化工过程机械学术前沿报告

化工过程机械学科前沿目录第1章绪论2.1.1化工过程机械简介2.1.2化工过程机械国内外现状 21.2.1国内行业现状2.1.2.1国外研究现状 2.1.3化工过程机械发展方向 3.第2章A+类学校3.2.1浙江大学.3.2.1.1浙江大学化工过程机械学科发展 32.1.1浙江大学化工过程机械学科团队 42.2北京化工大学8.2.2.1北京化工大学化工过程机械学科发展 82.2.2北京化工大学化工过程机械专业主要导师 92.2.3北京化工大学诊断与自愈工程研究中心 11第3章A类学校1.43.1华东理工大学 1.43.1.1华东理工大学化工过程机械学科发展 143.1.2华东理工大学化工过程机械专业导师 153.1.3华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室 173.2南京工业大学1.83.2.1南京工业大学化工过程机械学科发展 183.2.2南京工业大学化工过程机械专业导师 183.3天津大学223.3.1天津大学化工过程机械学科发展 2 23.3.2天津大学化工过程机械专业导师 2 3第4章B+类学校244.1大连理工大学 244.1.1大连理工大学化工过程机械学科发展 244.1.2大连理工大学化工过程机械专业导师 244.2华南理工大学264.2.1华南理工大学化工过程机械学科发展 264.2.2华南理工大学化工过程机械专业导师 26第 5 章 Heriot-Watt University285.1 About Heriot-Watt285.2 School of Engin eeri ng and Physical Scie nces28.5.3 Mecha ni cal Engin eeri ng295.4 Mai n Articles30致谢31.第1章绪论1.1化工过程机械简介化工过程机械学科属于动力工程及工程热物理一级学科，主要研究 化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境 工程、食品及制药等流程性工业中处理气、液和粉体材料必需的设备和 机器。例如，过程工业中的传热设备及节能技术的研究；化工单元传质 设备和相分离设备研究；化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监 控；压力容器及管道的设计、制造和安全保障的技术研究；过程设备的 腐蚀、损伤与延寿技术的研究；非金属材料成型加工技术与设备的研究， 等等。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的涵盖多种学科 的交叉型学科。固体力学、流体力学、热力学、传热学、传质学和化工 过程原理等学科的基础构成本学科的重要理论基础。本学科与其一级学 科中的其它二级学科有着相同的学科基础和内在联系，并和其它一级学 科如机械工程、化学工程与技术、轻工技术与工程、食品科学与工程、 材料科学与工程、环境科学与工程等学科相互交叉与渗透。12化工过程机械国内外现状1.2.1国内行业现状化工机械行业长期处于亏损边缘。现代大型石油化工装备大量进口 是造成行业经济效益低下的主要原因之一。近两年化工机械出现的产销两旺的爆发行情，一举扭转了化工机械 行业亏损局面。主要原因有以下三方面，一是市场对化工设备的需求量 突然放大，为石化设备行业带来转机。例如，因原油紧缺价格上涨，为 在炼油过程中获得更多轻质油（液化气、汽油、煤油、柴油、润滑油等），炼油企业掀起建设或改造石油加氢装置的高潮。二是技术进步促使经济 效益提高。近来一批新技术、新产品的研制成功提高了我国石油及化工 设备在国际和国内市场上的竞争能力。三是石油及化工机械行业经济效益提高更主要是源于行业结构调整和企业改制取得进展。TEXAS A&M 和美国 CSI公司、1.2.1国外研究现状在装备诊断工程方面，美国的ENTEKIRD 公司以及日本新日铁高砂研究所一直处于领先水平。在压力 容器技术领域，美国的PVRC代表国际先进水平，其负责制定的压力容器设计规范已被世界各国广泛采用。在装备密封技术上，加拿大蒙特利 尔理工学院一直处于领先地位。在高效分子蒸馏技术方面，德国的GEA公司在全球最有影响。在过程机械CAE领域，美国威斯康星大学的CAE中心在世界范围影响最大。在高聚物加工技术及装备领域，德国亚琛工 业大学的塑料加工研究所、德国斯徒加特大学的塑料工程研究所和奥地 利等研究的成型装备一直是首选；在现代前沿的聚合物加工过程数值计 算与模拟方面，澳大利亚的MoldFlow公司和日本处于领先水平。在高效石油化工过程机械方面，俄罗斯莫斯科石油大学和石油化工学院和美国 及加拿大等处于先进水平。在过程智能检测与先进控制工程方面，美国 的 Georgia In stitute of Tech no logy、Purdue Un iversity、美国国家仪器公司（NI）虚拟仪器研究中心USA、Honeywell公司和德国西门子公司及日本横河都居世界领先水平。13化工过程机械发展方向当代石油化工过程装备与控制工程领域的发展方向是使过程装备高 效率、高自动化、安全可靠、数据参数自动监控、在线测量和预报、系 统故障远程诊断与自愈调控，其主要的研究方向有：研究故障产生规律 及早期发现故障的征兆信息，研究故障信号处理及识别特征，应用振动、 红外、油液分析、涡流、绝缘、超声、声发射、X射线、噪声等多种技术诊断、预测工业装备故障，装备状态检测诊断及控制一体化系统、主 动控制系统，压力容器技术，装备密封技术，高效分子蒸馏技术，过程 机械CAE，高聚物加工技术及装备，过程智能检测与先进控制工程等。