1、 国家水泵及系统工程技术研究中心国家水泵及系统工程技术研究中心江苏省流体机械工程技术研究中心江苏省流体机械工程技术研究中心 江苏大学流体机械工程技术研究中心江苏大学流体机械工程技术研究中心二一二年三月十四日二一二年三月十四日l一、概一、概 述述l二、泵行业发展概况二、泵行业发展概况l三、泵行业面临的国家需求三、泵行业面临的国家需求l四、泵行业的研究现状四、泵行业的研究现状l五、泵行业的发展趋势五、泵行业的发展趋势l 泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机械，是应泵是把原动机的机械能转换成液体能量的机械，是应用非常广泛的通用机械。泵按输送介质可分为水泵、油泵、用非常广泛的通用机械。泵按输送介质可
2、分为水泵、油泵、化工泵等，以水泵为主；按照机械能转换方式可分为离心化工泵等，以水泵为主；按照机械能转换方式可分为离心泵、容积泵以及其他原理工作泵，以离心泵为主。泵、容积泵以及其他原理工作泵，以离心泵为主。l 泵行业是国民经济的基础性行业，对国民经济和社会泵行业是国民经济的基础性行业，对国民经济和社会发展发挥着重要作用。可以说，在国民经济的各部门和社发展发挥着重要作用。可以说，在国民经济的各部门和社会生活的各领域，凡是有液体流动会生活的各领域，凡是有液体流动 之处，几乎都有泵在工作，而且技之处，几乎都有泵在工作，而且技 术越发展，泵的应用也就越广泛、术越发展，泵的应用也就越广泛、作用越大。作用越
3、大。l 主要应用范围有：农田排灌、主要应用范围有：农田排灌、城市给排水、石油化工、动力工城市给排水、石油化工、动力工 程、矿山、电力、钢铁、纺织、程、矿山、电力、钢铁、纺织、机械、土木建筑、能源、交通、机械、土木建筑、能源、交通、水利、航运、造船、航空航天、水利、航运、造船、航空航天、核电站、核电站、环境保护、水处理环境保护、水处理、轻工、食品等。可见泵是当、轻工、食品等。可见泵是当然的耗能大户，提高泵技术水平对节约能源具有重要意义。然的耗能大户，提高泵技术水平对节约能源具有重要意义。l 19551955年，哈尔滨工业大学在前苏联专家的帮助下，正式年，哈尔滨工业大学在前苏联专家的帮助下，正式成
4、立了国内第一个水力机械专业。目前专业调整以后称为成立了国内第一个水力机械专业。目前专业调整以后称为热能与动力工程专业（流体机械方向）。热能与动力工程专业（流体机械方向）。主要从事泵教学和科研的高校：主要从事泵教学和科研的高校：江苏大学（原镇江农业机械学院）江苏大学（原镇江农业机械学院）兰州理工大学（原甘肃工业大学）兰州理工大学（原甘肃工业大学）中国农业大学（原北京农机化学院）中国农业大学（原北京农机化学院）华中科技大学（原华中工学院）华中科技大学（原华中工学院）清华大学清华大学 西华大学（原四川工业学院）等西华大学（原四川工业学院）等 江苏大学的流体机械及工程学科是我国水泵行业唯一江苏大学的流
5、体机械及工程学科是我国水泵行业唯一的的“十五十五”、“十一五十一五”国家重点学科，拥有国家水泵及国家重点学科，拥有国家水泵及系统工程技术研究中心，在我国水泵行业发挥着重要作用。系统工程技术研究中心，在我国水泵行业发挥着重要作用。l 近年来，我国泵行业的技术水平有了近年来，我国泵行业的技术水平有了 较大的提高，通过引进吸收、更新改造、较大的提高，通过引进吸收、更新改造、消化创新，使我国泵类新一代产品达到了消化创新，使我国泵类新一代产品达到了 国际国际 9090年代初的水平，特别是某些重大年代初的水平，特别是某些重大 技术装备的配套产品，有的已达到或接近技术装备的配套产品，有的已达到或接近 国际同
6、类产品的先进水平。国际同类产品的先进水平。l 但是我国泵产品的总体技术水平仍然但是我国泵产品的总体技术水平仍然 偏低，作为我们泵行业的同仁任重而道远。偏低，作为我们泵行业的同仁任重而道远。l（一）国外泵行业概况（一）国外泵行业概况l 世界泵行业有约世界泵行业有约 1 1 万家制造厂商，市场竞争激烈，万家制造厂商，市场竞争激烈，但行业集中度很高。根据但行业集中度很高。根据McIlvaineMcIlvaine公司公司泵业市场资泵业市场资讯讯统计，世界前统计，世界前 10 10 家泵制造厂商的销售额约占世家泵制造厂商的销售额约占世界泵市场总量的界泵市场总量的50%50%。l 美国美国ITTITT公司
