十年磨一“泵” 為農業裝上“智慧心”

泵在大型噴灌機中應用。受訪團隊供圖

　　4月初，春耕備耕時節，安徽池州市石臺縣橫渡鎮鄉村田間，安徽農業大學師生團隊圍著一款雙向潛水貫流泵開展調試，該校機械與車輛工程學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，特別適配農田的小型水利工況。”

　　學生們湊近觀察。有學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？”另一名學生問：“在農田使用時，該怎么根據水量調整它的運行功率呢？”謝傳流一邊耐心解答，一邊指導學生操作設備、觀測運行數據。

　　連日來，在安徽阜陽潁州區、阜南縣和池州市石臺縣等地的農業水利工程現場，一臺臺雙向潛水貫流泵機組高效穩定運行，泵體整體呈梭形，長1.5米、寬1.4米、高1.4米，體內“雙向對稱式葉輪”高速旋轉，實現正向引水、反向排水。

　　這款看似不起眼的泵，是安徽農業大學機械與車輛工程學院科研團隊“十年磨一劍”的創新成果。近年來，該成果及衍生產品在國內外一些農業和工業生產項目中應用。團隊師生在《海洋工程》《農業機械學報》《農學》等水利和農業領域權威期刊發表10余篇論文，獲得國家發明專利20余項。

　　“泵是動力裝備的‘心臟’，是農業水利、農業排灌、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，凝結了團隊20余名青年師生的智慧。”謝傳流說。

謝傳流團隊在辣椒種植基地試驗智能泵應用。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、魚缸循環系統，都是這個原理。我們研發的雙向潛水貫流泵，可不是普通泵，是要求極高的‘特種兵’。”謝傳流說。

　　研發的初衷是解決行業痛點。謝傳流介紹，普通軸流泵站可以通過單向軸流泵反轉電機實現雙向運行，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，研發團隊創新設計軸流泵及其葉輪，花了大量時間畫圖紙，建模型，經歷數十次設計升級和技術革新，在2020年形成雙向潛水貫流泵產品，進行批量生產制造和應用。

　　謝傳流形容道，不斷優化泵體內部構造，就像雕琢一件藝術品，光是優化水力模型就推倒重來了幾十次。

　　團隊成員陶靖康回憶：“在水力模型設計階段，仿真數據完美，但樣機測試卻出現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，發現罪魁禍首是葉片入口處發生了嚴重的空化，導致液體因壓力過低而產生大量氣泡。氣泡內爆，就像無數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整葉片進口的安放角和葉片曲面形狀，經過幾十輪仿真優化，找到了最佳方案。“這次經歷讓我們把‘在設計前期用仿真掃除空化風險’融進了研發習慣。”陶靖康說。

　　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，團隊又在設計方向上不斷創新，采用對稱形式的翼型設計雙向葉輪，使得泵的正反向性能兼優，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，節能效果顯著。

謝傳流（左）在實驗室向學生講解泵組件。受訪團隊供圖

　　把成果送到農場、風場、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板橋村，00后“新農人”張偉蹲在田埂上指著兩片相鄰的辣椒地說。“左邊這塊，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備。右邊那塊，用的還是老辦法，僅憑觀察土色、看天澆水施肥。”

　　“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。現在點開手機，數據顯示土壤含水量22%，EC值（反映肥力的數值）稍微欠點火候。設個‘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。”謝傳流說。

　　這泵不是傻乎乎地一直澆水，它根據管子另一頭的壓力傳感器和流量計實時調整。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。“這套滴灌水肥一體化系統，通過傳感器監測土壤濕度，水肥直接送到土壤根部，不跑不漏，節水大概40%，肥料利用率提高了30%。”謝傳流說。

　　“以前施的肥，一半揮發了，一半沖走了，現在是根據辣椒‘餓了就吃’的節奏，少量多次地喂。今年辣椒地預計增產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業水利智慧灌溉平臺，是謝傳流團隊與中水三立數據技術股份有限公司聯合搭建的，其中“作物需水模型和泵智能控制”等技術獲得國家發明專利授權。

　　“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。泵的學習不能只停留在‘怎么設計’，更要懂得‘用在哪兒’和‘怎樣好用’。”這是研發歷程中，謝傳流經常和學生交流的話。

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

　　風電液冷系統是保證設備機組長期可靠運行的“生命線”，而循環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壽命。謝傳流團隊與合肥新滬屏蔽泵有限公司攜手構建產學研創新平臺，研制出新一代高效節能長壽命屏蔽電泵，降低風力發電設備在運轉中的損壞概率。

　　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、建立完整產業鏈，校企在高端屏蔽泵領域取得突破，是一項具有戰略意義的國產化替代成果。”

　　經運行驗證，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、浙江臺州等地的風力發電場，以及塞爾維亞、巴西、智利等國的海上風電場批量應用。

　　“科技的價值不在于替代經驗，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。”謝傳流說，泵作為水動力核心裝備，在智慧灌溉、風電液冷系統、智能農機三大場景的實際應用，既解決產業“卡脖子”難題，又培養一批產業化高層次工科人才。

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

　　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的安徽省科技特派員農業物質技術裝備領域“揭榜掛帥”項目課題，模型在該公司完成工程化移植后，再嵌入北斗導航技術。

　　2025年，相較于未進行智能升級的傳統噴灌產品，校企開發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。上述企業每售出一臺噴灌機，會提取一定比例的銷售額用于持續迭代硬件、算法和人才。

風電屏蔽泵在海上項目應用。受訪團隊供圖

　　農業科技唯有扎進泥土才能發揮價值

　　團隊成員王碧清回憶，在研發道路上，初次接觸農業灌溉模型時，面對拗口的專業公式、繁雜的參數設置、難以理解的變化曲線，她只是機械地按要求完成學習任務，始終沒能摸清這門技術與實際農業生產的關聯。

　　安徽農業大學機械與車輛工程學院黨委書記張立付介紹，學院配備“高校導師+企業導師+田間導師”培養模式，把課堂教學搬到田間地頭、風電基地和生產線，課程設計、科研訓練、畢業課題等也均來源于真實生產場景，形成“育人-攻關-推廣”全鏈條實踐，持續打造“綠色能源+智慧農業”交叉創新高地。

　　跟著導師參與模型的田間實地應用，針對模型落地后暴露的缺陷與不足反復優化，王碧清真切體會到農業科技從不是懸于紙上、飄在天上的理論，唯有扎進泥土田間，才能真正發揮價值。她對農業灌溉模型有了全新的認知——它不再是一組組冷冰冰的數字，而是能精準摸清農田水體流動規律的基礎，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。“將所學所用服務于實際的成就感，遠比單純掌握一門技術更踏實、更有意義。”她說。

　　研發期間，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，化工廠的循環冷卻需要它維持恒定壓力，農田灌溉輸水、城市自來水供應更是一刻都離不開它的運轉。

　　在和企業工程師交流時，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鍵性能參數和效率。“每一個設計參數都必須精準到極致，差一絲一毫，出來的結果就可能天差地別。”陳思羽說。

　　團隊成員葉書達則感慨道：“以前學泵相關知識，全靠死記硬背參數公式，到了現場更是徹底蒙了，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。”

　　每次經歷反復調試失敗，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運轉的低沉聲響，那種從“看不懂”到“摸得透”的轉變，格外治愈又有力量。

　　經過一屆屆學子接力科研，面對各類泵體時，團隊成員多了份熟稔與自信。“讀文獻、看頻譜圖，捕捉那些藏在密密麻麻數值里的秘密……當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’。”團隊新成員紀夢穎說。

來源：中國青年報