十年磨一“泵” 为农业装上“智慧心”

泵在大型喷灌机中应用。受访团队供图

　　4月初，春耕备耕时节，安徽池州市石台县横渡镇乡村田间，安徽农业大学师生团队围着一款双向潜水贯流泵开展调试，该校机械与车辆工程学院教师谢传流俯身指向泵体核心部件说：“这款泵最大的特点就是双向出水无需换向，灌溉、排涝一键切换，而且体积小、安装便捷，特别适配农田的小型水利工况。”

　　学生们凑近观察。有学生指着泵体接口处问：“老师，它在水下长期运行，防水密封和抗腐蚀性能是怎么保障的？”另一名学生问：“在农田使用时，该怎么根据水量调整它的运行功率呢？”谢传流一边耐心解答，一边指导学生操作设备、观测运行数据。

　　连日来，在安徽阜阳颍州区、阜南县和池州市石台县等地的农业水利工程现场，一台台双向潜水贯流泵机组高效稳定运行，泵体整体呈梭形，长1.5米、宽1.4米、高1.4米，体内“双向对称式叶轮”高速旋转，实现正向引水、反向排水。

　　这款看似不起眼的泵，是安徽农业大学机械与车辆工程学院科研团队“十年磨一剑”的创新成果。近年来，该成果及衍生产品在国内外一些农业和工业生产项目中应用。团队师生在《海洋工程》《农业机械学报》《农学》等水利和农业领域权威期刊发表10余篇论文，获得国家发明专利20余项。

　　“泵是动力装备的‘心脏’，是农业水利、农业排灌、河道治理项目中的核心装备，它的每一次跳动都输出强劲而清洁的动力。双向潜水贯流泵等一系列技术，凝结了团队20余名青年师生的智慧。”谢传流说。

谢传流团队在辣椒种植基地试验智能泵应用。受访团队供图

　　“特种兵”泵是如何打造的

　　可以将泵想象成“液体的搬运工”或“超级吸管”，专门负责把液体从低处抽到高处，或者从压力小的地方推送到压力大的地方，从而达到抽送液体的目的。

　　“家里的自来水加压、汽车油箱供油、鱼缸循环系统，都是这个原理。我们研发的双向潜水贯流泵，可不是普通泵，是要求极高的‘特种兵’。”谢传流说。

　　研发的初衷是解决行业痛点。谢传流介绍，普通轴流泵站可以通过单向轴流泵反转电机实现双向运行，正向运行效率可以达到83%左右，反向运行效率仅有65%左右，或通过切换河道和泵站流道的方式实现双向运行，此时机组正反运行效率仅有72%左右。二者均存在运行效率低下、噪声大以及振动大的问题。

　　2015年开始，研发团队创新设计轴流泵及其叶轮，花了大量时间画图纸，建模型，经历数十次设计升级和技术革新，在2020年形成双向潜水贯流泵产品，进行批量生产制造和应用。

　　谢传流形容道，不断优化泵体内部构造，就像雕琢一件艺术品，光是优化水力模型就推倒重来了几十次。

　　团队成员陶靖康回忆：“在水力模型设计阶段，仿真数据完美，但样机测试却出现了剧烈的振动和噪音，性能也不达标。”为此，团队通过高频压力传感器和流体仿真分析，发现罪魁祸首是叶片入口处发生了严重的空化，导致液体因压力过低而产生大量气泡。气泡内爆，就像无数把小锤子在敲打叶轮。

　　团队没有立刻动手加工新零件，而是先用三维建模调整叶片进口的安放角和叶片曲面形状，经过几十轮仿真优化，找到了最佳方案。“这次经历让我们把‘在设计前期用仿真扫除空化风险’融进了研发习惯。”陶靖康说。

