水泵制造廠對水泵制造技術的應用

水泵制造廠,水泵制造技術

    在過去一段時間來，在國內水泵制造廠基本上立足于傳統(tǒng)的鑄造工藝，水泵主要通流部件如壓水室、泵輪、進水室(管)等采用鑄鐵或鑄鋼整體結構，用戶和水泵制造廠對產(chǎn)品的加工質量通常缺乏必要的技術協(xié)議保證，因此其產(chǎn)品質量問題比較普遍。主要表現(xiàn)在鑄件質量不符合造型要求，除報廢率較高外，常見缺陷如砂眼、夾渣、裂紋、疏松、氣孔及型線偏差等，同樣，其鑄件的機械性能與化學成分難以保證，據(jù)調查，單在水輪機制造缺陷中，其鑄件的材質和鍛件缺陷占了近30％(見白馨孫等，我國水輪機轉輪失效調查報告，機械部機械研究所1983年)。水泵的通流部件特別是泵輪葉片，型線不保證，葉片經(jīng)鑄造后一般不經(jīng)精打磨即直接采用，不僅表面粗糙，葉片型線不保證，葉片進、出口安放角超差，而且很難保證一致。壓水室粗糙度更高．超過25μm，規(guī)定標準偏低。另外·不重視水力模型通流部件的精加工，如泵輪仍以整鑄結構制作．因此往往有好的設計，卻得不到好的產(chǎn)品。而且相同零部件缺乏互換性，配合尺寸難以保證。對比水輪機行業(yè)，IEC標準及有關水輪機廠對其通流部件的加工精度、表而粗糙度、型線偏差等作了嚴格規(guī)定·目前水泵制造廠對水泵制造技術改造的深化，或中外合資企業(yè)對技術標準的嚴謹執(zhí)行意識的加強，都在進行之中，借鑒水輪機行業(yè)的經(jīng)驗，必會有長足的進展。

    一直以來，泵的功率損失和泵的維護是纏繞用戶的兩大主要問題。功率損失致使運行成本增加。運行中泵的維護始終是用戶頭痛的難題。毫無疑問，圍繞提高泵效率和減低泵維護成本這兩個領域的技術變革成為了推動泵技術發(fā)展的動力，以此為背景，*的水泵制造廠重新致力于在設計上提高泵效率，在運行中降低泵功率損失的研究開發(fā)。值得注意的是泵已經(jīng)是成熟的產(chǎn)品了，所以，單純提高泵效率的可能性很小、泵的效率損失及增效措施這個領域的研究是非常有前途的。

    用科學發(fā)展的觀點．水泵制造廠能制造一個完整的泵包。這包括管道、閥門、啟動和測量設備。世界上的泵用戶希望泵的供應商完成所有的子系統(tǒng)，保證泵系統(tǒng)的安全．平穩(wěn)運行。子系統(tǒng)包括監(jiān)測系統(tǒng)，變速控制，流量或過程控制，預熱系統(tǒng)．涯滑控制等。世界的趨勢是用戶更希望購買整個的泵系統(tǒng)而不是單單的一個泵。

    用戶購買泵系統(tǒng)的目的是出于希望泵供應商對系統(tǒng)及泵負*責任的要求。用戶希望水泵制造廠對泵的各個子系統(tǒng)進行保修或維修．對泵的整個系統(tǒng)承擔責任在一些發(fā)展中國家，缺少組裝系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的工程技術人員，所以水泵制造廠必須派自己的技術人員進行現(xiàn)場操作，這也是泵系統(tǒng)發(fā)展的原因?，F(xiàn)在．供應商可以提供監(jiān)測儀器．診斷設備，電子控制，預熱控制和潤滑控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)不但要泵制造商擔保，而且要他們自己設計和供應，這樣，用戶在購買時才更加放心。一旦泵在運行中出現(xiàn)了問題，用戶只找泵的供應商解決問題即可，泵的供應商既然對泵系統(tǒng)*承擔責任．那由他找出問題并加以解決再合適不過。這些新的要求對泵的設計、制造加工承擔了更重的責任。

    在性的、動態(tài)多變的市場競爭環(huán)境下，我國的水泵產(chǎn)品嚴重缺乏市場競爭力。產(chǎn)品技術水平低、水泵制造技術的創(chuàng)新能力弱成為制約企業(yè)發(fā)展的痼疾，這些缺陷是傳統(tǒng)的設計方法固有的，因此必須在產(chǎn)品研發(fā)工作中采用現(xiàn)代設計手段，在方案定型或產(chǎn)品加工前采用計算機仿真模擬，同時變“經(jīng)驗設計"為“科學設計"，變“實測手段"為“仿真手段"，變“規(guī)范標準"為“分析標準"，水泵制造廠才可能具有自主創(chuàng)新的設計能力。

