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[成果] 1800140185 江苏
TH311 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:水泵的耗电量约占全国用电总量的20%以上,而双吸离心泵约占其中的1/3。泵行业的节能技术工作已经成为国家节能工作的重要组成部分,《中国节能技术政策大纲》明确提出,要“发展、推广高效率的泵类设备。通过完善泵的三元流场、二相流分析计算方法,改进加工工艺,使泵的能效达到 83%~87%”。《中华人民共和国节约能源法》提出,“国家鼓励工业企业采用高效、节能的电动机、风机、泵类等设备”。因此,该项目是顺应国家节能市场需求而立,项目运用三元流设计理论、计算流体动力学(CFD)、计算机辅助设计(CAD、CAE)等先进技术,综合国内外知名厂家生产的同类型离心泵的优点而研发的。该项目应用开发的新产品效率达到国际先进水平,具有结构优良,运行平稳,噪音低,利于维护维修等诸多优点,广泛应用于电力、水利、钢铁、石化、自来水厂、市政工程、污水处理、船舶工业、矿产勘采、海水淡化、航空等领域。 1.主要技术创新: (1)首次将遗传算法与CFD全流场数值计算相结合,通过理论分析、数值模拟、试验研究,对双吸离心泵进行了优化设计,大大提高了泵的性能。科技查新结果表明该研究方法属国内独创,学术水平高,实用性强。 (2)创新地提出了一种双螺旋吸水室,减小了水泵叶轮进口速度环量,可增加叶轮进出口速度环量差,即可增加水泵扬程;同时,由于减小了水泵叶轮进口速度,提高了叶轮进口压力,减小了水泵的必需汽蚀余量,提高了泵的抗汽蚀性能。 (3)对低比转速泵出口扩压管采用了上弯式设计,并结合理论推导和数值模拟,分析了水泵全流场的分布规律,证实了上弯式出口扩压管的流场分布优于一般直锥形出口扩压管,流态分布好,效率高于传统的直锥形出口扩压管形式。 (4)设计了一种新的叶轮密封环,在相同叶轮间隙的情况下增加了密封长度尺寸,减小了高、低压区的密封泄漏量,能够有效地利用高、低压区泄漏流体的速度动能。 (5)创新设计了带高效散热性能的风冷叶片组的压盖式轴承部件,将轴承体的散热部件分开,采用易传热的材料制造散热片,大大提高了轴承部件的散热效果和泵的运行可靠性。 2.主要技术指标: (1)提出了高效双吸离心泵的设计理论和优化方法,多个授权发明专利、实用新型专利和外观专利构成了完全自主知识产权,教育部科技查新工作站的查新结论证实了知识产权的独有性,机械工业联合会科技成果鉴定表明主要技术指标达到国际先进水平。 (2)经机械工业排灌机械产品质量检测中心检测,该项目开发的系列高效节能泵的效率高,高效范围宽,性能优于国家标准要求,试验效率高于国家标准的规定值1~12个百分点,效率指标高于国内外同类产品,综合技术指标居国际先进水平。 (3)该项目开发的系列高效节能泵系列产品结构新颖,可靠性高,是传统中开式离心泵的更新换代产品,符合创建节约型社会的目的。 3.经济效益和社会效益: (1)该项目应用所研发的AS型系列高效节能泵系列产品已成为湖南山水节能科技股份有限公司的绝对主导产品,产品远销至欧美、东南亚、中东等众多国家和地区。近三年累计为该公司新增产值2.99亿元、利润0.245亿元、税收0.083亿元,取得了显著的经济和社会效益。 (2)该项目应用所研发的AS型系列高效节能泵系列产品性能优异,效率优于市场上的国内外知名品牌,产品成本却低于国内外知名品牌33%-60%,竞争优势巨大,经国内外用户使用,实用性强,效果良好,取得了显著的经济和社会效益,促进了水泵行业的发展。 (3)授权发明专利3项、实用新型专利7项、外观专利1项、软件著作权1项;发表学术论文46篇,其中SCI、EI收录34篇;培养博士、硕士研究生10余名。 (4)项目应用所研发的AS型系列高效节能泵的效率相比国内现行的运行泵产品效率普遍高3%-5%,如果全部换成AS泵的话,平均每年可以节约电能203.38亿千瓦时,按每千瓦小时(度)0.5元计算,每年将节约电约费101.69亿元。
[成果] 1800140176 北京
TH311 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:高可靠性400kW级卧式高速泵为单吸、悬臂、中心支撑、后拉式一级齿轮增速单级离心泵,由过流部分、齿轮箱、润滑系统、电机、底座、冷却系统、密封冲洗系统、监控系统及其附件组成,是机电仪控成套机组。主要技术指标为流量10~300m3/h、扬程300~2500m,转速4000~16000r/min。在系列化产品的研制过程中,解决了多项关键的技术难题,实现了泵能够在各种苛刻的条件下安全稳定、高效、高可靠性运行。 取得的成果包括: (1)设计了单级单吸高度集成的泵、齿轮箱、监控系统一体化整体结构,结构紧凑,安装维护方便;模块化的设计可以根据工况灵活选择各种转速、轴承形式以及密封配置方案。 (2)研制了集成回流稳定器、诱导轮、半开式直线辐射状叶轮和导叶扩压器高效水力模型,拓宽了高速泵运行范围,提高了效率和汽蚀性能。 (3)针对高汽蚀比转速的运行工况,开发了诱导轮设计、叶轮和诱导轮匹配校核的计算程序,根据流量和汽蚀比转速的大小规定了流量系数、扬程系数、冲角、叶片数等各项参数的选取原则。 (4)针对大流量、高比转速的运行工况,研制了配置闭式扭曲叶片叶轮和前后密封环的高速泵结构,密封环首次采用非金属材料聚醚醚酮(PEEK)树脂来减小径向运行间隙,并应用CFD技术对叶轮进行优化设计,提高泵的效率,使高速泵在大流量范围也具有同样的竞争力。 (5)针对高温、高压、高凝固点介质工况,提出一种高速泵整体技术方案和运行方法,解决了设备的水冷、保温及热备用问题;采用双端面机械密封和独立油站供油作为隔离液供给方式,并设计了分布式布液环结构的密封腔模型,改善冲洗液的流动状态,有效降低密封面的温度,提高密封寿命。 400kW级卧式高速泵设计方案成熟,技术水平国内领先、世界先进。已经广泛应用于国内各大石油化工生产企业,且多数为至关重要的设备,工作稳定、可靠、高效,创造了显著的经济效益和社会效益。于2012实现了出口到土耳其PETKIM公司的PTA装置中。目前,累计出厂600多台,累计实现合同额3亿元人民币以上,市场潜力巨大,发展应用前景广阔。
[成果] 1800140030 江苏
