第六章化工容器設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)展-第九屆全國(guó)大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽

1、1,,潘家禎 惠虎,全國(guó)大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,jzpan@ecust.edu.cn,第十屆過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)校際交流會(huì),2,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,3,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,,舉辦此次活動(dòng)的初衷,培養(yǎng)熟悉國(guó)情、專業(yè)知識(shí)豐富、具有創(chuàng)新精神和國(guó)際意識(shí)、能參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的專業(yè)人才是21世紀(jì)我國(guó)過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)所必須承擔(dān)的歷史責(zé)任。為了鼓勵(lì)

2、該專業(yè)的學(xué)生了解并積極投身于我國(guó)過(guò)程裝備的研究，培養(yǎng)大學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神及團(tuán)隊(duì)合作精神。,4,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,,組辦單位,華東理工大學(xué)中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)壓力容器學(xué)會(huì)中國(guó)化工學(xué)會(huì)化工機(jī)械專業(yè)委員會(huì)化學(xué)工業(yè)出版社,5,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,以全國(guó)高校過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)的本科生、研究生為主要對(duì)象，也歡迎其它專業(yè)的本科生及研究生報(bào)名參加。,報(bào)名參賽范

3、圍,,6,,參賽形式,為了啟發(fā)學(xué)生，組委會(huì)結(jié)合我國(guó)過(guò)程裝備的前沿課題，給出了一些參賽參考題目，參賽學(xué)生可以此為參賽題目。參賽學(xué)生也可以過(guò)程工業(yè)中實(shí)際課題、技術(shù)難題或生活、生產(chǎn)中有關(guān)設(shè)備為研究對(duì)象，只要是與設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、控制、安裝、使用、維護(hù)等有關(guān)的題目都可以，形式不限，鼓勵(lì)學(xué)生自主創(chuàng)新，有些題目可以與實(shí)際情況有出入，只要反映創(chuàng)新思想即可。,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,7,參賽參考題目-大型原油儲(chǔ)罐,華

4、東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,8,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,大型原油儲(chǔ)罐 背景： 隨著我國(guó)石油化工工業(yè)的發(fā)展以及國(guó)家原油戰(zhàn)略儲(chǔ)備計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)對(duì)進(jìn)口原油的需求量不斷增大，為適應(yīng)市場(chǎng)及國(guó)際形勢(shì)的不斷變化，建設(shè)大型原油儲(chǔ)庫(kù)具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義，縱觀近40年來(lái)的國(guó)際形勢(shì)，油罐的大型化是發(fā)展的必然趨勢(shì)。 由我國(guó)自己設(shè)計(jì)建造的最大的單臺(tái)儲(chǔ)油量為12.5萬(wàn)立方米的浮頂油罐已于2003年在茂名石化公司北山嶺油庫(kù)建成，

5、中石化集團(tuán)公司正著手建造國(guó)內(nèi)單臺(tái)儲(chǔ)油量最大的15萬(wàn)立方米油罐。目前世界上最大的原油儲(chǔ)罐為20萬(wàn)立方米原油儲(chǔ)罐，如果我國(guó)要設(shè)計(jì)此種大型原油儲(chǔ)罐，參賽選手能否給出較合理的設(shè)計(jì)？,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,9,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,大型原油儲(chǔ)罐 提示：參賽隊(duì)伍可以以此題目為背景，從多方面進(jìn)行研究或創(chuàng)新設(shè)計(jì)，如可嚴(yán)格按照美國(guó)《API 650》規(guī)范或日本《JISB 8501》規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，

6、再考慮到經(jīng)濟(jì)性以及其它等因素綜合考慮對(duì)20萬(wàn)立方米原油儲(chǔ)罐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；當(dāng)然也可以調(diào)研國(guó)外儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)尺寸，采用三維制圖給出儲(chǔ)罐及附件的三維造型；也可根據(jù)儲(chǔ)罐大致尺寸用flash表現(xiàn)出液位上升的動(dòng)態(tài)效果；也可采用ANSYS軟件或其它有限元軟件對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，給出儲(chǔ)罐各處的應(yīng)力水平，從而得出有益的結(jié)論。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,10,參賽參考題目-航空母艦彈射裝置,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,11,

