浅谈渣浆泵机电一体化发展之路.doc

浅谈渣浆泵机电一体化发展之路石家庄工业泵厂有限公司 (河北 050100) 吴俊华【摘要】： 结合现代泵业前沿技术和国家政策导向，对渣浆泵行业现状和发展形势作了展望，并结合机电一体化技术提出了进一步研究的内容和方向。【关键词】：机电一体化 智能 一、前言 渣浆泵作为通用机械在国民经济各个部门中的应用甚为广泛，主要服务于冶金、电力、矿山、煤炭、疏浚等行业，输送含有固体颗粒的腐蚀性或磨蚀性浆体。随着我国工业的发展，市场对渣浆泵的需求日益扩大，在设备的投资费用和能源消耗中占据较大比重。我们的顾客已不再仅仅满足于质优、价廉、耐用等要求，高效、节能、环保、美观、人性化、智能化等一系列新的要求日益成为大众用户的共同追求。为此给现代制造企业提出了更高的要求，不仅要有优良的水利设计和结构设计，还要有高质量的加工制造技术、完备的配套服务设施和长期可持续发展的战略目标。下面从机电一体化的角度浅析未来渣浆泵制造业发展的方向。二、机电一体化应用与发展机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门科学相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优点：使用安全性和可靠性提高、生产能力和工作质量提高、使用性能改善、具有复合功能并且适用面广。国内许多行业的产品已经实现机械和电子的完美结合，但是在泵类产品上却发展缓慢，仅限于个别先进企业的初步应用，多数企业至今尚未涉足。1、计算机辅助设计CAD1）二维平面绘图技术 进入信息时代的今天，设计人员已经摒弃手工计算和绘图，利用计算机技术来进行产品的开发设计工作，大大提高了设计本身的速度，缩短了产品设计的周期。比较成熟的软件有AUTOCAD、KMCAD、中望CAD等，应用在泵行业中主要担负零件的图形绘制和尺寸计算工作，它强大的编辑功能（如移动、复制、旋转、阵列、修剪、缩放等）可以非常方便的创建直线、圆、样条曲线等其本图形，以及标注尺寸、文本编辑、图层管理、对象捕捉、菜单定制等丰富的辅助功能，让我们在平面结构绘制方面一直深得亲睐，至今仍被众多企业和工程人员采用。 2)三维实体造型技术随着计算机三维CAD技术的不断成熟，三维实体造型软件被越来越多的设计人员所选用。常见的有PTC公司的Pro/E软件，EDS公司的UG软件，Dassault公司的Solidworks软件、CATIA，SDRC公司的I-DEAS软件等，他们强大的三维造型技术使复杂形体的建模变得非常容易，能够创建准确的叶片、涡室、托架等复杂实体模型，还可以进行强度分析、可靠性预估，将原来在生产中发现和解决的工艺问题、局部结构问题以及装配性问题等方面提至生产前进行防范，缩短产品的试制期。从实体建模、拟合装配、干涉检查、应力分析、到动画演示、产品渲染等一系列模块化的应用，形成了较为完整的设计体系，有助于企业减少样机的制作费用，快速地将产品投放入市场。 3）流体模拟技术计算流体力学（CFD）是20世纪60年代起兴起的前言学科，它从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，在特定领域内使计算速度、稳定性、精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。经过半个世纪的迅猛发展，这门学科技术已相当成熟，性能日趋完善，为工业界广泛接受。目前CFD的主流软件有Phoenics、Fluent、Star-cd、CFX-TASCflow、Numeca等。他们具有模拟复杂流动现象的强大功能，以叶轮两叶片间的流场作为研究对象，通过模型网格划分，采用Euler、N-S方程进行流场计算，根据计算结果，对内部流场进行分析，进行优化改型，让叶轮形状更符合流动特性。但受各种条件和因素的限制和影响，CFD通用软件在我国泵行业的引进推广比较晚，只有极少数研究单位和大型企业应用。近年来随着泵工业技术从引进、仿制走向自行设计开发，这一高科技方法将得到进一步深入，CFD通用软件在泵行业有着广阔的应用前景。2、计算机辅助制造CAM1）数控加工中心数控加工中心是一种综合加工能力较强的数控加工机床，它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹、切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心带有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具，在加工过程中由程序自动选用和更换。