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离心泵节能技术

作者 :职称论文发表更新时间:2012-11-15

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离心泵节能技术工作的改进措施   

邱明杰

机械工业信息研究院 北京 【期刊】排灌机械

2007-09-30

摘 要:针对离心泵节能问题,从设计、制造、配套等技术角度进行了阐述分析,提出可通过CAD/CFD技术的应用、传统设计方法的提高和改进、CAM技术在泵制造过程中的应用、提高铸造技术水平、调节转速以及提高离心泵选型的设计水平等措施来实现高效节能的目标。并通过分析目前存在的制约节能工作开展的问题,提出改进离心泵节能工作的实施办法。

关键词:离心泵;高效;节能;措施

  能源是发展国民经济、改善人类生活水平的重

要物质基础。随着我国经济的高速发展和全球能源

的日益减少,节约能源已成为人们关注的焦点。

泵类产品属于流体机械,国内的需求量非常大,

每年发电量的20% ~25%都消耗在泵类产品上。

离心泵需求量占泵类产品80%左右,为我国经济建

设中必不可少的机械设备,因此针对离心泵开展的

节能工作是非常重要和刻不容缓的。

1 离心泵节能工作的技术分析

近10年来,随着科学技术的高速发展,产生了

很多先进的科研成果和高水平的机械加工设备,对

泵类产品的节能工作是非常有利的,主要体现在以

下几个方面[1-4]。

1. 1 设计技术的发展

计算机技术的迅猛发展为离心泵设计研究带来

了理想的手段.CAD,CFD技术在离心泵设计工作中

的应用,对离心泵设计水平的提高有着非常重要的

意义,为离心泵的节能工作带来了良好的前景[5-8]。

1. 2 先进制造技术的发展

CAM技术的快速发展及其在泵类产品的生产

中的应用,对离心泵效率技术指标的提高是非常有

利的。目前泵行业中的部分企业已将该技术应用于

水力模型模具的制作、零部件的制造加工,极大地提

高水力尺寸的准确性和过流表面或流道表面的粗糙度精度,提高了效率指标。

1. 3 相应配套技术的发展

与离心泵有关的配套技术最近得到了较大的发

展,如,电动机的设计与制造、自动调速、自动控制、

自动报警、传动系统、密封设计制造技术、新材料、试

验测试技术等等。这些技术的全面发展,有利于离

心泵系统的效率指标、可靠性指标及其他性能指标

的提高,促进了节能工作的开展。

2 高效节能的技术措施

几十年来在技术设计方法上没有大的突破,技

术水平比较落后。到目前为止,离心泵的设计方法

主要采用相似换算法和速度系数法。大量可靠的资

料和丰富的实践经验是设计成败的关键,设计人员

应根据实际技术发展的需求,不断提高设计水平。

2. 1 CAD /CFD技术的应用

随着计算机技术的迅速发展,CAD/CFD技术的

诞生,有利于探索离心泵内部流动规律,并提高了离

心泵设计方法的先进性。

现代的离心泵设计方法必须要结合先进的计算

机技术和CAD/CFD技术。先进的计算机技术可以

解决离心泵复杂的内部流动场的计算问题。应用

CAD/CFD技术,我们可以进一步了解和掌握离心泵

内部流动的客观规律,以便进行离心泵的优化设计。

CAD/CFD技术的特点和优势对提高离心泵设计方

法的技术水平是非常重要的。

现代的离心泵设计方法离不开离心泵的试验手

段。试验是科学技术研究的重要手段,具有真实可

靠的特点。CAD/CFD是以有限的信息系统来趋近

真实的无限的信息系统。由于计算的数学模型、离

散化过程、格式、网格生成和边界条件处理等会产生

人工误差,从而偏离实际情况。CAD/CFD应用的成

功与否需要得到试验的验证。

由此可见,现代的离心泵设计方法应该是传统

设计方法、CAD/CFD技术、试验手段三者相结合的

一种设计方法,三者缺一不可。

2. 2 传统设计方法的提高和改进

2.2.1 高汽蚀性能的水力模型库设计

汽蚀性能是离心泵性能中非常重要的一个技术

指标,它的好坏主要由吸水室和叶轮进口的水力尺