7、、日本荏原（公司、日本荏原（EBARAEBARA）、丹麦格兰富）、丹麦格兰富（GRUNDFOSGRUNDFOS）、美国福斯（）、美国福斯（FLOWSERVEFLOWSERVE）、瑞士苏尔寿）、瑞士苏尔寿（SULZERSULZER）、英国威尔（）、英国威尔（WEIRWEIR）、德国凯士比（）、德国凯士比（KSBKSB）、）、德国威乐（德国威乐（WILOWILO）、美国）、美国ROPERINDUSTRIESROPERINDUSTRIES和德国普茨和德国普茨迈斯特（迈斯特（PUTZMEISTERPUTZMEISTER）。）。l 根据根据ITTITT公司和格兰富公司的公司和格兰富公司的20082008
8、年度报告，两公年度报告，两公司司20082008年水泵销售额分别为年水泵销售额分别为38.438.4亿美元和亿美元和2525亿欧元。亿欧元。l 目前，世界前目前，世界前 10 10 位的泵业生产商大部分已通过独位的泵业生产商大部分已通过独资或合资的方式在国内建立了研发和生产基地。资或合资的方式在国内建立了研发和生产基地。l 另外，一些国外企业也通过设立办事处或代理商逐另外，一些国外企业也通过设立办事处或代理商逐渐进入中国市场。外资（合资）企业的销售额占我国市渐进入中国市场。外资（合资）企业的销售额占我国市场销售额的场销售额的 23.8%23.8%。在华的外资（合资）企业主要服务。在华的外资（合
9、资）企业主要服务于中、高端市场并为我国各重大工程提供产品。该类企于中、高端市场并为我国各重大工程提供产品。该类企业不仅为客户提供高质量的产品，并针对特定客户提供业不仅为客户提供高质量的产品，并针对特定客户提供完整的系统解决方案以及相应的高附加值服务。完整的系统解决方案以及相应的高附加值服务。l 外资泵业企业已具备较强的竞争力。今后几年我国外资泵业企业已具备较强的竞争力。今后几年我国泵业市场的竞争将更加激烈。泵业市场的竞争将更加激烈。l 中国泵行业企业总数估计中国泵行业企业总数估计 6000 6000家，其中规模以上企业家，其中规模以上企业35003500家以上，产品种类约为家以上，产品种类约为
10、 450 450个系列个系列 5000 5000多个品种。多个品种。l 与世界泵业市场相比，我国泵业市场集中度相对较低，与世界泵业市场相比，我国泵业市场集中度相对较低，没有市场地位显著突出的综合性泵业集团。但在几个主要没有市场地位显著突出的综合性泵业集团。但在几个主要市场领域，市场份额越来越向几个优势企业集中。市场领域，市场份额越来越向几个优势企业集中。l 核用泵领域的沈鼓集团，耐酸泵领域的大耐泵核用泵领域的沈鼓集团，耐酸泵领域的大耐泵业业，杂，杂质泵领域的石家庄强大泵业，质泵领域的石家庄强大泵业，给给排水泵领域的上海凯泉、排水泵领域的上海凯泉、连成、东方连成、东方，潜污泵领域的南京蓝深、江苏
11、亚太，冲压焊，潜污泵领域的南京蓝深、江苏亚太，冲压焊接离心泵领域的杭州南方泵业，电站泵领域的上海接离心泵领域的杭州南方泵业，电站泵领域的上海KSBKSB、上、上海电力修造厂，计量泵领域的重庆水泵，轴流泵、混流泵海电力修造厂，计量泵领域的重庆水泵，轴流泵、混流泵领域的无锡（日立）领域的无锡（日立）、湖南湘电长泵、高邮水泵厂，民用湖南湘电长泵、高邮水泵厂，民用泵领域的浙江利欧、丰球、新界，泵领域的浙江利欧、丰球、新界，等等等。等。l 据统计，我国泵行业据统计，我国泵行业 2009 2009年实现销售收入超过年实现销售收入超过 1000 1000亿元，行业的工业产值在亿元，行业的工业产值在 1080
12、 1080亿元左右，产销基本平衡。亿元左右，产销基本平衡。l 台州温岭台州温岭260260亿元、温州永嘉亿元、温州永嘉100100亿元、杭州亿元、杭州5050亿元、亿元、上海上海150150亿元、山东亿元、山东6060亿元、沈阳亿元、沈阳8080亿元、大连亿元、大连6060亿元、广亿元、广州州5050亿元、江苏亿元、江苏4040亿元、北京天津亿元、北京天津3030亿元、河北亿元、河北2525亿元、亿元、长沙长沙2525亿元。另外河南、安徽、山西的泵产量也较可观。亿元。另外河南、安徽、山西的泵产量也较可观。l 近年来，泵行业保持高速增长势头，近年来，泵行业保持高速增长势头，20072007年增长
