浅谈我国泵行业发展现状和产品应用及研究热点.doc

我国泵行业发展现状、产品应用及研究热点 罗光钊（学号：1404440226 班级：能动2班）指导老师：李琪飞 我国泵行业的技术发展趋势越来越与世界泵业技术发展趋向一致。对一般通用泵的更新换代，从性能范围，结构型式，使用用途，方便维修和外观质量以及系列化，标准化，通用程度方面有了进一步完善。产品制造工艺有了一定的提高，特别是近两年一些企业扩建和添置了设备，装备水平，工艺设备得到了进一步完善，但缺少先进的检测和试验手段。高、精、尖技术含量高的产品领域，泵产品供不应求。国家采取积极的宏观经济调控政策，市场持续的需求增长，对环境保护的日益重视以及用户日益严格和不断变化的要求和需求都成为推动行业厂技术水平提升的主要动力。1、 我国泵技术的发展趋势 产品的生命力在于市场的需求。如今的市场需求正是要求产品有各自的特色特点，做到与众不同;正是这一点，造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在泵输送介质的多样性、产品结构的差异性和运行要求的不同性等几个方面。 输送介质的多样性来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆体到现在可输送固，主要有以下几点：产品的多元化液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。 除了输送对象对泵的结构有不同要求外，在泵的安装形式、管道布置形式。维护维修等方面对泵的内在或外在的结构均提出新要求。同时，各个生产厂商，在结构的设计上又加人了各自企业的理念，要加提高了泵结构的多元化程度。 基于可持续发展和环保的总体背景，泵的运行环境对泵的设计又提出了众多的要求，如泄漏减少.噪声振动降低、可靠性增加.寿命延长等等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。 二、泵设计水平提升与制造技术优化的有机结合 进入信息时代的今天，泵系统的人性化技术也是今后研究的重要发展方向，主要表现在 ：1.推翻传统的眼镜板和切割环堆焊表面磨平工 艺，采用钎焊嵌块硬质合金的眼镜板及切换环，使用 寿命可提高数倍。为了获得更高的耐磨性，等离子喷焊合金元素、镶嵌式L型与C型眼镜板与切割环等新结构、新工艺、新技术正在慢慢成熟，使用成本更低。2.为保证混凝土输送缸的使用寿命，现阶段主 要采取在其内壁均镀铬层的方法，但这种方法严重污 染环境。双层复合耐磨输送管的应用，使混凝土管道 的使用寿命明显改观，且对环境污染小。随着新技术 的不断运用，各种新工艺、复合材料的使用，输送缸及 输送管的寿命将会得到进一步提升。3.通过混凝土活塞运动机理研究 ，将纳米材料、 自润滑技术应用到混凝土活塞中去。终将去掉混凝土 活塞 “易损件”的标签。4.在智能缓冲换向控制中，应用高灵敏传感器采 集信号，将泵送油缸与摆阀油缸的运动和混凝土运动 的关系结合起来，能有效地调节泵送油缸的速度与方 向，减少换向冲击，最大限度地使混凝土在输送管道 内的流动接近理想状况，提高泵送的平稳性，既可减 小振动，又提高了易损件的使用寿命。5.排量控制、个性化搅拌控制和全自动中央润滑系统等， 列从小到大排列起来，为未来行业制定相应标准，并对 使泵送过程始终处于最优化水平，可以根据泵的数据 泵送系统的主要零部件在规格方面有明确的要求，实 智能地做出最优化调整，最大限度地降低油耗，减少 现标准化、模块化生产，推进行业进步： 泵送时的振动和磨损。6.发动机负荷率自动匹配节能控制技术 ：通过 发动机负荷率自动匹配节能控制技术，以发动机经济 油耗区为目标，以控制发动机转速和主泵排量为手段，以发动机负荷率和控制系统压力为反馈，实现个性化“双活塞自动退回技术”较现有的 “自动退混凝土活塞 技术”更换混凝土活塞更加方便快捷；料斗的自动翻 转技术，新结构不断使用，使眼睛板、输送缸、S管的 更换更加便捷。因泵送系统是一个往复运动的载体，其易损件如 眼镜板、切割环、混凝土活塞、输送缸、s管长期在恶 劣的环境下工作，承受着与混凝土的强摩擦与硅酸盐 的腐蚀，不断循环的高压冲击载荷，成为名副其实的易 损件。通过润滑机理研究，如何提高混凝土泵在施工 过程中的稳定性，降低设备维护成本，是提高混凝土 泵易损件使用寿命的关键。 由于市场要求生产厂商的货期尽可能缩短，尤其对于特殊产品(针对用户要求生产的产品)供货周期缩短，必然要求泵的生产企业加速利用CAM技术甚至是计算机集成制造系统(CIMS).柔性制造(FMC和FMS)对从设计到制造模具、零件加工等各环节协调一致处理保证一旦设计完成，产品零部件的加工也趋于同期完成，以确保缩短产品的生产周期。 