我國泵技術的發展與（yǔ）展望
一、泵企業概況
生產電廠（包括核電）、冶金、石（shí）化等部門用的具有高技（jì）術含量泵的國企（如（rú）沈泵、石泵、湘電長沙水泵、上海電力修造廠等）維（wéi）持生（shēng）存， ITT 、 KSB 、茬原等世界著名泵企業（如上泵－ KSB 、 ITT 南京古爾茲、嘉立特－茬原、博泵－茬原、大耐－蘇爾壽（shòu）（海密梯克、裏（lǐ）瓦赫伯特）、佛泵－安德（dé）裏茲、大連帝國、上海尼可尼等）逐步進入我國，民（mín）營泵企業快速發展。現在國內泵企業約 1 000 家，占世界泵（bèng）企業 10 000 家（jiā）的 1/10 ；國內泵產值 2004 年約 220 億人民幣，約占世界泵（bèng）產（chǎn）值 270 億美元的 1/10 ，世界十大泵企業產值約占世界泵總產值的 22% ，我國十大泵企業的產值也約占全國泵產值的 22% 。
世（shì）界 2004 年按銷售值排列十大泵（bèng）企業（yè）（引自沈泵（bèng）所 2005 年 3 月上海行業會資料）：
1 、美國 ITT （ 17. 01 億（yì）美（měi）元）； 2 、美國 FLOWSERVE （ 10.3 億美（měi）元）； 3 、丹麥格蘭富（ 10.1 億美（měi）元）； 4 、日本（běn）荏原（ 10.0 億美元）； 5 、德國 KSB （ 9.0 億美元（yuán））； 6 、瑞（ruì）士蘇爾壽（ 6.83 億美元）； 7 、英國威爾（ 5.84 億美元）； 8 、德國威樂（ 5.84 億美元）； 9 、美國 IDEX （ 4.27 億美元）； 10 、美國（guó） PENTAIR （ 4.0 億（yì）美元）
國內泵產值年增長率 10.5% ，約為國家經濟增（zēng）長率的 1.5 倍（bèi），是世界（jiè）泵年增長（zhǎng）率 4.3% 的 2.5 倍。隨著建築、電力、鋼（gāng）鐵、石化、環保工業的發（fā）展和（hé）向第三世界出口（kǒu）泵產品的增加，這種快速增長的（de）形勢將保持（chí）幾年。
從（cóng）地區上在（zài）看，江浙滬發展快，泵年產值約占全國的 60% ；上海泵年（nián）產（chǎn）值約占全國的 20% ，按銷售值排列全國前十名有半數（shù）在上海，因而上海（hǎi）逐漸成為全國泵業的中心。
二、泵技術的現狀和發展
1、我國泵產品圖（tú）樣的來源可分（fèn）為聯合設計、引進（jìn）、自行開發等幾種。
（1）聯合設計產品 以沈（shěn）泵所為主的研究單位， 20 世紀 60~80 年代，組織有關泵（bèng）廠進行了許多種（zhǒng）泵的聯（lián）合設計。如 IS （ IB ）型單級單吸離心泵； IH型化工泵； S （ SH ）型雙吸離（lí）心泵； D （ DG ）型節段式多級泵； W型旋渦泵； Y 型油泵； JC 型深井泵； HW 型混流泵； QJ 型深井潛水泵； IR 型熱水泵； BPZ 型噴灌自吸泵； FY 型耐腐（fǔ）蝕液下泵； 3G 型三螺杆泵等。
這些產品當時都是國內的主導產品（pǐn），至今仍在生產，但是有些產（chǎn）品的結構（gòu）（造型）、性能指標比較落後，應當逐步（bù）用新型產品替代。
（2）引進產品 80 年代以前我國（guó）引進的（de）泵技（jì）術很少，到（dào）改革開放初（chū）期，大量（liàng）從國外引進泵技術，並隨著外國泵公司以合資或獨資的形式陸續進入我國，也帶進了一些新的泵產品技術（shù）。例（lì）如：
石泵－沃爾（ěr）曼的渣漿泵；石泵（天津電（diàn）機廠）－德國裏茲公司的井用潛水（shuǐ）電（diàn）泵；沈泵（上泵）－德國 KSB 公司的鍋（guō）爐給水（shuǐ）泵；上海（hǎi）電力修造（zào）廠－英國威爾公司的鍋爐（lú）給水（shuǐ）泵（bèng）；上海水（shuǐ）泵廠－ KSB 公司的冷凝水泵；長沙水泵廠－日本日立公司的冷凝水泵；大（dà）連耐酸（suān）泵廠－瑞士蘇爾壽公司的 CZ 、 ZA （ ZE ）等化（huà）工流程泵；上（shàng）海水泵廠泵－美國德來賽公司的汙（wū）水泵；佛山水（shuǐ）泵廠－德國西門子公司的水環式真空泵；上海水泵廠－ KSB 公司的熱水（shuǐ）泵、船用泵；天津工業泵（bèng）總廠－德國阿爾維勒公（gōng）司的螺杆泵（bèng）；天津工業泵總廠－日本大晃公司（sī）的船用泵；南京深井泵廠－德（dé）國 ABS 公司的潛水排汙泵；長沙（shā）水泵廠（chǎng）－美國英（yīng）格索爾（ěr）公司的大型立式斜流泵；上海第一水泵廠－英國 M · J 公司的高揚程（chéng）多級離心泵；襄樊五（wǔ）二五廠（chǎng）－法國 H · S 公司的磷酸泵等。
