在過去一段時(shí)間來，在國內(nèi)水泵制造廠基本上立足于傳統(tǒng)的鑄造工藝，水泵主要通流部件如壓水室、泵輪、進(jìn)水室(管)等采用鑄鐵或鑄鋼整體結(jié)構(gòu)，用戶和水泵制造廠對產(chǎn)品的加工質(zhì)量通常缺乏必要的技術(shù)協(xié)議保證，因此其產(chǎn)品質(zhì)量問題比較普遍。主要表現(xiàn)在鑄件質(zhì)量不符合造型要求，除報(bào)廢率較高外，常見缺陷如砂眼、夾渣、裂紋、疏松、氣孔及型線偏差等，同樣，其鑄件的機(jī)械性能與化學(xué)成分難以保證，據(jù)調(diào)查，單在水輪機(jī)制造缺陷中，其鑄件的材質(zhì)和鍛件缺陷占了近30%(見白馨孫等，我國水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪失效調(diào)查報(bào)告，機(jī)械部機(jī)械研究所1983年)。水泵的通流部件特別是泵輪葉片，型線不保證，葉片經(jīng)鑄造后一般不經(jīng)精打磨即直接采用，不僅表面粗糙，葉片型線不保證，葉片進(jìn)、出口安放角超差，而且很難保證一致。壓水室粗糙度更高.超過25μm，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)偏低。另外·不重視水力模型通流部件的精加工，如泵輪仍以整鑄結(jié)構(gòu)制作.因此往往有好的設(shè)計(jì)，卻得不到好的產(chǎn)品。而且相同零部件缺乏互換性，配合尺寸難以保證。對比水輪機(jī)行業(yè)，IEC標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)國內(nèi)外水輪機(jī)廠對其通流部件的加工精度、表而粗糙度、型線偏差等作了嚴(yán)格規(guī)定·目前水泵制造廠對水泵制造技術(shù)改造的深化，或中外合資企業(yè)對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行意識的加強(qiáng)，都在進(jìn)行之中，借鑒水輪機(jī)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，必會(huì)有長足的進(jìn)展。

　　一直以來，泵的功率損失和泵的維護(hù)是纏繞用戶的兩大主要問題。功率損失致使運(yùn)行成本增加。運(yùn)行中泵的維護(hù)始終是用戶頭痛的難題。毫無疑問，圍繞提高泵效率和減低泵維護(hù)成本這兩個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)變革成為了推動(dòng)泵技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力，以此為背景，全世界的水泵制造廠重新致力于在設(shè)計(jì)上提高泵效率，在運(yùn)行中降低泵功率損失的研究開發(fā)。值得注意的是泵已經(jīng)是成熟的產(chǎn)品了，所以，單純提高泵效率的可能性很小、泵的效率損失及增效措施這個(gè)領(lǐng)域的研究是非常有前途的。

　　用科學(xué)發(fā)展的觀點(diǎn).水泵制造廠能制造一個(gè)完整的泵包。這包括管道、閥門、啟動(dòng)和測量設(shè)備。世界上的泵用戶希望泵的供應(yīng)商完成所有的子系統(tǒng)，保證泵系統(tǒng)的安全.平穩(wěn)運(yùn)行。子系統(tǒng)包括監(jiān)測系統(tǒng)，變速控制，流量或過程控制，預(yù)熱系統(tǒng).涯滑控制等。世界的趨勢是用戶更希望購買整個(gè)的泵系統(tǒng)而不是單單的一個(gè)泵。

　　用戶購買泵系統(tǒng)的目的是出于希望泵供應(yīng)商對系統(tǒng)及泵負(fù)完全責(zé)任的要求。用戶希望水泵制造廠對泵的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行保修或維修.對泵的整個(gè)系統(tǒng)承擔(dān)責(zé)任在一些發(fā)展中國家，缺少組裝系統(tǒng)和測試系統(tǒng)的工程技術(shù)人員，所以水泵制造廠必須派自己的技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場操作，這也是泵系統(tǒng)發(fā)展的原因。現(xiàn)在.供應(yīng)商可以提供監(jiān)測儀器.診斷設(shè)備，電子控制，預(yù)熱控制和潤滑控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)不但要泵制造商擔(dān)保，而且要他們自己設(shè)計(jì)和供應(yīng)，這樣，用戶在購買時(shí)才更加放心。一旦泵在運(yùn)行中出現(xiàn)了問題，用戶只找泵的供應(yīng)商解決問題即可，泵的供應(yīng)商既然對泵系統(tǒng)完全承擔(dān)責(zé)任.那由他找出問題并加以解決再合適不過。這些新的要求對泵的設(shè)計(jì)、制造加工承擔(dān)了更重的責(zé)任。

　　在全球性的、動(dòng)態(tài)多變的市場競爭環(huán)境下，我國的水泵產(chǎn)品嚴(yán)重缺乏市場競爭力。產(chǎn)品技術(shù)水平低、水泵制造技術(shù)的創(chuàng)新能力弱成為制約企業(yè)發(fā)展的痼疾，這些缺陷是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法固有的，因此必須在產(chǎn)品研發(fā)工作中采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段，在方案定型或產(chǎn)品加工前采用計(jì)算機(jī)仿真模擬，同時(shí)變“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)"為“科學(xué)設(shè)計(jì)"，變“實(shí)測手段"為“仿真手段"，變“規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)"為“分析標(biāo)準(zhǔn)"，水泵制造廠才可能具有自主創(chuàng)新的設(shè)計(jì)能力。