TH137.523 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:液压技术方法在许多领域得到广泛应用,尤其在工程机械、冶金机械、农林机械、塑料机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展。中国液压件行业起步于20世纪50年代,经过60多年的努力,中国液压气动元件制造业已形成了一个门类比较齐全,有一定生产能力和技术水平的工业体系,但是与主机发展需求以及和世界先进水平相比,在产品品种、性能和可靠性等方面存在较大差距。挖掘机等高端装备用高端液压元件100%依赖进口,大部分利润被国外液压元件厂商所赚取,严重影响了主机制造商的竞争力和自主创新能力。 项目的成功实施实现了工程机械液压用核心液压件的关键技术突破,打破国外品牌在该技术领域的垄断,解决了行业发展的瓶颈问题,实现产品的进口替代。项目实现了首次在挖掘机等高端工程机械装配配套,进入龙头骨干主机企业的OEM体系,在同一平台上直接与国外著名液压元件制造商竞争。首次把国产小型挖掘机的液压系统压力等级由25-28MPa提升到35MPa,提高了国内主机厂的市场竞争能力。项目同时符合“十二五”国家战略性新兴产业发展规划的要求,也符合《中国制造2025》的要求。项目在高精密阀体铸造技术的研究上实现了重大突破,掌握了多执行机构符合操作流量分配技术、基于虚拟仿真技术的液压元件开发技术、溢流阀的噪音与震动控制技术、片式多路阀阀孔珩磨技术、挖掘机整机系统匹配技术等核心技术。项目累计申请国内外专利共54项,其中24项发明专利,3项PCT专利,27项实用新型专利。已获得授权发明专利10项,实用新型专利12 项。 项目产品已批量供给三一重机股份有限公司、徐工挖掘机械有限公司、柳工常州机械有限公司、山东临工工程机械有限公司等6.0-14.0T挖掘机上批量配套。该项目研发的液压多路换向阀打破了国外垄断,形成自主创新能力,项目产品于2016年11月通过中国机械工业联合会组织的科技成果鉴定,整体技术处于“国内领先、国际先进水平”。项目为中国主机厂降低了成本,缩短交货时间,提升了竞争力。恒立将进一步提升产品的品质和可靠性,积极拓展海外客户市场,未来三年内实现国内市场占有率达到50%以上。
[成果] 1800140307 上海
TH134.1 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:应用于严酷环境中的工艺管线用核级电磁动截止阀在核电站中担任着十分重要的角色,主要用于主系统、堆芯冷却系统、一回路取样系统等关键系统内,介质一般为高温高压,其工作环境也比较特殊,尤其在事故工况条件下,一般为高湿、高热、高辐射,还伴随着一定的环境压力。通过该成果对核级电磁阀截止阀的设计与研究,实现具有自主知识产权的核级电磁动截止阀的研制,保证核级电磁动截止阀产品在核电站严酷环境中的安全可靠运行,对打破国外在该领域的技术封锁,填补国内空白,在节约资金及保证国家能源安全等方面具有重要意义。 该项目成果来源于“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”国家科技重大专项,由上海核工程研究设计院提出,牵头并委托鞍山电磁阀有限责任公司完成国产电磁动截止阀研制工作。主要的科技技术难点包括耐辐照和LOCA环境条件下电磁驱动系统(电磁铁芯结构设计、电磁力计算)研究、冷热交变对阀门结构和运行可靠性影响(电磁动截止阀阀瓣导向配对材料特性,包括冷态、热态下导向面配合间隙)研究、高温高压状态下电磁动截止阀密封性能研究、阀位信号方案研究、电磁动截止阀设备鉴定(EQ)要求和试验方法(包括环境和地震鉴定)研究等。 该项目核级电磁动截止阀的研制进行了大量的理论分析及验证试验,攻克了多项技术难关,经历了关键部件的设计技术研究、核级电磁动截止阀制造、核级电磁动截止阀样机的鉴定试验等阶段,并最终完成了该项目成果的研制。 该项目成果的核级电磁动截止阀,可满足核电站正常环境条件、异常环境条件、设计基准事故环境条件以及地震等工况下使用的要求,能安全可靠的在核电站严酷环境中、在高温高压工艺管线中执行系统安全有关功能,属于国内首创,填补了国内技术空白,达到了国际领先水平。
[成果] 1800140038 天津
TH137.9 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:土工离心机是用于岩土工程物理模拟试验的一种大型试验设备。利用土工离心机可以模拟原型土工结构的受力、变形和破坏等过程。高频加载伺服振动液压缸是土工离心机振动台上产生高频振动的最核心设备,也是土木离心机的最核心技术之一。但高频加载伺服振动液压缸受国外技术封锁,优瑞纳斯受中国工程物理研究院总体工程研究所委托自主开发研制土工离心机水平电液伺服振动系统用350Hz高频振动加载伺服液压缸。优瑞纳斯结合20多年的液压系统设计经验,创造性的以分割式液体静压轴承技术和抵抗偏心的均压槽结构技术等独创技术,实现了高频加载伺服振动液压缸的规模化、产业化应用。该产品研发成功后,可在TLJ-500型土工离心机上进行核爆炸和地震模拟等尖端课题的研究。 高频加载伺服振动液压缸自研发成功以来,其应用范围已涵盖科研、冶金、航空航天、测量仪器和重型机械等各个领域,三年累计销售额已达到2224万元。该产品可广泛应用于:振动台、冲击台、碰撞台、跌落台、综合环境试验系统、高频振动试验机、高频液压振动锤、冲击波模拟试验和国防军工等产品。随着产品的不断升级和市场开发,2017年已签订数千万元军工产品订货合同。也已在宝钢连铸系统等相关技术领域均取得示范性应用,结束了中国高频加载伺服振动液压缸长期依赖进口的问题,为国家节省大量外汇,具备明显的经济效益。 高频加载伺服振动液压缸成功应用在成都理工大学TLJ-500型土工离心机上,该实验系统能有效还原爆炸模拟、地震、滑坡等地质灾害产生的巨大破坏作用。作为该实验系统的核心技术之一,高频伺服振动系统受到国外技术封锁,自主研发的高频加载伺服振动液压缸彻底打破了国外技术垄断,大幅提升了中国土工离心机技术水平。高频加载伺服振动液压缸,相比传统液压缸具有摩擦阻力小、启动压力低等特点,可降低系统能耗并大幅提高产品使用寿命,具备明显的高效、节能和降噪特点,符合高端装备制造业的发展需求。
[成果] 1800180266 上海
