能源是發展國民經濟、改善人類生活水平的重要物質基礎。隨著我國經濟的高速發展和全球能源的日益減少，節約能源已成為人們關注的焦點。泵類產品屬于流體機械，國內的需求量非常大，每年發電量的20%——25%都消耗在泵類產品上。離心泵需求量占泵類產品50%左右，為我國經濟建設中必不可少的機械設備，因此針對離心泵開展的節能工作是非常重要和刻不容緩的。 1 離心泵節能工作的技術分析 近10年來，隨著科學技術的高速發展，產生了很多先進的科研成果和高水平的機械加工設備，對泵類產品的節能工作是非常有利的，主要體現在以下幾個方面。 1.1 設計技術的發展 計算機技術的迅猛發展為離心泵設計研究帶來了理想的手段.CAD,CFD技術在離心泵設計工作中的應用，對離心泵設計水平的提高有著非常重要的意義，為離心泵的節能工作帶來了良好的前景。 1.2 先進制造技術的發展 CAM技術的快速發展及其在泵類產品的生產中的應用，對離心泵效率技術指標的提高是非常有利的。目前泵行業中的部分企業已將該技術應用于水力模型模具的制作、零部件的制造加工，極大地提高水力尺寸的準確性和過流表面或流道表面的粗糙度精度，提高了效率指標。 1.3 相應配套技術的發展 與離心泵有關的配套技術最近得到了較大的發展，如電動機的設計與制造、自動調速、自動控制、自動報警、傳動系統、密封設計制造技術、新材料、試驗測試技術等等。這些技術的全面發展，有利于離心泵系統的效率指標、可靠性指標及其他性能指標的提高，促進了節能工作的開展。 2 高效節能的技術措施 幾十年來在技術設計方法上沒有大的突破，技術水平比較落后。到目前為止，離心泵的設計方法主要采用相似換算法和速度系數法。大量可靠的資料和豐富的實踐經驗是設計成敗的關鍵，設計人員應根據實際技術發展的需求，不斷提高設計水平。 2.1 CAD/CFD技術的應用 隨著計算機技術的迅速發展，CAD/CFD技術的誕生，有利于探索離心泵內部流動規律，并提高了離心泵設計方法的先進性。 現代的離心泵設計方法必須要結合先進的計算機技術和CAD/CFD技術。先進的計算機技術可以解決離心泵復雜的內部流動場的計算問題。應用CAD/CFD技術，我們可以進一步了解和掌握離心泵內部流動的客觀規律，以便進行離心泵的優化設計。CAD/CFD技術的特點和優勢對提高離心泵設計方法的技術水平是非常重要的。 現代的離心泵設計方法離不開離心泵的試驗手段。試驗是科學技術研究的重要手段，具有真實可靠的特點。CAD/CFD是以有限的信息系統來趨近真實的無限的信息系統。由于計算的數學模型、離散化過程、格式、網格生成和邊界條件處理等會產生人工誤差，從而偏離實際情況。CAD/CFD應用的成功與否需要得到試驗的驗證。 由此可見,現代的離心泵設計方法應該是傳統設計方法、CAD/CFD技術、試驗手段三者相結合的一種設計方法，三者缺一不可。 2.2 傳統設計方法的提高和改進 2.2.1 高汽獨性能的水力模型庫設計 汽蝕性能是離心泵性能中非常重要的一個技術指標，它的好壞主要由吸水室和葉輪進口的水力尺寸來決定。在相似換算法中，由于葉輪的進口尺寸不同、泵的轉速不同，葉輪的進口尺寸很難做到幾何相似，更談不上運動相似和動力相似.因此汽蝕性能的相似換算結果偏差比較大。以往建立的水力模型庫主要以效率指標為選擇條件，對于設計高汽蝕性能的泵，很難通過模型換算法滿足要求，應建立高汽蝕性能的水力模型庫。 2.2.2 全面合理的水力模型庫的建立 傳統水力模型庫選擇模型時，參考的標準主要是泵的效率指標，以及其他許多因素需要考慮進去，如泵性能曲線、泵的性能參數的匹配性、泵結構因素等。 