科研领域及方向        热能与动力工程 / 先进控制策略在热工过程自动控制方面的应用研究项目概况    本项目主要针对众多热电联产机组在实施自动控制时所存在的问题，采用先进的智能优化控制理论，研究能较好地解决热、电负荷优化控制问题的先进控制系统，具体包括：热电联产机组热电负荷协调优化控制；锅炉母管蒸汽压力的优化控制；机组主汽温度的优化控制等。主要特点 传统控制和现代控制在提高热工对象的控制品质上已作了大量的努力，但对于一些复杂对象的控制效果仍欠佳。本项目对人工免疫系统这一新的智能理论进行了研究，并与传统的PID控制、模糊控制、预测控制等方法相结合，将新的思想与传统及成熟的控制理论有机结合，应用于解决实际复杂热工过程的优化控制，以期取得良好控制效果。技术指标     着眼于热电厂母管制机组实现热、电负荷整体优化控制需要解决的的一些关键问题，针对现有控制系统的不足，研究更为有效的基于免疫算法、多Agent技术和预测控制方法等的智能优化控制系统。市场前景本项目研究成果对改善中小电厂锅炉燃烧自动控制的现状，提高其锅炉自动投入率和经济效益，以及节约能源都具有重要意义。此外，还将有力地促进人工免疫技术的发展及其在热工过程控制中的应用，并为类似分布式复杂系统的控制提供借鉴。

石油修井小修作业主要工作是起下油管及油管的上卸扣，而上卸扣所用的设备叫油管钳，俗称“拧扣机”。目前的作业设备存在的主要问题是： 1）由于偶尔发生井喷、断尾绳等事故，导致打伤人、咬断手指等安全事故；  2）长时间推拉油管钳、搬运卡瓦、接送甩出的油管等，劳动强度大； 3）需要有经验的操作工在井口操作，不易对缺口。 本课题所研究的智能化修井作业装置由自动化油管钳、固定卡瓦、机械手、液控系统、机架等部分组成。固定卡瓦固定在井口防喷器上；自动化油管钳安装在机架上，可以自由前进、后退移动；油管钳及背钳由液压马达驱动，所有的夹紧、移动、旋扣等工作均由气动、液压驱动。整套装置在搬家时放在车辆上（随车吊），到达井场后只需要将夹紧机构和机架（含油管钳）安装在井口防喷器上，连接油管即可。适用于所有井口的修井作业。该装置目前已经获得多项专利，达到国际先进水平，具有如下优点： 1）人工在井口操作的安全问题； 2）自动上卸扣，对缺口问题； 3）人工搬运卡瓦的高体力劳动强度问题； 4）人工接送、扶正油管、对中丝扣问题； 5）降低劳动强度、操作安全，节省劳动力，降低成本； 6）实现井口环保修井作业。

2019年上海市科技进步一等奖 在复杂多变海况与恶劣运行环境中，大型综合电力系统各类型扰动和故障频繁，严重影响了大功率变频装置与高精密仪器的可靠运行，系统安全稳定问题远比陆地电网严峻，亟需突破解决。提高装备性能和系统调控水平，是保障我国由造船大国向造船强国转型升级的重大需求。围绕综合电力系统优化与智能运行技术难题，历经十余年的产学研攻关，取得了多项独创性技术成果： 1、发明基于多电平功率模块的大功率变频系统及自适应虚拟同步电机控制技术，研制国产5MW大功率多重优化控制变频装置。 2、首创多频带混合电力滤波器及参数动态优化技术，开发变压器可控预充磁装置，研制船舶电能质量诊断与协同优化控制系统。 3、提出大型船舶电站-电网自适应广域协调保护方法，研制协调保护装置与模糊多目标故障智能自愈系统。 4、发明船舶负载功率波动模糊分频与协同优化分配技术，提出综合电力系统分级协同稳定控制机制与方法，开发船舶能量动态智能优化管理系统。 项目获16项专利，成果整体达国际领先水平，打破了国外技术垄断与封锁，解决了我国民用船舶电力系统关键装备“卡脖子”的问题，有效支撑了综合电力系统的优质运行。成果已成功应用于“海洋981”半潜式钻井平台、“雪龙2”等综合科考船、大型箱船，其中“东方红3”科考船电网运行参数部分世界领先，获CCTV、新浪网等多家权威媒体报道。项目核心装备与系统打通了高技术船舶上下游产业链，推动了上海船舶工业高端化转型与发展，近三年新增产值10.39亿、利润1.48亿、利税0.5亿，衍生技术已拓展应用至多个配电网示范工程。 图 2 自主优化控制大功率变频装置 图 3 混合滤波器实物图  图 4 电能质量主动优化控制系统 图 5   智能保护与自愈系统现场应用及测试