13、率为年增长率为23.20%23.20%，但因受到全球金融经济危机的影响，但因受到全球金融经济危机的影响，2008 2008年的年的增长速度有所回落，为增长速度有所回落，为13.5%13.5%。随着泵行业规模的快速发展。随着泵行业规模的快速发展和市场竞争的激烈化，泵行业的增长速度将趋于稳定。和市场竞争的激烈化，泵行业的增长速度将趋于稳定。l 预计未来五年，泵行业发展的速度在预计未来五年，泵行业发展的速度在 13%-17%13%-17%之间，之间，行业的发展重点将由数量增长向品质提高转变。行业的发展重点将由数量增长向品质提高转变。l 过去几年，中国泵行业的技术发展趋势与世界泵业过去几年，中国泵行业
14、的技术发展趋势与世界泵业趋向一致，但总体技术水平较低，在高、精、尖、技术含趋向一致，但总体技术水平较低，在高、精、尖、技术含量高的领域，泵产品供不应求。所以研发适应国内市场的量高的领域，泵产品供不应求。所以研发适应国内市场的高端泵产品，不失为泵阀企业生存下去的一条捷径。高端泵产品，不失为泵阀企业生存下去的一条捷径。l 中国泵行业发展存在很大空间，中国泵行业发展存在很大空间，“十一五十一五”期间，中期间，中国泵行业以国泵行业以 25%25%的平均速度发展。的平均速度发展。“十一五十一五”期间，泵产期间，泵产品国内市场占有率达到品国内市场占有率达到 90%90%左右。左右。l 由于国家注重重大工程
15、国产化率，因此，火电、核电由于国家注重重大工程国产化率，因此，火电、核电和和“三大化工三大化工”中的重点产品市场占有率已达中的重点产品市场占有率已达 80%80%左右。左右。l 中国泵行业存在巨大的挑战，也存在极大的发展潜力，中国泵行业存在巨大的挑战，也存在极大的发展潜力，随着中国泵行业不断深入发展和不断取得进步，最终走向随着中国泵行业不断深入发展和不断取得进步，最终走向世界。世界。l 虽然泵行业发展很快，但是值得注意的是中国泵行业虽然泵行业发展很快，但是值得注意的是中国泵行业仍然面临几个突出问题：仍然面临几个突出问题：l 一是产业结构性矛盾没有得到根本性解决。国内的泵一是产业结构性矛盾没有得
16、到根本性解决。国内的泵制造企业基本上还停留在低端产品上，重复制造、重复建制造企业基本上还停留在低端产品上，重复制造、重复建设现象严重。设现象严重。l 二是产业集中度不高。目前为止庞大的泵制造群体，二是产业集中度不高。目前为止庞大的泵制造群体，仍然没有形成几个可以引领行业发展的大型企业集团。仍然没有形成几个可以引领行业发展的大型企业集团。l 三是企业间的竞争还停留在价格战的层面上，有的企三是企业间的竞争还停留在价格战的层面上，有的企业为了占领市场，不惜以低于成本的价格参与竞标，这种业为了占领市场，不惜以低于成本的价格参与竞标，这种混乱的市场竞争格局，导致中国的泵行业虽然经过混乱的市场竞争格局，导
17、致中国的泵行业虽然经过 2020年的年的发展，但始终没有形成合力，致使中国泵行业在国际上的发展，但始终没有形成合力，致使中国泵行业在国际上的竞争力得不到很快提升。竞争力得不到很快提升。l 举例石化用泵举例石化用泵l 化工泵是石化生产装置中用量最大的转动设备，它像化工泵是石化生产装置中用量最大的转动设备，它像人的心脏输送血液那样把各种液体介质如原油、成品油、人的心脏输送血液那样把各种液体介质如原油、成品油、化工原料、中间产品和成品输送到其他地方。化工原料、中间产品和成品输送到其他地方。l 一个中型炼油厂有一个中型炼油厂有1000多台泵，其中离心泵占多台泵，其中离心泵占83%，往复泵占往复泵占6%
18、，齿轮泵占，齿轮泵占3%，其余为螺杆泵和真空泵等。，其余为螺杆泵和真空泵等。这些泵一般由电机驱动。这些泵一般由电机驱动。l 一个石化厂有一个石化厂有2000多台泵，其中离心泵占多台泵，其中离心泵占45%，齿轮，齿轮泵占泵占23%，往复泵和螺杆泵占各，往复泵和螺杆泵占各12%，屏蔽泵占，屏蔽泵占6%。l 石化泵输送的介质压力由负压到石化泵输送的介质压力由负压到300MPa，温度由零下，温度由零下140到零上近到零上近500，有的介质粘稠，有的还带有固体颗，有的介质粘稠，有的还带有固体颗粒，输送介质大部分有腐蚀性。粒，输送介质大部分有腐蚀性。l 石化泵是耗能最多的设备，用电约占全厂用电的石化泵是耗
19、能最多的设备，用电约占全厂用电的50%。l 我国石化用泵经过多年发展，品种较齐全，特别是改我国石化用泵经过多年发展，品种较齐全，特别是改革开放以来引进不少国外先进技术，技术性能和产品质量革开放以来引进不少国外先进技术，技术性能和产品质量有了很大提高。但总的来看与国外相比，还有不少差距。有了很大提高。但总的来看与国外相比，还有不少差距。l 一是泵的标准化、系列化和通用化程度差，各泵生产一是泵的标准化、系列化和通用化程度差，各泵生产厂自成系列，零部件标准化和互换性低，缺乏统一的标准，厂自成系列，零部件标准化和互换性低，缺乏统一的标准，产品规格型号还满足不了石化发展的需要。产品规格型号还满足不了石化