2.2.3 速度系數法的提高與改進 根據離心泵的理論揚程方程以及設計經驗、試驗進行分析，影響速度系數的因素除了泵的比轉速以外，還有其他一些重要因素。其中，影響出口圓周速度系數的主要因素有泵的結構、葉片出口安放角、葉片數等;影響進口速度系數的主要因素有泵的結構、葉片進口沖角、葉片數等。應分析統計這些因素的影響程度，并總結出影響因素的變化規律，確定標準速度系數曲線對這些因素的大小取值范圍。根據影響程度的規律進行修正，這樣將顯著地提高速度系數法的準確度。 2.3 CAM技術在泵制造過程中的應用 在產品的制造過程中，CAM計算機輔助制造是目前比較先進的一門技術，CAM技術在離心泵制造過程中的應用，將給離心泵的節能工作帶來非常理想的效果。目前在泵行業的一些骨干企業中，已陸續開展了這方面的生產實踐。 2.3.1 離心泵水力模型模具制作 離心泵的水力模型是決定產品的水力性能和技術水平高低的重要部件。水力模型零件由于內部流道形狀復雜，不易進行機械加工制造，大多數企業都采用鑄造零部件。在進行鑄造加工之前，首先要進行翻砂鑄造。傳統的模具制作基本上是采用手工制作，其不足之處就是誤差太大，不能準確地保證水力模型流動型線的形狀，效率偏低，水力性能不易保證。CAM技術的應用，將克服這些不足。 2.3.2 離心泵水力模型零部件加工制造 離心泵的水力模型零部件主要包括葉輪、泵體、導葉等。這些零部件的傳統加工制造方法，是通過鑄造形成毛坯件，再通過機械設備將毛坯件外形尺寸進行加工制造形成成品件。零部件的表面鑄造完成后就不再進行機械加工。由于模型的翻砂操作中的一些原因，表面尺寸會產生很大的誤差，同時粗糙度較差，對水力性能和效率帶來較大的影響，流量揚程不易保證。為此，泵行業針對此項不足，制定了相關的鑄造標準，但不能完全滿足要求。應用CAM技術，采用數控機械加工設備，可以直接將葉輪、泵體等零部件按設計要求的水力尺寸直接加工制造，高質量地保證流動型線的準確性，尺寸精度提高，表面粗糙度提高，流量、揚程得到保證，從而提高了效率。 2.3.3 其他零部件的加工制造 提高零部件的加工精度，減少轉子部件、定子部件的累計加工誤差，有利于提高離心泵整機的裝配質量，提高離心泵整機的水力性能。 2.4 提高鑄造技術水平 離心泵產品的主要零部件均為鑄造零部件，如，泵體、葉輪、泵蓋、軸承體、底座等。鑄造技術水平的高低直接影響零部件質量的好壞，鑄造水力模型的水力尺寸直接影響泵的性能參數，鑄造零部件內表面粗糙度的好壞與泵的效率指標有直接的關系，鑄造技術對泵的性能指標有著重要的影響。下面分幾個方面介紹鑄造技術水平提高的措施: 2.4.1 提高離心泵水力模型模具制造質量 離心泵水力模型模具制造質量的好壞，直接影響水力模型鑄造毛坯件的鑄造質量。傳統的水力模型模具均采用手工制作，制造的尺寸偏差較大，影響水力性能的技術指標。目前比較先進的制造方法是采用CAM技術，應用數控機械加工制造設備進行模具的加工制造，有利于提高離心泵的效率指標，效果非常好。 2.4.2 提高離心泵水力模型模具的材料等級 離心泵是一種消耗量大、應用面廣的通用機械產品，產品規格特別多，整個泵行業的泵性能規格達到上萬種，這樣就需要制作大量的水力模型模具。但每種規格的產品批量又不是很多，很多企業為了減少制造成本，材料上往往采用泵體是木質模具，葉輪是金屬模型，或者泵體是木質模具，葉輪的前后蓋板也是木質模具，葉輪葉片是金屬模具的方法。木質模具的尺寸偏差大，易產生變形，鑄造毛坯件的粗糙度也不好，與金屬模具相比各方面的性能都要相差很多。