高效节能单级离心泵系列产品研制与开发

叶章梅

摘 要：根据通过优化水力模型设计，结合国内IS型单级单吸离心泵及国际ISO2858相关标准，研究农业水泵的叶轮和蜗壳复杂流道制造工艺，提高水泵过流部件表面粗糙度、减少水泵轴向力等技术问题，研发新型节能农业水泵，该系列农业水泵效率比IS型农业水泵高出2-8%。

关键词：高效；节能；单级离心泵；水力模型

1 高效节能单级离心泵系列产品研制与开发的背景、所属产业在我省经济中的地位

高效节能单级离心泵造业所属产业是高端装备制造业，是七大战略性新兴产业之一，属于我省优先支持的重点方向。东部沿海先进制造业重要基地是国务院《关于支持福建省加快建设海峡西岸经济区的若干意见》确定的海峡西岸经济区的四个战略定位之一，是推进福建科学发展、跨越发展，加快增长方式转变的重要支撑。而在泵类产品中，单级单吸离心泵（以下简称单级离心泵）属量大面广、品种繁多的产品。据统计离心泵能耗约占泵产品能耗总量的1/3。一般说世界各国泵消耗的电量约占总发电量的1/4，离心泵的耗电量为总发电量的1/12。可见，开发高效节能单级离心泵系列产品，不仅是泵行业抓机遇，进行产品结构调整、升级换代的一项重要工作，同时也具有十分显著的社会与经济效益。

目前我国泵的总品种约为3000多种，而国外泵的品种在6000种以上，我国在泵的品种上仍有不少缺口，现有品种仅能基本适应国民经济发展的要求。目前我国单级单吸单级离心泵现状及发展方向是IS型单级清水离心泵，现已占据我国单级泵主导位置30余年。由于泵本身技术在进步，另一方面国民经济各部门对泵不断提出更多更高的要求，现有单级泵的性能难以满足国家的需要，尤其是泵的效率与现代的高效节能产品相比存在着很大的差距。主要表现在：（1）性能参数范围窄；（2）效率和汽蚀指标偏低；（3）叶轮进口堵塞，面积小，流速过高，影响汽蚀性能。（4）整体结构造型、零部件的结构有待改进。据统计离心泵能耗约占泵产品能耗总量的1/3。一般说世界各国泵消耗的电量约占总发电量的1/4，离心泵的耗电量为总发电量的1/12。可见，开发高效节能单级离心泵系列产品，不仅是泵行业抓机遇，进行产品结构调整、升级换代的一项重要工作，同时也具有十分显著的社会与经济效益。

我县普仑斯（福建）泵业有限公司根据自身特点，通过深入挖掘科学研究，技术的消化与吸收。结合国内最新节能型单级单吸离心泵生产技术，采用国际标准ISO2858设计，生产适用工业给水、排水、农业排灌等水泵，我们将千方百计寻求解决企业发展中遇到的问题，破解技术、质量、销售等瓶颈；充分利用好政府扶持政策，依托项目、降低成本，为企业发展、项目建设不懈努力。解决样机试制前的泵整体流场的数值计算及性能预测、水力模型优化等技术问题；围绕保证或提高泵效率问题，解决叶轮和蜗壳复杂流道制造工艺以提高其表面粗糙度、减少泵轴向力等技术问题进行系统研究。同时与兰州理工大学能源与动力工程学院技术合作，自主研发高效节能离心泵优化水力模型设计技术，它广泛应用于工业和城市给水、排水，农业排灌等领域。该离心泵系列产品突出优势是比国际标准ISO2858效率高出2～3%，个别泵高8%；泵是量大面广的通用产品，其中的农业水泵是量大面广、品种繁多的产品。若使泵效率提高1/100，每千瓦时按0.5元计算，可见高效节能系列单级离心泵的开发与生产对降低泵能源消耗，节约能源，提升我省装备制造业水平都具用十分重大的意义。

高效节能泵研究开发人员根据自身特点，与兰州理工大学能源与动力工程学院技术合作，开发出高效节能系列离心泵，它广泛应用于工业和城市给水、排水，农业排灌等领域。该系列离心泵突出优势：一是泵效率较IS泵普遍高2～3%，个别泵高8%；二是泵进出口口径相同，且位于同一中心线上；三是叶轮直接安装在电机的加长轴上，轴向尺寸短，结构紧凑；四是泵与电机轴承配置合理；轴封采用机械密封；五是可根据管路布置的要求采用泵的竖式和横式安装。因此，高效节能系列单级离心泵合作开发与生产对降低泵能源消耗，节约能源，提升我省装备制造业水平都具用十分重大的意义。

2 主要研究内容及技术指标

2.1 研究开发内容

（1）研究并解决泵整体流场的数值计算及性能预测、水力模型优化等技术问题。研究了低比转速的泵，加大流量法对泵进行改进设计；加大后密封环直径与平衡孔最佳配合关系，减少泵轴向力，以提高泵效率。

使水力模型得到优化，数值合理精确。水泵性能流量最大值提高，汽浊点后移，工作区效率提高。根据测试的情况来看，水泵的实际效率得到极大的提高，泵效率较IS泵普遍高2～3%，个别泵高8%，能得到一个完全满足项目要求和具有高工业水平的产品设计。

（2）研究了提高泵过流部件表面粗糙度的解决方法，研究了消失模铸造（熔模铸造）工艺和叶轮钢板焊接工艺。

使用消失模工艺生產的铸件表面精细，粗糙度明显降低，同时避免了粘砂、铸瘤等的沙铸缺陷。使用叶轮钢板焊接工艺生产的叶片基本没有产生角变形，前、后盘也没有出现波浪变形。叶轮的强度提高，寿命延长，质量提高，并为窄流道及三元流叶轮的制造提供了便利条件。其质量完全满足设计要求。

（3）研究了泵开式实验台扩容改造，提升了泵性能试验和空蚀性能试验能力。

扩容改造后，不需临时拆卸和硬换管路就能试验现有的水泵的性能，提升了泵性能试验和空蚀性能试验能力。

2.2 技术指标

（1）泵效率较IS泵普遍高2～3%，个别泵高8%。

（2）泵进出口口径相同，且位于同一中心线上。

3 取得的成果

（1）新产品1项，即高效节能单级离心泵；（2）专利申请4项，其中申请发明专利1项，专利授权4项：具有查看水质的抽水泵ZL201410273273.3，一种增压离心泵ZL201520745380.1，一种稳定型单级单吸离心泵ZL201420683694.9，一种实时监测单级单吸离心泵ZL201420231332.6。

4 存在的问题及后续工作的设想

研究基本达到预期目标，从2014年开始自主研发到目前批量生产，公司投入了大量的技术力量以及资金支持。本产品技术在国内较为先进，项目技术填补了国内高效节能单级离心泵的技术空白，项目产品具有创新优势和竞争优势。但由于本产品的应用还处于初级阶段，市场方面需要进一步地开拓，产能还不能完全释放。目前，产品主要销往国外，产品已在多个国家得到了推广和应用。今后，将继续加大研发力度，增大推广应用力度，同时，开拓国内市场，并在此项目的基础上推陈出新，完善功能，满足市场的需求。