20、发展的需要。l 二是质量和可靠性较差，主要是因为国内耐腐蚀材料二是质量和可靠性较差，主要是因为国内耐腐蚀材料品种少或者选材不当以及加工精度不高。品种少或者选材不当以及加工精度不高。l 三是泵的密封寿命低，品种少。国外机械密封寿命一三是泵的密封寿命低，品种少。国外机械密封寿命一般能达般能达 2年左右，国内石化泵尚未达到这个水平。年左右，国内石化泵尚未达到这个水平。l 四是泵效率低，由于国内泵设计水力模型较差，加工四是泵效率低，由于国内泵设计水力模型较差，加工精度不高，泵效率一般比国外低精度不高，泵效率一般比国外低2%3%。因此还有不少化。因此还有不少化工流程泵不得不从国外进口。工流程泵不得不从国
21、外进口。（一）提高泵类产品效率，为贯彻国家节能减排政策服务。（一）提高泵类产品效率，为贯彻国家节能减排政策服务。l 泵是仅次于电机应用最为广泛的通用机械，也是国家泵是仅次于电机应用最为广泛的通用机械，也是国家节能工作的重要领域。据统计，泵的耗电量约占全国总发节能工作的重要领域。据统计，泵的耗电量约占全国总发电量的电量的 20%20%，耗油量约占全国总油耗的，耗油量约占全国总油耗的 5%5%。泵行业的节能。泵行业的节能技术工作已经成为当前国家节能工作的重要组成部分。技术工作已经成为当前国家节能工作的重要组成部分。l l 国家科技部和发改委联合颁布的国家科技部和发改委联合颁布的中国节能技术政策中国
22、节能技术政策大纲大纲（20062006）明确提出，要）明确提出，要“发展、推广高效率的泵类发展、推广高效率的泵类设备。通过完善泵的三元流场、二相流分析计算方法，改设备。通过完善泵的三元流场、二相流分析计算方法，改进加工工艺，使泵的能效达到进加工工艺，使泵的能效达到 83%83%87%”87%”。l 中华人民共和国节约能源法中华人民共和国节约能源法（20072007）提出，）提出，“国国家鼓励工业企业采用高效、节能的电动机、锅炉、窑炉、家鼓励工业企业采用高效、节能的电动机、锅炉、窑炉、风机、泵类等设备风机、泵类等设备”。l（二）提高高端泵类产品的国产化率，为振兴装备制造业（二）提高高端泵类产品的
23、国产化率，为振兴装备制造业服务。服务。l 党中央和国务院高度重视装备制造业的发展，党中央和国务院高度重视装备制造业的发展，国务国务院关于振兴装备制造业的若干意见院关于振兴装备制造业的若干意见（20062006）进一步明确）进一步明确了振兴装备制造业的若干重点领域，这些重点领域的大型了振兴装备制造业的若干重点领域，这些重点领域的大型成套装备涉及很多流体机械关键产品和关键技术。成套装备涉及很多流体机械关键产品和关键技术。l 比如，仅南水北调东线一期工程就计划建设比如，仅南水北调东线一期工程就计划建设1313处、处、3030座大型泵站，目前很多泵站的水力模型还需进一步研究。座大型泵站，目前很多泵站的
24、水力模型还需进一步研究。l 在电力工业领域，在电力工业领域，6060万万kWkW以上煤电超超临界机组需要以上煤电超超临界机组需要大型给水泵。未来大型给水泵。未来2020年，我国电力工业将以更高速度发展，年，我国电力工业将以更高速度发展，每年新增装机容量将超过每年新增装机容量将超过1 1亿千瓦，需要大量的特殊用泵。亿千瓦，需要大量的特殊用泵。在石油化学工业领域，百万吨乙烯装置中的特种泵国在石油化学工业领域，百万吨乙烯装置中的特种泵国内仍然需要大量进口，煤制油装置中高温、高压、固体颗内仍然需要大量进口，煤制油装置中高温、高压、固体颗粒冲刷、强腐蚀条件对泵产品提出了极高的要求。粒冲刷、强腐蚀条件对泵
25、产品提出了极高的要求。l 目前，全球共有目前，全球共有447447个核电机组正在运行，总装机容个核电机组正在运行，总装机容量为量为 3.83.8亿千瓦，约占全球总发电量的亿千瓦，约占全球总发电量的 16.2%16.2%。有有1717个国家核电装机容量占其本国总发电量的个国家核电装机容量占其本国总发电量的25%25%以以上。法国上。法国77%77%，韩国，韩国38%38%，日本，日本36%36%，英国，英国28%28%，美国，美国20%20%。我国目前核电装机容量约为我国目前核电装机容量约为10001000万千瓦，仅占总发电万千瓦，仅占总发电量的量的1.5%1.5%。加快推进核电建设，对中国能源