第2章A+类学校2.1浙江大学2.1.1浙江大学化工过程机械学科发展浙江大学化工过程机械学科由我国著名学者王仁东教授等创建于1953年，是我国最早建立化工过程机械专业之一，同时是我国最早的化工过程机械硕士点、博士点、博士后流动站和国家重点学科。学科于1961年开始招收研究生，1982年获首批博士学位授予权，1986年首批设立博士后流动站，2002年被评为全国首个化工过程机械国家重点学科，2008年被评为首批过程装备与控制工程国家特色专业，现设立有n高压过程装备与安全教育部工程研究中心I和V国气瓶标准化技术委员会车用高压燃料气瓶分技术委员会II,是国家一211工程I和一985科技创新平台重点建设的学科。目前，浙江大学化工过程机械学科已形成过程装备瞬态技术、先进能源装备与安全技术、过程装备数字化设计控制技术、过程装备节能与 环保技术、特种流体机械、高速旋转机械等研究方向；并形成了特色鲜 明的研究团队，包括：（1）郑津洋团队，主要研究方向为先进能源装备与安全技术；（2）金志江团队，主要研究方向为过程装备节能与环保技 术；（3）王乐勤团队，主要研究方向为特种流体机械；（4）吴荣仁团队，主要研究方向为高速旋转机械。学科在过程装备瞬态技术、先进能源装备、过程装备安全与虚拟仿真重构技术、过程装备数字化技术、基于过程强化的过程装备集成与控 制技术、大型高速旋转机械等方面具有鲜明的特色，取得了一系列国际 先进、国内领先的科研成果，掌握了多项具有自主知识产权的核心技术， 在解决国民经济建设和国防安全的若干重大问题中发挥了关键作用。学科拥有承压设备性能综合试验系统、智能化疲劳性能综合测试装 置、噪音测试和分析系统、三坐标测试和分析系统、大型高速旋转机械 综合测试平台、超高速试验台、智能化疲劳性能综合测试装置、小型管 道液力涡轮水力性能实验平台、特种离心泵试验装置平台、1000m水深旋转密封试验装置平台、高性能应力测试仪、高压密封试验系统等国际 先进的硬件设施， 以及 ANSYS、MSC、FLUENT、IDEAS、UNIGRAPHICS 等大型商用软件，可对各种瞬态过程、大型高速旋转机械综合性能、承 压设备综合性能、噪音、过程流体机械性能等进行测试和分析，可进行 各种复杂系统的建模、仿真、事故的虚拟重构，可实施概念化设计、虚 拟样机性能评价、复杂结构逆向反求等现代设计理论和方法。2.1.1浙江大学化工过程机械学科团队2.1.1.1郑津洋团队研究方向：高压技术和设备先进能源储运技术和设备承压设备数字化技术高风险设备安全承担科研项目：主持863目标导向课题973子课题国家自然科学基金国家科技支撑计划子课题等国家级课题10多项省部级课题多项近期发表的主要论文：奥氏体不锈钢深冷容器室温应变强化技术.压力容器，2010,(8)摘要：随着低温液化气体的日益广泛应用，深冷容器的需求量不断增加。在安 全的前提下，实现深冷容器的轻量化，对于节能降耗具有重要意义。采 用室温应变强化技术可以提高奥氏体不锈钢的屈服强度，显著减薄奥氏 体不锈钢制深冷容器的壁厚，减轻重量。中国、美国、德国、澳大利亚 等已将该技术用于制造奥氏体不锈钢深冷容器。在简要介绍室温应变强 化技术发展历史、标准和优点的基础上，着重分析讨论了该技术推广应 用中遇到的常见问题。两种典型形状装药的近场爆炸载荷研究解放军理工大学学报：自然科学版,2010,11(4):462467摘要：为了研究装药形状对近场爆炸载荷的影响，采用数值方法分析比较了球形和圆柱形(长径比为1)2种典型形状装药中心起爆情况下的近场爆炸载荷。结果表明：球形装药产生的爆炸载荷分布均匀，爆炸波以球面形式向各个方向传播；圆柱形装药产生的爆炸载荷存在着明显的方向性，爆炸波呈空间十字形分布，爆炸波沿装药轴向的传播速度和超压峰值大于径向；比例距离小于1.1 m/kg1/3时圆柱形装药轴向和径向爆炸载荷大于球形装 药;离爆心比例距离小于 2.5 m/kg1/3的区域可以视为爆炸近场，装药形状对该区域内的爆炸载荷有显著影响。高压容器双锥环密封径向间隙的研究.润滑与密封，2010，(8)摘要：针对高压容器双锥密封结构实际应用中泄漏事故，根据高压容器双锥密封结构密封机制，提出螺栓力、双锥环径向间隙及垫片应力在升压过程中皆 存在一个拐点，此时的最小密封比压是导致双锥密封泄漏的主要因素。通 过分析操作工况主螺栓载荷和主螺栓预紧力，推导出双锥密封结构操作工况回弹量和密圭寸比压公式，求出双锥环与端盖支撑面刚产生尚未产生径向间隙的拐点压力和此时的最小密封比压；以最小密封比压为目标函数 ，并考虑双锥环屈服和失稳两项约束，求得高压容器双锥环密封最佳径向间隙范围，并建议GB150对径向间隙取值的修改。 结果表明，双锥环密封泄漏与 软垫选择、双锥环几何尺寸、双锥环初始径向间隙等有关，其中对密封性起关键作用是双锥环几何尺寸。2.1.1.2金志江团队研究方向：过程装备安全评估、寿命预测、失效分析技术研究；过程装备集成与优化技术研究；过程装备节能与环保技术研究。研究项目：基于海洋温差能的海水淡化技术研究，国家863项目；化工生产后处理过程-五合一 I集成装备的研制与应用，浙江省重大科技攻 关项目；船舶装备及其控制系统的研究与应用，重大横向项目(包括国际合作项目)；重大过程装备典型事故发生机理研究，浙江省自然科学基金项目；压力管道组合管件模块化设计及其专用装备的开发，重大横向项目(包括国际合作项目)。近期发表的主要论文：基于VB6.0的AutoCAD先导式截止阀设计软件开发.化工机械，2010,(3)摘要：介绍了先导式截止阀的工作原理和优越性。