中国通用机械工业发展史
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(五)开展泵技术开发性研究

依靠科学进步是发展企业的根本保证。工业泵行业在这一时期扎扎实实地开展了科学研究工作,主要做了水力模型汇编、应用理论的研究、基础件攻关的研究、电子计算机的应用及开发新产品等。

1.水力模型汇编

行业进行过两次水力模型汇编。第一次是1973年由长沙水泵厂负责,上海、北京、博山、沈阳等地的水泵厂共同编写《全国水泵行业水力模型资料汇编》,其中包括单级悬臂泵(ns=30~380)、多级泵(ns=35~210)、双吸泵(ns=60~280)、深井泵及其他5个类型,共57个模型。第二次是1980年,沈阳水泵研究所研制了7个水力模型,汇编了全行业42个水力模型。

2.应用理论的硏究

1979年6月沈阳水泵研究所完成“汽蚀比例效应”研究课题,提出了汽蚀相似定律的修正计算方法;1982年6月完成一机部重点课题“离心泵叶轮汽蚀性能计算”,提出了低比转速叶轮汽蚀性能的计算方法,分别获1979年度和1982年度部科技成果奖。这一课题对于判定泵的汽蚀性能具有实用价值。

1979年5月上海水泵厂完成“离心泵的四象限性能试验研究”,取得离心泵在过渡阶段时的性能特性以及作为水轮机工况运行时的性能特性。该成果除了可供设计功率小于1000kW(高扬程、小流量)的涡轮机应用外,还可以在化工流程中的涡轮机组上应用。采用研究成果开发了涡轮机14个型号,初步形成系列,投入小批生产,取得成果。

1980年9月沈阳水泵研究所对旋转叶轮内部压力场进行了测量,这是国内首次实现泵内旋转压力场的测量。1981年7月完成水泵叶轮用SPA-5程序的有限元计算方法。

1983年2月完成了水介质对水泵、临界转速影响的试验研究工作,并设计了一个有水介质影响的水泵临界转速计算机程序。同年12月完成一机部重点课题“泵内流场的理论计算和研究”,提出了准正交线法计算泵内流场时边界条件的确定方法,实现了性能预测计算方法。

3.结构强度、刚度的硏究

(1)振动、噪声研究 泵行业对于振动、噪声方面的研究起步晚,直到1978年5月沈阳水泵研究所从丹麦BK公司进口一套振动、噪声测量分析仪器系统及Varian/L-100型计算机系统,才使水泵行业开始了较为系统的测试研究工作,并于1981年完成了一套振动、噪声测试结果的计算机数据处理程序。

(2)泵的强度研究 对泵进行强度、刚度计算,可使泵产品设计既安全可靠,又使裕量不过大。1978年泵行业开始在产品设计中采用强度、刚度计算。

1978年哈尔滨工业大学和沈阳水泵研究所第一次应用有限元法对大泵壳体强度进行计算,应用SPA-5引进程序对泵壳体进行强度计算分析。他们的研究成果——《用SPA-5程序对250D60型泵出水段强度及刚度计算和试验结果》,在1981年11月机械设计学会于西安召开的强度会议上进行了交流。

1982年沈阳水泵研究所完成“用无线电遥测法测水泵叶轮强度”课题的研究,在此项课题试验中对发射机旋转机构的研制试验获得了良好效果。

4.泵的材料硏究

泵行业对材料的研究始终没有停止过,然而发展缓慢,这个阶段有了起色。

1980年9月,石家庄水泵厂对杂质泵的材质寿命完成了基础件攻关任务,采用Cr15Mo3高合金耐磨铸铁代替了耐磨1号、2号材质,使泵寿命提高4~5倍,获部科技成果三等奖;1981年9月试验成功采用立方氮化硼陶瓷刀加工硬度为62~64 HRC的Cr15Mo3材质的叶轮,同硬质合金刀相比,切削速度提高3~6倍,刀具寿命提高5~10倍,表面光洁度稳定达到▽5(相当于表面粗糙度Ra=3.2μm);并于1985年研制成功高铬系和硬镍系高合金耐磨铸铁,应用在泵的过流部件上,使用寿命大为提高。

