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我国水族鱼缸潜水泵技术的现状和未来发展

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我国水族鱼缸潜水泵技术的现状和未来发展

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我国泵产品图样的来源可分为联合设计、引进、自行开发等几种,在引进产品方面,80 年代以前我国引进的泵技术很少,到改革开放初期,大量从国外引进泵技术,进入新世纪初以来,并随着外国泵公司以合资或独资的形式陆续进入我国,也带进了一些新的泵产品技术。引进的这些泵产品,技术比较成熟,性能比较先进,对推动我国泵技术的发展起了重要作用,交流电机类水族潜水循环水泵成为我国泵产品的主体,但特别是一些交流类高耗效率低的鱼缸潜水泵至今仍大量生产。其中有的产品在结构或性能方面也存在问题,应进一步改进。

最近十年,关键水泵产品从部分进口到现在基本全部国化,由于引进产品和国际水泵著名制造企业的进入,我国泵的生产能力显著提高。国民经济部门的主要关键用泵基本上都可以生产。特别是以深圳中科世纪直流水泵为代表的节能直流潜水泵的出现,开始改变我国水族鱼缸潜水泵的老旧制造设计思维,在水泵电子化,变频技术上走在了世界前沿。

以CAD为主的新技术广泛应用

(1)水泵的模具、叶片和重要零件开始用数控机床加工,从而可以提高泵的制造质量。

(2)水泵水力设计与绘型软件逐渐代替人工计算和绘图 有人问用这个软件设计的泵效率有多高,这是外行人说的话,再好的软件也要人去使用,可以溶入设计者的设计思想和经验,而且快速、准确。 用 JP1 软件设计螺旋离心泵叶轮水力图只需 10min ,人工设计可能要两天。

(3)泵内流场计算从准三元非黏性流动向全三元黏性流动进展 准三元非黏性流动计算的主要方法是 S1 、 S2 两类流面迭代,它是把三维流动降维成二维,也就是用子午面(轴面)和任意转面(流面)上的流动进行迭代求解,解决三维流动问题。由于把复杂的三维流动简化成二维求解,使得解的精度受到影响。近年计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics ) , 简称 CFD 问世,为流体机械流场计算提供了新的思路和手段。

(4)优化设计方法 为了提高泵的性能,许多学者进行了优化设计方法研究。归纳起来主要有以下几种方法:以优秀模型统计资料为基础的速度系数优化法;以水力损失最小为目标的损失极值优化法;以某一指标为目标函数的准则筛选优化法。值得说明的是目前的优化设计方法,可能只对具体泵的设计有指导意义。另外 CFD 等先进技术的问世,在很大程度上冲淡了对优化设计的兴趣,近两年研究优化设计方法的学者逐渐减少。

(5)内部流场测量 以前经常采用探针进行测量,一方面控针本身对流动的影响很大,另一方面测量旋转流场的转换装置也很复杂。进一步使用激光多普勒测速仪( LVD ) ,它是用激光照射流动中的粒子,光被粒子散射,根据散射的成度测量流速。这种方法已经成熟并广泛应用,但是一般只测量一点速度的某一分量。现在开始使用粒子图象测速技术( PIV ),其工作原理是在流场中散布示踪粒子,用脉冲片光源照射流场,通过连续两次或多次曝光,粒子图象被记录在底片上,由此获得流场速度分布。这种方法突破传统的单点测量的限制,可瞬时无接触测量一个截面上的速度分布,具有较高的测量精度.

二、水泵技术发展展望

1、注意发现和开发新领域用泵,泵是一种通用机械,应用非常广泛,而且新领域用泵不断出现。例如:心脏泵、喷水推进泵、计算机冷却泵、空调泵、导热油泵、油气混输泵、烟气脱硫泵、石油平台注水泵等。可能还存在着应当用泵的地方而没有用泵,新的用泵领域也会不断出现,这就需要我们注意发现并致力开发。

2、CFD、PIV等先进技术结合实际开展试验研究,CFD 等新技术的先进性,不可否认,现在各院校都有软件,都在进行计算,研究生 50% 以上的课题都与此有关。一项新技术从发展成熟有一个过程,目前应作为一种解决实际工程问题的辅助手段,与传统设计方法配合使用。另外要尽量结合实际,否则就难以成熟和提高。开始阶段不要把题目选得过大,有的选一台泵从进口算到出口,一个泵站从进水池算到出水池,这样的计算结果难以判断。像渣浆泵的磨损部位、进水流道的漩涡部位等很适合用 CFD 和 PIV 技术进行研究。还有,一些大的泵厂应与有条件的院校合作开展这方面的研究工作。

3、重视关键技术和关键产品的研究与开发,要提高泵的技术水平必须解决关键技术问题。例如:鱼缸变频水泵,鱼缸静音水泵及太阳能鱼池潜水泵等。

4、树立精品意识,重视标准化、通用化,我国有些泵厂,有一个订货设计一种泵,做了一年泵,回过头来一看可能是一个泵一个样,制造成本高也就可想而知了。

采用复合技术实现泵技术的创新与发纵观泵技术的发展,许多是采用了复合技术的结果。例如:

(1)离心叶轮和旋涡叶轮的结合,成为离心旋涡自吸泵。

(2)射流喷头和离心泵结合,成为离心射流自吸泵。

(3)水泵叶轮和水轮机转轮的结合,成为水轮泵。

(4)离心泵和活塞隔膜泵结合,构成一种强力自吸泵。

(5)诱导轮和离心轮结合,提高了泵的抗汽蚀性能。

(6)双吸叶轮和单吸叶轮结合,能解决汽蚀和轴向力平衡问题。

(7)长短叶片结合使用,解决叶轮进口堵塞和出口扩散问题。

(8)短叶片向长叶片背面偏署,可防止轴向旋涡和出口流动分离。

采用复合技术的成功实例不胜枚举,要用好用活复合技术,要求有较宽的知识面,并敢于创新。