重点阐述了以VB6.0为开发环境、运用 ActiveX Autom ation提供的接口，实行AutoCAD的先导式截 止阀专用软件二次开发的过程及关键步骤，探讨了阀门图形参数化设计和数据库建立的方法与途径，并给出了部分程序代码和例证，实践应用效果良好。内压作用下椭圆管道应力及极限载荷数值分析化工机械,2010,(3)摘要：采用有限元方法分析含椭圆度的管道在内压作用下的应力分布和塑性极限载荷，考察不同椭圆度、壁厚以及管径条件下，管道应力分布和极限载荷值的变化。结果表明，含椭圆度管道的最大应力随椭圆度的增大而迅速增 大,管道极限载荷值随椭圆度增大而线性减小，椭圆度、壁厚及管径对管道的安全性有很大影响。2.1.1.3王乐勤团队研究项目：1. GFJG-E80695，核工业第二研究设计院200712302. 水利旋转机械中非定常流动及控制的基础问题研究，自选课题 200812313. 大型工业油罐旋转喷射混合系统研制，宁波连通设备制造有限公司200712304.10万m3原油储罐研究近期发表的主要论文：升气管插入深度对旋风分离器内部流场影响的数值模拟化工机械,2010,(1)摘要：针对旋风分离器内部复杂的三维强湍流，在仿真过程中，采用雷诺应力模型(RSM),利用贴体网格技术，模拟得到不同升气管插入深度时的旋风分 离器内的切向速度分布、轴向速度分布和进出口压降。结果表明，当升气管插入深度减小时，会使总压力损失有所降低，但有一部分气流将从入口直接进入升气管形成短路，使旋风分离器的分离性能下降；对于特定的旋风分离器，升气管插入深度存在最优值，可保证较高的分离效率和较低的压降。卧螺离心机螺旋输送器结构强度的参数化分析机械设计,2010,(5)摘要：为指导卧螺离心机螺旋输送器关键参数的确定与结构的优化，应用有限元分析软件ANSYS建立了螺旋输送器的参数化三维有限元模型，进行结构强度分析和转子模态分析，发现螺旋输送器为刚性转子，应力最大值 出现在圆柱段叶片根部，径向最大位移出现在圆柱段螺旋叶片外缘。进一步分析了叶片厚度和半锥角等参数对转子结构强度和 固有特性的影 响，参数化分析结果表明，随螺旋叶片壁厚的减薄，应力强度和径向位移量均呈增大趋势，增大半锥角会造成总体应力强度值的提高。2.1.1.4吴荣仁团队研究项目1. 透平膨胀机叶轮超高速试验装置的研制2. 自动变速器零部件(C1234轮)旋转试验3. 柴油发动机增压部件超速自增强4. 变质量压缩机系统新型回流气阀运动特性研究5. APTP-0804-05-04机匣包容试验研究6. 透平机械叶轮强度试验研究7. 增压器整体叶轮强度试验研究近期发表的主要论文：部分行程压开吸气阀调节的理论研究流体机械，2006,34(11)摘要：针对以理想气体为介质的往复压缩机，分析了采用压开吸气阀调节后的 工作循环，推导出根据吸气阀压开时间计算排气量的公式，并定性分析 了调节后的排气量变化规律。叶轮高速旋转试验台自动控制系统开发机械工程师,2008,(2)摘要：针对原有手动高速旋转试验台自动化改造，开发了试验台自动控制系统。介绍了系统的组成、工作原理、软件设计。在Delphi编程环境下，采用第三方控件 SPComm实现工控机与智能测速仪的串口通讯。综合运用多 线程和数据库等技术，在监测转速和振动的同时，根据转动惯量不同采 用变比例积分系数的转速控制方法。对不同转子试验，系统操作简便、 满足各项工程试验要求，现已在实验室投入运行，使用状况良好。2.2北京化工大学2.2.1北京化工大学化工过程机械学科发展本学科1986年获得硕士学位授予权，1992年被列为部级(原化工部) 重点学科，2002年被列为北京市重点学科，目前是本校一211T程|建设重点学科之一。本学科还是教育部高等学校机械学科教学指导委员会副主 任委员单位和过程装备与控制工程专业教学指导分委员会主任单位。在 本校属于机电工程学院。本学科的研究工作与动力工程及工程热物理、机械工程、材料科学与工程、石油、化学工程及环境工程等领域相互渗透，尤其在机械设备 故障诊断与预知维修、高分子材料成型理论与设备、分子蒸馏技术与设 备、石油化工机械与设备、流体润滑与密封、机电一体化等方面的研究 具有鲜明的特色，并在国内外有较大的影响。在聚合物加工过程可视化研究和大型装备故障诊断等方面保持着国 际先进水平，国际间合作的科研工作持续不断。每年承担多项国家自然 科学基金、863高科技、国家各部(省)委科技攻关项目。年平均在国际 国内学术刊物和重要学术会议上发表论文100多篇，近年来获国家科技进步奖，国家各部委科技进步奖等多项。本学科在研究生培养工作中， 注重与相关学科的交叉和渗透，在研究工作与创新能力培养方面则注重 理论与实践相结合。本学科目前的研究方向：1、装备监测网络与远程诊断；2、压力容器技术；3、石油化工过程新型设备；4、流体机械；5、机械结构优化设计及理论；6、润滑理论与减磨设计；7、机电一体化技术； &非金属材料成型理论与设备。2.2.2北京化工大学化工过程机械专业主要导师2.221高金吉现任北京化工大学教授，博士生导师。曾任辽阳石油化纤公司副总 工程师，在国内工业企业率先开发应用设备诊断技术，攻克了国家重点 工程辽化试车、生产中多项关键设备重大技术难关；研制出机泵群网络 化监测诊断系统、振动诊断软件包和预知维修系统，取得重大经济和社 会效益。创建诊断与自愈工程研究中心，任北京化工大学安全科学与监 控工程中心主任，中国振动工程学会副理事长。1988年获人事部有突出贡献中青年科学专家称号。1999年当选为中国工程院院士。现在研究领域为设备诊断与自愈工程。近期发表的主要论文：离心压缩机轴位移故障自愈调控系统试验研究.机械工程学报，2010,(5)摘要：通过总结轴位移故障的特征，分析研究可倾瓦推力轴承的力学性能，提 出一种在线预测和诊断轴位移故障的方法，通过试验实现轴位移故障自 愈。