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我公司參與西安理工大學提名2022年陜西省科學技術獎項目

發(fā)布時間：2022-06-17

公   示

各有關單位：

       我公司參與西安理工大學提名2022年陜西省科學技術獎項目—“高性能離心泵及其系統(tǒng)的關鍵技術及應用”有關信息進行公示，公示期為2022年6月17日-2022年6月23日（7個自然日）。

公示期間，任何單位或個人對公示信息持有異議的，可以以書面方式向我單位提出，并提供必要的證明材料。

        聯(lián)系人：崔龍   聯(lián)系電話：15306548368

科學技術進步獎公示內容

一、          項目名稱

高性能離心泵及其系統(tǒng)的關鍵技術及應用

二、          提名者及提名意見（包含提名等級）

提名單位：中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司

提名意見：西安理工大學羅興锜教授團隊長期以來以*********科技項目和國家重大需求為依托，結合特種離心泵的研發(fā)實現(xiàn)產學研的協(xié)同攻關，攻克了離心泵空蝕與磨蝕機理、壓力脈動形成機制與抑制技術等方面的難題，建立了具有完全自主知識產權、基于反問題與神經(jīng)網(wǎng)絡相結合、融合流動控制技術的離心泵優(yōu)化設計體系，研發(fā)出的離心泵綜合性能達到國際領先水平。目前已為抽黃泵站、工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)、榆林黃河東線馬鎮(zhèn)引水工程、福建霞浦核電站等300多個大型泵系統(tǒng)設計并制造了高性能離心泵，產生了巨大的經(jīng)濟效益與社會效益，有力推動了行業(yè)的技術進步。特提名參評陜西省科學技術進步獎一等獎。

三、          項目簡介

泵作為國民經(jīng)濟中基礎性和戰(zhàn)略性的通用機械，被喻為“現(xiàn)代工業(yè)的心臟”。在幾乎所有液體流動的場所都能見到泵的身影，其年耗電量占全國總發(fā)電量的約18％。離心泵是其中一種常見類型，具有揚程大、效率高、體積小等優(yōu)點，在水利、農業(yè)、工業(yè)、市政、國防等領域廣泛應用，是泵行業(yè)中應用最廣的機型之一，約占泵產品總量的70%左右。

我國離心泵的自主研發(fā)起步較晚，與國外先進水平相比，國產離心泵效率約低2%~4%，泵系統(tǒng)運行效率普遍低10%~30%，且磨蝕和振動問題突出，使用壽命短。直到本世紀初，特種離心泵技術和產品如高含沙水流兩相流泵、核主泵、多相混輸泵、調水工程大型離心泵等主要依賴進口。隨著南水北調等大型國家調水工程的建設、深海油氣資源的開發(fā)以及化工、核電與國防等領域內重大工程的啟動，迫切需要擁有自主知識產權的高性能離心泵產品。因此，開展高效穩(wěn)定抗磨蝕離心泵及系統(tǒng)的關鍵技術及應用研究對滿足國家重大工程需求、實現(xiàn)“雙碳”目標意義重大。

項目組從本世紀初的東雷抽黃水泵改造開始，以國家“863”計劃課題、國家自然科學基金項目以及企業(yè)委托項目為依托，歷經(jīng)20余年的技術攻關，圍繞離心泵及其系統(tǒng)運行中普遍存在的效率低、磨蝕嚴重、振動突出三大問題，結合引黃工程、跨區(qū)域調水工程、高耗能企業(yè)節(jié)能減排和核電建設等大型離心泵的開發(fā)與改造，先后攻克了離心泵空蝕與磨蝕機理、壓力脈動形成機制與抑制技術等方面的難題，形成了具有完全自主知識產權的高效穩(wěn)定抗磨蝕離心泵優(yōu)化設計體系，將離心泵的綜合性能提升至國際領先水平，打破了高端離心泵的國外技術壟斷。

