泵站國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及與國外的差距分析
南水北調(diào)東線第一期泵站需新建21座泵站,利用并部分改造14座江蘇已建泵站,大約需要140臺葉輪直徑3.0m左右的大型泵。這些泵站的主要特點是揚程低,單機流量大,年運行時間長(5000h),運行可靠性要求高,選用的大型泵機組應具備先進成熟、運行效率高、抗汽蝕性能好、運行穩(wěn)定可靠的特點。
關(guān)鍵詞:泵站 南水北調(diào) 技術(shù)差距
南水北調(diào)東線第一期泵站需新建21座泵站,利用并部分改造14座江蘇已建泵站,大約需要140臺葉輪直徑3.0m左右的大型泵。這些泵站的主要特點是揚程低,單機流量大,年運行時間長(5000h),運行可靠性要求高,選用的大型泵機組應具備先進成熟、運行效率高、抗汽蝕性能好、運行穩(wěn)定可靠的特點。
南水北調(diào)東線第一期泵站的揚程2.3~9.0m,根據(jù)國內(nèi)已建大型泵站的情況,可以把東線一期泵站分為三個揚程段來確定基本泵型:7.0~9.0m揚程宜采用立式導葉式混流泵;4.0~7.0m揚程宜采用立式軸流泵;2.3~4.0m揚程宜采用臥式或斜式軸流泵。
根據(jù)流量規(guī)劃要求,大部分泵站為80~120個流量,通常單機在30個流量左右,為提高機組運行可靠性,通常要考慮一臺備機,因此,泵站的裝機臺數(shù)一般為4~5臺,以在建的寶應站為例:總流量100個流量,設計揚程7.6m,選用單機流量為33個流量的立式全調(diào)節(jié)導葉式混流泵,三用一備,裝機4臺。
南水北調(diào)中線與西線主要以自流為主,東線則要興建大型泵站梯級送水。據(jù)不完全統(tǒng)計,這些大型泵的顯著特點是:單機流量大,通常要求在30m3/s左右;揚程低,都在10m以下;年運行時間長,一般在5000小時/年以上;技術(shù)指標要求高,同時要求可靠性高、自動化程度高。
國內(nèi)大泵技術(shù)現(xiàn)狀
我國的大型泵技術(shù)起步于上世紀60年代,發(fā)展于90年代,到本世紀初已初步形成立、臥、斜三大系列,葉輪直徑有1.6m、1.8m、2.0m、2.5m、2.8m、3.0m、3.1m、3.2m、3.8m、4.0m、4.1m、4.5m等,以滿足不同用戶的需求。就大型泵的品種規(guī)格而言,無疑我們是走在國際前列,但其綜合制造技術(shù)水平與國際先進水平比較還有一段距離。這是由于長期以來大型泵服務的主要對象是水利系統(tǒng),用途一般以排澇為主,投資主體是國家,產(chǎn)生的效益是間接效益、社會效益,加上客觀上年運行時間較短,甚至幾年用一兩次,因而人們通常注重的是泵站的投資規(guī)模,在市場經(jīng)濟不很規(guī)范的招投標中,價格起著重要作用,很少注重泵的制造技術(shù)提高,由于大型泵向電廠、市政、船廠等領(lǐng)域的拓展,泵的制造技術(shù)隨著不同用戶、不同時期要求逐步提高,但提高的幅度是有限的,與國際先進制造技術(shù)相比還存在相當大的差距。
設計技術(shù)存在的差距
泵的設計技術(shù)有兩部分:一是水力元件設計,二是結(jié)構(gòu)設計。泵的水力元件設計我國在20世紀80年代有一套完整的產(chǎn)、學、研體系,大型泵的水力元件研究以及應用能得到及時有效保證。市場經(jīng)濟以來,這套體系逐步瓦解,到現(xiàn)在已不復存在,造成水力元件產(chǎn)、學、研的嚴重脫鉤。這是由于:首先,水力元件研究的前期投入比較大,而產(chǎn)生的經(jīng)濟效益不顯著,或者沒有效益,導致企業(yè)基本不再從事水力元件的研究;其次,大專院校研究的水力元件由于缺少與市場溝通,與企業(yè)的產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)換又缺乏協(xié)調(diào),研究與開發(fā)是兩個完全不同的部門;第三,我國的市場機制不允許有充足的時間來進行前期研究,項目立項、審批周期長,還要招投標,確定中標后給企業(yè)的制造周期往往是很短的,這些都嚴重制約了水力元件的研究和運用;第四,科研院校研究的模型單純追求效率,且缺少公正的評定機構(gòu)對效率進行評定,對結(jié)構(gòu)與強度的研究較少,造成實際運用的困難。因此,目前我們水力元件的水平除高比轉(zhuǎn)速模型外充其量只能是國際中等水平。
工藝制造存在的差距
制造工藝取決于工藝手段和工藝設備。我國大型泵的制造工藝手段還是比較落后的,大型鑄件除樹脂沙造型比較先進外,一般沒有大型鑄件的熱處理和噴沙等后處理設備,而且為了降低成本,一般大型鑄件仍為傳統(tǒng)的黏土砂工藝。為提高大型件內(nèi)、外表面的粗糙度,國外的表面涂層工藝運用已相當普及,包括葉片都可以采用表面涂層。我國的其他制造業(yè)中也開始采用該種工藝。另外,國內(nèi)的模具通常采用的是木模,而提高鑄件表面質(zhì)量的最好方法是塑料?;蚪饘倌?,但塑料模或金屬模鑄件制造周期長,制造成本高,影響泵組的交貨期和價格。
工藝設備上,國外大型泵零部件的加工大多采用數(shù)控加工或?qū)C加工,不論批量的大小,為提高大型泵的制造質(zhì)量,專用工裝、工夾使用較多,而國內(nèi)由于受到泵制造價格因素影響,專用工裝、工夾在泵制造成本中一般不予考慮,因此很少使用,專機就更少。如葉片的表面數(shù)控加工,20世紀最好的辦法是仿型銑,本世紀初才開始采用外協(xié)三坐標聯(lián)動加工,目前已提高為五坐標聯(lián)動加工,這將使泵的內(nèi)在質(zhì)量有著質(zhì)的提高。因此,國內(nèi)外大型泵制造差距主要還是制造設備上的差距,眾所周知大型設備的投入會造成制造成本的大幅提高,就拿國內(nèi)泵行業(yè)與水輪機行業(yè)比較,差距也是相當大的,這也是為什么水輪機比泵價格高的原因所在。以噸位價來分析:水輪機約3.5萬~16萬元/噸,而泵為1.5萬~2.5萬元/噸,有時甚至不足1.5萬元/噸,國外的噸位價不低于10萬元/噸。以3m葉輪直徑的泵為例,重量約100噸,市場價約150萬元,國內(nèi)的水輪機價約400萬元,國外價約1300萬元(不包括關(guān)稅及其他費用)。
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