1、揉动式流体机械,新世纪的动力技术原创 史无前论的理论和设计,中华特大发明，国际领先,揉动技术是中国学者蒋子刚发明的一类新型流体和动力机械技术的总称，具有完全的中华知识产权。跨内燃机、泵、马达、压缩机、热泵、真空泵、流体传动、流体输送、流体计量、流体控制等多个应用领域。该成果是一项特大型的中华科技创新成果，在中国及国际上均具有学术原创和技术领先的地位。,目 录,第一部份 公司简介 第二部份 公司发展战略 第三部份 揉动力学和揉动机械 第四部份 油田注水泵简介,第一部份 公司简介,北京巨匠动力技术有限公司是揉动技术的创立者和应用开拓者。揉动技术是中国学者蒋子刚先生发明的一类新型流体和动力机械技术的
2、总称，具有完全的中华知识产权，是一项特大型的中华科技创新成果，在中国及国际上均具有学术原创和技术领先的地位。北京巨匠动力技术有限公司以原创发明技术开发、专利申请技术实施许可及产业化应用为主要业务，技术实力雄厚，确保向用户提供最优质的产品设计与技术服务并实现公司长远发展战略。公司还聘请了知名专家、教授作为工程技术或经营管理顾问，并与有关高等院校、科研机构建立了合作关系。,第二部份 公司发展战略,一、公司的发展领头人1、理论功底深厚，工程经验丰富2、勤奋创新37年，硕果累累3、二次获突出贡献奖励4、位卑未敢忘忧国的爱国者5、21世纪中国第一个PCT专利申请人 二、科学型发明的数学纲领和产业化战略,
3、一、公司发展的领头人 学者型发明家蒋子刚先生,1、理论功底深厚，工程经验丰富： 蒋子刚1965年考入清华大学工程力学数学系，毕业后分配到军工单位工作，文革后考取清华大学热能工程系二年制进修生和解放军南京通信工程学院研究生，曾长期在军队和地方从事前沿课题研究，担任过高工、经理、董事、总工、总经理等技术和管理职务，是一位具有坚实的理论基础和丰富的创新经验的工程技术专家。,一、公司发展的领头人 学者型发明家蒋子刚先生,2、勤奋创新37年，硕果累累：蒋子刚勤奋博学，富于创造才能。37年来，共完成发明创造200多项，其中属于重大的、原创性的发明即有几十项。所发表的成果中，列为国家级重点项目2项，获得省部
4、级以上奖励7项次。其中，基于马尔可夫模型的“AUTOWAY”项目经国家级评审达到“国际领先”水平并引起轰动，各全国和地方媒体有过逾百次的报道或专题采访。,一、公司发展的领头人 学者型发明家蒋子刚先生,3、二次获突出贡献奖励：蒋子刚的勤奋工作和不间断的发明创造受到高度评价，在军工单位和总参部队工作期间，分别于1978年和1984年两次获得突出贡献奖励。4、位卑未敢忘忧国的爱国者：蒋子刚以发展祖国的科技事业为己任。1989年和1991年，他两次谢绝美国硅谷一家IT公司邀请他赴美担任公司副总裁的机会，一心留在祖国搞发明，无怨无悔。,一、公司发展的领头人 学者型发明家蒋子刚先生,5、21世纪中国第一个
5、PCT专利申请人：蒋子刚从1985年以来却投入数十万资金申请了十多项专利，包括花去约3万美元的美、英、法、德多国及PCT专利。“转筒式液环真空泵/压缩机”是21世纪中国第一项PCT专利申请项目，蒋子刚是发明人和申请人。,二、科学型发明的数学纲领和产业化战略,将形归纳为数和将数演绎为形的数学纲领科学型发明，理论演绎，非经验主义。 “开放、开明、合作、共赢”的产业化方针大型发明的产业化是宏大的事业，需要千百万人的社会化协作，反对任何封闭、保守、独占、排他的狭隘观念，贯彻八字方针快速产业化。,第三部份 揉动力学及揉动机械,一、揉动运动1、传统的运动方式2、揉动运动 二、揉动力学理论 三、揉动式流体机
