神秘的RDLP泵机

作者：Bryan Orchard    来源：世界泵业

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, ... 随着发展中国家对清洁水供应的需求越来越大，更多的资源正在分配到供水系统。Bryan Orchard在本文中写道，输水系统设计的一个关键问题是液压系统，其中，泵机生产商的专业知识非常重要。 KSB AG公司在全球范围内为各种输水系统提供泵送设备，在这个特定领域积累了广泛的经验，并认识到较低的液压损失可以节省能源。 KSB AG公司提供庞大而多样化的系统设计系列，包括Omega、RDLO 和RDLP卧式中分单级和多级泵机，可满足客户最广泛的需求和标准。在气候炎热、地下水资源匮乏或因污染而不清洁的地区，由于人口增长，大规模的水供应正成为最大的挑战之一。除此之外，在偏远地区，农业、工业化和采矿领域的供水需求也不断增长。 因此，远距离输水需求正在快速增长，在许多情况下需要定制供水结构，这将涉及项目工程，以满足项目确认和定义的需求。另外，它对泵机技术也有影响。为应对这一市场需求，KSB开发了具有远距离输水功能的泵机，即RDLP（见图1）。 “在供水行业，目前没有定制水泵产品系列可满足流量超过2.5m3/秒、约250米以上中等至高水头的供水应用需求，”KBS水泵和输水应用总经理Axel Luedecke说道。 “从历史上看，泵机生产商一直向供水行业提供的是API标准（美国石油协会）泵机。问题是，这些泵机对于输水应用来说具有缺陷，因为它们不是专为执行输水任务而设计或制造的。设计可能还是30年前的，这对维护和易损件均有影响。” API阐述了设计方面的规定，对于标准输水应用来说工程化严重过度。因此，这类基于卧式中分设计的解决方案不符合成本效益。此外，相比专业输水解决方案的效率，它们在性能方面也往往不够高效。这些因素为专门开发泵机来满足这类应用提供了机会。 从历史上看，大多数泵机生产商一直提供API标准泵机，客户不得不接受生产商提供的产品。 “在KSB，我们正在采取一种不同的方法，并已开发出一种输水‘概念’泵机，适用于DN350-1000液压系统范围的应用，”Luedecke说道，“这种设计现在满足输水应用在成本和效率方面的特殊要求。” RDLP泵机的开发 对于排放公称直径范围在80-700之间的应用而言，KSB多年来一直供应Omega和RDLO系列泵机，这些是专为供水行业开发的产品。 RDLP泵机在KSB产品系列中颇有几分神秘，因为它是一款完全工程化的泵机。这是一款定制泵机，源于专为输水应用开发的RDLO轴向中开单级泵机系列。泵机尺寸完全根据项目的特定要求，在一定的基础设计原则上开发。 “RDLP是对满足DN80-700范围应用需求的Omega和RDLO系列泵机的补充，但它并非作为一个独立的系列而开发，仅是业务策略的一部分，以应对大流量和高水头市场需求趋势，”KSB AG公司液压开发部资深工程师Frank Hafner说道。 “作为该业务策略的一部分，我们开发了一种工程设计工具，其使KSB能够在设计这款泵机时只需投入最小的时间和资源，”他解释道。 “从历史上看，从确定流量、水头和NPSH，到进行液压设计并确定液压形状，这通常需要很长时间。从那时起，需要花费大量时间根据需要确定模型和工程数据，以便估计成本和价格。” 基于无量纲参数，该工具根据给定流量、水头和旋转速度，生成了液压形状的主要尺寸。然后根据这些数据推算出泵机尺寸，包括原材料零部件尺寸，如壳体、叶轮和扩压器等。此外，它还生成了泵机的尺寸图，因为承包商或客户（业主/运营商）进行布局规划时将需要尺寸图。 现在，这些信息可以在不到一天的时间里生成，并且这些信息还可以提交给采购部门，以便他们能够出去咨询采购。提出这样一个定制解决方案需要适当工具支持的精益流程，在适当的时间框架内生成适当的信息，以满足快速移动环境中的市场期望。 虽然这看起来像是，只需按下按钮（在这个用于提供定制化解决方案的工程工具中），泵机就可以出来，但这并不完全正确。