轴流泵-技术-科技项目-

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特大型混流泵和轴流泵节能关键技术研究与应用

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：建筑业

技术简介

特大型水泵在中国的调水工程和排水工程中发挥着重大的作用。皂河一站安装叶轮球径6.58米的水泵，是亚洲最大的混流泵；淮安二站安装叶轮直径4.5米的水泵，是亚洲最大的轴流泵；江都抽水站是亚洲流量最大的泵站群；临洪东站是中国单站流量最大的泵站。受限于当时的技术水平，泵站运行效率低、汽蚀严重、安全隐患大、管理维护困难，已不能满足南水北调工程建设的需求。“十五”国家重大技术装备研制项目立式轴流装置专题、南水北调工程创新等项目要求开发国际先进水平的水泵水力模型，完善水泵系列型谱，实现产品更新换代，符合国家节能减排战略。建立了面元法反问题求解轴流泵设计方法，发展了泵的设计理论，并将这一设计方法推广到高比转速混流泵的设计。建立了水泵多工况、多目标、多约束优化设计模型和水泵多参数协同求解自动优化平台。形成了具有完全自主知识产权的轴流泵设计理论、方法和技术，实现了从一维到三维、粗略到精准、手动到自动优化设计的跨越式进步。开发的TJ04-ZL-12、TJ04-ZL-23、TJ05-ZL-01、TJ05-ZL-02和HB60b水泵水力模型经水利部指定的中水北方水利勘测设计研究院有限公司同台测试，效率高、抗汽蚀性能好。 HB60b混流泵水力模型经第三方试验台同台对比选用于皂河一站水泵更新，使设计点泵装置效率提升4%；TJ05-ZL-01水力模型用于江都三站水泵更新，将原设计泵装置效率68%提升到76%；TJ05-ZL-02水力模型经改型，用于淮安二站水泵更新，将原泵装置设计效率68%(实际已降低到54%左右)提升到70%以上；TJ04-ZL-23水力模型用于临洪东站水泵更新，最高效率达到74.5%。研发了特大型水泵叶轮立式液压静平衡装置，解决了特大叶轮部件的静平衡校准问题。研发了水泵叶片机械液压组合式全调节装置，保证了叶片调节系统的稳定性和灵敏度。水力模型的开发完善了水泵水力模型系列型谱。通过工程应用，形成了具有完全自主知识产权的特大型水泵设计、制造、安装、运行关键技术，提升了特大型水泵装备水平。研究成果已转让到上海凯士比泵、日立泵制造(无锡)等8家企业用于特大型水泵授权生产以及中小型水泵许可生产，普遍提升了泵类产品的技术水平。授权发明专利5项、受理中2项、授权实用新型专利22项、软件著作权4项、出版著作2部、标准2部。通过提升运行效率，四座大型泵站近三年节省用电量2285.54万kwh，直接经济效益 0.228554亿元，间接经济效益19.8610亿元，社会效益巨大。根据相关转让企业统计，近三年累计新增销售值7.928亿元，新增利润0.67311亿元，新增税收0.65725亿元。
磁流体复合式太阳能发电机

成熟度：通过中试

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

技术投资分析：直接利用阳光能幅射加热磁流管，将管内磁力线载体定向运动，驱动磁力线同步运动，感应线圈发电，当载体运动到回热器内时CO2在轴流泵作用下，速冷载体，载体热交换后迅速返回，达到连续发电，CO2受热在轴流泵作用下驱动CO2透平机发电，将太阳能全面利用。技术的应用领域前景分析：阳光能磁流体复合式发电机是对传统发电机概念的解放，是对地球生态环境的保护，提出科学的完美有效可行的便捷方法，将得到全人类的赞同，前景非常美好！效益分析：电能是人们生产生活中不可缺少的，改对大电网的依赖为自家生产，更自由、方便，更省钱。厂房条件建议：全系统采用积木式结构，CO2透平机与发电机定点合作或直接外购，如果欲独家生产，后两者可选专业厂定型设计，厂房按规模化大小而定，如磁流管生产线、回热器生产线、轴流泵生产线，结构件生产线、总装、喷涂生产线集中配套于一体。磁力线元件生产线，因环保条件突出，单独封闭式生产。备注：磁流体元件生产很复杂，周期较长，是本机的关键。
轴流泵和混流泵水力模型