项目成果/简介:2019年上海市科技进步一等奖在复杂多变海况与恶劣运行环境中，大型综合电力系统各类型扰动和故障频繁，严重影响了大功率变频装置与高精密仪器的可靠运行，系统安全稳定问题远比陆地电网严峻，亟需突破解决。提高装备性能和系统调控水平，是保障我国由造船大国向造船强国转型升级的重大需求。围绕综合电力系统优化与智能运行技术难题，历经十余年的产学研攻关，取得了多项独创性技术成果：1、发明基于多电平功率模块的大功率变频系统及自适应虚拟同步电机控制技术，研制国产5MW大功率多重优化控制变频装置。2、首创多频带混合电力滤波器及参数动态优化技术，开发变压器可控预充磁装置，研制船舶电能质量诊断与协同优化控制系统。3、提出大型船舶电站-电网自适应广域协调保护方法，研制协调保护装置与模糊多目标故障智能自愈系统。4、发明船舶负载功率波动模糊分频与协同优化分配技术，提出综合电力系统分级协同稳定控制机制与方法，开发船舶能量动态智能优化管理系统。项目获16项专利，成果整体达国际领先水平，打破了国外技术垄断与封锁，解决了我国民用船舶电力系统关键装备“卡脖子”的问题，有效支撑了综合电力系统的优质运行。成果已成功应用于“海洋981”半潜式钻井平台、“雪龙2”等综合科考船、大型箱船，其中“东方红3”科考船电网运行参数部分世界领先，获CCTV、新浪网等多家权威媒体报道。项目核心装备与系统打通了高技术船舶上下游产业链，推动了上海船舶工业高端化转型与发展，近三年新增产值10.39亿、利润1.48亿、利税0.5亿，衍生技术已拓展应用至多个配电网示范工程。图 2 自主优化控制大功率变频装置图 3 混合滤波器实物图 图 4 电能质量主动优化控制系统图 5  智能保护与自愈系统现场应用及测试知识产权类型:发明专利 、 软件著作权技术先进程度:达到国际领先水平成果获得方式:与企业合作获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:科技部重大专项、上海市重大项目等

2017年国家科技进步二等奖 我国刀具消耗全球第一，但高效刀具长期依赖进口，难以满足加工成本进一步降低和重大装备研制国产化水平进一步提高的要求，实现高效切削刀具国产化的需求已迫在眉睫。针对高效切削刀具国产化过程中面临的挑战，构建了刀具形性协同设计技术体系；突破刀具材料-结构-性能一体化协同制备关键技术，发明形性可控的微纳复合金刚石涂层刀具制备新技术；提出复杂型线高速钢刀具高效精密成形新方法；发明重载高效切削超硬刀具刃口成形新技术。开发出金刚石涂层刀具、复杂型线高速钢刀具和超硬刀具等系列化产品与高效切削应用数据库系统，在高端装备制造业中规模化应用。 金刚石涂层技术填补了国内空白，在国内已建立自主知识产权的金刚石涂层刀具生产线，研制出系列化金刚石涂层刀具，通过中国商飞工艺认定；还批量应用于成飞多机型和航天一院型号产品研制，替代进口，保障了重大装备研制技术安全。复杂型线高速钢组合拉刀为国内首台套，国家重点新产品，主要性能指标优于国际同类产品。开发的系列组合拉刀和轮槽铣刀，打破了国外垄断，为我国三大汽轮机厂重点新产品研制提供刀具技术。相关成果还应用于上飞波音737平尾梁缘条生产线、宝钢管螺纹生产线和通用汽车发动机缸盖生产线。研究成果对促进我国刀具行业科技进步作用显著；对企业降本增效作用显著，促进了高端制造业可持续发展。 项目获授权发明专利40项，标准80项，软件著作权9项，出版著作4部，SCI/EI收录论文301篇，荣获2017年度国家科技进步二等奖。 金刚石涂层刀具 金刚石涂层刀具 金刚石涂层刀具应用（C919部装现场） 汽轮机转子轮槽铣刀 燃气轮机转子轮槽拉刀 燃气轮机转子轮槽拉刀应用现场 汽轮机转子轮槽铣刀应用现场

