陕西成形磨齿技术突破，大规格数控磨齿机问世

【混流式水轮机水力优化设计的关键技术及应用】该项目由西安理工大学等4单位罗兴锜等10人承担完成。项目完善了混流式水轮机的设计体系，解决了中高比速水轮机高部分负荷压力脉动的世界性难题，突破了巨型混流式水轮机研发的技术瓶颈，获授权发明专利7项，实用新型和软件著作权7项，修制定国家标准5部，出版著作4部，发表论文151篇。成果已为三峡右岸开发出了性能全面超过左岸国外机组的新型转轮，在单机容量世界第一的800MW级向家坝、世界第二的770MW级溪洛渡等电站系列巨型混流式水轮机的开发中得到成功应用，打破了国外公司在巨型水轮机设计中的垄断地位，并出口至美国、土耳其等20多个国家和地区，经济和社会效益显著。该项目获2014年度国家科技进步奖二等奖。

（成果处）

【大规格数控成形砂轮磨齿机技术及产品】该项目由陕西秦川机械发展股份有限公司等3单位樊利军等11人承担完成。项目攻克了成形磨齿技术的系列难题，掌握了大规格数控磨齿机设计制造技术，开发了YK7380、 YK7380A、 YK73125、 YK73125A、YK73200等大规格成形砂轮磨齿机系列产品，产品涵盖直径800mm～2500mm齿轮磨削加工，磨削精度达到国标3级。主要创新点：①开发了大规格磨齿机高刚性、高精度、高可靠性的模块化、系列化设计技术。②开发了拥有自主知识产权的成形砂轮磨齿机专家系统。包括基于工作状态下啮合的齿廓修形方法；高强度齿根过渡曲线实现方法；齿面扭曲控制技术；工件表面质量控制、磨削状态智能监控等，有效避免磨削烧伤、裂纹、硬度降低，提高磨削效率。③开发了大规格磨齿机在机测量与综合误差补偿技术。④开发了机床无附加传感器监测与故障诊断技术，对磨削状态实时监控，对机床早期故障进行诊断。⑤开发了软件定位技术，节约大型齿轮安装找正时间，提高机床加工精度和效率。项目成果提升了大型、高速、重载硬齿面齿轮磨削效率和精度，促进了硬齿面齿轮在重型机械传动行业的应用，提高了整机负载能力和使用寿命，实现高速、重载、平稳、高寿命传动。项目产品累计销售120余台，实现销售收入28422万元。该项目获2014年度陕西省科学技术奖一等奖。

（成果处）

【复合化紧凑型252kV气体绝缘金属封闭开关设备】 该项目由西安西电开关电气有限公司等2单位申春红等11人承担完成。项目自主研发的封闭开关设备采用全新的小型化布置结构，整体布置方案元、部件模块数量少，且标准化程度高，具有占地面积小，检修方便，可整间隔运输的优点。产品总体布置为断路器卧式低位布置，上出线接电流互感器和三工位隔离接地开关，三相共箱主母线采用架空布置，其余元件三相分箱结构。母线侧和进出线侧采用公用的三工位隔离接地开关模块结构，在减少元件数量的同时，实现了机械联锁功能，提高了产品的操作可靠性。产品整间隔宽度为1.8米，间隔高度为3.2米，可以实现变电站紧凑型布置及整间隔运输，产品的集成化和标准化程度高，同时减少SF6气体的使用量约20%。项目获授权国家发明专利6件；负责参与起草国家行业标准1项。项目产品实现产值约21000万元，新增利润约1680万元。该项目获2014年度陕西省科学技术奖一等奖。

