离心泵节能技术工作的改进措施

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欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 能源是发展国民经济、改善人类生活水平的重要物质基础。随着我国经济的高速发展和全球能源的日益减少，节约能源已成为人们关注的焦点。泵类产品属于流体机械，国内的需求量非常大，每年发电量的20%——25%都消耗在泵类产品上。离心泵需求量占泵类产品50%左右，为我国经济建设中必不可少的机械设备，因此针对离心泵开展的节能工作是非常重要和刻不容缓的。 1 离心泵节能工作的技术分析 近10年来，随着科学技术的高速发展，产生了很多先进的科研成果和高水平的机械加工设备，对泵类产品的节能工作是非常有利的，主要体现在以下几个方面。 1.1 设计技术的发展 计算机技术的迅猛发展为离心泵设计研究带来了理想的手段.CAD,CFD技术在离心泵设计工作中的应用，对离心泵设计水平的提高有着非常重要的意义，为离心泵的节能工作带来了良好的前景。 1.2 先进制造技术的发展 CAM技术的快速发展及其在泵类产品的生产中的应用，对离心泵效率技术指标的提高是非常有利的。目前泵行业中的部分企业已将该技术应用于水力模型模具的制作、零部件的制造加工，极大地提高水力尺寸的准确性和过流表面或流道表面的粗糙度精度，提高了效率指标。 1.3 相应配套技术的发展 与离心泵有关的配套技术最近得到了较大的发展，如电动机的设计与制造、自动调速、自动控制、自动报警、传动系统、密封设计制造技术、新材料、试验测试技术等等。这些技术的全面发展，有利于离心泵系统的效率指标、可靠性指标及其他性能指标的提高，促进了节能工作的开展。 2 高效节能的技术措施 几十年来在技术设计方法上没有大的突破，技术水平比较落后。到目前为止，离心泵的设计方法主要采用相似换算法和速度系数法。大量可靠的资料和丰富的实践经验是设计成败的关键，设计人员应根据实际技术发展的需求，不断提高设计水平。 2.1 CAD/CFD技术的应用 随着计算机技术的迅速发展，CAD/CFD技术的诞生，有利于探索离心泵内部流动规律，并提高了离心泵设计方法的先进性。 现代的离心泵设计方法必须要结合先进的计算机技术和CAD/CFD技术。先进的计算机技术可以解决离心泵复杂的内部流动场的计算问题。应用CAD/CFD技术，我们可以进一步了解和掌握离心泵内部流动的客观规律，以便进行离心泵的优化设计。CAD/CFD技术的特点和优势对提高离心泵设计方法的技术水平是非常重要的。 现代的离心泵设计方法离不开离心泵的试验手段。试验是科学技术研究的重要手段，具有真实可靠的特点。CAD/CFD是以有限的信息系统来趋近真实的无限的信息系统。由于计算的数学模型、离散化过程、格式、网格生成和边界条件处理等会产生人工误差，从而偏离实际情况。CAD/CFD应用的成功与否需要得到试验的验证。 由此可见,现代的离心泵设计方法应该是传统设计方法、CAD/CFD技术、试验手段三者相结合的一种设计方法，三者缺一不可。 2.2 传统设计方法的提高和改进 2.2.1 高汽独性能的水力模型库设计 汽蚀性能是离心泵性能中非常重要的一个技术指标，它的好坏主要由吸水室和叶轮进口的水力尺寸来决定。在相似换算法中，由于叶轮的进口尺寸不同、泵的转速不同，叶轮的进口尺寸很难做到几何相似，更谈不上运动相似和动力相似.因此汽蚀性能的相似换算结果偏差比较大。以往建立的水力模型库主要以效率指标为选择条件，对于设计高汽蚀性能的泵，很难通过模型换算法满足要求，应建立高汽蚀性能的水力模型库。 