离心压缩机的轴位移故障大多带有突发的特点，这种突发是由于推 力盘和轴瓦之间的油膜破裂导致的。这种破裂可能是润滑油油质变差或 者油压降低导致油膜承压能力严重降低，达到一定门槛值后，油膜破裂； 也可能是离心压缩机在工艺工况波动时，转子轴向力增大超过了油膜的 承载能力，从而导致油膜破裂。不管哪种故障都会导致轴瓦的严重磨损， 压缩机紧急停车。通过在线的检测推力轴承的油膜刚度，区分导致轴位 移增加是否由轴向力引起，并且引入轴位移故障自愈调控机制，以轴位 移为控制参量，实时调控转子的残余轴向力，保证推力轴承的最小油膜 厚度。试验研究表明，该机制能够有效的实现离心压缩机轴位移故障的 自愈。超重力机自动平衡系统的设计及模拟试验研究.振动.测试与诊断,2010,30(1)摘要：为了解决某些旋转机械转子振动会发生随机突变的问题，以超重力机为 例，根据其动力学特性和用户实际使用时的振动幅值、相位变化数据， 计算其可承受的最大不平衡量，以此为依据，根据液体自衡I原理设计连续注排液式平衡头，实现了超重力机转子振动模拟和在线消除。模拟试 验研究结果证明，应用连续注排液式平衡头的自动平衡系统可以有效地 降低转子的振动，提高设备的稳定性，延长其生产周期。这些数据为此 系统应用到超重力机和其他旋转机械提供了参考和依据。旋转机械无试重现场动平衡原理与应用.振动与冲击，2010,(2)摘要：提出了一种高效的无试重现场动平衡原理与方法，并进行了实验验证及 现场应用研究。无试重平衡的基本原理是通过数值模拟的方法，通过在 平衡平面上施加虚拟不平衡量，确定转子在轴承处的振动相位相对于平 衡平面处的激振力的相位的滞后角。这种滞后可以借助不断完善的转子 动力学理论以及有限元数值模拟方法进行确定，其关键是确定轴承的刚 度和阻尼系数。滞后角和振动的相位相加便为激振力的相位，将该相位 反相可得到配重的相位。配重量由测量得到的振幅和计算得到的振幅之 间的比例关系以及虚拟不平衡量的大小确定。实验研究以及现场的平衡 实践表明，该方法可以在不加试重的情况下，实现对转子的有效平衡， 从而降低机组的现场动平衡的时间和成本。2.222钱才富现任北京化工大学教授，博士生导师。1995年7月至1997年3月为香港科技大学访问学者，现任北京化工大学过程装备与控制工程系主 任。研究领域：疲劳与断裂，有限元分析及计算机辅助工程，压力容器 设计及应力分析，地震分析，裂纹微观扩展机理研究，失效分析与可靠 性研究，材料微观力学性能研究。近期发表的主要论文：关于管板结构的数值分析设计.北京化工大学学报：自然科学版,2010,37(5)摘要：针对管子与管板以胀接和焊接形式连接的管板结构，采用有限元方法计算了在壳程压力作用下的挠度和应力，并拟合为管板半径、厚度和压力的函数。结果表明：由于管子的支撑作用，管板的挠度和应力对管板的半径和厚度的变化并不十分敏感；有限元分析得到的管板应力不足按常规设计标 准计算所得管板应力的一半，这表明，虽然在换热器设计标准中管板的设计计算考虑了管子的一定支撑作用，但实际的支撑效果更大 ，若采用基于有限元法的分析设计法 ，仍然可以降低换热器的管板厚度；与焊接结构相比,胀接结构更有利于提升开孔管板的强度与刚度。组合载荷作用下碟形封头的稳定性分析压力容器，2010,(7)摘要：对于受外压和局部载荷联合作用下的压力容器封头稳定性设计问题，以低温液化气体储罐的外筒体为例，采用有限元方法，对受外压及支座反力作用的碟形封头进行了线性和非线性稳定性分析，计算了封头的临界失稳外压和临界失稳轴向力并考察了支座垫板的作用。结果发现对于常见的3支座或4支座，支座的存在对封头的临界失稳外压几乎没有影响；封头因外压发生失稳和因轴向支座反力发生失稳是互相独立的；支座上有无垫板对封头的临界失稳外压影响不大，但垫板能够提高封头的临界失稳轴向力。此外，为便于工程设计，给出了不同直径和厚度的碟形封头临界失稳支座 反力。曲面弓形折流板换热器壳程压力降的数值模拟压力容器，2010，(2)摘 要：采用Flue nt软件数值模拟了一种新型折流板换热器一一曲面弓形折流板换热器壳侧流体的流动状态，计算了壳程压力降，并与普通弓形折流板 换热器进行了比较。结果发现：在流量一定的情况下，曲面弓形折流板 换热器的壳程压力降明显低于普通弓形折流板换热器的壳程压力降，而 且随着曲面折流板曲率半径和折流板圆缺口高度的减小，曲面弓形折流 板换热器的壳程压力降降低的百分比增大。2.2.3北京化工大学诊断与自愈工程研究中心北京化工大学设备故障诊断与自愈工程研究中心，是由设备诊断工程专家，中国工程院院士高金吉教授倡导，在211工程一期建设支持下于2001年7月建立。现形成固定教师10人的学术团队，其中教授3 人，副高职4人，中级职称 3人。客座 教授3人。研究人员中40岁以下的青年教师占73%，其中具有博士学位的6人，硕士学位的4 人，在读博士生6人，学术梯队和年龄结构合理。检测诊断中心发挥机械电子和信息工 程的学科优势立足于石化电力冶金等行业流程装备的监控和诊断，努力将中心建成国内一流的装备工程理论和应用研究高级专业人才培养基地。2.2.3.1重点科技课题项目过程装备复杂系统故障自愈调控原理研究叶轮机械中密封气流激振的细观评价埋地燃气管道涂层及阴极保护有效评价大型机组多转子耦联动平衡及自愈系统研究石化装备智能监测预知维修平台石化装备智能监测预知维修平台埋地燃气管道腐蚀防护检测与评价技术研究PTA压力离心压缩机故障自愈调控系统研制己二酸回收工艺技术研究基于主动平衡技术的烟气透平自愈调控研究高速DSP数据采集系统舰船管路系统减振技术研究装备故障自愈工程及其在我国推广应用的建议223.2最新技术一、机器设备噪声测试的新方法-振动法测噪声人们对声波的测试开展了振动法的研究。