TH137.9 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:液力变矩器以其柔性连接传动和较大起动工况变矩比的优点,成为高端装备(轮船、工程机械、汽车、钻探设备等)的核心零部件(简称为配件)。传统的液力变矩器设计理论和方法,以静态工况为设计条件,未考虑其与主机传动特性与作业载荷谱间(简称为主机工况)的动力学耦合,故造成液力变矩器产品设计性能与实际性能误差较大。为此,融入主机工况设计条件的变矩器定制化设计思想与方法,是高端装备主机与配件(简称为主配)一体化设计的必然要求,也是解决高端装备核心零部件设计性能评价缺失难题的共性技术途径。据此依托国家重大科技成果转化资助项目:“工程机械用液力变速器及其关键零部件技术产业化项目”,提出“工程机械用液力变矩器定制化设计平台及应用”课题,取得以下多项关键技术成果,并应用于工程实践。: ①构建了工程机械用液力变矩器关键结构定制化设计理论体系。其包括构建“面向土方工程机械的液力变矩器主配一体化机电液模型”(创新点1);构建“液力变矩器定制化设计的性能评价体系”(创新点2);制定“工程机械用液力变速器性能测试的样机/台架试验流程和规范”(创新点 3);并以具有知识产权的“一种基于载荷特性的土方车辆液力变矩器选配方法(ZL201510393893.5)”等发明专利为核心,实现主机载荷-性能匹配-配件结构的定制化设计的数字化映射模型表达。 ②实现工程机械用液力变矩器定制化设计的流程化,开发出“工程机械用液力变矩器定制化设计平台”(创新点4)。其中,以具有自主知识产权的“一种液力变矩器叶栅设计换环量分配的方法(发明专利:ZL 201510395185.5)”等专利为核心,达到自动根据不同的环向加速形式确定环量分配方案,改变传统等环量分配法分配方案单一的目的,可实现基于主机产品系统性能的液力液力变矩器关键零部件快速响应虚拟设计。 ③运用以上成果,自主开发出具有自主知识产权的“YJSW347 6吨降转速液力变矩器”和“BYD2117 6吨双变总成”等液力变矩器产品(创新点5)。获得发明专利“一种双涡轮液力变矩器(ZL201510933533.X)”,“一种复合结构液力变矩器(ZL201620727531.5)”等,且产品性能经过权威鉴定机构和查新机构认定技术性能指标达到国际先进水平。 在项目进行期间获得发明专利7项,实用新型专利4项,出版专著或教材3部,公开相博硕士学位论文10部,发表相关高质量学术期刊论文20篇。 项目平台的参数化、多样化功能,为工程机械用高性能液力变速器创新型定制化产品快速推向市场提供了基本保证,在缩短产品开发周期,提升企业竞争力与信息化水平等方面具有明显促进作用。 该平台已在山推工程股份有限公司等公司等公司系列液力变矩器产品的开发中得到成功推广应用,取得市场认可。变矩器产品直接新增销售额7.6亿元,推广应用新增销售额46.9亿元。
[成果] 1800300233 上海
TH45 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:所属类别:重污染行业水污染控制技术适用范围:石油、化工、医药、军工等高毒性有机废水基本原理: 超临界水氧化法(SCWO)是指在温度和压力高于水的临界温度(374.3℃)和压力(22.05MPa)的反应条件下,以超临界水为反应介质,以氧气或双氧水为氧化剂,将水中有机污染物彻底氧化成CO2和H2O的过程。在超临界状态水成为了一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质,而基于超临界水的特性而产生的超临界水氧化技术具有很多优越性,该技术几乎适用于处理含有机污染物的任何废液。 工艺流程: 操作流程: (1)准备:水泵、空压机的润滑油是否需要能换(空压机每工作30hr更换一次专用润滑油,水泵每工作200hr更换一次齿轮油; (2)检查:温度、压力指示仪表设置与显示是否正确。检查冷却器是否充满冷凝水。 (3)启动:打开进料泵的放气阀,开始进料。先将进料口放入清水桶,打开进料泵,变频器维持10-20Hz,循序升温,断续打开空压机,并控制系统压力不高于20MPa。约需要2hr左右时间。 (4)升压:压力升高到20MPa,可以开始加热循序升温。温升到至少一个反应釜测温点达到500℃以上,打开进料泵放气阀,将进料管切换到污水桶,持续开启空压机,并根据污水浓度,调节进料泵变频器流量和设定温控仪表温度。系统可以进入自动控制程序。 (5)系统停止时,需要打开进料泵放气阀,进料管切换到清水罐,系统持续运行直至污水全部处理排出反应系统,约需要1-2hr。 (6)关闭空压机、关闭加热器,持续清洗1hr,系统温度降低到300℃以下,压力低于10MPa,可以关闭系统,自然冷却。 (7)压力调节阀堵塞或其它意外情况时,可以切换到手动状态,关闭进水、关闭空压机、关闭加热,适当打开放气阀。 关键技术: 空气氧化自燃技术:采用空气压缩机直接供空气作为SCWO的氧化剂,具有设备简单、成本低的优点。 多阀联排除垢技术:无机物质在超临界状态下溶解度很低,容易堵塞,结合高压冲击除垢原理与多阀联排技术,采用PLC压力、温度协同控制,并用多阀程序开启不断排出无机物质和有机残渣,成功解决了设备易堵塞的问题,并实现断续流自动运行。 PLC加热控制技术:装备中设置有电磁频谱加热器、压力传感器、温度传感器等部件,通过PLC控制实现压力温度的在线监控与协同控制,具有热效率高、点火快、操作运行方便、不易堵塞、易扩大生产规模等优点。 燃烧清洁剂技术:有机型燃烧促进剂具有提升自燃效率、清除积炭、清洁管路、消除污垢等功效。直接攻击有机分子中的长链碳键,在反应室产生“微爆”,促进雾化,引发有机物完全燃烧,提高热效率、降低能耗、减少有机物排放。
[成果] 1800140300 重庆