引進（jìn）的（de）這些泵產品，技術比較成熟，性能比較先進，對推動我國泵技術的（de）發展起了重要作用，成為我國泵產品的主體，至今仍大量生產。其（qí）中有的產品在結（jié）構或性能方麵也存在問題，應進一步改進。
（3）外國在華合資（獨資）泵企業的產品 例如：上海 KSB － Omega(RDL) 雙吸泵、鍋爐給水泵、冷凝泵；嘉立特（茬原）－化工流程（chéng）泵；佛山（安德裏茲）－紙漿泵；南京古爾茲－ ISO 型單級單吸離（lí）心泵、 P 型節（jiē）段式（shì）多級離心泵；大連帝國－屏蔽泵；沈陽飛力－潛水排汙泵；蘇州格蘭富－衝壓泵；蘭州耐馳－螺（luó）杆泵。
這些產品的質量大都比國內產品好，盡管價格高，但銷售（shòu）情況很好。
（4）自行開發產（chǎn）品 AY油泵； TSWA 多級離心泵； ZJ 渣漿泵（bèng）；管道泵（bèng）；直（zhí）聯（lián）管道（dào）泵；高樓給水泵；空調泵；潛（qián）水排汙泵；立式排汙泵；潛水軸流（liú）泵（bèng）（混（hún）流泵）；雙吸泵,紙漿泵等。
這些（xiē）產品大部分通用化、標準化程度不高，性能也有待進一步提高。
2、關鍵泵產品從部分進（jìn）口到（dào）現在基本（běn）全部國化
由於引（yǐn）進產品和 KSB 等著名企業（yè）的進入，我國泵的生產能力顯著提高。國民經（jīng）濟部門的主要（yào）關鍵用泵基本上都可以生產。例如：超臨界鍋爐給水泵（溫度壓力（lì） 25 ～ 35MPa ）；乙烯和加氫裝置用高速泵、高壓多級泵；鋼廠高壓除鱗泵；東深、南（nán）水北調工程用大型調水泵；礦用大流量高揚程（ 1 000m ）排水泵；電廠用煙氣脫硫泵；煉廠用高溫油漿（jiāng）泵。
3、以CAD為主的新技術廣泛應用
（1）泵的模具（jù）、葉片和重要零件開始用數控機床加工，從而可以提高泵（bèng）的製（zhì）造質量（liàng），圖 1 是用數控銑床加工（gōng）軸流（liú）泵葉（yè）片和（hé）用（yòng）於加工的葉片（piàn）三維圖。
（2）泵水力設計與繪型軟件逐漸代替（tì）人工計算和繪圖 有人問用這個軟件設計的泵效（xiào）率有多高，這（zhè）是外行（háng）人說的話，再（zài）好的（de）軟件也要人去使用，可（kě）以溶入設（shè）計者的設計思想和經驗，而且（qiě）快速、準確。圖 2 是用 JP1 軟件設計的螺旋離心泵葉輪水力圖，設計該圖隻需 10min ，人工設計（jì）可能要兩天。
（3）泵內流（liú）場（chǎng）計算從準（zhǔn）三元非黏性流動向全三元（yuán）黏性流動進展（zhǎn） 準三元非黏性（xìng）流動計算的主要方法是 S1 、 S2 兩類流麵（miàn）迭代，它是（shì）把三維流動降維成二維（wéi），也就是用子午麵（軸麵）和任意轉麵（miàn）（流麵）上的流動進行迭代求解，解決三維流動問（wèn）題。由於把複雜的三維流動簡化成二維求解，使得解的精度受到影響。 近年計算流（liú）體動（dòng）力學（ Computational Fluid Dynamics ） , 簡稱 CFD 問世，為流體機械流場（chǎng）計算提供了（le）新的思路和手段。用 CFD 進行（háng）流場計（jì）算（suàn），首先要把計算區域畫成（chéng）三維實體，然後生成網格 （ Grid Generation ），再用商用 CFD 軟件（jiàn） Fluent 等進行計算，見圖 3 。
（4）內部流場測量 以前經常采用探針進行測（cè）量，一方麵控針本身對流動的影響很大，另一方麵測量旋轉流場的轉換裝置也很複雜。進（jìn）一步使用激光多普勒測速儀（ LVD ） ，它是用激光照射流動中的粒子，光被粒子散射，根據散射的成（chéng）度測量流速。這種（zhǒng）方法已經（jīng）成熟並廣泛應（yīng）用，但是一般隻測量一點速度的某一分（fèn）量。現在開始使用粒子圖象測速技術（ PIV ），其工作原理（lǐ）是在流場中散（sàn）布示蹤粒（lì）子，用脈衝片光源照射流場，通過連續兩次或多次曝光，粒子圖象被記錄在底片上，由此獲得流場速度分布。這種方法突破傳統的單點測量的限製，可瞬時無接觸測（cè）量一個截麵上（shàng）的（de）速度分布，具（jù）有較高的測（cè）量精度.
