能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)、改善人類生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和全球能源的日益減少，節(jié)約能源已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。泵類產(chǎn)品屬于流體機(jī)械，國內(nèi)的需求量非常大，每年發(fā)電量的20%——25%都消耗在泵類產(chǎn)品上。離心泵需求量占泵類產(chǎn)品50%左右，為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中必不可少的機(jī)械設(shè)備，因此針對離心泵開展的節(jié)能工作是非常重要和刻不容緩的。 1 離心泵節(jié)能工作的技術(shù)分析 近10年來，隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，產(chǎn)生了很多先進(jìn)的科研成果和高水平的機(jī)械加工設(shè)備，對泵類產(chǎn)品的節(jié)能工作是非常有利的，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展 計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展為離心泵設(shè)計(jì)研究帶來了理想的手段.CAD,CFD技術(shù)在離心泵設(shè)計(jì)工作中的應(yīng)用，對離心泵設(shè)計(jì)水平的提高有著非常重要的意義，為離心泵的節(jié)能工作帶來了良好的前景。 1.2 先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展 CAM技術(shù)的快速發(fā)展及其在泵類產(chǎn)品的生產(chǎn)中的應(yīng)用，對離心泵效率技術(shù)指標(biāo)的提高是非常有利的。目前泵行業(yè)中的部分企業(yè)已將該技術(shù)應(yīng)用于水力模型模具的制作、零部件的制造加工，極大地提高水力尺寸的準(zhǔn)確性和過流表面或流道表面的粗糙度精度，提高了效率指標(biāo)。 1.3 相應(yīng)配套技術(shù)的發(fā)展 與離心泵有關(guān)的配套技術(shù)最近得到了較大的發(fā)展，如電動機(jī)的設(shè)計(jì)與制造、自動調(diào)速、自動控制、自動報(bào)警、傳動系統(tǒng)、密封設(shè)計(jì)制造技術(shù)、新材料、試驗(yàn)測試技術(shù)等等。這些技術(shù)的全面發(fā)展，有利于離心泵系統(tǒng)的效率指標(biāo)、可靠性指標(biāo)及其他性能指標(biāo)的提高，促進(jìn)了節(jié)能工作的開展。 2 高效節(jié)能的技術(shù)措施 幾十年來在技術(shù)設(shè)計(jì)方法上沒有大的突破，技術(shù)水平比較落后。到目前為止，離心泵的設(shè)計(jì)方法主要采用相似換算法和速度系數(shù)法。大量可靠的資料和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際技術(shù)發(fā)展的需求，不斷提高設(shè)計(jì)水平。 2.1 CAD/CFD技術(shù)的應(yīng)用 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，CAD/CFD技術(shù)的誕生，有利于探索離心泵內(nèi)部流動規(guī)律，并提高了離心泵設(shè)計(jì)方法的先進(jìn)性。 現(xiàn)代的離心泵設(shè)計(jì)方法必須要結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD/CFD技術(shù)。先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)可以解決離心泵復(fù)雜的內(nèi)部流動場的計(jì)算問題。應(yīng)用CAD/CFD技術(shù)，我們可以進(jìn)一步了解和掌握離心泵內(nèi)部流動的客觀規(guī)律，以便進(jìn)行離心泵的優(yōu)化設(shè)計(jì)。