为大国重器超级工程保驾护航 青岛这家企业的技术世界领先

2018-05-10 13:54 来源:青岛日报

  8000多项减振工程创造近百项业内第一,多项关键技术为大国重器、超级工程保驾护航

  隔而固的信条:所有的“振动”都可控

  为某风洞群成功研制飞行器模型支撑系统成套减振技术,减振效果最高达80%以上,打破了国外技术垄断,为我国多个型号新型飞机的研制和国防现代化作出重要贡献;研制成功船舶综合减振降噪技术,成功应用于“蛟龙号”的试验辅助船,改善了科研人员的生活环境和精密仪器工作环境……这些不凡的成就,均出自位于城阳区的隔而固(青岛)振动控制有限公司。

  在留德工学博士、企业技术带头人、总经理尹学军带动下,隔而固公司坚持自主创新,致力于中高端振动控制技术研究和推广应用,“还工程安全和生活宁静”,推动我国振动控制技术水平跻身世界领先地位。

  呵护港珠澳大桥结构安全

  举世瞩目的港珠澳大桥采用了多项现代化的技术,保证其120年的超长使用寿命和结构安全,其中之一就是连续箱梁抗风振调谐质量减振系统(TMD),这项技术便是由隔而固公司研制完成的。

  在隔而固公司车间里,有一台“大家伙”——疲劳试验机。这台试验机,见证了隔而固团队为港珠澳大桥建设所付出的努力。

  港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥,对于抗风减振系统技术指标非常严格,隔而固团队凭借出色的技术实力和巧妙的产品设计方案在招标中胜出后,在尹学军带领下,团队研发采用悬挂式调谐质量减振系统,保证这项超级工程120年的超长寿命和强台风下的结构安全。

  “这种调谐质量减振器由弹簧、阻尼器和质量块组成一个有机整体,放置在桥梁箱体里面,当桥梁在外部激励作用下产生振动时,带动质量块产生振动,通过频率的精确调谐,使质量块自动地与主结构反相位振动,质量块基于惯性的反作用力与激励力大致相互抵消,并通过阻尼消耗掉有害振动能量,达到控制桥梁振动的目的。”尹学军介绍,当时,为了确保设计的控制参数达标,团队对大桥进行了系统的动力学仿真分析,优化了减振器参数,在产品结构上创新了多项新技术,并不惜工本,主动增加了质量块的重量,力求达到最大减振效果。

  “为检验产品耐久性能,专家建议进行抗疲劳试验。但是当时国内找不到这么大参数的试验机,我们就自行研制了一台专用的疲劳试验机,成功地进行了调谐质量减振器足尺整机300万次抗疲劳试验。”在这台抗疲劳试验机旁,尹学军介绍说。

  如今,港珠澳大桥桥箱里92个单体重量最高达4.8吨的调谐质量减振器,正在为大桥的结构安全保驾护航。2017年8月23日,14级强台风“天鸽”登陆珠海,建设中的港珠澳大桥在狂风中巍然屹立,调谐质量抗风减振系统经受住了首次考验。

  地铁楼下过,穿行无声息

  “不管哪里有振动,都是可以控制的。”尹学军以这句企业文化,向记者介绍企业振动控制技术。

  “这是企业在轨道交通领域的第一个项目,也是我国首个采用钢弹簧浮置技术的轨道交通工程。”在展厅悬挂着的北京地铁图片前,尹学军讲起振动控制在国内的应用。北京西直门地铁13号线出站后高架穿过城铁指挥中心,如果不进行隔振,地铁经过时产生的振动会给写字楼和指挥中心造成严重干扰,项目的规划报批工作也因此停滞不前。2002年,团队经过分析研究,提出采用钢弹簧浮置板道床隔振技术和高架穿楼钢弹簧支座三维隔振技术来解决此问题,其中高架轨道桥穿楼钢弹簧隔振是世界首例。

