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消防穩(wěn)壓泵在國(guó)內(nèi)的發(fā)展史及未來(lái)發(fā)展方向展望
點(diǎn)擊次數(shù)：766 發(fā)布時(shí)間：2014-5-22
1.什么是消防穩(wěn)壓泵？穩(wěn)壓泵是消防泵的一種，用于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和消火栓給水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，使系統(tǒng)水壓始終處于要求壓力狀態(tài)，一旦噴頭或消火栓出水，即能流出滿足消防用水所需的水量和水壓。穩(wěn)壓泵和增壓泵，盡管都是增壓設(shè)施一種，穩(wěn)壓泵運(yùn)行在噴頭和消火栓未曾出流時(shí)，增壓泵工作在噴頭和消火栓已經(jīng)出水，而消防用水的水壓不足，需增加水穩(wěn)壓泵是消防泵的一種，用于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和消火栓給水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，使系統(tǒng)水壓始終處于要求壓力狀態(tài)，一旦噴頭或消火栓出水，即能流出滿足消防用水所需的水量和水壓。
2.我國(guó)消防穩(wěn)壓泵產(chǎn)品圖樣的來(lái)源可分為聯(lián)合設(shè)計(jì)、引進(jìn)、自行開發(fā)等幾種
?。?）20世紀(jì)60~80年代，組織有關(guān)消防穩(wěn)壓泵廠進(jìn)行了許多種泵的聯(lián)合設(shè)計(jì)。如IS（IB）型單級(jí)單吸離心泵；IH型化工泵；S（SH）型雙吸離心泵；D（DG）型節(jié)段式多級(jí)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型耐腐蝕液下離心泵；3G型三螺桿泵等。這些產(chǎn)品當(dāng)時(shí)都是國(guó)內(nèi)的主導(dǎo)產(chǎn)品，至今仍在生產(chǎn)，但是有些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)（造型）、性能指標(biāo)比較落后，應(yīng)當(dāng)逐步用新型產(chǎn)品替代。
（2）引進(jìn)產(chǎn)品80年代以前我國(guó)引進(jìn)的消防穩(wěn)壓泵技術(shù)很少，到改革開放初期，大量從國(guó)外引進(jìn)泵技術(shù)，并隨著外國(guó)消防穩(wěn)壓泵公司以合資或獨(dú)資的形式陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)，也帶進(jìn)了一些新的泵產(chǎn)品技術(shù)。引進(jìn)的這些消防穩(wěn)壓泵產(chǎn)品，技術(shù)比較成熟，性能比較*，對(duì)推動(dòng)我國(guó)泵技術(shù)的發(fā)展起了重要作用，成為我國(guó)消防穩(wěn)壓泵產(chǎn)品的主體，至今仍大量生產(chǎn)。其中有的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)或性能方面也存在問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。
3.CFD、PIV等*技術(shù)結(jié)合實(shí)際開展試驗(yàn)研究
CFD等新技術(shù)的*性，不可否認(rèn)，現(xiàn)在各院校都有軟件，都在進(jìn)行計(jì)算，研究生50%以上的課題都與此有關(guān)。一項(xiàng)新技術(shù)從發(fā)展成熟有一個(gè)過(guò)程，目前應(yīng)作為一種解決實(shí)際工程問(wèn)題的輔助手段，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法配合使用。另外要盡量結(jié)合實(shí)際，否則就難以成熟和提高。開始階段不要把題目選得過(guò)大，有的選一臺(tái)泵從進(jìn)口算到出口，一個(gè)消防穩(wěn)壓泵站從進(jìn)水池算到出水池，這樣的計(jì)算結(jié)果難以判斷。像渣漿泵的磨損部位、進(jìn)水流道的旋渦部位等很適合用CFD和PIV技術(shù)進(jìn)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方面的研究工作。
以CAD為主的新技術(shù)廣泛應(yīng)用
（1）消防穩(wěn)壓泵的模具、葉片和重要零件開始用數(shù)控機(jī)床加工，從而可以提高泵的制造質(zhì)量，圖1是用數(shù)控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖。
