经9项运用案例标明，本套高频声波钻进采样装置实用于生态爱惜和境遇统治行业，可办理三大环节题目：①分别地层和污染类型场面实用性差，泥土采样扰动大；②松软及坚硬地层采样恶果差，取芯率低；③监测井修井效果低、标准差，地下水采样扰动大。

　　生态环保家产动作支持生态文雅设立和高质料发扬的环节力气，正面对着转型升级的火急需求。环保新质临蓐力，正成为激动家产向前发扬的重点力气。本栏目将聚焦生态环保家产的

　　，长远宣称执行科技革新功效，实时颁发境遇身手前进奖项，全数先容行业内的适用身手装置和演示工程，诱导行业连接革新，加疾数字、机灵、科技的交融赋能，为经济社会全数绿色转型功劳力气。

　　经9项运用案例标明，本套高频声波钻进采样装置实用于生态爱惜和境遇统治行业，席卷设立用地泥土污染境况考查、中心羁系单元自行监测、地质勘测采样、泥土修复和恶果评估等；实用于松软、中等硬度、坚硬地层；实用于重金属污染、有机污染、复合污染地块；实用于泥土境遇考查闭系的分别类型地下水采样使命，席卷疏松岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水；实用于幼型、中型、大型地块原位低扰动钻探采样考查。

　　1.高频振动力、反转力、下压力三者为钻机钻进厉重动力，完毕迅速切入土层使泥土液化。动力头运转时，振动部门液压马达带头动弹曲柄，以驱动偏幸振子反向转动，出现高频振动力；动力头编造主轴部门由液压马达直接驱动，出现低速大扭矩反转力；钻机液压编造出现液压力，通过立柱部门的滑动装配使动力头编造具有下压力。

　　2.智能化与主动化一格式钻机主体采用智能化液电限度编造，智能限度钻机总体液压分拨和调动，可进步操作和调控的切确性，办理主辅机一体化工为困难。

　　3.活塞式钻具基于安定水压身手，可完毕原状土低扰动钻进步样，办理松软地层样品取芯率低、继续采样难等题目；单壁式钻具采用切割式合金钻头工艺，可完毕中等硬度地层的迅速切割钻进；双壁式钻具应用表护心管和内取样管联络双管式构造，采用切割式合金钻头，可有用针对坚硬地层实行钻探采样。

　　4.准绳化地下水迅速修井成套修造基于膨润土遇水膨胀和石英砂过滤机理，简化了繁琐的修井设施，可办理污染场面修井效果低和标准性差的题目。

　　5.声波水采样器基于线缆式定深采样和单向阀身手，擢升地下水污染层位和深度切实实性，简化了修井洗井后采撷水的繁琐工序，完毕地下水低扰动采样。

　　钻机使命时，限度手柄、开闭及遥控器输入的信号经电控柜传输至负载敏锐液压编造，正在负载敏锐比例多途阀的限度下动力头输出高频振动力、反转力和下压力，完毕迅速切入土层。

　　高频振动力是高频声波钻机运转的环节，由负载敏锐比例多途换向阀限度。正在钻探进程中，负载随钻探深度扩展，变量泵的输出压力和流量正在负载敏锐液压编造的限度下可主动符合负载需求，使液压功率抵达最佳结婚央浼，从而输出安定的高频振动力。

　　反转力通过动力头反转马达转动出现。负载敏锐阀限度低速大扭矩反转马达，驱动钻杆反转，通过负载敏锐阀限度反转马达的转速与扭矩。反转马达使命时，转动目标与钻杆螺纹旋紧目标相仿，避免因振动导致钻杆零落。

　　下压力通过动力头进给编造出现。进给回途采用换向阀限度进给液压缸，液压缸的压力则由比例液压阀限度，厉重掌管钻进时施加钻压、起钻、下钻、事情时的起拔操作等。

　　依据地层本质，钻探时应选用分别类型的钻具：针对松软地层选用活塞式钻具，针对中等硬度地层选用单壁式钻具，针对坚硬地层选用双壁式钻具。

　　革新型双振子构造动力头，声波频率最高可达165 Hz，可保险动力头连接高效动能输出；最大饱动力为58.54 kN；最大起拔力为57.92 kN；最大输出扭矩为1860 N.m；转速局限为0~158 R/min。该高频声颠簸力头为全体国产化自决研发，机能抵达国内当先国际优秀程度。

　　经第三方检测结果标明，配套钻具最大采样深度抵达35.3 m；分别地层取芯完备率大于95%；钻机均匀能耗为9.75 L/h；钻机无阻碍运转岁月107 h。

　　本套原位低扰动高频声波钻进采样装置展开了9项分别地层及污染物类型地块的案例演示，现场监测结果标明钻机振频可达165 Hz，抵达《ZHDN-SDR 150A高频声波钻机》(QB/ZHDN-SDR-2020)中法则的振频150 Hz的央浼；采样取芯率均95%，知足《浅层取样钻探身手规程》(DZ/T 0362)中法则的取芯率应正在85%以上的央浼 。