（5）優化設計方法 為了提高泵的性能，許多學者進行了優化設計方法研究。歸納起來主要有以下幾種方法：以優秀模型統計資（zī）料為（wéi）基（jī）礎的速度係數優化法；以水力（lì）損失小為目標的損失極值優化法；以某（mǒu）一指標為目標函數的準則篩選優化法。值得說明的是目前的優化設計方法（fǎ），可能隻對具（jù）體（tǐ）泵的（de）設計有指導意義（yì）。另外 CFD 等先進技術的問世，在很大程度上衝淡了對優化設計的（de）興趣，近兩年研（yán）究優化設計方法的學者逐漸減少（shǎo）。
4、無堵塞泵和（hé）低轉速泵技術取得進展
（1）我國自（zì）行總結出的無堵塞泵設計方法，基本達到（dào）實用程度，國內廣泛使用 設計方法主要包括：沿流道中線斷麵（miàn）變化規律設計雙流道葉輪；方格網保角變（biàn）換方法設計（jì）螺（luó）旋離心式葉輪；根據葉輪外徑、蝸室大外徑和喉部麵積（jī）三（sān）要素（sù）設計旋流式葉（yè）輪。
（2）低比轉速泵理論和（hé）設計的研究（jiū）廣泛而深入 無過載設計方法得到推廣應用，采用長短葉片和短葉（yè）片偏置取得（dé）良好效果。
5、軸流泵模型達到國外同類模型的先（xiān）進水平
2004 年 9 月 25 日至 2005 年 1 月 16 日，全國 27 個模型，參（cān）加了水利部南水（shuǐ）北調工程水泵模型天津同台測試。本次試驗領導有（yǒu）力、組（zǔ）織（zhī）嚴密、監督公正、數據準確。模型比（bǐ）轉速 500 ～ 1500 ，基本複蓋了軸流泵的使用範圍；和原模型相比，效率提高（gāo）約 2% ，流量提（tí）高約 5% 。有 7 個模型的角度平均效率超過 85% ，已達到國外同類模型的先進水平。國家南水北調等重要工程（chéng）的低揚程水泵，大部分將從這些（xiē）模型中選用。
三、泵技術發展展望
1、注意發現和開發新領域用泵
泵是一種通用機（jī）械，應用非常廣泛，而且新領域用泵不斷出現。例如：心髒泵、噴水推進（jìn）泵、計算機冷卻泵、空調（diào）泵（bèng）、導熱油泵、油氣混輸泵、煙氣脫硫泵、石油平台注水泵等（děng）。可能（néng）還存（cún）在著應當用泵的地方而（ér）沒有用泵，新的用（yòng）泵領域也會不斷出現，這就需要我們注意發現並致力開發。
2、CFD、PIV等先進技術結合（hé）實（shí）際開展試驗研究
CFD 等新技術的先（xiān）進性，不可否認，現（xiàn）在各院校都有軟件，都在進行計算，研（yán）究生 50% 以上的課題都與此有關（guān）。一項（xiàng）新技術從發展成熟有一個過程，目前應（yīng）作為一種解（jiě）決實際（jì）工程問題的輔助手段，與傳統設（shè）計方法配合使用。另外要盡量結合實際 ，否則就難以成熟和提高。開（kāi）始階段不要把題目選得過大（dà），有的選一台泵從進口算到出口，一個泵站從進水池算到出水（shuǐ）池，這樣的計算結果難以判斷。像渣漿泵（bèng）的磨損部位、進水流道的旋渦部位等很適（shì）合用（yòng） CFD 和 PIV 技術進行研究。還有，一些大的泵廠應（yīng）與有條件的院校合作開展這（zhè）方麵的研究工作。
3、樹立精品意識，重視標準化、通用化
揚州川源（台資）、無錫億誌（新加坡獨資）兩（liǎng）個泵（bèng）公司，利用國內技術、設備生產（chǎn）出可和國外先進產（chǎn）品媲美的泵產品，其原因在於有精品（pǐn）意識。
上海（hǎi） KSB 公司的 Omega 雙吸泵， 28 個品種，共用 6 根軸，每種（zhǒng）泵裝 A 、B 兩種（zhǒng）葉輪，每種葉輪切割三次外徑，這樣一來每種泵有 8 條性能曲線，大幅度提高了（le）泵的使用範圍。
