苏州华乐士水泵有限公司

华乐士对水泵质量的探讨

据有关资料显示,目前使用的离心泵占所有泵类的绝大部分,多数水泵的制造厂家为了提高产品的竞争力,把改变和提高现有产品的质量,加强生产和技术管理,搞好产品的标准化与通用化,降低产品的制造成本放在首位。

1水泵质量对水泵效率的影响
水泵的性能包括流量、扬程、功率、效率等。而考核水泵性能的重要指标是水泵的效率η:
η=Ne/N
式中:Ne为泵的有效功率,输出功率,W;N为泵的轴功率,即输入功率,W。
影响水泵效率的关键是功率损失,包括机械损失,容积损失和水力损失。但是由于液体在泵中流动比较复杂,到目
前为止,这些功率损失还不能从理论上精确计算出来。
1.1机械损失水泵的机械损失来源于3部分:
①当轴高速旋转时,轴承和轴套发生的摩擦损失。这部分损失约占能量损失的1%。
②离心泵的叶轮在充满液体的泵内高速旋转而产生的机械能并没有全部传给通过叶轮的液体,其中有一部分消耗于叶轮前后盖板与液体的摩擦和盖板表面与泵腔中液体的摩擦所产生的摩擦损失。
③平衡盘与平衡环之间在旋转过程中产生的局部摩擦损失。这部分圆盘摩擦损失约占能量损失的5%,机械损失的大小可用机械效率ηm表示:
ηm=N-Nm/N
式中:Nm为机械损失的功率,W。产生机械损失的主要原因与制造质量有关。轴承的摩擦损失较小、可忽略。
在轴套和填料的质量上,如果轴套材质不耐磨、表面粗糙、摩擦系数大,加之如果填料质量不好,装配时填料压盖压得过紧,增大了摩擦损失,使轴功率加大,直接影响水泵效率。圆盘的摩擦损失主要集中在叶轮的前后盖板及泵腔内,大小取决于部件的表面光洁度。因为液体本身具有粘度,当液体流动时表面不光滑,必然要增大摩擦阻力,使水泵效率受到直接影响。
1.2容积损失
容积损失是一种直接影响水泵流量的损失。通过叶轮的流量Qt(泵的理论流)是不会完全输送到泵出口的,由于压差的原因,其中一部分液体从泵腔经叶轮密封环的间隙向叶轮进口逆流,产生泄漏,液体把从叶轮中获得的能量消耗于泄漏的流动过程。这部分为间隙泄漏q,它是随着密封环摩擦间隙的增大而增加的。对于多级泵还存在着级间泄漏,即通过第一级叶轮的泄漏再加上第二级......叶轮的泄漏,密封环摩擦间隙的扩大是造成水泵效率下降的重要原因。另一部分为平衡机构产生的泄漏。因为平衡机构两侧存在着压差,一部分液体自然要从高压区向低压区产生泄漏。这些泄漏为容积损失。容积损失的大小用容积效率来计算ηv:
ηv=Q/Q+q
可见泄漏量越大容积效率越低。
例如:大密封环的间隙0.3~0.5mm,泄漏量16.5~33L/min;泵容积效率下降4%;多级泵小密封环间隙0.25~0.75mm;泄漏量55~120L/min;泵容积效率下降5%。
由于间隙增大,也破坏了正常的平衡,加剧了平衡盘和平衡环的摩擦,造成水泵的维修量增加,维修费用也相应增加。
产生的主要原因:
①密封环,导叶套、平衡盘、平衡环的材质不耐磨,或是硬度达不到加工工艺要求。
②加工中密封环、导叶套轴向尺寸超差,影响叶轮的正常串动。或是端面径向跳动,使密封环导叶套产生局部摩擦。尤其是平衡盘、平衡环两端面径向跳动和平行度超差,表面光洁度不好,硬度低,更加剧了相互间的摩擦。
③在装配过程中轴向串动间隙没有调整好,由于相互间的摩擦,增加了泄漏,降低了效率。
1.3水力损失
泵的水力损失是发生在整个泵内过流元件中,即从泵入口到出口的通道。因为液体在泵过流部分的流动中沿途总是伴有水力摩擦阻力、冲击力、漩涡和速度方向及大小变化引起的摩擦损失。而这部分损失主要来源于过流元件的心脏—叶轮,所以研究水泵的专家们都把研究水泵的关键放在叶轮上。液体在泵中遇到的冲击损失就产生在叶轮和导叶上。如果泵在设计流量下运转时,泵内液体的流动情况与过流元件的几何形状相符合,入口的液体是顺着叶片进入叶轮的,因此液体与叶片不发生冲击。如果偏离设计要求,叶片进口处相对速度大小和方向都发生变化,因此在叶片进口处产生冲击(在组装泵时叶轮的出水口与导叶的进水口中心偏移就会产生冲击,偏离越大,冲击损失越大)。这种冲击损失占能量损失的3%。
另一种损失是漩涡损失和沿程摩擦损失。造成这种损失的关键在制造质量。这是因为过流元件表面存在尖角、毛刺和死水区。当液体通过时,液体的流速大小、方向都要不断发生变化,使液体受到压力,产生漩涡损失。沿程摩擦损失的主要原因是过流元件,尤其是叶轮、导叶流道表面粗糙度。因为液体本身具有一定的粘度,液体流动时就会产生摩擦阻力。在各部分水力损失中叶轮和导叶的损失为最大,约占水泵能量损失的7%。
水力损失的大小用水力效率来计算。水力损失为h,单位重量的液体经过泵增加的能量H要小于叶轮传给单位重量液体的能量Ht,即H=Ht-h。水力效率为去掉水力损失液体的功率与未经水力损失液体功率之比。
Hn=H/Ht=Ht-h/Ht