寸来决定。在相似换算法中,由于叶轮的进口尺寸

不同、泵的转速不同,叶轮的进口尺寸很难做到几何

相似,更谈不上运动相似和动力相似,因此汽蚀性能

的相似换算结果偏差比较大。以往建立的水力模型

库主要以效率指标为选择条件,对于设计高汽蚀性

能的泵,很难通过模型换算法满足要求,应建立高汽

蚀性能的水力模型库。

2.2.2 全面合理的水力模型库的建立

传统水力模型库选择模型时,参考的标准主要

是泵的效率指标,以及其他许多因素需要考虑进去,

如泵性能曲线、泵的性能参数的匹配性、泵结构因素

等。

2.2.3 速度系数法的提高与改进

根据离心泵的理论扬程方程以及设计经验、试

验进行分析,影响速度系数的因素除了泵的比转速

以外,还有其他一些重要因素。其中,影响出口圆周

速度系数的主要因素有泵的结构、叶片出口安放角、

叶片数等;影响进口速度系数的主要因素有泵的结

构、叶片进口冲角、叶片数等。应分析统计这些因素

的影响程度,并总结出影响因素的变化规律,确定标

准速度系数曲线对这些因素的大小取值范围。根据

影响程度的规律进行修正,这样将显著地提高速度

系数法的准确度。

2. 3 CAM技术在泵制造过程中的应用

在产品的制造过程中,CAM计算机辅助制造是

目前比较先进的一门技术,CAM技术在离心泵制造

过程中的应用,将给离心泵的节能工作带来非常理

想的效果。目前在泵行业的一些骨干企业中,已陆

续开展了这方面的生产实践。

2.3.1 离心泵水力模型模具制作

离心泵的水力模型是决定产品的水力性能和技

术水平高低的重要部件。水力模型零件由于内部流

道形状复杂,不易进行机械加工制造,大多数企业都

采用铸造零部件。在进行铸造加工之前,首先要进

行翻砂铸造。传统的模具制作基本上是采用手工制

作,其不足之处就是误差太大,不能准确地保证水力

模型流动型线的形状,效率偏低,水力性能不易保

证。CAM技术的应用,将克服这些不足。

2.3.2 离心泵水力模型零部件加工制造

离心泵的水力模型零部件主要包括叶轮、泵体、

导叶等。这些零部件的传统加工制造方法,是通过

铸造形成毛坯件,再通过机械设备将毛坯件外形尺

寸进行加工制造形成成品件。零部件的表面铸造完

成后就不再进行机械加工。由于模型的翻砂操作中

的一些原因,表面尺寸会产生很大的误差,同时粗糙

度较差,对水力性能和效率带来较大的影响,流量扬

程不易保证。为此,泵行业针对此项不足,制定了相关的铸造标准,但不能完全满足要求。应用CAM技

术,采用数控机械加工设备,可以直接将叶轮、泵体

等零部件按设计要求的水力尺寸直接加工制造,高

质量地保证流动型线的准确性,尺寸精度提高,表面

粗糙度提高,流量、扬程得到保证,从而提高了效率。

2.3.3 其他零部件的加工制造

提高零部件的加工精度,减少转子部件、定子部

件的累计加工误差,有利于提高离心泵整机的装配

质量,提高离心泵整机的水力性能。

2. 4 提高铸造技术水平

离心泵产品的主要零部件均为铸造零部件,如,

泵体、叶轮、泵盖、轴承体、底座等。铸造技术水平的

高低直接影响零部件质量的好坏,铸造水力模型的

水力尺寸直接影响泵的性能参数,铸造零部件内表

面粗糙度的好坏与泵的效率指标有直接的关系,铸

造技术对泵的性能指标有着重要的影响。下面分几

个方面介绍铸造技术水平提高的措施:

2.4.1 提高离心泵水力模型模具制造质量

离心泵水力模型模具制造质量的好坏,直接影

响水力模型铸造毛坯件的铸造质量。传统的水力模

型模具均采用手工制作,制造的尺寸偏差较大,影响

水力性能的技术指标。目前比较先进的制造方法是

采用CAM技术,应用数控机械加工制造设备进行模

具的加工制造,有利于提高离心泵的效率指标,效果

非常好。

2.4.2 提高离心泵水力模型模具的材料等级

离心泵是一种消耗量大、应用面广的通用…… 职称论文发表网http://www.issncn.com 职称论文发表网http://www.issncn.com


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