（1）首次提出了水力機械葉片和軸面流道聯(lián)合的二層設計策略，構建了基于神經(jīng)網(wǎng)絡的多工況葉輪性能量化評價模型，揭示了葉片速度矩分布對葉輪內部二次流和空化的影響規(guī)律，建立了以葉片速度矩分布為變量的葉輪間接參數(shù)化優(yōu)化方法和抗空化設計技術，將離心泵的最高效率普遍提高到92%左右。

（2）揭示了沙粒濃度、粒徑、沖擊角度、沖擊速度等參數(shù)對離心泵磨損的機理，剖析了不同基體材料、不同復合材料的抗磨蝕性能，發(fā)展了含沙水流離心泵磨蝕預測模型，構建了沙粒運動角與葉片安放角之間的關系，建立了抗磨蝕離心泵設計方法，大幅度提高了泵的抗磨蝕性能，使用壽命延長兩倍以上，破解了高含沙水流水泵磨損嚴重的難題。

（3）提出了一種非接觸式振動實時檢測技術，明晰了水力振動引起軸系和泵結構振動的規(guī)律；發(fā)展了串列葉柵、T型葉片、導流腔以及端壁處理等內部流型控制技術，抑制了離心泵的壓力脈動，解決了水力振動問題。

（4）揭示了入流畸變對離心泵能量特性、壓力脈動和非定常激振力的影響機理，提出了以時序位置優(yōu)化和渦流發(fā)生器為技術特征的流動控制方法，創(chuàng)建了以優(yōu)化通流部件間匹配關系和抑制葉輪入流畸變?yōu)楹诵牡谋孟到y(tǒng)整體優(yōu)化設計和運行技術，有效解決了泵系統(tǒng)運行過程中的流激振動問題，實現(xiàn)了泵及其系統(tǒng)的高效匹配，系統(tǒng)能耗降低20%以上。

本項目已獲授權發(fā)明專利17項，實用新型22項；發(fā)表學術論文91篇，其中SCI/EI收錄53篇。

本項目已在陜西東雷抽黃、中石化、中海油、陜煤、晉煤、寶豐能源、新疆中泰、黃河鑫業(yè)、河南中能、江西能投等300多個大型泵系統(tǒng)中得到成功應用，泵系統(tǒng)能耗降低20%以上，2021年節(jié)電量達13.5億度。項目組主持完成了我國首臺600MW示范快中子反應堆一回路主循環(huán)鈉冷雙吸離心泵工程樣機的水力設計，揚程曲線在運行范圍內無駝峰，解決了該類核主泵水力穩(wěn)定性問題，打破了鈉冷快堆核主泵國外技術封鎖。近三年浙富控股集團股份有限公司、江蘇航天水力設備有限公司、廣東肯富來泵業(yè)股份有限公司、西安格睿能源動力科技有限公司和石油化工等用戶利用本技術產生的直接經(jīng)濟效益達50多億元，社會和經(jīng)濟效益顯著。

四、          客觀評價

1.陜西省水利廳科技計劃項目驗收意見

以張勇傳院士為組長的專家組一致認為：……所研發(fā)的模型水泵的能量、空化、穩(wěn)定性、倒轉飛逸和零流量等主要性能指標均達到或超過了專題“高揚程大流量離心泵水力模型研發(fā)”的要求，其中模型水泵最優(yōu)效率達到91.24%（以葉輪出口直徑為標準換算）、額定點效率為91.18%，模型加權平均效率達到90.98%；對應原型最優(yōu)效率達到93.1%、額定點效率為93.04%、原型加權平均效率達到92.83%；上述指標具有國際先進水平。……，擁有全面的自主知識產權，在高水頭大容量泵站工程具有廣泛的應用前景。專家組一致同意該專題通過驗收。

