楊華勇的科研成果
1、2003年,楊華勇教授負責的“電液比例節能型電梯液壓速度控制技術”項目獲國家科技進步二等獎,楊華勇教授團隊在電液系統的節能和運動控制等機電研究方向上取得了具有國際先進水平的研究成果,其中國際首創轎廂速度大閉環電反饋控制方式,解決了液壓電梯局部閉環系統無法抑制摩擦等非線性幹擾的難題;提出了液壓電梯單閥速度控制原理,據此發明的電梯專用電液比例集成閥解決了行程與比例系統最低壓力要求的矛盾;創新性地研制出帶能量回饋和帶蓄能器的變轉速容積調速新系統,解決了變轉速容積調速系統低速穩定性和換向死區非線性補償的問題,使裝機功率降低40%,平均能耗降低61%,同時顯著降低了溫升,取得了壹批具有自主知識產權的電液提升系統運動控制和節能關鍵***性技術。主持完成國家自然科學基金重點項目2項、面上4項、國家“十五攻關”課題2項、國家“863”計劃2項、其他15項。發表論文130余篇、其中被SCI或EI收錄論文64篇。出版專著壹部。
2、2012年,楊華勇教授主持完成“盾構裝備自主設計制造關鍵技術及產業化” 獲得國家科技進步壹等獎。在這壹項目中,浙江大學、上海隧道工程股份有限公司、中鐵隧道集團有限公司、中鐵隧道裝備制造有限公司、杭州鍋爐集團股份有限公司等圍繞盾構掘進失穩、失效和失準三大難題,攻克了盾構自主設計制造關鍵技術,研發出土壓、泥水和復合三大類盾構系列產品,實現了盾構“中國設計中國制造”。
楊華勇教授團隊 從1999年正式開始著手研究,2002年在國家863計劃先進制造領域的支持下,與上海隧道工程股份有限公司、中國中鐵隧道集團有限公司、中國中鐵隧道裝備制造有限公司和杭州鍋爐集團股份有限公司等單位進行了長期穩定的產學研合作,經過持續12年的關鍵技術攻關,走過了研究-設計-制造-工程-產業化的全部過程,終於實現了“盾構中國設計制造”的目標。
經過7年關鍵技術攻關,2007年在973計劃綜合交叉領域的支持下,凝練出了盾構裝備“失穩、失效、失準”三大國際性行業難題。盾構掘進中,失穩會引起地面塌陷,失效會引發裝備關鍵部件故障、影響掘進工效,而失準則會導致掘進方向偏離、影響隧道建設質量。圍繞“三失”難題,攻克了壓力穩定性、載荷順應性、多系統協調性三大關鍵技術,突破了裝備內部密封艙壓力動態平衡控制、載荷順應性系統設計、功率自適應電液驅動、姿態測量與實時預測、推進糾偏與復合控制5個技術難點,研制了“密封艙壓力控制”、“機構和驅動”、“推進與糾偏”三大系統。
項目組經過聯合攻關,1)發明了密封艙壓力動態平衡控制技術,能實時監控盾構密封艙的壓力,進行多系統協調控制,讓盾構始終處在密封艙壓力與水土壓力相平衡的狀態下工作,有效避免了地面塌陷或隆起,這是施工正常推進的基本保障;2)提出了掘進系統載荷順應性設計方法,據此研制出刀盤刀具、推進及驅動等子系統,使掘進中突變載荷對裝備的沖擊減少了30%以上,從而使裝備關鍵部件的故障率下降了4個百分點,減少了停工換件時間,保證了正常的掘進速度;3)項目組還實現了盾構姿態的實時精準控制與推進姿態預測性糾偏,解決了因掘進方向失準造成盾構掘進偏離設計軸線的難題。產學研項目組先後獲得授權發明專利77項,軟件登記16項,制定國家及行業標準2項,發表了壹批高水平的論文和出版專著3部。在此基礎上,研發出土壓、泥水和復合三大類盾構系列產品。
成果已用在全國4家盾構整機龍頭生產企業,實現了盾構裝備自主設計和產業化批量生產與應用,形成了上海、鄭州、重慶、西安等多個盾構產業化基地,打破了“洋盾構”壹統天下的局面。利用自主技術研制的“中國中鐵壹號”是我國第壹臺復合式盾構,在天津地鐵3號線營口道-和平站標段中,它穿越了瓷房子、渤海大樓等對地面變形特別敏感的標誌性建築,局部地表變形小於2毫米,地面建築完好無損。2009年,上海隧道工程公司和浙大等單位聯合設計制造的“進越號”泥水盾構樣機直徑達到11.22米,按時圓滿完成了上海世博會重大配套工程——打浦路隧道復線的掘進任務。這臺盾構創造了同等直徑泥水盾構最小的轉彎半徑380米的隧道施工世界紀錄。
2009至2011年,應用項目成果所生產的盾構已達132臺,由於技術和價格優勢明顯,自主制造的盾構迅速占領市場,2011年已占到當年國內盾構新增市場的60%以上,這些盾構產品完成了京、津、滬、穗、杭、港等26個城市以及新加坡、印度、馬來西亞等國家***300多個地鐵、公路、鐵路等隧道工程。預計自主設計制造產品到2015年可占國內新增市場的75%以上。
楊華勇教授產學研項目組正在向硬巖和超大直徑掘進機進發,所研制的新產品將更多應用於高速公路大直徑隧道和西部多巖地區的長隧道工程的掘進。