（成果处）

【ZJ90/6750DB-S四单根立柱超深井钻机】 该项目由宝鸡石油机械有限责任公司黄悦华等9人承担完成。项目针对塔里木山前区块钻井周期长、事故多发的情况，围绕9000米钻机钻井提速增效要求，设计开发四单根立柱9000米超深井钻机，以降低钻井起下钻的频次、减少钻井泵的停泵时间，减少井下事故、提高钻井作业速度与效率。创新点：①首创了国内可使用顶部驱动钻井装置进行四单根立柱钻井作业的9000米交流变频电驱动超深井钻机。②开发了绞车超大滚筒、高速大功率减速箱、小电机自动送钻装置，解决了大型绞车模块化设计难题，研制成功满足四单根立柱钻机超大功率绞车，石油钻机整体绞车小电机自动送钻装置获得专利授权。③国内首次研究开发了超长度、重载、无绷绳可满足四单根立柱钻作业需要的57.5米K型井架，解决了超高井架稳定性和平稳起升的关键技术。通过有限元分析计算、优化结构设计，采用高强度钢减少自身重量、在底座后端增加平衡水箱，克服井架加高后所增加的起升倾覆力矩等措施，实现了井架的整体平稳起升，并能满足不同钻具的排放，井架高度是国内目前“K”型井架之最。④通过对钻柱进行靠放时强度和刚度的有限元分析、四单根立柱靠放技术研究及试验，确定了钻柱靠放方案，解决了四单根立柱靠放可靠性关键技术。⑤开发了适应超深井钻机的天车、游车及具有高破断拉力的新型φ42mm钻井钢丝绳。⑥开发了动力猫道、二层台自动排管装置等管柱自动化处理系统，实现管柱从地面到井口自动化输送，二层台无人执守，大幅度提高了钻机的工作效率，降低了劳动强度，作业安全可靠。 自动管柱扶持装置、一种马达直驱的自动井架工回转台、钻机侧开式液压吊卡三项技术获得专利授权。钻机主要技术指标：最大钩载，6750kN；绞车额定功率，2200kW （3000hp） ；绞车档数，Ⅱ+ⅡR交流变频电机驱动；提升系统绳系，7×8；钻井钢丝绳直径，Ф 42mm；提升系统滑轮外径，Ф1400mm（55″） ；转盘名义开口直径，Ф952.5mm（37-1/2″） ；转盘档数，I+IR交流变