一、 项目简介磁致伸缩材料具有磁致伸缩大、能量密度高、响应速度快等特点，在功率换能器、精密控制系统、传感器等方面得到广泛应用。针对磁致伸缩材料存在的制备工艺复杂、难于制备复杂形状及高频特性差等问题，提出一种方法来制备磁致伸缩材料。应用制备的材料研制了换能器与传感器等，在企业和大专院校得到应用。二、 项目技术成熟程度已完成实验工作，进入中试阶段，部分产品得到应用。三、 技术指标取向Tb-Dy-Fe合金样品在40 kA/m磁场下的磁致伸缩为1000×10-6。粘结Sm-Dy-Fe合金样品在低磁场下具有较高的磁致伸缩数值，当磁场为100 kA/m时,磁致伸缩可达265×10-6。Fe-Ga合金样品在10 kA/m磁场下的磁致伸缩为260×10-6。获得实用新型专利，已申报发明专利。四、 市场前景材料在功率换能器、精密控制系统、有源消振及传感器等方面得到广泛应用，市场前景广阔。五、 规模与投资需求根据生产规模确定。六、 生产设备真空熔炼炉、模具、压机等。七、 效益分析按每年生产4吨计算，可获利约1500-2000万，八、 合作方式面谈。九、 项目具体联系人及联系方式王博文， 翁玲： 电话：022-60204363；E-mail: bwwang@hebut.edu.cn

项目成果/简介:2017年国家科技进步二等奖我国刀具消耗全球第一，但高效刀具长期依赖进口，难以满足加工成本进一步降低和重大装备研制国产化水平进一步提高的要求，实现高效切削刀具国产化的需求已迫在眉睫。针对高效切削刀具国产化过程中面临的挑战，构建了刀具形性协同设计技术体系；突破刀具材料-结构-性能一体化协同制备关键技术，发明形性可控的微纳复合金刚石涂层刀具制备新技术；提出复杂型线高速钢刀具高效精密成形新方法；发明重载高效切削超硬刀具刃口成形新技术。开发出金刚石涂层刀具、复杂型线高速钢刀具和超硬刀具等系列化产品与高效切削应用数据库系统，在高端装备制造业中规模化应用。金刚石涂层技术填补了国内空白，在国内已建立自主知识产权的金刚石涂层刀具生产线，研制出系列化金刚石涂层刀具，通过中国商飞工艺认定；还批量应用于成飞多机型和航天一院型号产品研制，替代进口，保障了重大装备研制技术安全。复杂型线高速钢组合拉刀为国内首台套，国家重点新产品，主要性能指标优于国际同类产品。开发的系列组合拉刀和轮槽铣刀，打破了国外垄断，为我国三大汽轮机厂重点新产品研制提供刀具技术。相关成果还应用于上飞波音737平尾梁缘条生产线、宝钢管螺纹生产线和通用汽车发动机缸盖生产线。研究成果对促进我国刀具行业科技进步作用显著；对企业降本增效作用显著，促进了高端制造业可持续发展。项目获授权发明专利40项，标准80项，软件著作权9项，出版著作4部，SCI/EI收录论文301篇，荣获2017年度国家科技进步二等奖。金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具金刚石涂层刀具应用（C919部装现场）汽轮机转子轮槽铣刀燃气轮机转子轮槽拉刀燃气轮机转子轮槽拉刀应用现场汽轮机转子轮槽铣刀应用现场知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目