2.2.2 全面合理的水力模型库的建立 传统水力模型库选择模型时，参考的标准主要是泵的效率指标，以及其他许多因素需要考虑进去，如泵性能曲线、泵的性能参数的匹配性、泵结构因素等。 2.2.3 速度系数法的提高与改进 根据离心泵的理论扬程方程以及设计经验、试验进行分析，影响速度系数的因素除了泵的比转速以外，还有其他一些重要因素。其中，影响出口圆周速度系数的主要因素有泵的结构、叶片出口安放角、叶片数等;影响进口速度系数的主要因素有泵的结构、叶片进口冲角、叶片数等。应分析统计这些因素的影响程度，并总结出影响因素的变化规律，确定标准速度系数曲线对这些因素的大小取值范围。根据影响程度的规律进行修正，这样将显著地提高速度系数法的准确度。 2.3 CAM技术在泵制造过程中的应用 在产品的制造过程中，CAM计算机辅助制造是目前比较先进的一门技术，CAM技术在离心泵制造过程中的应用，将给离心泵的节能工作带来非常理想的效果。目前在泵行业的一些骨干企业中，已陆续开展了这方面的生产实践。 2.3.1 离心泵水力模型模具制作 离心泵的水力模型是决定产品的水力性能和技术水平高低的重要部件。水力模型零件由于内部流道形状复杂，不易进行机械加工制造，大多数企业都采用铸造零部件。在进行铸造加工之前，首先要进行翻砂铸造。传统的模具制作基本上是采用手工制作，其不足之处就是误差太大，不能准确地保证水力模型流动型线的形状，效率偏低，水力性能不易保证。CAM技术的应用，将克服这些不足。 2.3.2 离心泵水力模型零部件加工制造 离心泵的水力模型零部件主要包括叶轮、泵体、导叶等。这些零部件的传统加工制造方法，是通过铸造形成毛坯件，再通过机械设备将毛坯件外形尺寸进行加工制造形成成品件。零部件的表面铸造完成后就不再进行机械加工。由于模型的翻砂操作中的一些原因，表面尺寸会产生很大的误差，同时粗糙度较差，对水力性能和效率带来较大的影响，流量扬程不易保证。为此，泵行业针对此项不足，制定了相关的铸造标准，但不能完全满足要求。应用CAM技术，采用数控机械加工设备，可以直接将叶轮、泵体等零部件按设计要求的水力尺寸直接加工制造，高质量地保证流动型线的准确性，尺寸精度提高，表面粗糙度提高，流量、扬程得到保证，从而提高了效率。 2.3.3 其他零部件的加工制造 提高零部件的加工精度，减少转子部件、定子部件的累计加工误差，有利于提高离心泵整机的装配质量，提高离心泵整机的水力性能。 2.4 提高铸造技术水平 离心泵产品的主要零部件均为铸造零部件，如，泵体、叶轮、泵盖、轴承体、底座等。铸造技术水平的高低直接影响零部件质量的好坏，铸造水力模型的水力尺寸直接影响泵的性能参数，铸造零部件内表面粗糙度的好坏与泵的效率指标有直接的关系，铸造技术对泵的性能指标有着重要的影响。下面分几个方面介绍铸造技术水平提高的措施: 2.4.1 提高离心泵水力模型模具制造质量 离心泵水力模型模具制造质量的好坏，直接影响水力模型铸造毛坯件的铸造质量。传统的水力模型模具均采用手工制作，制造的尺寸偏差较大，影响水力性能的技术指标。目前比较先进的制造方法是采用CAM技术，应用数控机械加工制造设备进行模具的加工制造，有利于提高离心泵的效率指标，效果非常好。 2.4.2 提高离心泵水力模型模具的材料等级 离心泵是一种消耗量大、应用面广的通用机械产品，产品规格特别多，整个泵行业的泵性能规格达到上万种，这样就需要制作大量的水力模型模具。但每种规格的产品批量又不是很多，很多企业为了减少制造成本，材料上往往采用泵体是木质模具，叶轮是金属模型，或者泵体是木质模具，叶轮的前后盖板也是木质模具，叶轮叶片是金属模具的方法。木质模具的尺寸偏差大，易产生变形，铸造毛坯件的粗糙度也不好，与金属模具相比各方面的性能都要相差很多。