泵在大型噴灌機中應(yīng)用。受訪團隊供圖

　　4月初，春耕備耕時節(jié)，安徽池州市石臺縣橫渡鎮(zhèn)鄉(xiāng)村田間，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)師生團隊圍著一款雙向潛水貫流泵開展調(diào)試，該校機械與車輛工程學(xué)院教師謝傳流俯身指向泵體核心部件說：“這款泵最大的特點就是雙向出水無需換向，灌溉、排澇一鍵切換，而且體積小、安裝便捷，特別適配農(nóng)田的小型水利工況?！?/p>

　　學(xué)生們湊近觀察。有學(xué)生指著泵體接口處問：“老師，它在水下長期運行，防水密封和抗腐蝕性能是怎么保障的？”另一名學(xué)生問：“在農(nóng)田使用時，該怎么根據(jù)水量調(diào)整它的運行功率呢？”謝傳流一邊耐心解答，一邊指導(dǎo)學(xué)生操作設(shè)備、觀測運行數(shù)據(jù)。

　　連日來，在安徽阜陽潁州區(qū)、阜南縣和池州市石臺縣等地的農(nóng)業(yè)水利工程現(xiàn)場，一臺臺雙向潛水貫流泵機組高效穩(wěn)定運行，泵體整體呈梭形，長1.5米、寬1.4米、高1.4米，體內(nèi)“雙向?qū)ΨQ式葉輪”高速旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)正向引水、反向排水。

　　這款看似不起眼的泵，是安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)機械與車輛工程學(xué)院科研團隊“十年磨一劍”的創(chuàng)新成果。近年來，該成果及衍生產(chǎn)品在國內(nèi)外一些農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)項目中應(yīng)用。團隊師生在《海洋工程》《農(nóng)業(yè)機械學(xué)報》《農(nóng)學(xué)》等水利和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表10余篇論文，獲得國家發(fā)明專利20余項。

　　“泵是動力裝備的‘心臟’，是農(nóng)業(yè)水利、農(nóng)業(yè)排灌、河道治理項目中的核心裝備，它的每一次跳動都輸出強勁而清潔的動力。雙向潛水貫流泵等一系列技術(shù)，凝結(jié)了團隊20余名青年師生的智慧?！敝x傳流說。

謝傳流團隊在辣椒種植基地試驗智能泵應(yīng)用。受訪團隊供圖

　　“特種兵”泵是如何打造的

　　可以將泵想象成“液體的搬運工”或“超級吸管”，專門負責(zé)把液體從低處抽到高處，或者從壓力小的地方推送到壓力大的地方，從而達到抽送液體的目的。

　　“家里的自來水加壓、汽車油箱供油、魚缸循環(huán)系統(tǒng)，都是這個原理。我們研發(fā)的雙向潛水貫流泵，可不是普通泵，是要求極高的‘特種兵’?！敝x傳流說。

　　研發(fā)的初衷是解決行業(yè)痛點。謝傳流介紹，普通軸流泵站可以通過單向軸流泵反轉(zhuǎn)電機實現(xiàn)雙向運行，正向運行效率可以達到83%左右，反向運行效率僅有65%左右，或通過切換河道和泵站流道的方式實現(xiàn)雙向運行，此時機組正反運行效率僅有72%左右。二者均存在運行效率低下、噪聲大以及振動大的問題。

　　2015年開始，研發(fā)團隊創(chuàng)新設(shè)計軸流泵及其葉輪，花了大量時間畫圖紙，建模型，經(jīng)歷數(shù)十次設(shè)計升級和技術(shù)革新，在2020年形成雙向潛水貫流泵產(chǎn)品，進行批量生產(chǎn)制造和應(yīng)用。

　　謝傳流形容道，不斷優(yōu)化泵體內(nèi)部構(gòu)造，就像雕琢一件藝術(shù)品，光是優(yōu)化水力模型就推倒重來了幾十次。

　　團隊成員陶靖康回憶：“在水力模型設(shè)計階段，仿真數(shù)據(jù)完美，但樣機測試卻出現(xiàn)了劇烈的振動和噪音，性能也不達標。”為此，團隊通過高頻壓力傳感器和流體仿真分析，發(fā)現(xiàn)罪魁禍首是葉片入口處發(fā)生了嚴重的空化，導(dǎo)致液體因壓力過低而產(chǎn)生大量氣泡。氣泡內(nèi)爆，就像無數(shù)把小錘子在敲打葉輪。

　　團隊沒有立刻動手加工新零件，而是先用三維建模調(diào)整葉片進口的安放角和葉片曲面形狀，經(jīng)過幾十輪仿真優(yōu)化，找到了最佳方案。“這次經(jīng)歷讓我們把‘在設(shè)計前期用仿真掃除空化風(fēng)險’融進了研發(fā)習(xí)慣?！碧站缚嫡f。

