复杂工业过程生产流程中消耗的能源种类多，包括电、天然气、氧气、水、蒸汽等，而且能源使用量大，其能源成本约占到生产成本的50%—60%。加强企业能源管理、规范不同流程工艺间的能效评价体系，同时结合现代信息技术与检测技术，以实现对企业内部不同层面能源利用状况及其效率指标的监测、评估与优化调度，将有助于企业进一步降低能源消耗与生产成本，并有利于加快企业精细化管理进程。

磨削加工往往是机械加工的最后一道工序，磨削过程的工况直接影响到工件的最终质 量。磨削过程中两种典型的故障现象是磨削烧伤和砂轮磨钝，对其在线辨识问题过去曾进行 了大量研究，但用同一信号源对二者进行综合辨识的应用较少，主要原因之一是用于综合辨 识的信号源较难获得。本课题组通过多年研究，首创用磨屑流热辐射信号监测磨削过程，并 获得成功。 磨屑流是在加工过程中的磨屑和从砂轮上脱落的砂粒在离开磨削区至消失过程中所形 成的，它直接来源于磨削区和砂轮，起始温度即是磨屑在磨削区中的温度。由于磨削烧伤的 实质是磨削区温度过高引起的工件表面层金属相变，而砂轮的逐渐钝化又会引起磨削温度的 变化，从而引发磨削烧伤，故磨屑流热辐射信号同时载有磨削烧伤与砂轮磨钝的信息。并且， 无论何种工况（如含锌材料的少无火花磨削或大量磨削液磨削等）都会产生磨屑流热辐射信79 号。磨屑流热辐射信号可用红外传感器非接触检测，探测器安装简单，价格便宜，其输出信 号便于计算机二次分析。

以惯性导航挠性接头高质量加工为目标，开展磨削机理、工艺优化和加工过程监测方法研究，突破目前挠性接头微细特征磨削加工工序中对复杂微观结构认知的障碍，在磨削力、热载荷作用下充分认知磨削过程中影响表面完整性的重要因素。明确磨削表面完整性关键工艺优化目标，探究各个工艺参数间耦合关系，形成面向表面粗糙度、残余应力和磨削烧伤等表面完整性目标要求的工艺优化准则。研究面向惯性导航关键件磨削加工物理信号与表面完整性关联的磨削特征辨识方法，获取磨削加工质量监测和控制的深层知识，探索基于最优磨削特征融合的质量监测和多目标控制途径，实现惯性导航关键件磨削加工表面完整性的动态、准确和有效的监测。 相关技术指标： （1）加工后挠性接头表面粗糙度达到Ra 0.8 （2）加工后挠性接头近无表面残余应力 （3）挠性接头加工过程中实现砂轮磨损及表面完整性监控 技术创新点： （1）提出了基于磨削过程中物理信号与表面质量高关联度的磨削特征辨识方法 （2）揭示了挠性接头磨削加工工艺参数与力热载荷对于磨削表面质量的影响规律，并提出了高表面完整性加工的工艺准则 （3）提出了基于高关联度磨削特征融合的砂轮磨损及表面质量监控方法

本发明公开了一种焊接熔池动态过程在线监测系统及方法，该 系统包括集成控制中心、传感检测子系统、运动控制子系统、专家数 据库、焊接工艺控制子系统和数据传输接口，集成控制中心用于接收 数据信息，发送运动控制指令、焊接工艺控制指令，以及发送数据和 读取指令;传感检测子系统用于采集焊接熔池图像信息、工艺信息、 声音信号和温度;运动控制子系统用于完成焊缝跟踪、焊枪高度调整 以及速度的控制;专家数据库用于保存焊接工艺控制参数、运动控制 参数和传感检测信息;焊接工艺控制子系统用于实现对焊接电流、电 弧电压、速度的

应用于机电装备主控系统程序控制部分，实现机电装备主控系统故障的自我检测、预报、恢复，提高机电装备运行的稳定性和安全性，具有一定的市场前景。关键技术：自愈技术，多Agent技术，检测技术产品应用领域：机电装备的控制系统中● 应用前景： 应用于机电装备主控系统程序控制部分，实现机电装备主控系统故障的自我检测、预报、恢复，提高机电装备运行的稳定性和安全性，具有一定的市场前景。