為了進一步提高水力模型的毛坯件質量，保證各項水力性能的技術指標，應大力提高離心泵水力模型模具的材料等級，使所有模具均采用金屬材料，但不足之處是增加制造成本。 2.4.3 采用先進的精密鑄造方法 傳統的鑄造方法是采用普通的砂型鑄造，鑄造毛坯件的質量比較差，鑄件的厚度偏大，浪費材料，增大成本，毛坯件尺寸誤差比較大，不易保證水力尺寸和水力性能，毛坯件的粗糙度不好，增加水力損失。先進的精密鑄造方法可以很好地克服以上的不足之處，如，提高砂子的質量，采用熔模鑄造的方法等等。 2.5 調節轉速的節能方法 調節轉速的方法具有良好的節能效果，這已被許多國內外生產實踐所證明。在許多泵的應用場合，有時需要泵的性能參數恒定不變，有時需要泵的性能參數根據使用條件進行變化，調節轉速可以達到這一目的，同時由于提高了管路效率，使裝置效率明顯提高。調速方式主要有以下幾個方面:①皮帶傳送的調速;②利用齒輪變速箱的調速;③利用液力聯軸器的調速;④柴油機的調速;⑤電動機的調速。 2.6 提高離心泵選型的設計水平 由于各種原因，在泵的選型設計方面存在著許多不合理的現象，從而造成能源浪費，給節能工作帶來了很大的影響。 2.6.1 離心泵選型應遵循以下原則 ①使用單位合理確定泵的性能參數和必備工作條件;②設計部門應合理確定泵的類型、參數，合理滿足現場使用條件;③全面考慮泵的最高效率及其范圍、實際使用效率指標;④進行技術經濟比較，從中選擇技術先進、經濟合理的方案。 2.6.2 提高離心泵系統運行的效率指標 離心泵的節能工作不應僅限于研究離心泵自身效率大小，應更廣泛地研究整個系統的各方面效率指標，從而做到整個系統的高效節能，這方面的潛力是比較大的。 3 高效節能的制約因素 離心泵高效節能工作的開展，在實際執行過程中還存在著許多制約因素，對此我們要正確認識問題所在，以便于采取相應措施開展工作。 3.1 節能意識淡化，缺乏相應的政策導向 一方面由于政府對節能工作的重視程度不夠，缺乏足夠的宣傳，造成人們對節能工作的認識不足。另一方面由于國家尚未出臺針對節能工作的政策和優惠措施，離心泵的使用單位在采購離心泵產品的過程中，不重視節能因素，而只考慮產品的使用條件。且由于高效節能的離心泵產品價格偏高，造成使用單位生產成本提高。為降低成本，使用單位一般不考慮節能指標，而選用價格低廉的離心泵產品。 3.2 傳統節能概念不正確 傳統的節能概念是提高離心泵的效率指標，實際上這樣的節能概念是不準確的。科學的節能概念不應僅考慮效率指標，還應考慮其他很多的內容，也就是在離心泵產品總的使用壽命內，盡量降低離心泵各種消耗成本，如，設計、制造、維護等方面的成本。 3.3 離心泵使用條件的復雜性 離心泵的使用條件是比較復雜的，需要離心泵具備各種性能，如，泵的水力性能技術指標、泵的材料、泵的密封性能、泵的可靠性性能、泵的總體結構、泵耐高溫性能等等，有些性能又是不便于實驗室檢測的，況且檢測的費用也特別昂貴。但是這些性能又是與離心泵系統節能有著重要的聯系，因此這種復雜性嚴重影響到節能工作的進一步發展，這也是離心泵節能工作得不到使用單位認可的一個原因。 4 結論 綜上所述，針對離心泵節能工作的開展，從技術層面上來看是完全可行的，具備這方面的技術力量，但從其他制約因素看，節能工作開展起來的阻力又是較大的。要想真正開展離心泵的節能工作，還要政府出面，采取一些強制性措施，出臺一些優惠政策，成立專門主管節能工作的職能部門，進行全民范圍內的廣泛宣傳，消除制約離心泵節能工作開展的不利因素，才能使節能工作進人良性循環狀態。