　　謝傳流說，近3年來，針對水泵的流量、揚程和效率等因素增加運行和管理維護成本等痛點，團隊又在設(shè)計方向上不斷創(chuàng)新，采用對稱形式的翼型設(shè)計雙向葉輪，使得泵的正反向性能兼優(yōu)，正向運行效率可以達到83%左右，反向運行效率可以達到75%左右，節(jié)能效果顯著。

謝傳流（左）在實驗室向?qū)W生講解泵組件。受訪團隊供圖

　　把成果送到農(nóng)場、風(fēng)場、糧倉

　　“謝老師，你看這兩塊地，差別太明顯了！”2025年7月的一天，安徽安慶望江縣長嶺鎮(zhèn)板橋村，00后“新農(nóng)人”張偉蹲在田埂上指著兩片相鄰的辣椒地說?！白筮呥@塊，用的是新裝的智能灌溉施肥泵，也就是能連著手機和土壤傳感器的這套設(shè)備。右邊那塊，用的還是老辦法，僅憑觀察土色、看天澆水施肥?！?/p>

　　“先說操作，以前施肥得在地頭守著，一袋尿素倒進大水漫灌的渠里，累不說，還沖得到處都是?，F(xiàn)在點開手機，數(shù)據(jù)顯示土壤含水量22%，EC值（反映肥力的數(shù)值）稍微欠點火候。設(shè)個‘水肥同步’程序，把配好的水溶肥吸到管道里，剩下的全交給泵?！敝x傳流說。

　　這泵不是傻乎乎地一直澆水，它根據(jù)管子另一頭的壓力傳感器和流量計實時調(diào)整。高溫時，探頭一報警，泵自動啟動了微噴，灌溉均勻度從過去的60%提高至90%以上?！斑@套滴灌水肥一體化系統(tǒng)，通過傳感器監(jiān)測土壤濕度，水肥直接送到土壤根部，不跑不漏，節(jié)水大概40%，肥料利用率提高了30%?！敝x傳流說。

　　“以前施的肥，一半揮發(fā)了，一半沖走了，現(xiàn)在是根據(jù)辣椒‘餓了就吃’的節(jié)奏，少量多次地喂。今年辣椒地預(yù)計增產(chǎn)15%以上。比靠感覺種地，心里踏實多了。”張偉說。

　　這款歷時兩年打造的農(nóng)業(yè)水利智慧灌溉平臺，是謝傳流團隊與中水三立數(shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司聯(lián)合搭建的，其中“作物需水模型和泵智能控制”等技術(shù)獲得國家發(fā)明專利授權(quán)。

　　“泵真正的價值不在圖紙上，也不在仿真軟件里，而在于它晝夜不停地運轉(zhuǎn)。泵的學(xué)習(xí)不能只停留在‘怎么設(shè)計’，更要懂得‘用在哪兒’和‘怎樣好用’?！边@是研發(fā)歷程中，謝傳流經(jīng)常和學(xué)生交流的話。

　　眼下，風(fēng)電作為清潔能源的重要組成部分，正迎來高速發(fā)展期。我國可開發(fā)風(fēng)電資源多分布于海上、戈壁，運維難度大、開發(fā)成本高，對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的可靠性與長效性提出了極高要求。

　　風(fēng)電液冷系統(tǒng)是保證設(shè)備機組長期可靠運行的“生命線”，而循環(huán)水泵是其中唯一高速運動部件，其效率、振動、噪聲等性能指標決定系統(tǒng)壽命。謝傳流團隊與合肥新滬屏蔽泵有限公司攜手構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研創(chuàng)新平臺，研制出新一代高效節(jié)能長壽命屏蔽電泵，降低風(fēng)力發(fā)電設(shè)備在運轉(zhuǎn)中的損壞概率。

　　對此，國機集團合肥通用院一位專家評價道：“通過攻克‘零泄漏’核心技術(shù)、建立完整產(chǎn)業(yè)鏈，校企在高端屏蔽泵領(lǐng)域取得突破，是一項具有戰(zhàn)略意義的國產(chǎn)化替代成果?！?/p>

　　經(jīng)運行驗證，該屏蔽泵無故障運行時間已超4萬小時，整機效率提升至65%以上，在甘肅定西、廣東陽江、福建莆田、浙江臺州等地的風(fēng)力發(fā)電場，以及塞爾維亞、巴西、智利等國的海上風(fēng)電場批量應(yīng)用。

　　“科技的價值不在于替代經(jīng)驗，而在于讓科技成果從實驗室走上田間地頭，使耕作更省力、收成更豐盈?！敝x傳流說，泵作為水動力核心裝備，在智慧灌溉、風(fēng)電液冷系統(tǒng)、智能農(nóng)機三大場景的實際應(yīng)用，既解決產(chǎn)業(yè)“卡脖子”難題，又培養(yǎng)一批產(chǎn)業(yè)化高層次工科人才。

　　近日，在德邦大為（蕪湖）農(nóng)機有限公司，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與信息技術(shù)專業(yè)研究生范陽正在熟悉大型自走平移式噴灌機的生產(chǎn)制造流程，她參與“大型自走平移式噴灌機”技術(shù)手冊的編制，用通俗語言普及節(jié)水灌溉、精準施肥、智能農(nóng)機操作等知識。

