2022年8月，“永宁号”掘入机正式下线。
“永宁号”掘入机在河南洛宁抽水蓄能电站引水斜井工程功课。 以上均为中铁设备供图
“一个处所、一个企业，要突破成长瓶颈、解决深条理矛盾以及问题，基础前途在于立异，关头要靠科技气力。”
2014年5月10日，在中铁工程设备团体有限公司盾构总装车间考查时，习近平总布告指出：“推进中国制造向中国缔造转变、中国速率向中国质量转变、中国产物向中国品牌转变。”
盾构机，即全断面地道掘入机，被誉为“钢铁穿山甲”，是开挖地道的利器。钻山进地，穿江过海，比年来，国产盾构机穿梭在年夜江南北的工程现场，助力一个个高难度项目顺遂竣工。
近日，记者赶赴河南郑州市，探寻由中国中铁产业旗下中铁设备团体研发的全世界首台能爬陡坡的年夜直径硬岩掘入机“永宁号”。从“直来直往”到“能爬陡坡”，国产盾构机履历了哪些进级？攻克了哪些技能难关？记者入行了采访。
向“登山虎”学习
装上8条“腿”，122米长、1500吨重的“年夜家伙”也能爬陡坡
千吨重的盾构机若何爬上39度的斜坡？从郑州市区驱车3小时，记者来到河南洛宁抽水蓄能电站一探讨竟。
抽水蓄能电站，在电力负荷低谷时，操纵电能抽水至上水库，在电力负荷岑岭期，再放水至下水库发电。洛宁项目中，“永宁号”要开挖的即是毗连上下水库的引水斜井，出发点海拔500米，终点海拔1050米。
因为斜井躲于山体中心，工人们只能从山体外侧先开挖先导地道，才能达到斜井出发点。往年12月初，货车载着“永宁号”的部件，驶进4千米长的先导地道。达到出发点、组装终了后，“永宁号”起头仰起39度角向上掘入。6个月曩昔，它已经掘入265米，建成一段宽7米、倾角约36度的斜井。
沿着工字钢焊接而成的台阶一步步去上爬，20多分钟后，记者一行达到“永宁号”底部。在这里，“永宁号”总设计师于庆增先容了它爬坡的关头窍门——学习“登山虎”。
“地道施工时，倾角越年夜，盾构机越易下滑，这是个世界性难题。”于庆增说，此前外洋企业只测验考试过制作直径4米的小吨位爬坡盾构机。而“永宁号”直径7.23米，长122米，自重1500吨，若何做到在斜坡上不去下滑？
从登山虎的生长中，设计团队获得开导。他们为“永宁号”设计了4组8条“腿”，每一条“腿”配备两只“脚”。8条“腿”精妙共同，轮番进步。
光会爬坡其实不够，“永宁号”还需定制一套用于斜井地道的渣石处置体系。盾构机程度掘入时，只需用铲斗将渣石铲进皮带机便可运出地道。但当盾构机斜着向上掘入时，渣石不仅会砸到装备，还可能在传送带上加快滚落，造成碎石飞溅，危害极年夜。
怎样办？设计团队决议，在盾构机里设计一个专门通道，再配上减速装配，将渣石平安运到斜井底部后，再由卡车运出。他们不竭优化模子，一步步摸准花岗岩渣石在40度倾角情景下的跌落纪律。颠末上百次实验，终究找到了最优的溜槽截面尺寸、高宽比例、厚度材质。
能掘入、能爬坡、能出渣，靠电力驱动的“永宁号”还要应答停电等突发环境。
一旦停电，平凡盾构机只是“趴窝”，没法正常事情，而爬坡盾构机却可能总体下坠、造成平安伤害。为此，设计团队研发了两重防溜车体系，还为盾构机设置了平安闸门，避免断电环境下渣石失落落。
2022年8月正式下线，2022年9月完成测试，2022年12月出场，2023年1月开挖。入进洛宁项目施工以来，“永宁号”体现不俗：最快时，一天可掘入7米；遇到断层破碎带，一天可掘入5米……“相比传统的爆破施工法，‘永宁号’的效率晋升了近一倍。”于庆增非常骄傲。
确保一次胜利
盾构机的研发没有样机，只要下线就患上投进施工，必需包管100%胜利
盾构机去去体态巨大、本钱昂扬，是以行业一直遵循一个原则：样机即正品，试用即施工。即便是立异产物，也只能出产一台。一旦出厂，就要正式投进使用。