材料科学与工程学院在微纳米材料制备与应用技术研究方向上，以现有微纳米材料制备研究平台和有关研究课题为基础，在微纳米陶瓷、金属粉体制备及改性、纳米结构材料、大块金属纳米与非晶材料制备、高阻尼微纳米复合材料制备、纳米药物靶向材料研究等方面取得突破性的进展，实现了知识创新，形成了一系列专利技术。材料科学与工程学院院长许仲梓教授和赵石林教授主持承担的江苏省科技厅项目——“纳米透明功能涂料的研制与开发”，在我省的科技成果推广应用成效显著。该项目以半导体纳米材料为功能填料，制备出的涂料价格适中、性能优良。可将涂料在自动化生产线上涂覆于玻璃的表面，一次性制成纳米隔热玻璃，用于汽车、各类建筑物上，不仅具有良好的透明性（可见光区透过率>80%），而且能有效的隔绝太阳热辐射(近红外区屏蔽率>63%)，具有很好的节能效果，同时涂料本身是一种环境友好的水性涂料。该项目填补了国内空白，其技术指标达到国际先进水平。常洲晨光涂料有限公司投资1000万元建设一条年产100吨纳米透明功能涂料的生产线及实验检测中心，实现了工业化生产，并得到了市场的认可。目前课题组正研发系列产品，以满足环保和节能的社会需求。由郭露村教授主持的江苏省高技术研究重大项目研制的纳米陶瓷弹簧，是以纳米改性PSZ粉料为原料，利用复合成型技术制备而成。陶瓷弹簧具有重量轻、耐磨损、抗老化、耐高温、电绝缘、无磁性等特点。主要技术指标：簧丝直径:2.2±0.1 mm；弹簧外径:20.4±0.3 mm；自由高度:24±0.5 mm；间距:1.7±0.1 mm；工作圈数:6；弹簧刚度:10±2 N/mm；最大荷重:50 N；重量:8.8±0.5 g。主要应用于无法使用金属弹簧的高温、腐蚀性环境中，用作缓和冲击、吸收振动以及控制机构运动的零件。水泥材料节能减排关键技术材料科学与工程学院是国内水泥科学研究领域的领头单位，以唐明述院士领衔、许仲梓教授、沈晓冬教授为领军人物的学术团队，在混凝土耐久性研究、高性能水泥制备基础研究、水泥绿色制造、建筑节能材料、资源综合利用等领域取得了一系列重大的科研成果。唐明述院士历经五十年潜心开展的“混凝土碱－集料反应耐久性研究”，在反应机理、集料碱活性快速试验法（被确定为国际标准）、反应防治方法及工程建设应用等到方面取得了被国际同行评价为具有里程碑意义的成果。多年来，研究成果为我国三峡工程、长江二桥、金沙江的向家坝、雅砻江上世界最高的大坝（305 m）锦屏一级电站等数十个国家重大基建工程项目提供技术支撑。先后获得国家自然科学二等奖、国家教委科技成果一等奖等多项部级以上奖励。2001-2006年由许仲梓教授担任首席科学家的国家“973”项目—“高性能水泥制备和应用的基础研究”，其关键技术使传统水泥性能提高30%、产量提高30%、环境负荷降低30%，作为一种国民经济中使用量最大的基础材料，这项成果蕴含的经济和社会效益巨大，研究成果达世界领先水平。该成果在我省的中联淮海水泥有限公司等大型水泥生产企业中得到推广应用，经济效益显著。2008年，由沈晓冬教授担任首席科学家的国家“973项目”——“水泥低能耗制备和高效应用的基础研究”，针对国家重大需求，紧紧围绕提高水泥性能、重点关注水泥生产节能减排的社会热点问题等开展基础科学研究。

纳米磁性液体（magnetic fluid，简称MF）是一种将纳米尺寸的Fe3O4磁性粒子分散在液态基础液中构成的一种新型液体磁性材料，它既具有普通磁性材料的磁性，又具有一般液体的流动性，被广泛应用于航空航天器和其它工业领域的各种设备中。用纳米磁性液体开发的旋转轴密封轴承，可实现自润滑、高转速（10000r/min以上）、无磨损、零泄漏、长寿命的极佳效果，大大提高了设备工作的可靠性和使用寿命。 我单位利用应用化学方面的专业优势，从上世纪八十年代就开始了磁性液体的研究，现已研制出了具有多种型号，性能优异的纳米磁性液体（见下表），其中BH-2、BH-3在旋转轴动密封的实际应用中取得了良好的效果。