[00125915]环保智能切割式排污装置关键技术及产业化

针对目前切割泵存在的技术问题,结合用户的使用状况。中国计量大学与浙江友力电机泵业有限公司在重大横向合作项目与国家自然科学基金项目的资助下,从切割刀具切割机理和结构、切割式排污装置智能控制研究、污水污泥处理技术,3个方面进行了分析和研究,提出了有效可行的解决方案,克服了常规切割泵的许多缺点,使得本项目研发不仅填补了多项国内空白,技术国内领先,而且夺得了市场先机,取得了较好的经济效益。主要开展了以下研究工作: （1）新型切割泵刀具设计。 运用先进的设计理论开发切割刀具,实现既能切割长纤维杂质,又可粉碎颗粒状杂质,是一种切割和撕割双重兼容的新型刀具。该刀具包括固定刀和旋转刀,旋转刀的刀头圆盘边缘分布三层切割刀片,他们与固定刀刀齿配合形成剪刀形状,可使切割如同剪刀裁剪一样可以对长纤维物质和大颗粒杂质的进行多次切割和磨压,以确保堵塞和缠绕事故不会发生,实现既能切割长纤维杂质,又可粉碎颗粒状杂质,是一种切割和撕割双重兼容的新型刀具。 （2）智能切割泵云平台系统及其优化控制方法。 基于点定位问题的快速二叉树方法,研制了智能切割泵云平台优化控制系统,实现了切割泵的实时状态监测、高效优化调节和多台水泵电机协同调速控制。 所提出的改进后的快速二叉树方法,解决了传统模型预测控制中存在的反复在线优化计算而产生的控制器负荷过重并且效率低下的问题,大大缩短了点定位方法的预处理时间,提高点定位的在线查找效率;并针对智能切割泵多泵并联运行控制系统,提出了多泵并联恒压供水控制系统及控制方法,采用一体化设计,保证控制系统功率密度高,达到可配置性强;提出了水泵电机的脉冲电压和电流的调制方法,大大降低了直流脉动电流,使得直流母线上的缓冲电容的总容值减少,降低了成本,而且缓冲电容的发热损耗降低,使得整个系统的运行效率提高,能对多台水泵电机进行协同调速控制。 （3）污泥脱水处理方法及关键装备研发 研究了联合调理-超高压薄层机械压滤高干脱水技术,微波/阳离子聚丙烯胺（CPAM）对污泥进行调理改性,利用微波对污泥进行破壁,改变颗粒粒径,污泥粘度、释放内部水改变水分形态等特点,以及CPAM的电中和、架桥、吸附等特点,确定了微波的强度、微波时间、微波能量密度与絮凝剂的添加量等最优参数。采用核磁共振技术研究了泥饼的孔隙结构变化,孔径分布、NMR分层技术、压实程度平均T2值等,从微观角度研究了污泥脱水机理以及影响脱水效果的关键因素,建立了饱和与非饱和污泥多孔介质渗流的细观分形模型,得到了多孔介质的有效渗透率、相对渗透率的一种分形解析表达式,提出了机械压滤高干脱水的脱水极限细观机理。提出了采用超高压力-短时-薄层压滤脱水技术,得到了优化的压榨压力、脱水时间、泥饼厚度等操作参数。创造性的设计了超高压薄层机械压滤脱水装置,对力放大机构、腔室厚度可变结构、机械压滤高速气流协同脱水结构等关键结构进行了创新设计及深入研究。 本项目共获国家发明专利12项,出版学术著作3部,发表学术论文39篇,其中SCI收录15篇。项目成果应用于南方泵业智水（杭州）科技有限公司、南方中金环境股份有限公司、新界泵业集团股份有限公司和友力机电有限公司等,产生了巨大的经济与社会效益,为我国泵行业发展提供了技术创新与人才培养基地。 友力机电有限公司的新产品,型号100WQK100-10-7.5、65WQK25-15-3的模型进行性能对比分析,与国内外相近产品相比泵效率提高了2%-5%,效率超过了国内外同类产品,产品性能已达到国际水平,具备良好的工程推广价值。 终上所述,本项目在多项核心技术的主要参数指标上处于国内外先进水平。