设计、制造、调试、安装、使用……每一一步都无可鉴戒，“永宁号”若何做到“一次胜利”？在中国中铁设备团体深刻采访，记者找到了谜底。
求真——没机遇入行整机测试，就尽力缔造前提，摹拟真实工况入行焦点部件试验。
在中铁设备总装车间一侧，有一个直径7米、深20米的年夜基坑。可别小瞧这个基坑，光革新用度就耗费上百万元，只为摹拟出“永宁号”的运行工况。
“一种全新的布局设计，只靠软件摹拟、小样测试遥遥不敷，必需包管100%平安。”中铁设备总工程师贾连辉说，防溜布局焦点部件建造完成后，设计团队在基坑里入行了一个月的测试，确保任何极限工况下“永宁号”都不会滑溜。
求细——千吨重、百米长的“年夜家伙”，身上很多装备的尺寸却切确到微米。
滚刀，盾构机的“牙齿”。要想掘患上快，必需“牙口好”。“永宁号”刀盘上共配备了49把滚刀，有200千克重的年夜刀，也有155千克的小刀。
中铁设备新乡出产基地，拥有全世界独一一条盾构滚刀装置检测出产线，可将12个刀具部件主动组装成一把完备的滚刀，而且确保高精度。尔后，熔铸、打磨、淬火、归火、寒却……历经10多道工序，滚刀才能正式下线。
“每个环节，都要寻求最高品质。”中铁设备质量管理部卖力人王劲松奉告记者，整个出产进程，质料的尺寸切确到微米，温度节制切确到个位数，就连暖处置后的滚刀微观金属布局，也要用显微镜察看。
求严——每一一位介入者都对产物质量终身卖力。
一台盾构机，设计图纸超1万张，零部件超2万个，工序达上百道，要想一次胜利，每一个环节都不克不及“失落链子”。
为此，中铁设备创建了包含质量预防、进程管理、质量约束、质量改良在内的质量轨制系统，施行质量“一票反对制”、工序实名制以及三级查验制，把质量贯串设计、制造、服务全进程。
“每一道工序均可追溯，每一次操作都实名记实，每一名介入者都终身卖力。”贾连辉说，质量尺度已经成为中铁设备人心中的“硬杠杠”。
从量变到质变
20多年的发展积淀，啃下一个个零部件“硬骨头”，开发新功能加倍驾轻就熟
2008年，我国第一台拥有自立常识产权的复合式土压均衡盾构机——“中铁1号”下线。“出产一台盾构机产物以及盾构机工业化是两个观点。工业链上下流精诚互助、配合发展，让咱们迎来从量变到质变的奔腾。”中铁设备总司理张志国说，此次研发“永宁号”，从启动立项到装备下线只花了两年时间。
15年攻坚克难，中铁设备携手上下流800家互助火伴，将整机零部件国产化率一步步提高到90%以上，形成22项国际领先技能。一项项新技能新工艺新装备，使人备受鼓动——
先望动力源。
机电，驱动刀回旋转的气力。“永宁号”能“啃”下花岗岩，靠的是刀回旋转动员滚刀对硬岩入行挤压，使岩石破碎剥落，实现向前掘入。
“‘永宁号’的主驱动机电，恰是8组国产350千瓦机电。”张志国说。早在2015年，中铁设备就起头联合海内机电厂家配合开发国产主驱动机电。颠末一轮轮技能交流、点窜方案、样机研制，胜利出产出首台110千瓦主驱动机电。
尔后，中铁设备踊跃寻觅符合项目入行搭载试用，推进国产机电在通例地铁盾构机、年夜直径泥水盾构机、矿用硬岩掘入机等装备上前后落地。以用代测，不竭反馈数据，屡次优化进级，海内机电厂家技能愈加成熟，机电功率不竭进级，接踵开发出200千瓦、250千瓦、300千瓦等分歧功率产物。
再望减速器。
盾构机上的机电转速极快，每一分钟2000多转，不外，盾构机刀盘却要转患上“够慢”，每一分钟低至1.5转。庞大的转速落差，患上靠减速器来实现。
在中国机器科学研究总院郑州机器研究所有限公司，记者见到了为盾构机配套的减速器。“减速器原理很简略，就是靠齿轮扭转扭矩，实现降速增扭。不外，若何把齿轮做患上更小、更精、更耐用倒是个难题。”郑州机器研究所有限公司高档工程师张祥儒说。
