中国水泵及其电控系统的发展

生产电厂（包括核电）、冶金、石化等部门用具有高技术含量泵国企（如沈泵、石泵、湘电长沙水泵、上海电力修造厂等）维持生存， ITT 、 KSB 、茬原等世界泵企业（如上泵－ KSB 、 ITT南京古尔兹、嘉立特－茬原、博泵－茬原、大耐－苏尔寿（海密梯克、里瓦赫伯特）、佛泵－安德里兹、大连帝国、上海尼可尼等）逐步进入我国，民营泵企业快速发展。现国内泵企业约 1 000 家，占世界泵企业 10 000 家 1/10 ；国内泵产值 2004 年约 220 亿人民币，约占世界泵产值 270亿美元 1/10 ，世界泵企业产值约占世界泵总产值 22% ，我国泵企业产值也约占全国泵产值 22% 。 

  世界 2004 年按销售值排列泵企业(引自沈泵所 2005年上海行业协会资料)： 

  1 、美国 ITT （ 17. 01 亿美元）； 2 、美国 FLOWSERVE （ 10.3 亿美元）； 3 、丹麦格兰富（ 10.1 亿美元）； 4 、日本荏原（ 10.0 亿美元）； 5 、德国 KSB （ 9.0 亿美元）； 6 、瑞士苏尔寿（ 6.83 亿美元）； 7 、英国威尔（ 5.84 亿美元）； 8 、德国威乐（ 5.84 亿美元）； 9 、美国 IDEX （ 4.27 亿美元）； 10 、美国 PENTAIR （ 4.0 亿美元） 

  国内 2004 年按销售值排列前泵企业（因统计不全，可能有误，仅供参考）： 上海凯泉泵业集团；沈阳水泵厂有限公司；上海连成泵业有限公司；上海东方泵业有限公司；上海沪龙泵业有限公司；上海KSB ；上海电力修造厂有限公司；大耐泵业有限公司；石家庄泵业有限公司；湘电长沙水泵厂有限公司；博泵科技有限公司。 

  国内泵产值年增长率10.5% ，约为国家经济增长率1.5 倍，是世界泵年增长率4.3% 2.5 倍。建筑、电力、钢铁、石化、环保工业发展和向第三世界出口泵产品增加，这种快速增长形势将保持几年。 

  从区上看，江浙沪发展zui快，水泵年产值约占全国 60% ；上海泵年产值约占全国 20% ，按销售值排列*名有半数上海，上海逐渐成为全国泵业中心。   

  1、我国泵产品图样来源可分为联合设计、引进、自行开发等几种 

 （1）联合设计产品 以沈阳水泵研究所 为主研究单位，20 世纪 60~80 年代，组织有关泵厂进行了许多种泵联合设计。如 IS （IB）型单级单吸泵； IH 型化工泵； S（SH）型双吸离心泵； D （DG ）型节段式多级泵； W 型旋涡泵； Y 型油泵； JC 型深井泵； HW 型混流泵； QJ 型深井潜水泵； IR 型热水泵； BPZ 型喷灌自吸泵； FY 型耐腐蚀液下泵； 3G 型三螺杆泵等。 

  这些产品当时都是国内主导产品，至今仍生产，有些产品结构（造型）、性能指标比较落后，应当逐步用新型产品替代。 

  （2）引进产品 80 年代以前我国引进泵技术很少，到改革开放初期，大量从国外引进泵技术，并外国泵公司以合资或独资形式陆续进入我国，也带进了一些新泵产品技术。例如： 沈泵（上泵）－德国 KSB 公司锅炉给水泵；天津工业泵总厂－德国阿尔维勒公司螺杆泵；石泵－沃尔曼渣浆泵；石泵（天津电机厂）－德国里兹公司井用潜水电泵；上海电力修造厂－英国威尔公司锅炉给水泵；上海水泵厂－ KSB 公司冷凝水泵；长沙水泵厂－日本日立公司冷凝水泵；大连耐酸泵厂－瑞士苏尔寿公司 CZ 、 ZA （ZE）等化工流程泵；上海水泵厂泵－美国德来赛公司污水泵；佛山水泵厂－德国西门子公司水环真空泵；上海水泵厂－KSB 公司热水泵、船用泵；天津工业泵总厂－日本大晃公司船用泵；南京深井泵厂－德国 ABS 公司潜污泵；长沙水泵厂－美国英格索尔公司大型立式斜流泵；上海*水泵厂－英国 M·J 公司高扬程多级离心泵；襄樊五二五厂－法国 H·S 公司磷酸泵等。 