6、械1、揉动技术的优势2、揉动式流体机械3、揉动技术的应用方向,1、两种传统运动方式 之一活塞往复运动,1、两种传统运动方式 之二叶轮圆周运动,2、揉动运动,揉动是动力机械的运动方式创新揉动是牵连性公转和逆向惯性自转的合成揉动方式结构简单，力系自平衡，明显优于瓦特-奥托-狄塞尔一直沿用的活塞往复式运动 其质点线速度降数量级的特点，又在机构力学和流体动力学性能上超越了叶轮转动方式，体现了全面替代非容积式的技术优势,（1）揉动原理示意图,（2）揉动运动的一种摆揉,二、揉动力学理论,构建相关基础理论 机构运动学 机构动力学 流体动力学 可压缩流体热力学,定义了近百名词术语 设计了6种揉动机构及其相应的
7、约束和运动方式基于牛顿力学 推导了用于参数设计和功能性分析的几十方程式基于牛顿方程和伯努利方程等,1、揉动技术的优势,大幅度降低成本，主要应用降低到几分之一 大幅度提高效率，主要应用提高20%以上 应用广泛，能改变大部分行业的技术面貌 可为解决能源危机和环境危机作出很大贡献,2、揉动式流体机械,揉动式液压泵/马达,揉动式井下无电源 通风排水一体机,锅炉给水泵,风电加压泵,揉动式流体马达,3、揉动技术应用方向,（1）揉动式内燃机 （2）揉动式泵和压缩机 （3）揉动式流体马达 （4）揉动式流体传动系统 （5）更多的应用系统,（1）揉动式内燃机,燃气膨胀做功机构揉动的内燃机，主要由揉动变容机构、同轴
8、驱动的揉动式定比配流加压泵组、正时喷嘴和同步工作的定容加热脉冲燃烧室组成，具有传统内燃机无法比肩的高压缩比、高效率、高功率密度、低污染、免润滑、寿命长诸优势。现行内燃机的效率是35%至38%， 新发明能将其提高到60%。,（2）揉动式泵和压缩机,包含揉动变容机构并由其对流体加压赋能的机械泵，依据介质物相的不同，可分为液体加压泵、二相流泵、压缩机、真空泵、二相流真空泵等设计或应用类型。揉动泵的效率最高可达95%，揉动式等温压缩机的效率可达88%， 并且成本可降低50%以上，最多的可达80%。对比现有活塞式压缩机，其效率不到40%，并且体积庞大，价格昂贵，噪声特别严重。,揉动式压缩机工况,（3）揉
9、动式流体马达,直接由流体压力驱动的揉动变容式发动机，是揉动式流体机械的重要应用类型，液压马达、气动马达是其分别设计的应用类型。 揉动式流体马达的效率可达95 % ， 成本可降至柱塞马达的若干分之一，因而极具效率和成本的优势。,揉动式自适应通风排水一体机,（4）揉动式流体传动系统,由揉动式泵或压缩机与揉动式流体马达组成的传递动力、改变转速和扭矩的高效传动系统，其变速比在需求范围内无实际的工艺限制，其简单方便性、高效性和低维护特性突出，在大部分的机械设备或系统中代替机械传动，效率倍增，而成本只及后者的若干分之一。,（5）揉动其他的应用系统,更令人振奋的是，依据蒋子刚的设计和论证，应用揉动技术的新动
10、力汽车、新动力火车、喷水推进船、高适应性风电系统、无坝水电系统、气源水源地源热泵系统、海水淡化系统、天水留用系统、科学抗洪系统、泥石流灾害防治系统、瓦斯透水类矿难防治系统等，更是交通、能源、环境、资源和安全领域的重大技术创新。理论分析表明，这些技术足以改变行业技术面貌，是解决当前的世界性危机的关键性技术创新。它们的功能是开创性的，技术经济性能无与伦比。,第四部份 揉动技术具体范例,（一）揉动式聚能型双目标风电系统 （二）揉动式汽车动力系统 （三）揉动式无坝水电系统 （四）揉动式油田注水泵,已经和即将推出的产品 全部具有震撼性的经营前景,揉动式压缩机和真空泵用于风机、气泵和真空泵领域，效率可超8
11、0%，成本降低2/3以上。 揉动式高压泵和马达用于油田注水、锅炉给水和传动，效率达94%，成本降低2/3以上。 揉动式阻风与发电双目标风电系统风力发电兼风沙治理和台风减防，千瓦成本降低80%。 揉动式无坝水电与海流发电系统开创性的能源和环保新技术，发电成本降低80%90%。 瓦斯透水矿难防治系统根治矿难、事故率和损失率降低数量级的系统，成本降低2/3以上。 揉动式汽车动力系统世界上最先进的汽车动力系统，效率提高1倍以上，成本降低2/3以上。 揉动式火车动力系统世界上最先进的火车动力系统，效率提高1倍以上，成本降低2/3以上。 揉动式喷水推进系统大中小型船舶的高效推进系统，效率提高1倍以上，成本