希望通过测量机器表面振 动量的方法来确定机器所辐射的噪声量，通常称为空气噪声的振动测试 法。多年理论分析和应用研究的结果表明，这是一种十分简便而有效的 方法。在十分恶劣的环境条件下，几乎可以不受环境噪声和反射声的影 响，用一种特殊计权的测振仪就可通过测定机器表面的振动量，来确定 其噪声辐射值。目前这种方法已成功地用于生产实际。要得到振动法的实际应用，必须解决如下6个方面得到技术问题,即：(1) 必须获得各机电产品的实际辐射效率指数曲线；(2) 必须解决按声源尺寸变化的辐射效率指数曲线制成仪器的计权网 络曲线；(3) 必须解决仪器的校准及分贝量的基准值；(4) 必须确定各机器表面振动的关键测点；(5) 必须解决空气动力噪声叠加及修正问题；(6) 对于流水线上的检测还必须解决简化测点的问题。通过对电机、电器、电冰箱的试验研究，解决了上述问题，并研制 成了相应仪器。二、基于黑灰白集合筛选法的设备故障诊断专家系统机械故障诊断是实现PDM及RCM的前提，而其最大难点 之一就是确定征兆与原因对应关 系。本文首次提出了基于故障机 理研究的故障诊断方法-黑？ 灰？白集合筛选法，探讨了识 别判据及矩阵判别筛选法的获得 的方法，并对模糊诊断技术和 IF AND THEN的推理模式专家系 统进行比较。由于其在判据和推 理方式上具有的独特优点，基于 黑灰白集合筛选法的机械故障诊 断专家系统已成功的应用于多家2Bi-1国内大企业，并取得了满意的效黑蕨白集合筛选方法團2.233系统产品一、新型过程装备及故障自愈调控(New Type Equipment and Fault Self-recovering Regulation)以系统论为指导，移植 现代医学自主调理治疗 原理，研究以故障预防和自 愈为目标的过程装备自主 调控原理：通过早期故障征 兆的探测，以及分析过程装 备复杂系统故障诸多因果 链对应关系，查明产生故障 的初始原因。运行中装备自 身智能决策和自主调控， 将故障抑制在萌芽中研制出安在ESD紧急停车系统之前的 FSR故障自愈调控系统，应用于石化、电力、冶金等大型流程工业，可大幅度减少故 障停机，降低维修费用。采用若干先进技术：磁力或无油润滑轴承、无极变速、自动平衡系 统和故障自愈调控系统，设计研制长周期运行的重型压力离心机等监控 一体化的新一代过程装备。、高速挠性多转子轴系优化耦联(Coupling for High-speed Flexible Multi-rotor )采用国际先进 Rotor软件和多转子耦联旋转机械振动的模拟试验装 置，验证大型机组高速挠性多转子轴系的强迫振动和自激振动特性。通 过不同的选择改变转子转速、轴系刚度、质量不平衡、轴承的摩擦或冲 击条件以及联轴节的型式来模拟机器的运行状态，由自主开发的检测仪 器分析振动特性，研究挠性转子轴系的不平衡状态，转子动力学相关理 论分析以及影响转子不平衡状态的主要原因；建立多转子耦联动平衡力複越高速转子瑚系试鑿装置学模型，开发六维对中法优化多转子耦联消除大型机组多转子振动的工 程应用软件；研究高速挠性转子轴系现场整机全速动平衡快捷方法。第3章A类学校3.1华东理工大学3.1.1华东理工大学化工过程机械学科发展华东理工大学化工机械专业建于1952年，1981年获得博士、硕士学位授予权，名称定为化工过程机械。本科专业于2000年更名为“过程装备与控制工程” 。1979年开始招收研究生，1982年起招收博士研究生。 现有教授26人，副教授人 71人。可以招收本专业研究生的学位授予点 有：动力工程及工程热物理一级学科博士点，化工过程机械博士点，动 力工程及工程热物理博士后流动站。在一级学科博士点下上岗招生的博 士生导师有28人。2009年化工过程机械博士点上岗博导16人。动力工程及工程热物理一级学科硕士点上岗招生的硕士生导师46人。华东理工大学化工过程机械学科是“211工程”重点建设学科组成部分，是我国首批设立的博士、硕士学位授权点。2007年获国家重点学科和上海市重点学科。设有“承压系统安全科学教育部重点实验室”。化工机械研究所，中国石化集团公司“上海设备失效分析与预防研究中心”、“上海压力容器与管道安全保障联合研究中心”及国家质量技术监督局“压力管道密 封件型式试验单位”等基地。本学科在学术界具有重要地位。本学科科学研究以承压过程装备为特色，在承压设备安全保障技术、 高新过程设备开发及化工重大装置国产化、石油化工设备及材料的失效、 延寿和表面工程等先进再制造技术三大研究方向具有明显优势。承压设 备安全保障技术方面在国内居于领先地位，部分成果达到国际先进水平。 超高压聚乙烯装置等重大关键石油化工设备国产化、环保设备、造粒及 超细粉碎设备等高新技术过程设备开发成绩显著。石油化工装备失效分 析与预防研究和服务在国内具有较高的知名度硕士生研究方向：1先进过程装备与承压系统；2新能源与洁净煤技术；3过程装备材料及加工；4高温结构完整性技术；5燃料的气化与多相流动；6传热强化节能技术及设备；7动力机械与能源转换技术；8流体机械设计、监测与诊断。3.1.2华东理工大学化工过程机械专业导师3.121涂善东1961年11月出生于福建省永定县，1988年于南京化工学院化工机械专业获工学博士学位，1989年1990年在西南交通大学力学所从事博士后研究工作，1990年1993年受邀担任瑞典皇家理工学院客座科学家 （Guest Scientist），1993年2001年南京化工大学、南京工业大学副校长、 机械工程学院院长、副教授、教授、博士生导师，1998年6月12月韩国中央大学客座教授，2001年受聘为华东理工大学长工学者奖励计划II教授，2006年6月起担任华东理工大学副校长。