泵站廣泛使用在市政工程、鐵路工程、下立交等場(chǎng)合的雨污水收集提升排放及原水取水等。過(guò)去幾十年混凝土泵站是主流泵站，但混凝土泵站存在很多問(wèn)題:混凝土材質(zhì)需要現(xiàn)場(chǎng)澆筑，施工周期長(zhǎng)，建設(shè)成本高，使用過(guò)程中容易發(fā)生污水滲漏，污染周邊環(huán)境等。

混凝土泵站暴露出的缺陷，讓人們開(kāi)始尋求性能更優(yōu)越的替代品，一體化預(yù)制泵站在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生。一體化預(yù)制泵站(Integrated Prefabricated PumpingStation)在發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛地應(yīng)用于污水處理行業(yè)已有幾十年歷史，近些年該產(chǎn)品被引入中國(guó)后，因其顯著優(yōu)勢(shì)而逐步得到應(yīng)用和推廣。相較于傳統(tǒng)泵站，一體化預(yù)制泵站使用輕質(zhì)高強(qiáng)的玻璃鋼材料，強(qiáng)度高，耐腐蝕，建造成本低;采用集成化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品美觀(guān)大方，占地面積小，建設(shè)周期短;產(chǎn)品自動(dòng)化程度高，使用壽命長(zhǎng)，對(duì)周邊環(huán)境影響小。

目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)一體化預(yù)制泵站的設(shè)計(jì)規(guī)范或行業(yè)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)、制造往往僅依據(jù)經(jīng)驗(yàn)而沒(méi)有統(tǒng)一的流程，在各種項(xiàng)目中，泵站局部開(kāi)裂、失穩(wěn)和浮起等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。本文以某 DN2500 泵站為例，對(duì)其進(jìn)行有限元分析，校核其強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

泵站模型

泵站高度h=6.5mm,內(nèi)徑D=2500mm,簡(jiǎn)體厚度 t=15mm(筒體壁厚為某公司經(jīng)驗(yàn)值)。出水口為不銹鋼法蘭，進(jìn)水口為玻璃鋼法蘭。泵站筒體采用定長(zhǎng)纏繞工藝制作，封頭采用手糊工藝制作，底座高度 600mm。剛性環(huán)采用環(huán)向纏繞，截面為矩形，寬度 b=100mm，高度a=40mm，共6道，間距L=1000mm。簡(jiǎn)體內(nèi)襯層厚度 1.8mm，結(jié)構(gòu)層厚度 13.2mm。結(jié)構(gòu)層環(huán)向纏繞(簡(jiǎn)稱(chēng)H)共6層(纏繞角86.0°)，螺旋纏繞(簡(jiǎn)稱(chēng)S)共 12層(纏繞角 63.0°)，鋪層順序?yàn)?span lang="EN-US">:2H+4S+1H+4S+1H+4S+2H。泵站結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。各種材料的密度各方向彈性模量、泊松比、剪切模量見(jiàn)表 1。

金屬材料增材制造技術(shù)的發(fā)展前景

在金屬材料增材制造技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，還存在著以下三方面的問(wèn)題:第一金屬粉末在熔化過(guò)程中存在著一定的形成缺陷，如果不能對(duì)這些缺陷進(jìn)行有效的控制，那么制件的質(zhì)量將得不到保證:第二金屬材料增材制造的主要熱源參數(shù)為激光功率、光斑直徑、掃描速度等，這些對(duì)熔化金屬熱和應(yīng)力的影響研究深度還十分有限，激光能量密度、電子?xùn)|偏轉(zhuǎn)等對(duì)金屬成形的影響研究也十分淺顯;第三金屬粉末的化學(xué)成分以及熔化狀態(tài)下的流動(dòng)性與鋪展性，均會(huì)對(duì)制件的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響，但是以何種方式產(chǎn)生影響，還沒(méi)有明確。

在這種情況下，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，金屬材料增材制造技術(shù)的應(yīng)用要想更加深入，需要加強(qiáng)以下幾方面的研究力度。第一加強(qiáng)金屬材料增材制造技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)理論研究，將研究重點(diǎn)集中到制件的顯微組織、微觀(guān)缺陷、力學(xué)性能以及致密度等方面。第二加強(qiáng)新型激光和電子?xùn)|系統(tǒng)的研究，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)金屬材料 3D 打印設(shè)備，保證金屬材料的3D 快速成形。第三加強(qiáng)新型金屬粉末的研究力度，優(yōu)化制件的致密度、表面尺寸精度以及表面粗糙度。第四加強(qiáng)金屬 3D 打印制品質(zhì)量檢測(cè)的研究[24 結(jié)語(yǔ)

金屬材料增材制造技術(shù)是當(dāng)今時(shí)代最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，在鈦合金、高溫合金、鋁合金以及鎂合金等方面有著廣泛的應(yīng)用。但是，金屬材料增材制造技術(shù)要想實(shí)現(xiàn)真正的工業(yè)應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的一段路要走。對(duì)此，還要進(jìn)一步加強(qiáng)金屬材料增材制造技術(shù)的研究與應(yīng)用。