江蘇大學流體機械及工程學科教授、博士生導師。
1962年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學動力機械系水力機械專業(yè),畢業(yè)后在甘肅工業(yè)大學(現(xiàn)蘭州理工大學)任教,1986年調(diào)江蘇理工大學,2004年退休后就定居上海。50余年連續(xù)不間斷地在第一線從事有關泵方面的教學和試驗研究工作。
問:50多年來,您連續(xù)不間斷地在第一線從事有關泵方面的教學和科研工作,能為我們簡單介紹一下您的從業(yè)經(jīng)歷嗎?
關醒凡:我的工作內(nèi)容可分為四個方面。
第一、泵模型試驗研究。作為泵的科技工作者,當年有幸趕上南水北調(diào)工程的興建,能為南水北調(diào)工程做點力所能及的工作是我最大的愿望。從2000年開始,我的課題組在江蘇大學連續(xù)做了10年的模型實驗研究,有8個軸流泵模型、4個貫流泵模型、8個混流泵模型,參加了水利部會同國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,在天津進行的南水北調(diào)工程水泵模型同臺測試,在同樣比轉(zhuǎn)數(shù)模型當中,我們研制的模型排名前列。已用于南水北調(diào)工程(主線)14個泵站,南水北調(diào)北京密云水庫調(diào)儲水工程共計7個泵站,本模型在其它工程中的用例逐漸增多。
第二、泵技術軟件開發(fā)。本人主持開發(fā)的軟件有:泵水力設計軟件、技術支持軟件、銷售選型軟件、低揚程泵選型軟件等。這些軟件是本人多年設計研究實踐和計算機相結合的結晶,是《現(xiàn)代泵理論與設計》一書的姊妹篇。方便、實用、符合國情是本軟件的最大特點。目前這些軟件已廣泛應用,如清華大學、武漢大學、北京航天十一所、上海七O四所、上海凱士比、格蘭富、新界、利歐、天一、凱泉、東方、連成、熊貓等。隨著計算機的普及,近年的推廣日益增多。
第三、主持開發(fā)設計了一些泵新產(chǎn)品。如自平衡多級泵(包括高揚程礦潛泵)、全揚程無堵塞潛污泵、雙輪液下泵、同步排吸自吸泵等。
第四、編了一些書。80年代翻譯了幾本書,90年代后編著了《現(xiàn)代泵理論與設計》、《軸流泵和斜流泵》等。
問:能為我們介紹下中國泵行業(yè)技術的發(fā)展歷程嗎?
關醒凡:我們國家泵技術發(fā)展歷程到目前可分為四個階段。解放后,即上世紀50、60年代主要停留在仿制階段,仿制蘇聯(lián)技術及產(chǎn)品;第二階段是上世紀60、70年代,以沈陽水泵研究所為首的聯(lián)合設計階段,這是由沈陽水泵研究所牽頭主持,全國有關泵廠帶著自己比較好的模型參與其中,經(jīng)過討論,然后出圖制造;第三個階段是上世紀70~90年代的引進技術階段,如大連蘇爾壽引進的化工泵CZ、ZA等,上海水泵廠引進的船用泵、熱水泵等,當時引進了許多國外的產(chǎn)品技術,主要引進國家有德國、美國、瑞士、澳大利亞等等;在前三個階段的基礎上,目前我國泵行業(yè)技術已逐步走向消化國外技術、自主開發(fā)創(chuàng)新的階段,消化國外技術產(chǎn)品優(yōu)點與自主研發(fā)相結合這個過程會持續(xù)很長時間。吸收國外技術,對引進產(chǎn)品進行分析研究等是消化國外技術產(chǎn)品的一種有效途徑。我看到有的國外知名企業(yè)在開發(fā)新產(chǎn)品時,也在對多國的樣機進行分析。
問:那么目前我國泵行業(yè)技術的發(fā)展主要面臨怎樣的難題呢?
