高效節能單級離心泵系列產品研制與開發

葉章梅

摘 要：根據通過優化水力模型設計，結合國內IS型單級單吸離心泵及國際ISO2858相關標準，研究農業水泵的葉輪和蝸殼復雜流道制造工藝，提高水泵過流部件表面粗糙度、減少水泵軸向力等技術問題，研發新型節能農業水泵，該系列農業水泵效率比IS型農業水泵高出2-8%。

關鍵詞：高效；節能；單級離心泵；水力模型

1 高效節能單級離心泵系列產品研制與開發的背景、所屬產業在我省經濟中的地位

高效節能單級離心泵造業所屬產業是高端裝備制造業，是七大戰略性新興產業之一，屬于我省優先支持的重點方向。東部沿海先進制造業重要基地是國務院《關于支持福建省加快建設海峽西岸經濟區的若干意見》確定的海峽西岸經濟區的四個戰略定位之一，是推進福建科學發展、跨越發展，加快增長方式轉變的重要支撐。而在泵類產品中，單級單吸離心泵（以下簡稱單級離心泵）屬量大面廣、品種繁多的產品。據統計離心泵能耗約占泵產品能耗總量的1/3。一般說世界各國泵消耗的電量約占總發電量的1/4，離心泵的耗電量為總發電量的1/12。可見，開發高效節能單級離心泵系列產品，不僅是泵行業抓機遇，進行產品結構調整、升級換代的一項重要工作，同時也具有十分顯著的社會與經濟效益。

目前我國泵的總品種約為3000多種，而國外泵的品種在6000種以上，我國在泵的品種上仍有不少缺口，現有品種僅能基本適應國民經濟發展的要求。目前我國單級單吸單級離心泵現狀及發展方向是IS型單級清水離心泵，現已占據我國單級泵主導位置30余年。由于泵本身技術在進步，另一方面國民經濟各部門對泵不斷提出更多更高的要求，現有單級泵的性能難以滿足國家的需要，尤其是泵的效率與現代的高效節能產品相比存在著很大的差距。主要表現在：（1）性能參數范圍窄；（2）效率和汽蝕指標偏低；（3）葉輪進口堵塞，面積小，流速過高，影響汽蝕性能。（4）整體結構造型、零部件的結構有待改進。據統計離心泵能耗約占泵產品能耗總量的1/3。一般說世界各國泵消耗的電量約占總發電量的1/4，離心泵的耗電量為總發電量的1/12。可見，開發高效節能單級離心泵系列產品，不僅是泵行業抓機遇，進行產品結構調整、升級換代的一項重要工作，同時也具有十分顯著的社會與經濟效益。

我縣普侖斯（福建）泵業有限公司根據自身特點，通過深入挖掘科學研究，技術的消化與吸收。結合國內最新節能型單級單吸離心泵生產技術，采用國際標準ISO2858設計，生產適用工業給水、排水、農業排灌等水泵，我們將千方百計尋求解決企業發展中遇到的問題，破解技術、質量、銷售等瓶頸；充分利用好政府扶持政策，依托項目、降低成本，為企業發展、項目建設不懈努力。解決樣機試制前的泵整體流場的數值計算及性能預測、水力模型優化等技術問題；圍繞保證或提高泵效率問題，解決葉輪和蝸殼復雜流道制造工藝以提高其表面粗糙度、減少泵軸向力等技術問題進行系統研究。同時與蘭州理工大學能源與動力工程學院技術合作，自主研發高效節能離心泵優化水力模型設計技術，它廣泛應用于工業和城市給水、排水，農業排灌等領域。該離心泵系列產品突出優勢是比國際標準ISO2858效率高出2～3%，個別泵高8%；泵是量大面廣的通用產品，其中的農業水泵是量大面廣、品種繁多的產品。若使泵效率提高1/100，每千瓦時按0.5元計算，可見高效節能系列單級離心泵的開發與生產對降低泵能源消耗，節約能源，提升我省裝備制造業水平都具用十分重大的意義。

高效節能泵研究開發人員根據自身特點，與蘭州理工大學能源與動力工程學院技術合作，開發出高效節能系列離心泵，它廣泛應用于工業和城市給水、排水，農業排灌等領域。該系列離心泵突出優勢：一是泵效率較IS泵普遍高2～3%，個別泵高8%；二是泵進出口口徑相同，且位于同一中心線上；三是葉輪直接安裝在電機的加長軸上，軸向尺寸短，結構緊湊；四是泵與電機軸承配置合理；軸封采用機械密封；五是可根據管路布置的要求采用泵的豎式和橫式安裝。因此，高效節能系列單級離心泵合作開發與生產對降低泵能源消耗，節約能源，提升我省裝備制造業水平都具用十分重大的意義。

2 主要研究內容及技術指標

2.1 研究開發內容

（1）研究并解決泵整體流場的數值計算及性能預測、水力模型優化等技術問題。研究了低比轉速的泵，加大流量法對泵進行改進設計；加大后密封環直徑與平衡孔最佳配合關系，減少泵軸向力，以提高泵效率。

使水力模型得到優化，數值合理精確。水泵性能流量最大值提高，汽濁點后移，工作區效率提高。根據測試的情況來看，水泵的實際效率得到極大的提高，泵效率較IS泵普遍高2～3%，個別泵高8%，能得到一個完全滿足項目要求和具有高工業水平的產品設計。

（2）研究了提高泵過流部件表面粗糙度的解決方法，研究了消失模鑄造（熔模鑄造）工藝和葉輪鋼板焊接工藝。

使用消失模工藝生產的鑄件表面精細，粗糙度明顯降低，同時避免了粘砂、鑄瘤等的沙鑄缺陷。使用葉輪鋼板焊接工藝生產的葉片基本沒有產生角變形，前、后盤也沒有出現波浪變形。葉輪的強度提高，壽命延長，質量提高，并為窄流道及三元流葉輪的制造提供了便利條件。其質量完全滿足設計要求。

（3）研究了泵開式實驗臺擴容改造，提升了泵性能試驗和空蝕性能試驗能力。

擴容改造后，不需臨時拆卸和硬換管路就能試驗現有的水泵的性能，提升了泵性能試驗和空蝕性能試驗能力。

2.2 技術指標

（1）泵效率較IS泵普遍高2～3%，個別泵高8%。

（2）泵進出口口徑相同，且位于同一中心線上。

3 取得的成果

（1）新產品1項，即高效節能單級離心泵；（2）專利申請4項，其中申請發明專利1項，專利授權4項：具有查看水質的抽水泵ZL201410273273.3，一種增壓離心泵ZL201520745380.1，一種穩定型單級單吸離心泵ZL201420683694.9，一種實時監測單級單吸離心泵ZL201420231332.6。

4 存在的問題及后續工作的設想

研究基本達到預期目標，從2014年開始自主研發到目前批量生產，公司投入了大量的技術力量以及資金支持。本產品技術在國內較為先進，項目技術填補了國內高效節能單級離心泵的技術空白，項目產品具有創新優勢和競爭優勢。但由于本產品的應用還處于初級階段，市場方面需要進一步地開拓，產能還不能完全釋放。目前，產品主要銷往國外，產品已在多個國家得到了推廣和應用。今后，將繼續加大研發力度，增大推廣應用力度，同時，開拓國內市場，并在此項目的基礎上推陳出新，完善功能，滿足市場的需求。