在高温结构完整性理论（阐述了高温结构完整性的基本概念和相关理论，涉及高温过程及相关材料的损伤、高温下各单独破坏机制的数学物 理描述等）方面有较深入的研究，同时致力发展先进过程机械技术。个人 研究兴趣包括：高温环境下的结构设计理论，结构完整性原理，极端化 工制造，微（小）型化学机械系统（McMS ），力-化学（Chemomechanics）问题，先进连接技术和表面技术。近期发表的主要论文：Transesterification of Pistacia chinensis oil for biodiesel catalyzed by CaO -CeO2 mixed oxides.Fule,2010AbstractThis study investigates the use of CaO -CeO2 mixed oxides as solid base catalysts for the tran sesterificatio n of Pistacia chinen sis oil with metha nol to produce biodiesel. These CaO -CeO2 mixed-oxide catalysts were prepared byan in cipie nt wetn ess impreg nati on method and characterized by X-ray diffraction,Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy andscanning electron microscopy. The cerium improved the heterogeneous catalytic stability remarkably due to the defects induced by the substitution of Ca ions for Ce ions on the surface. The best catalyst was determined to be CO.15-973 (with a Ce/Ca molar ratio of 0.15 and having been calcined at 973 K), considering its catalytic and anti-leaching abilities. The effects of reaction parameters such as the methanol/oil molar ratio, the amount of catalyst amount and the reacti on temperature were also inv estigated. For the C0.15-973 regenerated after five reuses, the biodiesel yield was 91%, which is slightly less than that of the fresh sample. The test results revealed that the CaO -CeO2 mixed oxides have good potential for use in the large-scale biodiesel producti on.In flue nee of residual stress on diffusi on-i nducedbending in bilayeredmicrocantilever sensors .Thin solid film,2010AbstractThe in flue nee of residual stress on diffusi on-i nducedbending in bilayeredmicrocantilever sensors has been analyzed under the framework of thermodynamic theory and Ficks second law. A self-consistent diffusion equati on involving the coupli ng effects of residual stress and diffusion-induced stress is developed. Effects of thickness ratio, modulus ratio, diffusivity ratio and residual stress gradient of film and substrate on the curvature of bilayered can tilever are the n discussed with the help of finite differe nee method. Results reveal that the curvature of bilayered can tilever in creases with decreas ing the diffusivity ratio and modulus ratio of substrate to film at a given time. Case study of the polysilicon/palladiumhydrogensen sor has bee n fin ally carried out using the above developed bending theory.