TH311 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于通用机械泵设备技术领域。 随着国民经济和国防工业发展对高精度、高品质钢材需求量加大,轧制该类钢材需要的关键设备-压力40MPa以上除鳞泵国内无企业有能力设计、制造。国外工艺多采用建设成本和使用成本极高的两台泵串联或高压往复泵。2012年10月该公司在重庆市发改委立项完全自主研发40MPa超高压多级离心泵及其系统装备,同时针对深海采油注水、锅炉给水、高压切焦等领域需求研究,填补国内空白,打破国外垄断,推动高端泵技术的发展。 项目研发产品应用于除鳞工艺,输送含固体颗粒的浊环水,流量大、压力高(国内最高),运行可靠、检修周期长等特点。进行了高效水力模型、产品可靠性、转子动力学和结构力学分析、轴向力平衡、超高压密封等关键技术攻关。 项目产品是具有完全自主知识产权40MPa级国内首台套除鳞泵,运用“高效离心泵理论及工程应用”项目成果和十余项自有专利技术研制成功的,通过CFD数字化设计和有限元分析等最新技术,既消除了低比转速水力模型驼峰,也使泵效率高于国标1.8%;3D打印PCM无模铸型技术,实现了快速智能制造;转子轴向力自平衡专有技术确保泵在频繁大范围变工况运行可靠;豪克能表面整修新工艺确保超高压密封实现;专有螺旋反抽密封大幅提高易损件寿命,降低运行和护修成本;智能远程状态监测和振动频谱分析技术,实现了设备智能监控。这些新技术、新工艺研究成果,确保了SDZ300-400型超高压多级离心泵小型化、高效、高精度、低成本、高性能的特点。 项目研发产品是引领中国高品质轧钢除鳞新工艺的关键设备之一,是既高效节能又达零泄漏的国内首台套,运行流量50~500 m3/h,运行压力4~44MPa,运行转速1220~5350r/min,配套功率4800kW。产品已实现批量订货,更坚固了公司国内高压除鳞泵领军和主导企业地位,保持了公司在国内除鳞泵90%以上市场占有率。产品高效率、高可靠性、几乎零泄漏,变频技术应用于项目产品频繁变工况运行,单台年可节约用电上万千瓦,节能效果明显,产品安全,对环境无污染,大幅降低高端泵对进口的依赖,打破国外垄断。
[成果] 1800140301 甘肃
TH311 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于智能控制、高效的流体设备(泵)技术领域。 该项目研发的大流量中开式多级重型石油(煤)化工流程泵成功的打破了该泵型被国外垄断的格局,是煤化工、煤制油、煤制气、煤制烯烃、长管线输送、石油化工、化肥等领域脱碳单元、脱硫单元及低温甲醇洗急需的大流量核心流程泵装备之一。 该项目由兰州兰泵有限公司联合兰州理工大学针对脱碳单元、脱硫单元及低温甲醇洗大流量核心流程泵的工艺及装备的共性进行关键技术重点攻关,在节能、高效、智能、高可靠性等方面,突破了多项德国、美国和瑞士等国外技术垄断。该泵输送介质为热钾碱溶液,有较强的腐蚀性,温度为125℃。该产品额定流量960m3/h,扬程420m时的必需汽蚀余量是2.8m,效率为80.18%.在满足低汽蚀余量的同时,泵的效率比《离心泵效率(GB/T13007-2011)》标准规定的化工多级离心泵效率高2.83%。该产品配套电机功率为2000kW,应用于煤制油项目尾气脱碳单元,是煤制油装置的关键核心设备-半贫液泵,年单台可节约用电452800度电。 该泵单套机组通过集成了压力、温度、轴振动、键相位、转速等35个传感器,组成泵机组信息采集平台,并通过控制系统对信息数据时时检测、分析与处理,保障泵机组的智能调节运行,同时做到信息数据的累积储存并进行机组故障预判以及故障的原因分析,达到信息化和工业化的高度融合,使该产品是具有全生命周期的检测、控制、管理与服务功能的智能化产品。 该项目的实施,将充分利用企业在泵行业的技术及其规模发展优势,既可降低企业的生产成本、提高产品质量、增加经济效益、提供更多就业岗位,又有利于带动铸造、机加工、密封、电气自动控制等相关产业的发展,经济效益和社会效益显著。该项目符合国家自主创新、节能环保产业政策,能够提升中国相关领域的科技实力;以领先的技术拓展市场,增加了企业在国内外市场的竞争力。
[成果] 1900010099 安徽
TH134.1 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:“富煤少油”的国情决定了发展煤化工是保障中国能源安全的必然选择。干煤粉气化技术已在中国广泛应用,气固两相流控制阀门是保障煤气化系统安全稳定运行的关键设备,阀门需长期在高压、高流速气固两相流恶劣工况下运行,并负责控制气化炉氧煤比等关键工艺过程,一旦失效,将会造成系统停车,甚至气化炉爆燃事故。该项目之前,中国因未掌握气固两相流控制阀门核心技术,导致设备长期依赖进口,进口阀门普遍存在易磨损失效、调节不稳定、换向速度慢、易堵塞卡涩等突出问题,严重影响装置长周期安全运行。因此,迫切需要开发出性能稳定的气固两相流控制阀门,支撑中国煤化工产业技术发展。 该项目针对上述需求,联合产学研用多家单位,历经十余年科研攻关,攻克了耐磨材料强韧性匹配、阀芯流量控制型线设计、低流阻锐角换向、切刀和鸭嘴进料预处理等核心技术,建立了煤化工气固两相流控制阀设计制造共性技术方法,研制出煤粉流量控制阀、煤粉三通换向阀、聚合物旋转阀系列产品。创新成果主要包括: 在国内率先系统开展了工业规模级气固两相流控制阀门的性能试验,攻克了流量特性与固气比关联规律、充气流化防堵防卡、耐磨材料强韧性匹配等关键技术,建立了煤化工气固两相流控制阀设计制造共性技术方法,制定了相关国家、行业标准,为该类阀门的设计制造提供了关键技术支撑。 针对煤粉流量控制阀,建立了阀芯流量控制型线、无死角隔离吹扫、基于破坏转移的密封面节流面分离等设计方法,研制出煤粉流量控制阀系列产品,实现了流量稳定控制,解决了易磨损失效、调节不稳定难题。流量覆盖范围达到1-25t/h(国外仅7-25t/h),阀门可靠性高(连续无故障运行时间超过5年)。 针对煤粉三通换向阀,攻克了低流阻锐角换向、弹簧加载唇封防尘、圆柱转子双向精确定位等关键技术,研制出煤粉三通换向阀系列产品,实现了煤粉快速换向,解决了换向速度慢难题,换向时间小于3s (比进口快30%),所投用阀门均在线稳定运行,最早投用的产品累计正常运行时间超过130个月。 针对聚合物旋转阀,解决了容积式流量调控,切刀和鸭嘴进料预处理、转子轴密封气体吹扫等技术难题,研制出聚合物旋转阀系列产品,实现了物料平稳输送,避免了不同形态物料的堵塞卡涩问题。输送物料形态覆盖粒状、块状、粉状、圆柱状和片状等,输送物料当量直径是国外产品的2.5倍。 项目成果曾获安徽省科学技术一等奖1项,获授权发明专利13项、实用新型专利1项,制修订国家及行业标准13项,出版编著1部,发表论文50余篇。建立了气固两相流控制阀设计制造共性技术方法,打破了国外技术垄断,填补国内空白,有力推动了中国阀门行业的技术进步,项目成果经专家鉴定达到国际先进水平,并在神华宁煤(世界上单体规模最大的400万吨煤制油项目)等29家大型煤化工企业成功应用,近3年取得直接经济效益27.97亿元,间接效益及社会效益显著。
[成果] 1800140026 江苏