?。?）消防穩(wěn)壓泵水力設(shè)計(jì)與繪型軟件逐漸代替人工計(jì)算和繪圖有人問(wèn)用這個(gè)軟件設(shè)計(jì)的泵效率有多高，這是外行人說(shuō)的話，再好的軟件也要人去使用，可以溶入設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和經(jīng)驗(yàn)，而且快速、準(zhǔn)確。圖2是用JP1軟件設(shè)計(jì)的螺旋離心泵葉輪水力圖，設(shè)計(jì)該圖只需10min，人工設(shè)計(jì)可能要兩天。
?。?）消防穩(wěn)壓泵內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算從準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)向全三元黏性流動(dòng)進(jìn)展準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)計(jì)算的主要方法是S1、S2兩類流面迭代，它是把三維流動(dòng)降維成二維，也就是用子午面（軸面）和任意轉(zhuǎn)面（流面）上的流動(dòng)進(jìn)行迭代求解，解決三維流動(dòng)問(wèn)題。由于把復(fù)雜的三維流動(dòng)簡(jiǎn)化成二維求解，使得解的精度受到影響。近年計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（ComputationaFuidDynamics），簡(jiǎn)稱CFD問(wèn)世，為流體機(jī)械流場(chǎng)計(jì)算提供了新的思路和手段。
?。?）優(yōu)化設(shè)計(jì)方法為了提高消防穩(wěn)壓泵的性能，許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究。歸納起來(lái)主要有以下幾種方法：以模型統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法；以水力損失zui小為目標(biāo)的損失極值優(yōu)化法；以某一指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)的準(zhǔn)則篩選優(yōu)化法。值得說(shuō)明的是目前的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可能只對(duì)具體消防穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。另外CFD等*技術(shù)的問(wèn)世，在很大程度上沖淡了對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的興趣，近兩年研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的學(xué)者逐漸減少。
4.重視關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品的研究與開發(fā)
要提高消防穩(wěn)壓泵的技術(shù)水平必須解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。例如：渣漿泵磨損機(jī)理的研究；斜流泵水力模型研究；自吸泵簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提率的研究；便于檢修的、大流量、高揚(yáng)程礦山排水泵和輸油泵的研究開發(fā)；新型船用泵的研究開發(fā)；大型煙氣脫硫泵、煤液化用高溫、高壓清洗機(jī)的研究開發(fā)；屏蔽泵、磁力泵提高可靠性的研究；新型計(jì)量泵（隔膜泵）的研究開發(fā)；提高部分流泵效率的研究等。
采用復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)消防穩(wěn)壓泵技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展
縱觀消防穩(wěn)壓泵技術(shù)的發(fā)展，許多是采用了復(fù)合技術(shù)的結(jié)果。例如：
?。?）消防穩(wěn)壓泵離心葉輪和旋渦葉輪的結(jié)合，成為離心旋渦自吸泵。
?。?）射流噴頭和離心泵結(jié)合，成為離心射流自吸泵。
?。?）消防穩(wěn)壓泵水泵葉輪和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的結(jié)合，成為水輪泵。
?。?）離心泵和活塞隔膜泵結(jié)合，構(gòu)成一種強(qiáng)力自吸泵。
?。?）消防穩(wěn)壓泵誘導(dǎo)輪和離心輪結(jié)合，提高了泵的抗汽蝕性能。
?。?）雙吸葉輪和單吸葉輪結(jié)合，能解決汽蝕和軸向力平衡問(wèn)題。
?。?）消防穩(wěn)壓泵長(zhǎng)短葉片結(jié)合使用，解決葉輪進(jìn)口堵塞和出口擴(kuò)散問(wèn)題。
?。?）短葉片向長(zhǎng)葉片背面偏署，可防止軸向旋渦和出口流動(dòng)分離。