频驱动；井架型式及有效高度，“K”型57.5m；底

座型式及钻台面高度，旋升式12m。该钻机样机在塔里木库车山前地区承担了“大北305井”的钻井任务，工业应用数据表明与3单根立柱钻机相比，在钻深5500米前，钻机比常规钻机提速15%以上，钻深超过5500米钻机提速约30%。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【抗硫钻杆关键技术研究】 该项目由中石油集团石油管工程技术研究院等3单位王航等9人承担完成。项目针对川渝地区、塔里木等战略油气田高含硫导致钻杆普遍失效的问题，从失效模式、失效机理入手，通过硫化氢环境下钻杆应力腐蚀开裂的组织敏感性、裂纹扩展行为研究，提出了高含硫环境下钻杆微观组织控制体系；通过“先漏后破”断裂准则及酸性环境钻杆韧性损伤规律研究，提出高含硫环境下钻杆的韧性指标体系；结合抗硫钻杆强韧性匹配方法研究，成功开发了105ksi、120ksi钢级抗硫钻杆，制定酸性油气田开采用钻杆行业标准。主要研究内容：①分类统计失效案例，分析川渝地区高含硫气田钻杆失效模式，揭示失效微观机理。②通过对比试验，研究三种典型组织钻杆材料在NACE 0177 A溶液中慢拉伸、腐蚀疲劳、裂纹扩展速率，获得钻杆SSCC敏感性对微观组织的依赖关系。③通过透射电镜原位拉伸试验，对比研究了不同钢级钻杆的裂纹扩展方式，获得了析出相相貌与裂纹扩展路径之间的关系。④通过控轧、控冷及优化调质工艺控制钻杆基体组织及析出相形貌，获得强度/韧性良好匹配钻杆。⑤基于“先漏后破”断裂准则及硫化氢环境对钻杆韧性影响，建立酸性高含硫环境下钻杆韧性损伤规律。⑥从基体组织、析出相形貌、带状组织、表面微裂纹对应力腐蚀开裂的影响，提出抗硫钻杆微观组织控制体系。⑦基于硫化氢环境下钻杆韧性损失规律，建立高含硫环境下抗硫钻杆韧性指标体系。⑧通过国内外抗硫、普通钻杆，得到抗硫钻杆力学性能指标、微观组织特征及硫化氢应力腐蚀抗力参数。⑨通过成分设计、冶炼轧制、热处理工艺优化、力学性能测试及应力腐蚀评级，成功开发了105ksi、 120ksi钢级抗硫钻杆。项目发表学术论文11篇，其中被SCI/EI收录6篇； 申请专利4件、制定标准3项。与渤海能克钻杆公司、北方风雷工业集团公司合作开发的SS105抗硫钻杆供应国内普光气田及国外加拿大A1berta省酸性气田，每年新增产值逾1亿元。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【非公路自卸车关键技术研究及在大型露天矿的应用】 该项目由陕西同力重工股份有限公司牟均发等9人承担完成。项目主要内容：①通过整机匹配集成创新研究，提供承载质量在30～90吨的非公路自卸车设计方法，定义了非公路用车市场，确定了非公路自卸车技术指标，完成了总体布局的设计，核心解决了非公路状态下的车辆地面系统。针对大量工况在用车辆的各种不足，进行系统研究应用，使它具有整体组合优势。②提供新悬架结构，提高承载能力，充分缓和、拟制由于路面不平引起的振动和冲击。③提供货箱翻转铰座装置，终身免维修，货箱在举升卸料过程中翻转铰座无窜动，举升卸料过程安全可靠，工作效率高、成本低。④提供双层底货箱，修复方便、周期短。⑤提供轮胎保护装置，避免大量物料散落在行驶路面上，从而减少散落碎石对轮胎的破坏，提高轮胎使用寿命。技术经济指标：产品系列为TL84、 TL85、TL86、 TL87；总长不超过9100mm，总宽不大于3300士3%mm，总高不超过4000士3%mm；整车整备质量15000～26000kg，最大总质量50000～83000kg；代表车型为TL841、TL855、TL861、TL875；符合GB25684.1《土方机械安全第1部分：通用要求》和GB25684.6《土方机械安全第6部分自卸车的要求》规定；噪声限值符合GB 16710《土方机械噪声极限》规定，发动机排气污染物限值符合GB20891《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法的规定》；在实际矿区作业场地进行连续运输作业，出勤率不低于85%；平均吨公里燃料消耗量不超过0.040L/t·km。该研究成果同力重工牌非公路自卸车市场容量近10000辆。该项目获2014年度陕西省科学技术奖二等奖。

（成果处）

【12000吨航空级铝合金板材张力拉伸机装备】该项目由中国重型机械研究院股份公司等8单位承担完成。该项目创新研发了机组全浮动张力拉伸技术，解决了大吨位拉伸机对基础和设备的缓冲保护难题；研发了预应力组合梁式机头的小变形多单元结构技术，解决了大吨位拉伸机钳口变形大等难题；研发了钳口复合斜面夹紧技术，解决了宽板均匀夹紧及高可靠性的技术难题；研发了重型拉伸机多项断带缓冲保护技术，解决了断带冲击造成设备容易损伤的技术难题。该项目在钳口负载系数、断带缓冲保护技术等方面达到国际领先水平。拉伸机钳口负载系数达到了63kN/mm，所能拉伸最厚板材达到250mm，意外断带后整机无冲击损坏并能快速恢复使用，延伸率精度控制在0.1%以内；经检测拉伸后板材内部残余应力小于50MPa。国产首台套万吨级拉伸机的研制成功，实现了铝合金厚板生产线关键设备及其工艺的国产化，满足了国防军工航空航天对航空级铝合金板材的需求。该项目获2014年中国机械工业集团科学技术特等奖。

