船用泵相关技术问题分析

船用泵相关技术问题分析

刘海鹏1孙首杰2

（1身份证：14010719830814XXXX北京100841；2身份证：21070519700910XXXX辽宁葫芦岛125004）

摘要：根据多年技术工作的经验和体会，对船用泵在设计、制造和使用过程中的若干工程技术问题进行了分析并提出了相关意见和建议。

关键词：船用泵；相关技术

在现代的船舶上,船用泵是一种品种和数量都很多而且作用十分重要的机械设备,无论是用在商船上,还是用在军舰上,都可以分为以下几类:与船舶推进系统有关的泵、配备在发电机系统上的泵、用于船舶服务系统的泵、为船员和乘客提供旅店服务的泵和用于货物装卸和其他特殊用途的泵。

船用泵虽然是一种泵类产品,它与其他工业用泵有许多共同或相似之处,但是也存在着许多差异和不同特点,比如在性能参数、结构特点和运转条件等方面就有着许多明显不同的地方。船用泵技术的发展尽管己经或正在借鉴其他用途泵在科研、设计、生产、工艺、操作和维护保养等方面的最新成就和丰富经验,其实在很大程度上仍然是依赖于其自身在广泛技术领域内的研究成果和技术进步,才能不断地和更好地满足船用泵系统的设计和使用人员与船东们越来越高的要求。

1.确定船用泵的需用技术参数

船用泵的需用技术参数，就是泵的实际使用参数，这些参数将影响到船用泵产品的设计质量和使用质量。通常泵的需用技术参数指的是泵的流量Q、扬程H汽蚀余量NPSH。

出于对用泵系统功能或工况参数计算精度的考虑，以及对用泵系统运行工况变化和安全性的考虑，经常会在泵的实际使用参数上添加一定的余量，也即是将其需用流量Q和扬程H值增大一个相应的百分比，有时也会将泵的汽蚀余量NPSH降低一个相应的数值。这样，用户在向供方提交泵的设计计算参数时，就在泵的需用性能参数值上人为地加大了某种增量。而泵的设计者出于某种考虑，在开展设计计算之前再对用户所提出的参数值给予某种增量，从而使泵的设计计算参数值再次被人为地加大。为此，建议船用泵用户或用泵系统的设计者在确定泵的需用参数时，除了应首先对泵的输入条件和输出参数进行比较准确的计算外，在向设计或供方提出泵的需要参数时应以此计算值为基础。如果出于某种考虑或需要而将此计算值适当地增大时，那么不要将流量Q值和扬程H值同时增大。一般情况下，对于流量Q值较小而扬程H值较高的泵（即低比转速泵）只将H值适量提高，而对流量Q值较大而扬程H值较低的泵（即中高比转速泵）只将Q值适量加大。

2.确定船用泵的设计计算参数

船用泵的供方在收到用户的船用泵需用性能参数之后确定泵的设计计算参数。由于泵的内部结构以及与其相关要素的需要和影响，在一般情况下，新泵的设计计算参数与用户所提出的泵的需用参数是会存在某些差异的。

对船用离心泵而言，通常的设计方法是将用户所提出的泵的需用性能参数直接或略加修改后利用计算机和相关的设计计算软件绘制出泵主要过流零件的型线；或者利用所掌握的或外购的水力模型采用常规的相似换算法获取设计泵过流零件的型线；或者根据所拥有的相关资料及自身的工作经验采用类如速度系数法等方法自行绘制过流零件的型线。当然这些都只是新泵设计计算工作的基础。在确定泵的输入计算参数时，应考虑到设计泵的工作状态、结构特征、工艺需求以及使用条件并借助自己的工作经验。这样才能理解用户对泵的需

用参数与泵的设计计算输入参数之间的差异，才能够正确地确定泵设计计算参数。由于对船用泵汽蚀性能参数NPSH的了解不充分，因而在设计计算过程中忽视对气蚀性能要求，以致出现各种不同的问题，如在泵的汽蚀性能相似的情况下，将两相似泵的汽蚀余量值认定为相等，或者是将同一台泵在转速不同情况下的汽蚀余量值认为相同等。

