大型低扬程排灌泵站选型研究.ppt

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1、大型低扬程排灌泵站选型研究大型低扬程排灌泵站选型研究日立泵制造日立泵制造(无锡无锡)有限公司有限公司2009年年6月月5日日1第一部分：排灌泵站选型研究第二部分：国内大型泵站情况第三部分：大型泵设计及制造2排灌泵站选型研究排灌泵站选型研究立式全调节导叶式混流泵立式全调节导叶式混流泵立式全调节轴流泵立式全调节轴流泵潜水泵及斜式轴流泵潜水泵及斜式轴流泵3排灌泵站选型研究排灌泵站选型研究立式全调节混流泵立式全调节混流泵 导叶式混流泵由于其具有较宽的高效区，效率高，良好的汽蚀性能导叶式混流泵由于其具有较宽的高效区，效率高，良好的汽蚀性能以及无明显的不稳定区，已在以及无明显的不稳定区，已在7.0m7.0

2、m以上扬程工况的用户中广泛采用。国以上扬程工况的用户中广泛采用。国内先进的混流泵模型的效率一般比轴流泵模型效率高约内先进的混流泵模型的效率一般比轴流泵模型效率高约2 23%3%，通常轴，通常轴流泵效率对扬程的变化比较敏感，扬程变化流泵效率对扬程的变化比较敏感，扬程变化0.5m,0.5m,效率就要下降效率就要下降1.51.52%2%，而混流泵只有，而混流泵只有0.5%0.5%左右。轴流泵的不稳定区（驼峰区）相当明显，通左右。轴流泵的不稳定区（驼峰区）相当明显，通常超过设计扬程常超过设计扬程1.5m1.5m时就开始出现，严重时影响机组的稳定运行。轴流时就开始出现，严重时影响机组的稳定运行。轴流泵有

3、两种汽蚀情况：一是叶片的汽蚀，发生在叶片的背面；一种是间隙泵有两种汽蚀情况：一是叶片的汽蚀，发生在叶片的背面；一种是间隙汽蚀，发生在叶轮外缘。混流泵叶片约有汽蚀，发生在叶轮外缘。混流泵叶片约有1/41/4起诱导轮作用，同时叶片起诱导轮作用，同时叶片轴线与主轴线呈轴线与主轴线呈5555夹角，因此，由于以上两种原因改善了混流泵的汽夹角，因此，由于以上两种原因改善了混流泵的汽蚀性能。蚀性能。4排灌泵站选型研究排灌泵站选型研究 立式全调节轴流泵立式全调节轴流泵 立式全调节轴流泵在模型研究上比较完善，比转速从立式全调节轴流泵在模型研究上比较完善，比转速从50050016001600，基，基本上每提高本上

4、每提高5050，就可选择不同的模型，由于传统运用较多，结构上已相，就可选择不同的模型，由于传统运用较多，结构上已相当完善，体现有比较高的可靠性。因此，不同扬程工况的用户，尤其是当完善，体现有比较高的可靠性。因此，不同扬程工况的用户，尤其是排涝泵站，扬程低，流量大，适合采用轴流泵，排涝泵站，扬程低，流量大，适合采用轴流泵，2020世纪后期国内建设的世纪后期国内建设的大型泵站，扬程从大型泵站，扬程从1 110m10m，立式轴流泵占，立式轴流泵占90%90%以上，结构简单、运行可靠、以上，结构简单、运行可靠、模型研究完善是轴流泵的典型特征，但由于其效率偏低，装置效率一般模型研究完善是轴流泵的典型特征

5、，但由于其效率偏低，装置效率一般超不过超不过70%70%，变工况运行（扬程变化）适应性差，过度过程不稳定制约了，变工况运行（扬程变化）适应性差，过度过程不稳定制约了轴流泵应用领域。轴流泵应用领域。5排灌泵站选型研究排灌泵站选型研究潜水泵泵及斜式轴流泵潜水泵泵及斜式轴流泵 大大型型潜潜水水泵泵泵泵国国内内运运用用不不是是很很多多，从从技技术术上上来来讲讲，国国内内潜潜水水泵泵已已日日趋趋完完善善，但但由于受维修因素影响，大型潜水泵的运用大大滞后其他泵型的发展。由于受维修因素影响，大型潜水泵的运用大大滞后其他泵型的发展。本本公公司司与与合合肥肥电电机机厂厂在在2003年年联联合合开开发发了了1.8