（刘纪生）

【超宽幅05级汽车面板生产—精整机组关键工艺及装备研发与应用】 该项目由中国重型机械研究院股份公司等2单位承担完成。项目自主创新研发出剖分重卷机组生产工艺，开发了连续调节挠度的弧形辊分离装置和双卷取技术，解决了在一条机组中实现剖分、整幅带钢重卷检查的生产难题；研发出带张力活套的拉弯矫直重卷机组生产工艺，保证了卷取机停机卸卷时拉弯矫直机连续工作，解决了因分卷生产时拉弯矫直机停机而产生次品的问题；研发了水平卧式检查站，实现了在穿带、分卷、启动、制动等各种工况下带钢上下表面无缺陷检查及带张力在线打磨；研制开发的高精度延伸率控制系统、双层卧式检查站转向辊的动态补偿控制技术及剖分机组双卷取机张力同步控制技术，提高了带钢的成材率。生产产品的错层误差≤1mm，塔形误差≤ 1mm，拉矫板型精度＜2I，剪切宽度精度＜0.5mm，剪切毛刺高度≤0.025mm，技术指标及表面质量达到日本JFE公司内控质量标准。该项目整机为国内首创，达到国际先进水平。宝钢冷轧厂、邯钢冷轧厂、宝钢湛江等6家国内特大型钢铁企业采用了该项技术装备。该项目获2014年中国机械工业集团科学技术一等奖。

（刘纪生）

【1450mm五机架全连续冷轧机组工艺与设备的研制及应用】 该项目由中国重型机械研究院股份公司等2单位承担完成。该设备是国内自主集成、具有完全自主知识产权的中国首套大型汽车板专业生产线。首创了前四机架采用四辊机型、第五机架采用UCM六辊机型的冷连轧生产工艺及设备；解决了难变形材料大压下量连续轧制的难题；首创采用国产1450mm五机架冷连轧机厚度自动控制系统；首次在冷连轧机组上应用了国产自动闪光焊机；优化了碳钢及硅钢产品的焊接工艺参数，保证了焊接质量。该机组年产量80万～100万吨，填补了国内的空白，是国内高品质宽幅冷轧薄板生产技术和装备的重大突破。该项目获授权发明专利7件，实用新型专利5件，设备综合性能达到国际先进水平。该项目获2014年度中国机械工业集团科学技术二等奖。

（刘纪生）

【滑动测微计测试预应力管桩内力用测管的安装方法】 该发明专利（专利号：ZL20121 0319245.1）由机械工业勘察设计研究院有限公司刘争宏等4人承担完成。其需安装测管由塑性套管和多个测标组成，包括：①预应力管桩内注水：需测试预应力管桩施工完成后，向预应力管桩的管桩桩芯内注满水，预应力管桩底部通过钢桩尖密封后形成一个上部开口的储水腔。②测管安装：测管由多个测管节段从下至上连接组成，且相邻两个测管节段之间密封连接；测管的安装过程为底部测管节段下放，上一个测管节段接高及下放，多次重复下放直至完成测管中所有测管节段的下放过程。该方法步骤简单、安装方便、需施工设备较少、成本低，测管安装速度快且测管安装质量高，解决了测管在预应力管桩中进行安装的难题。

（张丽娜）(www.xing528.com)

【一种土壤水分计埋设装置及埋设方法】 该发明专利（专利号：ZL201210319811.9）由机械工业勘察设计研究院有限公司刘争宏等4人承担完成。该装置包括安装筒、夯击板和既能安装于安装筒上也能安装于夯击板上的操作杆，操作杆安装于安装筒的正上方后形成安装器，且操作杆安装于夯击板的正上方后形成夯击器。方法及步骤：埋设孔钻取；数据线接头防水处理；采用安装器将土壤水分计送至埋设孔孔底后，再采用操作杆将探针向下插入至被测土体内；对埋设孔进行分层回填，且每层回填后，均采用夯击器对回填土体进行夯实。该装置结构简单、操作简便，可将土壤水分计采用钻孔准确安装至被测土层，且能使土壤水分计准确反应被测土层的真实含水率变化情况。

