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中國水泵行業(yè)發(fā)展潮流
點(diǎn)擊次數(shù)：181 發(fā)布時間：2014-9-18
跟隨中國水泵行業(yè)技術(shù)發(fā)展的潮流，準(zhǔn)確把握水泵技術(shù)的發(fā)展趨勢是中國水泵企業(yè)成長的基礎(chǔ)。水泵技術(shù)的發(fā)展一如其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一樣，是由市場需求的推動取得的。
當(dāng)今二十一世紀(jì)，以環(huán)保、電子等領(lǐng)域高科技發(fā)展及世界可持續(xù)發(fā)展為主所產(chǎn)生的巨大需求的背景下，對于包括泵行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)或領(lǐng)域都帶來了技術(shù)的變革和飛速發(fā)展。中國水泵技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要有以下幾點(diǎn)：水泵產(chǎn)品的多元化產(chǎn)品的生命力在于市場的需求。
如今的市場需求正是要求產(chǎn)品有各自的特色特點(diǎn)，做到與眾不同；正是這一點(diǎn)，造就了泵產(chǎn)品的多元化趨勢。它的多元性主要體現(xiàn)在泵輸送介質(zhì)的多樣性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異性和運(yùn)行要求的不同性等幾個方面。
從輸送介質(zhì)的多樣性來看，zui早泵的輸送對象為單一的水及其它可流動的液體、氣體或漿體、以及固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活的物體如大豆、魚類等等。不同的輸送對象對于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求均不同。除了輸送對象對泵的結(jié)構(gòu)有不同要求外，在泵的安裝形式、管道布置形式。維護(hù)維修等方面對泵的內(nèi)在或外在的結(jié)構(gòu)均提出新要求。
同時，各個生產(chǎn)廠商，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上又加人了各自企業(yè)的理念，要加提高了泵結(jié)構(gòu)的多元化程度。基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的總體背景，泵的運(yùn)行環(huán)境對泵的設(shè)計又提出了眾多的要求，如泄漏減少、噪聲振動降低、可靠性增加、壽命延長等均對泵的設(shè)計提出了不同的側(cè)重點(diǎn)或幾個著重點(diǎn)并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。
水泵產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的同時，泵作為通用產(chǎn)品，總體總量依舊巨大。在市場中，除出現(xiàn)技術(shù)性競爭外，產(chǎn)品的價格競爭尤其是通用化產(chǎn)品的價格競爭是必然趨勢。在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的趨勢下，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價格的競爭優(yōu)勢，提高產(chǎn)品零部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的模塊化是必須的。
在眾多零部件實(shí)現(xiàn)模塊化后，通過不同模塊的組合或改變個別零件的特性，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多元化。同時，只有當(dāng)零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度提高后才有可能基于產(chǎn)品的多元化基礎(chǔ)上實(shí)際規(guī)?；牧悴考a(chǎn)，用以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和形成產(chǎn)品的價格競爭優(yōu)勢，也可以在產(chǎn)品多元化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地縮短產(chǎn)品的交貨周期。
水泵設(shè)計水平提升與制造技術(shù)優(yōu)化的有機(jī)結(jié)合進(jìn)入信息時代的今天，泵的設(shè)計人員早已經(jīng)利用計算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計（如CAD的利用）大大提高了設(shè)計本身的速度，縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期。而在生產(chǎn)為主的制造當(dāng)中，以數(shù)控技術(shù)CAM為代表的制造技術(shù)業(yè)已深人到泵的生產(chǎn)當(dāng)中。