6、m潜潜水水泵泵已已成成功功运运用用,采采用用的的是是齿齿轮轮箱箱传传动动方方式式,功功率率500kw,与与传传统统意意义义上上的的潜潜水水泵泵有有较较大大的的区区别别,1000kw功功率率的的潜潜水水泵目前国内运用不多泵目前国内运用不多.6 斜斜式式泵泵目目前前国国内内运运用用比比较较多多，结结构构型型式式有有1515、3030、4545，传传动动方方式式有有直直接接传传动动，齿齿轮轮箱箱减减速速传传动动；调调节节方方式式有有全全调调节节和和半半调调节节；水水导导轴轴承承有有非非金金属属水水润润滑滑轴轴承承，油油（油油脂脂、稀稀油油）润润滑滑金金属属轴轴承承，叶叶轮轮直直径径从从1.61.64

7、.1m,4.1m,设设计计制制造造、加加工工工工艺艺、安安装装运运行行已已日日趋趋完完善善。大大型型斜斜式式轴轴流流泵泵由由于于其其良良好好的的水水力力性性能能、较较小小的的开开挖挖深深度度、厂厂房房高高度度低低、机机组组受受力力均均匀匀等等优优点点，越越来来越越受受到到不不同同用用户户的的高高度度关关注注，尤尤其其是是低低扬扬程程（3m3m），大大流流量量工工况况下下，在在传传统统立立式式、卧卧式式机机组组不不适适应应使使用用，贯贯流流机机组组又又不不十十分分完完善善的的情情况况下下，斜斜式式机机组组是是一一种种比比较较好好的的选选择择。目目前前国国内内最最大大的的斜斜式式机机组组叶叶轮轮直

8、直径径4.1m4.1m斜斜1515安安装装，水水泵泵设设计计扬扬程程1.8m,1.8m,单单泵泵流流量量50m50m3 3/s/s，安安装在苏州太浦河装在苏州太浦河,已投入商业运行。已投入商业运行。7国内大型泵站情况国内大型泵站情况 2020世纪世纪9090年代开始，国内大型泵的结构形式有了较快的发展，尤其年代开始，国内大型泵的结构形式有了较快的发展，尤其是低扬程泵，据不完全统计，上世纪是低扬程泵，据不完全统计，上世纪9090年代以后国内新建的叶轮直径年代以后国内新建的叶轮直径2.5m2.5m以上的大型泵站有以上的大型泵站有1818座，其中立式轴流泵七座，占座，其中立式轴流泵七座，占38.8%

9、38.8%；斜式泵；斜式泵六座，占六座，占33.3%33.3%，其中，其中1515斜式轴流泵齿轮箱间接传动四座，斜斜式轴流泵齿轮箱间接传动四座，斜3030、斜斜4545轴流泵直接传动各一座；灯泡直接传动贯流泵一座，各占轴流泵直接传动各一座；灯泡直接传动贯流泵一座，各占5.5%5.5%；立式开敞式轴流泵四座，占立式开敞式轴流泵四座，占25%25%，基本都是低扬程，基本都是低扬程 泵站（扬程泵站（扬程5m）。在机组叶片的调节方式上基本都采用机械调节系统在机组叶片的调节方式上基本都采用机械调节系统 ，到，到9090年代末期，年代末期，机械调节系统已比较完善，已用到机械调节系统已比较完善，已用到220

10、0kw2200kw。在泵组的材料选择以及工艺制造上，与传统比较也有了很大突破，在泵组的材料选择以及工艺制造上，与传统比较也有了很大突破，主要体现：叶片选用抗汽蚀性能好的不锈钢材料；叶轮外壳内衬不锈钢；主要体现：叶片选用抗汽蚀性能好的不锈钢材料；叶轮外壳内衬不锈钢；主轴轴颈堆焊硬质合金；轴衬选用船用尾轴轴承；流道采用流体数值计主轴轴颈堆焊硬质合金；轴衬选用船用尾轴轴承；流道采用流体数值计算；叶片采用五轴联动加工等，这些技术的采用，大大提高了我国大型算；叶片采用五轴联动加工等，这些技术的采用，大大提高了我国大型泵的制造水平，为南水北调东线工程机组的选型提供了良好的经验。泵的制造水平，为南水北调东线