CAD/CFD技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢對提高離心泵設(shè)計(jì)方法的技術(shù)水平是非常重要的。 現(xiàn)代的離心泵設(shè)計(jì)方法離不開離心泵的試驗(yàn)手段。試驗(yàn)是科學(xué)技術(shù)研究的重要手段，具有真實(shí)可靠的特點(diǎn)。CAD/CFD是以有限的信息系統(tǒng)來趨近真實(shí)的無限的信息系統(tǒng)。由于計(jì)算的數(shù)學(xué)模型、離散化過程、格式、網(wǎng)格生成和邊界條件處理等會產(chǎn)生人工誤差，從而偏離實(shí)際情況。CAD/CFD應(yīng)用的成功與否需要得到試驗(yàn)的驗(yàn)證。 由此可見,現(xiàn)代的離心泵設(shè)計(jì)方法應(yīng)該是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法、CAD/CFD技術(shù)、試驗(yàn)手段三者相結(jié)合的一種設(shè)計(jì)方法，三者缺一不可。 2.2 傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的提高和改進(jìn) 2.2.1 高汽獨(dú)性能的水力模型庫設(shè)計(jì) 汽蝕性能是離心泵性能中非常重要的一個技術(shù)指標(biāo)，它的好壞主要由吸水室和葉輪進(jìn)口的水力尺寸來決定。在相似換算法中，由于葉輪的進(jìn)口尺寸不同、泵的轉(zhuǎn)速不同，葉輪的進(jìn)口尺寸很難做到幾何相似，更談不上運(yùn)動相似和動力相似.因此汽蝕性能的相似換算結(jié)果偏差比較大。以往建立的水力模型庫主要以效率指標(biāo)為選擇條件，對于設(shè)計(jì)高汽蝕性能的泵，很難通過模型換算法滿足要求，應(yīng)建立高汽蝕性能的水力模型庫。 2.2.2 全面合理的水力模型庫的建立 傳統(tǒng)水力模型庫選擇模型時(shí)，參考的標(biāo)準(zhǔn)主要是泵的效率指標(biāo)，以及其他許多因素需要考慮進(jìn)去，如泵性能曲線、泵的性能參數(shù)的匹配性、泵結(jié)構(gòu)因素等。 2.2.3 速度系數(shù)法的提高與改進(jìn) 根據(jù)離心泵的理論揚(yáng)程方程以及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)進(jìn)行分析，影響速度系數(shù)的因素除了泵的比轉(zhuǎn)速以外，還有其他一些重要因素。其中，影響出口圓周速度系數(shù)的主要因素有泵的結(jié)構(gòu)、葉片出口安放角、葉片數(shù)等;影響進(jìn)口速度系數(shù)的主要因素有泵的結(jié)構(gòu)、葉片進(jìn)口沖角、葉片數(shù)等。應(yīng)分析統(tǒng)計(jì)這些因素的影響程度，并總結(jié)出影響因素的變化規(guī)律，確定標(biāo)準(zhǔn)速度系數(shù)曲線對這些因素的大小取值范圍。根據(jù)影響程度的規(guī)律進(jìn)行修正，這樣將顯著地提高速度系數(shù)法的準(zhǔn)確度。 2.3 CAM技術(shù)在泵制造過程中的應(yīng)用 在產(chǎn)品的制造過程中，CAM計(jì)算機(jī)輔助制造是目前比較先進(jìn)的一門技術(shù)，CAM技術(shù)在離心泵制造過程中的應(yīng)用，將給離心泵的節(jié)能工作帶來非常理想的效果。目前在泵行業(yè)的一些骨干企業(yè)中，已陸續(xù)開展了這方面的生產(chǎn)實(shí)踐。 2.3.1 離心泵水力模型模具制作 離心泵的水力模型是決定產(chǎn)品的水力性能和技術(shù)水平高低的重要部件。水力模型零件由于內(nèi)部流道形狀復(fù)雜，不易進(jìn)行機(jī)械加工制造，大多數(shù)企業(yè)都采用鑄造零部件。在進(jìn)行鑄造加工之前，首先要進(jìn)行翻砂鑄造。傳統(tǒng)的模具制作基本上是采用手工制作，其不足之處就是誤差太大，不能準(zhǔn)確地保證水力模型流動型線的形狀，效率偏低，水力性能不易保證。CAM技術(shù)的應(yīng)用，將克服這些不足。 