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【中国科技网】柴天佑:带着“问题”去创新
作者:郝晓明 编辑:李晨 来源:中国科技网 更新日期:2017-09-14 浏览次数:次 字体:

  “我们不缺生产自动化,缺的是能够面向未来发展的绿色、高效、智能的复杂工业制造全流程一体化控制系统。”面对传统制造业转型升级对流程工业也就是生产自动化的迫切需求,中国工程院院士、流程工业综合自动化国家重点实验室主任、东北大学柴天佑教授提出,以难以建立数学模型的复杂工业系统为背景,从工业制造领域亟待解决的智能生产过程中提炼出重大科技问题,从而在大型全流程生产线上建立起节能、降耗、高效的综合自动化示范系统。
  人工转智能 让企业获利过亿元
  我国是世界上门类最齐全、规模最庞大的流程制造业大国,而流程工业又是高度依赖资源、高能耗、高污染行业,特别是在钢铁、有色、选矿等领域的生产过程中,具有多变量强耦合强非线性,难以建立起数学模型,整个生产流程基本处于人工金字塔式的控制与管理。如何突破“三高”瓶颈,优化企业综合生产指标,实现生产管理扁平化和精细化,是流程工业综合自动化国家重点实验室(以下简称“实验室”)主攻方向。
  在柴天佑院士的带领下,实验室形成了“企业需求-学术研究-技术创新-成果应用”的科技创新体系,成为我国工业过程综合自动化领域中最有影响力的研究团队,为我国工业企业创造出巨大的经济效益。他们通过建立数据驱动的建模、控制、优化理论和方法,在我国大型全流程生产线上,成功建立起多个综合自动化示范系统。
  酒泉钢铁集团选矿厂是我国选矿行业自动化水平最高的企业,工作人员只需在生产主控室里,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。
  “而在改造前,选矿厂里皮带运输要用对话机,四层楼高的竖炉则要靠人工进行看火控制,整个运行过程基本是凭借现场的工程师的多年经验来把握。” 提起这个项目,柴天佑院士的学生、岳恒博士记忆犹新:没有任何经验可供借鉴,试验过程中甚至感到无望想过放弃,但在柴院士的坚持下,我们用了3年多的时间,克服种种困难终于完成了。
  改造后的酒钢选矿厂再造工业流程实现了对生产各个环节的优化控制,企业操作人员减少了50%,能源消耗减少了20%,每年节电725.40万千瓦时,该厂也一跃成为我国选矿行业自动化水平最高的企业,并产生上亿元的经济效益。
  解题答疑 科研成果就地转化
  在大型钢铁企业,常能看到柴天佑院士和他的学生们如普通工人一样,在高温生产线上观察生产情况,企业的技术人员也常会将“疑难杂症”直接“抛”给他们,“科研人员要有‘人气’就得沉得下心、多接地气,带着企业的需求做科研,在不断积累中为企业寻找问题的破解之路。”这是柴院士对自已、也是对学生们的要求。他认为,科技创新的源头就是发现“问题”。
  钢水测温技术曾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,如何能在介质温度高(1460℃~1600℃)、侵蚀性大、烟尘等恶劣条件下,满足高测量精度、高可靠性和低成本的苛刻要求?
  在柴院士的指导下,实验室谢植教授历经多年研究,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,达到了国际领先水平,被誉为“堪与当年冶金一大发明的钢液浓差定氧相媲美”的技术成果。目前,在全国排名前50位的钢铁企业中,有47家企业应用该项技术。
  “以社会需求为牵引,把科学研究与人才培养以及生产一线相融合,把探索科学问题与解决国家重大问题相结合,面向新型工业生产自动化的智能需求,以原创性基础研究支撑应用研究为方向,持续不断地提高科学理论服务社会经济的深度和广度。”这是柴天佑院士和科研团队始终秉持的创新理念。
  走出国门 为外国企业设计自动化系统
  他们为郑州铝厂70万吨拜耳法氧化铝生产线设计的综合自动化系统,打破了国外对氧化铝生产控制软件的垄断,实现了氧化铝生产过程中的原料磨制、管道化溶出、种分分解、蒸发等11道工序的全流程优化控制;在中石油和中石化的20多个省份的21条管线、100多输油站、总长达5000多公里的管道上,输油管道泄漏监测系统得到应用后,每年可为企业创造直接经济效益4亿元以上。
  而这些项目,仅仅是该实验室500多项纵横科研项目中的一小部分。5年来,实验室共承担纵向科研项目500余项,总经费达4.96亿元,一些创新成果更是走出国门,应用在重大自动化工程中。
  巴布亚新几内亚瑞木镍钴项目是中国企业在海外投资最大的有色矿业项目,凭借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控制工程,他们研发的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,以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,研究成果在国际自动化控制领域的权威期刊IEEE TCST上发表。
  “这个项目不仅仅代表实验室的科研实力,更代表着我国工业流程在全球自动化控制领域中的技术水平。”柴天佑院士说,实验室不仅要把论文写在生产一线上,为我国流程制造业由“制造大国”向“制造强国”提供科技支撑,更要成为国际知名的国家流程工业综合自动化创新基地。
  新闻来源 http://www.stdaily.com/cxzg80/kebaojicui/2017-08/14/content_567873.shtml

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