但是，從日前國內(nèi)的情況看，數(shù)控技術(shù)CAM主要應(yīng)用在批量產(chǎn)品的生產(chǎn)上。對于單件或小批的生產(chǎn)，目前CAM技術(shù)尚未在泵行業(yè)當(dāng)中普遍實(shí)施，單件小批的生產(chǎn)仍舊以傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備為主。
由于市場要求生產(chǎn)廠商的貨期盡可能縮短，尤其對于特殊產(chǎn)品（針對用戶要求生產(chǎn)的產(chǎn)品）供貨周期縮短，必然要求泵的生產(chǎn)企業(yè)加速利用CAM技術(shù)甚至是計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）.柔性制造（FMC和FMS）對從設(shè)計到制造模具、零件加工等各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致處理保證一旦設(shè)計完成，產(chǎn)品零部件的加工也趨于同期完成，以確保縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
與此同時，除利用計算機(jī)制圖外還將在計算機(jī)這個載體上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的強(qiáng)度分析、可靠性預(yù)估和三維立體設(shè)計，將原來需要在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)和解決的工藝問題、局部結(jié)構(gòu)問題及裝配性問題等方面提至生產(chǎn)前進(jìn)行防范，縮短產(chǎn)品的試制期。
以CAD為主的新技術(shù)廣泛應(yīng)用（1）泵的模具、葉片和重要零件開始用數(shù)控機(jī)床加工，從而可以提高泵的制造質(zhì)量，圖1是用數(shù)控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖。
?。?）泵水力設(shè)計與繪型軟件逐漸代替人工計算和繪圖有人問用這個軟件設(shè)計的泵效率有多高，這是外行人說的話，再好的軟件也要人去使用，可以溶入設(shè)計者的設(shè)計思想和經(jīng)驗(yàn)，而且快速、準(zhǔn)確。圖2是用JP1軟件設(shè)計的螺旋離心泵葉輪水力圖，設(shè)計該圖只需10min,人工設(shè)計可能要兩天。
?。?）泵內(nèi)流場計算從準(zhǔn)三元非黏性流動向全三元黏性流動進(jìn)展準(zhǔn)三元非黏性流動計算的主要方法是S1、S2兩類流面迭代，它是把三維流動降維成二維，也就是用子午面（軸面）和任意轉(zhuǎn)面（流面）上的流動進(jìn)行迭代求解，解決三維流動問題。由于把復(fù)雜的三維流動簡化成二維求解，使得解的精度受到影響。
近年計算流體動力學(xué)（ComputationalFluidDynamics）,簡稱CFD問世，為流體機(jī)械流場計算提供了新的思路和手段。用CFD進(jìn)行流場計算，首先要把計算區(qū)域畫成三維實(shí)體，然后生成網(wǎng)格（GridGeneration）,再用商用CFD軟件Fluent等進(jìn)行計算，見圖3.
?。?）內(nèi)部流場測量以前經(jīng)常采用探針進(jìn)行測量，一方面控針本身對流動的影響很大，另一方面測量旋轉(zhuǎn)流場的轉(zhuǎn)換裝置也很復(fù)雜。進(jìn)一步使用激光多普勒測速儀（LVD）,它是用激光照射流動中的粒子，光被粒子散射，根據(jù)散射的成度測量流速。這種方法已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用，但是一般只測量一點(diǎn)速度的某一分量。
現(xiàn)在開始使用粒子圖象測速技術(shù)（PIV）,其工作原理是在流場中散布示蹤粒子，用脈沖片光源照射流場，通過連續(xù)兩次或多次曝光，粒子圖象被記錄在底片上，由此獲得流場速度分布。這種方法突破傳統(tǒng)的單點(diǎn)測量的限制，可瞬時無接觸測量一個截面上的速度分布，具有較高的測量精度。
?。?）優(yōu)化設(shè)計方法為了提高泵的性能，許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計方法研究。歸納起來主要有以下幾種方法：以模型統(tǒng)計資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法；以水力損失zui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。
值得說明的是目前的優(yōu)化設(shè)計方法，可能只對具體泵的設(shè)計有指導(dǎo)意義。另外CFD等*技術(shù)的問世，在很大程度上沖淡了對優(yōu)化設(shè)計的興趣，近兩年研究優(yōu)化設(shè)計方法的學(xué)者逐漸減少。