但的确看起来非常像真实的东西。收到订单和合同后，一旦将泵机完全设计好，泵机的大致外观将非常接近实际产品，特别是在尺寸和重量方面。 收到订单要求提供所提议的解决方案后，液压设计方面的详细设计流程将开始。作为液压模型服务基本设计数据（如流量、水头和NPSHa）的输入，将使用一些方法和工具组合开发新的液压系统。CFP（计算流体动力学）模型是最先进的资源，辅以现有的和记录的液压系统方面的经验，这些系统可用于放大或缩小尺寸设计。最后，关于技术比例方面的模型试验是一个有用的步骤，用于验证全新液压系统的性能。 液压模型结果将是一个形状，作为机械工程设计输入（见图2）。该设计阶段将生成一个3D模型，需要使用FEM（有限元力学）通过结构力学进行分析。通过多次迭代，其中可能引用、再分配或删除增强参数，对3D模型经过优化，一方面对重量进行最佳折衷，另一方面优化亚临界张力和应力。 RDLP术语 “术语RDLP指的是轴承类型，因此，其仍可以是一台单级泵机，具有相对于抗摩擦轴承的滑动轴承，”Luedecke先生说道，“最新的RDLP产品是单级泵机600-1300/1，其采用滑动轴承和压力油润滑系统。” “然而，有些RDLP泵机也配有抗摩擦轴承，但这些是多级泵机。” 总的来说，对于所有泵机设计类型，轴承选择由转子重量确定。同时还必须考虑径向力（来自叶轮旋转）和轴向力（来自推力）。然而，对于复式浸没液压系统，轴向组件通常被认为是可以忽略不计的。由于采用双蜗壳式液压，径向力通常相当低。抗摩擦轴承一般是首选，但它们具有局限性，而滑动轴承可以承载更高的负荷（来自转子重量），这通常出现在大型泵机上。 无论何种轴承类型，均采用复式径向叶轮原理。对于多级泵机，这将需要两个吸嘴，以便将流量均匀分配，供给两个单式浸没一级叶轮，然后，这两个叶轮将通过扩压器供给中间的复式浸没二级叶轮。配套法兰符合DIN、ISO、BS或ANSI标准，所有规定材料组合中的材料均符合DIN标准。 RDLP 600-1300/1是最新版本的RDLP泵机，专为阿尔及利亚东塞提夫（Setif East）管道系统执行输水任务而设计。这里的要求是，泵站配备的泵机必须提供达到每台泵机1.44m3的流量。四个泵站配备RDLP600-1300/1单级泵机及扩压器，并配备轴承。客户特别要求，这些泵机必须作为单级泵机变体提供，并配备扩压器。所有叶轮均采用符合强度性能要求的不锈钢生产。 “我们针对这类应用的首选解决方案是符合性能和效率要求的双级泵，”Luedecke说道。 “为了达到最高水头262米和所指定的最低效率，扩压器成为了某种形式的保障，但这需要客户指定提供。通常情况下，我们会提供标准RDLO和复式浸没叶轮，不带扩压器。通过将扩压器集成到RDLP中，KSB将一种著名的原理应用到新应用中，如单级、复式浸没卧式中分设计。采用这种设计原理的单级泵上的扩压器一直被认为尺寸过大、重量过重且价格过于昂贵，直到这个项目指定使用。之前，我们从不认为，我们能够销售出去这样的泵机。” 其他指定设计RDLP泵机的位置还包括阿尔及利亚Boussiaba和西塞提夫（采用同款泵机RDLP 600-1300/1）、沙特阿拉伯Hofuf（RDLP 350-550/3）、Dandalup（RDLP 350-700/2）、澳大利亚珀斯（RDLP 500-950/2）和委内瑞拉Caracas（RDLP 400-690/2）。 “我们为这些项目供应的泵机涵盖广泛的排水口喷嘴尺寸、叶轮标称直径和级数标准，通过这样做，我们在逐个项目中实际上创造了一个系列的RDLP泵机，”Luedecke先生说道，“我们的目标是开发新的尺寸，当我们获得新项目时，我们可以告诉客户，我们的产品系列能够满足他们的需求。即使无法满足，但如果项目需求数量合理，我们也可以专门为客户开发泵机。”(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (12/17/2013)