11、工程机组的选型提供了良好的经验。8大型泵设计及制造大型泵设计及制造 通通常常单单机机流流量量大大于于10m10m3 3/s/s，或或叶叶轮轮直直径径超超过过1.6m1.6m的的泵泵称称为为大大型型泵泵。我我国国的的大大型型泵泵技技术术起起步步上上世世纪纪6060年年代代，发发展展于于9090年年代代，到到本本世世纪纪初初已已初初步步形形成成立立、卧卧、斜斜三三大大系系列列，叶叶轮轮直直径径有有1.6m1.6m、1.8m1.8m、2.0m2.0m、2.5m2.5m、2.8m2.8m、3.0m3.0m、3.1m3.1m、3.2m3.2m、3.8m3.8m、4.0m4.0m、4.1m4.1m、4.5

12、m4.5m等等，以以满满足足不不同同用用户户的的需需求求。就就大大型型泵泵的的品品种种规规格格而而言言，无无疑疑本本公公司司是是走走在在国国际际前前列列，品品种种多多,规规格格齐齐.但但其其综综合合制制造造技技术术水水平平与与国国际际先先进进水水平平比比较较还还有有一一段段距距离离。这这是是由由于于长长期期以以来来大大型型泵泵服服务务的的主主要要对对象象是是水水利利系系统统，用用途途一一般般以以排排涝涝为为主主，投投资资主主体体是是国国家家，产产生生的的效效益益是是间间接接效效益益、社社会会效效益益，加加上上客客观观上上年年运运行行时时间间较较短短，甚甚至至几几年年用用一一、两两次次，因因而而

13、人人们们通通常常注注重重的的是是泵泵站站的的投投资资规规模模，在在市市场场经经济济不不很很规规范范的的招招投投标标中中，价价格格起起着着重重要要作作用用，很很少少注注重重泵泵的的制制造造技技术术提提高高，由由于于大大型型泵泵向向电电厂厂、市市政政、船船厂厂等等领领域域的的拓拓展展，泵泵的的制制造造技技术术随随着着不不同同用用户户、不不同同时时期期要要求求逐逐步步提提高高，但但提提高高的的幅幅度度是是有有限限的的，与与国国际际先先进进制制造造技技术术相相比比还还存存在在相相当当大大的差距的差距。9大型泵设计及制造大型泵设计及制造一、设计技术差距一、设计技术差距 泵的设计技术有两部分：一是水力元件

14、设计，二是结构设计。泵的水力元件设计泵的设计技术有两部分：一是水力元件设计，二是结构设计。泵的水力元件设计我国在我国在2020世纪世纪8080年代有一套完整的产、学、研体系，大型泵的水力元件研究以及应年代有一套完整的产、学、研体系，大型泵的水力元件研究以及应用能得到及时有效保证。市场经济以来，这套体系逐步瓦解，到现在已不复存在，用能得到及时有效保证。市场经济以来，这套体系逐步瓦解，到现在已不复存在，造成水力元件产、学、研的严重脱钩。这是由于（造成水力元件产、学、研的严重脱钩。这是由于（1 1）水力元件研究的前期投入比较）水力元件研究的前期投入比较大，而产生的经济效益不显著，或者没有效益，导致企

15、业基本不再从事水力元件的大，而产生的经济效益不显著，或者没有效益，导致企业基本不再从事水力元件的研究。（研究。（2 2）科研院校研究的水力元件由于缺少与市场沟通，与企业的产权转换又缺）科研院校研究的水力元件由于缺少与市场沟通，与企业的产权转换又缺乏协调，研究与开发是两个完全不同的部门。（乏协调，研究与开发是两个完全不同的部门。（3 3）我国的市场机制不允许有充足的）我国的市场机制不允许有充足的时间来进行前期研究，项目立项、审批周期长，还要招投标，确定中标后给企业的时间来进行前期研究，项目立项、审批周期长，还要招投标，确定中标后给企业的制造周期往往是很短的，这些都严重制约了水力元件的研究和运用。

