水泵制造廠,水泵制造技術(shù)

    在過去一段時間來，在國內(nèi)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(jié)構(gòu)，用戶和水泵制造廠對產(chǎn)品的加工質(zhì)量通常缺乏必要的技術(shù)協(xié)議保證，因此其產(chǎn)品質(zhì)量問題比較普遍。主要表現(xiàn)在鑄件質(zhì)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(diào)查，單在水輪機制造缺陷中，其鑄件的材質(zhì)和鍛件缺陷占了近30％(見白馨孫等，我國水輪機轉(zhuǎn)輪失效調(diào)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(jié)構(gòu)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(guān)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(shù)改造的深化，或中外合資企業(yè)對技術(shù)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(lǐng)域的技術(shù)變革成為了推動泵技術(shù)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(lǐng)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(shù)人員，所以水泵制造廠必須派自己的技術(shù)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(shù)水平低、水泵制造技術(shù)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(jié)構(gòu)差異很大。注塞泵和離心泵的結(jié)構(gòu)*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(nèi)容是過流件曲面的

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

和快速原形技術(shù)；從分析的角度看，主要涉及流體仿真分析和結(jié)構(gòu)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(shù)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(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhì)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(guān)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(shù)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(nèi)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(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)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(nèi)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(jié)構(gòu)和葉輪的轉(zhuǎn)速求水泵的驅(qū)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(jié)構(gòu)強度、零部件的疲勞壽命、結(jié)構(gòu)動力學進行分析，從而通過結(jié)構(gòu)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(gòu)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(shù)，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(zhì)均有應對的設計與加工制造。

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