成果简介基于对冶金过程气、 液、 固的流动在理论上的深刻认识， 采用物理模拟的方法， 多年来一直为各钢铁企业提供工艺优化的技术服务， 包括钢包吹气流场优化，中间包流场优化， 结晶器流场优化， 高炉冷却壁内流动模拟， 复吹转炉炉型优化，顶枪枪位、 底枪布置位置、 流量等。 所做项目涉及到各种大小的钢包， 不同容量不同流数的中间包， 小方坯、 板坯、 异形坯、 圆坯结晶器等。成熟程度和所需建设条件先后成功为马钢、 南钢、 宝钢梅山、 莱钢、 中天、 济钢等大中小型钢铁企业的方、 圆、 板坯连铸机， 精炼炉等提供过工艺优化服务， 显著提高了铸坯的质量。部分项目： 马钢异型坯结晶器流场的优化研究； 马钢 CSP 薄板坯中间包、 结晶器流场的数模、 水模研究； 梅山板坯中间包流场的数模、 水模研究； 上海亚新连铸8 流方坯中间包流场的数模、 水模研究； 莱钢 4 流方坯中间包的数模、 水模研究；马钢钢包吹气对流场的影响研究； 中天钢铁 10 流方坯中间包流场优化研究； 南钢板坯中间包、 结晶器的流场优化研究； 济钢板坯中间包、 结晶器的流场优化研究； 分别对不同吨位的钢包（250 吨、 150 吨、 120、 100 吨、 80 吨、 60 吨） 低吹氩模式、 透气砖类型等进行过深入的研究。技术指标优化了钢包、 中间包和结晶器的流场， 有效去除了夹杂， 净化了钢水。市场分析和应用前景工艺优化始终伴随着钢铁企业的生产， 通过不断的优化， 产品质量得到不断的提升， 具有广泛的应用前景。社会经济效益分析工艺优化有助于加强产品竞争力， 具有显著的经济效益。知识产权及成果获奖情况编著： 《中间包冶金学》《冶金传输原理》合作方式合作开发、 受托开发联系方式冶金学院 周俐 13955561593 zhouli@ahut.edu.cn 传真： 0555-2311571

基于对冶金过程气、液、固的流动在理论上的深刻认识，采用物理模拟的方法，多年来一直为各钢铁企业提供工艺优化的技术服务，包括钢包吹气流场优化，中间包流场优化，结晶器流场优化，高炉冷却壁内流动模拟，复吹转炉炉型优化，顶枪枪位、底枪布置位置、流量等。所做项目涉及到各种大小的钢包，不同容量不同流数的中间包，小方坯、板坯、异形坯、圆坯结晶器等。

发酵过程具有高度非线性特点，以活细胞为培养对象的发酵过程具有时空多尺度特点，分 别在基因、代谢物分子尺度，细胞代谢尺度及反应器介尺度上相互作用和影响，要在此基础上 进行优化和放大具有非常大的难度，从而阻碍了我国生物发酵水平的提升。 本项目针对发酵过程的高度非线性及复杂性独创了多尺度参数相关分析理论与方法，通 过将发酵过程细胞内的微观生理代谢特性和反应器宏观生理特性相结合实现过程优化，而在工 业过程放大中则提出了生理特性和反应器流场特性相结合的放大方法，突破传统“实验室－小 试－中试－工业”逐级放大的思路与方法，实现工业发酵过程的定量设计与直接放大。

一、团队（专家）简介高秀峰，男，工学博士、副教授，2000 年 12 月获西安交通大学工学博士学位并留校任教。曾主持国际合作科研项目 3 项、国家自然科学基金项目 1 项、作为骨干成员参与国家 863 计划 3 项、主持省部级及企业横向科研课题 30 余项。参编手册、专著、教材共 6 部，累计撰写 100 余万字。获陕西省科学技术二等奖两项（№1、№3）、陕西省高校科学技术二等奖两项（№4、№5）、中国石油和化学工业联合会技术发明三等奖一项（№1）。累计发表学术论文近 70 篇，其中SCI 和 EI 收录 20 余篇，累计获批发明与实用新型专利 20 余项，获 CNG 加气站压缩机科技成果鉴定一项（№1）。先后从事《过程流体机械》、《过程设备设计》、《密封技术》、《粉体工程》、《过程装备课程设计》等近 10 门专业主干课程的教学工作。擅长从事工程实践类研究项目与实际产品的研发，擅长从事科研成果转化与产业化推广工作，主持研发的多项产品实现大规模产业化应用和市场推广。主要研究方向1) 过程流体机械：石油、化工、动力、制冷用各种容积式压缩机与流体输送泵，主要专长为往复式压缩机、涡旋式压缩机