被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹，连续地对工件各加工面自动地进行钻孔、铰孔、镗孔、攻丝、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为地操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了工件质量和产品的合格率，生产效率也比普通机床提高510倍。数控加工中心能够在一次装夹后完成较多的加工步骤，完成许多普通设备不能完成的加工，对泵行业中形状复杂、精度要求高的单件加工（如叶轮、涡室、托架）以及中小批量多元产品的加工（如轴、叶片、护套）较为适用，因而可以用数控加工中心来完成以上零件的加工，从而可以提高泵的制造质量。2）自动化装配自动化装配车间的装配线一般是由输送设备和专用设备构成的有机整体。自动化输送设备有空中悬挂输送设备和地面输送设备组成。专用设备有升降设备、加注设备、助力机械手、检查和螺栓螺母的紧固设备等。针对泵行业小批量多元品种的情况，要想装备自动化输送设备，实现流水装配作业，需要生产调度部门和物流配送路线的协调配合。在整体输送线的规划上，要综合考虑厂房空间的利用率、物流配送距离、各品种之间的顺序安排、装配次序的穿插等因素，以输送设备上的部件（如托架体）为主轴心，其他零散工件为支路，将分装线设置在主线的侧面，由此达到最佳的物流配送和装配效率。相对而言，自动化专用设备的实现比较容易，大多数的工件的安装工具都可以在市场买到，企业根据自己产品的配置尺寸范围，直接选购便可。如：电动扳手用来安装螺栓螺母，气动压力装置用来安装轴承、联轴器、皮带轮，液压升降台用来抬升工件等等。自动化装配设备逐渐替代了手工作业，减少工作强度和出错率，提高了作业效率、缩短了整机下线时间，为缩短产品的交货期提供了有力保障。3、智能电子技术1）信号监测现在应用的监测技术还仅限于对泵流量、扬程、转速、扭矩、功率、噪音、震动、温度等外部特征的监测，然而对重要零部件的运行状况、内部特征（如磨损、开裂、移位）、等方面的监测还没有一个可靠的方法。如果我们能够对各零部件的运行情况进行全过程监控，特别是重要零件的实时运行情况，就能及时做出判断，减少甚至避免事故的发生。例如，在泵体上安装传感器进行监测运行状况，通过反馈系统、报警系统、预警系统以及各种过程控制系统，将反馈信号传入计算机，经过放大、修正、绘制波形图等分析手段达到安全监测的目的。对常见的轴承烧瓦、轴断裂、过流部件磨损、气蚀等破坏性问题进行提前监测，有利于减少故障的发生率，有利于安全生产、安全运行。实施全程记录泵运行期间各个性能参数的变化，为故障诊断提供第一时间数据资料。2）故障反馈泵运行时的实际工况复杂多变，同时过流部件所受力情况、工作状态也在不断变化，包括磨损、崩裂、缝隙、气蚀、温升、震动等状况的变化，而这些我们是无法察觉的，只有当其影响了正常生产、破损到一定程度表现出来时，才知道有问题了。然而要想判断造成异常故障的原因是极其困难的，目前，这些工作主要是由设计人员或操作人员凭经验来研究和判断，由于经验的局限性和人的主观性，都会给诊断带来误差。因此，状态监测和故障诊断系统是极其重要的，而专门针对泵的故障诊断系统，涉及甚少，还有待进一步研究。假如我们能在设备上增设报警系统，一旦出现异常情况或发生故障，示警系统就会按照事先编制的程序给予提示，在电子显示屏上显示故障发生的位置和原因并给予最优的解决方案，指导工作人员排出故障，恢复生产。例如，当零部件的寿命接近临界寿命时，系统发出报警信号，语音提示需要更换零部件；当油箱油位降到一定数值后，提示油量不足需要加注润滑油；当油温升高到一定温度时，提示油温过高需要开启冷却水降温。三、结束语机电一体化技术的不断发展，让我们的产品进入了一个快速、高效、方便、智能的时代。把各种先进的电子技术与泵技术结合起来，实现从机械向机电一体化的转变，这将是渣浆泵行业未来发展的一个必然趋势。渣浆泵行业的道路还要走的更远更稳，我们需要科学分析市场发展动态、瞧准发展方向，紧跟先进科技前沿、加快新工艺、新技术的引进，推进产品与市场的结合，提升产品