南京古爾茲生產的 ISO 單級單（dān）吸離心泵， 39 個品（pǐn）種，共用 5 根軸，每種泵有 4 條性能曲線，結構緊湊、重（chóng）量輕、體積小。
我國有些（xiē）泵廠，有一個訂貨設計一（yī）種（zhǒng）泵，做了一年泵，回過頭來（lái）一看可能是一個泵一個樣，製造成本高也就可想而知了。
4、重視關鍵技術（shù）和關鍵產品的研究與開發
要提高泵的技術水平必須解決關鍵技術問題。例（lì）如：渣漿泵磨損機理（lǐ）的研究；高效斜流泵水（shuǐ）力模型（xíng）研究；自吸泵（bèng）簡（jiǎn）化結構（gòu）、提高效率的研究（jiū）；便於檢修的高效、大流量、高揚程礦山排水（shuǐ）泵和輸油泵的研究（jiū）開（kāi）發；新型船（chuán）用泵的研究開（kāi）發；大型煙氣脫硫泵、煤液化用高溫、高壓泵（bèng）的研究開發；屏蔽泵、磁（cí）力泵提高（gāo）可靠性的研究；新型計量泵（隔膜（mó）泵）的研究開發；提高部（bù）分流泵效率的研究等。
四、采用複合技術（shù）實現泵技術的創新與發展
縱觀泵技術的發展，許多是采用了複合技術（shù）的結果。例如：
（1）離心葉輪和（hé）旋渦葉輪的結合，成為離心旋渦自吸泵。
（2）射流噴頭和離心泵結合，成為離心射流自吸泵。
（3）水泵葉輪和水（shuǐ）輪機轉輪的結合，成為水輪泵。
（4）離心泵和活塞隔膜泵結合，構成一種強（qiáng）力自吸泵。
（5）誘導輪和離心輪結合，提高了泵的抗汽（qì）蝕性能。
（6）雙吸葉輪和單吸葉輪結合，能解決汽蝕和軸向力平衡問題。
（7）長短葉片結合使用，解決葉輪進口（kǒu）堵塞和出口（kǒu）擴散問題（tí）。
（8）短（duǎn）葉片向長葉（yè）片背麵偏署，可防止軸向旋渦和出口流動分離。
（9）下裝低揚程葉輪提（tí）液，上裝（zhuāng）高揚程葉（yè）輪（lún）加壓（yā）的長軸液下泵（雙輪（lún）液下泵），解決長軸（zhóu）液下（xià）泵製造困難，運行不可靠（kào）問題（見圖4）。
（10）把機械密封的（de）動、靜環裝在末級葉輪的後密封（fēng）環處，成為軸向（xiàng）力平衡裝置，利用葉輪（lún）前、後的壓（yā）差平衡軸向力，如能解決動、靜環的磨損問（wèn）題，經濟效益十分（fèn）顯著。
（11）把平衡盤工作原理移置到葉輪後蓋板處（chù），由於形成徑向、軸向兩個間隙，可以像平衡盤一樣自動平衡軸向力。當（dāng）軸向（xiàng）力大時，葉輪向進口方（fāng）向移動，軸向間隙增大，葉輪後麵的壓力降低，葉輪向後移動。反之亦（yì）然（見圖（tú） 5 ）。
（12）糊（hú）狀填（tián）料（liào）密封，這種密封美國赤士頓公司首先使用，並在我國銷售，它（tā）是由石墨（mò）、纖維、四氟乙烯（xī）、矽膠等組成的糊狀物，在使用過程中，可以用注射槍注入（補充）。據說在有些情況下使用，效（xiào）果不錯。盡管目前還不（bú）能在所有的泵上使用，但是（shì）這種思路十分可貴，有希（xī）望成為密封技術的一項突破。
（13）渣（zhā）漿泵（bèng）葉輪采（cǎi）用（yòng）扭曲葉片，可能會因為符合流（liú）動狀態而減輕磨損，並能提（tí）高效（xiào）率。
采用複合技術的成功實例不勝枚舉，要用好用活複合技術，要求有較寬的知識麵，並敢（gǎn）於倉新。
五（wǔ）、結語
我國泵的技術發展是一個很大題目，沒經過全麵的調研和總（zǒng）結，不可（kě）能（néng）講的全麵（miàn）、準確。不妥之處（chù），歡迎（yíng）指正。