進行澆注成型，見圖9。

圖9 新泥芯放入型腔位置圖

將中開泵葉輪進行車削加工，接著插鍵槽，并進行動平衡試驗后，即可裝配進行性能測試，測試結(jié)果表明在流量減小的同時，泵的效率還相應(yīng)提高了2%～5%，達到了預(yù)期的效果。

2.2 同時采用的其它制造流程和方法

（1）采用一個泵殼體配置幾種葉輪的方式。對于一臺中開泵來說，在原形葉輪尺寸時，只有一個工況點的效率是最高的。如果采用切割葉輪外徑的方法，泵的效率將隨之降低。某項目中，發(fā)電循環(huán)水泵的性能參數(shù)為：流量Q=8000m3/h，揚程H=35m，選用型號為APS1000-50中開泵，效率為89%，配套功率為1000kW/8P；硫酸循環(huán)水泵（系列I）的性能參數(shù)為：流量Q=7200m3/h，揚程H=34m，選用型號為APS1000-50中開泵，效率為88%，配套功率為900kW/8P；硫酸循環(huán)水泵（系列II）的性能參數(shù)為：流量Q=7200 m3/h，揚程H=40m，選用型號為APS1000-50中開泵，效率為89.5%，配套功率為1000kW/8P。如采用一個葉輪來進行切割外徑，則泵的流量和揚程可以滿足，效率則不能達到。鑒于此，根據(jù)三種不同的性能參數(shù)，設(shè)計三個不同的葉輪安裝在同一種泵殼中來滿足效率要求。早在2014年，為某節(jié)能公司采用此方法生產(chǎn)了2種性能參數(shù)的APS1000-50節(jié)能泵各4臺，效率高達89%，該批泵作為循環(huán)水泵使用，已穩(wěn)定運行至今，并取得了可觀的經(jīng)濟效益。

（2）采用獨特技術(shù)來生產(chǎn)葉輪。正如（1）中所述，對于APS1000-50中開泵，將設(shè)計3種葉輪，傳統(tǒng)的方法是制造3套不同的葉輪模具，這樣不僅制作成本高，而且制作周期長。采用原有的APS1000-50中開泵葉輪模具制作的泥芯，然后再車削該葉輪泥芯的方式來生產(chǎn)出不同的葉輪。這樣生產(chǎn)周期可大為縮短，且泵的效率亦可得到有效保證。

（3）泵殼流道噴涂環(huán)氧樹脂涂料。中開泵泵殼流道本身已很光滑，在此基礎(chǔ)上，還對泵殼流道進行拋丸處理后，再進一步修磨，接著還要進行噴砂處理，清理干凈后再噴涂環(huán)氧樹脂涂料。經(jīng)多次試驗驗證，泵殼流道噴涂環(huán)氧樹脂涂料后，泵的效率可以提高1～3個百分點。

（4）人工拉磨葉輪葉片工作面。葉輪葉片和流道本身已很光滑。在此基礎(chǔ)上，還對葉輪葉片和流道進行拋丸處理后，再進一步修磨，接著還要進行噴砂處理，最后對葉輪每個葉片的工作面用不銹鋼專用砂布進行反復(fù)人工拉磨，以提高葉片的光潔度。經(jīng)多次試驗驗證，葉輪葉片工作面經(jīng)人工拉磨光滑后，泵的效率可以提高1～3個百分點。

（5）獨特的葉輪切割方式。中開泵的葉輪為原形尺寸時，泵的效率是最高的，葉輪切割后泵的效率會相應(yīng)降低[2]。為此，如中開泵的葉輪外徑必須切割時，采用保留葉輪兩側(cè)蓋板，只切割葉片，并且采用斜切葉片為“V”字型的方式來減少泵的效率降低。保留中開泵葉輪的兩側(cè)蓋板，可以有效減少泵的容積損失；采用斜切葉片可以減小葉片前后流線的長度差，從而減小出口的二次回流。這種獨特的葉輪切割方式比直接整體平切葉輪蓋板和葉片，泵的效率會明顯提高。

（6）中開泵轉(zhuǎn)子部件進行動平衡試驗。中開泵轉(zhuǎn)子部件是一臺中開泵的核心部件，它的不平衡重量對泵的效率和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性至關(guān)重要。因此，不僅對每只葉輪分別進行了靜平衡和動平衡試驗，而且還將葉輪裝在泵軸上后，對整個轉(zhuǎn)子進行了動平衡試驗。

（7）中開泵泵殼的同軸度高。中開泵的泵體和泵蓋組合在一起后合鏜的所有工序須一次裝夾完成，泵殼的同軸度得到了有效保證，這是關(guān)系到中開泵轉(zhuǎn)子能否靈活轉(zhuǎn)動的關(guān)鍵一步。如中開泵組裝后，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動不靈活，則會影響泵的效率。

（8）機加工時采用工藝公差。泵體、泵蓋、葉輪、泵軸和軸承體是一臺中開泵的五個核心零部件，它們的尺寸公差對一臺泵的裝配質(zhì)量影響很大，為此要求工人師傅們在加工時將關(guān)鍵尺寸控制在工藝公差范圍內(nèi)。這樣，不管多大的中開泵都可以輕松地進行裝配和拆卸，而且能使泵的轉(zhuǎn)子輕松轉(zhuǎn)動，可有效地提高泵的效率。

3 結(jié)束語

上述介紹的高效節(jié)能離心泵的制造流程，在我司的主導(dǎo)產(chǎn)品單級單吸離心泵和單級雙吸中開泵的生產(chǎn)制造中都得到了廣泛的應(yīng)用。我司生產(chǎn)的高效節(jié)能泵不僅暢銷國內(nèi)市場，而且還出口到歐美等國外市場，并得到了客戶的一致認可。