TH134.1 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:电动执行机构是阀门等部件的远程控制装置,广泛应用于各类工业领域。江苏大学与常州电站辅机股份有限公司围绕电动执行机构关键技术开展研究,开发了智能型非侵入式(多总线)阀门电动执行机构、开关磁阻调速型阀门电动执行机构、核电1E级阀门电动执行机构等系列产品。显著提升了产品以下性能: 1)智能功能,以新型微处理器为核心,具有数据记录、自诊断、自适应功能,能查询机构操作次数、最大转矩,实现变速慢关、现场/远控、通讯等功能。可自动相序纠正,具有缺相、电机过热、过力矩、瞬时反转等保护功能,保证系统安全性和可靠性。 2)总线通信功能,多种总线通讯功能,可远程群控240个机构。 3)优良控制性能,独创绝对编码电子行程控制器来测量机构行程,断电无需电池记忆。独创推拉式电子力矩控制器,准确性高,利于力矩精确控制。发明水尺标识及水位检测方法,识别简单,测量精度高,可全天候进行不规则落差、大范围的水位测量。 4)非侵入式功能,采用液晶显示、红外遥控和磁控开关,结合双密封-双保险系统进行非侵入式设计,可免开箱调试。防护等级符合IP68,防爆等级符合Exdib II CT4。 5)无级调速功能,以开关磁阻电机为作动单元,对码盘进行优化设计,提高转子位置检测精度。将转子位置和机构行程检测进行一体化设计以简化机械结构。具备缺相容错能力,实现了启动转矩大、调速范围宽、控制性能好、容错能力强的优异性能。 6)高可靠性,根据核电的高可靠性要求,对抗震与抗辐照性能、事故工况应急功能、H级绝缘结构、快速关阀缓冲功能进行研究,核级执行机构满足K1类(核岛)、K2类、K3类要求。 项目获授权发明专利6项,具有显著的创新性和重要的实用价值,1项产品认定为国家重点新产品,8项产品认定为江苏高新技术产品。企业获得防爆电气生产许可证、民用核安全设备设计和制造许可证。 产品打破了少数外国公司的垄断,大量替代进口,随阀门主机出口到多个国家和地区,累计销售收入达7.9亿元、创利税2.5亿元。
[成果] 1800220222 安徽
[TH171, TH45] 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:压缩机作为一类有效提升气体压力的从动流体机械,是天然气输运与液化、石油开采与炼制、煤液化与煤化工等能源工业的核心装备。中国经多年发展很多压缩机虽然已经实现了国产化,但曲轴、叶轮等关键部件普遍存在寿命短、可靠性差等突出问题,近年来平均每年发生重大事故数十起,经济损失巨大,危及人机安全。因此,开展压缩机曲轴、叶轮等关键部件故障机理研究,发展失效预防技术已成为迫切需求。 该项目在国家重点基础研究发展计划(973计划)课题和安徽省科技攻关计划项目的支持下,集中了产学研多家单位联合攻关,攻克了压缩机曲轴/叶轮关键部件失效劣化性能测试评价、附加载荷谱计算、复合与动态断裂评定、腐蚀疲劳寿命预测等难题,建立了基于寿命的设计制造及失效预防关键技术方法,创新成果包括: (1)围绕多干扰等极端工况和腐蚀性介质等复杂环境,甄别了压缩机关键部件曲轴、叶轮主导失效模式,开发出曲轴结构件疲劳、叶轮气流激励、多轴腐蚀疲劳、蒸汽腐蚀疲劳、湿硫化氢腐蚀疲劳等失效劣化性能测试装置,突破了极端条件压缩机关键部件失效推动力和失效阻力测试技术。 (2)针对往复压缩机曲轴,开发了轴系扭转模态分析软件,基于多体动力学和瞬态响应分析,建立了载荷突变等极端工况下可体现高阶谐波影响的附加载荷谱计算方法,解决了传统方法精度差、无法预测共振等难题;首次考虑复杂应力场、温度场和化学场等多场共同作用,提出了曲轴复合断裂评定、腐蚀疲劳寿命预测、基于寿命的设计制造技术方法,形成了曲轴典型材料在9种介质环境下的腐蚀疲劳基础性能数据库,制订了行业标准。 (3)针对离心压缩机叶轮,基于气动热力学和结构动力学,建立了进气压力脉动、转速突变等非稳定工况下可体现气流激励影响的附加载荷谱计算方法,弥补了传统方法未考虑气流激振的不足;首次考虑复杂应力场、温度场和化学场等多场共同作用,提出了叶轮动态断裂评定、应力腐蚀和腐蚀疲劳寿命预测、基于寿命的设计制造和失效预防技术方法,形成了叶轮典型材料在12种介质环境下的应力腐蚀和腐蚀疲劳基础性能数据库。 该项目获得授权发明专利7项(含国际专利PCT+美国专利1项),软件著作权2项,制订行业标准1项,在国内外发表论文13篇(SCI/EI收录10篇)。 项目成果已经在中石化、中石油等企业的10余起压缩机失效事故溯源分析和事故仲裁、压缩机升级改造和新产品设计中得到了应用,近三年直接经济效益10885.48万元,为排除潜在安全隐患、避免不必要的设备报废、保障设备长周期安全运行发挥了重要作用,为指导中国压缩机标准化设计与生产、推动行业技术进步提供了技术支撑,取得了显著的经济和社会效益。
[成果] 1800130443 北京
TH311 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:研制400~600kW级高速泵(内部型号:GSB-W5、W7)为单吸、悬臂、卧置、中心支撑、后拉式单级齿轮增速离心泵;由过流部分、齿轮箱、润滑系统、电机、底座及其附件组成;设计功率最高600kW,最高转速≤19000rpm,最大流量≤300m3/h,最高扬程≤3000m。研制过程中突破大功率高速泵整体设计、传动、水力性能、试验等关键技术,开展各项对高速泵产品效率、汽蚀性能及工作可靠性起主要作用的关键因素的专项研究,探索出其相互作用的规律,根据总结出的规律进行优化设计。 其主要创新点体现在: 1.采用单级单吸高度集成的泵、齿轮箱、监控系统一体化结构,突破了600kW级大功率高速泵整体设计关键技术,保证了系统运行安全性。 2.采用三维CFD技术,研制了集成回流稳定器、诱导轮、切线叶轮和导叶扩压器高效水力模型,拓宽了高速泵运行范围,提高了效率和汽蚀性能。 3.提出了新型一体式可倾瓦轴承设计方法,提高了轴承的承载能力和油膜稳定性,使转子系统的运行更加平稳。 4.针对大功率高速泵试验时泵入口压力波动大、介质温升快的特点,开发了用于大功率高速泵的“开闭式”试验系统及试验方法,解决了能量试验和汽蚀试验精确性较低的问题。 GSB-W5、W7系列高速泵项目的研制成功,打破了国外公司对355kW级以上大功率高速泵市场的垄断,产品设计符合API610等相关国际标准,性能指标和稳定性均达到国外同类产品的先进水平,推动了国内高速泵产业结构的优化升级。 400~600kW级卧式高速泵设计方案成熟,创新工作合理有效,技术水平国内领先、世界先进。已经广泛应用于国内各大石油化工生产企业,且多数为至关重要的设备,创造了显著的经济效益和社会效益。正在运行的产品工作稳定、可靠、高效,受到用户认可和好评,市场占有率具有绝对优势。GSB-W5累计出厂600多台,累计实现合同额3亿元人民币以上,GSB-W7累计出厂150多台,合同额达3亿元,市场潜力巨大,发展应用前景广阔。