1980年10月沈阳水泵厂对矿山耐腐蚀泵的材质寿命完成基础件攻关任务,以ZGCr17Mn2Mo2CuR代替HT20-40(相当于HT200),使矿山泵寿命提高10倍。

长沙水泵厂为武钢6号机配套的16НДН及20SA-22水泵各3台,用于抽送含400mg/L氧化皮的污水,原材质使用寿命仅600h。1980年左右,武汉水泵厂用20sh19水泵代替上述两种水泵,并采用了不同材料,即除水泵的吸入管、吐出管外,其余的泵体、叶轮、轴套、口环等全部釆用含锰量较高的珠光球墨铸铁(硬度为280~300 HBW),提高了耐磨性,寿命一般提高2~5倍。

1978—1980年,大连耐酸泵厂先后试制成功了稀土高硅球墨铸铁、高硅铜合金铸铁、Cr13Si14NiN6耐酸钢等泵用材料,并在超低碳不锈钢、特殊合金钢(904、941、804、805)、磷酸钢等新材料的研制方面,取得较大的科技成果。

5.自主开发新产品

(1)为火电站配套方面 1981年沈阳水泵厂试制成功DG450-180锅炉给水泵和OH46液力传动装置,用于20万kW火电机组无级调速,使给水机组实现自动控制,大量节省了电能。上海水泵厂也于1982年6月试制成功12.5万kW火电机组的调速泵机组DG450-70锅炉给水泵和大功率液力偶合器。

长沙水泵厂于1982年设计、1984年投入山东龙口电厂运行的全国第一台套立轴导叶式调节混流泵包括2种型号:56LT-35和64LT-60。这种大循环泵可用于10万kW和20万kW的火电机组,安装在循环冷却水系统的海水泵站中。该泵除材料需耐海水腐蚀外,还要求泵的叶片在运转中可调,以适应需水量和潮位的变化,保证系统泵经常处于高效区运行。该泵当时的效率指标已达到同类产品的国际先进水平,填补了我国立轴导叶式全调节混流泵的空白。

上海水泵厂于1984年开发了用于12.5万kW、20万kW火电机组的低压疏水泵100NW-65 X 2型与125NW-65 X 2型。

(2)为矿山配套方面 1977年北京水泵厂研制成功DS450-100矿山排水泵,1978年获全国科技大会奖。1977年石家庄水泵厂研制成功功率为800kW的KQ300型矿潜泵。

(3)为石油化工配套方面 长沙水泵厂为年产500万t炼油厂配套的800Y75、850Y-120A、850Y-120、DY850-120四种高温油泵,经第二炼油厂与河南炼油厂运转鉴定合格,该泵填补了我国高温油泵的空白。

1981年沈阳水泵厂试制成功D300-150油田注水泵。1984年4月博山水泵厂研制成功6DZ往复增压泵,入口压力为15MPa,出口压力为20MPa。经实地运行,用户认为该泵结构紧凑,工艺流程简单,压力波动小,运行可靠,使油田单井注水增压技术水平大幅提升。

1976年大连耐酸泵厂研制成功为上海金山石化配套的低温泵(-105℃)-DL型立式多级筒袋泵,替代进口的日本泵,填补了国内空白。泵轴采用的是沉淀硬化型钢,用户认为该泵运行平稳、效果比日本泵好。

(4)为农业服务方面 1977年武汉水泵厂试制生产了当时世界上功率最大的CJ 4m全调节轴流泵,功率为6000kW,流量为198000m3/h,扬程为9.13m,效率为89%。该4m大泵采用了小角度运行方案,水泵叶片安放角可调至-20°~4°,结构紧凑,节约能源,泵效率接近国外同类产品水平。该厂还生产了160CJ80、28CJ56等大型轴流泵。

