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【中国科学报】东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室:让“中国智造”惊艳全球
作者: 杨明 段亚巍 温才妃 编辑:李晨 来源:中国科学报 更新日期:2017-09-05 浏览次数:次 字体:

 

  国际自动控制联合会(IFAC),全球控制技术的顶级学术组织,其名下会刊《控制工程实践》也是该领域的顶级会刊,会刊设立的“最佳论文奖”一直是自动控制领域学者追求的荣耀。
  在近年召开的IFAC世界大会上,有一支中国团队,惊艳了全球自动控制领域同行。
  在2014年的第十九届IFAC世界大会上,一篇作者单位为国内单位、论文作者全部是国内学者的论文首次入选“最佳论文奖”。这一文章是他们围绕选矿生产线综合自动化工程项目中的耗能设备——竖炉的运行优化控制问题,而撰写的《竖炉焙烧过程优化运行的混合智能控制》,实现了我国学者独立获得该奖项的零突破。他们针对混合选别浓密过程的控制问题提出的区间串级智能切换控制方法获最佳应用论文提名奖,所在单位成为本次会议上国内唯一获奖单位。
  ……
  这支团队来自于东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室(以下简称“实验室”)。多年来,实验室面向国家流程工业高效化与绿色化的重大需求,以实现智能优化制造为目标,在大型全流程生产线成功建立节能降耗效果显著的综合自动化示范系统,为工业化和信息化深度融合树立了典型示范。
  一个个“唯一”、一项项“首次”,在国际控制领域立起了“中国智造”的金字招牌。
  我们缺的是综合自动化
  “十年前,选矿厂里皮带运输要用对话机,四层楼高的竖炉要依靠人工看火控制,而整个运行过程基本靠现场的工程师凭多年经验来把握。”提起与酒钢选矿厂的合作项目,实验室教授岳恒记忆犹新。
  如今,在我国选矿行业自动化水平最高的企业里,工作人员只需要在生产主控室,就能实现对矿石布料、竖炉焙烧、磨矿、磁选和浓缩脱水等全流程的优化控制,完成计划调度、成本控制等生产过程管理与过程控制的集成。
  我国是世界公认的制造业大国,制造业要从价值链低端向高端跃迁和攀升,就一定要解决能源消耗大、生产成本高、环境污染严重等瓶颈问题。提高流程工业生产的综合自动化水平,是实现高效化和绿色化的必由之路。
  “我国不缺自动化,缺的是综合自动化。”在东北大学教授、中国工程院院士柴天佑看来,提高自主创新能力,不断地进行技术创新,就是中国制造实现“弯道超车”的关键所在。
  “科技攻关,没有捷径,关键是有没有战胜困难的信念和勇气。”这是柴天佑教育工作人员和学生的一句口头禅。在他的带领下,岳恒、丁进良等一批科研人员咬紧牙关,经过3年的不懈努力,实现了对生产各个环节的优化控制,操作人员减少50%,消耗减少20%,全厂节电725.40万千瓦时/年。
  柴天佑等六位院士一致认为,“该系统是采用综合自动化技术改造提升传统产业,整体技术水平国际先进,是用信息化带动工业化、走新型工业化道路的成功范例。”
  以社会需求为牵引
  “创新需要在不断的积累过程中,寻求技术难题的破解之路。” 柴天佑说。
  钢水测温技术曾经是困扰钢铁冶金领域的一大难题。铂铑热电偶太贵,“消耗式热电偶人工间断式测温”又难保准确性。如何在介质温度高、侵蚀性大、烟尘和高温环境等恶劣条件下,满足高测量精度、高可靠性和低成本的苛刻要求?
  实验室教授谢植经历了二十年如一日的研究后,提出了黑体空腔式钢水连续测温方法,实现了钢水温度的连续测量,被国际上誉为“堪与当年作为冶金一大发明的钢液浓差定氧媲美”,具有划时代的意义。目前,全国实力前50位的钢铁公司中,有47家在使用该技术。
  这些成果是实验室瞄准国家重大战略需求,坚持“把论文写在大地上”最有力的印证。
  在江西金世纪新材料公司的稀土生产线上,由于使用了实验室开发的智能优化控制系统,成功地使稀土金属直收率提高了1.15个百分点,稀土产品合格率提高了2.3个百分点。
  在胜利、中原、齐鲁等油田,实验室开发的“输油管道泄漏监测系统”得到了广泛应用,产品已在中石油和中石化集团20多省份的21条管线、100多个输油站、总长达5000多公里的管道成功投入应用,每年为企业创造直接经济效益4亿元以上。
  这只是实验室500余项纵横科研项目中的一小部分。“科学创新必须以社会需求为牵引,把探索科学问题与解决国家重大问题结合起来,以原创性基础研究支撑应用研究的方向,持续不断地提高理论服务社会经济的深度和广度。”柴天佑说。
  把“战场”开辟到国外
  巴布亚新几内亚瑞木镍钴项目的矿石资源储量约为1.43亿吨,其中已探明及可控的资源储量超过7800万吨,是一个世界级的大型红土镍矿。凭借在工业流程领域的绝对优势,实验室中标了该项目中规模最大的冶炼厂区全流程自动化工程。
  据实验室教授岳恒介绍,项目组克服了恶劣环境的不利影响,针对瑞木镍钴生产全流程,研发了基于全生命周期的镍钴冶炼全流程一体化控制系统实验平台和测试平台及镍钴冶炼全流程自动控制系统,使得浸出率和回收率指标显著提升。
  实验室将这一系列应用成果以长文形式在控制领域顶级期刊《国际电气电子协会汇刊控制系统技术》上发表,得到了国际同行的公认。
  “在这个项目中,我们不仅要展示我们的实力,更要在国际自动控制领域树立起中国的一面旗帜。”岳恒说。
  越南煤炭矿产集团林同氧化铝厂是越南第一个氧化铝厂项目,在越南备受瞩目。实验室承担了该厂全流程一体化综合自动化系统的硬件集成和软件开发工作,在最短时间内采取最优化方案,使铝厂实现管理流程最优化、降能增效最佳化。
  2016年,该技术在越南仁基氧化铝厂再次实施,为该厂带来了显著的经济效益和社会效益。“实验室在越南亮出了‘中国自动控制’的靓丽名片。”柴天佑说。
  “我们不仅要结合企业的实际需求提炼科技难题,通过技术创新攻克难题,而且要开展深入的学术研究,在国际顶级期刊发表高水平的论文,让中国的控制技术跻身世界领先行列。”实验室副主任丁进良说。
  目前,实验室在国际上率先提出的决策与控制一体化的生产全流程集成优化控制方法,成功应用于国内赤铁矿选矿生产线、巴布亚新几内亚瑞木镍钴冶炼、越南氧化铝生产等重大自动化工程中,显著提高金属回收率和精矿品位指标。研究方向被写入国际自动控制联合会引领未来自动化发展方向白皮书《面向人类未来的系统与控制》,作为未来国际自动化发展方向之一。
  “中国智造”再度惊艳全球……
  新闻来源 《中国科学报》 (2017-09-05 第8版 科创)

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