基于三点弯小试样测量蠕变参数的理论分析.压力容器，2010, (6)摘要：通过三点弯小试样试验，推导出Norton方程蠕变参数的理论公式，实现了 与传统单轴拉伸蠕变试验结果之间的转换。在此基础上建立了1Cr0.5Mo耐热钢小试样的三点弯有限元模型，分析了在550 C、恒载荷条件下的试样中心挠度、应力随时间的变化规律，得到蠕变参数，验证了三点弯试验获得材料蠕变性能的可行性，并模拟分析了影响结果的各种因素，发现结果对小试样的尺寸偏差相当敏感，制备试样的过程中要特别注意尺寸精度。3.122潘家祯现任华东理工大学机械工程学院教授，化工过程机械I专业博士生导师。主要研究方向：球形微丸造粒研究，超高压超临界超细粉碎技术， 实验流体力学和计算流体力学，细观力学研究。近期发表的主要论文：超高压方法处理干红葡萄酒的研究.化工机械，2010,(2)摘要：阐述了超高压加工食品的优点，分别用超高压静态方式和超高压动态方 式处理葡萄酒，得出了超高压动态处理方式比静态处理方式达到相同效 果所需能耗小的结论。提出了把静压和动压结合起来处理葡萄酒的方法 并验证了可行性。金属传热面上的化学腐蚀和表面微尺度的研究.表面技术,2010,(1)摘要：为获得金属传热表面的多尺度效应，以提高传热表面积，以铝片为研究 对象，对其进行了化学腐蚀处理。通过正交试验得到了腐蚀剂的最佳配 比和最佳腐蚀条件；对采用最佳工艺得到的铝片作进一步分析，通过对 腐蚀表面的初步表征，采用分形几何中的方盒计数方法，得到了腐蚀表 面的分形维数，并利用表面粗糙度相关系数与分形维数的关系式求得了 腐蚀表面粗糙度的相关系数；利用光学电子显微镜对腐蚀表面进行观察， 测出了腐蚀坑的深度和宽度，并推导出了腐蚀坑宽度与深度的函数关系。3.1.3华东理工大学承压系统安全科学教育部重点实验室承压系统安全科学以现代过程工艺装备及其处理的物质为对象，研 究故障萌生、演化并最终导致灾难性事故的规律，提出承压装备设计、 制造及运行安全保障的科学方法。其根本目的就是要为工业经济的可持 续发展提供支持技术：针对当代世界范围内生产过程大型化、自动化、 高参数运行、高能量储备的现实，保障经济运作的顺利进行；通过安全 设计与制造提高承压装备的质量与安全性，通过对承压装备及其处理物 质的安全监测与控制，实现持续、稳定、高效的发展，使生产过程符合 集约化的原则；通过承压装备事故的预测，防范灾害于未然，完善生产 过程、保护人身和财产的安全；通过灾害的减少，维持社会安定、减少 资源浪费，实质上起着保护环境质量，改进经济运作以及提高生活品质 的作用。成果专利：石油焦化污水封闭分离成套技术与应用化工设备预测性维修规划关键技术的研究压力管道安全检测与评价技术研究在役重要压力容器寿命预测与安全保障技术研究含缺陷结构断裂参量计算与断裂评定新方法8万吨/年环己酮装置清洁生产成套技术与应用机械装备重大事故原因分析诊断和安全评定技术研究在役重要压力容器寿命预测技术研究在役重要压力容器寿命预测技术研究化工设备预测性维修规划关键技术的研究特殊环境下化工设备预测性维修规划的关键技术在用重要压力容器与管道安全诊断与爆炸监控在用重要压力容器与（部分工业）管道安全诊断与爆炸监控3.2南京工业大学321南京工业大学化工过程机械学科发展南京工业大学的化工过程机械隶属于机械与动力工程学院，1978年开始招收化工过程机械硕士研究生，1984年被国务院学位委员会批准为全国三个化工过程机械博士学位授权点之一，2003年经国家人事部批准设立动力工程及工程热物理一级学科博士后流动站。过程装备与控制工 程专业已建设成为江苏省品牌专业，机械工程及自动化已建设成为江苏 省特色专业，化工过程机械学科是江苏省重点学科和国家重点学科培育 点，也是江苏省产学研联合培养研究生示范基地。在可靠性工程、高温 装备技术、高效传热传质设备、过程装备先进制造、流动分析与测控技 术、密圭寸技术、工业节能与新能源装备技术等研究领域，取得了丰硕的 科技成果。3.2.2南京工业大学化工过程机械专业导师3.1.2.2 凌祥南京工业大学机械与动力工程学院的院长，博士生导师，钱江特聘 专家，主要实验室为过程装备先进制造重点实验室。研究方向：先进能源技术（太阳能热发电关键技术），先进热交换器（Advaneed heat exchanger），特种连接技术（钎焊、扩散焊）特种表面处理技术（玻璃喷丸、超声喷丸、激光喷丸），高温蠕变损伤（断裂）与寿命评价。研究项目：玻璃/金属真空扩散焊封装接头力学性能及封装工艺参数 优化，抛物面槽式太阳能热发电集热系统支架与跟踪系统研究与应用， 槽式聚光型太阳能蒸汽锅炉及空调关键技术研究，聚光型相变式太阳能 集热技术及中压蒸汽锅炉研究，低温烟气余热回收的不锈钢肋板换热器 的研究，先进复合材料高效换热器的开发及其在苛性腐蚀环境中的应用 研究，非金属板翅式换热器快速创型系统。