与此同时，除利用计算机制图外还将在计算机这个载体上实现产品的强度分析、可靠性预估和三维立体设计，将原来需要在生产中发现和解决的工艺问题、局部结构问题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。 3、 产品的标准化与模块化 在产品出现多元化的同时，泵作为通用产品，总体总量依旧巨大。在市场中，除出现技术性竞争外，产品的价格竞争尤其是通用化产品的价格竞争是必然趋势。在产品出现多元化的趋势下，要实现产品价格的竞争优势，提高产品零部件的标准化程度，实现产品零部件的模块化是必须的。在众多零部件实现模块化后，通过不同模块的组合或改变个别零件的特性，以实现产品的多元化。同时，只有当零部件标准化程度提高后才有可能基于产品的多元化基础上实际规模化的零部件生产，用以降低产品的生产成本和形成产品的价格竞争优势，也可以在产品多元化的基础上进一步地缩短产品的交货周期。 4、 泵内在特性的提升与追求外在特性 所谓泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性，或者简称之为品质。在这一点上，是目前许多泵生产厂商所关注的也是努力再提高、改进的方面。而实际上，我们可以发现，有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后，往往达不到工厂出厂检测的效果，发生诸如过载、噪声增大，使用达不到要求或寿命降低等等方面的问题;而泵在实际当中所处的运行点或运行特征，我们称之为泵的外在特性或系统特性。技术人员在进行产品设计时，为提高某一产品的百分之一效率常常花费不少心思;而泵运行如果偏离设计的高效点，实际运行的效率远不止降低百分之一。现在，泵生产厂家同时为用户配套包括变频在内的控制设备及成套设备，实际上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基础上，再关注泵的集中控制系统，提高整个泵及泵站运行效率，则是在泵的外在特性的追求上更上一层楼。 从销售角度看，推销产品即是在推销泵的内在特性;而关注泵的外在特性则是生产厂商不仅是推销产品，更是在推销泵站(成套项目)。从使用角度看，好的产品必定是适合运行环境的产品而非出厂检测判别的产品。 5、 料新工艺的加速利用 泵的用材料从铸铁到特种金属合金，从橡胶制品、陶瓷等典型非金属材料到工程塑料，在解决泵的耐腐蚀、耐磨损、耐高温等环境上都发挥了突出的作用。同时新工艺的运用，又更好地使新材料运用到泵的零部件乃至整个泵当中。如国外有些厂商已设计并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金属材料生产的泵在强度上毫不逊色，在耐蚀耐磨上更胜一筹。又比如利用新的表面涂覆技术和表面处理技术，同样可解决泵的抗蚀和抗磨问题。 6、 机电一体化的进一步发展 正如科学技术的发展一样.现阶段科技领域中交叉学科、边缘学科越来越丰富，跨学科的共同研究是十分普遍的事情，作为泵产品的技术发展亦是如此。以屏蔽式泵为例，取消泵的轴封问题，必须从电机结构开始，仅局限于泵本身是没有办法实现的，解决泵的噪声问题，除解决泵的流态和振动外，同时需要解决电机风叶的噪声和电磁场的噪声;提高潜水泵的可靠性，必须在潜水电机内加设诸如泄漏保护、过载保护等措施;提高泵的运行效率，须借助于控制技术的运用等等。这些无一不说明要发展泵技术水平，必须从配套的电机、控制技术等方面同时着手，综合考虑，最大限度地提升机电一体化综合水平。从市场的角度考量，国外的零部件公司已在国内建立多家合资或独资企业，凭借其技术、资金、管理等优势正对中国市场虎视眈眈，在不久的将来，会与大企业抢市场，特别是高端产品的市场。国内企业相互之间的竞争，导致产品价格更低，企业盈利能力更差，影响企业的发展投入和持续发展。 从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下;泵的压力可从常压到高达19.61Mpa(200kgf/cm2)以上;被输送液体的温度最低达-200摄氏度以下，最高可达800摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水(清水、污水等)、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。 在化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。拌系统喂料性。(1)料斗流线型、包络设计技术 为了提高混凝土的流动速度，与混凝土直接接触的料斗采用流线型结构、包络设计，减少可泵材料的 流动阻力，完全消除料斗积料死角。