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泵类产品实现技术创新 向智能化发展

行业聚焦点中国仪表网2014年09月02日 09:41人气:3786

  【中国仪表网 行业聚焦点】如今,在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下,对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。泵类产品必将向智能化方向发展,能够对压力、流量、温度和振动等参数进行监测;能够对泵的轴、轴承和密封状况进行评估;能够对故障的原因进行诊断等。


  中国汽车工程学会理事长付于武不久前表示,2050年之前,电驱动依然无法全面取代内燃机驱动,在此期间,水泵、机油泵也将面对轻量化、模块化发展的挑战。
  
  要引领内燃机行业水泵和机油泵行业的潮流,准确把握泵技术的发展趋势是基本功。泵技术的发展一如其他产业的发展一样,是由市场需求的推动取得的。如今,在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下,对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。
  
  节能减排需要技术创新

        随着技术的不断进步,泵类产品必将向智能化方向发展,能够对压力、流量、温度和振动等参数进行监测;能够对泵的轴、轴承和密封状况进行评估;能够对故障的原因进行诊断等。磁力泵、隔膜泵行业的技术发展将集中体现在设计电子调节系统、改善驱动装置和寻求新的材料等方面。
  
  理论与设计方法的科学化很有必要。因此必须加强泵的基础理论研究,注重交叉学科、边缘学科、新兴学科的相互渗透。理论研究的重点是:泵内部流动的测量、数值模拟及性能预测;一元黏性流动的数值计算;多相流动的理论与应用;泵的优化设计及设计的多样化。
  
  生产和制造的高技术化是产品价廉物美的根本保证。通过利用先进的计算机辅助设计和计算机辅助制造技术,不仅保证了产品的设计质量,而且缩短了设计周期,大大提高了产品设计能力,实现了设计方案的最优化,确保了产品的可靠性。同时,计算机制造集成系统(CIMS)和虚拟技术的应用,大大地缩短了泵产品的生产周期,保证了产品的性能。
  
  模块化泵技术是泵业技术发展的一个重要趋势。在模块化泵系列中,只需要少数几个零件就可以构成整个泵系列,从而可以降低生产成本,缩短交货时间,减少零部件和备存的库存,而个性化的发展则要求产品逐渐趋向于朝多品种、小批量的方向发展。
  
  近年来,各种新材料的开发和应用是推动泵技术发展的一个重要因素。泵的零部件采用了各种各样的新材料,所带来的好处主要是延长了泵在腐蚀性介质中的使用寿命和可靠性,并扩展了泵的使用范围。同时,涂覆技术和材料的表面处理技术在改善泵的流动特性和耐腐蚀性方面变得日益重要,具有广阔的应用前景。
  
  传统制造与信息技术结合
  
  进入信息时代的今天,泵的设计人员早已经利用计算机技术来进行产品的开发设计(如CAD的利用),大大提高了设计本身的速度,缩短了产品设计的周期。而在生产为主的制造当中,以数控技术CAM为代表的制造技术业已深入到泵的生产当中。但是,从日前国内的情况看,数控技术CAM主要应用在批量产品的生产上。对于单件或小批的生产,目前CAM技术尚未在泵行业当中普遍实施,单件小批的生产仍旧以传统生产设备为主。
  
  由于市场要求生产厂商的货期尽可能缩短,尤其对于特殊产品(针对用户要求生产的产品)供货周期缩短,必然要求泵的生产企业加速利用CAM技术甚至是计算机集成制造系统(CIMS)、柔性制造(FMC和FMS)对从设计到制造模具、零件加工等各环节协调一致处理,保证一旦设计完成,产品零部件的加工也趋于同期完成,以确保缩短产品的生产周期。
  
  与此同时,除利用计算机制图外还将在计算机这个载体上实现产品的强度分析、可靠性预估和三维立体设计,将原来需要在生产中发现和解决的工艺问题、局部结构问题及装配性问题等方面提至生产前进行防范,缩短产品的试制期。
  
  在产品出现多元化的同时,泵作为通用产品,总体总量依旧巨大。在市场中,除出现技术性竞争外,产品的价格竞争尤其是通用化产品的价格竞争是必然趋势。在产品出现多元化的趋势下,要实现产品价格的竞争优势,提高产品零部件的标准化程度,实现产品零部件的模块化是必须的。在众多零部件实现模块化后,通过不同模块的组合或改变个别零件的特性,以实现产品的多元化。同时,只有当零部件标准化程度提高后才有可能基于产品的多元化基础上实际规模化的零部件生产,用以降低产品的生产成本和形成产品的价格竞争优势,也可以在产品多元化的基础上进一步地缩短产品的交货周期。
  
  所谓泵的内在特性是指包括产品性能、零部件质量、整机装配质量、外观质量等在内的产品固有特性,或者简称之为品质。在这一点上,是目前许多泵生产厂商所关注的,也是努力再提高、改进的方面。而实际上,我们可以发现,有许多的产品在工厂检测符合发至使用单位运行后,往往达不到工厂出厂检测的效果,发生诸如过载、噪声增大、使用达不到要求、寿命降低等方面的问题;而泵在实际当中所处的运行点或运行特征,我们称之为泵的外在特性或系统特性。
  
  技术人员在进行产品设计时,为提高某一产品的百分之一效率常常花费不少心思;而泵运行如果偏离设计的高效点,实际运行的效率远不止降低百分之一。现在,泵生产厂家同时为用户配套包括变频在内的控制设备及成套设备,实际上已介入到泵的外在特性的追求上了。在此基础上,再关注泵的集中控制系统,提高整个泵及泵站运行效率,则是在泵的外在特性的追求上更上一层楼。
  
  从销售角度看,推销产品即是在推销泵的内在特性;而关注泵的外在特性则是生产厂商不仅是推销产品,更是在推销泵站(成套项目)。从使用角度看,好的产品必定是适合运行环境的产品而非出厂检测判别的产品。
  
  正如科学技术的发展一样,现阶段科技领域中交叉学科、边缘学科越来越丰富,跨学科的共同研究是十分普遍的事情,作为泵产品的技术发展亦是如此。以屏蔽式泵为例,取消泵的轴封问题,必须从电机结构开始,仅局限于泵本身是没有办法实现的,解决泵的噪声问题,除解决泵的流态和振动外,同时需要解决电机风叶的噪声和电磁场的噪声;提高潜水泵的可靠性,必须在潜水电机内加设诸如泄漏保护、过载保护等措施;提高泵的运行效率,需借助于控制技术的运用等等。这些无一不说明要发展泵技术水平,必须从配套的电机、控制技术等方面同时着手,综合考虑,最大限度地提升机电一体化综合水平。
  
  过去的十多年来,新材料和新工艺的运用是推动泵技术发展的一个主要的因素。泵用材料从铸铁到特种金属合金,从橡胶制品、陶瓷等典型非金属材料到工程塑料,在解决泵的耐腐蚀、耐磨损、耐高温等环境上都发挥了突出的作用。同时新工艺的运用,又更好地使新材料运用到泵的零部件乃至整个泵当中。如国外有些厂商已设计并推出了全部采用工程塑料制成的泵。比用一般金属材料生产的泵在强度上毫不逊色,在耐蚀耐磨上更胜一筹。又比如利用新的表面涂覆技术和表面处理技术,同样可解决泵的抗蚀和抗磨问题。随着新材料的进一步发展和新工艺的深入运用,在泵领域内的应用将更加广泛。
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