成熟度：正在研发

技术类型：-

应用行业：水利、环境和公共设施管理业

技术简介

（1）轴流泵水力模型　　基于叶栅理论、CFD技术和模型试验方法研究变环量设计方法，建立多目标、多工况、多约束优化模型，开发多组高效轴流泵叶轮模型。　　轴流泵水力模型　　（2）混流泵水力模型　　基于理论分析、模型试验以及CAD和CFD技术的有机结合，应用逆向求解设计法和速度矩控制设计法，创新开发出系列混流泵水力模型。　　混流泵水力模型
双向贯/轴流泵

成熟度：正在研发

技术类型：发明

应用行业：制造业

技术简介

双向贯/轴流泵　　双向贯/轴流泵，属于贯流泵或者轴流泵类，解决叶轮反向运行时导叶出现的问题，以方便泵站双向供水。本发明的双向贯流泵和轴流泵，泵体内的叶轮前后轴向分别装有呈径向均匀布置的前导叶和后导叶，每片前导叶和后导叶均为半活动导叶，即由导叶固定部分和导叶可转动部分组成，导叶固定部分与泵体通过铸造或者焊接连接，导叶可转动部分与泵体外的导叶转动机构传动连接并通过转动轴与导叶固定部分铰接，本发明可彻底解决泵双向运行所产生的问题，适用于各类泵站双向供水。
湖北省平原湖区轴流泵更新改造新型水力模型及原型研制

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：科学研究和技术服务业

技术简介

该项目的研制是根据轴流泵流体力学中的升力原理，把原动机的机械能通过叶轮转化为所输送液体的能量。利用叶栅理论分析其流动规律，其关键技术在过流部件设计，即叶轮和导叶的水力设计。叶轮是泵的心脏，是能量转化的关键，该成果在弦节比、装置角、轮毂比、叶片与叶栅之间的距离等关键几何尺寸上都打破了传统的框框。根据实测证明，其流量大、效率高、高效区宽、抗汽蚀性能好。其比转数在１０９６左右，最高效率达８７．８％，汽蚀性能比转数ｅ＝１１１９，主要技术指标均超过机电部排灌机械“七五”科研新产品规划要求。其性能指标达到国内领先水平。
南水北调工程用轴流泵和斜流泵模型研制及装置特性研究

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

该项目创建了轴流泵和斜流泵流线设计法，改善了小流量区域的不稳定性，是泵设计理论的重大突破；首次建立了中国第一个适用于水力机械的791翼型，被国内同行一致认可并广泛应用；开发成功轴流泵和斜流泵水力设计和选型软件。研制成功了系列轴流泵和斜流泵模型，2004年在水利部南水北调工程水泵模型天津同台测试中均名列前茅，效率提高2%-5%，抗汽蚀性能好，高效区宽，工艺性好，综合技术指标达到国际领先水平。已用于南水北调东线工程的万年闸、台儿庄、刘山、江都四站，并被泗阳、金湖站和通榆河支线北延、王家嘴站作为初选模型，在南水北调东线工程后续泵站中还将大量应用。国内首次研制成功的高比转速斜流泵模型已用于广西安平泵站等。对泵及装置内部流动进行了测量和数值模拟，提出了优化设计方法；提出了南水北调东线工程适合的泵装置结构形式和机组部件配合质量的控制技术；提出了大型水泵导轴承概率荷载的计算方法，建立了基于可靠度的水泵配套电机功率备用系数理论；系统研究了泵装置的可靠耐久、能量经济和调节性能等，提出了泵站优化运行方案。该研究成果已被全国生产轴流泵和斜流泵的骨干企业广泛采用，占全国同类产品总产量40%以上，并已应用于南水北调、引滦入津、东深供水、太湖流域治理、全国大中型泵站更新改造工程等，对行业科技进步起到了巨大的推进作用。
特大型混流泵和轴流泵及装置研制与应用

