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数字化进展范文1
西方发达国家在飞机研制过程中率先全面应用了数字化技术,取得了缩短飞机研制周期,提高研制质量,降低研制成本的显著成效。波音777是全球第一个采用全数字化定义的飞机,波音737-700飞机实现了研制过程的数字化管理和控制,2002年首飞成功的美国第四代战斗机F-35,在数字化管理和控制的基础上,采用了优势企业(中心)联合的研制模式。西方发达国家在飞机数字化研制道路上走过了“产品数字化定义”、“过程管理数字化”、“优势企业中心联合”三个主要发展历程,形成了比较完善的全新的飞机数字化研制体系,从根本上改变了飞机制造业传统的设计和制造模式,并取得了显著的应用效果。(见图1和表1),数字化技术及其应用已日益成熟,代表了飞机制造业的发展方向。
在上级机关的领导和支持下,中国航空工业通过实施飞机制造业数字化工程,以打通数字化生产线为主线,以并行产品数字化定义为核心,打通了飞机/直升机数字化设计制造主流程,从根本上变革了飞机设计、试验、制造和管理的模式、流程、方式、方法和手段,形成了数字化生产方式,初步建立了飞机数字化研制基本体系,大幅度地缩短了飞机型号研制周期,降低了生产成本,提高了产品质量。
飞机数字化研制基本体系
体系是由若干个相互关联、密不可分的要素组成的一个整体。飞机数字化研制基本体系由数字化设计等九大要素组成,各要素在飞机研制过程中的位置、作用及关联关系见图2。
数字化设计、试验仿真、制造、管理构成了飞机数字化研制体系的主线,而基础数据库、飞机设计/制造标准规范和政策法规构成了飞机数字化研制体系的基础;中间的数字化支撑环境和软件系统将各类要素联系在一起,集成各类应用系统和网络,为飞机数字化研制提供支持协同设计制造的协同工作平台,实现飞机数字化研制的信息沟通、单源数据管理和并行过程控制。
通过构建飞机数字化研制基本体系,中航工业主机厂、所形成了“一个平台,七个中心”的数字化建设成果,全面支撑了数字化设计、制造主流程和仿真试验辅流程等全新的飞机数字化并行协同研制模式。见图3所示。
一个平台
较大规模的厂、所数字化协同平台。厂、所数字化协同平台是以产品设计、工艺设计、产品数据管理、物流管理系统为核心,是航空企业从事产品设计、工艺设计、工装设计与制造、生产管理等各类数字化研制业务的协同工作环境和信息集成、平台。是数字化设计管理的基础设施,它通过建立强壮的网络连接和提供完善的网络服务,整合企业内外的各种信息资源,保证设计、制造、管理信息流的通畅流动,实现产品设计制造的数据集成、功能集成和过程集成,形成支持跨厂所的产品设计制造协同工作环境,是飞机数字化研制体系的重要组成部分。
平台主要由三维设计软件、产品数据管理软件,工作站、服务器,连接厂所千兆网络等组成。可供全体飞机数字化设计制造人员同时按并行协同的方式,完成全机产品数字化定义和制造生产数据的有效组织和传递。见图4所示。
七个中心:
功能/性能仿真中心,是基于功能/性能数字样机,通过数字化仿真试验手段,在产品设计阶段早期就替代、减少和简化部分物理试验(实物、半实物试验),通过仿真迭代使产品的功能和性能逼近设计指标,逐步走向成熟。
数字样机装配、仿真中心,用以部分取代实物样机设计协调。确保装配设计数字样机评审结果的真实有效。通过虚拟拆装、人机工效等先进的三维仿真手段对装配过程进行预演,检验产品的可装配性、可维护性和工艺性。使得在型号研制中采用全新的三维数字化手段和逼真的立体图像进行设计装配和协调,替代了过去飞机研制采用的木质或金属实物样机。为详细设计、发出飞机生产图样打下基础,见图5所示。
工艺仿真中心,主要通过虚拟制造环境,集中开展主要专业制造过程(如装配、机加、钣金、复材、焊接等)的模拟仿真,对产品制造过程中的技术关键进行分析和预测,提前发现可能存在的工艺问题并优化工艺设计,使工艺方案更科学、合理。如图6所示。
产品数据管理中心和制造数据管理中心(型号数据中心),由产品数据管理系统和支撑的服务器硬件组成,并通过二次开发和系统集成,将设计数据、分析数据、工艺数据、工装数据以及各类基础数据库等按不同需求物理异地存放,逻辑统一管理,支撑并行协同研制过程,解决型号研制过程对产品数据共享和流程控制的需求,实现单一产品数据源。
