我国泵技术的发展与展望

我国泵技术的发展与展望2010-02-16 18:49:10(已经被浏览435次) 一、泵企业概况 生产用于电厂（包括核电）、冶金、石化等部门具有高技术含量泵的国企（如沈泵、石泵、湘电长沙水泵、上海电力修造厂等）维持生存，ITT、KSB、茬原等世界著名泵企业（如上泵KSB 、ITT南京古尔兹、嘉立特茬原、博泵茬原、大耐苏尔寿（海密梯克、里瓦赫伯特）、佛泵安德里兹、大连帝国、上海尼可尼等）逐步进入我国，民营泵企业快速发展。现在国内泵企业约1000家，占世界泵企业10000家的1/10 ；国内泵产值2004年约220亿人民币，约占世界泵产值270亿美元的1/10，世界十大泵企业产值约占世界泵总产值的22%，我国十大泵企业的产值也约占全国泵产值的22% 。 国内泵产值年增长率10.5%，约为国家经济增长率的1.5倍，是世界泵年增长率4.3% 的2.5倍。随着建筑、电力、钢铁、石化、环保工业的发展和向第三世界出口泵产品的增加，这种快速增长的形势将保持几年。 从地区上在看，江浙沪发展最快，泵年产值约占全国的60%；上海泵年产值约占全国的20%，按销售值排列全国前十名有半数在上海，因而上海逐渐成为全国泵业的中心。 二、泵技术的现状和发展 1、我国泵产品图样的来源可分为联合设计、引进、自行开发等几种 （1）联合设计产品：以沈泵所为主的研究单位，20世纪60-80年代，组织有关泵厂进行了许多种泵的联合设计。如 IS（IB）型单级单吸离心泵；IH型化工泵；S（SH）型双吸离心泵；D（DG）型节段式多级泵；W型旋涡泵；Y型油泵；JC型深井泵；HW型混流泵；QJ型深井潜水泵；IR型热水泵；BPZ型喷灌自吸泵；FY型耐腐蚀液下离心泵；3G型三螺杆泵等。 （2）引进产品： 80年代以前我国引进的泵技术很少，到改革开放初期，大量从国外引进泵技术，并随着外国泵公司以合资或独资的形式陆续进入我国，也带进了一些新的泵产品技术。例如： 石泵沃曼的渣浆泵；石泵（天津电机厂）德国里兹公司的井用潜水电泵；沈泵（上泵）德国 KSB 公司的锅炉给水泵；上海电力修造厂英国威尔公司的锅炉给水泵；上海水泵厂KSB 公司的冷凝水泵；长沙水泵厂日本日立公司的冷凝水泵；大连耐酸泵厂瑞士苏尔寿公司的 CZ、ZA（ZE）等化工流程泵；上海水泵厂泵美国德来赛公司的污水泵；佛山水泵厂德国西门子公司的水环真空泵；上海水泵厂KSB 公司的热水泵、船用泵；天津工业泵总厂德国阿尔维勒公司的螺杆泵；天津工业泵总厂日本大晃公司的船用泵；南京深井泵厂德国 ABS 公司的潜污泵；长沙水泵厂美国英格索尔公司的大型立式斜流泵；上海第一水泵厂英国 MJ 公司的高扬程多级离心泵；襄樊五二五厂法国 HS 公司的磷酸泵等。 引进的这些泵产品，技术比较成熟，性能比较先进，对推动我国泵技术的发展起了重要作用，成为我国泵产品的主体，至今仍大量生产。其中有的产品在结构或性能方面也存在问题，应进一步改进。 （3）外国在华合资（独资）泵企业的产品：上海 KSBOmega(RDL) 双吸泵、锅炉给水泵、冷凝泵；嘉立特（茬原）化工流程泵；佛山（安德里兹）纸浆泵；南京古尔兹ISO型单级单吸离心泵、P型节段式多级离心泵；大连帝国屏蔽泵；沈阳飞力潜水排污泵；苏州格兰富冲压泵；兰州耐驰螺杆泵。 这些产品的质量大都比国内产品好，尽管价格高，但销售情况很好。 （4）自行开发产品 AY 油泵； TSWA 多级离心泵； ZJ、ZG、ZN、ZT渣浆泵；管道泵；直联离心泵；高楼给水泵；空调泵；潜水排污泵；立式排污泵；潜水轴流泵（混流泵；双吸泵；纸浆泵等。 这些产品大部分通用化、标准化程度不高，性能也有待进一步提高。 2、关键泵产品从部分进口到现在基本全部国化 由于引进产品和KSB等著名企业的进入，我国泵的生产能力显著提高。国民经济部门的主要关键用泵基本上都可以生产。