泵、阀门、压缩机及类似机械技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

1、泵技术现状

我国的大型泵技术起步于上世纪60年代，发展于90年代，到本世纪初已初步形成立、卧、斜三大系列，叶轮直径有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，以满足不同用户的需求。就大型泵的品种规格而言，无疑我们是走在国际前列，但其综合制造技术水平与国际先进水平比较还有一段距离。

1）设计技术存在的差距

泵的设计技术有两部分：一是水力元件设计，二是结构设计。泵的水力元件设计我国在20世纪80年代有一套完整的产、学、研体系，大型泵的水力元件研究以及应用能得到及时有效保证。市场经济以来，这套体系逐步瓦解，到现在已不复存在，造成水力元件产、学、研的严重脱钩。目前我们水力元件的水平除高比转速模型外充其量只能是国际中等水平。

2）工艺制造存在的差距

制造工艺取决于工艺手段和工艺设备。我国大型泵的制造工艺手段还是比较落后的，大型铸件除树脂沙造型比较先进外，大型铸件的热处理和喷沙等后处理设备基本处于空白阶段，而且为了降低成本，一般大型铸件仍为传统的黏土砂工艺。另外，国内的模具通常采用的是木模，而提高铸件表面质量的最好方法是塑料模或金属模，但塑料模或金属模铸件制造周期长，制造成本高，影响泵组的交货期和价格。

工艺设备上，国内由于受到泵制造价格因素影响，专用工装、工夹在泵制造成本中一般不予考虑，因此很少使用，专机就更少。如叶片的表面数控加工，20世纪最好的办法是仿型铣，本世纪初才开始采用外协三坐标联动加工，目前已提高为五坐标联动加工，这将使泵的内在质量有着质的提高。因此，国内外大型泵制造差距主要还是制造设备上的差距。

2、阀门技术现状

从上个世纪的“十阀九漏”，到目前不少产品出口国外，我国阀门行业取得长足进步。但我国阀门技术仍与国外相差10年。

我国从事阀门生产的企业多属中小企业。少数小企业既无图纸，也无工艺，更没有技术人员，产品不符合国家标准，甚至生产假冒伪劣产品，严重扰乱了阀门市场，也浪费了宝贵的资源。不少大的国有企业面临着包袱重、资金困难、技术陈旧的问题，又没有力量进行技术改造和投资新项目。阀门技术与国际先进水平大概相差10年左右，行业的技术相对落后，阀门产品主要集中于中低端市场，对于高端产品的研发水平不高。在智能型的驱动装置方面，基本处于空白。

3、压缩机技术现状

压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械，属于将原动机的动力能转变为气体压力能的工作机。它的种类多、用途广，有“通用机械”之称。目前，除了活塞式压缩机，其他各类压缩机机型，如离心式、双螺杆式、滚动转子式和涡旋式等均被有效地开发和利用，为用户在机型的选择上提供了更多的可能性。随着经济的高速发展，我国的压缩机设计制造技术也有了长足进步，在某些方面的技术水平也已经达到国际先进水平。

第二节 产品工艺特点或流程

1、泵工艺流程

1）叶轮、泵壳、端盖等部件制造

铸造——机械加工（车削加工、铣床加工、磨床加工、钳工划线、钻孔攻丝）——表面处理——半成品入库

2）电机订购

3）总装

2、阀门工艺流程

1）毛坯下料——冷压——粗车内孔——粗车外圆——精车内孔——精车外圆——倒角——铣槽——抛磨——装配——试验——成品检验——入库

2）某截止阀的阀体制造过程

原材料——毛坯——机加工——热处理——装配——检验。阀体的毛坯制造和机加工工艺如下图所示：

3、压缩机配件结构施工工艺流程

施工准备→原材料采、验、进场→下料→制作→检验校正→预拼装→除锈→刷防锈漆一道→成品检验编号→构件运输→预埋件复验→压缩机配件柱吊装→压缩机配件梁吊装→檩条、支撑系统安装→主体初验→刷面漆→屋面板安装。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

