隨著世界信息革命席卷全球,再加上中國經(jīng)濟(jì)在新世紀(jì)高速發(fā)展,中國泵工業(yè)的設(shè)計(jì)制圖技術(shù)、冶煉鑄造技術(shù)、制造技術(shù)和泵測試技術(shù)都獲得了巨大進(jìn)步。
在制圖設(shè)計(jì)技術(shù)上,當(dāng)今中國泵公司,無論是大型還是小型企業(yè),不管是中高管理層,還是泵制造工廠或者車間,電腦應(yīng)用已經(jīng)普及。在泵技術(shù)或設(shè)計(jì)部門,CAD制圖技術(shù)也已普及,被廣大工程師所掌握,現(xiàn)今很難找出一塊圖版或一把丁字尺。現(xiàn)今制圖效率大大提高,而且圖面整齊、清潔,又省掉了描圖一道工序。
在葉片泵設(shè)計(jì)中,幾十年來一成不變的相似法、一元流線法和升力法,在新世紀(jì)也有了變化,只能作為初步設(shè)計(jì)了,緊接而來的新的設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生了:如逆設(shè)計(jì)法、可控速度矩法和優(yōu)化設(shè)計(jì)法等,被很多工程師所采用。
近年來,各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的葉片泵都已經(jīng)向高效先進(jìn)水力/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)趨勢快速發(fā)展。有些泵的設(shè)計(jì)有苛刻空間尺寸或安裝尺寸約束;有些泵只需要滿足最佳工況點(diǎn)的性能要求;有些則需滿足多工況點(diǎn)、特定的整個(gè)揚(yáng)程曲線;而有些泵則要求盡可能擴(kuò)大高效區(qū)范圍,這就促使一些公司引進(jìn)采用商業(yè)化的設(shè)計(jì)研發(fā)專用軟件和仿真軟件,如CN、CFX軟件等。這些軟件整合著多年設(shè)計(jì)、應(yīng)用和測試經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化完成設(shè)計(jì)并計(jì)算出泵流體部件幾何尺寸。這些三維水力模型可自動生成網(wǎng)格,從各種最先進(jìn)、成熟的湍流模型中選擇合適湍流模型,作CFD和FEA分析計(jì)算并作數(shù)據(jù)處理分析。整個(gè)過程快速、簡潔、較可靠。緊接著,葉輪數(shù)控加工編程模塊,可對葉輪快速加工模擬,檢查可能存在設(shè)計(jì)缺陷,幫助改進(jìn)設(shè)計(jì)。另外,也可以用激光快速成型儀制造葉輪模型,直接進(jìn)行精密鑄造再少切削加工便成??傊?,整個(gè)設(shè)計(jì)、加工研發(fā)周期大大縮短。這種設(shè)計(jì)數(shù)字化、信息化、現(xiàn)代化給葉片泵設(shè)計(jì)、制造帶來了巨大進(jìn)步。
在泵測試技術(shù)方面,這15年由于試驗(yàn)實(shí)行自動控制,對流量、揚(yáng)程、功率及轉(zhuǎn)速等進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集、控制,通過計(jì)算機(jī)自動監(jiān)測與控制技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)際處理、曲線繪圖、精度分析等工作,工作效率大大提高,也有效提高了測試精度。中國泵工業(yè)在這方面也獲得很大進(jìn)步,實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化。這是泵宏觀測試技術(shù)進(jìn)步,在微觀上,即在泵內(nèi)流場測試方面,有些泵公司也開展LDV或PIV在泵內(nèi)流場測試。
最近幾年,中國泵業(yè)中一些公司,如沈鼓集團(tuán)核電泵業(yè)有限公司,還非常重視流體力學(xué)、熱力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、轉(zhuǎn)子動力學(xué)等泵基礎(chǔ)性試驗(yàn)和研究。2011年開始,該公司已經(jīng)開始進(jìn)行國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目—高參數(shù)泵機(jī)械密封應(yīng)用基礎(chǔ)研究和國家973計(jì)劃項(xiàng)目—機(jī)械裝備再制造的基礎(chǔ)科學(xué)問題。
在新材料冶煉、鑄造、熱處理方面,新世紀(jì)的中國泵業(yè)也有突破,如天門泵業(yè)有限公司研制的“噴水推進(jìn)泵及其裝置SS2377超低碳雙相不銹鋼精密鑄件”在武漢通過國家級的國防科技成果鑒定。噴水推進(jìn)裝置廣泛應(yīng)用高速艦船,其材質(zhì)為超低碳雙相不銹鋼。該材質(zhì)冶煉、澆鑄、固熔熱處理技術(shù)是世界公認(rèn)的難題,僅有瑞典、日本、美國等少數(shù)國家掌握了其成型技術(shù)。該公司從研制D970型噴水推進(jìn)泵及其裝置中的全部超低碳雙相不銹鋼精密鑄件入手,對導(dǎo)葉體、葉輪和殼體等一系列精密鑄件進(jìn)行試制,掌握了利用精密樹脂砂型鑄造空間扭曲復(fù)雜薄壁翼型導(dǎo)葉片的整體成型技術(shù),鑄造的葉片翼型無需機(jī)加工。利用鑄造模擬仿真軟件對鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化,開發(fā)了階梯澆鑄、高溫打箱落砂等工藝方法,有效地防止了鑄件缺陷的產(chǎn)生,研制成功D970型噴水推進(jìn)泵及其裝置的SS2377超低碳雙相不銹鋼精密鑄件,實(shí)現(xiàn)了鑄件r/ɑ兩相相比和固熔熱處理溫度的優(yōu)化控制,其金相組織、晶間腐蝕、力學(xué)性能、鑄件射線探傷和水壓試驗(yàn)等指標(biāo)均經(jīng)過第三方檢測機(jī)構(gòu)檢驗(yàn),并經(jīng)中國船級社認(rèn)可。目前首創(chuàng)的單泵功率5000KW大功率噴水推進(jìn)泵及其裝置已成功應(yīng)用在中石油海上應(yīng)急救援的海軍高速三體搜救船上。
在制造技術(shù)上,泵行業(yè)各公司,尤其是一些重點(diǎn)骨干企業(yè),在近五年來,綜合實(shí)力全面提高,成批引入了數(shù)控機(jī)床,淘汰舊的機(jī)床。為了滿足核電用泵、火電用泵的高精度加工要求,進(jìn)口了鏜銑加工中心,如上海凱泉先后從國外進(jìn)口了德國九軸五聯(lián)動落地鏜銑加工中心;意大利六軸五聯(lián)動加工中心;德國六軸五聯(lián)動龍門鏜銑加工中心;意大利的4m重型高精立式車銑中心;意大利2.5m重型高精立式車銑中心等。這些先進(jìn)制造母機(jī)將全面提升了加工制造能力和制造水平。
隨著制造技術(shù)高速發(fā)展,中國泵產(chǎn)業(yè)始終長期徘徊在中、低端產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造,而大量高端產(chǎn)品一直依賴進(jìn)口的局面打破了。近年,南水北調(diào)、西氣東輸、大型火電、石化、核電和國防等重大工程啟動,尤其是核電用泵的首臺首套國產(chǎn)化和海軍艦艇泵噴設(shè)計(jì)、制造,推動我國高端泵設(shè)計(jì)制造長足進(jìn)步,水平和產(chǎn)品質(zhì)量都有了較大提高,研制出一大批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品,核電站用核二、三級泵,基本上實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,打破了國外的技術(shù)封鎖和市場壟斷。目前核電泵國產(chǎn)化率已達(dá)到了75%以上。