一、我國(guó)水泵技術(shù)的現(xiàn)狀
1、我國(guó)泵產(chǎn)品圖樣的來(lái)源可分為聯(lián)合設(shè)計(jì)、引進(jìn)、自行開(kāi)發(fā)等幾種
(1)聯(lián)合設(shè)計(jì)產(chǎn)品 以沈陽(yáng)水泵研究所 為主的研究單位，20 世紀(jì) 60~80 年代，組織有關(guān)泵廠(chǎng)進(jìn)行了許多種泵的聯(lián)合設(shè)計(jì)。如 IS (IB)型單級(jí)單吸泵; IH 型化工泵; S(SH)型雙吸離心泵; D ( DG )型節(jié)段式多級(jí)泵; W 型旋渦泵; Y 型油泵; JC 型深井泵; HW 型混流泵; QJ 型深井潛水泵; IR 型熱水泵; BPZ 型噴灌自吸泵; FY 型耐腐蝕液下泵; 3G 型三螺桿泵等。
這些產(chǎn)品當(dāng)時(shí)都是國(guó)內(nèi)的主導(dǎo)產(chǎn)品，至今仍在生產(chǎn)，但是有些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)(造型)、性能指標(biāo)比較落后，應(yīng)當(dāng)逐步用新型產(chǎn)品替代。
(2)引進(jìn)產(chǎn)品 80 年代以前我國(guó)引進(jìn)的泵技術(shù)很少，到改革開(kāi)放初期，大量從國(guó)外引進(jìn)泵技術(shù)，并隨著外國(guó)泵公司以合資或獨(dú)資的形式陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)，也帶進(jìn)了一些新的泵產(chǎn)品技術(shù)。例如： 沈泵(上泵)-德國(guó) KSB 公司的鍋爐給水泵;天津工業(yè)泵總廠(chǎng)-德國(guó)阿爾維勒公司的螺桿泵;石泵-沃爾曼的渣漿泵;石泵(天津電機(jī)廠(chǎng))-德國(guó)里茲公司的井用潛水電泵;上海電力修造廠(chǎng)-英國(guó)威爾公司的鍋爐給水泵;上海水泵廠(chǎng)- KSB 公司的冷凝水泵;長(zhǎng)沙水泵廠(chǎng)-日本日立公司的冷凝水泵;大連耐酸泵廠(chǎng)-瑞士蘇爾壽公司的 CZ 、 ZA (ZE)等化工流程泵;上海水泵廠(chǎng)泵-美國(guó)德來(lái)賽公司的污水泵;佛山水泵廠(chǎng)-德國(guó)西門(mén)子公司的水環(huán)真空泵;上海水泵廠(chǎng)-KSB 公司的熱水泵、船用泵;天津工業(yè)泵總廠(chǎng)-日本大晃公司的船用泵;南京深井泵廠(chǎng)-德國(guó) ABS 公司的潛污泵;長(zhǎng)沙水泵廠(chǎng)-美國(guó)英格索爾公司的大型立式斜流泵;上海第一水泵廠(chǎng)-英國(guó) M˙J 公司的高揚(yáng)程多級(jí)離心泵;襄樊五二五廠(chǎng)-法國(guó) H˙S 公司的磷酸泵等。
引進(jìn)的這些泵產(chǎn)品，技術(shù)比較成熟，性能比較先進(jìn)，對(duì)推動(dòng)我國(guó)泵技術(shù)的發(fā)展起了重要作用，成為我國(guó)泵產(chǎn)品的主體，至今仍大量生產(chǎn)。其中有的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)或性能方面也存在問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。
(3)外國(guó)在華合資(獨(dú)資)泵企業(yè)的產(chǎn)品 例如：沈陽(yáng)飛力-潛水排污泵;蘇州格蘭富-沖壓泵;上海 KSB-Omega(RDL) 雙吸泵、鍋爐給水泵、冷凝泵;嘉立特(茬原)-化工流程泵;佛山(安德里茲)-紙漿泵;南京古爾茲- ISO 型單級(jí)單吸離心泵、 P 型節(jié)段式多級(jí)離心泵;大連帝國(guó)-屏蔽泵;蘭州耐馳-螺桿泵。
這些產(chǎn)品的質(zhì)量大都比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品好，盡管價(jià)格高，但銷(xiāo)售情況很好。
(4)自行開(kāi)發(fā)產(chǎn)品 AY 油泵; TSWA 多級(jí)離心泵; ZJ 渣漿泵;管道泵;直聯(lián)離心泵;高樓給水泵;空調(diào)泵;潛水排污泵;立式排污泵;潛水軸流泵(混流泵);雙吸泵;紙漿泵等。
這些產(chǎn)品大部分通用化、標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，性能也有待進(jìn)一步提高。
2、關(guān)鍵水泵產(chǎn)品從部分進(jìn)口到現(xiàn)在基本全部國(guó)化