2水泵质量与水泵效率
从制造质量对水泵效率的影响分析中可知,轴承和轴套的摩擦损失占能量损失的1%;叶轮和平衡盘圆盘摩擦损失占能量损失的5%;密封间隙、平衡机构的泄漏占损失的4%;冲击损失占能量损失的3%;漩涡损失和沿程摩擦损失占7%。水泵的总效率(η=ηm×ηv×ηh)等于机械效率、容积效率和水力效率的乘积。可见,水泵的效率不仅与设计有关,而且与制造质量更有直接的关系。
水泵设计效率,只是通过经验公式或曲线从理论上计算得出,只有在水泵制造完工后,通过试验才能准确地确定水泵效率。如果水泵制造质量差,即使设计出来的是高效率的水泵也达不到高效运行的目的。因此,必须提高水泵制造质量才能提高水泵的效率。从我国目前来看,水泵制造行业近几年有了较大的发展。在采用新材料、新技术,引进先进的工艺生产线,先进设备方面有了较大的突破。一些较大的水泵厂家也都引进先进设备和专业生产线,如自动车床、数控车床等。采用先进的真空负压造型新工艺,来不断提高企业的技术水平。提高工人的技术素质,进而保证和提高产品质量水平。

3提高水泵制造质量的措施
(1)彻底改变铸造落后的生产方式。原来铸造采用传统的手工粘土砂造型,劳动强度大、效率低、铸件质量差、表面粗糙,这对于水泵关键件的叶轮、导叶,无法保证叶片的几何参数和流道表面光洁度,现要是采用了树脂砂铸造工艺,这样就会取得比较满意的效果。对结构较复杂扭曲角较大的叶轮和导叶,采用实型负压铸造的工艺方法,也会取得提高产品质量的效果。
(2)引进先进设备,抓好工艺改进,改进工装的配套管理,是提高水泵质量的关键环节。水泵件的加工质量是保证制造质量的关键,尤其对泵过流元件的平衡机构的零件,必须保证质量。如叶轮、导叶、平衡盘、平衡环、平衡套、密封环、导叶套等:
①必须保证轴向尺寸,同心度,端面径向跳动和平行度;
②保证加工面的表面光洁度。所以可引进数控车床,这样加工质量就会得到有力的保证,并且在此基础上增加并改进工装设备。
(3)把好装配质量关是提高水泵质量的重要环节。
装配质量对水泵来说是不可忽视的一个重要环。水泵装配质量对其性能有显著的影响,它直接影响水泵的效率和使用寿命。所以装配时必须首先进行局部小组装,即首先组装转子部分,中段导叶部分和轴承装配部分。组装前必须对关键零件的配合尺寸、同心度、各端面的径向跳动、转子结合部各段中心距、过流元件的流道进行全面检查。装配时必须检查第一级叶轮是否对中,叶轮的出水口和导叶的入水口流道中心必须对正,如果发生偏离,液体在泵中的流动速度大小、方向就会发生变化,产生冲击损失。装配完的水泵必须进行轴向串动量的检查,调整并测量轴向串动间隙,以防止密封环、导叶套产生局部磨擦,增大间隙产生泄漏。调整时可采用增加或减少调整垫的方式,使平衡环与平衡盘之间保证0.1~0.2mm的间隙,保证水泵处于最佳运行状态。

所以华乐士指导提高水泵制造质量是提高水泵效率的重要途径。用先进的生产设备加工制造产品,提高个人的素质水平,增强质量责任意识,这样才能提升水泵质量,提高水泵产品的效率。只有这样,才能占领市场,让用户满意,从而实现跨越式发展!