[01574775]大功率流程离心泵关键技术及产业化

大功率流程离心泵是石化、化工和煤化工等流程工业的核心关键设备。随着炼油等流程工业向高参数化和大型化发展，加上使用工况苛刻(高/低温、含固体颗粒和低汽蚀余量等)，导致大功率流程离心泵研发难度极大，存在三个关键技术难题制约着中国大功率流程泵自主研发及应用：一是大功率流程离心泵存在叶轮线速度大、流体压力高、叶轮主流场与间隙流场的尺寸跨度大、低温和易汽化介质的弱可压性等特征，再加上高温和含固体颗粒等严苛工况，导致泵内部流动非常复杂，未能形成考虑这些特征的泵内全流场湍流流动计算和水力设计方法；二是没有考虑泵内全流场非定常流动特性对转子动力特性的影响，尚未建立相应的转子设计和分析方法，不能保证运行平稳性；这些卡脖子关键技术难题一直未能得到很好地解决，中国流程工业关键装置用大功率离心泵严重依赖进口，制约着中国石化装置和战略能源项目的自主化建设和运行。 项目主要创新成果如下：(1)建立了考虑动静干涉、非线性和弱可压等特征的泵内全流场湍流流动计算方法，揭示了流程泵非定常流动特性对水力性能的影响机理，创立了基于能量熵和叶片载荷分布的水力设计方法，保证流程离心泵获得优越水力性能。(2)提出了基于全流场流体激励作用及调控的转子动力系统设计分析方法，揭示了转子动力特性与泵内非定常流动之间的映射关系，开发了转子动力特性分析软件，提高了流程离心泵运行平稳性。(3)建立了基于实际介质和严苛工况的结构设计方法，保障了大功率流程离心泵安全可靠长周期运行，开发出加氢反应进料泵、液力透平、高压切焦水泵、高温油浆泵、大功率高速离心泵等大功率流程离心泵产品。 项目产品成功应用于中石化、中石油、中海油、神华集团和浙江石化等企业，并出口到20多个国家和地区，主要性能指标优于国际知名公司流程泵品牌。近三年累计新增销售额27.18亿元，新增利润2.34亿元，占国内市场份额60％以上。项目成果也应用于中国航天领域的液体火箭发动机离心泵型号研制和外太空飞行器动力装置研制。 获授权发明专利15件、实用新型专利70余件和软件著作权12件，发表SCI检索论文33篇，出版著作2部，参与修制定国家及行业标准6项。项目突破了国外对中国大功率流程离心泵的垄断，加快了国产化进程，为中国流程工业装置和战略能源项目的自主建设和运行提供了装备支撑。