3.控制泵的设计参数和结构参数

船用泵的可靠性是通过设计、制造和使用等方面来保证的，因此泵的加工、工艺、装配和检验等生产流程是保证泵的性能参数和使用寿命的关键。由于对泵的设计参数和结构参数控制不当，常会影响到泵的综合技术性能。

过流零件关键过流尺寸的铸造误差是泵生产制造过程的主要误差之一。叶轮叶片出口宽度值的超差和沿圆周宽度值的不等性以及叶片沿圆周的不均匀分布是最常见的铸造偏差。这些误差都会对泵的性能参数和运行质量产生不利的影响。此外，叶轮叶片进口边的铸造质量和螺旋形压水室的铸造质量都是影响泵的水力性能的一种因素。机械加工零件的尺寸精度和表面粗糙度是根据泵的结构特点和装配要求而确定的，但由于检验人员的忽视，形位公差超标引起泵的装配和运行故障时有发生。值得提出的是，对于多级段的长轴泵，除了要对每个装配零件的机械加工尺寸精度进行合格性检验之外，还应在泵进行总装配之前对尺寸精度进行尺寸链的计算，必要时可增补调整环零件来调整和消除尺寸链的计算偏差。

4.控制和调整泵的正常运行工况

按照说明书上规定的步骤来操控泵的使用状态，能够保证船用泵本身和用泵系统工作状态的稳定性和安全性。然而泵在使用过程中常常会出现某些不规范的操控，即在不关闭出口管道阀门的情况下起动泵和突然停车，或未能正确地利用出口管道阀门的开度来控制和调节泵的运行工况。对于船用离心泵和混流泵等动力泵而言，轴功率曲线是随着泵流量的增大而上升的，在泵的流量为零即泵出口管道上阀门处于关闭状态时的轴功率值为最小，此时泵的驱动电机的功率值也为最小。当出口管道阀门具有一定开度甚至是全开的情况下起动泵，此时泵的流量就会在短时间内达到某个量值，泵的驱动电机的功率也会急剧增大到某个量值。由于电机的起动电流是正常工作电流的高倍值，因此会出现过载电流导致电机烧损。

在出口管道阀门具有某种开度甚至是全开的情况下使泵突然停车，会出现破坏性的故障。对于船用离心泵和混流泵等动力泵而言，在正常运行状态下，其出口压力总是要高于进口压力。如果此时电源突然切断，泵的叶轮突然减速直至停止转动，叶轮所产生的压力逐渐降低。当出口管道中的液体压力高于叶轮所产生的压力时，管道中的液体就有可能产生倒流。在出口管道上配置有单向阀的情况下，虽然会阻止叶轮因液体倒流而产生的反转，但会在出口管路上产生某种程度的水锤现象和压力脉动，严重时可能导致机械损伤并造成用泵系统功能失效或破坏。

5.从产品样本上选择需要的泵

可以认为，对于如何从船用泵的产品样本上能正确地选到所需要的泵，这不仅对于产品的用户而且对于产品的供应方来说都是十分重要的。由于泵产品样本上的性能参数值只是表明某台泵或某些泵在其所处系列参数中的某个或某些样本点，因此当用户所需要的泵参数与样本上的样本点参数（即额定参数）不相吻合时，往往会根据自己的个人意愿或经验来选择参数相近的泵产品。此时如果因考不周而选择了不当的泵，那么就有可能在产品交货或船检验收试验中或者是在实船运行过程中出现问题。

对于每一型船用离心泵产品，都有一个额定性能参数值，但是该参数只表示泵在某个转速条件下性能曲线上的一个工况点，而泵是可以在一个允许的范围内运行的。在一般情况下，这个允许范围是指额定流量的50%~120%，对于特大流量泵，这个范围是额定流量的50%~110%。

6.结语

船用泵是一类流体机械，它涉及多方面和多学科的理论和专业知识。根据长期技术工作中的经验和体会，针对船用离心泵在设计、制造和使用过程中所产生的若干工程技术问题作一探讨和建议。

参考文献：

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