2.離心泵水力模型同臺對比試驗

榆林黃河東線馬鎮(zhèn)引水工程是納入《黃河流域綜合規(guī)劃（2012-2030）》和陜西省“十三五”規(guī)劃的重大基礎設施項目。……試驗于2021年由北京中水科水電科技開發(fā)有限公司組織、在中國水利水電科學研究院水力機械試驗臺水力進行。哈電、江蘇航天（項目組技術）、利歐、東電和安德里茨等廠家參加了同臺對比試驗。試驗結果表明，研發(fā)的離心泵水力模型在滿足效率和空化的基礎上，壓力脈動性能最優(yōu)、揚程駝峰裕量最大，穩(wěn)定性為國際領先水平。

3.陜西省水利廳科技計劃項目驗收意見

……項目開發(fā)出高效抗磨蝕的水沙兩相流離心泵，……其在高含沙水流條件下的水泵效率達到87%以上，使用時間超過了2800小時，壽命延長了2~3倍，基本解決了高泥沙灌區(qū)水泵的磨蝕嚴重和效率偏低問題，……，該項目完成了合同書規(guī)定的目標任務和考核指標，同意通過驗收。

4.國家自然科學基金結題結論

國家自然科學基金資助項目準予結題通知：畸變入流條件下離心泵內部流動機理及其壓力脈動特性研究（批準號：51279106）和導葉式離心泵內部旋轉失速的產生機理及其特性研究（批準號：51679195）“按有關規(guī)定已審查完畢，準予結題。”

5.浙富控股集團股份有限公司技術評價

……通過合作研發(fā)，已成功開發(fā)了一系列性能優(yōu)越水力模型，并成功應用到國內外多座大型水利樞紐、以及福建霞浦快堆核電站等大型工程。……累計完成了100余臺水力機械產品設計與制造，……與西安理工大學的合作使我公司水力機械整體性能處于************水平，項目技術的成功應用與推廣極大提升了我公司在水力機械行業(yè)的市場競爭力和國際影響力。

6.江蘇航天水力設備有限公司技術評價

……歷經(jīng)20余年的深入合作研究，西安理工大學綜合水泵全三維設計方法、水泵內流場的計算流體動力學分析技術和多目標優(yōu)化算法，形成了國內先進的大型水泵自動優(yōu)化設計系統(tǒng)。……大幅提高了我公司水泵產品的整體性能，為我公司大型水泵產品的市場競爭力提供了有力支撐。研究成果在陜西榆林黃河東線馬鎮(zhèn)引水工程、東莊水電站等大型工程得到成功應用。

7.西安格睿能源動力科技有限公司技術評價

……與西安理工大學共同開發(fā)出了“一種循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的整體優(yōu)化運行技術”國家發(fā)明專利，……截止目前，我公司利用上述技術完成了國內的中國石化、中海油、陜煤集團、晉能控股、逸盛集團、陜鋼集團、陽煤集團、中電投等集團公司的百余家大型企業(yè)的300多套工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能改造工作，……均取得了顯著的節(jié)能效果，已被多家媒體和企業(yè)公開報道并獲得了企業(yè)的一致好評。

8.中國石油化工集團有限公司技術評價

……采用西安理工大學“基于三維CAD-CFD聯(lián)合的葉片泵整體優(yōu)化技術”所設計的高性能離心泵為核心節(jié)能設備，……大幅降低了我公司循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的能耗。……通過與西安理工大學的合作，我公司的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的裝備水平和運行控制水平得到了大幅提升，目前已經(jīng)完成包括川維、茂名石化、武漢石化等25家分公司70余套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的整體優(yōu)化，系統(tǒng)能耗平均降幅超過20%。

9.廣東肯富來泵業(yè)股份有限公司技術評價

廣東肯富來泵業(yè)股份有限公司自2012年以來與西安理工大學合作，……完成了對公司的多種不同規(guī)格類型的離心泵的水力性能優(yōu)化，普遍將離心泵的效率提高3%以上，最高效率超過92%，高效區(qū)拓寬，整泵的運行穩(wěn)定性提升，使得我公司的離心泵產品暢銷國內外。……

