導讀:國家科技進步一等獎“控制裝備的設計開發平臺研究與應用”,攻克控制裝備關鍵技術,形成具有自主知識產權的核心技術體系,并在重大工程中得到應用,打破了國外在此方面的市場,起到了不可替代的作用。
儀表網訊 半個多世紀以來,我國重大裝備制造業的“大腦”——控制裝備幾乎完全被國外壟斷,成為中國工業大而不強、受制于人的關鍵之“痛”。
“設備的‘身體’進來了,‘大腦’還在人家手上,我們要改變這樣的局面。”本世紀初,以浙江大學孫優賢院士為核心的科研團隊,瞄準控制裝備及系統的高安全性、高可靠性、高適應性和大規模化等四大難題,聯合上海電氣集團股份有限公司、杭州優穩自動化系統有限公司、杭州哲達科技股份有限公司等企業攜手攻關,終于研制出面向重大工程配套的控制裝備及系統的設計開發平臺。
科研團隊重要的實驗平臺,安置在浙江大學玉泉校區控制工程大樓里。一年365天、每天24小時不間斷運行的實驗設備,模擬的是真實場景的大型工業現場的“大腦中樞”,教授們稱它們為“桌面工廠”。在新技術正式上馬前,研究人員先要在這里完成研發和各種安全、穩定性測試。經過十余年的技術開發和應用研究,課題組研制成功了控制裝備及系統的設計開發平臺,為石化、冶金、化工、能源各個行業的重大裝備的控制系統,提供硬件平臺、軟件平臺、先控與優化平臺等一體化的技術支撐。
上海電氣是中國大的綜合性裝備制造業集團之一,產品覆蓋火力發電機組、核電機組、風電、重型裝備、輸配電等領域。“控制系統是機械裝備的關鍵部分,過去我們都是用進口裝備來武裝我們自己的裝備,但是價格貴,受到制約也多。”曾任集團中央研究院院長、現任上海電氣集團事業部部長的黃建民,10年來已經和浙大的科學家們結成了老朋友。“在浙江大學王文海研究員等科學家的支持下,我們形成了自主的硬件軟件開發系統,結束了受國外公司束縛的局面。我們生產的火電、核電、污水處理項目裝備,在很多地方建成了推廣示范項目。”
高爐TRT裝置,是利用高爐煤氣余壓余熱進行發電的能量回收裝置。該裝置能給鋼鐵企業帶來顯著的經濟效益,但前提是必須具有高安全性、高可靠性,不能影響高爐生產。10多年間,課題組設計的智能運行控制方法不斷升級,在高爐頂壓穩定性、TRT升速過程平穩性、緊急切換安全性方面都已優于同類控制系統。10年來,調試控制設備的速度越來越快:10年前,調試花了兩個月,去年新上馬的TRT調試,只調試了5天,就實現了并網發電。“該速度在我們這里創造了一個奇跡。”柳鋼煉鐵廠副廠長張洪波說,“這是科學家和我們長期合作形成的默契。”
“工業實際多年無法攻克的難題,往往蘊含了前沿的學術問題。”這是課題組劉興高教授常說的一句話,劉老師長期瞄準的方向,是控制裝置及系統的優化平臺中,冶金、石化、煤化等領域的重大通用裝備——空氣分離裝置。
空氣分離裝置的難題是動態建模難、節能控制難、運行優化難,許多美國、日本的大科學家傾注了一輩子心血在這一研究領域。10多年來,劉興高老師課題組理論研究與應用研究相結合,在上報道了內部熱耦合精餾的反向響應和獨特的波動現象,建立了非線性波動模型,從本質上找到了節能過程難以控制的原因所在;同時,在上提出了確保產品質量和大效能下,可控可操作的一體化優化設計方法,設計出了99.999%的超高純熱耦合控制方案,得到了多種的節能潛力優化方法和生產潛力優化方法,形成了具有自主知識產權的優化控制系列核心技術,處于水平,多項發明授權空分公司實施應用。
2012年2月,由張鈸院士自動化領域國家重點實驗室評估專家組評價:控制裝備及系統的設計開發平臺,為解決控制裝備高可靠性、高適應性、高安全性與大規模技術難題,攻克了控制裝備及系統設計關鍵技術,形成具有自主知識產權的核心技術體系,并在重大工程中得到應用,打破了國外在此方面的市場壟斷和技術封鎖,起到了不可替代的作用。
據統計,浙江大學孫優賢團隊的控制裝備研發成果,已經有2500套成功應用于大型高爐TRT裝置、空氣分離裝置、火電機組及各行業工業裝置,其中包括寶鋼集團大的5000立方米高爐、韓國現代制鐵集團大的5250立方米高爐;成果的技術性能指標全面優于國外主流控制系統,達到同類技術的水平;產品已出口美國、德國、日本、韓國等多個國家,具有市場競爭優勢;獲得授權發明65項,軟件著作權30項,SCI、EI論文108篇,專著、編著4本;近3年新增產值189.1億元,創造經濟效益72.9億元。