12、降低2/3以上。,（一）揉动式聚能型双目标风电系统 1、风电技术现状,风电技术自上世纪中期诞生以来，经历了各式各型技术的长期实践和竞争，在全世界流行的技术路线和系统结构似乎已逐步趋于统一。目前，水平轴、三叶片、锥形管式塔结构已成为主流的采能结构形式。在功率调节方式上，失速功率调节方式（叶片固有失速特性）仍然在大量采用，而变桨距调节方式（叶片攻角随风速变）也正在迅速发展，后者具有较好的出力和安全特性，但其结构较为复杂，成本较高。在变速恒频技术方面，产生了多种控制和励磁的方法，其中双馈式异步发电机技术具有较高的竞争优势。,2、现有风电技术的瓶颈,一塔一轮一电机的机组结构存在适应性差、风力利用窗口小
13、、设备效益低的系统性缺陷; 追求单机功率规模的路线使抗灾害性风力的结构强度成本剧增，构成成本竞争的第一瓶颈; 风叶轮超低转速与发电机经济转速相差两个数量级，采用大变比机械传动技术开销很大; 大型风电机组设备异常笨重，运输不便，起重和安装施工困难，致使项目建设工期很长。 结构、传动、控制等技术难题导致千瓦成本居高不下，使风电价格长期依赖于社会补贴； 风电机组的大型化导致技术的复杂化，设备设计和制造能力门槛高，严重制约产业发展； 架设高功率大尺度的风电机组有损城乡景观，噪声污染严重，与环境生态利益矛盾突出。,3、揉动式聚能型双目标风电系统,揉动技术演绎应用所构成的“揉动式流体传动聚能型双目标风电系
14、统”，是一种与现行技术完全不同的新技术系统。该系统有针对性地、逐个地突破了现行风电技术的瓶颈，创造了技术路线、技术范式、技术功能和经济技术性能的新境界。 “揉动式流体传动聚能型双目标风力发电系统”由高适应性风叶轮、揉动式流体传动系统、风力扭矩自调节器组成。这是一种分布式配置的、具有跨多个数量级的环境和资源适应性的新型风电系统。该系统具有微风发电、灾害性风力避让等优异的运行特性，其千瓦成本较现行技术降低80%，发电时间增加30%。这是在社会和工程系统论高度上进行创新所产生的效果。而揉动式流体传动技术则是实现系统性革新的技术关键。,4、揉动式聚能型双目标风电系统的三大特征,（1）. 原理特征:采能
15、发电各自独立，揉动式传动，微风效率大风安全两优化。 （2）.结构特征:多杆叶轮-揉动泵采能，流体传动，驱动高速马达-发电机组。大量叶轮揉动泵单元采能，流体传动，高速大功率马达发电机机组输出。风叶轮带自适应偏航机构，具有微风大迎角、大风小迎角之变角度特性。 （3）.能流特征:(风动能轴功流体压力能)n (轴功电能)1。高速马达与发电机联轴，经济速度运转，传动效率高, 电机成本大幅降低。,5、揉动式聚能型双目标风电系统的七大优势,控制优势：风力自适应，自动稳频稳压。 特性优势：变扭变速，发电特性全面提升。 效率优势：发电时间增30%，效率增至50%左右。 安全优势：轴向力、弯矩限幅，降99.9%。
16、 环境优势：无碍景观，土地极少，无噪声。 工期优势：实际平均等效工期缩短约80%。 成本优势：安全、机组、工期成本大幅度降低。,揉动式风电加压泵,采风结构工作原理,原理：风叶轮带动加压泵的主轴旋转，揉动机构 工作，泵出压力流体至流体马达；泵座的可回转结构带动采能系统（风叶轮加压泵）迎风向转动。 参数（加压泵）：功率：3 KW 转速：30-60 r/min流量：0.24 L/S 压力：6.25-12.5 Mpa重量：51 kg 效率：97%,揉动式流体马达,工作原理来自加压泵集流箱的压力流体驱动本马达高速运转，其转速与发电机经济转速相适配。,（二）揉动式汽车动力系统 1、一般汽车驱动方式,2、揉
