[00965780]大功率高扬程矿山排水抢险泵关键技术研究及产业化

矿山排水抢险泵是煤矿采掘行业的核心动力源装置，更是煤矿透水抢险的“救命设备”，直接关系到煤矿安全生产与能源稳定供给。《国家中长期科技发展规划纲要》明确提出要重点研发矿井透水等灾害的救援装备，增强重大生产事故的应急救护能力。为解决原有产品能耗高、可靠性差、结构复杂等长期制约行业发展的难题，项目组历经10余年，对矿山泵基础理论、设计方法、关键技术、产品开发等进行了系统、深入研究，研制了国内首台4000kW功率、850m扬程的超大功率矿山泵等系列产品，实现了煤矿采掘救援装备的国产化和泵行业的技术进步。 (1)创建了矿山泵高效高扬程水力设计方法。发展了矿山泵数值计算方法，创建了基于极大叶轮外径的斜切式复合变曲率叶轮设计方法，提出了新型双曲线轴向导叶设计法，显著提高了矿山泵的综合性能和在抢险救灾中的机动性。与国内外同类产品相比，泵效率提高近10个百分点，泵体长度及重量减少30％以上，解决了传统矿山泵能耗高、笨重、机动性差的行业难题。 (2)建立了矿山泵转子系统动力学稳定性设计方法。揭示了复杂湿态下多级转子载荷不平衡分布规律，提出了低振荡低涡动的水润滑轴承设计方法，建立了基于瞬态动力学的稳定性分析技术和判别准则。轴承膜厚比与传统设计相比提高18％，涡动振幅降低11％，解决了矿山泵转子-轴承耦合系统稳定性差、寿命短的技术难题。 (3)创新了矿山泵及电机的整体结构和制造工艺。提出了浮动密封环和多出水口涡室结构，研制了自循环散热的大功率高压潜水电机，创新了水力部件激光强化工艺，保证了矿山泵在深水和多沙复杂环境下的安全可靠运行。实现零部件节材20％～30％，机组成本降低了15％～20％，可靠性和使用寿命提高30％～45％，攻克了传统产品可靠性差、制造成本高的行业难题。 (4)自主开发了泵优化设计软件和强度校核软件，研制了8个系列、32个型号的矿山泵产品。河南矿山抢险救灾中心、神华集团、大同煤矿、俄罗斯先锋矿业等用户证实，系列产品效率高、运行可靠，平均无故障运行超过3000小时。科技成果鉴定证实，产品能耗低，轴向力小，可靠性高，综合技术指标达国际领先水平。 获授权发明专利31件，制修订国家及行业标准5部，出版著作2部，发表SCI/EI检索论文86篇。项目成果应用于国内重点矿山、企业，并远销至美国、俄罗斯等20多个国家和地区，研制的系列千米级大功率高扬程矿山泵产品改变了中国高端矿山泵产品主要依赖进口的历史，实现了中国煤矿采掘领域核心技术的国产化，占全国同类产品市场份额50％以上。仅据江苏泰丰、山西天海等13家企业统计，近二年累计新增销售额24.5亿元、利润2.1亿元、税收1.3亿元，创收外汇1684万美元，取得了巨大的经济和社会效益。项目曾荣获中国国际专利与名牌博览会特别金奖、中国国际工业博览会银奖，提升了中国流体动力装备的技术水平，在引领行业发展、安全生产、节能减排等方面发挥了重大作用。