[成果] 1800180095 上海
TH137.9 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于工程机械节能减排领域。 近年来,能源短缺和环境污染问题日趋严重,中国工程机械数量大、耗油高、排放差,其节能和排放问题已受到业界的广泛关注。工程机械的节能技术已成为衡量工程机械先进与否的一项重要指标,研究工程机械的节能与减排,在社会能源紧缺和环境恶化问题日趋严重的情况下具有非常重要的现实意义。液压混合动力作为混合动力技术的一个重要分支,具有功率密度大、可靠性高、能力转换速度快等优点,在工程机械领域有较强的可应用性,是工程机械节能技术研究的重要方向之一。液压混合动力在国外的研究比较成熟,但国内的研究还处于初级阶段,大多是理论研究,样车较少,节能效果并不理想。 2005年以来,项目组在国家科技支撑计划项目、校企合作项目等支持下开展了液压混合动力系统的联合攻关。经过10多年的研究开发,针对工程机械的能耗和行走系统轮边驱动方案不足的问题,发明了变幅能量回收与再生、并联液压混合动力驱动、行走系统轮边混合驱动等关键技术,所建试验平台能够对液压混合动力工程机械进行各种能耗试验,提高了液压混合动力系统的应用水平。该项目主要发明创新点如下: 1.发明了变幅能量势能回收与再生技术。通过液压蓄能器实现比例控制的变幅回收工程机械动臂势能,提高了能量回收效率,并对工程机械动臂液压回路进行保护。利用超级电容快速吸收重物下降和制动过程中产生的电能,提高了整个动力系统能量效率和使用寿命。 2.创新形成了工程机械并联式混合驱动技术。研发了并联式液压混合动力车辆驱动系统,利用液压泵/马达回收车辆的制动动能,存储于高压蓄能器中,所回收的能量可在车辆起动或加速过程中提供辅助功率,从而降低了油耗,提高了车辆制动装置的使用寿命。 3.首次形成了工程机械行走系统轮边混合驱动技术。使得工程机械行走系统即能适应重载低速工况,也能胜任轻载高速工况,在制动的同时利用电机回收能量。改造后的轮式装载机的最大速度为5.5 km/h,最大制动距离为0.4m,最大牵引力为30kN,最大爬坡角度25°,主要动力性能指标满足国家重型作业机械标准规定,加速特性良好,能实现整机平稳转向。 该成果申请国家发明专利12项,其中授权发明专利8项,获得软件著作权2项。发表研究论文100余篇,形成了自主知识产权的核心技术。培养博士生5名,硕士12名。经国家一级科技查新咨询单位最新检索认定:项目综合技术达到了国际先进水平。项目成果在上海同新机电控制技术有限公司、国机重工集团常林有限公司、沃得重工(中国)有限公司、储盈新能源科技(上海)有限公司等单位得到推广应用。近三年新增直接产值3000多万元,间接产值6000多万元,取得了显著的社会经济效益。该成果实现了在系列工程机械上的装机示范,提高了整机的动力性能和使用寿命,降低了能量消耗,引领了混合动力工程机械节能技术的创新发展,提升了中国工程机械的国际竞争力。
[成果] 1800140230 安徽
TH137.9 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:该标准颁布之前,国内针对液压机的安全标准为JB3915-85《液压机 安全技术条件》,及GB17120-1997《锻压机械安全技术条件》。由于技术的进步和社会对机械安全的要求不断提高,JB3915-85已不能指导和满足使用者和国家对液压机安全的要求,很难对液压机安全做出指导。标准的差距使中国在机床行业,特别是液压机产品长期处于低水平状态。该标准对液压机的要求与国际标准处于同一水平线上,因此,有利于提高中国液压机的安全水平。提高液压机安全,降低伤害,不仅是对人员、社会负责,同时,可避免和减少液压机生产厂家的连带责任。《液压机安全技术要求》的制定任务由国家技术监督局下达,由合肥合锻智能制造股份有限公司、济南铸造锻压机械研究所等单位负责编制。在任务牵头单位的组织下,成立了液压机安全标准编制小组,于2007年初开始开展工作。由于《液压机 安全技术要求》为C类标准,必须符合A、B类国家标准的要求,项目组首先研究中国及国际上关于机械安全的A、B类标准近30项,针对液压机的安全问题,依据A、B类安全标准进行安全评价,制定解决措施。基于以上研究,项目组制定了《液压机安全技术要求》的讨论稿,组织了国内主要液压机生产制造企业、液压机使用单位进行讨论,分别在济南、合肥、三亚等地召开了多次会议,制定了标准的送审稿和报批稿。其技术指标达到国际先进水平。 标准主要内容简介:第1章范围部分,主要确定了该标准适用的范围;第2章引用标准部分,列出了该标准引用的标准,基本上为该标准涉及的A、B类标准;第3章术语与定义部分,对该标准涉及的术语进行了定义;第4章按照GB/T16856的要求制定了危险清单;第5章是对第4章的安全清单提出了安全要求和解决措施;第6章是核查清单,列出了各项要求可以采取的核查措施;第7章给出了对液压机使用信息的要求;附录部分主要目的是使标准的使用者更好的理解标准和采取的手段的提示。 执行国际一流标准,是进入国际一流市场的前提条件。该标准有利于增加机床的附加值,以及机器的总价值,对提高制造商的经济效益有一定的作用,为中国液压机进入国际一流市场提供了依据和前提。该标准不仅给出了明确的要求,还给出了满足要求的方法。实施难度不大。新增加的安全措施,主要表现在电气系统、液压系统、保护装置、防护装置等方面,不存在难于加工的零部件,生产企业不需要另行增加新设备,不需要增加大的投入。近几年,有关安全方面的液压、电气元器件在国内已经能够生产,并逐步成熟,有利于促使中国液压、电气元器件供应商进行产品的升级,与世界接轨。
[成果] 1800130040 北京