物料配送中心,按照数字化的生产组织管理方式要求,对生产物料进行集中管理和配送供应,按照生产作业计划组织进行工装工具、毛料、零件和标准件的即时配送管理,实现主要生产过程的流程并行。不仅保证按计划进行生产,同时能够实现对物料的统一仓储规划、实现系统化作业管理和规范化库存管理生产管控中心,负责生产计划指定和设备有限能力的平衡,实现按照架次交付计划进行生产计划的优化排序,实现生产计划编制、下达、跟踪和反馈全过程的动态管理和控制。从而促使飞机制造企业由传统的按完成项目百分比考核进度、手工对账方式统计缺件等粗放的管理方式,向准确、具体、信息反馈及时的生产计划与管理模式转变。
在飞机数字化研制基本体系建设过程中,突破了九项重大关键技术:
1) 飞机数字化研制模式及并行协同流程关联技术;
2) 成熟度控制下的并行产品数字化定义技术;
3) 用于并行产品数字化定义的组织模式和管理技术;
4) 数字样机与虚拟现实融合技术;
5) 面向制造的全机产品数字化定义技术;
6) 跨厂所并行协同工作平台和产品数据单源管理技术;
7) 飞机总体方案多专业关联设计技术;
8) 统一模型关联和参数化模块化快速设计集成技术;
9) 基于模型定义的全三维设计制造技术(MBD技术)
结合型号研制应用,初步实现了方式、方法和手段的七大变革,显著缩短了新机研制周期、提高了生产效率和质量、降低了成本。
1)并行产品数字化定义取代了传统设计/制造串行;
2) 数字样机取代了实物样机设计协调;
3) 开展了部分飞机系统的数字试验仿真,简化或减少部分物理试验,加速产品设计迭代过程;
4) 数字量协调传递为主的制造技术体系取代标准样件-模线样板工作法,取消大量模拟量工装;
5) 打通了机加、钣金、焊接、直升机装配等部分数字化生产线,实现数字化制造取代模拟量制造;
6) 部分工艺数字模拟和仿真试验取代工艺试切和试验;
数字化进展范文2
关键词:数字化医院;下一代互联网;研究状况
1 引言
数字化医院是智慧医疗和区域卫生信息化建设的基础,是公立医院改革的重要技术支撑,对全民健康保障体系的建立具有重要的作用。以IPv4为基础的互联网所固有的缺陷:网络地址获取量不足、安全可信度较差、服务质量较低、网络复杂性和管理难度增加,网络与信息安全水平和服务质量降低等突出问题,已不能满足数字化医院发展对网络的需求,严重制约着数字化医院建设向着更高层次发展。迫切要求数字化医院系统由现行的封闭式物理隔断模式转向开放运行模式,与外部系统(如区域卫生信息平台、社区卫生服务信息系统、公共卫生信息系统等)进行实时信息交换与共享,充分利用下一代互联网的技术优势,构建数字化医院的服务模型及体系结构,可适应数字化医院的发展趋势。开放环境下的数字化医院服务流程、服务模型和体系结构等问题的研究,可充分满足当前医院业务系统建设以服务为导向的需求,为数字化医院建设提供总体规划和顶层设计,能快速实现更广泛互联、更便捷移动、更高效共享的全面数字化医疗。
2 国外基于下一代互联网的数字化医院研究状况
美国已启动“农村卫生保健试点计划”,以帮助公共和非营利性医疗机构建设国家或区域范围内的宽带网络连接,以便其向全国各地提供远程医疗服务,该计划将资助85%的网络升级、Internet2连接和选定接收者的先进网络服务费用。约翰霍普金斯全球临床健康教育中心正在使用运行在Internet2网络之上的远程医疗技术,该技术可提供高质量视频会议并可连接高分辨率显微镜、三维核磁共振成像,支持艾滋病毒耐药性互助陈述分析。
欧盟2001年建成GeANT高速试验网,并在2005年6月启动GeANT2研究计划。该计划是第一个在全球范围部署的混合网络同时采用包交换和电路交换。GeANT2的许多连接都达到10Gbps的速度,可应用于许多领域的协作研究,如网格计算、生命科学、射电天文学和天气变化等。GeANT2提供的数据信息包括高清晰度图像、视频和音频文件、DNA样本及相关数据,目前,欧盟GeANT2高速试验网已应用于生物医学信息共享。
亚太地区1997年6月3日由17个亚太地区国家或地区近40多个成员组成的先进网络组织成立,建立APAN主干网,其主要宗旨是对连接亚太地区各国的学术网络进行规划、建设和运行。日本于2002年推出IPv6商用服务,2005年完成互联网向IPv6的过渡,2007年启动了“新一代网络”国家重大项目,研究下一代互联网的关键技术。在医院信息化应用方面,IPv6技术主要用于电子病历共享和远程医疗等方面。如在十胜地区建立起基于IPv6的远程医疗系统,为地方医院、大学附属医院,甚至一般家庭提供医疗支援、远程手术指导、远程会诊以及家庭监护等服务。
3 国内基于下一代互联网的数字化医院研究状况
