第六章化工容器設(shè)計技術(shù)進(jìn)展-第九屆全國大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽

1、1,,潘家禎 惠虎,全國大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,華東理工大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院,jzpan@ecust.edu.cn,第十屆過程裝備與控制工程專業(yè)校際交流會,2,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,3,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,,舉辦此次活動的初衷,培養(yǎng)熟悉國情、專業(yè)知識豐富、具有創(chuàng)新精神和國際意識、能參與國際競爭的專業(yè)人才是21世紀(jì)我國過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

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

3、圍,,6,,參賽形式,為了啟發(fā)學(xué)生，組委會結(jié)合我國過程裝備的前沿課題，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)生也可以過程工業(yè)中實際課題、技術(shù)難題或生活、生產(chǎn)中有關(guān)設(shè)備為研究對象，只要是與設(shè)計、制造、檢驗、控制、安裝、使用、維護(hù)等有關(guān)的題目都可以，形式不限，鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新，有些題目可以與實際情況有出入，只要反映創(chuàng)新思想即可。,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,7,參賽參考題目-大型原油儲罐,華

4、東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,8,,組委會給出的參賽參考題目,大型原油儲罐 背景： 隨著我國石油化工工業(yè)的發(fā)展以及國家原油戰(zhàn)略儲備計劃的實施，我國對進(jìn)口原油的需求量不斷增大，為適應(yīng)市場及國際形勢的不斷變化，建設(shè)大型原油儲庫具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義，縱觀近40年來的國際形勢，油罐的大型化是發(fā)展的必然趨勢。 由我國自己設(shè)計建造的最大的單臺儲油量為12.5萬立方米的浮頂油罐已于2003年在茂名石化公司北山嶺油庫建成，

5、中石化集團(tuán)公司正著手建造國內(nèi)單臺儲油量最大的15萬立方米油罐。目前世界上最大的原油儲罐為20萬立方米原油儲罐，如果我國要設(shè)計此種大型原油儲罐，參賽選手能否給出較合理的設(shè)計？,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,9,,組委會給出的參賽參考題目,大型原油儲罐 提示：參賽隊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，如可嚴(yán)格按照美國《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，

6、再考慮到經(jīng)濟(jì)性以及其它等因素綜合考慮對20萬立方米原油儲罐進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計；當(dāng)然也可以調(diào)研國外儲罐結(jié)構(gòu)尺寸，采用三維制圖給出儲罐及附件的三維造型；也可根據(jù)儲罐大致尺寸用flash表現(xiàn)出液位上升的動態(tài)效果；也可采用ANSYS軟件或其它有限元軟件對儲罐進(jìn)行有限元應(yīng)力分析，給出儲罐各處的應(yīng)力水平，從而得出有益的結(jié)論。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(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)械與動力工程學(xué)院,11,

7、,組委會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“巨無霸”。自它問世并投入實戰(zhàn)以來，在各歷史時期的戰(zhàn)爭和海上行動中扮演著十分重要的角色，向來被視為一個國家國防實力的象征，同時也是建立遠(yuǎn)洋海軍的標(biāo)桿。 目前我國還沒有航空母艦，如果要建造航空母艦，則設(shè)計制造航空母艦飛機(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，后來發(fā)明了蒸汽彈射裝置，該

8、裝置將蒸汽放于儲氣筒及壓力管道內(nèi)，通過閥門來釋放蒸汽壓力，使氣體產(chǎn)生加速度，將飛機(jī)快速推至起飛速度。如果我國要設(shè)計航空母艦彈射裝置，請參賽選手能給出設(shè)計方案嗎?,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,12,,組委會給出的參賽參考題目,航空母艦彈射裝置 提示：本題目并沒有給出具體的參數(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)計參數(shù)、管線的布置等；參賽者也可選擇從其它

9、角度來進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計，只要與此主題相關(guān)即可。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(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)械與動力工程學(xué)院,14,,組委會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，1998年市場上開始供應(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瓶已在我國有少量問世。我國在很多方面還