2.3.2 離心泵水力模型零部件加工制造 離心泵的水力模型零部件主要包括葉輪、泵體、導(dǎo)葉等。這些零部件的傳統(tǒng)加工制造方法，是通過鑄造形成毛坯件，再通過機(jī)械設(shè)備將毛坯件外形尺寸進(jìn)行加工制造形成成品件。零部件的表面鑄造完成后就不再進(jìn)行機(jī)械加工。由于模型的翻砂操作中的一些原因，表面尺寸會產(chǎn)生很大的誤差，同時(shí)粗糙度較差，對水力性能和效率帶來較大的影響，流量揚(yáng)程不易保證。為此，泵行業(yè)針對此項(xiàng)不足，制定了相關(guān)的鑄造標(biāo)準(zhǔn)，但不能完全滿足要求。應(yīng)用CAM技術(shù)，采用數(shù)控機(jī)械加工設(shè)備，可以直接將葉輪、泵體等零部件按設(shè)計(jì)要求的水力尺寸直接加工制造，高質(zhì)量地保證流動型線的準(zhǔn)確性，尺寸精度提高，表面粗糙度提高，流量、揚(yáng)程得到保證，從而提高了效率。 2.3.3 其他零部件的加工制造 提高零部件的加工精度，減少轉(zhuǎn)子部件、定子部件的累計(jì)加工誤差，有利于提高離心泵整機(jī)的裝配質(zhì)量，提高離心泵整機(jī)的水力性能。 2.4 提高鑄造技術(shù)水平 離心泵產(chǎn)品的主要零部件均為鑄造零部件，如，泵體、葉輪、泵蓋、軸承體、底座等。鑄造技術(shù)水平的高低直接影響零部件質(zhì)量的好壞，鑄造水力模型的水力尺寸直接影響泵的性能參數(shù)，鑄造零部件內(nèi)表面粗糙度的好壞與泵的效率指標(biāo)有直接的關(guān)系，鑄造技術(shù)對泵的性能指標(biāo)有著重要的影響。下面分幾個方面介紹鑄造技術(shù)水平提高的措施: 2.4.1 提高離心泵水力模型模具制造質(zhì)量 離心泵水力模型模具制造質(zhì)量的好壞，直接影響水力模型鑄造毛坯件的鑄造質(zhì)量。傳統(tǒng)的水力模型模具均采用手工制作，制造的尺寸偏差較大，影響水力性能的技術(shù)指標(biāo)。目前比較先進(jìn)的制造方法是采用CAM技術(shù)，應(yīng)用數(shù)控機(jī)械加工制造設(shè)備進(jìn)行模具的加工制造，有利于提高離心泵的效率指標(biāo)，效果非常好。 2.4.2 提高離心泵水力模型模具的材料等級 離心泵是一種消耗量大、應(yīng)用面廣的通用機(jī)械產(chǎn)品，產(chǎn)品規(guī)格特別多，整個泵行業(yè)的泵性能規(guī)格達(dá)到上萬種，這樣就需要制作大量的水力模型模具。但每種規(guī)格的產(chǎn)品批量又不是很多，很多企業(yè)為了減少制造成本，材料上往往采用泵體是木質(zhì)模具，葉輪是金屬模型，或者泵體是木質(zhì)模具，葉輪的前后蓋板也是木質(zhì)模具，葉輪葉片是金屬模具的方法。木質(zhì)模具的尺寸偏差大，易產(chǎn)生變形，鑄造毛坯件的粗糙度也不好，與金屬模具相比各方面的性能都要相差很多。為了進(jìn)一步提高水力模型的毛坯件質(zhì)量，保證各項(xiàng)水力性能的技術(shù)指標(biāo)，應(yīng)大力提高離心泵水力模型模具的材料等級，使所有模具均采用金屬材料，但不足之處是增加制造成本。 2.4.3 采用先進(jìn)的精密鑄造方法 傳統(tǒng)的鑄造方法是采用普通的砂型鑄造，鑄造毛坯件的質(zhì)量比較差，鑄件的厚度偏大，浪費(fèi)材料，增大成本，毛坯件尺寸誤差比較大，不易保證水力尺寸和水力性能，毛坯件的粗糙度不好，增加水力損失。先進(jìn)的精密鑄造方法可以很好地克服以上的不足之處，如，提高砂子的質(zhì)量，采用熔模鑄造的方法等等。 2.5 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)能方法 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法具有良好的節(jié)能效果，這已被許多國內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐所證明。在許多泵的應(yīng)用場合，有時(shí)需要泵的性能參數(shù)恒定不變，有時(shí)需要泵的性能參數(shù)根據(jù)使用條件進(jìn)行變化，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速可以達(dá)到這一目的，同時(shí)由于提高了管路效率，使裝置效率明顯提高。