1、泵技术发展趋势

要引领国内泵行业的潮流，准确把握泵技术的发展趋势是基本功。泵技术的发展一如其他产业的发展一样，是由市场需求的推动取得的。如今，历史已进入到二十一世纪，人们在以环保、电子等领域高科技发展及世界可持续发展为主所产生的巨大需求的大背景下，对于包括泵行业在内的许多行业或领域都带来了技术的飞速变革和发展。泵技术的发展趋势，主要有以下几点：

1）产品的多元化

产品的生命力在于市场的需求。如今的市场需求正是要求产品有各自的特色特点，做到与众不同；正是这一点，造就了泵产品的多元化趋势。它的多元性主要体现在泵输送介质的多样性、产品结构的差异性和运行要求的不同等几个方面。

从输送介质的多样性来看，最早泵的输送对象为单一的水及其它可流动的液体、气体或浆体到现在可输送固液混合物、气液混合物、固液气混合物，直至输送活的物体如土豆、鱼等等。不同的输送对象对于泵的内部结构要求均不同。

除了输送对象对泵的结构有不同要求外，在泵的安装形式、管道布置形式。维护维修等方面对泵的内在或外在的结构均提出新要求。同时，各个生产厂商，在结构的设计上又加人了各自企业的理念，要加提高了泵结构的多元化程度。

基于可持续发展和环保的总体背景，泵的运行环境对泵的设计又提出了众多的要求，如泄漏减少．噪声振动降低、可靠性增加．寿命延长等等均对泵的设计提出了不同的侧重点或几个着重点并行均需考虑，也必然形成泵的多元化形式。

2）泵设计水平提升与制造技术优化的有机结合

进入信息时代的今天，泵的设计人员早已经利用计算机技术来进行产品的开发设计（如CAD的利用）大大提高了设计本身的速度，缩短了产品设计的周期。而在生产为主的制造当中，以数控技术CAM为代表的制造技术业已深人到泵的生产当中。但是，从日前国内的情况看，数控技术CAM主要应用在批量产品的生产上。对于单件或小批的生产，目前CAM技术尚未在泵行业当中普遍实施，单件小批的生产仍旧以传统生产设备为主。

由于市场要求生产厂商的货期尽可能缩短，尤其对于特殊产品（针对用户要求生产的产品）供货周期缩短，必然要求泵的生产企业加速利用CAM技术甚至是计算机集成制造系统（CIMS）．柔性制造（FMC和FMS）对从设计到制造模具、零件加工等各环节协调一致处理保证一旦设计完成，产品零部件的加工也趋于同期完成，以确保缩短产品的生产周期。

与此同时，除利用计算机制图外还将在计算机这个载体上实现产品的强度分析、可靠性预估和三维立体设计，将原来需要在生产中发现和解决的工艺问题、局部结构问题及装配性问题等方面提至生产前进行防范，缩短产品的试制期。

2、阀门技术发展趋势

随着国外大型成套技术的发展，出现了一系列新型成套设备与单机。与阀门有关的新型成套设备发展的特点是大型化、高参数化、高性能自动化和成套化，与这些成套设备的控制方式相适应。近20年来，国外阀门的控制方式也有很大发展。除一般手动、机动、电动、气动、液动传动之外，电液连动、气液连动、自动控制的阀门品种不断增多，并有进一步发展的趋势。

比如炼油设备。最大炼油厂3640万吨／年（加勒比海的维尔京群岛），3000万吨／年（委内瑞拉）。目前2000万吨／年以上的炼油厂有近30个；最大单元炼油减压装置的处理能力达到2400万吨/年，催化裂化装置达到824万吨／年，加氢裂化装置达到320万吨／年。装置大型化，迫使阀门也越来越大，控制方式也开始向自动化方向发展。

由于成套设备自动化水平越来越高，国外石油化工企业主要生产过程已经实现直接数字控制，有的还实现了计算机分级控制。合成氨乙烯、尿素、合成纤维、合成橡胶和合成塑料等化工企业普遍实现巡回检测、报警等，有的企业已经实现部分自动化控制。