近期发表的主要论文：高温肋板式蓄热器蓄/放热特性的数值模拟太阳能学报，2010,31 (3)摘要：采用计算流体动力学方法对高温不锈钢肋板式相变蓄热器的蓄/放热特性进行了数值模拟分析了多孔肋片和锯齿肋片对蓄热器蓄/放热特性的影响以及载热体入口温度和流量对相变材料熔化和凝同速度的影响，计算结果表明：在该新型肋板式相变蓄热器中，多孔翅片的性能优于锯齿肋片；随着蓄热器传热温差的增大和载热体流量的增加，蓄热器的蓄/放热性能越好；肋片作为换热元件可以很好的提高蓄热器的蓄/放热性能所得结论可为高温肋板式蓄热器的优化设计提供有益的参考Impact of grain size distributen on the multiscale mechanical behavior of nano crystalli ne materials.Materials Science and Engin eeri ng,2010AbstractA macro -micro scale transition model based on self-consistent approximation is proposed to explore the effect of grain size and grain size distribution, along with the strain rate, on the mecha ni cal resp onse of nano crystalli ne (nc) materials. The representative volume element (RVE) is composed of grains supposed to follow an elastic viscoplastic behavior, and randomly distributed with a grain size distribution following a log-normal statistical function. The grain interior and grain boundary are not taken as two independent phases with different volume fractions, but as an integral object to sustain deformati on mecha ni sms of grain-bo un dary slid ing, grain-bo un dary diffusi on and grain-interior plasticity. Numerical results for the case of nc copper are shown to be in good agreement with available experimental data. The predictions firstly display that not only the mean grain size plays an important role but also the grain size dispersion has a slight impact on the flow stress. A decrease of the yield stress with an in creas ing of the grain size dispersion occurs. Secondly, the strain rate sensitivity has strong effect on the mecha ni cal behavior of nc materials and the effect in creases with decreas ing the grain size. Lastly, deviations of the internal stress and local strain from the overall stress and macroscopical strain occur, respectively. Local plastic stra ins and internal stresses, develop ing with in the RVE, have bee n recorded and discussed. Using the present model, we have also studied the failure behavior of nc materials.The evolution of porosity in bulk nanocrystalline materials during plastic deformation and its effect on the mechanical behavior. Materials & Desig n,2010AbstractUniaxial compression tests were carried out to completely understand the evolution of porosity in porous bulk nanocrystalline materials, and a new evoluti on law of porosity un der uni axial compressi on was proposed. Based on the en ergy prin ciple, we built a mecha ni cal model to calculate the overall mechanical properties of bulk nanocrystalline materials. The comparison betwee n predicted results and the corresp onding experime ntal data in dicates that the established model is capable of describing