[00700880]大规模反渗透海水淡化工程用泵关键技术研究与推广应用

该项目属于流体机械及流体动力工程与海水综合利用领域。 海水淡化作为水资源的开源增量技术，是开发利用海洋资源、解决水资源短缺的重要途径。大流量多级高压泵与增压泵是大规模反渗透海水淡化工程的核心动力装备，在项目启动前，该技术由欧美发达国家完全垄断，中国万吨级海水淡化工程用泵全部依赖进口，导致海水淡化设备投资成本过高，严重制约了中国海水淡化产业的发展。项目团队从2010年起，在国内率先开展了大规模反渗透海水淡化工程用泵关键技术研究，突破了多项关键技术，取得了三大创新成果。 1.突破了万吨级海水淡化泵内流水动力学特性分析及控制技术，有效抑制了流动损失和压力脉动，创新提出了水力智能优化方法和全自动优化设计平台技术，显著提高了泵综合性能指标。针对海水淡化泵内部流动不稳定、多工况运行能耗高的问题，提出了基于能量损失和时频特征识别的不稳定内流特性分析方法，揭示了海水淡化泵内部不稳定流动结构及压力脉动特征的内在关联，获得了水力部件设计参数和时序位置对泵性能的影响规律，提高了运行效率和可靠性。提出了基于近似模型和群优化算法的水力部件智能优化方法，开发了基于CFD的无人值守全自动优化设计平台技术，研制出宽高效水力模型，技术成果达到了国际先进水平。 2.提出了复杂载荷作用下的海水淡化泵转子稳定性分析方法，研制了重载轴系稳定性设计技术，攻克了高压入流条件下转子运行稳定性差的难题。提出了考虑口环、密封、轴承、平衡盘等多种载荷的柔性支撑转子系统动力学特性分析方法，获得了多级泵轴系流固耦合振动特性。建立了泵腔流体作用下的轴向力高精度预测模型，创新设计了轴向力动态平衡装置、轴承布置结构和螺旋槽机械密封，延长了高压入流条件下摩擦副使用寿命，提高了转子系统的稳定性。 3.提出了海水淡化泵新型结构形式，研发了具有自主知识产权的万吨级海水淡化高压泵和增压泵系列产品。建立了产品模块化设计平台，满足不同产水规模和工艺流程接口需求，增强了与国外产品的互换性。完善了海水淡化泵机加工、耐海水腐蚀材料铸造、铸件热处理和补焊等关键加工工艺，形成了批量化生产能力。研发的三种高压泵效率达到83.2％、81.2％、83.7％，增压泵效率达到83.4％、85.2％、86.4％。首次起草制定并实施产品行业标准2项，参与制定和修订国家标准4项，实现了大规模海水淡化工程用泵国产化及技术的自主可控。 项目产品已在山东青岛、浙江舟山等沿海地区的大型海水淡化工程中投入使用，近三年新增销售额8.26亿元，新增利润2.15亿元。获国家发明专利8件，软件著作权5件，发表高水平论文42篇(高被引论文2篇)，出版专著1部。培养博士研究生7名，硕士研究生15名，博士后2人，其中2人获江苏省优秀博士学位论文。项目成果总体达到国际先进水平，其中泵产品效率指标高于德国KSB等国外同类产品，节能效果显著，具有较强的市场竞争力。项目引领了中国海水淡化泵技术的创新发展，有力推动了海水淡化产业的整体技术进步，具有显著的社会与经济效益。