TH45 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:超高效变频压缩机主要应用于变频空调等家电领域,中国变频比例为50%左右,与发达国家90%以上的水平存在较大差距。2017年国务院印发《“十三五”节能减排综合工作方案》,指出要加快建设资源节约型、环境友好型社会,因此超高效变频压缩机市场需求规模巨大。其铁心用材料要求良好的磁性能、尺寸精度和机械性能,但项目开发之初,国内外产品均存在磁性能和生产效率低的问题,难以满足市场需求。 首钢与北京科技大学联合研制,从基于工业大数据的智能设计、高纯净铁心材料专有制备技术、铁心材料织构和组织的系统控制技术、中高硅产品酸连轧产线精准尺寸控制技术等进行创新,解决研制生产及市场应用难题,实现批量供应。 项目创新点如下: (1)自主开发工业大数据及智能开发平台,系统分析性能与主元素Si、Mn、Al的关系,建立性能预测模型,缩短新产品研发周期30%。 (2)自主开发动态质量设计平台及配套软件,设计划分包含炼钢、热轧关键工艺的14位原料标记代码,依据原料标记进行后工序动态工艺调整。同时设计划分成品质量特性和用户需求在内的17位成品标记代码,实现成品窄窗口精准供货。产品铁损标准差由0.1W/kg降低到0.05W/kg,性能降级品降低3%。 (3)系统开发出高纯净度铁心材料制备技术,C/S/O/N/Ti杂质元素的总量控制到50ppm;集成创新夹杂物及析出物控制一体化技术方案;首创开发精准钙处理工艺及在线预测软件,确定适合该类产品的精准Ca处理工艺和Ca处理量15-25ppm。实现降低铁损0.1-0.15W/kg达到2.45W/kg,达到国际先进水平。 (4)首创性地提出强化{114}织构、稳定{100}织构组分的技术方案提高磁性能。通过工艺和偏聚元素等一体化控制措施,使{114}+{100}织构比例从45%提高到54%,实现磁感提升150GS达到1.705T,达到国际先进水平。 (5)首次在酸连轧提出边部厚度多点综合评估控制技术,边部评估点由2点增至6点;对两侧各评估组赋予合理控制权重等技术措施。产品尺寸精度水平达到国际先进水平。 该项目专利11项,软件著作权2项,发表论文5篇。产品在美的、格力等知名家电企业批量应用,产品性能超过新日铁,提高电机效率0.5%-1.0%。2012年至2017年市场供应31万吨,市场占有率49%,实现国内每2台变频压缩机就有1台采用首钢材料制造的铁心;制作超高效变频家电6225万台,实现年节约用电量186亿千瓦时,节约标准煤650万吨,减排CO2约1600万吨,为改善人民生活环境、助力“美丽中国”建设做出了贡献。
[成果] 1800220115 安徽
TH45 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:“规模化高效生产优质环保型系列储液器技术与应用”是安徽工程大学与芜湖汉峰科技有限公司的产学研合作项目,于2014年获得芜湖市科技“小巨人”企业创新能力培育项目(项目编号:2014xjr2204)。储液器是压缩机的重要部件,兼有贮藏、气液分离、过滤、消音和制冷剂缓冲的作用。作为项目合作和技术应用单位,芜湖汉峰科技有限公司生产的“低噪音三段式储液器”、“MC型储液器”、”2HNC储液器”、“RL系列立式储液器”和“LD型储液器”等5种高新技术产品属于“2017年国家重点支持的高新技术领域-八.先进制造与自动化-(五)新型机械-1.机械基础件及制造技术”关注范畴。 随着空调产业的兴起,国产压缩机在降噪、环保、节能、舒适和性价比等方面的努力和进步,被越来越多的人所接受。压缩机的核心配件-储液器的发展,也倍受行业关注,消费者更是非常关心储液器的降噪效果、节能指标、使用寿命、罐体冷却剂气密性等方面的性能,因此,储液器是压缩机发展的关键环节。中国空调、压缩机的品质必须对标国际一流水平,才能更好的服务国内市场,才能更好地满足在“一带一路”倡议下兴起的国外市场的需求。而实现这一目标,就必须在高起点上,以科技创新为引领,全面提升产品品质,并设计和自主构建规模化高效生产线。 自2010年到2018年,该项目从前期预研到实施,一直得到政府支持、关心和帮助,尤其在2014年11月项目获得芜湖市科技“小巨人”企业创新能力培育项目立项后,帮助该公司与安徽工程大学、安徽师范大学、名牌采购商如格力、美的、海立(原日立)等公司联合进行项目的产学研用合作,共同对项目进行顶层设计,设定项目技术经济目标,制定工作推进计划,实践结果表明项目科技创新第一阶段任务已经圆满完成,当下,安徽省发改委正拟批准立项“信息化驱动规模化高效生产优质环保型系列储液器技术升级与应用-2018”。其间,自2014年1月到2016年12月,安徽工程大学与芜湖汉峰科技有限公司从分析储液器产品市场需求入手,坚持产学研合作,坚持产品科技创新,充分发挥校企协同攻关优势,对产品进行的科技集成创新,一是提高产品品质;一是建设适应产品规模化生产的生产线,以成功规模化生产方式,促成成果产业化应用。 项目实施中,共获授权发明专利7项,授权实用新型专利3项,并全部在芜湖汉峰科技有限公司储液器生产线及其配套工装中直接应用;另有13项主要专利进入实审阶段;对比科技创新新技术成果应用前的2013年,储液器平均降噪3db,整机电耗平均下降25%,废品率由12%降低到3%以下,年产量从1100万套提高到3000万套,2015年-2017年,新增销售额54275.67万元,新增利润8680.62万元,新增税收5043.14万元。同时,社会效益、作业环境和生态环境均取得良好的实施效果。
[成果] 1800140072 江苏
TH134.1 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:主蒸汽隔离阀位于压水堆核电厂二回路主蒸汽系统,其功能是防止主蒸汽管道破裂而造成安全壳超压及主系统冷却,主蒸汽隔离阀是影响核电站安全性的重要部件。之前,国内在运行的核电站主蒸汽隔离阀全部依赖进口。 国家高度重视核电站关键阀门的国产化工作,原国防科工委于2005年立项核能开发项目“核电站关键阀门设计及制造技术研究开发”,其中包括了主蒸汽隔离阀,中核苏阀承担了该核能开发项目。随后,国家于2012年立项大型先进压水堆核电站重大专项“CAP1400核电泵、阀、电气设备测量仪表研制”,其中包括了CAP1400主蒸汽隔离阀的研制,口径规格为DN1050,中核苏阀承担样机研制。DN800主蒸汽隔离阀样机公称通径为DN800,设计压力为8.4MPa,设计温度为315℃;DN1050样机公称通径为DN1050,设计压力为8.2MPa,设计温度为320℃;中核苏阀分别针对主蒸汽隔离阀的设计分析技术、制造工艺技术和鉴定试验技术开展了技术攻关。开展设计分析技术研究,包括抗震分析、冲击响应及密封接触分析、流场分析、传热分析和振动噪声分析等等;开展制造工艺技术研究,解决了大型核电阀门核级阀门铸件、大型高精度零件加工和大型密封面研磨等等制造问题;开展鉴定试验技术研究,DN800样机进行了完整的鉴定试验,特别是,在高温高压工况环境下进行了3000次全寿命试验,很好的验证了阀门的可靠性;在全球最大的热态试验台架上进行了流体阻断试验,很好的验证了阀门的流体阻断性能。通过两台样机的研制,掌握了主蒸汽隔离阀设计、制造和试验的方法,突破了技术瓶颈,打破了国外厂家的技术垄断。 主蒸汽隔离阀的自主国产化既提高了中国核电装备的技术水平,避免在高端核电设备领域受制于人,同时也意味着国内阀门行业在结构设计、理论验证方法、试验技术等多专业技术领域质的飞跃,具有良好的经济效益和社会效益。