由于引進(jìn)產(chǎn)品和國(guó)際水泵著名制造企業(yè)的進(jìn)入，我國(guó)泵的生產(chǎn)能力顯著提高。國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)的主要關(guān)鍵用泵基本上都可以生產(chǎn)。例如：超臨界鍋爐給水泵(溫度壓力 25 ～ 35MPa );乙烯和加氫裝置用高速泵、高壓多級(jí)泵;鋼廠(chǎng)高壓除鱗泵;東深、南水北調(diào)工程用大型調(diào)水泵;礦用大流量高揚(yáng)程( 1000m )排水泵;電廠(chǎng)用煙氣脫硫泵;煉廠(chǎng)用高溫油漿泵。
3、以CAD為主的新技術(shù)廣泛應(yīng)用
(1)水泵的模具、葉片和重要零件開(kāi)始用數(shù)控機(jī)床加工，從而可以提高泵的制造質(zhì)量。
(2)水泵水力設(shè)計(jì)與繪型軟件逐漸代替人工計(jì)算和繪圖 有人問(wèn)用這個(gè)軟件設(shè)計(jì)的泵效率有多高，這是外行人說(shuō)的話(huà)，再好的軟件也要人去使用，可以溶入設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和經(jīng)驗(yàn)，而且快速、準(zhǔn)確。 用 JP1 軟件設(shè)計(jì)螺旋離心泵葉輪水力圖只需 10min ，人工設(shè)計(jì)可能要兩天。
(3)泵內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算從準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)向全三元黏性流動(dòng)進(jìn)展 準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)計(jì)算的主要方法是 S1 、 S2 兩類(lèi)流面迭代，它是把三維流動(dòng)降維成二維，也就是用子午面(軸面)和任意轉(zhuǎn)面(流面)上的流動(dòng)進(jìn)行迭代求解，解決三維流動(dòng)問(wèn)題。由于把復(fù)雜的三維流動(dòng)簡(jiǎn)化成二維求解，使得解的精度受到影響。近年計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)( Computational Fluid Dynamics ) , 簡(jiǎn)稱(chēng) CFD 問(wèn)世，為流體機(jī)械流場(chǎng)計(jì)算提供了新的思路和手段。
(4)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 為了提高泵的性能，許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究。歸納起來(lái)主要有以下幾種方法：以?xún)?yōu)秀模型統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法;以水力損失最小為目標(biāo)的損失極值優(yōu)化法;以某一指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)的準(zhǔn)則篩選優(yōu)化法。值得說(shuō)明的是目前的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可能只對(duì)具體泵的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。另外 CFD 等先進(jìn)技術(shù)的問(wèn)世，在很大程度上沖淡了對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的興趣，近兩年研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的學(xué)者逐漸減少。
(5)內(nèi)部流場(chǎng)測(cè)量 以前經(jīng)常采用探針進(jìn)行測(cè)量，一方面控針本身對(duì)流動(dòng)的影響很大，另一方面測(cè)量旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)的轉(zhuǎn)換裝置也很復(fù)雜。進(jìn)一步使用激光多普勒測(cè)速儀( LVD ) ，它是用激光照射流動(dòng)中的粒子，光被粒子散射，根據(jù)散射的成度測(cè)量流速。這種方法已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用，但是一般只測(cè)量一點(diǎn)速度的某一分量。現(xiàn)在開(kāi)始使用粒子圖象測(cè)速技術(shù)( PIV )，其工作原理是在流場(chǎng)中散布示蹤粒子，用脈沖片光源照射流場(chǎng)，通過(guò)連續(xù)兩次或多次曝光，粒子圖象被記錄在底片上，由此獲得流場(chǎng)速度分布。這種方法突破傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量的限制，可瞬時(shí)無(wú)接觸測(cè)量一個(gè)截面上的速度分布，具有較高的測(cè)量精度.