为了进一步提高水力模型的毛坯件质量，保证各项水力性能的技术指标，应大力提高离心泵水力模型模具的材料等级，使所有模具均采用金属材料，但不足之处是增加制造成本。 2.4.3 采用先进的精密铸造方法 传统的铸造方法是采用普通的砂型铸造，铸造毛坯件的质量比较差，铸件的厚度偏大，浪费材料，增大成本，毛坯件尺寸误差比较大，不易保证水力尺寸和水力性能，毛坯件的粗糙度不好，增加水力损失。先进的精密铸造方法可以很好地克服以上的不足之处，如，提高砂子的质量，采用熔模铸造的方法等等。 2.5 调节转速的节能方法 调节转速的方法具有良好的节能效果，这已被许多国内外生产实践所证明。在许多泵的应用场合，有时需要泵的性能参数恒定不变，有时需要泵的性能参数根据使用条件进行变化，调节转速可以达到这一目的，同时由于提高了管路效率，使装置效率明显提高。调速方式主要有以下几个方面:①皮带传送的调速;②利用齿轮变速箱的调速;③利用液力联轴器的调速;④柴油机的调速;⑤电动机的调速。 2.6 提高离心泵选型的设计水平 由于各种原因，在泵的选型设计方面存在着许多不合理的现象，从而造成能源浪费，给节能工作带来了很大的影响。 2.6.1 离心泵选型应遵循以下原则 ①使用单位合理确定泵的性能参数和必备工作条件;②设计部门应合理确定泵的类型、参数，合理满足现场使用条件;③全面考虑泵的最高效率及其范围、实际使用效率指标;④进行技术经济比较，从中选择技术先进、经济合理的方案。 2.6.2 提高离心泵系统运行的效率指标 离心泵的节能工作不应仅限于研究离心泵自身效率大小，应更广泛地研究整个系统的各方面效率指标，从而做到整个系统的高效节能，这方面的潜力是比较大的。 3 高效节能的制约因素 离心泵高效节能工作的开展，在实际执行过程中还存在着许多制约因素，对此我们要正确认识问题所在，以便于采取相应措施开展工作。 3.1 节能意识淡化，缺乏相应的政策导向 一方面由于政府对节能工作的重视程度不够，缺乏足够的宣传，造成人们对节能工作的认识不足。另一方面由于国家尚未出台针对节能工作的政策和优惠措施，离心泵的使用单位在采购离心泵产品的过程中，不重视节能因素，而只考虑产品的使用条件。且由于高效节能的离心泵产品价格偏高，造成使用单位生产成本提高。为降低成本，使用单位一般不考虑节能指标，而选用价格低廉的离心泵产品。 3.2 传统节能概念不正确 传统的节能概念是提高离心泵的效率指标，实际上这样的节能概念是不准确的。科学的节能概念不应仅考虑效率指标，还应考虑其他很多的内容，也就是在离心泵产品总的使用寿命内，尽量降低离心泵各种消耗成本，如，设计、制造、维护等方面的成本。 3.3 离心泵使用条件的复杂性 离心泵的使用条件是比较复杂的，需要离心泵具备各种性能，如，泵的水力性能技术指标、泵的材料、泵的密封性能、泵的可靠性性能、泵的总体结构、泵耐高温性能等等，有些性能又是不便于实验室检测的，况且检测的费用也特别昂贵。但是这些性能又是与离心泵系统节能有着重要的联系，因此这种复杂性严重影响到节能工作的进一步发展，这也是离心泵节能工作得不到使用单位认可的一个原因。 4 结论 综上所述，针对离心泵节能工作的开展，从技术层面上来看是完全可行的，具备这方面的技术力量，但从其他制约因素看，节能工作开展起来的阻力又是较大的。要想真正开展离心泵的节能工作，还要政府出面，采取一些强制性措施，出台一些优惠政策，成立专门主管节能工作的职能部门，进行全民范围内的广泛宣传，消除制约离心泵节能工作开展的不利因素，才能使节能工作进人良性循环状态。(end)

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