PDF《拟申报国家科学技术进步奖项目公示材料》

1 拟申报国家科学技术进步奖项目公示材料 (2013 年度) 项目名称 高端控制装备及系统的设计开发平台研究与应用 主要完成 人 孙优贤、王文海、杨春节、刘兴高、黄建民、卢建刚、贾廷纲、沈新荣、徐正国、吴平、嵇月强、张益南、闫正兵、周伟 主要完成 单位 浙江大学、上海电气集团股份有限公司、杭州优稳自动化系统有限公司、杭州哲达科技股份有限公司 项目简介 立项背景: 控制装备与控制系统是现代工业装备以及冶金、能源、石化、国防等领域重大工程的神经中枢、运行中心和安全屏障, 其功能是监测、控制、优化整个工艺流程和产品质量,保障重大装备和重大工程的安全可靠和高效优化运行.

我国重大装备经过五十多年的发展,已经取得长足的进步,如大型化工装备、大型炼油装备、大型电力装备、大型冶 金装备、大型矿山装备等,都有相当的设计制造能力,但与之配套的控制装备与控制系统相当落后,国产控制装备与系统 难以进入重大工程的关键主体装置,高端控制装备90%依赖于国外先进国家,高端控制装备尤其是平台性核心技术几乎完 全被国外垄断,控制系统发展滞后是中国工业大而不强的关键原因之一,也对国家经济安全和产业安全带来威胁. 有鉴于此,急需大力发展自动化控制装备及系统,着重解决一批突出的关键问题,建立相应的控制装备与控制系统的 设计研发平台, 《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》中明确将 发展重大工程自动化控制系统…… 作为实现重 点突破的十六大领域之一.

2 项目简介 本项目面向国家重大需求, 经过六年的技术开发和应用研究, 彻底解决了高端控制装备及系统的高安全性、 高可靠性、 高适应性、大规模化等四大难题,研制成功高端控制装备及系统的设计开发平台,形成自主知识产权的完整技术体系,为 重大工程控制装备和控制系统的设计开发提供硬件平台、软件平台、先控与优化平台及其设计支撑.在此基础上,开发了 面向冶金、能源、石化、炼油等领域各种重大工程需求的系列高端控制装备及系统,打破了国外公司的技术垄断,改变了 国内控制系统研制低效重复的僵局,促进了国内控制装备与系统产业的快速发展,对于国家安全、经济安全、实现节能减 排总体目标、以及装备制造业加快发展,都具有战略意义. 项目来源: 1)国家发改委高技术产业化专项:工业自动化仪表与装置新产品高技术产业化示范工程,发改高技[2004]2080 号;

2) 国家自然科学基金重点项目: 可有效降低大型生产过程能耗的控制理论与方法(60736021) ;

3)国家

863 计划项目:高效节 能内部热耦合空分装置关键技术(No.2006AA05Z226) ;

4)浙江省重大科技项目:面向 三高 治理的高端工业自动化技术 和装备的研究(2006C11066). 主要科技创新: 本项目研究应用中,形成了三个平台、三大系统性核心技术. 1.高端控制装备及系统的软件平台技术:原创性提出包含被控装备的过程机理、控制策略、动态优化、故障诊断、界 面操作的工业装备多领域描述模型,实现装备对象控制策略的自动化编程,提高工程设计编程效率与可靠性;

成功开发分 布式工程对象实时数据库,满足工业数据高安全性、多实时性、多语义性、多时空性、多尺度性的信息集成要求;

开发图 形化编程、文本编程及多语言混合编程的控制编程语言与集成开发环境,支持大规模复杂系统的在线动态调试、远程协同 编程、行业算法库封装重用等功能. 2.高端控制装备及系统的硬件平台技术:率先提出多重化硬件冗余表决机制与运算节奏同步算法,实现全系统多重化 硬件冗余,保证控制系统的高可靠性与高可用性;

以控制装备元件及系统的工作性能退化为切入点,系统地提出性能退化 定量分析与监测技术,为控制装备健康状态的定量监测提供基础;

创建高度自动化的复杂工程实验系统,为验证硬件系统 的可靠性和性能指标提供了关键装备.