7、,組委會(huì)給出的參賽參考題目,航空母艦彈射裝置 背景：航空母艦是集各種高新技術(shù)和眾多先進(jìn)武器裝備于一身的海上“巨無(wú)霸”。自它問(wèn)世并投入實(shí)戰(zhàn)以來(lái)，在各歷史時(shí)期的戰(zhàn)爭(zhēng)和海上行動(dòng)中扮演著十分重要的角色，向來(lái)被視為一個(gè)國(guó)家國(guó)防實(shí)力的象征，同時(shí)也是建立遠(yuǎn)洋海軍的標(biāo)桿。 目前我國(guó)還沒(méi)有航空母艦，如果要建造航空母艦，則設(shè)計(jì)制造航空母艦飛機(jī)彈設(shè)裝置是必須要解決的技術(shù)課題，早期的飛機(jī)彈射裝置采用彈簧彈射，后來(lái)發(fā)明了蒸汽彈射裝置，該

8、裝置將蒸汽放于儲(chǔ)氣筒及壓力管道內(nèi)，通過(guò)閥門來(lái)釋放蒸汽壓力，使氣體產(chǎn)生加速度，將飛機(jī)快速推至起飛速度。如果我國(guó)要設(shè)計(jì)航空母艦彈射裝置，請(qǐng)參賽選手能給出設(shè)計(jì)方案嗎?,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,12,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,航空母艦彈射裝置 提示：本題目并沒(méi)有給出具體的參數(shù)如跑道距離，飛機(jī)重量、起飛速度等，需要參賽者查詢及調(diào)研，從而確定蒸汽汽包及管線的設(shè)計(jì)參數(shù)、管線的布置等；參賽者也可選擇從其它

9、角度來(lái)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，只要與此主題相關(guān)即可。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,13,參賽參考題目-壓縮天然氣纏繞氣瓶,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,14,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,壓縮天然氣復(fù)合材料氣瓶 背景：在我國(guó)，1998年市場(chǎng)上開(kāi)始供應(yīng)復(fù)合材料氣瓶，安裝在北京一千多輛公交車頂部，使用的是航天復(fù)合材料技術(shù)，目前，綜合性能較好的鋁內(nèi)膽碳纖維全纏繞CNG瓶已在我國(guó)有少量問(wèn)世。我國(guó)在很多方面還

10、沒(méi)有掌握其設(shè)計(jì)及制造的核心技術(shù)?；谝陨媳尘埃Ｍ麉①愱?duì)伍能在車用CNG纏繞瓶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、設(shè)計(jì)方法、制造方法、使用管理、失效分析等方面展開(kāi)研究，為我國(guó)工業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,15,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,壓縮天然氣復(fù)合材料氣瓶 背景：目前我國(guó)市場(chǎng)上用的9升氣瓶較多，設(shè)計(jì)可參照美國(guó)ANSI/AGA NGV2-1992標(biāo)準(zhǔn)；如對(duì)強(qiáng)度研究可采用有限元對(duì)纏繞鋼瓶進(jìn)行彈性應(yīng)力分析、極

11、限載荷研究等，有條件還可進(jìn)行貼應(yīng)變片或進(jìn)行爆破試驗(yàn)研究；目前CNG纏繞瓶的制造技術(shù)也很需要研究，如內(nèi)膽收口裝置的研制、纖維纏繞機(jī)的研制等。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,16,參賽參考題目-核動(dòng)力裝置,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,17,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,核動(dòng)力裝置 背景：能源是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)在很大程度上取決于能源的供應(yīng)和有效利用，能源已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的制約因素，而依

12、靠科技進(jìn)步，加速核能的開(kāi)發(fā)和合理使用，成了當(dāng)務(wù)之急。我國(guó)目前已有秦山核電站、嶺澳核電站、大亞灣核電站及田灣核電站，今后還要建造更多的核電站，核電站也將在過(guò)程工業(yè)占據(jù)更重要的地位。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,18,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,核動(dòng)力裝置 提示：核電站核島內(nèi)的設(shè)備如核壓力容器、蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵、壓力管道、閥門幾乎全都是過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)研究的范圍。但是目前很多學(xué)過(guò)程裝備的人還