調(diào)速方式主要有以下幾個方面:①皮帶傳送的調(diào)速;②利用齒輪變速箱的調(diào)速;③利用液力聯(lián)軸器的調(diào)速;④柴油機(jī)的調(diào)速;⑤電動機(jī)的調(diào)速。 2.6 提高離心泵選型的設(shè)計(jì)水平 由于各種原因，在泵的選型設(shè)計(jì)方面存在著許多不合理的現(xiàn)象，從而造成能源浪費(fèi)，給節(jié)能工作帶來了很大的影響。 2.6.1 離心泵選型應(yīng)遵循以下原則 ①使用單位合理確定泵的性能參數(shù)和必備工作條件;②設(shè)計(jì)部門應(yīng)合理確定泵的類型、參數(shù)，合理滿足現(xiàn)場使用條件;③全面考慮泵的最高效率及其范圍、實(shí)際使用效率指標(biāo);④進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從中選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的方案。 2.6.2 提高離心泵系統(tǒng)運(yùn)行的效率指標(biāo) 離心泵的節(jié)能工作不應(yīng)僅限于研究離心泵自身效率大小，應(yīng)更廣泛地研究整個系統(tǒng)的各方面效率指標(biāo)，從而做到整個系統(tǒng)的高效節(jié)能，這方面的潛力是比較大的。 3 高效節(jié)能的制約因素 離心泵高效節(jié)能工作的開展，在實(shí)際執(zhí)行過程中還存在著許多制約因素，對此我們要正確認(rèn)識問題所在，以便于采取相應(yīng)措施開展工作。 3.1 節(jié)能意識淡化，缺乏相應(yīng)的政策導(dǎo)向 一方面由于政府對節(jié)能工作的重視程度不夠，缺乏足夠的宣傳，造成人們對節(jié)能工作的認(rèn)識不足。另一方面由于國家尚未出臺針對節(jié)能工作的政策和優(yōu)惠措施，離心泵的使用單位在采購離心泵產(chǎn)品的過程中，不重視節(jié)能因素，而只考慮產(chǎn)品的使用條件。且由于高效節(jié)能的離心泵產(chǎn)品價(jià)格偏高，造成使用單位生產(chǎn)成本提高。為降低成本，使用單位一般不考慮節(jié)能指標(biāo)，而選用價(jià)格低廉的離心泵產(chǎn)品。 3.2 傳統(tǒng)節(jié)能概念不正確 傳統(tǒng)的節(jié)能概念是提高離心泵的效率指標(biāo)，實(shí)際上這樣的節(jié)能概念是不準(zhǔn)確的?？茖W(xué)的節(jié)能概念不應(yīng)僅考慮效率指標(biāo)，還應(yīng)考慮其他很多的內(nèi)容，也就是在離心泵產(chǎn)品總的使用壽命內(nèi)，盡量降低離心泵各種消耗成本，如，設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)等方面的成本。 3.3 離心泵使用條件的復(fù)雜性 離心泵的使用條件是比較復(fù)雜的，需要離心泵具備各種性能，如，泵的水力性能技術(shù)指標(biāo)、泵的材料、泵的密封性能、泵的可靠性性能、泵的總體結(jié)構(gòu)、泵耐高溫性能等等，有些性能又是不便于實(shí)驗(yàn)室檢測的，況且檢測的費(fèi)用也特別昂貴。但是這些性能又是與離心泵系統(tǒng)節(jié)能有著重要的聯(lián)系，因此這種復(fù)雜性嚴(yán)重影響到節(jié)能工作的進(jìn)一步發(fā)展，這也是離心泵節(jié)能工作得不到使用單位認(rèn)可的一個原因。 4 結(jié)論 綜上所述，針對離心泵節(jié)能工作的開展，從技術(shù)層面上來看是完全可行的，具備這方面的技術(shù)力量，但從其他制約因素看，節(jié)能工作開展起來的阻力又是較大的。要想真正開展離心泵的節(jié)能工作，還要政府出面，采取一些強(qiáng)制性措施，出臺一些優(yōu)惠政策，成立專門主管節(jié)能工作的職能部門，進(jìn)行全民范圍內(nèi)的廣泛宣傳，消除制約離心泵節(jié)能工作開展的不利因素，才能使節(jié)能工作進(jìn)人良性循環(huán)狀態(tài)。