例如：超临界锅炉给水泵（温度压力2535MPa）；乙烯和加氢装置用高速泵、高压多级泵；钢厂高压除鳞泵；东深、南水北调工程用大型调水泵；矿用大流量高扬程（1000m）排水泵；电厂用烟气脱硫泵；炼厂用高温油浆泵。 3、以CAD为主的新技术广泛应用 （1）泵的模具、叶片和重要零件开始用数控机床加工，从而可以提高泵的制造质量。 （2）泵水力设计与绘型软件逐渐代替人工计算和绘图 有人问用这个软件设计的泵效率有多高，这是外行人说的话，再好的软件也要人去使用，可以溶入设计者的设计思想和经验，而且快速、准确。 （3）泵内流场计算从准三元非黏性流动向全三元黏性流动进展 准三元非黏性流动计算的主要方法是 S1 、 S2 两类流面迭代，它是把三维流动降维成二维，也就是用子午面（轴面）和任意转面（流面）上的流动进行迭代求解，解决三维流动问题。由于把复杂的三维流动简化成二维求解，使得解的精度受到影响。 近年计算流体动力学（ Computational Fluid Dynamics ）,简称 CFD 问世，为流体机械流场计算提供了新的思路和手段。用CFD 进行流场计算，首先要把计算区域画成三维实体，然后生成网格（Grid Generation），再用商用CFD软件 Fluent 等进行计算。 （4）内部流场测量 以前经常采用探针进行测量，一方面控针本身对流动的影响很大，另一方面测量旋转流场的转换装置也很复杂。进一步使用激光多普勒测速仪（LVD），它是用激光照射流动中的粒子，光被粒子散射，根据散射的成度测量流速。这种方法已经成熟并广泛应用，但是一般只测量一点速度的某一分量。现在开始使用粒子图象测速技术（PIV），其工作原理是在流场中散布示踪粒子，用脉冲片光源照射流场，通过连续两次或多次曝光，粒子图象被记录在底片上，由此获得流场速度分布。这种方法突破传统的单点测量的限制，可瞬时无接触测量一个截面上的速度分布，具有较高的测量精度。 （5）优化设计方法 为了提高泵的性能，许多学者进行了优化设计方法研究。归纳起来主要有以下几种方法：以优秀模型统计资料为基础的速度系数优化法；以水力损失最小为目标的损失极值优化法；以某一指标为目标函数的准则筛选优化法。值得说明的是目前的优化设计方法，可能只对具体泵的设计有指导意义。另外CFD等先进技术的问世，在很大程度上冲淡了对优化设计的兴趣，近两年研究优化设计的学者逐渐减少。 4、无堵塞泵和低比转速泵技术取得进展 （1）我国自行总结出的无堵塞泵设计方法，基本达到实用程度，国内广泛使用 设计方法主要包括：沿流道中线断面变化规律设计双流道叶轮；方格网保角变换方法设计螺旋离心式叶轮；根据叶轮外径、蜗室最大外径和喉部面积三要素设计旋流式叶轮。 （2）低比转速泵理论和设计的研究广泛而深入无过载设计方法得到推广应用，采用长短叶片和短叶片偏置取得良好效果。 5、轴流泵模型达到国外同类模型的先进水平 2004年9月25 日至2005年1月16日，全国27个模型，参加了水利部南水北调工程水泵模型天津同台测试。本次试验领导有力、组织严密、监督公正、数据准确。模型比转速5001500，基本复盖了轴流泵的使用范围；和原模型相比，效率提高约2%，流量提高约5%。有7个模型的角度平均效率超过85%，已达到国外同类模型的先进水平。国家南水北调等重要工程的低扬程水泵，大部分将从这些模型中选用。 三、泵技术发展展望 1、注意发现和开发新领域用泵 泵是一种通用机械，应用非常广泛，而且新领域用泵不断出现。例如：心脏泵、喷水推进泵、计算机冷却泵、空调泵、导热油泵、油气混输泵、烟气脱硫泵、石油平台注水泵等。可能还存在着应当用泵的地方而没有用泵，新的用泵领域也会不断出现，这就需要我们注意发现并致力开发。 2、CFD、PIV等先进技术结合实际开展试验研究 CFD 等新技术的先进性，不可否认，现在各院校都有软件，都在进行计算，研究生 50% 以上的课题都与此有关。