随着各类成套设备、工艺流程和性能的改善，国外阀门的系列品种还在不断增加，近年来出现了不少新品种阀门。如：紧急切断阀、快速开关阀、防火阀、防静电阀、减温减压阀、蝶型止回阀、泄压阀、真空夹套阀、水冷或气冷阀、安全闸阀、安全截止阀等多种新式阀门，其中通用阀门中球阀、蝶阀和平板闸阀是20年来发展最快的阀门品种。

3、压缩机技术发展趋势

1）透平压缩机

在石化领域，随着我国石化生产规模的不断扩大，离心压缩机在大型化方面将面临新的课题，国内在设计制造这些大型气体压缩机上还没有成熟的经验。离心式压缩机需要向大容量发展，以满足我国石化生产规模不断扩大的要求，同时随着新技术的发展、新型气体密封、磁力轴承和无润滑联轴器的出现，透平压缩机的发展趋势主要表现为：不断开发高压和小流量产品；进一步研究三元流动理论，将其应用到叶轮和叶片扩压器等元件的设计中，以期达到高效机组；低噪声化，采用噪声防护以改善操作环境。

在制冷空调领域，由于受到螺杆式压缩机和吸收式制冷机的影响，离心式制冷压缩机的发展相对较为缓慢。在目前的技术条件下，离心式制冷压缩机主要用于大型建筑内的空气调节，需求量较少。近几年由于大型基建项目纷纷上马，离心式制冷压缩机又成为关注的热点。

2）往复式压缩机

在石化领域，往复式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可靠性等方向发展；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，提高气阀寿命；在产品设计上，应用热力学、动力学理论，通过综合模拟预测压缩机在实际工况下的性能；强化压缩机的机电一体化，采用计算机自动控制，实现优化节能运行和联机运行。

目前冰箱（包括小型冷冻与冷藏装置）制冷系统的主机仍以往复式压缩机为主。经过多年设计改进和技术进步，往复式冰箱压缩机效率大大提高。同时在与环境保护密切相关的制冷剂替代技术上也取得了可喜的进步。进一步提高往复式冰箱压缩机的效率、降低系统噪声是它的主要发展方向。

3）回转式压缩机

（1）滚动转子压缩机

目前滚动转子压缩机广泛应用于家用空调器，在冰箱上也有一定应用。这种压缩机不需要吸气阀，使它适用于变速运行，从而可以通过变频控制提高系统性能。为了确保大功率（电动机输出功率2.2kW（3P））滚动转子压缩机的性能，国内于上世纪末开始研发双转子滚动转子压缩机，现已投放市场。

在2.2kW（3P）以下的空调器中，暂时没有可以替代滚动转子压缩机的较好机型。所以提高压缩过程的效率、降低噪声、电动机变速控制，以及采用R410A等新制冷工质后的相关技术问题等，是滚动转子压缩机的研究方向。

（2）滑片式压缩机

滑片式压缩机属于回转式压缩机的一种，主要用来提供压缩空气，排气量一般在0.3～3m3/min，市场占有率较低。旋叶式压缩机是滑片式压缩机的一种改型结构，由于它的起动性能较好，压缩过程力矩变化亦不大，目前主要用于微型轿车和一些排量较小的工具车的空调系统。高速下的动力特性是这种压缩机的主要技术研究方向。

（3）涡旋压缩机

涡旋式压缩机在过去十年中得到了快速发展，构成了压缩机技术发展的新亮点。目前涡旋压缩机已在柜式空调领域占有绝对优势。在车用空调领域，涡旋压缩机的制冷系数已达2.0，显示出较强的竞争力。涡旋压缩机的发展在于扩大其制冷量范围，进一步提高效率，使用替代工质和降低制造成本等方面。

（4）螺杆压缩机

螺杆式压缩机具有尺寸小，重量轻，易维护等特点，是制冷压缩机中发展较快的一种机型。一方面，螺杆型线、结构设计有了长足的进步。另一方面，螺杆转子专用铣床特别是磨床的引进，提高了这对关键零件的加工精度与加工效率，使得螺杆压缩机的性能得到了有效提高。目前，螺杆压缩机主要应用于压缩空气和中型制冷热泵空调系统。由于螺杆式压缩机工作可靠性的不断提高，使之在中等制冷量范围内已逐渐替代往复式压缩机，并占据了离心式压缩机的部分市场。

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