26、可持续发展、。加快推进核电建设，对中国能源可持续发展、优化能源结构具有重要意义。优化能源结构具有重要意义。根据中国根据中国核电中长期发展规划核电中长期发展规划，到，到20202020年，全国年，全国要建成核电机组要建成核电机组40004000万千瓦，在建万千瓦，在建18001800万千瓦左右，核电万千瓦左右，核电机组装机容量占电力总装机容量的比例将达到机组装机容量占电力总装机容量的比例将达到 4-5%4-5%。争取到争取到20302030年，中国核电装机达年，中国核电装机达1000010000万至万至1200012000万千万千瓦，在技术和规模上接近世界先进水平瓦，在技术和规模上接近世界先进水
27、平。每座核电站需要各种泵产品约每座核电站需要各种泵产品约1200台，其中有核级要台，其中有核级要求的泵约求的泵约120台，而一台核电一级主泵约台，而一台核电一级主泵约7000万美元。除万美元。除主泵外，其它具有核二、三级要求的泵还有上充泵、停堆主泵外，其它具有核二、三级要求的泵还有上充泵、停堆冷却泵、喷淋泵、高压安全注水泵等。冷却泵、喷淋泵、高压安全注水泵等。百万百万千瓦千瓦的核电机组需要大量的核一、二、三级泵，的核电机组需要大量的核一、二、三级泵，相关技术国内大都还没有掌握，需要从国外大量进口。相关技术国内大都还没有掌握，需要从国外大量进口。l 为此，我国每年需要从国外大量进口相关产品才为此
28、，我国每年需要从国外大量进口相关产品才能满足国家经济、行业快速发展的要求。为了实现我能满足国家经济、行业快速发展的要求。为了实现我国装备制造业振兴的宏伟目标，维护国家经济利益，国装备制造业振兴的宏伟目标，维护国家经济利益，我国必须在上述关键泵产品和技术方面取得突破。我国必须在上述关键泵产品和技术方面取得突破。海水海水淡化用高压淡化用高压泵泵液力透液力透平泵机平泵机组组 （三）研发新型、高效的泵类环保机械，为落实国家环（三）研发新型、高效的泵类环保机械，为落实国家环保政策服务。保政策服务。l 党的十七大报告指出，党的十七大报告指出，“必须把建设资源节约型、环必须把建设资源节约型、环境友好型社会放
29、在工业化、现代化发展战略的突出位境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置置”，“开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术的先进适用技术”，“发展环保产业发展环保产业”，“加大节能环加大节能环保投入保投入”等。等。l 泵作为应用十分广泛的通用机械，在我国环境保护、泵作为应用十分广泛的通用机械，在我国环境保护、水处理行业方面将发挥重要作用。例如，我国的水处理行业方面将发挥重要作用。例如，我国的“三河三三河三湖湖”污染治理工程、我国城市化进程中的污水处理工程、污染治理工程、我国城市化进程中的污水处理工程、石化冶金与食品医药行业流程中特殊介
30、质的输送、南水北石化冶金与食品医药行业流程中特殊介质的输送、南水北调等大型工程的沿线污水治理工程等，都需要加强各类无调等大型工程的沿线污水治理工程等，都需要加强各类无堵塞、无泄漏泵技术和设备的研究开发及推广应用。堵塞、无泄漏泵技术和设备的研究开发及推广应用。l（四）研发水利工程用泵水力模型，为国家水利工程建设和（四）研发水利工程用泵水力模型，为国家水利工程建设和农业节水灌溉服务。农业节水灌溉服务。l 这几年中央一号文件指出，要加强大江大河和重点中小河这几年中央一号文件指出，要加强大江大河和重点中小河流治理，建成和改造一批大中型水利骨干工程流治理，建成和改造一批大中型水利骨干工程。增加投资规。增
31、加投资规模，重点加快大型灌区续建配套和节水改造。模，重点加快大型灌区续建配套和节水改造。l 去年一号文件首度聚焦水利改革发展去年一号文件首度聚焦水利改革发展，把农田水利建设放，把农田水利建设放在突出的位置加以强调，提出在突出的位置加以强调，提出“把农田水利作为农村基础设把农田水利作为农村基础设施建设的重点任务施建设的重点任务”，未来，未来1010年水利总投资将达年水利总投资将达 4 4万亿，并万亿，并制定了从土地出让收益中提取制定了从土地出让收益中提取10%10%用于农田水利建设。用于农田水利建设。l 扩大大中型排灌泵站更新改造规模和范围，启动西北扩大大中型排灌泵站更新改造规模和范围，启动西北