一项新技术从发展成熟有一个过程，目前应作为一种解决实际工程问题的辅助手段，与传统设计方法配合使用。另外要尽量结合实际 ，否则就难以成熟和提高。开始阶段不要把题目选得过大，有的选一台泵从进口算到出口，一个泵站从进水池算到出水池，这样的计算结果难以判断。像渣浆泵的磨损部位、进水流道的旋涡部位等很适合用 CFD 和 PIV 技术进行研究。还有，一些大的泵厂应与有条件的院校合作开展这方面的研究工作。 3、树立精品意识，重视标准化、通用化 扬州川源（台资）、无锡亿志（新加坡独资）两个泵公司，利用国内技术、设备生产出可和国外先进产品媲美的泵产品，其原因在于有精品意识。 上海KSB公司的Omega双吸泵，28个品种，共用6根轴，每种泵装A、B两种叶轮，每种叶轮切割三次外径，这样一来每种泵有8条性能曲线，大幅度提高了泵的使用范围。 南京古尔兹生产的ISO单级单吸离心泵，39个品种，共用5根轴，每种泵有4条性能曲线，结构紧凑、重量轻、体积小。 我国有些泵厂，有一个订货设计一种泵，做了一年泵，回过头来一看可能是一个泵一个样，制造成本高也就可想而知了。 4、重视关键技术和关键产品的研究与开发 要提高泵的技术水平必须解决关键技术问题。例如：渣浆泵磨损机理的研究；高效斜流泵水力模型研究；自吸泵简化结构、提高效率的研究；便于检修的高效、大流量、高扬程矿山排水泵和输油泵的研究开发；新型船用泵的研究开发；大型烟气脱硫泵、煤液化用高温、高压泵的研究开发；屏蔽泵、磁力泵提高可靠性的研究；新型计量泵（隔膜泵）的研究开发；提高部分流泵效率的研究等。 四、采用复合技术实现泵技术的创新与发展 纵观泵技术的发展，许多是采用了复合技术的结果： （1）离心叶轮和旋涡叶轮的结合，成为离心旋涡自吸泵。 （2）射流喷头和离心泵结合，成为离心射流自吸泵。 （3）水泵叶轮和水轮机转轮的结合，成为水轮泵。 （4）离心泵和活塞隔膜泵结合，构成一种强力自吸泵。 （5）诱导轮和离心轮结合，提高了泵的抗汽蚀性能。 （6）双吸叶轮和单吸叶轮结合，能解决汽蚀和轴向力平衡问题。 （7）长短叶片结合使用，解决叶轮进口堵塞和出口扩散问题。 （8）短叶片向长叶片背面偏署，可防止轴向旋涡和出口流动分离。 （9）下装低扬程叶轮提液，上装高扬程叶轮加压的长轴液下泵（双轮液下泵），解决长轴液下泵制造困难，运行不可靠问题。 （10）把机械密封的动、静环装在末级叶轮的后密封环处，成为轴向力平衡装置，利用叶轮前、后的压差创平衡轴向力，如能解决动、静环的磨损问题，经济效益十分显著。 （11）把平衡盘工作原理移置到叶轮后盖板处，由于形成径向、轴向两个间隙，可以像平衡盘一样自动平衡轴向力。当轴向力大时，叶轮向进口方向移动，轴向间隙增大，叶轮后面的压力降低，叶轮向后移动。反之亦然。 （12）糊状填料密封，这种密封美国赤士顿公司首先使用，并在我国销售，它是由石墨、纤维、四氟乙烯、硅胶等组成的糊状物，在使用过程中，可以用注射注入（补充）。据说在有些情况下使用，效果不错。尽管目前还不能在所有的泵上使用，但是这种思路十分可贵，有希望成为密封技术的一项突破。 （13）渣浆泵叶轮采用扭曲叶片，可能会因为符合流动状态而减轻磨损，并能提高效率。 采用复合技术的成功实例不胜枚举，要用好用活复合技术，要求有较宽的知识面，并敢于创新。水泵行业发展预测及市场研究2010-02-16 16:37:51(已经被浏览436次) 泵在石油、化工、电力、冶金、环保给排水、矿山等都大量应用。 、电力用泵 在未来20年中，我国电力工业将以更高速度发展。 2003年发电设备装机容量为3.9亿kW，预计到2005年装机容量将达到4。8亿kW，重点需求给水泵、前置泵、循环泵、冷凝泵、冷凝器用水环真空泵、离心式除灰泵、往复式降灰泵、计量泵等主要泵种3500-4200台。