（张丽娜）

【预应力载荷管桩试验用内力测试方法】 该发明专利（专利号：ZL201210319825.0）由机械工业勘察设计研究院有限公司郑建国等4人承担完成。步骤：在施工完成的预应力管桩内安装滑动测微计的测管，所述测管呈竖直向布设在预应力管桩的管桩桩芯中部，测管底部通过密封盖进行密封且其内装满水；采用注浆设备由下至上向预应力管桩的管桩桩芯与测管之间的空腔内注入由水、水泥和膨润土组成的填充材料；加载装置安装；载荷加载；加载完成且预应力管桩沉降稳定后，采用滑动测微计对预应力管桩的桩身内力进行测试。该方法步骤简单、实现方便且测试精度高，能简便、快速且准确得出预应力管桩的内力测试结果。

（张丽娜）

【基于徐变应变分离的桩基浸水载荷试验方法】该发明专利（专利号：ZL201210319244.7）由机械工业勘察设计研究院有限公司郑建国等4人承担完成。步骤：不变荷载加载；待试验桩沉降稳定时，对试验桩桩身不同深度处的应变值进行测试，并分析出浸水前试验桩桩身不同深度处的桩身内力；待试验桩沉降稳定时，对试验桩浸水。浸水后，每隔时间△t对试验桩桩身不同深度处的应变值进行一次测试；标定段实测徐变度函数获取；任一加载龄期的徐变度函数获取；浸水期间徐变分离后桩身应变值及桩身内力推算。该方法步骤简单且测试方便，能从桩身应变测试结果中简便、快速且准确地分离徐变应变，使测试结果尽可能接近桩身的实际应力状态。

（张丽娜）

【一种双环注水试验装置】 该实用新型专利（专利号：ZL2013203357401）由机械工业勘察设计研究院有限公司于永堂等5人承担完成。该装置利用马利奥特瓶原理，在内环和外环中各设置两个流量瓶向环内轮换注水，每个流量瓶用带3个孔的胶塞塞住，孔中分别插入长短不等的3根管端切成斜口的进气管、出水管、供水管，每个流量瓶的进气管管口位于试验水面位置，将同一环内供水的流量瓶出水管与三通真空活塞在直线上的两个支管连接，剩下一个支管用于向环内注水，转换三通真空活塞开启方向实现两个流量瓶向同一环内的轮换注水，供水管与水箱连接可向注水完毕的流量瓶中供水。该装置结构简单，能实现高渗透性土体的注水试验，且操作方便、测试精度高、投入成本低，能简便、快速且准确得出土体的渗透系数。

（张丽娜）

【高压一次成型变径锚杆施工结构】 该实用新型专利（专利号：ZL201320785215x）由机械工业勘察设计研究院有限公司张建山等人承担完成。该结构包括内部中空的钻杆、同轴密封安装在钻杆前端的高压自动旋转喷头、将水泥浆从后端压入钻杆内并通过高压自动旋转喷头连续喷出的高压泵、套装在钻杆前部的安装环和位于安装环后侧且对安装环进行限位的限位挡板，限位挡板固定在钻杆上且其与钻杆呈垂直布设，安装环的内径大于钻杆的外径且其外径小于所施工锚杆的外径；所施工锚杆内设置有钢筋或锚索，钢筋和锚索的内端均固定在安装环上；高压自动旋转喷头包括安装在钻杆前端的圆柱状喷头本体，圆柱状喷头本体上装有多个喷嘴。该结构简单、施工简便、投入成本较低，在加快锚杆施工工期的同时也能有效保证锚杆的施工质量。