32、沿黄高扬程提水灌溉泵站、东北涝区排水泵站等更新改造。沿黄高扬程提水灌溉泵站、东北涝区排水泵站等更新改造。l 继续加大农业综合开发中型灌区骨干工程节水改造力继续加大农业综合开发中型灌区骨干工程节水改造力度，增加中央和省级财政小型农田水利工程建设补助专项度，增加中央和省级财政小型农田水利工程建设补助专项资金，依据规划整合投资，推进大中型灌区田间工程和小资金，依据规划整合投资，推进大中型灌区田间工程和小型灌区节水改造。型灌区节水改造。l 推广高效节水灌溉技术，因地制宜修建小微型抗旱水推广高效节水灌溉技术，因地制宜修建小微型抗旱水源工程，发展牧区水利。源工程，发展牧区水利。（五）保障我国抗旱减灾事业的
33、需要。（五）保障我国抗旱减灾事业的需要。我国现有的我国现有的18183 3亿亩耕地中，尚有亿亩耕地中，尚有9 95959亿亩是没有亿亩是没有灌溉条件的灌溉条件的“望天田望天田”，已建成的，已建成的8 86767亿亩灌溉耕地，亿亩灌溉耕地，灌溉水利用率也只有灌溉水利用率也只有4646，与国外相比差距很大。，与国外相比差距很大。因旱灾和洪涝频发，迫切需要研制节水灌溉设备、大因旱灾和洪涝频发，迫切需要研制节水灌溉设备、大型移动泵站来提高抗洪抗旱减灾的机动能力，提高设备的型移动泵站来提高抗洪抗旱减灾的机动能力，提高设备的利用率和经济效益。利用率和经济效益。20102010年西南年西南5 5省的持续干旱
34、，造成省的持续干旱，造成50005000多万人受灾、损失多万人受灾、损失200200多亿。今年云南大旱，已造成多亿。今年云南大旱，已造成600600多万人受灾，直接经济损失多万人受灾，直接经济损失2323亿，还在持续。亿，还在持续。在我国，在我国，95%95%的煤矿开采是地下作业。目前透水抢险的煤矿开采是地下作业。目前透水抢险救援设备陈旧，现有水泵远不能满足矿山抢险的需要。救援设备陈旧，现有水泵远不能满足矿山抢险的需要。我国大中型城市高楼林立，开发高层救火急需的高我国大中型城市高楼林立，开发高层救火急需的高扬程消防泵势在必行。扬程消防泵势在必行。20102010年年1111月月1515日上海日
35、上海2828层教层教师公寓火灾师公寓火灾 随着我国海运事业不断发展，急需开发远射程海水随着我国海运事业不断发展，急需开发远射程海水泵打击海盗等。泵打击海盗等。l 水泵作为一门应用学科，近年来在应用基础研究水泵作为一门应用学科，近年来在应用基础研究和应用研究方面取得了一系列研究成果。和应用研究方面取得了一系列研究成果。l 泵内部流动数值模拟及测试技术；泵理论及设计方泵内部流动数值模拟及测试技术；泵理论及设计方法；泵的性能预测与优化设计；泵标准制定。法；泵的性能预测与优化设计；泵标准制定。l 低比转速离心泵无过载设计理论与方法；低比转速离心泵无过载设计理论与方法；l 南水北调和大中型水利工程用系列
36、高效轴流泵南水北调和大中型水利工程用系列高效轴流泵/混混流泵水力模型；流泵水力模型；l 海水淡化泵；引黄工程用泵；海水淡化泵；引黄工程用泵；l 无堵塞泵；射流式自吸喷灌泵；无堵塞泵；射流式自吸喷灌泵；l 电厂用烟气脱硫循环泵；管线输送泵；电厂用烟气脱硫循环泵；管线输送泵；l 国防用高速磁力泵；核电用泵；等等。国防用高速磁力泵；核电用泵；等等。l（一）泵内部流动数值模拟及测试技术的研究（一）泵内部流动数值模拟及测试技术的研究l 随着计算机技术、计算流体动力学（随着计算机技术、计算流体动力学（CFDCFD）和测试技）和测试技术的快速发展，泵内部流动数值模拟和测试技术研究越来术的快速发展，泵内部流动
37、数值模拟和测试技术研究越来越广泛。越广泛。l 进行这方面的研究不仅仅是为了得到泵流道内部任意进行这方面的研究不仅仅是为了得到泵流道内部任意位置的速度、压力等流场特征，更重要的是利用这些流动位置的速度、压力等流场特征，更重要的是利用这些流动特征进行泵性能预测和优化设计的研究。特征进行泵性能预测和优化设计的研究。l CFD/CADCFD/CAD一体化设计分析软件的研究取得进展。日本荏一体化设计分析软件的研究取得进展。日本荏原公司的技术人员开发了具有叶轮、导叶、蜗壳等模块的专原公司的技术人员开发了具有叶轮、导叶、蜗壳等模块的专门的泵门的泵CFD/CADCFD/CAD一体化软件，具有三维实体造型、自动