?。?）消防穩(wěn)壓泵下裝低揚(yáng)程葉輪提液，上裝高揚(yáng)程葉輪加壓的長(zhǎng)軸液下泵（雙輪液下泵），解決長(zhǎng)軸液下消防穩(wěn)壓泵制造困難，運(yùn)行不可靠問(wèn)題。
（10）把機(jī)械密封的動(dòng)、靜環(huán)裝在末級(jí)葉輪的后密封環(huán)處，成為軸向力平衡裝置，利用葉輪前、后的壓差平衡軸向力，如能解決動(dòng)、靜環(huán)的磨損問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
?。?1）消防穩(wěn)壓泵把平衡盤工作原理移置到葉輪后蓋板處，由于形成徑向、軸向兩個(gè)間隙，可以像平衡盤一樣自動(dòng)平衡軸向力。當(dāng)軸向力大時(shí)，葉輪向進(jìn)口方向移動(dòng)，軸向間隙增大，葉輪后面的壓力降低，葉輪向后移動(dòng)。反之亦然。
2.我國(guó)消防穩(wěn)壓泵產(chǎn)品圖樣的來(lái)源可分為聯(lián)合設(shè)計(jì)、引進(jìn)、自行開發(fā)等幾種
?。?）20世紀(jì)60~80年代，組織有關(guān)消防穩(wěn)壓泵廠進(jìn)行了許多種泵的聯(lián)合設(shè)計(jì)。如IS（IB）型單級(jí)單吸離心泵；IH型化工泵；S（SH）型雙吸離心泵；D（DG）型節(jié)段式多級(jí)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型耐腐蝕液下離心泵；3G型三螺桿泵等。這些產(chǎn)品當(dāng)時(shí)都是國(guó)內(nèi)的主導(dǎo)產(chǎn)品，至今仍在生產(chǎn)，但是有些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)（造型）、性能指標(biāo)比較落后，應(yīng)當(dāng)逐步用新型產(chǎn)品替代。
（2）引進(jìn)產(chǎn)品80年代以前我國(guó)引進(jìn)的消防穩(wěn)壓泵技術(shù)很少，到改革開放初期，大量從國(guó)外引進(jìn)泵技術(shù)，并隨著外國(guó)消防穩(wěn)壓泵公司以合資或獨(dú)資的形式陸續(xù)進(jìn)入我國(guó)，也帶進(jìn)了一些新的泵產(chǎn)品技術(shù)。引進(jìn)的這些消防穩(wěn)壓泵產(chǎn)品，技術(shù)比較成熟，性能比較*，對(duì)推動(dòng)我國(guó)泵技術(shù)的發(fā)展起了重要作用，成為我國(guó)消防穩(wěn)壓泵產(chǎn)品的主體，至今仍大量生產(chǎn)。其中有的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)或性能方面也存在問(wèn)題，應(yīng)進(jìn)一步改進(jìn)。
3.CFD、PIV等*技術(shù)結(jié)合實(shí)際開展試驗(yàn)研究
CFD等新技術(shù)的*性，不可否認(rèn)，現(xiàn)在各院校都有軟件，都在進(jìn)行計(jì)算，研究生50%以上的課題都與此有關(guān)。一項(xiàng)新技術(shù)從發(fā)展成熟有一個(gè)過(guò)程，目前應(yīng)作為一種解決實(shí)際工程問(wèn)題的輔助手段，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法配合使用。另外要盡量結(jié)合實(shí)際，否則就難以成熟和提高。開始階段不要把題目選得過(guò)大，有的選一臺(tái)泵從進(jìn)口算到出口，一個(gè)消防穩(wěn)壓泵站從進(jìn)水池算到出水池，這樣的計(jì)算結(jié)果難以判斷。像渣漿泵的磨損部位、進(jìn)水流道的旋渦部位等很適合用CFD和PIV技術(shù)進(jìn)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方面的研究工作。
以CAD為主的新技術(shù)廣泛應(yīng)用
（1）消防穩(wěn)壓泵的模具、葉片和重要零件開始用數(shù)控機(jī)床加工，從而可以提高泵的制造質(zhì)量，圖1是用數(shù)控銑床加工軸流泵葉片和用于加工的葉片三維圖。
?。?）消防穩(wěn)壓泵水力設(shè)計(jì)與繪型軟件逐漸代替人工計(jì)算和繪圖有人問(wèn)用這個(gè)軟件設(shè)計(jì)的泵效率有多高，這是外行人說(shuō)的話，再好的軟件也要人去使用，可以溶入設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想和經(jīng)驗(yàn)，而且快速、準(zhǔn)確。圖2是用JP1軟件設(shè)計(jì)的螺旋離心泵葉輪水力圖，設(shè)計(jì)該圖只需10min，人工設(shè)計(jì)可能要兩天。