17、动式汽车动力技术,“揉动式汽车动力技术”包括“揉动式发动机”、“揉动式传动和控制系统”两项创新。 揉动式传动的汽车可采用多种动力源，对于内燃或电动动力源，揉动传动的结构和特性是完全一样的。该传动系统的核心是揉动式泵和揉动式车轮马达，揉动泵由内燃机或电动机取得轴功率，采用完备的流体参数控制方式，直接驱动车轮 。,3、揉动式汽车动力系统的特点,结构简单，可靠性高，低噪音，高效率且制造成本非常低。 揉动技术具有特别宝贵的“压力无下界连续适应性”，据以构造的“恒功率特性”直接地、恰为所需地解决了汽车起步、爬坡时低转速、大扭矩的需求。 揉动式传动汽车和电力传动汽车一样，也是全轮驱动的，其传动效率比电力传
18、动高，因而特别节能。 揉动式汽车大大简化了动力系统，它无需传动轴和变速器，也不需要专门的机械刹车系统。 其传动系统可以精确控制，直接驱动车轮，能满足汽车高速行驶等11种不同工况的需要。 对于电动汽车，该技术能有效解决启动和低速行驶时耗电多的问题，制动和下坡时能有效回收能量，因而大大延长一次充电的行驶距离。 其传动效率由机械传动链的50%提高到88%，成本降低80%，其结构简约性和低成本特性令人耳目一新。,（三）揉动式无坝水电系统,1、无坝式揉动水力发电系统的功能介绍 系统的主要功能是： 分部采能、 高效送能、集中供能、平稳发电。 （1）将传统的“大坝蓄能”取消，直接收集流动（3米/秒以上）河水
19、里的动能； （2）将水轮机“集中采能”取消，改变为小型化多点化分部（水中）水轮采能； （3）利用专利传动技术的高效性和简易性，将分部采集的能量通过揉动泵和管路及控制单元，使系统中的高压液体被高效传送并被集中到集能箱内； （4）被集中的高能量（高压）液体推动揉动马达并带动发电机来实现平稳发电。,2、无坝式揉动水力发电系统示意图,3、无坝式揉动水电设备与现有传统水电设备 主要性能对比：,4、无坝式揉动水电设备与现有传统水电设备 经济性对比：,第四部份 揉动式油田注水泵,揉动式液体加压泵是揉动变容方法的一类最简单的应用，却是最重要的应用之一。油田注水泵是其中的一个应用机型。说简单是因为，采用揉动变容
20、方式，将揉动变容机构的任何一种衍生的类型一组装，立即就是液体加压泵，不需要另外的机构。一、油田注水泵现状分析二、揉动式油田注水泵简介三、揉动式油田注水泵的特点,一、油田注水泵现状分析,1、能源危机和生态危机是当今世界的焦点问题 2、节能降耗是生产型企业发展的必然选择 3、国内油田注水系统技术现状,1、能源危机和生态危机 当今世界的焦点问题,目前世界性石油资源日益紧张的局面导致了近年石油价格暴涨，连创新高；为争夺石油控制权的战争多年来从未间断并已伤及无数无辜的生命；由于高度工业化带来的环境污染导致全球生态环境迅速恶化，温室效应十分严重，恶性自然灾害频频发生。这些已成为全人类必须共同面对并须认真解
21、决的严峻问题。,1、能源危机和生态危机 当今世界的焦点问题,水泵是现代社会第一大节能改造目标设备。那是因为：第一，其装机容量非常巨大，例如仅中国的水泵装机容量即超过160GW， 年耗电量超过4000亿度，全世界的总量不得而知，估计在中国的6倍左右。第二，水泵的效率不高， 尤其是装备量最大的中小型水泵，其效率一般在60以下，数量特别大的小型水泵，其效率一般在3050之间。水泵所消耗的能源，水泵所造成的温室气体排放和其他污染，确实是名列前茅的和应该改造的。,2、节能降耗 生产型企业发展的必然选择,我国万元GDP能源消耗是世界平均水平的3.4倍，能源利用效率为30%，与世界先进水平相差了10个百分点