關醒凡:中國改革開放后門戶大開,國外比較知名的泵企業(yè)或是在產(chǎn)品技術上有特點的泵企業(yè)大量涌入我國市場,如KSB、SULZER、ITT、FLOWSERVE、EBARA、HITACHI、ANDRITZ等等,他們幾乎都已在我國建立工廠。目前我國泵行業(yè)面臨的比較大的難題就是如何同這些實力較強的外國企業(yè)競爭,在競爭中能夠發(fā)展并占領市場,從而取得效益。以上提到的國外泵企業(yè)大多歷史悠久,擁有上百年的制造經(jīng)驗和管理經(jīng)驗,產(chǎn)品特點非常鮮明,在許多行業(yè)都有比較知名的品牌產(chǎn)品。
雖然我國國產(chǎn)泵企業(yè)眾多,但整體制造水平偏低,能直接和國外企業(yè)在競爭中取得優(yōu)勢的很少,比如說格蘭富的沖焊泵,其實我國也仿制、測繪、研究開發(fā)了很多年,好多廠家都做,到目前也只有像南方泵業(yè)等少數(shù)企業(yè)在此領域做得比較好。因此,總體上我國泵企業(yè)在競爭當中還處于劣勢,在產(chǎn)品質(zhì)量和創(chuàng)新上達不到與國外企業(yè)直接抗衡的水平。
問:不少業(yè)內(nèi)人士說“國內(nèi)外泵的技術差距很大”,您認為呢?能從專業(yè)角度為我們解讀一下這一“差距”所在嗎?
關醒凡:談到泵技術的差距,我想要具體分析。從理論方面講,目前仍然以1755的歐拉方程為基礎,我國吳仲華先生提出的用兩類流面求解三元流動的方法也在世界上產(chǎn)生過影響。1812年建立納維-斯托克司方程(N-S方程),由于計算機的發(fā)展,近年才可能求解,這就是CFD(流體動力學計算)。我國從事CFD的人很多,可以說是遍地開花,我國泵的研究水平和國外沒有什么差距,問題在于理論解決不了泵的全部技術問題。就CFD而言,是一種近似模擬流場的方法,泵的幾何形狀使得邊界條件難以準確處理,模擬的近似性也就進一步增加。因此,很多有關CFD的書籍中指出:CFD結論特征應通過實驗進行評估,不能直接用于評定。
就泵的產(chǎn)品而言我國和國外確實存在著很大差距。我認為這里的“差距”并不是單由技術因素造成的,畢竟國內(nèi)在理論技術方面并不落后于國外,國內(nèi)泵的設計理論、設計方法和設計人才與國外也沒有太多差距。國內(nèi)泵企業(yè)在經(jīng)營理念方面存在的問題是導致這一“差距”存在的很大因素。國外企業(yè)強調(diào)質(zhì)量第一,而我國很多廠家把盈利放在第一位。如果說國外泵企業(yè)技術好、產(chǎn)品好,但現(xiàn)在我們也有從國外引進的技術和圖紙,對照他們的圖紙,我們是否能達到他們相同的水平?外國企業(yè)可以把圖紙交給在中國的生產(chǎn)基地,讓中國人給他做出他們想要的一流產(chǎn)品,但中國人也拿著同樣的圖紙讓中國人做卻不一定能達到同樣的效果,我認為這是管理者經(jīng)營理念的差異所造成的。一臺優(yōu)質(zhì)泵的鑄造、加工成本會比同種泵要高,一味地降低成本是無法造出優(yōu)質(zhì)泵的。不過,我們造出與國外同樣質(zhì)量的產(chǎn)品也不一定能賣出國外產(chǎn)品的價格,這是由我國上級政策等多方因素所造成,并不是單純的技術問題,而是一個系統(tǒng)管理理念和模式上的問題?!安罹唷敝饕磻诋a(chǎn)品質(zhì)量上,要改變這個“差距”,還得由廠商在經(jīng)營理念、管理模式和質(zhì)量控制等等方面進行改進。
問:目前國內(nèi)市場雖然專業(yè)制造泵的廠家眾多,但品牌知名度高、信譽好、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良的企業(yè)卻并不多,而裝備國產(chǎn)化進程已亟不可待,許多國內(nèi)廠商正在尋求轉(zhuǎn)型和改革,特別是在技術方面都表達了自主創(chuàng)新的強烈愿望。在您看來,泵行業(yè)的“產(chǎn)學研”結合在國內(nèi)的實施現(xiàn)狀如何?這一模式是否有待進一步改進或完善?
