在过去的20年里叶片式流量泵领域中都出现了哪些变革呢?从技术创新的角度来看,首先是思路的转变:流程泵的设计者和使用者不再只关注个体存在的流程泵,而是一整套相互关联的解决方案。
把叶片泵和叶轮式压缩机的历史倒转回去20年,则今天人们口中的常用词都会是一些高科技的专业词汇,例如能源效率。1994年,Atlas Copco生产了第一台集成了转速调节器的空气压缩机,这种具有指导意义的发明可以节约35%的能源消耗。而更早时,Grundfos公司1991年研发生产了集成有变频器的泵产品——20世纪90年代时,节能技术对人们不再陌生,自政府推出能源转型政策后,它们已成为政策落实的有力证据。
20世纪90年代同时开展的大讨论还包括旨在及时发现泵非正常工况的监控系统。但在泵生产厂家竭力推荐泵监控系统时,还需要向广大的泵用户做大量的使用推介。因为在实践生产中,大多数用户更愿意采用冗余配置的保险方式,而不愿购买价格更高的监控系统:这也是今天的科技发展和过去不同之处。
第三个变化是2000年举办的ACHEMA展会:泵和压缩机的生产厂家越来越趋向于把泵、压缩机的安全可靠性放在首要位置,而不再是经济性的投资费用。在努力实现以用户使用为主导的同时,泵的生产厂家不再仅仅满足国内市场,更描向了国外客户:全球化的泵生产厂把一定的生产能力优先转移到了低工资水平的国家和地区,零部件的全球化采购供应也早已成为小型企业的标准化工作内容了。然而,在这种国际化进程中,物流成为硬伤——用户无法接受过长的产品交货期。
值得注意的是,2000年出现了“亮点变型”:精简的、直接满足用户使用要求的简化型产品比标准型产品更受青睐,许多生产厂家都开始设置这样的全产品选型平台,以满足不同用户的需求。
图1 过去的20年里泵和压缩机技术有着革命性的进步
Edur泵业公司负责人Jürgen Holdhof博士说道:“泵产品的研发拥有很长的历史,但直到最近的20年才出现轴密封技术、材料技术和可持续发展方面的飞跃,也为今后20年的发展规划奠定基础。”以自己的公司发展为例,Holdhof先生说:“专为处理复杂介质设计的多项泵能够输送含有气体或固体成分的液体,为保证过程的可靠性,多种材料可供选择,失油情况下干运行的安全可靠性和/或无泄漏都由合适的密封系统给予了保障。”他还补充说道:“可持续发展不仅仅包括能源效率,还包括了产品使用的环境友好。”
那么,压缩机技术最明显的变革是什么呢?提高转速,改善压缩机的功率密度,延长工作使用时间,减少对环境的危害等都是重要的研发成果,例如可用干式运行的压缩机。降低噪音、较低的能源消耗等是压缩机发展史上的重要成果。20年来,几乎所有的压缩机生产厂家都能生产具有监控功能的压缩机,监控技术可以有效帮助用户及时发现泄漏,识别功率尺寸的错误或者测定不符合实际需要的压缩空气生产。
基于法规要求的新技术解决方案
20年来,相关法规的制定者也是设备生产厂另一个重要的“幕后推动者”——不仅是国内还包括国际性的合规要求。两个例子可以证明这一点:TA Luft空气质量控制技术规范以及能耗产品生态化设计指令。
根据联邦政府环境保护法,TA Luft空气质量控制技术规范于2002年出台。主要内容是避免以及减少有机液体介质排放中的有害物质成分,基于此规范,屏蔽电机泵、磁力耦合泵以及传统的无压力泵或者具有类似压力水平的输送泵有应用前景。
欧洲市场2005年在EuP(能源产品生态设计框架指令)的指导下制定了以减少电力消耗来降低CO2排放的法律法规。贯彻落实生态设计指令过去、现在和将来都对泵的使用者提供了好处:保证了所使用的泵类产品满足最低能源效率的要求。那些能源消耗高、使用费用高昂的产品逐渐在市场中被淘汰。
这些市场的变化对生产厂家就意味着:把精力集中到高效电机和变频器技术方面,加上欧盟的相关规定,更关注泵的动力学效率。
图2 “最近20年来才出现了轴密封技术、材料技术以及可持续发展技术的创新飞跃,同时也规划好了今后20年的发展蓝图。”——Jürgen Holdhof博士,Edur泵业公司负责人
2024年:什么时代的到来?
2024年会检验我们在20年前说过的话是否正确。然而,今后的10年会出现什么样的变化?PROCESS杂志主办的流程泵论坛中讨论的主题已经告诉了我们答案,例如表面调质技术带来应用的多种可能性和优化潜力,滑动密封技术领域的研发也没有停止(气体密封,整体式密封单元,无菌密封)。
其他方面的技术会有什么进展呢?Puralube石油精炼厂负责人Michael Schlüter先生从流程设备用户的角度谈了一些建议:
利用创新材料进一步提高耐磨性,例如使用碳化钨;
具有经济性好的价格但有着更好的耐高温性能;
积木式结构,不同系统有着更多相同的零件;
带电子检测、控制和调节技术的托板供货系统;
管道系统的即插即用;
在售后服务和技术服务方面,Schlüter先生也对泵生产厂家提出了希望;例如:通过分销商强化技术服务,相应快速,价格合理;希望在用户当地设置关键配件的寄售品仓库;以及缩短泵和配件的供货期。
图3 “流体输送相关技术得到更全面的融合,才能更好地迎接未来的挑战。”——Paul-Uwe Thamsen教授,柏林工业大学
结语
节能高效的驱动,优化的液体动力学部件,坚固耐用的材料和智能化监控通信技术是过去20年来泵类产品发展的重要标志。但这并不是泵类产品研发的终点。柏林技术大学Paul-Uwe Thamsen教授认为还有进一步发展的潜力,他说:“我愿意把输送泵的研发与发动机的研发相互比较:大众公司的甲壳虫肯定配备了非常成熟的发动机,但它的百公里油耗超过了10L,而现代化的发动机——有着相似工作过程和控制技术,每公里消耗的燃油只有它的一半。这种情况也会出现在流量输送泵中,流体输送相关技术得到更全面的融合,才能更好地迎接未来的挑战,例如资源紧缺和气候变化带来的问题,保证企业的成功运营和社会效益。”
考察一下FFP(研究基金泵)项目已经完成的和正在开始的项目就可以知道流程泵生产厂家对下一步研发有什么想法了——“无气蚀”的流动(参见“CFD计算流体动力学模拟技术”的有关项目)和“满足污水泵的功能要求”,同样还有类似“金属基合成材料”的研究项目。未来的流量泵也还将是节能的——叶片式流量泵和压缩机的历史将会继续书写下去。
液体介质的旅行——说起来容易做起来难
“哪里出了问题?现在有问题了、过去有过吗?”——泵生产厂家和用户的观点常常相互对立的。你感到自豪、值得骄傲的东西别人并不欣赏、或者不完全欣赏,甚至让他感到非常无趣。能源效率和故障早期识别就是非常好的例子:泵生产厂家在这些功能的宣传、推广方面下足了功夫。但有一点是无可争议的:泵用户的最大问题一直是被输送介质本身,即使是非常难以输送的介质,也必须用柔和、可靠、安全的方法从A处输送到B处。常常是说起来容易做起来难!
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