  据介绍,所谓的钢弹簧浮置板道床隔振系统,是采用钢弹簧与阻尼材料同缸体的专利技术制成隔振器,按照一定距离放置到浮置板道床中,由此有效控制列车行驶过程中产生的振动的传递,避免地铁运行产生的振动和噪声扰民或影响仪器正常工作。“钢弹簧浮置板道床隔振和迷宫式约束阻尼轮轨降噪等是我们公司具有自主知识产权的系列技术,主要针对地铁振动噪声扰民的难题,已获得发明专利授权20余项。”尹学军说,公司先后开发了内置式钢弹簧浮置板道床减振系统、预制式钢弹簧浮置板道床减振系统及其附属装置,提出了完整的减振系统分析计算和设计方法,研制了液态和固态阻尼抑制隔振装置、上置式和中置式剪力铰、变形监测装置、新型防水密封、耐高压击穿式和分体式减振装置等系列关键装置。系统克服了传统技术的缺陷,可以方便地从上方检查或更换弹簧减振器,以及对浮置板道床进行调高调平,在维护同时不影响地铁白天运行,是业内公认的减振效果最好、最可靠的道床减振系统。迷宫式约束阻尼车轮及钢轨降噪技术,通过结构创新,使阻尼材料的有效作用提高10倍左右,可以显著降低隧道内、车辆段和地上段的轮轨噪声。

  隔而固首创的钢弹簧浮置板道床隔振系统已在上海、北京、广州等20多个城市轨道交通工程投入使用。同时,青岛地铁各线也有其“鼎力相助”,在地铁经过的一些居民区、学校、医院等处,都装有道床减振系统,所有应用地段均无居民环保投诉,减少了改线、拆迁。目前,尹学军团队正针对超精密仪器临近地铁沿线的迫切隔振需求,研究更加高效的减振技术。

  形成大型工业装备振动控制成套技术

  隔而固大力开展自主知识产权的大型工业装备振动控制技术研究,形成了大型工业装备振动控制成套技术。

  2011年6月11日,一个重达2900吨的“大家伙”在无锡透平叶片有限公司正式投产,它就是3.55万吨高能螺旋压力机——时为全球最先进、最大规模的两台螺旋压力机之一。作为国家级重点战略装备,它是专门生产大飞机和核电汽轮机的叶片、涡轮盘的高端装备,其安装投产不仅能满足核电特大叶片的生产需要,也为大型飞机高性能锻件的研发生产奠定了坚实的基础。

  这台巨型机器能够在与工件短暂的接触中以巨大的打击力成型金属产品,最大打击力可达3.55万吨。可是,巨大的打击力会产生强烈的振动,无论对于螺旋压力机本身,还是对于周围环境都会产生不利的影响。

  设备引进之初,如何解决振动控制问题成了企业的一块心病。尹学军带领团队临危受命,经过多次技术攻关,在最短的时间内为“大家伙”量身定制了一套弹簧阻尼隔振系统。经过现场精密勘测以及严格的设计、安装、测试等过程之后,时隔一年,科研人员在无锡透平叶片有限公司现场展示了3.55万吨高能螺旋压力机锻造高温合金发动机涡轮盘、核电长叶片和大型飞机部件这三类产品研制的全过程,同时还对其振动进行现场测试,结果显示,距机器中心20米处地面测得的最大振动速度单峰值,仅相当于一台2吨模锻锤常规基础的振动水平。如此圆满的结果,让在场所有人都松了一口气。这套大型抗冲击隔振系统的应用不仅避免了对周围环境的干扰,还保证了这台“大国重器”的及时投产和免维护运行。

  目前,隔而固的振动控制产品已广泛应用于航空航天、国防军工、核电站、高端装备制造等领域,有力地保障了我国大飞机、核电站等重大项目的建设和投产,促进了我国工业装备的现代化发展,打破了国外技术封锁,总体达到国际先进水平。

  20年来,隔而固公司已先后完成振动控制工程8000余项,创造了近百项业内第一。最近,尹学军团队又成功签约我国空间站某健康保障系统的振动控制技术,这个项目边界条件极为苛刻,技术挑战非常大,为了这个项目能够一举成功,尹学军和团队提前大半年时间,自行投入大量人力物力进行深入研究,取得了详实的理论分析和实测数据,赢得了业主的信任。

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