關醒凡:國內(nèi)的“產(chǎn)學研”項目挺多,但真正取得了成績的報道并不多見。“產(chǎn)學研”結合就是是科研、教育、生產(chǎn)不同社會分工在功能與資源優(yōu)勢上的協(xié)同與集成化,是技術創(chuàng)新上、中、下游的對接與耦合。應該是主要強調(diào)如何把生產(chǎn)和實驗研究結合起來。這類項目都屬于政府操作的,政府每年都會投入充足的經(jīng)費到科研中。目前還有“產(chǎn)學研政用”相結合的提法,我想結合的太多了,也就形而上學了。
我認為目前我國“產(chǎn)學研”結合面臨的主要問題一是立項,應該嚴格把關立項,立一些有價值的、實用性強的、急需的、有長遠意義的項目進行研究。二是要充分利用好政府撥發(fā)的科研經(jīng)費,用在刀刃上,用在有關的實驗設備和研發(fā)項目上。三是項目驗收也存在一些問題,不能一紙報告結題,一個審核會了事。我認為應該在項目驗收上進行嚴格把關,堅持實踐是檢驗成果的唯一標準。
問:請從技術角度分析一下國內(nèi)泵行業(yè)的發(fā)展方向,并給國內(nèi)泵廠商一些建議。
關醒凡:我想從這幾點談一下泵的技術問題:
1、不要僅限于水力設計、計算。水力設計和計算很重要,但只是一小部分。水力模型可以通過仿制、測繪、引進等方法來獲得。有條件的泵廠應當進行水力模型的試驗研究,但人不能多,應設計分析、試制、試驗緊密結合。
2、CFD用來解決反問題,不能直接設計泵。有了設計方案之后可以用CFD進行流場分析,對幾個方案進行優(yōu)選,用少的方案進行試驗,從而減少研發(fā)時間和成本。因此CFD最好對幾個方案進行分析,并對分析結果和泵的幾何參數(shù)相聯(lián)系。像醫(yī)學的X光片一樣看出病因給出治療方法。
3、實踐是檢驗真理的唯一標準,試驗是判定泵性能的唯一方法。應當十分重視實驗設備的建設,提高試驗精度。一個泵的效率好壞至少受三個方面影響:設計、制造和試驗。但國內(nèi)的現(xiàn)狀是許多廠家的試驗精度比較低,誤差甚至達到5%以上。與之相比,在南水北調(diào)工程中,由國家水利部和質(zhì)檢總局組織的天津同臺測試,因為這是在“同一桿秤上稱出來的”,公正、可信,得到行業(yè)的認可。目前國內(nèi)重要工程的軸流泵和混流泵(斜流泵)大都從天津同臺測試的模型中選擇。
4、泵的幾何參數(shù)對泵性能的影響是一個永久性的課題,值得不斷地研究。泵的結構是千變?nèi)f化的,制造工藝是多種多樣的,在這方面進行研究會得到事半功倍的回報。
5、國內(nèi)存在許多有關泵的虛假宣傳的產(chǎn)品推介,如利用多元流理論、渦流理論設計的多么先進的泵,很容易誤導用戶。事實上,不存在這種理論,也不存在用這種理論設計的泵。
6、隨著科學的發(fā)展,泵的用途越來越廣,如空調(diào)專用泵、太陽能專用泵、海水淡化泵等。隨著技術的發(fā)展,這類新品會不斷地涌現(xiàn),因此,廠商在新種類泵的預見方面應寄予重視,必要時可進行前期投入研發(fā)。
7、還有一點就是國內(nèi)泵廠商應加強品牌意識,也就是要嚴把產(chǎn)品質(zhì)量關,轉(zhuǎn)變固有的管理經(jīng)營理念,將質(zhì)量放在首位。有了優(yōu)質(zhì)的泵產(chǎn)品才會有立足之本。