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浅谈国内外泵的研发与创新

2018-11-28 来源:泵友圈 点击:
       如今在中国部分外资公司能研发制造和销售高端的产品,而国内很多泵企业摆脱不了仿制的路线,更不要说赶超国外高端产品。这不是由于国内没各方面的人才和加工能力,而是可能缺乏伯乐、聚集各方人才的平台和公正的激励措施。笔者认为国内有许多没有用处的专利,但不代表没有好的专利。日本对创新就有很好的办法,对企业有强制措施鼓励创新,而国家也会有保护推广措施,使得能发挥全民的聪明才智,我们的泵企业就可以借鉴。
  TRIZ创新方法能给我们帮助和思路,但实践、领悟和融会贯通还要靠我们自己。下面就举些在工作中绝大多数从事离心泵设计和研发的人员都会遇到而没有更深提出问题和解决冲突的具体例子。
  叶轮的水力设计和叶轮的3D画法是从事离心泵研发过程中会遇到的问题。对于叶轮的设计和3D的讨论,我们在许多文章和论坛上可以看到,但谈到的大都不够深入。
  下图是用传统边界混合方法(三条流线和轴截线画)做的叶片工作曲面,图中可以看出由不同截线数会出现不同的曲面(即图中红色和黄色的曲面),这就说明不同的人用不同的线或线的数量就会得到不同曲面,只是当偏差较小时,我们的泵设计师就可忽略这些。
  再看下图,这是我们传统水力设计(包角变换)三条叶片流线的展开图。有心的设计者就会提出如何确定前后盖板的流线,即前盖板流线,后盖板流线和中间流线的关系如何是合理的?如何能简化传统设计耗时凑的方法?
  现在有许多CFD软件中就带有水力设计部分,如TURBOdesign。有些是对提升传统设计有借鉴意义的。比如如何实现叶片设计的数字化和最少的存储字段?
  了解其它行业的先进知识也能给我们带来启发。在十年前我就彻底抛弃了过时落后的木模截线的水力图,并开始用汽车的抄数来检验叶轮和提出快速成型(或叫3D打印)来做模型和样品测试,而且从汽车A面得的问题来思考如何做高质量的叶片曲面。
  就以上的问题的解决方案,我就用曲线用方程定义主控制中间流线,由截面扫描方程和用过流面面积控制方程来得到多阶连续可倒的高质量准确的方程曲面。这种设计方法能放大看到传统水力设计的不足。经过实践,利用这种方法比较容易发现好的设计规律,并在不用CFD的情况下就可能一次设计就达到节能标准的高效叶轮。可以预见,未来水力设计可直接查图表曲线来快速完成,并且可直接在3D软件中开发的小程序而直接完成设计和3D和2D图。
  同样,对于蜗壳也可以抛弃传统的边界混合角度截线的方法而用数据管理参数和方程曲面的方法来做出高质量的曲面。但这只是设计中很小的部分,对于想成为高级有创新能力的设计师就要做到了解对手,学习对手和如何超越对手。而要做到这些就离不开到车间去实践,了解模具、铸造、采购、加工、检验、装配、测试和售后服务等环节,熟悉和了解不同环节的过程,并理解供应商,工人和客户视角和感受;熟练掌握各种应用和分析软件,如模流分析、3D、2D、FEA、运动仿真、动画、CFD,EXCEL,ACCESS,WORD,PPT等软件,这些能很好的辅助我们快速准确的分析和交流问题;了解和熟悉各种管理软件,我们学会在一定高度上理解如何高效的数据管理和流程管理;学习书本知识、对手资料和专业软件并在实践中体验,验证和融合,再突破书本。这样我们在实践能力,知识宽度,专业深度和管理理念高度上能完全了解产品生命周期内这张由无数小网组成的大网内的各个细节,就能轻易发现问题并提出创新方法。
  外资泵企业的技术并不是无懈可击,而是各有优缺点,并是可以超越的。如内齿轮泵的技术已应用了100年了,但这落后的技术(低重合度)的设计带来了许多问题,如噪音大,效率低,震动大,泄露撞击严重,易断齿等。但目前所有大的内齿轮泵企业仍然看不到这些问题或找到高效解决方法。而超高效内齿轮泵的发明就解决了这些问题,并超越目前内齿轮泵的各项性能指标并全面提升节能环保标准。
  又如国外厂家掌握着螺杆泵的核心技术,而国内企业大多在仿制,而看不到国外螺杆泵的缺点和技术突破方向。目前所说的螺杆泵如双螺杆,三螺杆或五螺杆泵实际应属于外螺杆泵。而内螺杆泵的发明就继承了内齿轮泵的众多优点并比目前外螺杆泵防干转能力强,颗粒通过能力强,体积小,变化多而简单。
  实际上国外许多知名的外资大企业的产品都有技术突破口,关键是我们要有敏锐的洞察力,分析和创新的能力。不锈钢立式多级泵就有突破口,如效率太低,怕干转,无自吸,机封不可靠等缺点,抓住这些,就可比较容易的发明出超越国外技术的产品。又如,几乎各大在中国的外资企业都有污水泵,大家都在研发高效无堵塞的叶轮。虽然有的宣称解决了高效和无堵塞的难题,但没有一家敢说能达到清水泵的节能标准(GB19762或MEI0.7),这说明他们并没解决,只是提高了自己产品的效率。这是由于企业跳不出自己概念的局限而看到可以有解决高效和无堵塞的方法。同样,对于API的密封(机封)方案也可有简单可靠的替代方案。
  目前,大多外资公司的研发效率低,速度慢,这不是由于外资的技术人员能力不行,笔者认为是他们轻实践、轻技术型管理或技术决策人员和重流程轻结果的原因。就如在面对一个敌手时,不在于你在他面前表演多少花拳绣腿,而在于你能如何快速发现对方破绽而快速制敌。
  总的来说,只要我们不卑不亢,逐步提高自己各方面的能力。而泵企业提供公平竞争和激励平台,留住和吸引各方面人才,激发所有人的潜能,勤劳智慧的中国人是可以制造和研发出一流的产品, 就会有一天让世界看到中国创造。(本文于2015年发布)
 
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