  引进这些泵产品，技术比较成熟，性能比较*，对推动我国泵技术发展起了重要作用，成为我国泵产品主体，至今仍大量生产。其中有产品结构或性能方面也存问题，应进一步改进。 

 （3）外国华合资（独资）泵企业产品 例如：沈阳飞力－潜水排污泵；苏州格兰富－冲压泵；上海KSB－Omega(RDL) 双吸泵、锅炉给水泵、冷凝泵；嘉立特（茬原）－化工流程泵；佛山（安德里兹）－纸浆泵；南京古尔兹－ ISO 型单级单吸离心泵、 P 型节段式多级离心泵；大连帝国－屏蔽泵；兰州耐驰－螺杆泵。

这些产品质量大都比国内产品好，尽管价格高，但销售情况很好。 

  （4）自行开发产品 AY 油泵； TSWA 多级离心泵； ZJ 渣浆泵；管道泵；直联离心泵；高楼给水泵；空调泵；潜水排污泵；立式排污泵；潜水轴流泵（混流泵）；双吸泵；纸浆泵等。   这些产品大部分通用化、标准化程度不高，性能也有待进一步提高。  2 

  引进产品和水泵制造企业进入，我国泵生产能力显著提高。国民经济部门主要关键用泵基本上都可以生产。例如：超临界锅炉给水泵（温度压力 25 ～ 35MPa ）；乙烯和加氢装置用高速泵、高压多级泵；钢厂高压除鳞泵；东深、南水北调工程用大型调水泵；矿用大流量高扬程（1000m ）排水泵；电厂用烟气脱硫泵；炼厂用高温油浆泵。   3CAD 

 （1）水泵模具、叶片和重要零件开始用数控机床加工，可以提高泵制造质量。 

 （2）水泵水力设计与绘型软件逐渐代替人工计算和绘图 有人问用这个软件设计泵效率有多高，这是外行人说话，再好软件也要人去使用，可以溶入设计者设计思想和经验，快速、准确。 

 （3）泵内流场计算从准三元非黏性流动向全三元黏性流动进展 准三元非黏性流动计算主要方法是S1 、 S2 两类流面迭代，它是把三维流动降维成二维，也就是用子午面（轴面）和任意转面（流面）上流动进行迭代求解，解决三维流动问题。把复杂三维流动简化成二维求解，使解精度受到影响。 近年计算流体动力学（ Computational Fluid Dynamics ） , 简称 CFD 问世，为流体机械流场计算提供了新思路和手段。 

 （4）优化设计方法 提高泵性能，许多学者进行了优化设计方法研究。归纳起来主要有以下几种方法：以模型统计资料为基础速度系数优化法；以水力损失zui小为目标损失极值优化法；以某一指标为目标函数准则筛选优化法。值说明是目前优化设计方法，可能只对具体泵设计有指导意义。另外 CFD 等*技术问世，很大程度上冲淡了对优化设计兴趣，近两年研究优化设计方法学者逐渐减少。 

 （5）内部流场测量 以前经常采用探针进行测量，控针本身对流动影响很大，另测量旋转流场转换装置也很复杂。进一步使用激光多普勒测速仪（ LVD ） ，它是用激光照射流动中粒子，光被粒子散射，散射成度测量流速。这种方法已经成熟并广泛应用，一般只测量一点速度某一分量。现开始使用粒子图象测速技术（ PIV ），其工作原理是流场中散布示踪粒子，用脉冲片光源照射流场，连续两次或多次曝光，粒子图象被记录底片上，由此获流场速度分布。这种方法突破传统单点测量限制，可瞬时无接触测量一个截面上速度分布，具有较高测量精度.  4 

  （1）我国自行总结出无堵塞泵设计方法，基本达到实用程度，国内广泛使用 设计方法主要包括：沿流道中线断面变化规律设计双流道叶轮；方格网保角变换方法设计螺旋离心式叶轮；叶轮外径、蜗室zui大外径和喉部面积三要素设计旋流式叶轮。 

  （2）低比转速泵理论和设计研究广泛而深入 无过载设计方法到推广应用，采用长短叶片和短叶片偏置取良好效果。  5 

  2004 年 9 月 25 日至 2005 年 1 月 16 日，全国 27 个模型，参加了*南水北调工程水泵模型天津同台测试。本次试验领导有力、组织严密、监督公正、数据准确。模型比转速 500 ～1500 ，基本复盖了轴流泵使用范围；和原模型相比，效率提高约 2% ，流量提高约 5% 。有 7 个模型角度平均效率超过 85% ，已达到国外同类模型*水平。国家南水北调等重要工程低扬程水泵，大部分将从这些模型中选用。     