泵內(nèi)在特性的提升與追求外在特性泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，簡稱為品質(zhì)。在這一點(diǎn)上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力再提高、改進(jìn)的方面。
而實(shí)際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。
技術(shù)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，為提高某一產(chǎn)品的百分之一效率常?；ㄙM(fèi)不少心思；而泵運(yùn)行如果偏離設(shè)計的點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行的效率遠(yuǎn)不止降低百分之一。現(xiàn)在，泵生產(chǎn)廠家同時為用戶配套包括變頻在內(nèi)的控制設(shè)備及成套設(shè)備，實(shí)際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎(chǔ)上，再關(guān)注泵的集中控制系統(tǒng)，提高整個泵及泵站運(yùn)行效率，則是在泵的外在特性的追求上更上一層樓。
從銷售角度看，推銷產(chǎn)品即是在推銷泵的內(nèi)在特性；而關(guān)注泵的外在特性則是生產(chǎn)廠商不僅是推銷產(chǎn)品，更是在推銷泵站（成套工程項(xiàng)目）.從使用角度看，好的產(chǎn)品必定是適合運(yùn)行環(huán)境的產(chǎn)品而非出廠檢測判別的產(chǎn)品。
新材料新工藝的加速利用過去這么多年來，新材料和新工藝的運(yùn)用是推動泵技術(shù)發(fā)展的一個主要的因素。泵用材料從鑄鐵到特種金屬合金，從橡膠制品、陶瓷等典型非金屬材料到工程塑料，在解決泵的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等環(huán)境上都發(fā)揮了突出的作用。同時新工藝的運(yùn)用，又更好地使新材料運(yùn)用到泵的零部件乃至整個泵當(dāng)中。
如國外有些廠商已設(shè)計并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金屬材料生產(chǎn)的泵在強(qiáng)度上毫不遜色，在耐蝕耐磨上更勝*。又比如利用新的表面涂覆技術(shù)和表面處理技術(shù)，同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。新材料的進(jìn)一步發(fā)展和新工藝的運(yùn)用深入，在泵領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用將更加廣泛。
當(dāng)今二十一世紀(jì)，以環(huán)保、電子等領(lǐng)域高科技發(fā)展及世界可持續(xù)發(fā)展為主所產(chǎn)生的巨大需求的背景下，對于包括泵行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)或領(lǐng)域都帶來了技術(shù)的變革和飛速發(fā)展。中國水泵技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要有以下幾點(diǎn)：水泵產(chǎn)品的多元化產(chǎn)品的生命力在于市場的需求。
如今的市場需求正是要求產(chǎn)品有各自的特色特點(diǎn)，做到與眾不同；正是這一點(diǎn)，造就了泵產(chǎn)品的多元化趨勢。它的多元性主要體現(xiàn)在泵輸送介質(zhì)的多樣性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的差異性和運(yùn)行要求的不同性等幾個方面。
從輸送介質(zhì)的多樣性來看，zui早泵的輸送對象為單一的水及其它可流動的液體、氣體或漿體、以及固液混合物、氣液混合物、固液氣混合物，直至輸送活的物體如大豆、魚類等等。不同的輸送對象對于泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)要求均不同。除了輸送對象對泵的結(jié)構(gòu)有不同要求外，在泵的安裝形式、管道布置形式。維護(hù)維修等方面對泵的內(nèi)在或外在的結(jié)構(gòu)均提出新要求。
同時，各個生產(chǎn)廠商，在結(jié)構(gòu)的設(shè)計上又加人了各自企業(yè)的理念，要加提高了泵結(jié)構(gòu)的多元化程度。基于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保的總體背景，泵的運(yùn)行環(huán)境對泵的設(shè)計又提出了眾多的要求，如泄漏減少、噪聲振動降低、可靠性增加、壽命延長等均對泵的設(shè)計提出了不同的側(cè)重點(diǎn)或幾個著重點(diǎn)并行均需考慮，也必然形成泵的多元化形式。
