创新让盾构机拥有更强心脏电吹风机
2022-07-13 17:06:48 海斯机械网
创新，让盾构机拥有更强“心脏”
从南水北调的地下管道，到铁路隧道、城市地铁施工，如今国内的大多数此类工程都用上了自主知识产权的盾构机，而浙江大学机械工程学院教授杨华勇及其研发团队，就是国产盾构机的“心脏”设计师。“只有拥有自主知识产权，才能造福产业发展，造福人民生活。”在杨华勇27年如一日的创新生涯中，他始终以此为指引，这使他成为129件发明专利的专利权人，国家科技奖一等奖的获得者。
坚持自主创新
盾构机全称为全断面隧道掘进机，是一种具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，可以同步进行隧道挖掘、渣土排运、巷道堆砌等作业的特种施工装备，在某种程度上，是一个国家装备制造综合技术实力的体现。而盾构机的电液驱动和控制系统，是盾构机的核心关键部分，被业内称为盾构机的“心脏”。
“自主创新，既是来自国家经济发展的需要，也是来自市场的需要。”正如杨华勇所言，上世纪90年代以来，随着我国经济的快速发展，基础设施建设进入一个新高潮，地铁、隧道等建设工程对盾构机的需求日益迫切。当时，许多使用进口盾构机的施工单位找到杨华勇，希望帮助解决机器的故障。“为什么不能自己研制适合我国工程实际需要的盾构机呢？”为此，杨华勇积极主张立项，率先开展了研发盾构机的电液驱动和控制系统的工作。
然而进口产品均为国外落后一代的产品，基本没有参考价值，而先进的技术一向是为发达国家所封锁的。在困难面前，杨华勇一方面进行理论创新，一方面进行实验探索。经过7年关键技术攻关，在“973”项目支持下，杨华勇攻克了盾构机“心脏”失稳、失效、失准三大国际性行业技术难题，成功研发出自主知识产权的盾构机的电液驱动和控制系统，并先后提交了一系列专利申请。随后，由杨华勇领衔，浙江大学与中国中铁隧道集团、中铁工程装备有限公司等多家单位开展产学研合作，于2007年研制出了第一台自主知识产权的盾构机“中铁1号”。
2009年，在天津地铁3号线营口道至和平路标段，“中铁1号”以日掘进22.8米的速度在“督军街”赤峰道下潜行，对地表没有带来任何影响。同年，杨华勇领衔研制的首台自主知识产权的直径11.22米的“进越号”泥水盾构，在上海世博会重大配套“打浦路越江隧道复线”工程中，以最小转弯半径刷新世界纪录。
不断超越自我
“高校的技术研发大都只是实现‘0到1’的创新过程，而由创新成果转化成现实生产力的‘1到10’‘10到100’，则必须要进行产学研合作。”杨华勇认为。在研究盾构机之前，他已经与电梯制造企业进行了产学研合作十几年。
根据企业实际需求，杨华勇不断改进相关技术，研发了先进的“盾构机密封舱压力动态平衡控制”技术并提交专利申请，让盾构机始终处在密封舱压力与水土压力相平衡的状态下工作，有效避免了对地面的影响。根据施工单位的建议，杨华勇研发了先进的盾构机刀盘刀具、推进及驱动等子系统，使掘进中突变载荷对装备的冲击减少了30%以上，从而使装备关键部件的故障率下降了4个百分点，减少了停工换件时间，保证了正常的掘进速度。杨华勇领衔的盾构机研发项目组先后获得发明专利77件，软件著作权登记16件，制定国家及行业标准2项。2013年，杨华勇领衔研发的“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”项目获得了2012年度国家科技进步一等奖。
近年来，由于技术和价格优势明显，自主知识产权的盾构机已占国内年新增市场的70%以上，实现了重大装备“中国智造”的跨越式发展。“世界产业竞争日益激烈，科技创新日新月异，只有不断超越自我，掌握核心技术的自主知识产权，才能在新的科技竞争中和建设世界科技强国中作出新贡献。”杨华勇强调。