中國水泵行業技術的發展趨勢

　　緊緊跟隨中國水泵行業技術發展的潮流，準確把握水泵技術的發展趨勢是中國水泵企業成長的基礎。水泵技術的發展一如其他產業的發展一樣，是由市場需求的推動取得的。當今二十一世紀，以環保、電子等領域高科技發展及世界可持續發展為主所產生的巨大需求的背景下，對于包括泵行業在內的許多行業或領域都帶來了技術的變革和飛速發展。中國水泵技術的發展趨勢，主要有以下幾點：

水泵產品的多元化

　　產品的生命力在于市場的需求。如今的市場需求正是要求產品有各自的特色特點，做到與眾不同；正是這一點，造就了泵產品的多元化趨勢。它的多元性主要體現在泵輸送介質的多樣性、產品結構的差異性和運行要求的不同性等幾個方面。

　　從輸送介質的多樣性來看，最早泵的輸送對象為單一的水及其它可流動的液體、氣體或漿體、以及固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活的物體如大豆、魚類等等。不同的輸送對象對于泵的內部結構要求均不同。

　　除了輸送對象對泵的結構有不同要求外，在泵的安裝形式、管道布置形式。維護維修等方面對泵的內在或外在的結構均提出新要求。同時，各個生產廠商，在結構的設計上又加人了各自企業的理念，要加提高了泵結構的多元化程度。

　　基于可持續發展和環保的總體背景，泵的運行環境對泵的設計又提出了眾多的要求，如泄漏減少、噪聲振動降低、可靠性增加、壽命延長等均對泵的設計提出了不同的側重點或幾個著重點并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。

水泵產品的標準化與模塊化

　　在產品出現多元化的同時，泵作為通用產品，總體總量依舊巨大。在市場中，除出現技術性競爭外，產品的價格競爭尤其是通用化產品的價格競爭是必然趨勢。在產品出現多元化的趨勢下，要實現產品價格的競爭優勢，提高產品零部件的標準化程度，實現產品零部件的模塊化是必須的。在眾多零部件實現模塊化后，通過不同模塊的組合或改變個別零件的特性，以實現產品的多元化。同時，只有當零部件標準化程度提高后才有可能基于產品的多元化基礎上實際規模化的零部件生產，用以降低產品的生產成本和形成產品的價格競爭優勢，也可以在產品多元化的基礎上進一步地縮短產品的交貨周期。

水泵設計水平提升與制造技術優化的有機結合

　　進入信息時代的今天，泵的設計人員早已經利用計算機技術來進行產品的開發設計（如CAD的利用）大大提高了設計本身的速度，縮短了產品設計的周期。而在生產為主的制造當中，以數控技術CAM為代表的制造技術業已深人到泵的生產當中。但是，從日前國內的情況看，數控技術CAM主要應用在批量產品的生產上。對于單件或小批的生產，目前CAM技術尚未在泵行業當中普遍實施，單件小批的生產仍舊以傳統生產設備為主。

　　由于市場要求生產廠商的貨期盡可能縮短，尤其對于特殊產品（針對用戶要求生產的產品）供貨周期縮短，必然要求泵的生產企業加速利用CAM技術甚至是計算機集成制造系統（CIMS）．柔性制造（FMC和FMS）對從設計到制造模具、零件加工等各環節協調一致處理保證一旦設計完成，產品零部件的加工也趨于同期完成，以確保縮短產品的生產周期。

　　與此同時，除利用計算機制圖外還將在計算機這個載體上實現產品的強度分析、可靠性預估和三維立體設計，將原來需要在生產中發現和解決的工藝問題、局部結構問題及裝配性問題等方面提至生產前進行防范，縮短產品的試制期。

以CAD為主的新技術廣泛應用

　　（1）泵的模具、葉片和重要零件開始用數控機床加工，從而可以提高泵的制造質量，圖 1 是用數控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖。

　　（2）泵水力設計與繪型軟件逐漸代替人工計算和繪圖有人問用這個軟件設計的泵效率有多高，這是外行人說的話，再好的軟件也要人去使用，可以溶入設計者的設計思想和經驗，而且快速、準確。圖 2 是用 JP1 軟件設計的螺旋離心泵葉輪水力圖，設計該圖只需 10min ，人工設計可能要兩天。

