一种节段式多级泵的优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种节段式多级泵的优化设计方法，包括五个步骤:步骤一，确定节段式多级泵的优化设计的目标；步骤二，确定制造成本的构成；步骤三，确定节段式多级泵的结构、轴封型式及轴承型式，以泵的效率最高为目标来确定泵的级数m；步骤四，计算节段式多级泵当级数为m

【技术实现步骤摘要】
一种节段式多级泵的优化设计方法


[0001]本专利技术涉及泵产品的优化设计
，特别是涉及一种节段式多级泵的优化设计方法。

技术介绍

[0002]多级泵由于其能产生比单级泵更高的压力，因而在电力、化工、钢铁、矿山等行业得到了广泛的应用。同时，泵属于一种高能耗设备，据统计全国发电量的20％以上被泵所消耗。为实现节能降耗的目的，提高泵的能效成为泵产品的关键指标，设计一套优秀高效的水力模型，努力提高技术能效就成为一个水泵设计工程师孜孜追求的目标。然而，能效较高的泵却不一定会表现出较好的经济性，其原因是没有整体成本的观念，能效高仅仅代表了较低的能源成本，而制造成本和维护成本的影响也不容忽视，如果一台泵的工艺复杂且材料用量较多会引起较高的制造成本，还可能由于泵的可靠性较低，在使用过程中故障频发导致停机检修，特别象石化流程等重要的场合停机会造成巨大的经济损失，这导致泵的维护成本巨高。总的来讲，传统的泵的设计思路虽然满足了较低的能源成本，但不能保证最低的寿命周期成本。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供一种节段式多级泵的优化设计方法，提供了以寿命周期成本最低为节能目标的新思路，可以很好解决现有技术单凭能效指标衡量经济性的缺陷。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种节段式多级泵的优化设计方法，包括：
[0006]步骤一，确定节段式多级泵的优化设计的目标，所述优化设计的目标应满足寿命周期成本最低；所述寿命周期成本包括制造成本、维护成本和能源成本；所述寿命为基本额定寿命，对于清水泵为30年，对于化工泵为20年；
[0007]步骤二，确定制造成本的构成，包括研发设计成本、原材料成本、加工成本和检验试验成本；所述研发设计成本包括研发人员工资及奖金、研发材料及装置成本；所述原材料成本是指定型后的产品制造所需的原材料成本；所述加工成本包括工人工资、设备电费及设备折旧；所述检验试验成本包括检验试验所需的材料费、能源费；
[0008]步骤三，确定节段式多级泵的结构、轴封型式及轴承型式，以泵的效率最高为目标来确定泵的级数m；计算节段式多级泵当级数为m时在额定寿命周期内的能源成本，然后计算节段式多级泵的寿命周期成本；
[0009]步骤四，计算节段式多级泵当级数为m
‑
1时在额定寿命周期内的能源成本，然后计算节段式多级泵的寿命周期成本；重复步骤四计算，直到获得泵级数为1时的节段式多级泵的寿命周期成本；
[0010]步骤五，比较级数为1至m时的节段式多级泵的寿命周期成本，从而确定寿命周期
成本最低的节段式多级泵的级数m0，此时节段式多级泵的设计便是最优方案。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤三中，计算和确定泵的最高效率的流程如下，
[0012]1)确定已知参数：流量Q，扬程H；
[0013]2)初定泵的级数为m，初定转速n，则泵的单级扬程H0＝H/n；
[0014]3)泵比转速:
[0015]其中，n
s
为比转速；Q为泵的流量，m3/s；H0为泵的单级扬程，m；n为转速，r/min；
[0016]4)n
s
在200左右时，泵的效率最高，如果差异较大，则重新假定级数m和转速n，再次计算n
s
；
[0017]5)根据Q、H、n、n
s
在标准“GB/T 13007离心泵效率”中查询泵的效率。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，在步骤二中，所述研发设计成本和维护成本不是直接计入首台样机的成本，而是在2年内的所有同规格产品中进行分摊，并计入分摊部分的成本。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述寿命周期依赖于计算寿命，所述计算寿命是指根据产品的型式等因素计算出来的寿命；所述计算寿命的成本要按比例折算到所述寿命周期成本。
[0020]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果是：
[0021]1.经济性更高，评价更为全面：评价因素不但包括能效指标，也包括了制造成本和维护成本。
[0022]2.用户成本更低：产品的寿命周期成本低意味着低能耗、长寿命和高可靠性。
附图说明
[0023]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中：
[0024]图1是本专利技术节段式多级泵的优化设计的流程图。
[0025]图2是本专利技术计算和确定泵的最高效率的流程图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；机械连接可以是焊接、铆接、螺纹连接或法兰
连接等；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]如图1所示，本专利技术提供一种节段式多级泵的优化设计方法，包括：
[0030]步骤一，确定节段式多级泵的优化设计的目标，优化设计的目标应满足寿命周期成本最低。寿命周期成本包括制造成本、维护成本和能源成本。寿命为基本额定寿命，对于清水泵为30年，对于化工泵为20年，这是国际上对泵寿命的统一要求。
[0031]制造成本是指在研制过程中所发生的成本，具体讲是从立项到泵样机研发成功过程中发生的人工费、材料费、试验费等。维护成本是泵在用户系统运行过程中发生的备品备件费、人工费以及停机引起的损失费。对于节段式多级泵，可靠性越高，备品备件的数量越少且成本越低，则维护成本就越低。能源成本是指泵运行过程中所消耗的电费，是泵寿命周期成本的主要部分。能源成本取决于泵的能效，能效越高，则能源成本就越低。寿命周期依赖于计算寿命，计算寿命是指根据产品的型式等因素计算出来的寿命。计算寿命对应的成本要按比例折算到寿命周期成本。
[0032]步骤二，确定制造成本的构成，包括研发设计成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节段式多级泵的优化设计方法，其特征在于，包括：步骤一，确定节段式多级泵的优化设计的目标，所述优化设计的目标应满足寿命周期成本最低；所述寿命周期成本包括制造成本、维护成本和能源成本；所述寿命为基本额定寿命，对于清水泵为30年，对于化工泵为20年；步骤二，确定制造成本的构成，包括研发设计成本、原材料成本、加工成本和检验试验成本；所述研发设计成本包括研发人员工资及奖金、研发材料及装置成本；所述原材料成本是指定型后的产品制造所需的原材料成本；所述加工成本包括工人工资、设备电费及设备折旧；所述检验试验成本包括检验试验所需的材料费、能源费；步骤三，确定节段式多级泵的结构、轴封型式及轴承型式，以泵的效率最高为目标来确定泵的级数m；计算节段式多级泵当级数为m时在额定寿命周期内的能源成本，然后计算节段式多级泵的寿命周期成本；步骤四，计算节段式多级泵当级数为m
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1时在额定寿命周期内的能源成本，然后计算节段式多级泵的寿命周期成本；重复步骤四计算，直到获得泵级数为1时的节段式多级泵的寿命周期成本；步骤五，比较级数为1至m时的节段式多级泵的寿命周期成本，从而确定寿命周期成本最低的节段式多级泵的级数m0...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘帅凝，
申请(专利权)人：潘帅凝，
类型：发明
国别省市：