38、网格一体化软件，具有三维实体造型、自动网格生成、生成、CFDCFD分析和三维反问题设计系统，系统直接与快速成分析和三维反问题设计系统，系统直接与快速成形制造系统及由数控机床组成的柔性加工系统相连接。形制造系统及由数控机床组成的柔性加工系统相连接。l 这套设计系统极大地缩短了泵的开发周期，并且开发的这套设计系统极大地缩短了泵的开发周期，并且开发的泵产品具有效率高、可靠好等优点。国内在这方面同国外先泵产品具有效率高、可靠好等优点。国内在这方面同国外先进水平还有较大的差距，应集中力量进行研究。进水平还有较大的差距，应集中力量进行研究。l 在汽蚀计算方面随着多相模型的发展与完善，汽蚀计在汽蚀计算方面随
39、着多相模型的发展与完善，汽蚀计算的精度在不断提高。不同的研究人员分别利用商用算的精度在不断提高。不同的研究人员分别利用商用CFDCFD软件和专门开发的数值模拟软件模拟了离心泵内的汽蚀现软件和专门开发的数值模拟软件模拟了离心泵内的汽蚀现象，并预测了汽泡的初生和发展。象，并预测了汽泡的初生和发展。l 由于汽蚀自身所具有的复杂性，汽蚀由于汽蚀自身所具有的复杂性，汽蚀CFDCFD分析仍然是分析仍然是一个难点，数值模拟结果与实验结果还存在着一定的差距，一个难点，数值模拟结果与实验结果还存在着一定的差距，还有许多问题需要解决。还有许多问题需要解决。l 自从自从19321932年开始采用可视化技术实验研究泵
40、内部流动年开始采用可视化技术实验研究泵内部流动以来，泵的内部流动测试技术有了较大的发展。以来，泵的内部流动测试技术有了较大的发展。l 目前常用的内流测速技术有：热线风速仪、激光多普目前常用的内流测速技术有：热线风速仪、激光多普勒测速仪和粒子图像测速仪（勒测速仪和粒子图像测速仪（PIVPIV）等。）等。l PIVPIV测试系统是随着计算机技术进步发展而成的一种流测试系统是随着计算机技术进步发展而成的一种流场测试系统。它具有全流场快速测试、直观、不干扰流场场测试系统。它具有全流场快速测试、直观、不干扰流场等优点，目前已成为泵内部流场测试的主要方法。等优点，目前已成为泵内部流场测试的主要方法。l 由
41、于泵内部流动的极其复杂性，以及由于泵内部流动的极其复杂性，以及PIVPIV测试时光路的测试时光路的特殊要求，利用特殊要求，利用PIVPIV技术等对泵内部流动进行测试时，需技术等对泵内部流动进行测试时，需要对泵的流道结构做一定的简化或选取特殊类型的泵，完要对泵的流道结构做一定的简化或选取特殊类型的泵，完全意义上的实泵测试还有一定的困难和很多难题要解决。全意义上的实泵测试还有一定的困难和很多难题要解决。X mmY mm406080100120140160020406080100Vel Mag10.585.530.5ershiwuAvg.ershiwuAvg.Frame 001 05 Jul 200
42、7 D:4ershiwuVectorershiwu00000.vec|D:4ershiwuVectorershiwu00001.vec|D:4ershiwuVectorershiwu00002.ve（二）泵理论及设计方法研究（二）泵理论及设计方法研究l1 1、泵理论及设计方法、泵理论及设计方法 （1）低比转速离心泵理论和设计方法低比转速离心泵理论和设计方法 l 江苏大学提出了低比转速离心泵理论和设计方法、无江苏大学提出了低比转速离心泵理论和设计方法、无过载设计方法并得到推广应用，长短叶片和短叶片偏置技过载设计方法并得到推广应用，长短叶片和短叶片偏置技术开始广泛采用并取得良好效果。其中无过载泵设
43、计理论术开始广泛采用并取得良好效果。其中无过载泵设计理论与方法等除了在潜水泵上广泛应用以外，我们又在百万千与方法等除了在潜水泵上广泛应用以外，我们又在百万千瓦级核电工程的余热排出泵、上充泵成功应用。瓦级核电工程的余热排出泵、上充泵成功应用。（2 2）轴流泵和斜（混）流）轴流泵和斜（混）流泵水力模型研究泵水力模型研究 l 南水北调工程是我国继三峡工程之后的又一重大跨南水北调工程是我国继三峡工程之后的又一重大跨流域的调水工程，预计建设期长达流域的调水工程，预计建设期长达5050年，总投资年，总投资50005000亿亿元。该工程分为东线、中线、西线等三大工程。元。该工程分为东线、中线、西线等三大工程
44、。l 为了为这一重点工程提供技术支持和保障，国内很为了为这一重点工程提供技术支持和保障，国内很多研究单位和生产厂家都先后研发了不同性能参数的轴多研究单位和生产厂家都先后研发了不同性能参数的轴流泵和混流泵水力模型。流泵和混流泵水力模型。l 20042004年水利部和国家质检总局专门组织了南水北调年水利部和国家质检总局专门组织了南水北调工程用泵天津同台试验。共有工程用泵天津同台试验。共有 2727个水力模型参加测试，个水力模型参加测试，从中选出的优秀水力模型具有过流量大，效率高，抗汽从中选出的优秀水力模型具有过流量大，效率高，抗汽蚀性能好，效率比国内原有模型高蚀性能好，效率比国内原有模型高 3%3