16、（制造周期往往是很短的，这些都严重制约了水力元件的研究和运用。（4 4）科研院校）科研院校研究的模型单纯追求效率，且缺少公正的评定机构对效率进行评定，对结构与强度研究的模型单纯追求效率，且缺少公正的评定机构对效率进行评定，对结构与强度的研究较少，造成实际运用的困难。因此，目前我们水力元件的水平除高比转速模的研究较少，造成实际运用的困难。因此，目前我们水力元件的水平除高比转速模型外充其量只能是国际中等水平。型外充其量只能是国际中等水平。10大型泵设计及制造 国国外外泵泵制制造造企企业业通通常常有有自自己己完完整整的的研研发发机机构构，项项目目的的研研究究有有较较强强的的针针对对性性，也也就就是是

17、说说项项目目从从立立项项开开始始就就确确定定了了项项目目的的实实施施企企业业。因因此此，国国外外泵泵制制造造企企业业的的研研发发机机构构是是相相当当庞庞大大的的，其其水水力力研研究究如如流流体体数数值值计计算算、流流场场分分析析、三三维维动动态态演演示示、模模型型制制作作与与测测试试技技术术等等技技术术是是相相当当高高的的。目目前前，这这些些技技术术在在我我国国只只有有在在科科研研院院校校里里有有，而而且且是是起起步步阶阶段段，泵泵制制造造企企业业内内这这些些技技术术还还很很不不完完善善。这这是是水水力力元元件件研研究究上的差距。上的差距。结结构构设设计计的的差差距距就就更更大大。大大型型泵泵

18、的的结结构构设设计计国国外外是是很很重重视视的的，这这是是因因为为好好的的结结构构设设计计在在保保证证泵泵可可靠靠运运用用条条件件下下，可可以以大大大大降降低低原原材材料料成成本本。我我国国的的大大型型泵泵结结构构设设计计运运用用经经验验设设计计比比较较多多，运运用用理理论论设设计计比比较较少少，而而国国外外的的设设计计方方法法通通常常运运用用的的是是有有限限元元设设计计法法，把把泵泵体体分分成成若若干干个个小小单单元元，进进行行分分析析设设计计，同同时时在在计计算算机机上上可可以以进进行行演演示示，模模拟拟出出泵泵运运行行中中各各部部件件的的受受力力情情况况、应应力力分分布布、振振动动频频率

19、率等等。这这些些技技术术在在我我国国大大型型泵泵制制造造业业还还是是空空白白或或尚尚在在起起步步阶阶段段。设设计计技技术术的的差差距距造造成成设设计计成成本本的的差差距距，国国外外公公司司通通常常都都要要考考虑虑设设计计费费用用，这这一一费费用用通通常常要要占占到到总总标标的的20%20%25%25%，国内的业主方是不考虑，因而通常是没有这一项费用的。，国内的业主方是不考虑，因而通常是没有这一项费用的。11大型泵设计及制造二、工艺制造差距二、工艺制造差距 制制造造工工艺艺取取决决于于工工艺艺手手段段和和工工艺艺设设备备。我我国国大大型型泵泵的的制制造造工工艺艺手手段段还还是是比比较较落落后后的

20、的，大大型型铸铸件件除除树树脂脂沙沙造造型型比比较较先先进进外外，一一般般没没有有大大型型铸铸件件的的热热处处理理和和喷喷沙沙等等后后处处理理设设备备，而而且且为为了了降降低低成成本本，一一般般大大型型铸铸件件仍仍为为传传统统的的粘粘土土砂砂工工艺艺。为为提提高高大大型型件件内内、外外表表面面的的粗粗糙糙度度，国国外外的的表表面面涂涂层层工工艺艺运运用用已已相相当当普普及及，包包括括叶叶片片都都可可以以采采用用表表面面涂涂层层。我我国国的的其其他他制制造造业业中中也也开开始始采采用用该该种种工工艺艺。另另外外国国内内的的模模具具通通常常采采用用的的是是木木模模，而而提提高高铸铸件件表表面面质质

21、量量的的最最好好方方法法是是塑塑料料模模或或金金属属模模，但但塑塑料料模模或或金金属属模模铸铸件件制制造造周周期期长长，制制造造成成本本高高，影影响响泵泵组组的的交交货货期期和和价格。价格。工艺设备上，国外大型泵零部件的加工大多采用数控加工或专机加工，不工艺设备上，国外大型泵零部件的加工大多采用数控加工或专机加工，不论批量的大小，为提高大型泵的制造质量，专用工装、工夹使用较多，而国内论批量的大小，为提高大型泵的制造质量，专用工装、工夹使用较多，而国内由于受到泵制造价格因素影响，专用工装、工夹在泵制造成本中一般不予考虑，由于受到泵制造价格因素影响，专用工装、工夹在泵制造成本中一般不予考虑，因此很