　　手冊中的“變量灌溉控制模型及智能灌溉施肥泵”源自謝傳流團隊與該公司共同承擔(dān)的安徽省科技特派員農(nóng)業(yè)物質(zhì)技術(shù)裝備領(lǐng)域“揭榜掛帥”項目課題，模型在該公司完成工程化移植后，再嵌入北斗導(dǎo)航技術(shù)。

　　2025年，相較于未進行智能升級的傳統(tǒng)噴灌產(chǎn)品，校企開發(fā)的智能變量灌溉施肥大型自走式噴灌機訂單量同比增長20%，遠銷美國、新西蘭、津巴布韋等15個國家。上述企業(yè)每售出一臺噴灌機，會提取一定比例的銷售額用于持續(xù)迭代硬件、算法和人才。

風(fēng)電屏蔽泵在海上項目應(yīng)用。受訪團隊供圖

　　農(nóng)業(yè)科技唯有扎進泥土才能發(fā)揮價值

　　團隊成員王碧清回憶，在研發(fā)道路上，初次接觸農(nóng)業(yè)灌溉模型時，面對拗口的專業(yè)公式、繁雜的參數(shù)設(shè)置、難以理解的變化曲線，她只是機械地按要求完成學(xué)習(xí)任務(wù)，始終沒能摸清這門技術(shù)與實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)。

　　安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)機械與車輛工程學(xué)院黨委書記張立付介紹，學(xué)院配備“高校導(dǎo)師+企業(yè)導(dǎo)師+田間導(dǎo)師”培養(yǎng)模式，把課堂教學(xué)搬到田間地頭、風(fēng)電基地和生產(chǎn)線，課程設(shè)計、科研訓(xùn)練、畢業(yè)課題等也均來源于真實生產(chǎn)場景，形成“育人-攻關(guān)-推廣”全鏈條實踐，持續(xù)打造“綠色能源+智慧農(nóng)業(yè)”交叉創(chuàng)新高地。

　　跟著導(dǎo)師參與模型的田間實地應(yīng)用，針對模型落地后暴露的缺陷與不足反復(fù)優(yōu)化，王碧清真切體會到農(nóng)業(yè)科技從不是懸于紙上、飄在天上的理論，唯有扎進泥土田間，才能真正發(fā)揮價值。她對農(nóng)業(yè)灌溉模型有了全新的認知——它不再是一組組冷冰冰的數(shù)字，而是能精準摸清農(nóng)田水體流動規(guī)律的基礎(chǔ)，更是能切實幫到種地人的“科技法寶”。

　　打那以后，她主動思考讓模型更貼合不同地塊的種植需求?！皩⑺鶎W(xué)所用服務(wù)于實際的成就感，遠比單純掌握一門技術(shù)更踏實、更有意義?！彼f。

　　研發(fā)期間，團隊成員陳思羽在電腦上照著機械圖紙描摹葉輪與泵殼的輪廓，對于其設(shè)計意義和原理并無深究。直到走進工廠，看見圖紙上的微小零件被放大成應(yīng)用于大型場景的龐然鑄件時，她認識到——水泵的意義遠不止于輸送液體，化工廠的循環(huán)冷卻需要它維持恒定壓力，農(nóng)田灌溉輸水、城市自來水供應(yīng)更是一刻都離不開它的運轉(zhuǎn)。

　　在和企業(yè)工程師交流時，她認識到，葉輪進口的微小沖角、葉片翼型曲線的一絲差異，都會深刻影響泵的關(guān)鍵性能參數(shù)和效率?！懊恳粋€設(shè)計參數(shù)都必須精準到極致，差一絲一毫，出來的結(jié)果就可能天差地別?！标愃加鹫f。

　　團隊成員葉書達則感慨道：“以前學(xué)泵相關(guān)知識，全靠死記硬背參數(shù)公式，到了現(xiàn)場更是徹底蒙了，雙手沾滿油污不說，還分不清葉輪、蝸殼、屏蔽件和軸承的作用，覺得科研難如登天?！?/p>

　　每次經(jīng)歷反復(fù)調(diào)試失敗，都讓他的科研底氣多增一分。他說，親手觸摸泵葉輪的流暢弧度，看著拆解后的零件在手中組合歸位，再到清晰聽見泵平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的低沉聲響，那種從“看不懂”到“摸得透”的轉(zhuǎn)變，格外治愈又有力量。

　　經(jīng)過一屆屆學(xué)子接力科研，面對各類泵體時，團隊成員多了份熟稔與自信?！白x文獻、看頻譜圖，捕捉那些藏在密密麻麻數(shù)值里的秘密……當(dāng)我第一次認出泵故障頻率時，有種‘原來你在這兒’的觸動，就像推開一條門縫，里面還有很長的路。但我們這群年輕人，想快點走進去，走得更遠，將‘陌生’熬成‘熟練’，把‘忐忑’換成‘篤定’?！眻F隊新成員紀夢穎說。

來源：中國青年報