需求核主泵、上冲泵、停堆冷却泵、喷淋泵、锅炉给水泵、计量泵等核电机组用泵1400-1800台。 在国家“十一五”规划中，超临界和超超临界机组核电是重点支持项目，其中60万kW及以上机组约占70。已经国家审批立项180多套。预计2020年我国核电装机容量将由目前870万kW增至3200-4000万 的能力。预计需主泵、上冲泵、停堆冷却泵、喷淋泵、高压安全注水泵、硼酸泵、锅炉给水泵、辅助给水泵、计量泵等工业泵5600-9000台。 、石化用泵 “三大化工”中乙烯及衍生物、“三大合成”材料、氨肥、钾磷肥和复合化肥等生产发展需求各类化工流程泵、耐腐蚀泵、耐磨泵和液压泵等各类化工泵10-12万台。预计“十一五”期间石化工业需求各种工业泵将达14-15万台。石化用泵发展方向主要是大型化、高速化、机电一体化及泵产品成套化、标准化系列化和通用化。特别是高温泵、低温泵和超低温泵、高速泵、精密计量泵、耐腐蚀泵、输送粘稠介质和带固体颗粒介质泵、屏蔽泵的技术将快速发展，需求量将大幅度增加。 “十一五”期间将新建原油高压管道5000km左右，需高压大流量输油管线泵100台/套以上。液化天然气LNG接受站则需高效大流量输油管线泵100台/套，低压输送泵20台，高压输送泵20台。 3、 环保、城建用泵 预计“十一五”期间，我国每年将新扩建城市污水处理厂100-130余座，各类工业废水处理设施1000-1200座，需改扩建自来水供水工程120个。环保及城市自来水供应领域需求大型立式及潜水污水泵等环保用泵和大型轴流泵、S泵等自来水工程用泵及用于河道、港口的大型挖泥船用泵约20，000台。 “十一五”期间泵行业市场需求的重点 （1）西电东送工程 在西部大开发的三大标志工程中，西电东送工程投资最大，工程量最大，工程总投资为5265亿元。 （2）西气东输工程 该工程是中国目前最长，管径最大，投资最多、输气量最大的天然气输送工程。总投资1400亿元，总长度4000km，设计年输气量为120亿m3。 （3）南水北调工程 该工程是当今世界上最大的调水工程，预计建设期50年，总投资5000亿元。该工程分东线、中线和西线三个工程。东线工程共分三期，第一期工程总计37座泵站，其中已有泵站16座，机泵129台。二期工程规划建设13座泵站。三期工程规划新建17座泵站。西线工程和中线工程则需要新开发研制一批大流量、高扬程、高可靠性、多功能的泵。 （4）2010年上海世博会 直接投资30亿美元。水泵行业发展综述2006-04-30 08:41:00(已经被浏览2469次) 1.1 泵行业历史悠久 泵是古老的机械。欧洲各国第一流的泵制造厂多建于10世纪中期，如美国Wortington公司建于1980年，Ingersoll-Rand公司建于1860年，Byron-Jackson公司建于1872年，德国KSB公司建于1871年，英国Weir公司建于1871年。中国最早的泵厂出现在20世纪初期，如：1907年汉阳周恆顺机器厂生产了简单的抽水机。1.2 泵传统产业的不断创新 近年来，化工、石油化工、电站、矿山和船舶等工业对泵的需求日益增长，促进了泵技术的发展。泵的品种规格繁多，并向大型化、高速化方向发展。今天，全人类提出可持续发展战略，泵产品更加强调了环保要求。随着新技术要求，作为传统产业的泵技术不断进步。20世纪初，首先在英国开发了无泄漏屏蔽泵；20世纪中期美国开发了高速部分流泵。高温、高压泵日益向大型化，高可靠性发展。特殊材料泵，如陶瓷泵、石墨泵、塑料泵以及锆、钛等贵重合金泵也应运而生。继而在水力设计、诱导轮研究、新材料、新工艺、CAD、CAM等方面有了更新发展。 1.3 标准化、系列化美、德、日等国家在长期的泵生产、使用中，建立了一整套完善的标准体系。以获得更高的效益。国外先进泵制造业，还体现在标准化、系列化、通用化、模块化、便