　　（3）泵內流場計算從準三元非黏性流動向全三元黏性流動進展準三元非黏性流動計算的主要方法是 S1 、 S2 兩類流面迭代，它是把三維流動降維成二維，也就是用子午面（軸面）和任意轉面（流面）上的流動進行迭代求解，解決三維流動問題。由于把復雜的三維流動簡化成二維求解，使得解的精度受到影響。近年計算流體動力學（ Computational Fluid Dynamics ） , 簡稱 CFD 問世，為流體機械流場計算提供了新的思路和手段。用 CFD 進行流場計算，首先要把計算區域畫成三維實體，然后生成網格（ Grid Generation ），再用商用 CFD 軟件 Fluent 等進行計算，見圖 3 。

　　（4）內部流場測量以前經常采用探針進行測量，一方面控針本身對流動的影響很大，另一方面測量旋轉流場的轉換裝置也很復雜。進一步使用激光多普勒測速儀（ LVD ），它是用激光照射流動中的粒子，光被粒子散射，根據散射的成度測量流速。這種方法已經成熟并廣泛應用，但是一般只測量一點速度的某一分量。現在開始使用粒子圖象測速技術（ PIV ），其工作原理是在流場中散布示蹤粒子，用脈沖片光源照射流場，通過連續兩次或多次曝光，粒子圖象被記錄在底片上，由此獲得流場速度分布。這種方法突破傳統的單點測量的限制，可瞬時無接觸測量一個截面上的速度分布，具有較高的測量精度.

　　（5）優化設計方法為了提高泵的性能，許多學者進行了優化設計方法研究。歸納起來主要有以下幾種方法：以優秀模型統計資料為基礎的速度系數優化法；以水力損失最小為目標的損失極值優化法；以某一指標為目標函數的準則篩選優化法。值得說明的是目前的優化設計方法，可能只對具體泵的設計有指導意義。另外 CFD 等先進技術的問世，在很大程度上沖淡了對優化設計的興趣，近兩年研究優化設計方法的學者逐漸減少。

泵內在特性的提升與追求外在特性

　　泵的內在特性是指包括產品性能、零部件質量、整機裝配質量、外觀質量等在內的產品固有特性，簡稱為品質。在這一點上，是目前許多泵生產廠商所關注的也是努力再提高、改進的方面。而實際上，我們可以發現，有許多的產品在工廠檢測符合發至使用單位運行后，往往達不到工廠出廠檢測的效果，發生諸如過載、噪聲增大，使用達不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實際當中所處的運行點或運行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統特性。

　　技術人員在進行產品設計時，為提高某一產品的百分之一效率常常花費不少心思；而泵運行如果偏離設計的高效點，實際運行的效率遠不止降低百分之一。現在，泵生產廠家同時為用戶配套包括變頻在內的控制設備及成套設備，實際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎上，再關注泵的集中控制系統，提高整個泵及泵站運行效率，則是在泵的外在特性的追求上更上一層樓。

　　從銷售角度看，推銷產品即是在推銷泵的內在特性；而關注泵的外在特性則是生產廠商不僅是推銷產品，更是在推銷泵站（成套工程項目）。從使用角度看，好的產品必定是適合運行環境的產品而非出廠檢測判別的產品。

新材料新工藝的加速利用

　　過去這么多年來，新材料和新工藝的運用是推動泵技術發展的一個主要的因素。泵用材料從鑄鐵到特種金屬合金，從橡膠制品、陶瓷等典型非金屬材料到工程塑料，在解決泵的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等環境上都發揮了突出的作用。同時新工藝的運用，又更好地使新材料運用到泵的零部件乃至整個泵當中。如國外有些廠商已設計并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金屬材料生產的泵在強度上毫不遜色，在耐蝕耐磨上更勝一籌。又比如利用新的表面涂覆技術和表面處理技術，同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。新材料的進一步發展和新工藝的運用深入，在泵領域內的應用將更加廣泛。

機電一體化的進一步發展

　　正如科學技術的發展一樣．現階段科技領域中交叉學科、邊緣學科越來越豐富，跨學科的共同研究是十分普遍的事情，作為泵產品的技術發展亦是如此。以屏蔽式泵為例，取消泵的軸封問題，必須從電機結構開始，僅局限于泵本身是沒有辦法實現的，解決泵的噪聲問題，除解決泵的流態和振動外，同時需要解決電機風葉的噪聲和電磁場的噪聲；提高潛水泵的可靠性，必須在潛水電機內加設諸如泄漏保護、過載保護等措施；提高泵的運行效率，須借助于控制技術的運用等等。這些無一不說明要發展泵技術水平，必須從配套的電機、控制技術等方面同時著手，綜合考慮，最大限度地提升機電一體化綜合水平。

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