泵站国内技术现状及与国外的差距分析

    南水北调东线第一期泵站需新建21座泵站，利用并部分改造14座江苏已建泵站，大约需要140台叶轮直径3.0m左右的大型泵。这些泵站的主要特点是扬程低，单机流量大，年运行时间长（5000h），运行可靠性要求高，选用的大型泵机组应具备先进成熟、运行效率高、抗汽蚀性能好、运行稳定可靠的特点。 
     南水北调东线第一期泵站的扬程2.3～9.0m,根据国内已建大型泵站的情况,可以把东线一期泵站分为三个扬程段来确定基本泵型:7.0～9.0m扬程宜采用立式导叶式混流泵；4.0～7.0m扬程宜采用立式轴流泵；2.3～4.0m扬程宜采用卧式或斜式轴流泵。 
    根据流量规划要求，大部分泵站为80～120个流量，通常单机在30个流量左右，为提高机组运行可靠性，通常要考虑一台备机，因此，泵站的装机台数一般为4～5台，以在建的宝应站为例：总流量100个流量，设计扬程7.6m，选用单机流量为33个流量的立式全调节导叶式混流泵，三用一备，装机4台。 
    南水北调中线与西线主要以自流为主，东线则要兴建大型泵站梯级送水。据不完全统计，这些大型泵的显著特点是：单机流量大，通常要求在30m3/s左右；扬程低，都在10m以下；年运行时间长，一般在5000小时/年以上；技术指标要求高，同时要求可靠性高、自动化程度高。 
    
   国内大泵技术现状 
    
    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。这是由于长期以来大型泵服务的主要对象是水利系统，用途一般以排涝为主，投资主体是国家，产生的效益是间接效益、社会效益，加上客观上年运行时间较短，甚至几年用一两次，因而人们通常注重的是泵站的投资规模，在市场经济不很规范的招投标中，价格起着重要作用，很少注重泵的制造技术提高，由于大型泵向电厂、市政、船厂等领域的拓展，泵的制造技术随着不同用户、不同时期要求逐步提高，但提高的幅度是有限的，与国际先进制造技术相比还存在相当大的差距。 
    
    ▲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。这是由于：首先，水力元件研究的前期投入比较大，而产生的经济效益不显著，或者没有效益，导致企业基本不再从事水力元件的研究；其次，大专院校研究的水力元件由于缺少与市场沟通，与企业的产权转换又缺乏协调，研究与开发是两个完全不同的部门；第三，我国的市场机制不允许有充足的时间来进行前期研究，项目立项、审批周期长，还要招投标，确定中标后给企业的制造周期往往是很短的，这些都严重制约了水力元件的研究和运用；第四，科研院校研究的模型单纯追求效率，且缺少公正的评定机构对效率进行评定，对结构与强度的研究较少，造成实际运用的困难。因此，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。 

     ▲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，一般没有大型铸件的热处理和喷沙等后处理设备，而且为了降低成本，一般大型铸件仍为传统的黏土砂工艺。为提高大型件内、外表面的粗糙度，国外的表面涂层工艺运用已相当普及，包括叶片都可以采用表面涂层。我国的其他制造业中也开始采用该种工艺。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，国外大型泵零部件的加工大多采用数控加工或专机加工，不论批量的大小，为提高大型泵的制造质量，专用工装、工夹使用较多，而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，众所周知大型设备的投入会造成制造成本的大幅提高，就拿国内泵行业与水轮机行业比较，差距也是相当大的，这也是为什么水轮机比泵价格高的原因所在。以吨位价来分析：水轮机约3.5万～16万元/吨，而泵为1.5万～2.5万元/吨，有时甚至不足1.5万元/吨，国外的吨位价不低于10万元/吨。以3m叶轮直径的泵为例，重量约100吨，市场价约150万元，国内的水轮机价约400万元，国外价约1300万元（不包括关税及其他费用）。