水泵產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的同時，泵作為通用產(chǎn)品，總體總量依舊巨大。在市場中，除出現(xiàn)技術(shù)性競爭外，產(chǎn)品的價格競爭尤其是通用化產(chǎn)品的價格競爭是必然趨勢。在產(chǎn)品出現(xiàn)多元化的趨勢下，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價格的競爭優(yōu)勢，提高產(chǎn)品零部件的標(biāo)準(zhǔn)化程度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的模塊化是必須的。
在眾多零部件實(shí)現(xiàn)模塊化后，通過不同模塊的組合或改變個別零件的特性，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多元化。同時，只有當(dāng)零部件標(biāo)準(zhǔn)化程度提高后才有可能基于產(chǎn)品的多元化基礎(chǔ)上實(shí)際規(guī)?；牧悴考a(chǎn)，用以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和形成產(chǎn)品的價格競爭優(yōu)勢，也可以在產(chǎn)品多元化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地縮短產(chǎn)品的交貨周期。
水泵設(shè)計水平提升與制造技術(shù)優(yōu)化的有機(jī)結(jié)合進(jìn)入信息時代的今天，泵的設(shè)計人員早已經(jīng)利用計算機(jī)技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計（如CAD的利用）大大提高了設(shè)計本身的速度，縮短了產(chǎn)品設(shè)計的周期。而在生產(chǎn)為主的制造當(dāng)中，以數(shù)控技術(shù)CAM為代表的制造技術(shù)業(yè)已深人到泵的生產(chǎn)當(dāng)中。
但是，從日前國內(nèi)的情況看，數(shù)控技術(shù)CAM主要應(yīng)用在批量產(chǎn)品的生產(chǎn)上。對于單件或小批的生產(chǎn)，目前CAM技術(shù)尚未在泵行業(yè)當(dāng)中普遍實(shí)施，單件小批的生產(chǎn)仍舊以傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備為主。
由于市場要求生產(chǎn)廠商的貨期盡可能縮短，尤其對于特殊產(chǎn)品（針對用戶要求生產(chǎn)的產(chǎn)品）供貨周期縮短，必然要求泵的生產(chǎn)企業(yè)加速利用CAM技術(shù)甚至是計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）.柔性制造（FMC和FMS）對從設(shè)計到制造模具、零件加工等各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)一致處理保證一旦設(shè)計完成，產(chǎn)品零部件的加工也趨于同期完成，以確保縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。
與此同時，除利用計算機(jī)制圖外還將在計算機(jī)這個載體上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的強(qiáng)度分析、可靠性預(yù)估和三維立體設(shè)計，將原來需要在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)和解決的工藝問題、局部結(jié)構(gòu)問題及裝配性問題等方面提至生產(chǎn)前進(jìn)行防范，縮短產(chǎn)品的試制期。
以CAD為主的新技術(shù)廣泛應(yīng)用（1）泵的模具、葉片和重要零件開始用數(shù)控機(jī)床加工，從而可以提高泵的制造質(zhì)量，圖1是用數(shù)控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖。
?。?）泵水力設(shè)計與繪型軟件逐漸代替人工計算和繪圖有人問用這個軟件設(shè)計的泵效率有多高，這是外行人說的話，再好的軟件也要人去使用，可以溶入設(shè)計者的設(shè)計思想和經(jīng)驗(yàn)，而且快速、準(zhǔn)確。圖2是用JP1軟件設(shè)計的螺旋離心泵葉輪水力圖，設(shè)計該圖只需10min,人工設(shè)計可能要兩天。
?。?）泵內(nèi)流場計算從準(zhǔn)三元非黏性流動向全三元黏性流動進(jìn)展準(zhǔn)三元非黏性流動計算的主要方法是S1、S2兩類流面迭代，它是把三維流動降維成二維，也就是用子午面（軸面）和任意轉(zhuǎn)面（流面）上的流動進(jìn)行迭代求解，解決三維流動問題。由于把復(fù)雜的三維流動簡化成二維求解，使得解的精度受到影響。
近年計算流體動力學(xué)（ComputationalFluidDynamics）,簡稱CFD問世，為流體機(jī)械流場計算提供了新的思路和手段。用CFD進(jìn)行流場計算，首先要把計算區(qū)域畫成三維實(shí)體，然后生成網(wǎng)格（GridGeneration）,再用商用CFD軟件Fluent等進(jìn)行計算，見圖3.