1  泵是一种通用机械，应用非常广泛，新领域用泵不断出现。例如：心脏泵、喷水推进泵、计算机冷却泵、空调泵、导热油泵、油气混输泵、烟气脱硫泵、石油平台注水泵等。可能还存着应当用泵方而没有用泵，新用泵领域也会不断出现，这就需要我们注意发现并致力开发。  

2CFDPIV 

CFD 等新技术*性，不可否认，现各院校都有软件，都进行计算，研究生 50% 以上课题都与此有关。一项新技术从发展成熟有一个过程，目前应作为一种解决实际工程问题辅助手段，与传统设计方法配合使用。另外要尽量结合实际 ，否则就难以成熟和提高。开始阶段不要把题目选过大，有选一台泵从进口算到出口，一个泵站从进水池算到出水池，这样计算结果难以判断。像渣浆泵磨损部位、进水流道旋涡部位等很适合用 CFD 和 PIV 技术进行研究。还有，一些大泵厂应与有条件院校合作开展这方面研究工作。   3  

  要提高泵技术水平必须解决关键技术问题。例如：渣浆泵磨损机理研究；斜流泵水力模型研究；自吸泵简化结构、提率研究；便于检修、大流量、高扬程矿山排水泵和输油泵研究开发；新型船用泵研究开发；大型烟气脱硫泵、煤液化用高温、高压泵研究开发；屏蔽泵、磁力泵提高可靠性研究；新型计量泵（隔膜泵）研究开发；提高部分流泵效率研究等。  4 

  无锡亿志（新加坡独资）、扬州川源（台资）两个泵公司，利用国内技术、设备生产出可和*产品媲美泵产品，其原因有精品意识。  

  上海KSB公司Omega 双吸泵，28 个品种，共用 6 根轴，每种泵装 A 、B 两种叶轮，每种叶轮切割三次外径，这样每种泵有 8 条性能曲线，大幅度提高了泵使用范围。  

  南京古尔兹生产 ISO单级单吸离心泵， 39 个品种，共用 5 根轴，每种泵有 4 条性能曲线，结构紧凑、重量轻、体积小。  

  我国有些泵厂，有一个订货设计一种泵，做了一年泵，回过头来一看可能是一个泵一个样，制造成本高也就可想而知了。   

 纵观泵技术发展，许多是采用了复合技术结果。例如：   （1）离心叶轮和旋涡叶轮结合，成为离心旋涡自吸泵。   （2）射流喷头和离心泵结合，成为离心射流自吸泵。   （3）水泵叶轮和水轮机转轮结合，成为水轮泵。  

 （4）离心泵和活塞隔膜泵结合，构成一种强力自吸泵。   （5）诱导轮和离心轮结合，提高了泵抗汽蚀性能。  

 （6）双吸叶轮和单吸叶轮结合，能解决汽蚀和轴向力平衡问题。   （7）长短叶片结合使用，解决叶轮进口堵塞和出口扩散问题。   （8）短叶片向长叶片背面偏署，可防止轴向旋涡和出口流动分离。  

 （9）下装低扬程叶轮提液，上装高扬程叶轮加压长轴液下泵（双轮液下泵），解决长轴液下泵制造困难，运行不可靠问题。  

 （10）把机械密封动、静环装末级叶轮后密封环处，成为轴向力平衡装置，利用叶轮前、后压差平衡轴向力，如能解决动、静环磨损问题，经济效益十分显著。  

 （11）把平衡盘工作原理移置到叶轮后盖板处，形成径向、轴向两个间隙，可以像平衡盘一样自动平衡轴向力。当轴向力大时，叶轮向进口方向移动，轴向间隙增大，叶轮后面压力降低，叶轮向后移动。反之亦然（见图 5 ）。  

 （12）糊状填料密封，这种密封美国赤士顿公司首先使用，并我国销售，它是由石墨、纤维、四氟乙烯、硅胶等组成糊状物，使用过程中，可以用注射枪注入（补充）。据说有些情况下用，效果不错。尽管目前还不能所有泵上使用，这种思路十分可贵，有希望成为密封技术一项突破。   （13）渣浆泵叶轮采用扭曲叶片，可能会符合流动状态而减轻磨损，并能提率。  

 采用复合技术成功实例不胜枚举，要用好用活复合技术，要求有较宽知识面，并敢于仓新。