[01097032]工业流程泵的空化理论与关键技术研究及应用

工业流程泵广泛应用于石化、冶金、电力、化工、建材等工业部门，据中国通用机械工业协会统计，2013年国内工业流程总产值达到300余亿元。由于高温、高压、工况多变等特殊运行环境，工业流程泵的空化性能、密封性能及轴向力平衡不能满足使用要求，对液体输送系统和安全生产造成重大影响，致使中国每年大量进口国外产品。以往的空化研究是基于仅考虑压力因素的空化模型，不能反映工业流程泵实际的空化流动规律，直接影响水力元件、密封装置与轴向力平衡装置的精确设计计算，使得工业流程泵产品研发缺乏理论依据，仅凭经验设计。因此，空化理论及空化精细模拟方法的研究成为工业流程泵技术发展的主要瓶颈。历经10余年研究，突破了工业流程泵研发的空化理论与关键技术：（1)首次提出了考虑液体粘性、表面张力及温度变化的空化模型，建立了一套空化流动精细模拟方法，攻克了水力机械，以及船舶、航天等领域流体系统空化问题的科学难关。（2)发展了工业流程泵抗空化优化设计技术，建立了高空化性能工业流程泵的水力模型库，创新设计了系列高空化性能工业流程泵的产品结构，大幅提升了工业流程泵的空化性能。（3)建立了具有间隙流道的热流耦合模拟方法，发明了三级组合密封及内外两层冷却系统创新结构及轴向力平衡调节系统，解决了工业流程泵密封易泄漏、可靠性差、使用寿命短等关键技术难题，并提高了工业流程泵的整体可靠性。基于技术创新成功研制了高温高压热水循环泵、立式多级筒袋泵、高速汽轮机主油泵等多系列工业流程泵新产品，实现了中国工业流程泵技术的跨越式发展。经国家泵类产品质量监督检验中心测试，工业流程泵空化性能全面超越国内外主流技术，适用温度由180℃提高到280℃，密封使用寿命提高10倍以上，余热利用系统的热效率由30%提高到60%。工业流程泵产品已销售至国外，项目研究打破了欧美工业发达国家对中国的技术垄断。获授权发明专利12项，发表论文120余篇（其中SCI检索41篇、EI检索55篇)，出版学术专著2部。获浙江省科学技术一等奖、教育部科技进步二等奖、浙江省科学技术二等奖和中国国际工业博览会创新奖。项目成果在浙江水泵总厂有限公司、杭州汽轮机股份有限公司、南方泵业股份有限公司等10余家大中型企业使用；空化流动精细模拟方法被航天、船舶等部门应用，促进了中国相关军工领域的技术发展。项目期间培养或培训企业技术骨干360余人。据10个生产应用企业统计，近3年新增销售24.7亿元、新增税收2.58亿元。5000余台套工业流程泵已应用在中国国民经济建设各领域，每年可节约能源开支47亿元、减排二氧化碳1425万吨，产生了重大社会效益和经济效益。