45、%左右，综合技术指左右，综合技术指标具有国际先进和领先水平。标具有国际先进和领先水平。l 江苏大学首次提出了变环量设计理论，开发成功的江苏大学首次提出了变环量设计理论，开发成功的系列轴流泵和混流泵水力模型几乎都名列第一。系列轴流泵和混流泵水力模型几乎都名列第一。l 目前，在已建的南水北调东线工程目前，在已建的南水北调东线工程1 17 7个泵站中，个泵站中，1 13 3个个泵站采用国内模型，而泵站采用国内模型，而1010个泵站采用江苏大学研究的模型，个泵站采用江苏大学研究的模型，包括在南水北调东线工程的源头泵站包括在南水北调东线工程的源头泵站江都四站。江都四站。（3 3）无堵塞泵设计理论与方法）
46、无堵塞泵设计理论与方法l 随着工农业生产和社会生产力的不断发展，泵输送随着工农业生产和社会生产力的不断发展，泵输送的物质也日益增多。由于传统水泵产品设计的局限性，的物质也日益增多。由于传统水泵产品设计的局限性，其抗堵塞、防缠绕性能较差，严重影响和制约着工农业其抗堵塞、防缠绕性能较差，严重影响和制约着工农业生产、市政建设和环境保护工作等的发展。生产、市政建设和环境保护工作等的发展。l 因此，研究、开发高效节能，防缠绕、抗堵塞性能因此，研究、开发高效节能，防缠绕、抗堵塞性能好，可靠性高，具有广阔应用前景的好，可靠性高，具有广阔应用前景的环保与水处理用泵环保与水处理用泵将将尤为必要和迫切。尤为必要和
47、迫切。l 主要包括离心泵、污水泵、螺杆泵、深井泵、无堵主要包括离心泵、污水泵、螺杆泵、深井泵、无堵塞泵等。无堵塞泵、污水泵是污水处理厂的关键设备，塞泵等。无堵塞泵、污水泵是污水处理厂的关键设备，2020世纪世纪8080年代开始引进德国里茨公司技术生产潜水污水年代开始引进德国里茨公司技术生产潜水污水泵，引进德国泵，引进德国KSBKSB公司技术生产卧式和立式污水泵公司技术生产卧式和立式污水泵等等。l无堵塞泵主要用来输送污水污物、泥浆纸浆、灰渣、无堵塞泵主要用来输送污水污物、泥浆纸浆、灰渣、粮食淀粉等。对输送这类物质的泵有两个主要的要求：一粮食淀粉等。对输送这类物质的泵有两个主要的要求：一是无堵塞，
48、二是耐磨损。耐磨损主要与材料有关，当然与是无堵塞，二是耐磨损。耐磨损主要与材料有关，当然与水力设计也有一定的关系；而无堵塞主要取决于叶轮的结水力设计也有一定的关系；而无堵塞主要取决于叶轮的结构型式。构型式。l 叶轮结构型式主要有：开式或半开式叶轮；单、双流叶轮结构型式主要有：开式或半开式叶轮；单、双流道式叶轮；螺旋离心式叶轮；旋流式叶轮等。道式叶轮；螺旋离心式叶轮；旋流式叶轮等。l 根据不同应用场合，选择不同形式叶轮的无堵塞泵。根据不同应用场合，选择不同形式叶轮的无堵塞泵。l 开式或半开式叶轮与普通闭式叶轮设计方法基本相同。开式或半开式叶轮与普通闭式叶轮设计方法基本相同。单、双流道式叶轮单、双
49、流道式叶轮l 流道式叶轮又称无叶片叶轮，从叶轮进口至叶轮出口流道式叶轮又称无叶片叶轮，从叶轮进口至叶轮出口是一个或两个弯曲的流道，适合于输送大颗粒或含长纤维是一个或两个弯曲的流道，适合于输送大颗粒或含长纤维物质的液体。抗缠绕、无堵塞性能好，效率较高，功率曲物质的液体。抗缠绕、无堵塞性能好，效率较高，功率曲线较平坦，耐磨损性也较好。线较平坦，耐磨损性也较好。l 建立并优化了速度系数和流道中线断面变化规律建立并优化了速度系数和流道中线断面变化规律,提提出了双流道叶轮和单流道叶轮设计方法。出了双流道叶轮和单流道叶轮设计方法。l 后来，为了减轻重量，把双流道叶轮又演变成了双叶后来，为了减轻重量，把双流
50、道叶轮又演变成了双叶片叶轮等。片叶轮等。螺旋离心式叶轮螺旋离心式叶轮l 螺旋离心泵在开（闭）式叶轮中有一扭曲的螺旋叶片，螺旋离心泵在开（闭）式叶轮中有一扭曲的螺旋叶片，形成螺旋形流道。壳体由吸入盖和涡壳两部分组成，吸入形成螺旋形流道。壳体由吸入盖和涡壳两部分组成，吸入盖部分的叶轮，像螺杆泵一样，产生螺旋推进作用；涡壳盖部分的叶轮，像螺杆泵一样，产生螺旋推进作用；涡壳部分的叶轮像一般离心泵一样产生离心作用。可分为单螺部分的叶轮像一般离心泵一样产生离心作用。可分为单螺旋和双螺旋叶轮。旋和双螺旋叶轮。l 无堵塞性能好，通过能力强，流动平稳，无损性好，无堵塞性能好，通过能力强，流动平稳，无损性好，效率