13、不太了解核電，希望參賽隊(duì)伍能夠針對(duì)核電運(yùn)轉(zhuǎn)原理給出相關(guān)的Flash，對(duì)于核壓力容器內(nèi)的反應(yīng)控制制作出flash，為更多的人了解核電創(chuàng)造條件。另外，核電站中有很多難題也在等待人們攻關(guān)，參賽隊(duì)伍也可查閱相關(guān)資料后確定課題研究。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,19,參賽參考題目-容器及管道爬壁機(jī)器人,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,20,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,容器及管道爬壁機(jī)器人 提示：在壓力容器及壓力管道

14、中，常要進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)及探傷，對(duì)于一些較高的容器，直接由人工操作很不方便，如果能夠發(fā)明一種爬壁機(jī)器人，能夠攜帶探頭在容器及管道外壁爬行，則能給人們帶來(lái)很大方便，實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)的自動(dòng)化。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,21,參賽參考題目-圓筒容器開(kāi)口雌雄樣板放樣軟件,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,22,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,圓筒形容器開(kāi)口雌雄樣板放樣軟件 背景：在過(guò)程設(shè)備中，經(jīng)常遇到要在圓筒容器開(kāi)口，焊接

15、管道的情況，這樣就需要在容器壁上進(jìn)行劃線切割，以及在管道上劃線切割，先進(jìn)的方式是采用數(shù)控機(jī)械手完成上述操作，但是數(shù)控機(jī)械手價(jià)格昂貴，一般的制造企業(yè)買不起，傳統(tǒng)的做法是由有經(jīng)驗(yàn)的工人師傅進(jìn)行手工放樣，得到雌雄樣板，利用雌雄樣板在容器及管道上劃線，再進(jìn)行切割，這種做法效率較低，劃線精度低，曲線不光滑。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,23,,組委會(huì)給出的參賽參考題目,圓筒形容器開(kāi)口雌雄樣板放樣軟件 提示：目前

16、計(jì)算機(jī)使用已經(jīng)十分普遍，價(jià)格也比較便宜，如果采用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)上述放樣過(guò)程，則用戶只需要輸入容器及管道直徑，則計(jì)算機(jī)就自動(dòng)放樣，在打印機(jī)上將雌雄樣板打印出來(lái)，這樣效率就十分高，曲線也會(huì)很光滑。希望參賽選手能用能編制程序或CAD二次開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,24,其它參賽參考題目,,先進(jìn)清洗技術(shù),,支座強(qiáng)度分析校核,,其它典型壓力容器、過(guò)程裝備的三維造型設(shè)計(jì),,特種壓力容器、設(shè)備的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

17、計(jì),華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,25,,活動(dòng)開(kāi)展情況,得到很多兄弟高校的積極響應(yīng)，很多高校的研究生及本科生積極報(bào)名參加，最后提交作品64件，其中： 華東理工大學(xué) 12件 茂名學(xué)院 10件 西北大學(xué) 8件 南京工業(yè)大學(xué) 5件 西安交大 4件 中國(guó)礦大 4件 北京石油化工學(xué)院 2件 西安石油大學(xué)

18、 2件 河北工大 2件 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 2件 燕山大學(xué) 2件 大連理工大學(xué) 1件 東北大學(xué) 1件 山東大學(xué) 1件 湘潭大學(xué) 1件 南京林業(yè)大學(xué) 1件,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,26,,作品情況,根據(jù)提交作品的性質(zhì)，組委會(huì)將全部作品分為A、B、C、D、E

19、、F、G及H等8類，具體分類如下：A 航空母艦彈射裝置 4件B 機(jī)器人 5件C 放樣軟件 5件D 三維建模及仿真 7件E 大型儲(chǔ)罐

20、 5件F 其它設(shè)備設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā) 16件G 強(qiáng)度分析及有限元模擬 10件H 其它 12件,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,27,作品情況-第一組,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,28,作品情況-第一組,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,29,作

21、品情況-第二組,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,30,作品情況-第二組,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,31,作品情況-第三組,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,32,作品情況-第三組,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,33,,評(píng)審情況-評(píng)審專家,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,34,,評(píng)審情況-評(píng)審過(guò)程,本著公平、公正的原則，同時(shí)又為了盡量減輕專家評(píng)審的強(qiáng)度，評(píng)審分兩輪進(jìn)行。第一輪評(píng)審時(shí)將作品先分3組，每組由3位專家