3 项目简介 3.高端控制装备及系统的先控与优化平台技术:研发了系列先进控制和优化算法,并获得成功应用:针对特大型高炉 煤气余压回收装置TRT,创造性提出带前馈的高炉顶压约束预测控制算法和基于管网阻力系数等效的专家智能控制方法, 研制成功自主技术的特大型高炉TRT装置优化控制系统,彻底解决了TRT装置紧急切换时顶压波动过大、危及高炉与TRT 装置安全的国际性难题;

针对特大型空分装置,率先提出产品质量和节能最大效果下同时保证过程可操作性和可控性的控 制优化一体化方法,建立多种非线性模型,提出多种有效的非线性模型预测控制、超高纯控制和节能优化方法,实现特大 型空分装置大能耗、超高纯、强耦合、非线性节能运行优化技术的重大突破. 成果成功应用于1000MW超超临界、600MW超临界火电机组,2500M3 /日煤气化炉,80万吨造纸机,80000M3 空分装 置,5000M3 高炉等重大工程2500余套,其中大型高炉TRT装置优化控制系统市场占有率90%以上,大型空分装置节能优化 系统市场占有率约40%,大型火电机组控制系统市场占有率约45%.技术性能指标全面优于国外主流控制系统,达到同类 技术的领先水平,产品已出口韩国等多个国家,具有国际市场竞争优势.形成授权发明专利65项,软件著作权30项,SCI、 EI论文108篇,专著、编著4本;

近三年经济效益72.9577亿元;

获省部级一等奖2项. 近三年直 接经济效 益年份新增销售额 新增利润 新增税收

2010 548,357.34 119407.41 42687.76

2011 631,739.17 135524.68 46084.06

2012 710,646.96 153085.53 52779.70 累计1,890,743.47 408017.62 141551.52

4 主要知识 产权 知识产 权类别 知识产权具体名称 国家 (地区) 授权号 授权日期 证书编 号 权利人 发明人 发明专利一种基于非线性共轭梯度法的工业过程 动态优化系统及方法 中国 ZL2009101 55694.5 2011.8.31 证书号第

832521 号 浙江大学 刘兴高 发明专利一种约束优先的工业过程动态优化系统 及方法 中国 ZL2009101 56651.9 2012.7.4 证书号第

989338 号 浙江大学 刘兴高、陈珑 发明专利工业生产过程小样本条件下的故障诊断 系统及方法 中国 ZL2006101 55413.2 2009.3.18 证书号第

480012 号 浙江大学 刘兴高 发明专利基于仿生智能的工业软测量仪表及软测 量方法 中国 ZL2006101 55557.8 2009.3.18 证书号第

480013 号 浙江大学 刘兴高、闫正兵 发明专利一种内部热耦合精馏塔的非线性控制系 统及方法 中国 ZL2010102 13621.X 2012.6.6 证书号第

960627 号 浙江大学 刘兴高、周叶翔 发明专利插拔式的 DCS 集散控制系统模件 中国 ZL2010106 03391.8 2012.10.3 证书号第

1052960 号 浙江大学 王文海,冯绍月, 方炯 发明专利一种模拟移动床色谱操作参数优化方法 中国 ZL2010101 01988.2 2012.5.30 证书号第

965660 号 浙江大学 郭小晓, 卢建刚 发明专利功能模块可扩展式智能仪表 中国 ZL2010106 02912.8 2012.11.14 证书号第

1077498 号杭州优稳自动化系统有限公司 王文海,冯绍月, 方炯 发明专利接线端子盒可拆卸式智能仪表 中国 ZL2010106 03394.1 2012.7.11 证书号第

1000369 号杭州优稳自动化系统有限公司 王文海,冯绍月, 方炯

5 发明专利基于高级特征计算的电动阀门控制方法 及阀门 中国 ZL2005100 61790.5 2009.5.20 证书号第

498406 号杭州哲达科技股份有限公司 沈新荣 发明专利一种基于阻力系数等效的炉顶压力控制 方法 中国 ZL2005100 50252.6 2008.1.30 证书号第

374508 号 浙江大学 杨春节、沈新荣 发明专利一种高炉系统与 TRT 装置分布式协调控 制方法 中国 ZL2010106 03664.9 2012.6.13 证书号第

972119 号 浙江大学 杨春节、肖冬峰、 沈新荣、李敏、吴平、杨海舟、凌飞 发明专利一种智能流体控制阀的实现方法及阀门 中国 ZL2006100 51892.3 2008.6.11 证书号第

402073 号 浙江大学 沈新荣、朱文斌、 黎焱、章威军、杨 春节、郁辉球 发明专利一种差压式流量测量方法及流量装置 中国 ZL2006101 54762.2 2008.10.15 证书号第

435795 号 浙江大学, 杭........