【正文】 ? 3. 不斷發(fā)展和創(chuàng)新 ? 專業(yè)知識技術(shù)更新快。 機(jī)械工業(yè)是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標(biāo)志 。 ? 機(jī)械工業(yè)是制造業(yè)的基礎(chǔ)，人們把機(jī)械工業(yè)稱為國民經(jīng)濟(jì)的裝備部門，通常把機(jī)械工業(yè)稱為機(jī)械制造業(yè)。 ? “制造業(yè)”是將制造資源 (物料、能源、設(shè)備工具、資產(chǎn)、技術(shù)、信息和人力等 )通過制造過程，轉(zhuǎn)化為可供人們使用或利用的工業(yè)品或生活消費(fèi)品的行業(yè)。機(jī)械裝配是在機(jī)械制造過程中最后決定機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)童的重要工藝過程。 ? ① 通用零件，它在各種機(jī)械中都能用到，且具有同一功能； ? ② 專用零件，它僅適用于一定類型的機(jī)械中，并能表示此種機(jī)械的特點(diǎn)。具有以下特征： ? ① 都是人為的各種實(shí)物的組合體； ? ② 組成機(jī)器的各種實(shí)物間具有確定的相對運(yùn)動； ? ③ 可代替或減輕人的勞動，有效地完成機(jī)械功或能量轉(zhuǎn)換。 ?加速科技人才的培養(yǎng)和提高，增加科研經(jīng)費(fèi)投入，廣泛開展科技合作，引進(jìn)必要技術(shù)，努力提高老產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品研發(fā)能力，掌握石油和化學(xué)工業(yè)需求量大面廣的各類重型容器和關(guān)鍵大型機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)能力和核心制造技術(shù)； ?3．提高裝備行業(yè)從業(yè)人員的敬業(yè)精神和技術(shù)素質(zhì)，更新改造陳舊設(shè)備，加強(qiáng)科學(xué)管理，調(diào)整企業(yè)結(jié)構(gòu)，提高勞動生產(chǎn)率； ?提高產(chǎn)品的質(zhì)量，關(guān)注和瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)過程裝備制造業(yè)的動態(tài)，在競爭中保持自身的優(yōu)勢。 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟待升級問題 裝備制造業(yè)的發(fā)展是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要研究單位、設(shè)計(jì)單位、制造企業(yè)、安裝企業(yè)和用戶的密切配合。 ?缺乏核電發(fā)展長遠(yuǎn)和總體性規(guī)劃，管理體制和機(jī)制不順 ,管理法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善，系統(tǒng)性和可操作性差。按一般估計(jì)，依投資比例，針對 30萬千瓦核電機(jī)組，中國核設(shè)備的國產(chǎn)化能力可達(dá) 70%或更高 。 核電的主要設(shè)備包括核島設(shè)備、常規(guī)島設(shè)備、電站輔助設(shè)備等。 截至 2022年年底，我國核電機(jī)組容量僅占電力總裝機(jī)容量的 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平 17%，同時(shí)，我國核電發(fā)電量僅為 910萬千瓦，核發(fā)電量占比僅為 2%，在 30多個(gè)核國家中排名倒數(shù)第一。 ④大型干燥機(jī)、過濾機(jī)及離心機(jī)的專業(yè)化和系列化。 我國每年煉化項(xiàng)目的投資額達(dá) 700億元左右，據(jù)粗略估算，每年裝備采購額可達(dá)約 300億元。 ?面向新材料技術(shù)的過程裝備 ?