22、評(píng)審，每一組約20件作品，根據(jù)3位專家的意見(jiàn)，對(duì)各組進(jìn)行評(píng)比并排序，每一組取前10名進(jìn)入第二輪評(píng)審。第二輪評(píng)審由9位專家對(duì)第一輪評(píng)審入圍的作品進(jìn)行評(píng)審，選出19件作品作為獲獎(jiǎng)作品，根據(jù)名次的情況選出一等獎(jiǎng)3名，二等獎(jiǎng)6名，三等獎(jiǎng)10名，入圍但未進(jìn)入前三等獎(jiǎng)的以及部分未入圍但較優(yōu)秀的為優(yōu)勝獎(jiǎng)（20名）。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,35,,評(píng)審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐

23、與創(chuàng)新大賽,,,全國(guó)過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽評(píng)審匯總,,,,,,36,,評(píng)審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,,,全國(guó)過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽評(píng)審匯總,,,,37,,評(píng)審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,,,全國(guó)過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽評(píng)審匯總,,,,38,,評(píng)審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,,,全國(guó)過(guò)程裝備實(shí)踐與

24、創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽評(píng)審匯總,,,,39,,評(píng)審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,,,全國(guó)過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大獎(jiǎng)賽評(píng)審匯總,,40,部分優(yōu)秀作品展示,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,41,部分優(yōu)秀作品展示,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,濮陽(yáng)煌等，航空母艦彈射裝置的設(shè)計(jì),李征等，薄膜蒸發(fā)器遠(yuǎn)程三維設(shè)計(jì)系統(tǒng),李楠等，內(nèi)壓斜接管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的特性研究,內(nèi)壓斜接管結(jié)構(gòu)應(yīng)力的模擬,耿雪峰等，20萬(wàn)立方米原油儲(chǔ)罐設(shè)計(jì),孫繼遠(yuǎn)等，

25、圓筒容器開(kāi)口雌雄樣板放樣繪圖儀,42,心得與展望,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,43,,心得與展望,大學(xué)生激情四射、具有很強(qiáng)的創(chuàng)新能力，只要有好的機(jī)制與平臺(tái)，就能調(diào)動(dòng)他們的創(chuàng)新激情與潛力。在創(chuàng)新競(jìng)賽中，大學(xué)生們了解到專業(yè)的背景，熟悉了國(guó)情、激發(fā)了他們專研專業(yè)知識(shí)的熱情，對(duì)科研及創(chuàng)新有了較系統(tǒng)的訓(xùn)練，從課題的調(diào)研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、論文撰寫及后期制作都展示了他們的巨大潛力。培養(yǎng)大學(xué)生的工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神及團(tuán)隊(duì)合作精神，很多學(xué)生組成了團(tuán)隊(duì)，

26、分工負(fù)責(zé)，有利于最大程度發(fā)揮各自的能力，也為他們今后工作中建立良好的合作習(xí)慣奠定了基礎(chǔ)。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,44,,心得與展望,對(duì)于各高校來(lái)說(shuō)，也提供了良好的交流平臺(tái)，使得大家了解到各自的科研方向，有利于共同提高。也是對(duì)各高校科研、創(chuàng)新能力及教學(xué)質(zhì)量的有效檢驗(yàn)。為我國(guó)過(guò)程裝備的發(fā)展起到很要的推動(dòng)作用，有一些可以直接用于工程實(shí)踐，另外有一些盡管還是紙上談兵，但應(yīng)看到，培養(yǎng)的具有創(chuàng)新精神的學(xué)生在今

27、后的工作崗位上潛力無(wú)限，大展宏圖。,華東理工機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,大學(xué)生過(guò)程裝備實(shí)踐與創(chuàng)新大賽,45,,建議,由我們專業(yè)教指委組辦，報(bào)教育部批準(zhǔn)，辦成全國(guó)性的賽事，這是一件利國(guó)利民的好事。希望更多的高校能參與進(jìn)來(lái)，成為互相交流的平臺(tái)，也能為各自學(xué)校的提高、發(fā)展帶來(lái)益處。大賽需要爭(zhēng)取到企業(yè)界的贊助，為賽事提供更大的資金資助。大賽的形式、內(nèi)容、時(shí)間等需進(jìn)一步研討、如可每年舉辦一次，定期公布一些專題，由學(xué)生來(lái)參與。希望各位老師都參與到其