?。?）內(nèi)部流場測量以前經(jīng)常采用探針進(jìn)行測量，一方面控針本身對流動的影響很大，另一方面測量旋轉(zhuǎn)流場的轉(zhuǎn)換裝置也很復(fù)雜。進(jìn)一步使用激光多普勒測速儀（LVD）,它是用激光照射流動中的粒子，光被粒子散射，根據(jù)散射的成度測量流速。這種方法已經(jīng)成熟并廣泛應(yīng)用，但是一般只測量一點(diǎn)速度的某一分量。
現(xiàn)在開始使用粒子圖象測速技術(shù)（PIV）,其工作原理是在流場中散布示蹤粒子，用脈沖片光源照射流場，通過連續(xù)兩次或多次曝光，粒子圖象被記錄在底片上，由此獲得流場速度分布。這種方法突破傳統(tǒng)的單點(diǎn)測量的限制，可瞬時無接觸測量一個截面上的速度分布，具有較高的測量精度。
?。?）優(yōu)化設(shè)計方法為了提高泵的性能，許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計方法研究。歸納起來主要有以下幾種方法：以模型統(tǒng)計資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法；以水力損失zui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。
值得說明的是目前的優(yōu)化設(shè)計方法，可能只對具體泵的設(shè)計有指導(dǎo)意義。另外CFD等*技術(shù)的問世，在很大程度上沖淡了對優(yōu)化設(shè)計的興趣，近兩年研究優(yōu)化設(shè)計方法的學(xué)者逐漸減少。
泵內(nèi)在特性的提升與追求外在特性泵的內(nèi)在特性是指包括產(chǎn)品性能、零部件質(zhì)量、整機(jī)裝配質(zhì)量、外觀質(zhì)量等在內(nèi)的產(chǎn)品固有特性，簡稱為品質(zhì)。在這一點(diǎn)上，是目前許多泵生產(chǎn)廠商所關(guān)注的也是努力再提高、改進(jìn)的方面。
而實(shí)際上，我們可以發(fā)現(xiàn)，有許多的產(chǎn)品在工廠檢測符合發(fā)至使用單位運(yùn)行后，往往達(dá)不到工廠出廠檢測的效果，發(fā)生諸如過載、噪聲增大，使用達(dá)不到要求或壽命降低等等方面的問題；而泵在實(shí)際當(dāng)中所處的運(yùn)行點(diǎn)或運(yùn)行特征，我們稱之為泵的外在特性或系統(tǒng)特性。
技術(shù)人員在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，為提高某一產(chǎn)品的百分之一效率常?；ㄙM(fèi)不少心思；而泵運(yùn)行如果偏離設(shè)計的點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行的效率遠(yuǎn)不止降低百分之一。現(xiàn)在，泵生產(chǎn)廠家同時為用戶配套包括變頻在內(nèi)的控制設(shè)備及成套設(shè)備，實(shí)際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎(chǔ)上，再關(guān)注泵的集中控制系統(tǒng)，提高整個泵及泵站運(yùn)行效率，則是在泵的外在特性的追求上更上一層樓。
從銷售角度看，推銷產(chǎn)品即是在推銷泵的內(nèi)在特性；而關(guān)注泵的外在特性則是生產(chǎn)廠商不僅是推銷產(chǎn)品，更是在推銷泵站（成套工程項(xiàng)目）.從使用角度看，好的產(chǎn)品必定是適合運(yùn)行環(huán)境的產(chǎn)品而非出廠檢測判別的產(chǎn)品。
新材料新工藝的加速利用過去這么多年來，新材料和新工藝的運(yùn)用是推動泵技術(shù)發(fā)展的一個主要的因素。泵用材料從鑄鐵到特種金屬合金，從橡膠制品、陶瓷等典型非金屬材料到工程塑料，在解決泵的耐腐蝕、耐磨損、耐高溫等環(huán)境上都發(fā)揮了突出的作用。同時新工藝的運(yùn)用，又更好地使新材料運(yùn)用到泵的零部件乃至整個泵當(dāng)中。
如國外有些廠商已設(shè)計并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金屬材料生產(chǎn)的泵在強(qiáng)度上毫不遜色，在耐蝕耐磨上更勝*。又比如利用新的表面涂覆技術(shù)和表面處理技術(shù)，同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。新材料的進(jìn)一步發(fā)展和新工藝的運(yùn)用深入，在泵領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用將更加廣泛。