高溫及高溫耐腐蝕合金 ?超低碳型鎳鉬鉻系鎳基耐蝕材料 ?無機(jī)非金屬材料陶瓷材料 ?新型高分子材料 ?高性能復(fù)合材料 過程裝備技術(shù)發(fā)展趨勢 ?面向再設(shè)計(jì)再制造工程的過程裝備 ?基于全壽命周期管理理念的退役設(shè)備再利用技術(shù) ?基于壽命評估技術(shù)的在役設(shè)備延壽及改造技術(shù) ?基于納米表面工程的創(chuàng)新維修技術(shù) ?面向高技術(shù)過程的過程裝備 ?服務(wù)先進(jìn)的能源與環(huán)保技術(shù) ?服務(wù)納米材料制備技術(shù) ?服務(wù)超臨界流體技術(shù) 發(fā)展趨勢 ★ 領(lǐng)域拓展 —— 學(xué)科交叉與相互滲透 ●重視 與過程工藝的結(jié)合 —— 各校不同選擇優(yōu)勢、特色領(lǐng)域 △重視環(huán)境保護(hù)，開發(fā)高效節(jié)能設(shè)備 △關(guān)注潔凈能源（煤、天然氣、生物質(zhì)、氫能等），開發(fā)配套新設(shè)備 △了解生物、醫(yī)藥化工的特點(diǎn)，開發(fā)特種設(shè)備 △與＜新材料＞工程結(jié)合，開發(fā)能批量生產(chǎn)的新設(shè)備 ● ＋ ＋ 的綜合 可預(yù)測性，高可靠性 （從宏觀預(yù)測到微觀預(yù)測的不同尺度品質(zhì)預(yù)測與控制） 材料學(xué) 機(jī)械力學(xué) 檢測控制學(xué) 宇觀尺度（ ≥103）（環(huán)境，大氣，海洋，土壤） （ megascale） 宏觀尺度（ 10~103）（裝置，工廠） （ macroscale） 介觀尺度（ 102~10）（設(shè)備） （ mesoscale） 微觀尺度（ 106~102）（氣泡，顆粒，液滴，渦） （ microscale） 納米尺度（ 1010~107）（分子過程，活性晶格） （ nanoscale） 分子尺度（ 1015~1011）（分子運(yùn)動） （ Molecularscale） 系統(tǒng)集成 ← 放大設(shè)計(jì) ← 機(jī)理模型 ★ 尺度延伸－－研究對象的多尺度分析 ★ 方法提升 —— 高新技術(shù)的應(yīng)用 ● 方法關(guān)聯(lián)： 微觀機(jī)理 建立多尺度模型 光電核技術(shù) 信息技術(shù) 現(xiàn)代數(shù)學(xué) 實(shí)驗(yàn) 理論 計(jì)算 數(shù)值模擬 優(yōu)化放大設(shè)計(jì)與控制 ● 建立各尺度的數(shù)模及其關(guān)聯(lián) ▲微觀尺度 —— 機(jī)理分析 —— ?分形結(jié)構(gòu)，多相結(jié)構(gòu)， 界面現(xiàn)象，相間傳遞 …… ▲介觀、宏觀尺度 —— CFD—— ?流動形態(tài)，傳遞行為， 與反應(yīng)的耦合，非穩(wěn)態(tài)，極端條件 …… —— ?放大設(shè)計(jì) ▲宏觀、宇觀尺度－－動態(tài)模擬 —— ?系統(tǒng)集成，優(yōu)化調(diào) 控，環(huán)境協(xié)調(diào) …… ● 微觀信息的獲得 —— 非介入測量新技術(shù) △核磁共振 （ NMR） —— 顆粒團(tuán)聚，氣泡變形，結(jié)晶過程 …… △層析技術(shù) （光、聲、阻抗、射線） —— 多相流動特性， 過程在線檢測 …… △顆粒示蹤技術(shù) （熒光，射線，正電子淹沒） —— 顆粒運(yùn)動分析 …… △原子力顯微鏡 —— 表面結(jié)構(gòu) …… △三維激光掃描顯微成象技術(shù) —— 局部的動量，熱量，質(zhì)量傳遞 …… ● 新計(jì)算方法與工具 △神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法，模糊分析，隨機(jī)分析，混沌分析等 △系統(tǒng)集成優(yōu)化 —— 夾點(diǎn)技術(shù)，用分析 △千億次級并行計(jì)算 萬億次級超級計(jì)算機(jī) ★ 過程強(qiáng)化 —— 設(shè)備的高性能化 ●過程復(fù)合 —— 反應(yīng)與蒸餾，反應(yīng)與吸附，反應(yīng)與結(jié)晶 —— 在一個(gè)新設(shè)備內(nèi)同時(shí)完成幾個(gè)傳統(tǒng)設(shè)備的功能。 —— 三維動態(tài)模擬（應(yīng)力應(yīng)變場、溫度場、流場等） ?虛擬設(shè)計(jì)與制造 —— 射線斷層掃描實(shí)時(shí)成象和人工智能系統(tǒng)的結(jié)合 ?裝備內(nèi)多相動態(tài)過程，裝備缺陷檢測識別與壽 命預(yù)估等 —— 先進(jìn)制造技術(shù) —— 數(shù)字化，信息化，智能化的制造過程 —— 極端制造（極大，微納，高精，苛刻） ◎ 新材料對裝備性能的提高 ● 防腐蝕材料 —— 加氫反應(yīng)器從冷壁到熱壁，陶瓷與鋼的復(fù)合，塑 料與鋼的復(fù)合，自蔓延防腐技術(shù)，焊接熱影響區(qū) 的防止應(yīng)力腐蝕等。 撞擊流技術(shù) 撞擊流 (Impinging Streams, IS)的概念由 Elperin首先提出 ， 但其應(yīng)用可追溯到20世紀(jì) 50年代初開發(fā)的 KoppersTotzek粉煤氣化爐 。 脈動燃燒干燥技術(shù) 實(shí)驗(yàn)表明 ， 對咖啡 、 工業(yè)廢液等物料的干燥 ， 在 產(chǎn)品 。耦合分離技術(shù)還可以解決許多傳統(tǒng)的分離技術(shù)難以完成的任務(wù)，因而在生物工程、制藥和新材料等高新技術(shù)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。人們期望通過化工過程強(qiáng)化使化學(xué)工業(yè)的面貌在 21世紀(jì)取得巨大的變化。在利用新型塔內(nèi)件改造原油常減壓、乙烯和合成氨等生產(chǎn)裝置方面，國內(nèi)外都已取得了明顯的進(jìn)展，提高了效率，降低了能耗，經(jīng)濟(jì)效益顯著。自此，人們對化工過程強(qiáng)化的認(rèn)識達(dá)到前所未有的高度，期望通過過程強(qiáng)化使化學(xué)工業(yè)的面貌在 21世紀(jì)發(fā)生巨大變化。 ? 過程強(qiáng)化的歷史最早可追溯到上世紀(jì) 70年代末。 1995年召開的第一次化工過程強(qiáng)化國際會議上 , 化工過程強(qiáng)化是指在生產(chǎn)能力不變的情況下，能夠顯著減小化工廠體積的措施。因此，人們力圖靈活應(yīng)用化學(xué)工程的原理和方法， 致力于過程強(qiáng)化，即通過技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)工藝流程，提高設(shè)備效率，使工廠布局更緊湊，單位能耗更低，三廢更少 。我國化學(xué)工程研究和應(yīng)用也取得了重大的進(jìn)展。所以過程強(qiáng)化是國內(nèi)外化工界長期奮斗的目標(biāo)， 也是化學(xué)科學(xué)和工程研究的主要成果之一。 ? 我們的生活與化學(xué)工業(yè)息息相關(guān)，醫(yī)藥、塑料、橡膠、汽油等都是化學(xué)工業(yè)制造的，這些工業(yè)是高利潤的產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟(jì)的支柱，但在這些產(chǎn)品的 化工生產(chǎn)過程 中所存在的 高能耗、高污染 等問題一直以來都是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展首要解決的問題。 ● 帶保溫層的壓力容器在役檢測 —— 脈沖或低頻渦流檢測 （有無腐蝕） —— 鐵磁材料伸縮聲發(fā)射檢測 —— 低頻（ 50500KHz）超聲檢測 （腐蝕，裂紋） ●先進(jìn)的安全評定技術(shù) —— 綜合應(yīng)用定量金相技術(shù)、概率斷裂力學(xué) 評定技術(shù)、模糊綜合評判等壽命予測與 延壽技術(shù) —— 缺陷自動識別與計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)（不需 試件而在設(shè)備上直接評定） —— 裂紋分形效應(yīng)、失效整體概率分析等綜 合評定技術(shù) ◎ 石化機(jī)泵故障診斷與自愈技術(shù) 機(jī)械學(xué) +動態(tài)傳感 +計(jì)算機(jī)分析 ●大型機(jī)泵的振動監(jiān)測與頻譜分析，判定故障性質(zhì)與等級 ?