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泵類產品節能減排發展需技術創新

來源: 發表時間:2018-01-12

中國汽車工程學會理事長付于武不久前表示,2050年之前,電驅動依然無法全面取代內燃機驅動,在此期間,水泵、機油泵也將面對輕量化、模塊化發展的挑戰。

要引領內燃機行業水泵和機油泵行業的潮流,準確把握泵技術的發展趨勢是基本功。泵技術的發展一如其他產業的發展一樣,是由市場需求的推動取得的。如今,在以環保、電子等領域高科技發展及世界可持續發展為主所產生的巨大需求的大背景下,對于包括泵行業在內的許多行業或領域都帶來了技術的飛速變革和發展。

節能減排需要技術創新

隨著技術的不斷進步,泵類產品必將向智能化方向發展,能夠對壓力、流量、溫度和振動等參數進行監測;能夠對泵的軸、軸承和密封狀況進行評估;能夠對故障的原因進行診斷等。磁力泵、隔膜泵行業的技術發展將集中體現在設計電子調節系統、改善驅動裝置和尋求新的材料等方面。

理論與設計方法的科學化很有必要。因此必須加強泵的基礎理論研究,注重交叉學科、邊緣學科、新興學科的相互滲透。理論研究的重點是:泵內部流動的測量、數值模擬及性能預測;一元黏性流動的數值計算;多相流動的理論與應用;泵的優化設計及設計的多樣化。

生產和制造的高技術化是產品價廉物美的根本保證。通過利用先進的計算機輔助設計和計算機輔助制造技術,不僅保證了產品的設計質量,而且縮短了設計周期,大大提高了產品設計能力,實現了設計方案的最優化,確保了產品的可靠性。同時,計算機制造集成系統(CIMS)和虛擬技術的應用,大大地縮短了泵產品的生產周期,保證了產品的性能。

模塊化泵技術是泵業技術發展的一個重要趨勢。在模塊化泵系列中,只需要少數幾個零件就可以構成整個泵系列,從而可以降低生產成本,縮短交貨時間,減少零部件和備存的庫存,而個性化的發展則要求產品逐漸趨向于朝多品種、小批量的方向發展。

近年來,各種新材料的開發和應用是推動泵技術發展的一個重要因素。泵的零部件采用了各種各樣的新材料,所帶來的好處主要是延長了泵在腐蝕性介質中的使用壽命和可靠性,并擴展了泵的使用范圍。同時,涂覆技術和材料的表面處理技術在改善泵的流動特性和耐腐蝕性方面變得日益重要,具有廣闊的應用前景。

傳統制造與信息技術結合

進入信息時代的今天,泵的設計人員早已經利用計算機技術來進行產品的開發設計(如CAD的利用),大大提高了設計本身的速度,縮短了產品設計的周期。而在生產為主的制造當中,以數控技術CAM為代表的制造技術業已深入到泵的生產當中。但是,從日前國內的情況看,數控技術CAM主要應用在批量產品的生產上。對于單件或小批的生產,目前CAM技術尚未在泵行業當中普遍實施,單件小批的生產仍舊以傳統生產設備為主。

由于市場要求生產廠商的貨期盡可能縮短,尤其對于特殊產品(針對用戶要求生產的產品)供貨周期縮短,必然要求泵的生產企業加速利用CAM技術甚至是計算機集成制造系統(CIMS)、柔性制造(FMC和FMS)對從設計到制造模具、零件加工等各環節協調一致處理,保證一旦設計完成,產品零部件的加工也趨于同期完成,以確保縮短產品的生產周期。

與此同時,除利用計算機制圖外還將在計算機這個載體上實現產品的強度分析、可靠性預估和三維立體設計,將原來需要在生產中發現和解決的工藝問題、局部結構問題及裝配性問題等方面提至生產前進行防范,縮短產品的試制期。

在產品出現多元化的同時,泵作為通用產品,總體總量依舊巨大。在市場中,除出現技術性競爭外,產品的價格競爭尤其是通用化產品的價格競爭是必然趨勢。在產品出現多元化的趨勢下,要實現產品價格的競爭優勢,提高產品零部件的標準化程度,實現產品零部件的模塊化是必須的。在眾多零部件實現模塊化后,通過不同模塊的組合或改變個別零件的特性,以實現產品的多元化。同時,只有當零部件標準化程度提高后才有可能基于產品的多元化基礎上實際規模化的零部件生產,用以降低產品的生產成本和形成產品的價格競爭優勢,也可以在產品多元化的基礎上進一步地縮短產品的交貨周期。

所謂泵的內在特性是指包括產品性能、零部件質量、整機裝配質量、外觀質量等在內的產品固有特性,或者簡稱之為品質。在這一點上,是目前許多泵生產廠商所關注的,也是努力再提高、改進的方面。而實際上,我們可以發現,有許多的產品在工廠檢測符合發至使用單位運行后,往往達不到工廠出廠檢測的效果,發生諸如過載、噪聲增大、使用達不到要求、壽命降低等方面的問題;而泵在實際當中所處的運行點或運行特征,我們稱之為泵的外在特性或系統特性。

技術人員在進行產品設計時,為提高某一產品的百分之一效率常常花費不少心思;而泵運行如果偏離設計的高效點,實際運行的效率遠不止降低百分之一。現在,泵生產廠家同時為用戶配套包括變頻在內的控制設備及成套設備,實際上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基礎上,再關注泵的集中控制系統,提高整個泵及泵站運行效率,則是在泵的外在特性的追求上更上一層樓。

從銷售角度看,推銷產品即是在推銷泵的內在特性;而關注泵的外在特性則是生產廠商不僅是推銷產品,更是在推銷泵站(成套項目)。從使用角度看,好的產品必定是適合運行環境的產品而非出廠檢測判別的產品。

正如科學技術的發展一樣,現階段科技領域中交叉學科、邊緣學科越來越豐富,跨學科的共同研究是十分普遍的事情,作為泵產品的技術發展亦是如此。以屏蔽式泵為例,取消泵的軸封問題,必須從電機結構開始,僅局限于泵本身是沒有辦法實現的,解決泵的噪聲問題,除解決泵的流態和振動外,同時需要解決電機風葉的噪聲和電磁場的噪聲;提高潛水泵的可靠性,必須在潛水電機內加設諸如泄漏保護、過載保護等措施;提高泵的運行效率,需借助于控制技術的運用等等。這些無一不說明要發展泵技術水平,必須從配套的電機、控制技術等方面同時著手,綜合考慮,最大限度地提升機電一體化綜合水平。

過去的十多年來,新材料和新工藝的運用是推動泵技術發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、耐高溫等環境上都發揮了突出的作用。同時新工藝的運用,又更好地使新材料運用到泵的零部件乃至整個泵當中。如國外有些廠商已設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的泵在強度上毫不遜色,在耐蝕耐磨上更勝一籌。又比如利用新的表面涂覆技術和表面處理技術,同樣可解決泵的抗蝕和抗磨問題。隨著新材料的進一步發展和新工藝的深入運用,在泵領域內的應用將更加廣泛。

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