　　谢传流说，近3年来，针对水泵的流量、扬程和效率等因素增加运行和管理维护成本等痛点，团队又在设计方向上不断创新，采用对称形式的翼型设计双向叶轮，使得泵的正反向性能兼优，正向运行效率可以达到83%左右，反向运行效率可以达到75%左右，节能效果显著。

谢传流（左）在实验室向学生讲解泵组件。受访团队供图

　　把成果送到农场、风场、粮仓

　　“谢老师，你看这两块地，差别太明显了！”2025年7月的一天，安徽安庆望江县长岭镇板桥村，00后“新农人”张伟蹲在田埂上指着两片相邻的辣椒地说。“左边这块，用的是新装的智能灌溉施肥泵，也就是能连着手机和土壤传感器的这套设备。右边那块，用的还是老办法，仅凭观察土色、看天浇水施肥。”

　　“先说操作，以前施肥得在地头守着，一袋尿素倒进大水漫灌的渠里，累不说，还冲得到处都是。现在点开手机，数据显示土壤含水量22%，EC值（反映肥力的数值）稍微欠点火候。设个‘水肥同步’程序，把配好的水溶肥吸到管道里，剩下的全交给泵。”谢传流说。

　　这泵不是傻乎乎地一直浇水，它根据管子另一头的压力传感器和流量计实时调整。高温时，探头一报警，泵自动启动了微喷，灌溉均匀度从过去的60%提高至90%以上。“这套滴灌水肥一体化系统，通过传感器监测土壤湿度，水肥直接送到土壤根部，不跑不漏，节水大概40%，肥料利用率提高了30%。”谢传流说。

　　“以前施的肥，一半挥发了，一半冲走了，现在是根据辣椒‘饿了就吃’的节奏，少量多次地喂。今年辣椒地预计增产15%以上。比靠感觉种地，心里踏实多了。”张伟说。

　　这款历时两年打造的农业水利智慧灌溉平台，是谢传流团队与中水三立数据技术股份有限公司联合搭建的，其中“作物需水模型和泵智能控制”等技术获得国家发明专利授权。

　　“泵真正的价值不在图纸上，也不在仿真软件里，而在于它昼夜不停地运转。泵的学习不能只停留在‘怎么设计’，更要懂得‘用在哪儿’和‘怎样好用’。”这是研发历程中，谢传流经常和学生交流的话。

　　眼下，风电作为清洁能源的重要组成部分，正迎来高速发展期。我国可开发风电资源多分布于海上、戈壁，运维难度大、开发成本高，对风力发电设备的可靠性与长效性提出了极高要求。

　　风电液冷系统是保证设备机组长期可靠运行的“生命线”，而循环水泵是其中唯一高速运动部件，其效率、振动、噪声等性能指标决定系统寿命。谢传流团队与合肥新沪屏蔽泵有限公司携手构建产学研创新平台，研制出新一代高效节能长寿命屏蔽电泵，降低风力发电设备在运转中的损坏概率。

　　对此，国机集团合肥通用院一位专家评价道：“通过攻克‘零泄漏’核心技术、建立完整产业链，校企在高端屏蔽泵领域取得突破，是一项具有战略意义的国产化替代成果。”

　　经运行验证，该屏蔽泵无故障运行时间已超4万小时，整机效率提升至65%以上，在甘肃定西、广东阳江、福建莆田、浙江台州等地的风力发电场，以及塞尔维亚、巴西、智利等国的海上风电场批量应用。

　　“科技的价值不在于替代经验，而在于让科技成果从实验室走上田间地头，使耕作更省力、收成更丰盈。”谢传流说，泵作为水动力核心装备，在智慧灌溉、风电液冷系统、智能农机三大场景的实际应用，既解决产业“卡脖子”难题，又培养一批产业化高层次工科人才。

　　近日，在德邦大为（芜湖）农机有限公司，安徽农业大学农业工程与信息技术专业研究生范阳正在熟悉大型自走平移式喷灌机的生产制造流程，她参与“大型自走平移式喷灌机”技术手册的编制，用通俗语言普及节水灌溉、精准施肥、智能农机操作等知识。