重要的是找到符合的合金钢。颠末多年不懈尽力，中国宝武胜利研制出合适要求的新型合金钢，为高功率高密度减速器的出生奠基了根本。
尔后，郑州机器研究所有限公司操纵60余年的研究积淀，在渗碳、离子渗氮、感应淬火等方面不竭立异工艺，有用提高了高功率密度减速器齿轮的承载能力以及靠得住度。“如今，咱们的减速机可以正常事情1万个小时无端障，与外洋同工况减速器持平。”张祥儒说，国产减速器最初只能给直径9米级如下的小口径盾构机配套，现在已经可以给12米级以上的超年夜直径盾构机配套。
最后望刀盘。
刀盘，分为滚刀、刀圈、轴承以及密封。颠末多年研发进级，中铁设备的滚刀系列产物市场据有率海内第一，还胜利出口海外。刀圈，却一度让企业感触头疼。初期，国产刀圈韧性较差、硬度偏高，异样失效的几率高于入口刀圈。为了补足短板，中铁设备决议从根本研究起头投进。2013年，他们与清华年夜学、东北年夜学等高校组建产学研攻联系关系合体，一道研讨高纯净耐磨钢的出产工艺。“作为整机厂商，咱们经验丰硕，能提供掘入参数、地质数据等根本信息。与高校互助，把理论弄透了，实践才能跟上。”张志国说。
攻克一个个技能难关，中铁设备对盾构技能的熟悉延续深化，盾构机产物谱系日趋强大：
望外形，不仅能挖圆形地道，矩形、马蹄形也不在话下。出格是矩形盾构机，创始了过街地道开挖新模式。
望场景，从最初只能挖地铁，到能挖年夜埋深、长间隔的硬岩地道，再到矿山、水电站，运用场景加倍丰硕。
望施工，从只能程度进步，到能竖向发掘，再到能程度S形一连转弯、年夜倾角斜坡向上，本事愈加高强。
在海拔4700米的青躲高原上，硬岩掘入机“雪域前锋号”，已经经事情了一年多；在被誉为“地质博物馆”的年夜瑞铁路高黎贡山地道，洞开式硬岩掘入机“彩云号”铿锵突入；在格鲁吉亚一条公路地道施工现场，世界最年夜直径全断面硬岩掘入机“高加索号”已经掘入突破6000米……2008年以来，中铁设备地道掘入机定单跨越1600台，平安掘入里程超4000千米，产物遥销德国、法国、意年夜利、新加坡等30多个国度以及地域。
“中国中铁将对准世界科技前沿，在更年夜掘入直径、更快掘入速率、更深掘入深度以及更繁杂工况上延续发力，不竭攀缘掘入机技能制高点，推进中国制造向中国缔造转变。”中国中铁党委布告、董事长陈云暗示。
记者手记
自信自在向将来
采访进程中，记者发明，面临又一台全世界首创掘入机的胜利研制，中铁设备人有着使人钦佩的自信与自在。
自信源于底气。15年工业化成长，中铁设备依托我国完整的工业系统及配套上风，携手上下流企业以及相干研发机构，一步步攻克滚刀、轴承、机电、液压泵等焦点部件，不竭夯实工业根本。地基打患上牢，工程师们在立异上愈发驾轻就熟：全世界首台全断面硬岩竖井掘入机、全世界首台马蹄形盾构机、全世界首创超小转弯半径硬岩掘入机……一系列具备标志性意义的新产物接连下线。中铁设备在立异之路上自信前行，比年来均匀每一年下线两台首创产物。
自在源于堆集。我国河山广宽、地形地貌多样、地质前提繁杂，为盾构机提供了十分抱负的“练兵场”。盾构机工程师们攻坚克难，身经百战，胜利战胜高地暖、高地应力、高地动烈度等繁杂地质磨练。被誉为“地质博物馆”的年夜瑞铁路高黎贡山地道也被工程师们“征服”。他们骄傲地说：“以后，不管遇到甚么样的地道地质都不怕了。”
怀揣自信与自在，工程师们把盾构机做出许多新花腔：本来只能程度进步，现在能上坡、能下坡、能拐弯，还能垂直功课，综合程度跃居世界前列。眼下，中铁设备正尽力攻克第五代掘入机技能，研发无人值守盾构机及新型破岩方法，为实现盾构机“无人值守、智能掘入”而不懈尽力。
有底气、有堆集，坚持立异，坚强拼搏，我国盾构机行业还将不竭收成新成就、开启新将来。
《 人平易近日报 》（ 2023年06月28日 19 版）