(2)搅拌系统的喂料性研究 运用纳维斯托克斯方程对料斗内的流体运动进行了分析，通过监控混凝土粘度与不同地区混凝土的特 性，智能调整料斗内搅拌叶片最佳速度，与此同时开 展搅拌叶片角度合理性布局研究，提高搅拌效率，增 加吸料性能。(3)多相流模拟技术 ：将此技术应用到混凝土泵 送系统领域，通过对吸料口型式以及与输送缸之间合 理配合研究，对不同混凝土在配管中的流动方式研究， 采用多相流模拟技术并进行优化，设计出具有最佳吸 料效率的泵送系统。(4)最佳泵送频率研究 ：泵送频率对吸料效率影 响很大，泵送频率过快，混凝土活塞在输送缸中的往 复运动会造成真空，严重影响吸料性，泵送频率过慢， 泵送排量小，如何根据不同混凝土的地区差异及配比 特性，获得最佳泵送频率，也是获得最佳吸料性的关 键所在。(5)通过对泵送系统与摆阀系统的换向时序进行 运算、分析，合理选择蓄能器容积，增大液压管路直径， 实现快速换向，提高混凝土泵的吸料容积效率。(6)研究液压系统冲击特性，合理优化摆阀机构 绞接点位置与摆缸结构，调整摆缸阻尼孔大小，降低 换向冲击，最终取得了良好的缓冲效果；达到消除在泵 料和吸料时压力峰值，实现类似闭式系统的 “零冲击换 向”，提高设备的可靠性，延长液压元件的使用寿命。(7)加强混凝土泵的生产效率和系统动力学特性 研究，找出泵送系统固有特性与泵送频率的关系，获 得最佳的泵送频率 (换向次数 )，从而有效的抑制泵车 臂架的振动和防止裂纹产生。(8)加强混凝土泵的可靠性研究，特别是对于高 强度、大骨料、三级配混凝土特性的研究，降低客户 使用混凝土成本，使混凝土泵能够适应各种工况的泵 送施工。(9)料斗、搅拌、S阀相互配合关系研究 ：通过配合关系，加快了混凝土在料斗中的运动速度，通过大量的试验证明，合理的配合可提高吸料效率 35。 通过以上方面的改进，泵送系统吸料性明显提高。目前行业泵车单次泵送的吸入效率一般不超过 83， 福田雷萨泵车的泵送效率可以达到 90以上。施工现场的混凝土并不是每时每刻都在泵送，需 要混凝土罐车的转运，每一罐混凝土泵送时，普遍存 在出料不连续、或点动几次，分配阀才能工作到位。在 这种情况下，出料冲击大，当混凝土差时，还会出现堵 管。其中一个重要原因：留在分配阀旁的混凝土因时间 过长产生质变，如离析或下沉结块，配管与分配阀中混 凝土失水松散产生空气。(1)通过主油缸换向加力，对分配阀口部与混凝 土接触部分进行快速压实，有效地解决吸料过程中吸 入空气和混凝土松散问题。达到降低换向冲击振动和 改善混凝土泵送连续性的目的 目前，我国变频驱动技术在很多场合可以有效提高泵的工作效率。目前，主要用于需要精确控制流量、长时间运行的大功率泵或能量损失较多的场合。今后应该大力加强变频节能技术的研究和推广。另外。在许多行业，规划不合理、设计工况与运行工况不相匹配也是常有的事。设计院要与生产企业和用户加强沟通、进一步提高设计水平。 三、环境友好型，泵类产品和技术的研究开发。 环境友好型泵类产品的研究开发是大势所趋，国家十分重视环保设备的研究开发。在环保与水处理用泵设计方面可以通过无堵塞，无泄漏的噪声设计来减少泵进行对环境的干扰。国产的各型环保与水处理用泵，已经具备了较先进的水平，可以基本满足我国的水工业发展的需求，但针对水工业的特点还应开发和提高水泵的效率和制造水平；注重改进铸造工艺，提高铸件质量：针对首次无故障，运行时间短的问题提高整体，制造精度；针对泄露量大的问题，改进密封条件；针对效率偏低或者不稳定的情况。改善水利设计，设备设计和制造工艺等。 四、开展全寿命成本的研究。 目前但研究人员主要关心提高泵效率，生产厂家关心降低泵生产成本，使用单位关心泵的可靠性和低维护费用，综合考虑这几个方面的要求。国外已经开展了泵产品的全寿命成本或寿命周期成本的研究，应尽早开展这方面的研究，有利于创建节约型社会。 五、开展泵的大型化，高速化研究，节能降耗。 随着我国国民经济的迅速发展，大型工程和装备要求奔向大型化，高速化方向发展。例如南水北调工程所用大型水泵叶轮的直径要求三米上。由于大本效率高，容量大不仅能减少能源消耗，还有利于集中管理、自动控制、减少维修和工程造价。 六、跨学科技术的研究开发和应用 究已经必不可少。例如，高强度和动力性等要求的提高，必须要求制造工艺技术得到快速发展和进步。在泵零部件加工过程中，实行多维数控机床加工叶轮，叶片等零部件，复杂零件的精密浇铸和模锻，特殊焊接工艺和电火花加工等技术将是未来发展趋势。新材料复合、衬里、涂敷技术、抗汽蚀和抗腐蚀技术的研究开发。通过建立CIMS系统和虚拟制造系统，使泵产品的设计制造技术形成质的飞跃。此外，一些信息研究领域，比如人工心脏泵，泵及泵系统的进行控制等都离不开多学科技术的交叉研究。 参考文献：我国泵行业的现状与未来思考 范宗霖 张翼飞 陈金海 水泵技术 2007-02-28 中国通用机械泵行业协会发展策略研究孙鸿