?。?）消防穩(wěn)壓泵內(nèi)流場(chǎng)計(jì)算從準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)向全三元黏性流動(dòng)進(jìn)展準(zhǔn)三元非黏性流動(dòng)計(jì)算的主要方法是S1、S2兩類流面迭代，它是把三維流動(dòng)降維成二維，也就是用子午面（軸面）和任意轉(zhuǎn)面（流面）上的流動(dòng)進(jìn)行迭代求解，解決三維流動(dòng)問(wèn)題。由于把復(fù)雜的三維流動(dòng)簡(jiǎn)化成二維求解，使得解的精度受到影響。近年計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（ComputationaFuidDynamics），簡(jiǎn)稱CFD問(wèn)世，為流體機(jī)械流場(chǎng)計(jì)算提供了新的思路和手段。
?。?）優(yōu)化設(shè)計(jì)方法為了提高消防穩(wěn)壓泵的性能，許多學(xué)者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究。歸納起來(lái)主要有以下幾種方法：以模型統(tǒng)計(jì)資料為基礎(chǔ)的速度系數(shù)優(yōu)化法；以水力損失zui小為目標(biāo)的損失極值優(yōu)化法；以某一指標(biāo)為目標(biāo)函數(shù)的準(zhǔn)則篩選優(yōu)化法。值得說(shuō)明的是目前的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，可能只對(duì)具體消防穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。另外CFD等*技術(shù)的問(wèn)世，在很大程度上沖淡了對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的興趣，近兩年研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)方法的學(xué)者逐漸減少。
4.重視關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵產(chǎn)品的研究與開發(fā)
要提高消防穩(wěn)壓泵的技術(shù)水平必須解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。例如：渣漿泵磨損機(jī)理的研究；斜流泵水力模型研究；自吸泵簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、提率的研究；便于檢修的、大流量、高揚(yáng)程礦山排水泵和輸油泵的研究開發(fā)；新型船用泵的研究開發(fā)；大型煙氣脫硫泵、煤液化用高溫、高壓清洗機(jī)的研究開發(fā)；屏蔽泵、磁力泵提高可靠性的研究；新型計(jì)量泵（隔膜泵）的研究開發(fā)；提高部分流泵效率的研究等。
采用復(fù)合技術(shù)實(shí)現(xiàn)消防穩(wěn)壓泵技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展
縱觀消防穩(wěn)壓泵技術(shù)的發(fā)展，許多是采用了復(fù)合技術(shù)的結(jié)果。例如：
?。?）消防穩(wěn)壓泵離心葉輪和旋渦葉輪的結(jié)合，成為離心旋渦自吸泵。
?。?）射流噴頭和離心泵結(jié)合，成為離心射流自吸泵。
?。?）消防穩(wěn)壓泵水泵葉輪和水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的結(jié)合，成為水輪泵。
?。?）離心泵和活塞隔膜泵結(jié)合，構(gòu)成一種強(qiáng)力自吸泵。
?。?）消防穩(wěn)壓泵誘導(dǎo)輪和離心輪結(jié)合，提高了泵的抗汽蝕性能。
?。?）雙吸葉輪和單吸葉輪結(jié)合，能解決汽蝕和軸向力平衡問(wèn)題。
?。?）消防穩(wěn)壓泵長(zhǎng)短葉片結(jié)合使用，解決葉輪進(jìn)口堵塞和出口擴(kuò)散問(wèn)題。
?。?）短葉片向長(zhǎng)葉片背面偏署，可防止軸向旋渦和出口流動(dòng)分離。
?。?）消防穩(wěn)壓泵下裝低揚(yáng)程葉輪提液，上裝高揚(yáng)程葉輪加壓的長(zhǎng)軸液下泵（雙輪液下泵），解決長(zhǎng)軸液下消防穩(wěn)壓泵制造困難，運(yùn)行不可靠問(wèn)題。
（10）把機(jī)械密封的動(dòng)、靜環(huán)裝在末級(jí)葉輪的后密封環(huán)處，成為軸向力平衡裝置，利用葉輪前、后的壓差平衡軸向力，如能解決動(dòng)、靜環(huán)的磨損問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
?。?1）消防穩(wěn)壓泵把平衡盤工作原理移置到葉輪后蓋板處，由于形成徑向、軸向兩個(gè)間隙，可以像平衡盤一樣自動(dòng)平衡軸向力。當(dāng)軸向力大時(shí)，葉輪向進(jìn)口方向移動(dòng)，軸向間隙增大，葉輪后面的壓力降低，葉輪向后移動(dòng)。反之亦然。