五、          應用情況

本項目成果在陜西東雷抽黃、榆林黃河東線馬鎮(zhèn)引水工程、東莊水利樞紐、福建霞浦核主泵（首臺國產化第四代快堆核主泵）、以及中國石化、中海油、陜煤集團、晉能控股、逸盛集團、陜鋼集團、陽煤集團、中電投、河南能源、渝能集團、中泰集團等300多個大型泵系統(tǒng)中得到成功應用，離心泵綜合性能指標達到國際先進水平，打破了國外在大型特種離心泵方面的技術壟斷。本項目已為企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟效益達50多億元，極大地推動了我國水力機械行業(yè)的技術進步，取得顯著經(jīng)濟和社會效益。

六、          主要知識產權和標準規(guī)范等目錄：（限10條，所列專利證書頒發(fā)日期、標準規(guī)范發(fā)布日期、論文發(fā)表日期應在2021年12月31日之前。）

七、          主要完成人情況

八、          主要完成單位及創(chuàng)新推廣貢獻

九、          完成人合作關系說明：（合作方式包括專著合著、論文合著、共同立項、共同知識產權、共同獲獎、共同參與制定標準規(guī)范、產業(yè)合作等。）

西安理工大學、西安格睿能源動力科技有限公司、浙富控股集團股份有限公司、西安交通大學和浙江富安水力機械研究所有限公司5個單位分工明確，在技術上實行聯(lián)合攻關，對離心泵及其系統(tǒng)的關鍵技術開展了深入合作研究。項目主要完成人中的羅興锜、盧金玲、郭鵬程、馮建軍、孫帥輝、朱國俊和王李科來自西安理工大學，劉勝柱、占戈和李昀哲來自浙江富安水力機械研究所有限公司，祁大同來自西安交通大學。

項目第一完成人西安理工大學羅興锜教授，為西北旱區(qū)生態(tài)水利國家重點實驗室主任，自2000年開始開展本項目的研究工作，主要負責總體技術路線規(guī)劃和關鍵技術攻關。

為推進產學研用的深度融合，由西安理工大學和浙富控股集團股份有限公司于2010年共同組建了浙江富安水力機械研究所有限公司，負責浙富控股集團股份有限公司的水力機械新產品的研發(fā)，西安理工大學多名教授在浙江富安水力機械研究所有限公司任職，羅興锜教授為研究所所長，主持全面工作，郭鵬程教授為副所長，馮建軍教授為研究所水力開發(fā)部部長。浙江富安水力機械研究所有限公司與西安理工大學共同研發(fā)出一系列高性能水力機械水力模型。

西安理工大學盧金玲教授、朱國俊副教授、孫帥輝副教授和王李科講師作為本項目的主要完成人，與羅興锜教授、郭鵬程教授、馮建軍教授為一個團隊，共同進行了離心泵及其系統(tǒng)的理論研究，研發(fā)出了高性能抗磨蝕離心泵，并在浙江富安水力機械研究所有限公司完成了性能測試。

西安交通大學祁大同教授與盧金玲教授共同提出離心葉輪的二層設計策略，建立了水泵葉片間接參數(shù)化優(yōu)化設計方法，解決了由于葉片設計空間太大難以同時優(yōu)化葉輪軸面和葉片型線的問題。

劉勝柱教授級高工為浙江富安水力機械研究所有限公司副所長、水力開發(fā)總設計師。與西安理工大學羅興锜教授、馮建軍教授等合作提出了離心泵抗磨蝕設計方法，為離心泵性能指標的突破奠定了基礎。浙江富安水力機械研究所有限公司的占戈和李昀哲參與了項目中多個離心泵的水力模型開發(fā)優(yōu)化、性能測試及工程應用方面的工作。

完成人合作關系情況匯總表