[成果] 1800180304 上海
TH31 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:叶片式泵是依靠原动机驱动带有叶片的转轮旋转,将原动机的能量转化为液体能量的装置。作为液体输送系统的核心设备,叶片式泵在航天、海洋工程、水力水电工程、核电工程、石油化工工程、市政工程、农业工程、调水工程以及国防建设等领域发挥着举足轻重的作用。 具有宽广的高效运行范围、高抗空化性能和高的运行稳定性,是叶片泵设计始终追寻的目标。叶片泵的性能与其内部流动密切相关,叶片泵水力设计的一个重要任务就是在泵内部流动预测的基础上,合理控制流动,实现叶片泵性能的提升。要实现这一目标,流动预测是关键,项目组在深刻分析叶片泵内部湍流流动特点的基础上,结合现代湍流理论,构建了一系列适用于水力机械内部湍流流动高效和准确求解的湍流模型,并将该方法用于泵产品的流动分析,进而控制流动,达到提高水泵性能的目的。该项目的研究对于节约能源和系统安全意义重大。 该项目取得的主要成果如下: 1、在旋转叶轮内的流场测试、振动和压力脉动信号的同步测量和数据分析等方面开展了有特色的工作,为分析叶片泵内部非稳态流动机理和验证理论成果提供了实验基础。 2、研究了叶片泵叶轮内部的旋转湍流特性,明晰了旋转对湍动能的输运、边界层的稳定性和惯性子区能谱分布等的影响,研究并构建了基于扩展內禀旋转张量的旋转修正湍流模型,应用于离心泵内部流动解析,准确捕捉了小流量工况下叶轮内部的交替失速现象。 3、对标准k-e模型进行了修正,构建的曲率修正的滤波湍流模型,应用于轴流泵内部非稳态流动的解析,准确预测了轴流泵不稳定区域的内部流动和外部性能,为有效改善轴流泵内部的非稳态流动和泵的性能提供了基础。 4、基于冯卡门尺度,构建了尺度自适应的DES湍流模型,有效地分析了不同离心泵叶轮内在不同工况下的内部非稳态流动结构,明晰了相关流动控制手段改善离心泵水力性能和空化性能的机理。 5、基于实验和DNS的结果,构建了非线性混合RANS/LES湍流模型,有效分析了离心泵内部的压力脉动特性,从力学机制上合理解释了离心泵内部压力脉动的机理,明晰了相关流动控制手段对改善离心泵压力脉动特性的机理。 6、与上海东方泵业(集团)有限公司进行了产学研深度合作,将研究成果产业化,研发了多款高效叶片泵产品,产品性能远超出GB19762清水离心泵能效限定值及节能评价值的要求,领先同行业产品性能,达到国际先进水平。 7、将流动控制手段运用于大型斜式轴流泵装置,改善了轴流泵小流量区域的非稳态特性,已应用于杭州市城市防洪中的大型泵站。 8、发明了缝隙引流叶轮,有效改善离心泵的水力、空化和压力脉动特性,且经试验研究表明,新型叶轮可使泵组的振动总级显著降低,有利于提高潜艇的隐身性。 9、该项目的相关成果已在JFE、JHD和IJTJE等期刊上发表了20余篇论文,其中SCI收录6篇,EI收录5篇,申请发明专利5项,授权4项。 该项目的研究成果已取得了显著的经济及社会效益。
[成果] 1900010069 浙江
TH49 应用技术 泵、阀门、压缩机及类似机械的制造 公布年份:2018
成果简介:无缝钢瓶广泛用于天然气、氢气等清洁能源的储运,也是保证潜艇动力系统和武器发射系统安全使用的重要设备,市场需求大。作为存在潜在泄漏和爆炸危险的移动式压力容器,特别是潜艇气瓶和车载压缩天然气瓶一旦爆炸,会给人民生命和财产带来重大危害和损失,严重影响公共安全和国防建设。高参数无缝钢瓶不仅要安全可靠和长寿命,而且要求容重比大。然而,中国原有制造工艺和装备水平不能满足上述需求,产品制造精度和安全可靠性难以得到保证,关键技术受国外技术封锁,成为亟待突破的技术瓶颈。 在国家发改委等项目支持下,经过10年联合攻关,项目突破了高参数无缝钢瓶的制造关键技术,取得如下创新成果: 提出了热冲拔+冷旋压集成工艺方法:创造性地提出了高参数无缝钢瓶的热冲压→热拔伸→冷旋压集成工艺方法,揭示了瓶体成形过程材料微观组织演化规律,建立了力学模型,形成了全新的工艺参数体系,解决了制造精度控制和表面缺陷消除的难题,实现了制造工艺的突破。 研发了热冲拔+冷旋压集成工艺装备:发明了冲拔浮动对中、旋压壁厚自动纠偏等技术,研制出相应的冲压、拔伸和强力冷旋压成套装备、配套模具和生产线,解决了无缝钢瓶的热冲拔冷旋压集成工艺中的装备难题,实现了压力40MPa直径φ719mm以内的全系列冲拔式无缝钢瓶的制造。 建立了高参数无缝钢瓶安全保障技术体系:针对无缝钢瓶可靠性保障技术难题,从设计、材料、制造等方面着手,提出了基于强度、腐蚀、疲劳等多失效模式的协同设计方法,开发出高强度、高韧性、耐腐蚀钢瓶材料,建立了变截面结构等时淬透技术方法,提升了高参数无缝钢瓶的可靠性。 通过以上技术创新,研制出天然气汽车、长管拖车、大潜深潜艇和长征系列火箭等配套的10余个系列高参数无缝钢瓶,产品通过了法国BV、德国TUV等国内外权威机构的检验,获得德、法、美等50多个国家的产品认证。产品应用在国防和清洁能源等领域,出口到欧美等80多个国家,被沃尔沃汽车、Air Product等多家全球500强企业采用,其中车载高压天然气钢瓶的国际市场占有率第一,实现了高参数无缝钢瓶从依赖进口到占领国际高端市场的突破。 项目获省部级科学技术一等奖2项,授权发明专利10件,发表学术论文30篇,形成国家、行业及企业标准6件。产品最大直径从279mm增大到719mm,壁厚偏差从15%降到8%,减重5%以上,寿命提升近1倍。中国机械工业联合会组织的专家鉴定意见为:总体技术处于国际先进水平,其中冲拔浮动对中、热冲拔冷旋压集成和旋转多点喷淬等技术居国际领先水平。项目提出的热冲拔+冷旋压集成工艺对于提升气瓶行业设计制造技术水平、国防能力、保障国家和社会安全具有重要意义。近三年累计实现销售66.56亿元,利润6.15亿元,经济和社会效益显著。
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