科技进步类超高压射流技术理论及其工程化成套装备的-安徽省科技厅.doc

科技进步类：超高压射流技术理论及其工程化成套装备的研发应用 项目所在学科评审组名称机械专业评审组项目名称超高压射流技术理论及其工程化成套装备的研发应用推荐单位(专家)安徽省项目 简介本项目属于流体机械及流体动力工程学科。 在我国各大工业领域都有许多高危险、高难度的工程还依赖极落后的工艺，如人进入油罐内清除油泥，人在高空锤击进行船舶除锈，大量的化学沸煮或喷砂进行钢构件除层，大量的贵金属和非金属因不能热切割而无法加工，这一切导致了人海手工作业，频发安全恶性事故，空气、水与环境污染严重，危害人身健康，效率极度低下。 以100～420MPa超高压大流量水射流技术为核心，集泵、阀、密封、液压、自动化控制等多学科为一体的成套装备，具有作业安全、环保、高效特点，是破碎、除层、清洗、切割的新技术、新工艺、新装备。 本项目针对大流量水力破碎、超高压大功率除层清洗和超高压智能化水切割加工三大类工程需求，依托科技部科研院所基金、省市政府专项资金等资助，经过长期的攻关，尤其是10余年来产学研合作研发与产业化，创建了以理论专著、产品标准、发明专利与系列产品等形式的射流技术体系，实现了大型储油罐射流破碎回收油泥、机场跑道除胶、船舶及钢质表面除锈除层，路桥道面逐层破碎、管道管束内外壁同步自动化除磷、清堵除疤、金属非金属材料智能水切割加工等“用水作业”，淘汰了大批落后工艺，使我国的水射流技术、产品和产业从无到有，到大规模生产应用。 主要创新点如下： 1、建立定量化射流模型和评价体系。以液滴效应揭示射流现象及其作业机理、建立射流工况参数群和打击力、破坏量的材料失效模型，定量解析射流参量和预期工程目标；创建射流初始工况、易损件寿命及其判废依据的评价体系，成为系列标准的核心。 2、创造保证作业打击力的旋转射流。通过超高压大流量与旋转射流的组合，在获得高难度作业的打击力基础上，将点击变为面击，极大提高工效。研发喷嘴总成适应超高压大流量工况，发明非接触端面间隙密封，对置填料密封，实现超高??旋转射流，保证旋转体稳定在相应最佳转速，发明了液力驱动的旋转射流器，开发出系列二维、三维旋转射流执行机构。 3、研发出系列超高压发生设备。发明设计间隙套筒与填料间置的组合密封，利用弹性变形创造难以加工的压降间隙，再由填料密封；对承压缸体分别采用打压、滚压、热套工艺适应不同压力段承压能力。 4、创新工程化应用的成套装备设计。创造多种射流形式与工况，优化组构多学科技术，形成全新装备解决极端工况破碎、绿色高效除层和特殊材料智能精密切割等工程难题，包括机器人(或臂)智能化作业，爬壁机器人作业，实现自动远控或水切割自动补偿。 获国家发明专利21项，并运用于成套装备中，制修订国家和行业标准19项，发表学术论文86篇，出版技术专著2部。 研究成果产业化，三年新增销售额95447万元，新增利润12045万元，新增税收6257万元，创汇3172万美元。主要完成单位及创新推广贡献主要完成单位创新及推广贡献合肥通用机械研究院作为项目的牵头单位，负责项目的组织、协调、管理工作，在项目实施过程中提供了技术和人员等保障措施。主要创新贡献如下： 1)创建射流技术理论，提出射流破碎的基础模型，定量解析射流现象及其特征； 2)以工程为导向，提出了工业清洗破碎、除层、切割的三大应用方向并全程实施。 3)承担各种型式射流执行机构的产品开发、试制工作，先后研发出大型储油罐油泥破碎、水力破碎混凝土、机场跑道除胶、钢质表面除锈除漆除磷、高端超高压水切割机等工程化成套设备，并引导工程应用和指导企业产业化； 4)制修定多项高压水射流行业相关国家及行业标准。天津市通洁高压泵制造有限公司作为项目合作单位，参与项目的部分研发，承担产品的产业化工作。主要贡献如下： 1)配合项目不断研发超高压泵系列产品，主要承担高压泵、超高压泵及氧化铝管道结疤清除、钢质表面除锈、水力破碎混凝土等工程成套设备的推广应用工作和超高压泵大规模产业化，成为我国高压泵制造的第一大企业； 2)敏锐捕捉与参与国内外应用市场，近三年这些新工艺、新技术的成功应用为企业累计新增销售额4亿余元。尤其对发达国家出口创汇达600余万美元，国产化首台套在历次国内投标中都以物美价廉胜出，堵住了德、美的同类产品进口； 3)参与国家标准《高压清洗机》的制定。南京大地水刀股份有限公司作为项目合作单位，主要贡献如下： 1)配合项目不断开发超高压增压器系列产品和数控水切割平台的升级换代，先后开发了通用型水刀和智能化水刀系列产品，成为我国水刀制造的第一大企业； 2)承担水切割平台产业化工作，近三年销量达2000余台套，出口创汇达2296万美元； 3)参与国家标准《超高压水切割机》的制定。浙江大学作为项目合作单位，主要从事射流理论的研究工作，在