4、無(wú)堵塞泵和低比轉(zhuǎn)速泵技術(shù)取得進(jìn)展
(1)我國(guó)自行總結(jié)出的無(wú)堵塞泵設(shè)計(jì)方法，基本達(dá)到實(shí)用程度，國(guó)內(nèi)廣泛使用。設(shè)計(jì)方法主要包括：沿流道中線(xiàn)斷面變化規(guī)律設(shè)計(jì)雙流道葉輪;方格網(wǎng)保角變換方法設(shè)計(jì)螺旋離心式葉輪;根據(jù)葉輪外徑、蝸室最大外徑和喉部面積三要素設(shè)計(jì)旋流式葉輪。
(2)低比轉(zhuǎn)速泵理論和設(shè)計(jì)的研究廣泛而深入 無(wú)過(guò)載設(shè)計(jì)方法得到推廣應(yīng)用，采用長(zhǎng)短葉片和短葉片偏置取得良好效果。
5、軸流泵模型達(dá)到國(guó)外同類(lèi)模型的先進(jìn)水平
2004 年 9 月 25 日至 2005 年 1 月 16 日，全國(guó) 27 個(gè)模型，參加了水利部南水北調(diào)工程水泵模型天津同臺(tái)測(cè)試。本次試驗(yàn)領(lǐng)導(dǎo)有力、組織嚴(yán)密、監(jiān)督公正、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。模型比轉(zhuǎn)速 500 ～ 1500 ，基本復(fù)蓋了軸流泵的使用范圍;和原模型相比，效率提高約 2% ，流量提高約 5% 。有 7 個(gè)模型的角度平均效率超過(guò) 85% ，已達(dá)到國(guó)外同類(lèi)模型的先進(jìn)水平。國(guó)家南水北調(diào)等重要工程的低揚(yáng)程水泵，大部分將從這些模型中選用。
二、水泵技術(shù)發(fā)展展望
1、注意發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域用泵
泵是一種通用機(jī)械，應(yīng)用非常廣泛，而且新領(lǐng)域用泵不斷出現(xiàn)。例如：心臟泵、噴水推進(jìn)泵、計(jì)算機(jī)冷卻泵、空調(diào)泵、導(dǎo)熱油泵、油氣混輸泵、煙氣脫硫泵、石油平臺(tái)注水泵等。可能還存在著應(yīng)當(dāng)用泵的地方而沒(méi)有用泵，新的用泵領(lǐng)域也會(huì)不斷出現(xiàn)，這就需要我們注意發(fā)現(xiàn)并致力開(kāi)發(fā)。
2、CFD、PIV等先進(jìn)技術(shù)結(jié)合實(shí)際開(kāi)展試驗(yàn)研究
CFD 等新技術(shù)的先進(jìn)性，不可否認(rèn)，現(xiàn)在各院校都有軟件，都在進(jìn)行計(jì)算，研究生 50% 以上的課題都與此有關(guān)。一項(xiàng)新技術(shù)從發(fā)展成熟有一個(gè)過(guò)程，目前應(yīng)作為一種解決實(shí)際工程問(wèn)題的輔助手段，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法配合使用。另外要盡量結(jié)合實(shí)際，否則就難以成熟和提高。開(kāi)始階段不要把題目選得過(guò)大，有的選一臺(tái)泵從進(jìn)口算到出口，一個(gè)泵站從進(jìn)水池算到出水池，這樣的計(jì)算結(jié)果難以判斷。像渣漿泵的磨損部位、進(jìn)水流道的旋渦部位等很適合用 CFD 和 PIV 技術(shù)進(jìn)行研究。還有，一些大的泵廠(chǎng)應(yīng)與有條件的院校合作開(kāi)展這方面的研究工作。
3、重視關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)
要提高泵的技術(shù)水平必須解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。例如：渣漿泵磨損機(jī)理的研究;高效斜流泵水力模型研究;自吸泵簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提高效率的研究;便于檢修的高效、大流量、高揚(yáng)程礦山排水泵和輸油泵的研究開(kāi)發(fā);新型船用泵的研究開(kāi)發(fā);大型煙氣脫硫泵、煤液化用高溫、高壓泵的研究開(kāi)發(fā);屏蔽泵、磁力泵提高可靠性的研究;新型計(jì)量泵(隔膜泵)的研究開(kāi)發(fā);提高部分流泵效率的研究等。
