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中国泵业技术近年的进步

2017-03-30
在制图设计技术上,当今中国泵公司,无论是大型还是小型企业,不管是中高管理层,还是泵制造工厂或者车间,电脑应用已经普及。在泵技术或设计部门,CAD制图技术也已普及,被广大工程师所掌握,现今很难找出一块图版或一把丁字尺。现今制图效率大大提高,而且图面整齐、清洁,又省掉了描图一道工序。
在叶片泵设计中,几十年来一成不变的相似法、一元流线法和升力法,在新世纪也有了变化,只能作为初步设计了,紧接而来的新的设计方法产生了:如逆设计法、可控速度矩法和优化设计法等,被很多工程师所采用。
近年来,各种不同应用领域的叶片泵都已经向高效先进水力/结构设计趋势快速发展。有些泵的设计有苛刻空间尺寸或安装尺寸约束;有些泵只需要满足最佳工况点的性能要求;有些则需满足多工况点、特定的整个扬程曲线;而有些泵则要求尽可能扩大高效区范围,这就促使一些公司引进采用商业化的设计研发专用软件和仿真软件,如CN、CFX软件等。这些软件整合着多年设计、应用和测试经验,优化完成设计并计算出泵流体部件几何尺寸。这些三维水力模型可自动生成网格,从各种最先进、成熟的湍流模型中选择合适湍流模型,作CFD和FEA分析计算并作数据处理分析。整个过程快速、简洁、较可靠。紧接着,叶轮数控加工编程模块,可对叶轮快速加工模拟,检查可能存在设计缺陷,帮助改进设计。另外,也可以用激光快速成型仪制造叶轮模型,直接进行精密铸造再少切削加工便成。总之,整个设计、加工研发周期大大缩短。这种设计数字化、信息化、现代化给叶片泵设计、制造带来了巨大进步。
在泵测试技术方面,这15年由于试验实行自动控制,对流量、扬程、功率及转速等进行同步数据采集、控制,通过计算机自动监测与控制技术进行数据的实际处理、曲线绘图、精度分析等工作,工作效率大大提高,也有效提高了测试精度。中国泵工业在这方面也获得很大进步,实现了现代化。这是泵宏观测试技术进步,在微观上,即在泵内流场测试方面,有些泵公司也开展LDV或PIV在泵内流场测试。
最近几年,中国泵业中一些公司,如沈鼓集团核电泵业有限公司,还非常重视流体力学、热力学、结构力学、转子动力学等泵基础性试验和研究。2011年开始,该公司已经开始进行国家科技支撑计划项目—高参数泵机械密封应用基础研究和国家973计划项目—机械装备再制造的基础科学问题。
在新材料冶炼、铸造、热处理方面,新世纪的中国泵业也有突破,如天门泵业有限公司研制的“喷水推进泵及其装置SS2377超低碳双相不锈钢精密铸件”在武汉通过国家级的国防科技成果鉴定。喷水推进装置广泛应用高速舰船,其材质为超低碳双相不锈钢。该材质冶炼、浇铸、固熔热处理技术是世界公认的难题,仅有瑞典、日本、美国等少数国家掌握了其成型技术。该公司从研制D970型喷水推进泵及其装置中的全部超低碳双相不锈钢精密铸件入手,对导叶体、叶轮和壳体等一系列精密铸件进行试制,掌握了利用精密树脂砂型铸造空间扭曲复杂薄壁翼型导叶片的整体成型技术,铸造的叶片翼型无需机加工。利用铸造模拟仿真软件对铸造工艺进行优化,开发了阶梯浇铸、高温打箱落砂等工艺方法,有效地防止了铸件缺陷的产生,研制成功D970型喷水推进泵及其装置的SS2377超低碳双相不锈钢精密铸件,实现了铸件r/ɑ两相相比和固熔热处理温度的优化控制,其金相组织、晶间腐蚀、力学性能、铸件射线探伤和水压试验等指标均经过第三方检测机构检验,并经中国船级社认可。目前首创的单泵功率5000KW大功率喷水推进泵及其装置已成功应用在中石油海上应急救援的海军高速三体搜救船上。
在制造技术上,泵行业各公司,尤其是一些重点骨干企业,在近五年来,综合实力全面提高,成批引入了数控机床,淘汰旧的机床。为了满足核电用泵、火电用泵的高精度加工要求,进口了镗铣加工中心,如上海凯泉先后从国外进口了德国九轴五联动落地镗铣加工中心;意大利六轴五联动加工中心;德国六轴五联动龙门镗铣加工中心;意大利的4m重型高精立式车铣中心;意大利2.5m重型高精立式车铣中心等。这些先进制造母机将全面提升了加工制造能力和制造水平。
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