　　手册中的“变量灌溉控制模型及智能灌溉施肥泵”源自谢传流团队与该公司共同承担的安徽省科技特派员农业物质技术装备领域“揭榜挂帅”项目课题，模型在该公司完成工程化移植后，再嵌入北斗导航技术。

　　2025年，相较于未进行智能升级的传统喷灌产品，校企开发的智能变量灌溉施肥大型自走式喷灌机订单量同比增长20%，远销美国、新西兰、津巴布韦等15个国家。上述企业每售出一台喷灌机，会提取一定比例的销售额用于持续迭代硬件、算法和人才。

风电屏蔽泵在海上项目应用。受访团队供图

　　农业科技唯有扎进泥土才能发挥价值

　　团队成员王碧清回忆，在研发道路上，初次接触农业灌溉模型时，面对拗口的专业公式、繁杂的参数设置、难以理解的变化曲线，她只是机械地按要求完成学习任务，始终没能摸清这门技术与实际农业生产的关联。

　　安徽农业大学机械与车辆工程学院党委书记张立付介绍，学院配备“高校导师+企业导师+田间导师”培养模式，把课堂教学搬到田间地头、风电基地和生产线，课程设计、科研训练、毕业课题等也均来源于真实生产场景，形成“育人-攻关-推广”全链条实践，持续打造“绿色能源+智慧农业”交叉创新高地。

　　跟着导师参与模型的田间实地应用，针对模型落地后暴露的缺陷与不足反复优化，王碧清真切体会到农业科技从不是悬于纸上、飘在天上的理论，唯有扎进泥土田间，才能真正发挥价值。她对农业灌溉模型有了全新的认知——它不再是一组组冷冰冰的数字，而是能精准摸清农田水体流动规律的基础，更是能切实帮到种地人的“科技法宝”。

　　打那以后，她主动思考让模型更贴合不同地块的种植需求。“将所学所用服务于实际的成就感，远比单纯掌握一门技术更踏实、更有意义。”她说。

　　研发期间，团队成员陈思羽在电脑上照着机械图纸描摹叶轮与泵壳的轮廓，对于其设计意义和原理并无深究。直到走进工厂，看见图纸上的微小零件被放大成应用于大型场景的庞然铸件时，她认识到——水泵的意义远不止于输送液体，化工厂的循环冷却需要它维持恒定压力，农田灌溉输水、城市自来水供应更是一刻都离不开它的运转。

　　在和企业工程师交流时，她认识到，叶轮进口的微小冲角、叶片翼型曲线的一丝差异，都会深刻影响泵的关键性能参数和效率。“每一个设计参数都必须精准到极致，差一丝一毫，出来的结果就可能天差地别。”陈思羽说。

　　团队成员叶书达则感慨道：“以前学泵相关知识，全靠死记硬背参数公式，到了现场更是彻底蒙了，双手沾满油污不说，还分不清叶轮、蜗壳、屏蔽件和轴承的作用，觉得科研难如登天。”

　　每次经历反复调试失败，都让他的科研底气多增一分。他说，亲手触摸泵叶轮的流畅弧度，看着拆解后的零件在手中组合归位，再到清晰听见泵平稳运转的低沉声响，那种从“看不懂”到“摸得透”的转变，格外治愈又有力量。

　　经过一届届学子接力科研，面对各类泵体时，团队成员多了份熟稔与自信。“读文献、看频谱图，捕捉那些藏在密密麻麻数值里的秘密……当我第一次认出泵故障频率时，有种‘原来你在这儿’的触动，就像推开一条门缝，里面还有很长的路。但我们这群年轻人，想快点走进去，走得更远，将‘陌生’熬成‘熟练’，把‘忐忑’换成‘笃定’。”团队新成员纪梦颖说。

来源：中国青年报