22、少使用，专机就更少。如叶片的表面数控加工，因此很少使用，专机就更少。如叶片的表面数控加工，2020世纪最好的办法是仿世纪最好的办法是仿型铣，本世纪初才开始采用外协三坐标联动加工，目前已提高为五坐标联动加型铣，本世纪初才开始采用外协三坐标联动加工，目前已提高为五坐标联动加工，这将使泵的内在质量有着质的提高。因此，国内外大型泵制造差距主要还工，这将使泵的内在质量有着质的提高。因此，国内外大型泵制造差距主要还是制造设备上的差距，众所周知大型设备的投入会造成制造成本的大幅提高，是制造设备上的差距，众所周知大型设备的投入会造成制造成本的大幅提高，就拿国内泵行业与水轮机行业比较，差距也是相当大的，这也是为

23、什么水轮机就拿国内泵行业与水轮机行业比较，差距也是相当大的，这也是为什么水轮机比泵价格高的原因所在。以吨位价来分析：水轮机约比泵价格高的原因所在。以吨位价来分析：水轮机约3.53.5 16 16万元万元/吨，而泵为吨，而泵为1.51.52.52.5万元万元/吨，有时甚至不足吨，有时甚至不足1.51.5万元万元/吨吨.12 大型泵设计及制造三、其他方面的差距三、其他方面的差距 外外国国公公司司到到国国内内来来的的售售后后服服务务通通常常是是有有偿偿服服务务，而而且且费费用用比比较较高高。这这部部分分的的费费用用主主要要有有三三块块：一一是是派派驻驻工工程程师师来来监监造造、安安装装指指导导；二二

24、是是设设计计联联络络、试试验验验验收收、出出厂厂验验收收等等；三三是是人人身身意意外外保保险险以以及及所所提提供供产产品品设设备备的的意意外外保保险险等等。一一般般在在泵泵价价格格中中有有体体现现，占占总总标标的的约约30%30%，以以宝宝应应站站为为例例，上上述述费费用用占占国国外外制制造造部部分分的的31.4%31.4%。而而国国内内这这部部分分的的费费用用通通常常是是不不予予考考虑虑或或象征性地收取少量费用。象征性地收取少量费用。外外国国公公司司在在市市场场经经济济条条件件下下能能生生存存发发展展几几十十年年甚甚至至上上百百年年，诚诚信信是是很很可可贵贵的的一一部部分分。国国内内的的市市

25、场场经经济济很很不不规规范范，招招投投标标恶恶意意竞竞争争，用用户户所所提提要要求求百百分分之之百百满满足足，这这也也是是应应标标的的必必要要条条件件，真真正正能能否否满满足足最最终终是是没没有有职职能能部部门门去去考考证证和和追追究究的的，即即使使不不能能满满足足又又能能如如何何。外外国国公公司司不不是是这这样样的的，对对业业主主方方所所提提要要求求能能满满足足的的就就承承诺诺，承承诺诺了了就就一一定定要要兑兑现现，不不能能满满足足的的与与客客户户解解释释清清楚楚，若若客客户户坚坚持持要要达达到到要要求求，就就会会放放弃弃这这一一合合同同。国国内内公公司司通通常常承承诺诺是是一一回回事事,能

26、能否达到又是一回事。否达到又是一回事。正正是是有有这这些些差差距距的的存存在在,为为缩缩短短与与国国际际大大型型泵泵设设计计制制造造的的差差距距,原原锡锡泵泵制制造造有有限限公公司司与与日日立立公公司司合合资资组组建建了了日日立立泵泵制制造造(无无锡锡)有有限限公公司司,吸吸收收国国外外先先进进的的设设计计与与制制造造技技术术,采采用用国国外外先先进的质量管理体现进的质量管理体现,为我国的大型泵制造技术的提高作出积极的努力为我国的大型泵制造技术的提高作出积极的努力.13大型泵设计及制造14大型泵设计及制造15大型泵设计及制造16大型泵设计及制造17大型泵设计及制造18大型泵设计及制造19大型泵设计及制造20大型泵设计及制造21 大型泵设计及制造22 大型泵设计及制造23大型泵设计及制造24大型泵设计及制造25大型泵设计及制造26大型泵设计及制造27