　　监测恶果：基于扬州精美化工企业松软地层VOCs污染、盐城化工园区松软地层繁杂有机污染及溧水金属成品加工松软地层重金属污染地块钻探采样结果标明，本高频声波钻机于松软地层均匀钻探速率介于20.07~25.43 cm/min、取芯率介于95.11%～95.41%；基于溧水电镀企业中等硬度地层重金属污染、徐州焦化联络企业中等硬度地层复合污染及南京合金加工中等硬度地层无机物污染地块钻探采样结果标明，钻机于中等硬度地层均匀钻探速率介于18.09~20.31 cm/min、取芯率介于95.99%～96.25%；基于六合金属矿挑选坚硬地层重金属污染、南京垃圾填埋场坚硬地层重金属及徐州煤造气企业坚硬地层复合污染地块钻探采样结果标明，于坚硬地层钻探速率介于13.66~16.33 cm/min、取芯率介于95.18%～95.50%。

　　二次污染限度：针对钻探时地块内尾气和噪声处境展开第三方二次污染限度恶果监测。监测陈诉(附件四)剖析标明，现场钻探采样功课时地块内气氛质料NOx、SO2、CO、PM2.5等目标一幼时均匀值均未越过《境遇气氛质料准绳》(GB 3095-2012)中法则的二级浓度限值，抵达境遇效力区中二类区的质料央浼；现场钻探采样功课时地块范围噪声值均60 dB，未越过《工业企业厂界境遇噪声排放准绳》(GB 12348-2008)中昼间2类效力区厂界境遇噪声排放限值。

　　国内泥土污染境况时事厉肃，泥土污染境况考查使命迫正在眉睫。2014年《世界泥土污染境况考查公报》显示，世界泥土点位超标率为16.1%。为保险农产物和人居境遇安宁，2016年国务院央浼展开农用地和中心行业企业用地泥土污染境况考查，完全商场范畴约1000亿。

　　古代钻进采样装置取芯率低题目杰出，而高频声波钻进采样装置取芯完备牢靠。目前古代钻进采样装置席卷反转钻机、进攻钻机和直推钻机等，存正在样品压缩比大、取芯率低等题目；高频声波钻机通过高频声波振动传导迅速钻进切割土层使泥土液化，可完毕原位低扰动采样，可知足泥土污染境况考查采样需求。目前表洋高频声波钻机较为成熟，正在泥土考查闭系规模运用遍及；国内高频声波钻机尚处于发轫发扬阶段，厉重以引进表洋成熟身手为主，已于泥土污染境况考查规模展开发轫运用。

　　目前国内高频声波钻机存正在动力头振动频率低担心定、智能化主动化程度掉队、配套钻具强度低实用性差、随钻修井采水标准差骚扰大等装置难点。

　　本团队自决研发的污染场面高频声波式原位低扰动一体化钻进采样装置可办理三大环节题目：①分别地层和污染类型场面实用性差，泥土采样扰动大；②松软及坚硬地层采样恶果差，取芯率低；③监测井修井效果低、标准差，地下水采样扰动大。

　　对标荷兰SRS-PL高频声波钻机，ZHDN-SDR 150A型高频声波钻机拥有如下3项身手特征：

　　1.初创双振子构造高频声颠簸力头，拥有振频高(165 Hz)、连接性好和安定性强等上风，进步了高频声波钻机钻进地层的切割速率和效果；装备的轴承冷却润滑编造与柱状橡胶减震资料，进步了声颠簸力头行使寿命与安定性，办理了高频声颠簸力头运转进程中使命效果低、构造易损坏和能量损耗大等杰出题目；

　　2.新型抗委顿抗进攻铬钼钛合金资料钻具，归纳探讨了钻具惯性范围声波钻柱的稳态位移及应力相应，筹划了分别材质钻柱委顿寿命及毁伤区段，可有用延伸钻具行使寿命，实用于松软地层、中等硬度地层和坚硬地层，办理了分别地层采样钻具实用性差、钻进难度大和泥土样品取芯率低环节题目；

　　3.智能反应负载敏锐液电限度编造，拥有触摸效力雄厚、信号传导急迅的特征，可依据地层蜕化精准限度声波振频，完毕钻机主动行走取样与大数据互联，进步了操作和调控的切确性，办理了钻机灵能化程度差、使命效果低的环节身手题目。