22、。产值耗能是世界平均水平的两倍，其中33种主要产品单位耗能比国际平均水平高46%。因此，加强能源管理，降耗挖潜，是企业降低成本、增加效益、实施可持续发展、提高市场竞争能力的必然选择。,2、节能降耗 生产型企业发展的必然选择,能源是国民经济的动脉，油田作为我国能源生产的主要基地，多年来，在积极为国家多产油气的同时，自身也在消耗着大量的能源。随着油田的不断开发，油田己整体进入高含水开发阶段，综合含水高达89.8，开采难度越来越大，总能耗有逐年增加趋势。使原油生产成本居高不下，严重影响了企业经济效益。,3、国内油田注水系统技术现状,注水是我国油田开发的一种十分重要的开采方式，注水的目的是发挥注水驱替
23、和补充地层能量的双重作用，促使油井产出更多的原油。注水开发保证了原油的高产稳产，同时也成为采油领域的耗能大户。据统计，注水耗电一般要占油田总用电的33%56%。从整个系统来看，注水站约占注采系统总能耗的70%80%，所以注水泵站优化控制问题的解决，对注水系统优化理论的深入和油田实际生产都有重大意义。,从以上数据可以看出，我国油田注水系统的效率与国外水平相比，还有相当大的差距；因此，提高注水系统效率，实行节能降耗将成为我国油田工作的重点。在注水系统中，所耗电能主要用于电机、注水泵以及地面管网等方面。,3、国内油田注水系统技术现状,3、国内油田注水系统技术现状,经分析，注水系统能耗大的原因主要有以
24、下几个方面： （1）注水系统泵型单一，泵和注水量的匹配效果差，导致注水泵的运行效率远低于泵的额定最高效率。 （2）老型号水泵占有相当大的比重， 而且多数产品使用国外水泵比国内更多,且多年运行使他们各零件磨损严重， 泵特性曲线发生扭曲，多数运行在低效率区,综合泵组效率极低。 （3）根据实际需要,常年运行的水泵由于注水量的变化 ， 使泵出口压力和实际需要的注水压力差异较大，流量变化较大,单纯采用出口阀门或变速齿轮箱等等调节从而造成能量的巨大浪费。,3、国内油田注水系统技术现状,影响泵运行效率主要有以下因素： (1)泵的制造和大修质量不高，使泵运行效率下降。油田要求泵运行1万小时泵效率下降不能超过2
25、%。个别泵制造质量或大修质量不高，导致泵运行效率下降超过标准。另外，有的泵运行时间超过1万小时或2万小时后泵效下降超标仍在运行。 (2)不能保持泵在高效区运行。主要有两方面的原因：一是管理原因，即在供电系统不正常情况下，为了保证设备安全生产，往往压低负荷，不能及时调整，使泵运行偏离高效区；二是注水泵外部系统注水参数与泵性能运行参数不匹配。若注水井采取不稳定注水，注水量在一定时间内变化较大，造成注水站开泵台数的调节不适应，不得不用泵阀调节流量，致使泵运行偏离高效区。,二、揉动式油田注水泵简介,根据蒋子刚先生的揉动技术开发的揉动式油田注水泵可以完全解决现行油田注水泵存在的诸多不足。 揉动式油田注水
26、泵具有结构非常简单、成本极其低廉、效率非常高、维修安装极便利的特点。,三、揉动式油田注水泵的特点,（一）本原特性揉动式油田注水泵具有恒功率特性和压力自适应性，无需要外加任何设备就可实现在设计压力下无下界自适应运行。,三、揉动式油田注水泵的特点,（二）结构特性揉动式油田注水泵的变压容腔和等压容腔分别是揉腔密封线之前和之后的部分，或者还采用双容腔错180度相位同轴并联的结构以消除脉动。,三、揉动式油田注水泵的特点,（三）高效特性由于揉动式油田注水泵在设计过程中就进行了系统优化，减少了系统中各环节配合的效率损失。其水力效率可达99%以上，容积效率可达95%，总效率93%。,三、揉动式油田注水泵的特点,（四）低成本特性1、揉动式油田注水泵结构简单，体积很小，制造成本极其低廉；2、安装特别简单方便，安装成本低；3、由于设备结构简单，各零部件之间的磨擦损耗降低到最小，自然延长了机器寿命和工作时间，也降低了维修成本。,揉动式油田注水泵与普通油田注水泵 性能、参数比较(以功率133KW为例),谢谢！,北京巨匠动力技术有限公司 电话：010-51669007 传真：010-64121591 网址： http:/ 谢谢大家！,