　　水泵種類繁多，結(jié)構(gòu)差異很大。注塞泵和離心泵的結(jié)構(gòu)完全不同，仿真分析的需求因此不同;同一類型的水泵，泵的體積不同，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)也不同。由于離心泵的設(shè)計(jì)難度更大一些，故以葉片泵為例進(jìn)行討論。從設(shè)計(jì)的角度看，最核心的內(nèi)容是過流件曲面的設(shè)計(jì);從制造的角度看，最核心的技術(shù)是鑄造以及與鑄造模樣設(shè)計(jì)與制造相關(guān)的數(shù)控加工和快速原形技術(shù);從分析的角度看，主要涉及流體仿真分析和結(jié)構(gòu)有限元分析。目前最新型的離心泵屬于不銹鋼立式多級離心泵。

　　大型水泵一般是按客戶的要求定制化生產(chǎn)的，水泵的每一種變形，都需要一套完整的技術(shù)文件。水泵設(shè)計(jì)的相似性很大，許多水泵制造廠都建立了一套自己的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。能對尺寸、特征、材料進(jìn)行配置設(shè)計(jì)，支持零件、部件、產(chǎn)品的配置設(shè)計(jì);配置設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)庫構(gòu)成了一個(gè)理想的水泵定制化設(shè)計(jì)平臺(tái)。一個(gè)理想的水泵定制化設(shè)計(jì)平臺(tái)包括了大型焊接件設(shè)計(jì).鈑金件設(shè)計(jì)中的導(dǎo)流片、進(jìn)水出水管和加工配置及后續(xù)的機(jī)加工信息，以滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)要求。

　　制造能力是水泵制造廠核心競爭力之一，主要包括鑄造、大型鑄造件和結(jié)構(gòu)件的機(jī)械加工，鑄造模樣的設(shè)計(jì)制造.葉輪曲面的數(shù)控加工等。充分利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型是提高工藝設(shè)計(jì)效率的最佳途徑。加工中使用模具工具和夾具量具是保證質(zhì)量精度的重要手段，尤其對于曲面的加工，是確保水泵過流面的正確和保證效率的關(guān)鍵。

　　水泵葉輪曲面的加工有兩種方法，銑削法和鑄造成型法。葉輪的銑削和鑄造模樣的型芯、型腔加工都涉及曲面的數(shù)控加工。過流面的加工都需要保證曲面的精度，從而保證水泵的水力學(xué)性能。

　　一些通用的小型潛水泵可以批量化生產(chǎn)，但大型水泵的生產(chǎn)模式卻是典型的大批量定制化生產(chǎn).每種產(chǎn)品的批量都很小，產(chǎn)品出廠前必須進(jìn)行水力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，如果試驗(yàn)不合格.還要拆卸下來進(jìn)行修改，然后重新進(jìn)行試驗(yàn)。尤其是大型水泵，試驗(yàn)費(fèi)用很高，生產(chǎn)周期長.一旦設(shè)計(jì)失誤.損失會(huì)非常大。

　　水泵設(shè)計(jì)制造中的最核心技術(shù)是過流件的水力學(xué)性能沒計(jì)，葉輪、蝸殼、導(dǎo)流體、導(dǎo)流片、出水口、進(jìn)水口及柵格的型面都將影響水泵的水力學(xué)性能。流體的流動(dòng)特性決定了水泵的過流部件和流道是一些復(fù)雜的曲面.因?yàn)楸脙?nèi)流體的流動(dòng)是三維的，包括渦流和紊流狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮固定部分、轉(zhuǎn)動(dòng)部分以及流體之間的交互作用，這樣復(fù)雜的工作狀態(tài)很難通過設(shè)計(jì)員的經(jīng)驗(yàn)以及試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化產(chǎn)品性能，所以必須采用流體分析軟件進(jìn)行仿真分析。結(jié)合分析軟件的分析和水力學(xué)的測試，求得如下分析：

　　(1)根據(jù)水泵模型和葉輪的轉(zhuǎn)速求水泵的揚(yáng)程、流量和效率。

　　(2)計(jì)算葉輪的效率和流體在管路中的水頭損失。

　　(3)分析工作過程中產(chǎn)生的氣穴和空蝕。

　　(4)水泵內(nèi)部流體的壓力場分布和速度場分布。

　　(5)在流體作用下葉輪表面所受的水壓載荷。

　　(6)根據(jù)水泵的結(jié)構(gòu)和葉輪的轉(zhuǎn)速求水泵的驅(qū)動(dòng)力矩。

　　(7)根據(jù)渾水工況下水泵參數(shù)數(shù)據(jù)修訂參數(shù)。

　　有條件情況下應(yīng)進(jìn)行渾水試驗(yàn)的校核與在渾水條件下的參數(shù)修正。

　　此外，還要依靠分析軟件對水泵的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、零部件的疲勞壽命、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，從而通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)減小水泵的振動(dòng).提高動(dòng)態(tài)性能。最基礎(chǔ)、最重要的分析是求解系統(tǒng)的固有頻率和相應(yīng)的振型，為電機(jī)的選擇提供依據(jù)。

　　水電制造加工的創(chuàng)新，構(gòu)建應(yīng)用軟件(如SOlidworks軟件)的水泵設(shè)計(jì)、仿真和制造平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的沒計(jì)和制造.逐步在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，將徹底改變研制手段落后的局面.從而減少物理樣機(jī)的制造與試驗(yàn)，達(dá)到縮短研制周期、降低水泵制造廠的開發(fā)成本、加快產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度的目的.使對不同的流體介質(zhì)均有應(yīng)對的設(shè)計(jì)與加工制造。

動(dòng)平衡機(jī)