我校成功研制国内“首台套”大流量超轻便应急抢险污水泵系统
本网讯 6月23日，北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会组织来自清华大学、中国水利水电科学研究院、北京市水利规划设计研究院、中国农业机械化科学研究院和北京市水文总站等单位的有关专家对中国农业大学、北京中水科水电科技开发有限公司和北京北排建设有限公司共同承担的“基于叶片载荷控制的智能污水泵系统研制”课题进行了验收。专家一致认为课题组成功研制出了大流量、高扬程、轻便、移动式潜水污水泵装备，大幅度提升了污水泵在低质量条件下的排水能力。这标志着我国第一台流量超过270立方米/小时的液压驱动超轻便应急抢险污水泵装备定型，为我国在极端条件下的应急排水提供了新的解决方案。
该污水泵的研发工作是由北京市排水集团提出的“十三五”重点研发任务，由北京市科委以“北京市科技计划课题”方式向社会发布，主要解决在城市“黑臭”水环境治理、污水处理厂、雨水／污水泵站、地铁、地下车库和隧洞积水等应急抢排过程中，缺少流量大、适应性和移动性强的污水泵产品的问题。课题于2018年11月正式立项。
课题首次在污水泵叶轮水力设计过程中引入了交替加载原理，将叶轮前盖板和后盖板的载荷施加方式进行了调整，即采用了前盖板前加载、后盖板后加载的新型加载方式，有效控制了载荷分布，从而减轻了叶轮内的二次流，使得污水泵叶轮的水力效率得到提升、通过介质通过能力得到改善；采用三维叶片表面光顺构建技术，通过调整叶片轴面截线形状来控制叶片整体平滑度，在叶轮具有高通过特性的同时保证了叶片表面光顺，整理水力性能好；提出了液压马达与污水泵的一体化设计思想，首次提出了“无轴向力叶轮与二轴合并”理念，通过无极自适应调速实现了马达与叶轮的智能互联。
所研制的液压驱动超轻便应急抢险污水泵系统于4月15日在北京玉渊潭八一湖南岸试车成功，来自清华大学、北京理工大学、中国水利水电科学研究院等单位的专家和北京市科委的有关领导见证了污水泵的试车情况。课题组成员王福军、姚志峰、张志民、廖翠林、张驰也及多名研究生参与了污水泵的试运行。污水泵运行之前，委托湖南省水力机械质量监督检验授权站在高精度实验台上对污水泵的性能参数进行了权威检测。
课题所研制的新型智能污水泵系统具有三个显著特点：一是无需电力，应急抢险机动能力强。污水泵系统由移动式地面液压站和污水泵两大部分组成，可用于没有电力供应的应急抢险场合。二是重量轻、移动方便。全新设计的液压马达，解决了现有液压马达不能承受轴向力的问题，实现了高便携液压马达式污水泵的同轴制造，整泵重量只有30kg，比同样性能参数的机电式潜水污水泵重量减轻89.6％，单人可移动并手工安装。三是排水能力强、效率高。污水泵叶轮基于汽-固-液多相流理论和叶片交替加载技术设计，最大流量可达280立方米/小时、最高扬程33米、最优效率80.8％，突破了现有液压式污水泵最大流量80立方米/小时、最高扬程18米的极限，为地铁车站、立交桥、涵洞隧道等地下设施的移动式快速大流量排水提供了新的强有力工具，极大提高了我国在极端条件下的应急排水能力。
污水泵系统是现代化城市排水系统的关键基础设施，在提升城市排水、污水处理、再生水生产、水环境保护和极端天气应对能力方面，起着关键性作用，在国家和城市经济社会发展中占据重要地位。近年来，我国城镇化建设进程的加快，城市人口已经成密集型方向发展，大型、特大型城市群的出现、城市地铁的大规模建设以及最近几年频发的极端天气，都给城市的排水系统带来极大的考验。根据北京市“十三五”时期重大基础设施发展规划，在系统治理雨污水方面，实现中心城污水处理率达到99%，全市污水处理率达到95%，强化再生水循环利用，再生水利用量达到12亿立方米，2020年城市建成区70%雨水就地消纳面积达到20%。事实上，只有提升污水泵系统的智能化精细化水平，才能保证城市污水、雨水和再生水的有效管控，保证北京地区的排水安全。因此，该系统在常规污水排放方面可以发挥重要作用。此外，在应急排水方面，北京市乃至全国尚缺少流量80立方米/小时、最高扬程18米以上的液压式应急排水设备，本课题的完成，将显著提升应急排水能力。