（张丽娜）

【一种坚硬细粒土试样制备装置】 该实用新型专利（专利号：ZL201420594698.X）由机械工业勘察设计研究院有限公司杜伟飞等5人承担完成。其特征：反力架、由下至上对待切土样进行支顶的支顶机构、安装在所述支顶机构顶部且供待切土样放置的托板和位于托板上方且由上至下对待切土样进行限位的环刀；反力架由底座、位于底座上方的顶板和多根连接于底座与顶板之间的立杆组成，支顶机构位于底座上，环刀安装在顶板底部，且顶板底部开有供环刀安装的圆形卡槽，顶板上开有供待切土样切削后形成的圆柱状土样由下至上穿出的试样穿出孔，试样穿出孔位于圆形卡槽上方且二者内部相通；底座、顶板和托板均呈水平布设，支顶机构和环刀均呈竖直向布设，环刀的内径与所述圆柱状土样的外径相同。

（张丽娜）

【一种双套管单泵分层控压合层排采技术及装置】该发明专利（专利号：ZL201310446063.5）由中煤科工集团西安研究院有限公司张群等13人承担完成。装置包括产气孔、压力计电缆、筛眼段、封隔器、压力计、丝堵、套管、油管、抽油杆、内置套管、产气孔、管式泵、压力计托筒、筛管和沉砂管。排采设备中间设置有内置套管，内置套管的外部还设置有套管，内置套管内部设置有油管，油管中间设置有抽油杆，抽油杆的下端设置有管式泵，管式泵下端设置有压力计托筒，压力计托筒内设置有压力计，压力计通过压力计电缆与设备外部装置连接，压力计托筒的下端设置有筛管，筛管的下端设置有沉砂管，沉砂管的下端设置有丝堵。内置套管的壁上设置有筛眼段，筛眼段上设置有筛眼，在内置套管与套管之间还设置有封隔器。

（曹　明）

【双履带独立行走钻机液压系统】 该发明专利（专利号：ZL201310021079.1）由中煤科工集团西安研究院有限公司姚亚峰等6人承担完成。分体履带钻机行走需油管连接，位置调整不灵活。该发明包括泵车液压和钻车液压2个系统，行走时不需油管连接，可独立控制，打钻时通过油管连接共同工作，泵车液压系统的主泵吸入低压油输入主泵功能换向阀，一路进入泵车行走多路阀，通过泵车行走多路阀两联连接左右泵车履带马达；另一路进入泵车与钻车的连接油管；钻车液压系统的副泵吸入低压油输入副多路阀，控制给进油缸、稳固油缸、钻车履带马达动作；来自泵车液压系统中主泵功能换向阀的液压油通过泵车与钻车的连接油管进入主多路阀，控制回转马达和给进油缸。该系统实现了履带式钻机的分体化液压传动及独立控制，在钻场布置方便，具备很强的实用性。

（曹　明）

【饱和土体原位大型剪切装置】 该发明专利（专利号：ZL201420014949.2）由中国地质调查局西安地质调查中心张茂省等5人承担完成。该装置用来测试饱和土体的原位抗剪强度，包括浸水装置和剪切系统。浸水装置和使用方法是该专利的核心，包括浸水圆环、剪切盒、中细砂；将试样尺寸控制在小于剪切盒约10mm，安装剪切盒，使试样居中，用过筛后的中细砂密实充填剪切盒与试样的间隙，构成试样侧壁的透水材料和浸水通道，再将圆环套在剪切盒外部，加水达到试样饱和的目的。剪切系统包括垂向加载和水平剪切系统；垂向加载系统包括千斤顶、反力架、测力计、位移计；水平剪切系统包括千斤顶、测力计、位移计。该试验装置仅在传统原位大型剪切试验仪器基础上做稍许改进，结构简单，材料低廉，可方便测试饱和土体的原位强度指标。

（谢　群）

【一种地下水补给影响试验测量装置】该实用新型专利（专利号：ZL201320656251.6）由中国地质调查局西安地质调查中心尹立河等6人承担完成。该装置包括两个试验箱箱体，其特征：两个试验箱箱体内设置有相同的砂土层，其中一个试验箱箱体内的砂土层上种植有植被；两个试验箱箱体内均设置有自动水位记录装置。该装置是在试验箱箱内收集地下水，利用水位探头记录水位情况，可对比在不同的植被覆盖率情况下，确定不同植被覆盖下地下水的补给时间和持续的过程。

（谢　群）