4、樹(shù)立精品意識(shí)，重視標(biāo)準(zhǔn)化、通用化
無(wú)錫億志(新加坡獨(dú)資)、揚(yáng)州川源(臺(tái)資)兩個(gè)泵公司，利用國(guó)內(nèi)技術(shù)、設(shè)備生產(chǎn)出可和國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品媲美的泵產(chǎn)品，其原因在于有精品意識(shí)。
上海KSB公司的Omega 雙吸泵，28 個(gè)品種，共用 6 根軸，每種泵裝 A 、B 兩種葉輪，每種葉輪切割三次外徑，這樣一來(lái)每種泵有 8 條性能曲線(xiàn)，大幅度提高了泵的使用范圍。
南京古爾茲生產(chǎn)的 ISO單級(jí)單吸離心泵， 39 個(gè)品種，共用 5 根軸，每種泵有 4 條性能曲線(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、體積小。
我國(guó)有些泵廠(chǎng)，有一個(gè)訂貨設(shè)計(jì)一種泵，做了一年泵，回過(guò)頭來(lái)一看可能是一個(gè)泵一個(gè)樣，制造成本高也就可想而知了。
四、采用復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)泵技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展
縱觀(guān)泵技術(shù)的發(fā)展，許多是采用了復(fù)合技術(shù)的結(jié)果。例如：
(1)離心葉輪和旋渦葉輪的結(jié)合，成為離心旋渦自吸泵。
(2)射流噴頭和離心泵結(jié)合，成為離心射流自吸泵。
(3)水泵葉輪和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的結(jié)合，成為水輪泵。
(4)離心泵和活塞隔膜泵結(jié)合，構(gòu)成一種強(qiáng)力自吸泵。
(5)誘導(dǎo)輪和離心輪結(jié)合，提高了泵的抗汽蝕性能。
(6)雙吸葉輪和單吸葉輪結(jié)合，能解決汽蝕和軸向力平衡問(wèn)題。
(7)長(zhǎng)短葉片結(jié)合使用，解決葉輪進(jìn)口堵塞和出口擴(kuò)散問(wèn)題。
(8)短葉片向長(zhǎng)葉片背面偏署，可防止軸向旋渦和出口流動(dòng)分離。
(9)下裝低揚(yáng)程葉輪提液，上裝高揚(yáng)程葉輪加壓的長(zhǎng)軸液下泵(雙輪液下泵)，解決長(zhǎng)軸液下泵制造困難，運(yùn)行不可靠問(wèn)題。
(10)把機(jī)械密封的動(dòng)、靜環(huán)裝在末級(jí)葉輪的后密封環(huán)處，成為軸向力平衡裝置，利用葉輪前、后的壓差平衡軸向力，如能解決動(dòng)、靜環(huán)的磨損問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
(11)把平衡盤(pán)工作原理移置到葉輪后蓋板處，由于形成徑向、軸向兩個(gè)間隙，可以像平衡盤(pán)一樣自動(dòng)平衡軸向力。當(dāng)軸向力大時(shí)，葉輪向進(jìn)口方向移動(dòng)，軸向間隙增大，葉輪后面的壓力降低，葉輪向后移動(dòng)。反之亦然(見(jiàn)圖 5 )。
(12)糊狀填料密封，這種密封美國(guó)赤士頓公司首先使用，并在我國(guó)銷(xiāo)售，它是由石墨、纖維、四氟乙烯、硅膠等組成的糊狀物，在使用過(guò)程中，可以用注射槍注入(補(bǔ)充)。據(jù)說(shuō)在有些情況下使用，效果不錯(cuò)。盡管目前還不能在所有的泵上使用，但是這種思路十分可貴，有希望成為密封技術(shù)的一項(xiàng)突破。
(13)渣漿泵葉輪采用扭曲葉片，可能會(huì)因?yàn)榉狭鲃?dòng)狀態(tài)而減輕磨損，并能提高效率。
采用復(fù)合技術(shù)的成功實(shí)例不勝枚舉，要用好用活復(fù)合技術(shù)，要求有較寬的知識(shí)面，并敢于創(chuàng)新。
原標(biāo)題:我國(guó)水泵技術(shù)的現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展