全息譜方法綜合測定每階頻率分量上的振動形態(tài) ●基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)泵故障檢測系統(tǒng) ●故障診斷專家系統(tǒng) —— 復(fù)合振動、聲發(fā)射、油液分析等多種 診斷的綜合，等效均衡損傷的壽命預(yù) 測準(zhǔn)則，時(shí)域相位互斥診斷法，共同 頻率分析法等。 ◎ 工業(yè)污水的處理回用 ● 工業(yè)污水 －－全球 4260億 m3/年，我國 m3/年（ %） 人均占有水量－－我國只有世界平均值的 1/4 工業(yè)用水有效率－－我國只有 10%，耗水率為世界平均值的 5倍 ●石油化工廠內(nèi)： 噸油耗水－－世界平均 ，我國 噸油排污水－－世界平均 ，我國 工業(yè)污水回用率－－美 80%，日 83%，我國只有 1020% 汽提脫硫塔 脫非乳化油 脫乳化油 脫有機(jī)物 新工藝： 多管旋流器 輔料精濾 生物膜過濾 （＞ 5μ m， 10mg/L） 聚結(jié)膜過濾 微泡環(huán)流氣曝塔 （ ，＜ 5mg/L） （占地 1/10） ● 水處理技術(shù) 傳統(tǒng)工藝： 隔油池 溶氣氣浮 曝氣池生化處理 （＞ 100μm） （ 25100μm） 充分顯示：先進(jìn)裝備的功效！ ◎ 固體廢棄物的再資源化 ●廢輪胎－－低溫粉碎作再生橡膠制品 ●城市垃圾油－－生物柴油 ●垃圾焚燒無害化處理－－產(chǎn)汽發(fā)電 （ 7億噸 /年） ●農(nóng)業(yè)秸桿水解 —— 沼氣，乙醇，生物柴油 （ /年） ◎ 緊迫性 －－ 我國人口占世界總?cè)丝诘?22%，而石油儲量只 占世界的 2%，煤炭只占世界的 11%，人均能源 占有量只有世界平均的 23% －－單位 GNP能源卻為美國的 2 ～ 3倍，日本的 10倍。 （ 3）、生態(tài)環(huán)境保護(hù)呼喚先進(jìn)裝備 ◎ 放空氣體的凈化－－煙氣除塵脫硫，酸性氣除酸等 ● 干法除塵－－旋風(fēng)分離（ 7 ～ 8μm ， 80 ～ 100mg/m3）， 靜電除塵（ 1μm， 30mg/m3）， 過濾（布袋、濾管、移動床） ●干法脫硫－－移動床（反應(yīng)吸附介質(zhì)不再生，需資源化） －－循環(huán)流化床（反應(yīng)吸附介質(zhì)可再生） ●濕法除塵脫硫一體化 －－文氏管洗滌器（壓降高，耗水少） －－噴霧吸收塔（壓降小，耗水多） －－泡沫吸收器（壓降與耗水適中） －－環(huán)流反應(yīng)吸收器（效率高，壓降高，耗水少） ●低 NOX燃燒器 ◎ 放空尾氣的資源化 ● 煉廠干氣的水蒸汽重整制氫 —— 高溫轉(zhuǎn)化爐，變壓吸附器，中空纖維膜分離器 ●水合物生成法分離氣體 —— 逐級分離出 H2， CH4， C2H4等。 酸雨危害全國 40%以上面積，農(nóng)業(yè)損失高達(dá) 37億元 /年。 ? 微化工系統(tǒng)是指通過精密加工制造的帶有微結(jié)構(gòu)（通道、篩孔及溝槽等）的反應(yīng)、混合、換熱、分離裝置，在微結(jié)構(gòu)的作用下，可形成微米尺度分散的單相或多相體系的強(qiáng)化反應(yīng)和分離過程。也提出了采用微觀尺度逐步進(jìn)料、局部供熱、細(xì)微局部調(diào)控過程參數(shù)，采用微型裝置結(jié)合微波、超聲等特種形式能，獲得在線信息。 美國杜邦公司的科技人員采用多尺度輸入過程設(shè)計(jì)，建立起微觀裝置概念及微型技術(shù)，成功地從表面科學(xué)的測試數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出商業(yè)化反應(yīng)器。 ▲