1978年10月上海水泵厂为江苏皂河地区水利枢纽工程试制完成特大型水泵6HL混流泵(当时亚洲最大)。该泵的功率为7000kW,流量为96m3/s。

1978年6月沈阳水泵厂试制成功H2黄河大泵2号。该泵的流量为2.2m3/s,扬程为210m,功率为8000kW,转速为750r/min。

由一机部大泵联合设计组(一机部农机院和无锡水泵厂负责,江苏省农机所、蚌埠水泵厂、武汉水泵厂、湖北省水利局、农江机学院,延吉农机厂等参加)设计,无锡水泵厂制造的大型轴泵4.5 CJ-70型立式全调节轴流泵安装在江苏省淮安泵站。该泵叶轮直径为4.5m,设计流量为60m3/s(流量范围为40~80m3/s),设计扬程为7m(扬程范围为3.5~9.5m),效率为85%~90%,配带功率为5000kW。1978年获全国科学大会奖,1981年获科技成果一等奖。

无锡水泵厂设计制造的30 ZWQB30型卧式轴流泵,1982年获部科技成果三等奖。该泵叶轮直径为3m,扬程为3m,流量为35m3/s,效率为87.5%,配带功率为1600kW;采用了ns=1100的新水力模型,配用高速电动机、齿轮减速运动,结构比较合理,使轴流泵增加了一个新品种;将P23水润滑塑料导轴承首次运用在大型轴流泵上,运行情况尚好,为大型轴流泵使用新材料提供了新途径。

上海水泵厂制造的ZL30-7型大型轴流泵(叶轮直径为3m,功率为30000kW),1980年6月经上海市机电一局鉴定通过。该泵装有轴径为ϕ1045mm的大型机械密封,运行工作稳定,超过规定为5000h的寿命要求,线速度为8.33m/s,实际寿命可达1万h以上。

(5)为食品工业服务方面 1981年北京水泵厂研制成功SP20-25型酒泵、SP2-12型奶泵、2ZX型自吸酒泵、TY型调料泵,满足了食品工业对泵类产品的急需,这些产品的材质均为1Cr18Ni9Ti。同年试制成功SP20-25酒泵配套的GL40型板框式过滤机(参照德国样机),此产品达到了国家卫生标准,滤清、除菌性能达到德国样机水平,填补了国家空白。

(6)其他用途泵和涡轮机组 1977年国家部局安排以沈阳水泵厂为组长,进行低温泵系列行业联合设计,完成了系列型谱。1978年由大连耐酸泵厂试制完成,同年在上海石化总厂进行现场试验,取得成功,填补了国家空白。此项工作荣获国家科技大会奖。

佛山水泵厂于1980年1月试制成功大型水环真空泵SK-250,真空度为41.33kPa时,气量为236m3/min,轴功率为382kW。泵的极限真空度为16.93kPa,最大气量为270m3/min,在大气量参数方面进入世界先进行列。该泵与200m3过滤机配套开展了长期工业性试验,通过了一机部、煤炭部两部的技术鉴定,获一机部科技成果三等奖。

上海水泵厂在20世纪70年代末期,开发了适用于小化肥和有关化工厂回收能源的界型涡轮机组系列(共14个品种),取得了显著的节能效果。W490-100型涡轮机组在上海吴淞化肥厂运行,每天可回收功率801kW,实测累计节电141.6万kW·h,年平均节电157.4万kW·h。

武汉水泵厂生产的32系列真空泵,共9个规格,为该厂主导产品。从1959年开始生产以来,质量稳定。其中SZB-4、SZB-8两种悬臂式小型水环真空泵和水环压缩机,经国家船检局验收颁发了“船用产品型式认可证书”,开始用于我国远洋船舶制造业。