10、沒有掌握其設(shè)計及制造的核心技術(shù)?；谝陨媳尘埃Ｍ麉①愱犖槟茉谲囉肅NG纏繞瓶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、設(shè)計方法、制造方法、使用管理、失效分析等方面展開研究，為我國工業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,15,,組委會給出的參賽參考題目,壓縮天然氣復(fù)合材料氣瓶 背景：目前我國市場上用的9升氣瓶較多，設(shè)計可參照美國ANSI/AGA NGV2-1992標(biāo)準(zhǔn)；如對強(qiáng)度研究可采用有限元對纏繞鋼瓶進(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)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,16,參賽參考題目-核動力裝置,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,17,,組委會給出的參賽參考題目,核動力裝置 背景：能源是我國社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，現(xiàn)代化的實現(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，加速核能的開發(fā)和合理使用，成了當(dāng)務(wù)之急。我國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，核電站也將在過程工業(yè)占據(jù)更重要的地位。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,18,,組委會給出的參賽參考題目,核動力裝置 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)過程裝備的人還

13、不太了解核電，希望參賽隊伍能夠針對核電運(yùn)轉(zhuǎn)原理給出相關(guān)的Flash，對于核壓力容器內(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)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(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)械與動力工程學(xué)院,20,,組委會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)行無損檢測及探傷，對于一些較高的容器，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，則能給人們帶來很大方便，實現(xiàn)無損檢測的自動化。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,21,參賽參考題目-圓筒容器開口雌雄樣板放樣軟件,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,22,,組委會給出的參賽參考題目,圓筒形容器開口雌雄樣板放樣軟件 背景：在過程設(shè)備中，經(jīng)常遇到要在圓筒容器開口，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)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,23,,組委會給出的參賽參考題目,圓筒形容器開口雌雄樣板放樣軟件 提示：目前

16、計算機(jī)使用已經(jīng)十分普遍，價格也比較便宜，如果采用計算機(jī)軟件實現(xiàn)上述放樣過程，則用戶只需要輸入容器及管道直徑，則計算機(jī)就自動放樣，在打印機(jī)上將雌雄樣板打印出來，這樣效率就十分高，曲線也會很光滑。希望參賽選手能用能編制程序或CAD二次開發(fā)來實現(xiàn)。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(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、過程裝備的三維造型設(shè)計,,特種壓力容器、設(shè)備的計算機(jī)輔助設(shè)

17、計,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,25,,活動開展情況,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)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(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 大型儲罐

20、 5件F 其它設(shè)備設(shè)計及開發(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)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,27,作品情況-第一組,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,28,作品情況-第一組,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,29,作

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

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

23、與創(chuàng)新大賽,,,全國過程裝備實踐與創(chuàng)新大獎賽評審匯總,,,,,,36,,評審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,,,全國過程裝備實踐與創(chuàng)新大獎賽評審匯總,,,,37,,評審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,,,全國過程裝備實踐與創(chuàng)新大獎賽評審匯總,,,,38,,評審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,,,全國過程裝備實踐與

24、創(chuàng)新大獎賽評審匯總,,,,39,,評審結(jié)果-最后名次,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,,,全國過程裝備實踐與創(chuàng)新大獎賽評審匯總,,40,部分優(yōu)秀作品展示,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,41,部分優(yōu)秀作品展示,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,濮陽煌等，航空母艦彈射裝置的設(shè)計,李征等，薄膜蒸發(fā)器遠(yuǎn)程三維設(shè)計系統(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，20萬立方米原油儲罐設(shè)計,孫繼遠(yuǎn)等，

25、圓筒容器開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，就能調(diào)動他們的創(chuàng)新激情與潛力。在創(chuàng)新競賽中，大學(xué)生們了解到專業(yè)的背景，熟悉了國情、激發(fā)了他們專研專業(yè)知識的熱情，對科研及創(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、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)生的工程實踐能力、創(chuàng)新精神及團(tuán)隊合作精神，很多學(xué)生組成了團(tuán)隊，

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)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,44,,心得與展望,對于各高校來說，也提供了良好的交流平臺，使得大家了解到各自的科研方向，有利于共同提高。也是對各高?？蒲?、創(chuàng)新能力及教學(xué)質(zhì)量的有效檢驗。為我國過程裝備的發(fā)展起到很要的推動作用，有一些可以直接用于工程實踐，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限，大展宏圖。,華東理工機(jī)械與動力工程學(xué)院,大學(xué)生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽,45,,建議,由我們專業(yè)教指委組辦，報教育部批準(zhǔn)，辦成全國性的賽事，這是一件利國利民的好事。希望更多的高校能參與進(jìn)來，成為互相交流的平臺，也能為各自學(xué)校的提高、發(fā)展帶來益處。大賽需要爭取到企業(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)生來參與。希望各位老師都參與到其