　　本案例为圣戈班徐州基地退伍地块泥土污染境况考查高频声波钻探采样演示工程。该退伍地块由原圣戈班(徐州)管道有限公司、原圣戈班(徐州)铸管有限公司和原徐州光大铸管有限公司构成，总占地面积为116.84万m2，现归属于南京满源科技有限公司。该焦化联络企业属于《中心排污单元名录执掌法则》中的泥土污染中心羁系单元。地块内企业厉重从事焦炭、焦油、煤气、硫铵、粗苯、供热、球墨铸铁管的临蓐与发卖，属于典范的焦化和炼铁行业，其炼焦和炼铁区域会对泥土变成重金属和有机物等复合污染。

　　演示工程总承包方(乙方)为江苏省境遇科学商酌院；钻探采样负责单元(丙方)为南京中荷寰宇境遇科技有限公司(本次适用装置申报单元)，本单元掌管该地块整个现场泥土及地下水钻探采样使命。

　　南京中荷寰宇境遇科技有限公司选择地块总面积的21.8万m2采用ZHDN-SDR 150A型高频声波钻机实行钻探采样案例演示。该案例施工岁月30天，共钻探泥土点位209个，地下水点位52个，累计钻探深度1254 m，共采撷泥土样品1018个，地下水样品61个。施工结果标明，本套原位低扰动高频声波钻进采样装置可完毕最高声波振动频率165 Hz、主轴最大反转转速158 R/min、均匀能耗约9.75 L/h，相较于厉重机能目标(见下表“厉重修造”实质)分辩擢升了10.0%、31.7%；均匀能耗约9.75 L/h，相较于厉重机能目标低重了35.0%；全部地层均匀取芯率95%，完毕了完备、高效、原位、低扰动钻探采样。

　　本套原位低扰动高频声波钻进采样装置于圣戈班徐州基地退伍地块内钻探采样结果标明，钻机振频可达165 Hz，抵达《ZHDN-SDR 150A高频声波钻机》(QB/ZHDN-SDR-2020)中法则的振频150 Hz的央浼；泥土样品取芯率95%，抵达《浅层取样钻探身手规程》(DZ/T 0362)中法则的取芯率应正在85%以上的央浼。

　　圣戈班徐州基地退伍地块土层性状属于中等硬度地层。针对目前中等硬度地层钻探采样钻进速率慢、能耗高、继续功课恶果不睬思等题目，并探讨到重金属和有机复合污染泥土采样需知足原位低扰动、密闭性和高保真央浼，选用单壁式钻具迅速切割和钻进中等硬度地层。单壁式钻具钻探采样根本流程如下(图2)：

　　①依据泥土处境拔取锥形或板形锥头，拔取完毕后将抛弃锥插入抛弃器，钢管插入筒体内后由密封圈涨紧固定，再把抛弃器螺纹连合正在钻杆的下端，钻杆的上端与钻机动力头连合；

　　经第三方运转恶果监测结果剖析标明，圣戈班徐州基地退伍地块全部地层均匀钻探速率约19.53 cm/min、最高声波振动频率为165 Hz、主轴最大反转转速为158 R/min、取芯率均95%、压缩比均5%、均匀能耗约9.75 L/h(附件四)；相较于厉重机能目标(见上表“厉重修造”实质)，上述目标悉数达标，且最高声波振动频率、主轴最大反转转速分辩擢升了10.0%、31.7%，能耗低重了35.0%。现场钻探功课及采样处境可见图3。

　　针对钻探时地块内尾气和噪声处境展开第三方二次污染限度恶果监测。监测陈诉(附件四)剖析标明，现场钻探采样功课时地块内气氛质料NOx、SO2、CO、PM2.5等目标一幼时均匀值均未越过《境遇气氛质料准绳》(GB 3095-2012)中法则的二级浓度限值，抵达境遇效力区中二类区的质料央浼；现场钻探采样功课时地块范围噪声值均60 dB，未越过《工业企业厂界境遇噪声排放准绳》(GB 12348-2008)中昼间2类效力区厂界境遇噪声排放限值。

　　圣戈班徐州基地退伍地块泥土污染境况考查项目现场钻探功课工期为30天，高频声波钻机累计无阻碍使命岁月达107 h，钻机功课岁月完全运转安定性精良，运转进程中未爆发过阻碍或事情。

　　高频声波钻机钻探采样累计运转岁月为107 h，均匀能耗约为9.75 L/h，共计泯灭柴油1043.25 L，遵守柴油二氧化碳排放因子(3.096)筹划，共计排放二氧化碳3.23 t。比照荷兰SRS-PL高频声波钻机的能耗15 L/h，正在告竣平等钻探功课量处境下，荷兰对标钻机二氧化碳表面排放值为4.97 t。综上剖析，本项目高频声波钻机碳减排恶果可抵达35.0%。

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