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

特大型水泵在我国的调水工程和排水工程中发挥着重大的作用。上世纪七十年代以来生产制造的特大型水泵，显著提升了当年我国水泵行业的装备制造水平，为国家争取了很多荣誉。然而，受限于当时的技术水平，泵站运行效率低、汽蚀严重、安全隐患大、管理维护困难，在性能指标和可靠性方面与国外产品有明显的差距，但进口产品的价格是国产的八倍以上，已不能满足南水北调工程建设、全国大型泵站更新改造与新建的需求。 “十五”国家重大技术装备研制项目立式轴流装置专题、南水北调工程创新等项目要求开发国际先进水平的水泵水力模型，完善水泵系列型谱，实现产品更新换代，符合国家节能减排战略。十多年来，项目组经过长期艰苦的探索、持续不断的研究，形成了具有完全自主知识产权的轴流泵和混流泵设计理论、方法和特大型水泵生产制造技术，实现了从一维到三维、粗略到精准、手动到自动优化设计的跨越式进步，生产制造了亚洲最大的混流泵（叶轮球径6.58米）、亚洲最大的轴流泵（叶轮直径4.5米）等一系列特大型水泵，满足了国家重点水利工程建设的需要。主要成果有：建立了面元法反问题求解轴流泵设计方法，发展了泵的设计理论，并将这一设计方法推广到高比转速混流泵的设计。建立了水泵多工况、多目标、多约束优化设计模型和水泵多参数协同求解自动优化平台。开发的水泵水力模型经水利部指定的中水北方水利勘测设计研究院有限公司同台测试，水泵效率高，抗汽蚀性能好。 HB60b混流泵水力模型经第三方试验台与原用水力模型和国内优秀模型同台对比，用于皂河一站特大型水泵更新，使设计点泵装置效率提升4%。 TJ05-ZL-01水力模型用于江都三站水泵更新，将原设计泵装置效率68%（实际已降到56%左右）提升到76%。 TJ05-ZL-02水力模型用于淮安二站水泵更新，将原泵装置设计效率68%（实际已降到54%左右）提升到70%以上。 TJ04-ZL-23水力模型用于临洪东站水泵更新，最高泵站效率达到74.5%。研发了特大型水泵叶轮立式液压静平衡装置，通过球面间隙油膜承压天平，精准测量和调节叶轮静不平衡，解决了特大叶轮（球径6.58米，重100吨）部件的静平衡校准问题。叶片调节接力器采用转叶式油缸，改进密封装置，解决了漏油、叶片调节失灵的问题。研发了水泵叶片机械液压组合式全调节装置，结构简单，叶片角度控制精确，运行可靠，保证了叶片调节系统的稳定性和灵敏度。水泵水力模型同时已转让到上海凯士比泵、日立泵制造（无锡）、上海东方泵业（集团）、无锡利欧锡泵制造、江苏亚太泵阀、鹰潭三川水泵等大泵生产骨干企业用于特大型水泵生产以及中小型水泵许可生产，普遍提升了泵类产品的技术水平。授权发明专利5项、授权实用新型专利22项、软件著作权3项、出版著作2部、标准2部。发表学术论文200多篇，其中SCI/EI收录近200篇。培养博士、硕士研究生60余名。
中开式双吸轴流泵

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

中开式双吸轴流泵的主要优点是：在相同汽蚀余量条件下，可以提高转速1.4倍，叶轮直径缩小71%；在相同汽蚀比转速和转速条件下，可以减小汽蚀余量63%，降低泵的安装高度，减少土石方开挖量；转子挠度小，摆动幅度也小，轴封寿命长，泵可靠性高；不拆动吸入或排出管，只要打开泵盖就可以吊入和吊出转子，安装和检修十分方便；轴向力自动抵消，轴承寿命长；与立式泵相比，可以显著降低泵房高度。中开式双吸轴流泵是一种轴流泵更新换代产品，可以覆盖原有轴流泵的应用领域，有良好的市场前景和经济效益。
大型轴流泵并列稳定运行技术