    水泵種類繁多，結構差異很大。注塞泵和離心泵的結構*不同，仿真分析的需求因

此不同；同一類型的水泵，泵的體積不同，產(chǎn)品的設計特點也不同。由于離心泵的設計難

度更大一些，故以葉片泵為例進行討論。從設計的角度看，zui核心的內容是過流件曲面的

設計；從制造的角度看，zui核心的技術是鑄造以及與鑄造模樣設計與制造相關的數(shù)控加工

和快速原形技術；從分析的角度看，主要涉及流體仿真分析和結構有限元分析。目前型的離心泵屬于不銹鋼立式多級離心泵。

    大型水泵一般是按客戶的要求定制化生產(chǎn)的，水泵的每一種變形，都需要一套完整的技術文件。水泵設計的相似性很大，許多水泵制造廠都建立了一套自己的企業(yè)標準。能對尺寸、特征、材料進行配置設計，支持零件、部件、產(chǎn)品的配置設計；配置設計和設計庫構成了一個理想的水泵定制化設計平臺。一個理想的水泵定制化設計平臺包括了大型焊接件設計．鈑金件設計中的導流片、進水出水管和加工配置及后續(xù)的機加工信息，以滿足產(chǎn)品設計和工藝設計要求。

    制造能力是水泵制造廠核心競爭力之一，主要包括鑄造、大型鑄造件和結構件的機械加工，鑄造模樣的設計制造．葉輪曲面的數(shù)控加工等。充分利用產(chǎn)品設計模型是提高工藝設計效率的*途徑。加工中使用模具工具和夾具量具是保證質量精度的重要手段，尤其對于曲面的加工，是確保水泵過流面的正確和保證效率的關鍵。

    水泵葉輪曲面的加工有兩種方法，銑削法和鑄造成型法。葉輪的銑削和鑄造模樣的型芯、型腔加工都涉及曲面的數(shù)控加工。過流面的加工都需要保證曲面的精度，從而保證水泵的水力學性能。

    一些通用的小型潛水泵可以批量化生產(chǎn)，但大型水泵的生產(chǎn)模式卻是典型的大批量定制化生產(chǎn)．每種產(chǎn)品的批量都很小，產(chǎn)品出廠前必須進行水力學性能實驗，如果試驗不合格．還要拆卸下來進行修改，然后重新進行試驗。尤其是大型水泵，試驗費用很高，生產(chǎn)周期長．一旦設計失誤．損失會非常大。

    水泵設計制造中的zui核心技術是過流件的水力學性能沒計，葉輪、蝸殼、導流體、導流片、出水口、進水口及柵格的型面都將影響水泵的水力學性能。流體的流動特性決定了水泵的過流部件和流道是一些復雜的曲面．因為泵內流體的流動是三維的，包括渦流和紊流狀態(tài)，設計時還要考慮固定部分、轉動部分以及流體之間的交互作用，這樣復雜的工作狀態(tài)很難通過設計員的經(jīng)驗以及試驗來實現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)品性能，所以必須采用流體分析軟件進行仿真分析。結合分析軟件的分析和水力學的測試，求得如下分析：

    (1)根據(jù)水泵模型和葉輪的轉速求水泵的揚程、流量和效率。

    (2)計算葉輪的效率和流體在管路中的水頭損失。

    (3)分析工作過程中產(chǎn)生的氣穴和空蝕。

    (4)水泵內部流體的壓力場分布和速度場分布。

    (5)在流體作用下葉輪表面所受的水壓載荷。

    (6)根據(jù)水泵的結構和葉輪的轉速求水泵的驅動力矩。

    (7)根據(jù)渾水工況下水泵參數(shù)數(shù)據(jù)修訂參數(shù)。

    有條件情況下應進行渾水試驗的校核與在渾水條件下的參數(shù)修正。

    此外，還要依靠分析軟件對水泵的結構強度、零部件的疲勞壽命、結構動力學進行分析，從而通過結構優(yōu)化設計減小水泵的振動．提高動態(tài)性能。zui基礎、zui重要的分析是求解系統(tǒng)的固有頻率和相應的振型，為電機的選擇提供依據(jù)。

    水電制造加工的創(chuàng)新，構建應用軟件(如SOlidworks軟件)的水泵設計、仿真和制造平臺，可以實現(xiàn)無差錯的沒計和制造．逐步在產(chǎn)品設計中采用虛擬樣機技術，將*改變研制手段落后的局面．從而減少物理樣機的制造與試驗，達到縮短研制周期、降低水泵制造廠的開發(fā)成本、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度的目的．使對不同的流體介質均有應對的設計與加工制造。

該水泵制造廠,水泵制造技術的文章由上海博禹專業(yè)的水泵創(chuàng)作。