成果与项目的背景及主要用途： 本成果可以帮助企业降低生产成本，提高经济效益和市场竞争能力。其技术 途径是通过系统优化，降低企业的用能及原材料消耗，进而降低成本。可以起到 节能、减排、增效、降耗的综合效果。 本成果以化工原理、化工热力学、化工系统工程的原理和方法为基础，以计 算机模拟、过程集成为技术手段，着眼于整个系统的优化，可以显著降低企业的 能量消耗和物料消耗，降低生产成本。其特点是使用成熟设备的优化组合及优化 操作，通过加工过程的合理化及能量发生、利用、回收、输送的合理化达到节能、 降耗、增效、减排的目的，技术成熟可靠。 大多数节能工作着眼于局部。例如，低温热回收只着眼于低温热怎样回收， 本成果则通过系统优化设法将低温热降到最低，然后再考虑其回收；根据能量守 恒定律，低温热的降低，必然带来外部能量供应的降低，因而，可以显著降低外 部能来能量消耗，同时，将低温热回收系统的负荷降到最低。再如，精馏系统的 20天津大学科技成果选编 21 能量优化，单纯考虑精馏塔系统节能是一个局部优化，但是，从整个装置的角度 考虑精馏塔系统的能量优化则是一个整体优化，整体优化的节能效果会更显著。 随着过程系统工程和热力学分析两大理论的发展及其相互结合与渗透，产生 了过程系统节能的理论和方法，把节能工作推上了一个新的高度。 主要包括： 1. 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 2. 工艺系统优化 3. 化工能量系统分析与集成优化 4 Total Site 能量系统优化 该技术成果适用于各类过程工业过程，包括石油化工、煤化工、精细化工、 食品化工、制药过程、钢铁、电力等，技术成熟可靠，没有风险，投资回收期可 控制在 1 年以内，也可根据工厂要求控制在 3 年以内。 技术原理与工艺流程简介： （1） 化工装置潜力分析与瓶颈诊断 采用数学及计算机技术对现场采集的数据进行分析，修正模型参数，建立与 现场操作数据基本吻合的机理模型，寻求对工艺及设备的深刻理解，诊断系统及 设备的潜力和瓶颈。 通过计算机模拟与标定计算，诊断装置与设备的潜力及存在的瓶颈因素，通 过少量的改造或操作优化，实现装置扩产或节能。 （2） 工艺系统优化 反应系统：采用夹点技术，有效利用反应热。对于吸热反应，则实现有效供 热。 精馏系统：优化精馏塔序列及回流比、采出量，采用夹点技术实现精馏塔内 部及外部能量系统的集成优化，以及多效精馏、热泵精馏、隔壁精馏等技术的优 化运用。 换热网络优化：通过夹点技术分析节能潜力，优化换热网络。对冷系统和热 系统采用。 设备强化：采用计算机模拟技术优化工艺操作及设备选型，通过选用高效分天津大学科技成果选编 离、换热、蒸汽回收装置实现设备强化。设备强化同时带来最小换热温差的变化， 进而，通过夹点技术，实现设备强化后的反应系统、精馏系统及换热网络的再优 化。部分装置的优化效果可达 40%以上。本技术若用于工艺包效果会更好。 （3） 化工能量系统分析与集成优化 含换热网络优化和蒸汽动力系统优化二项内容。通过夹点分析和换热网络优 化技术，实现对用热及用冷过程的优化，对新过程，一般可节能 2040%，对已 有过程，一般可节能 1030%。蒸汽动力系统优化含锅炉系统，蒸汽储能，热电 联产，燃料系统等的优化，节能效果在 1030%范围。 （4） Total Site 能量系统优化 以夹点技术为核心，从各装置的工艺优化入手，首先实现能量需求侧的优化， 然后对各装置进行夹点分析和换热网络优化，使能量回收达到最优，然后考虑各 装置之间的能量优化，最后是公用工程系统的能量优化。最终，做到全系统的能 量优化。Total Site 能量系统优化是工厂能量优化的最佳解决方案，可显著提高 系统能效。 技术水平及专利与获奖情况： 该技术具有近 30 年的研究历史，数千套装置的工业实践，是美国国家能源 署首推的过程工业节能减排先进技术。 本项目组自 2008 年与英国曼彻斯特大学过程集成中心（CPI）展开合作，在 近 20 年过程模拟优化研究基础上，消化吸收 CPI 的过程集成技术，经过 10 余个 工厂，近 30 套不同工业装置（涉及石油化工、煤化工、精细化工、食品工业、 制药工业、电力等过程）的工业实践，积累了丰富经验。 优化过的典型工业过程有： 20 万吨/年二甲醚装置优化 60 万吨/年煤制甲醇过程优化 10 万吨/年水玻璃生产过程优化 10 万吨/年白炭黑生产过程优化 2 万吨/年大豆制油过程优化 2 万吨/年大豆蛋白生产过程优化 22天津大学科技成果选编 120 万方/天天然气处理过程优化 150 万吨/年常减压装置优化 20 万吨/年催化裂化装置优化 4 万吨/年气分及 MTBE 装置优化 2 万吨/年 HFC125 装置优化 应用前景分析及效益预测： 系统优化的目标是降低能耗和企业的生产成本，同时，带来节能减排的社会 效益。 节能减排势在必行，系统优化是帮助企业提高技术水平，实现节能减排的有 效技术途径。 应用领域：石油化工、煤化工、精细化工、食品、制药、电力等行业 合作方式及条件：面议