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

由于轴流泵具有“∽”型的外部特性，使其稳定运行范围受到了很大限制。特别是多台轴流泵运行时，常常因为系统和泵不匹配或流量分配不均而产生振动，致使不能并列稳定运行。针对这一问题，运用流体力学原理和最小二乘方法以及管网水力计算方法，采取分流技术和减阻措施，根据负荷变化，通过改变系统特性而恒能实现系统和泵的合理匹配，从而保证两泵的并列稳定运行。该技术方案实施简便、投资少、见效快，可用于电厂、供水泵站等单台轴流泵、混流泵的不稳定运行改造以及两台以上轴流泵混流泵的并列不稳定运行改造，也可用于电厂轴流送、引风机的并列不稳定运行改变。成效及用户意见：该成果首次应用于元宝山发电厂３００ＭＷ机组的循环泵改造上。该机组原设计为两台５０ＺＬＱ－５４型轴流循环并列运行，但由于种种原因，长期采用单泵运行，严重影响机组出力（约少发４０ＭＷ）。采取上述技术改造方案成功地解决了两泵长期不能并列运行的难题。改造后，两泵并列容易，运行稳定，完全满足运行规程要求和机组满负荷要求，经济效益显著。该成果于１９９４年３月通过电力部科技司鉴定认为：这是一项投资少，见效快，收益大的实用技术，具有国内先进水平。
一种轴流泵

成熟度：-

技术类型：-

应用行业：制造业

技术简介

①课题来源与背景：轴流泵是一种依靠叶轮的旋转带动叶片对流体产生作用力,从而对流体进行沿轴线方向输送的泵。目前,现有的常规轴流泵主要有两种结构形式：一是弯管式轴流泵,一种是一体式轴流泵。弯管式轴流泵的传动尺寸较长并且与出水管道形成一定夹角设置,会产生流体沿传动轴发生泄漏的风险;一体式轴流泵将电机置于壳体内部,并通过电机的输出轴直接与叶轮进行固定连接,这样虽然省去了传动轴的安装避免泄漏的发生但电机的存在导致壳体内部流体的流动阻力大大增加,效率降低。为了解决常规轴流泵在工作过程中存在流体泄漏以及壳体内部流体阻力大、工作效率低的问题,本发明提出了一种全新的轴流泵。 ②技术原理及性能指标：本发明的轴流泵通过在叶片的尖部位置设置磁体以及在叶轮外壳的外圆周上设置驱动线圈,利用通电导线在磁场中产生安培力的原理及反作用原理,驱动线圈对设有磁体的叶片产生驱动力,进而带动叶轮旋转。这样,不仅省去了一体式轴流泵中的电机部件减少了电机位于轴流泵内部时,由于电机对轴流泵内部空间的占用而引起的流体阻力,而且省去了弯管式轴流泵中用于连接电机和叶轮的长尺寸传动轴,避免了流体沿传动轴发生泄漏问题。 ③技术的创造性与先进性：本发明利用电磁感应原理驱动叶片带动叶轮转动,省去了常规轴流泵中对于电机以及长尺寸传动轴的使用,降低了对泵体内部流体的阻力以及避免了沿传动轴的泄露问题。本发明的轴流泵将磁体设置在叶片的尖部位置,使磁体产生的磁场均匀覆盖在叶轮的整个外圆周上,产生驱动叶轮转动的稳定作用力,保证二轮转动的稳定性。此外,本发明结构简单,成本低廉,可靠性高。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性：理论成熟,应用于流体机械领域,具体涉及一种轴流泵。 ⑤应用情况及存在的问题：暂无应用 ⑥历年获奖情况：无

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