1998年,我国开始搭建IPv6试验床,开始了下一代互联网研究。2003年8月我国启动了下一代互联网示范工程(CNGD。CNGI的核心网中规模最大的学术性主干网是CNGICERNET2以及CNGI国际/国内互联中心CNGI-6IX。我国的CERNET2主干网采用纯IPV6协议,使用CERNET的全国高速传输网,以2.5-10Gbps传输速率和部分IPv6路由器,连接全国20个主要城市的CERNET2核心节点,实现全国200余所高校下一代互联网高速接入,同时为全国其他科研院所和研发机构提供下一代互联网高速接入服务。目前,我国已建成全球最大的下一代互联网示范网络,推动并形成了中国的下一代互联网产业群,下一代互联网示范工程项目使我国在下一代互联网研究及关键技术方面走到了世界前列。
我国在基于IPv6的下一代互联网已取得了一系列成果,可扩展、更安全、更大、可信、可管理、高质量的以IPv6核心协议为基础的下一代互联网在学术与产业界共同努力下,现已进入大规模研究和建设阶段,其技术已基本成熟并已经商用化,使用它可以改变现行数字化医院网络传输能力有限、服务质量难以确保、网络安全隐患严重、有效管理机制缺乏、移动性能差等问题。NGI地址空间巨大,接入方式方便快捷,支持100Mbps以上的端到端高性能通信,支持终端的无线接入和移动通信,提供身份认证和访问授权,对数据进行加密,保证完整性,同时可进行有序的管理、有效的运营和及时的维护,这些优势都将为数字化医院的发展提供可靠的技术支撑。
目前利用CERNET和APAN进行国际性的医疗会议和交流应用已经非常成熟,可远程观看临床手术,与主刀医生现场交流,远程医疗培训等。2009年11月在清华大学举行的第十三届全国超声内镜暨内镜新技术学术研讨会上,利用CERNET与亚太先进网络APAN连接,北京协和医院、京都第二红十字医院、韩国峨山医疗中心同步操作演示的手术现场,开启国内医院首次利用网络进行手术直播到海外的先例。
就广东省而言,为了推进广东省下一代互联网的发展,已提出了“十二五”期间的一系列发展目标:全省要进一步提升光纤网络覆盖率,用户接入带宽平均每年翻一番,力争在光网络覆盖、网络速率和应用水平方面达到先进国家水平;到2015年建成全国规模最大的TD-LTE网络,推动广东率先进入4G时代。在“智慧广东”的重点应用领域中提出了智慧医疗,提出建立家政服务网络体系,探索居家养老、虚拟养老院等家庭保健服务新模式,推广应用带物联网功能的便携式医疗设备。加快数字化医院的建设,建立居民电子健康档案,重点在重症监护、病患管理、用药安全、血液制品管理以及医疗废弃物处理等方面开展物联网应用。目前,广东范围内部分三甲医院推行基于下一代互联网的数字化医院建设的成效相对比较明显,初步建立了基于下一代互联网的数字化医院服务模型、服务流程和体系结构,但离全面推行基于下一代互联网数字化医院还有一定的距离,尚需制度及财务等方面的保障和基层医院的切实推行。
4 基于下一代互联网的数字化医院的应用技术
(1)数字化医院中的物联网技术。借助于医疗物联网技术实现即时监测和自动数据采集以及远程医疗监护。(2)数字化医院中的云计算技术。医疗行业的云计算中,病人的电子医疗记录或检验信息都存储在中央服务器中,病人的信息和相关资料可以全球存取,医护人员从因特网激活的设备上实时获取资料。(3)数字化医院中的移动计算技术。移动计算帮助完成对医疗机构内部网络传感器获得的信息进行语义理解、推理和决策,任何时候都可以通过某种设备访问所需要的信息,实现智能控制。(4)数字化医院中的数据融合技术。在临床诊断、治疗、手术导航中,将各种模式的图像进行配准和融合,提供互补的医学信息。
数字化进展范文3
【关键词】配电自动化;实用化;关键技术;进展
一、目前我国配电自动化发展的状况
近几年,随着城市电网和农村电网的不断改革,为了能够提高我国供电的自动化实用化,这就使得许多城市都在不同层次、不同规模上对配电自动化工作进行试点,经过试点,这样可以帮助供电站积累许多的经验。
二、我国配电自动化系统的进展和存在问题
1、我国配电自动化实用化的进展
1.1在我国的配电自动化系统中,一般主要是通过重合器时序整定配合的方式逐步过度到通过馈线自动化终端进行故障检测,结合通信技术进行故障隔离和非故障区域恢复供电,这样可以实现我国配电的自动化实用化。
1.2配电自动化的关键设备由依赖进口逐步转向使用国产设备,FTU已有了国产的入网许可产品,其功能与性能价格比更有利于各供电部门选用。
1.3配电自动化由单纯的配电监控与数据采集系统加配电自动化转向具有DA、配电管理系统、地理信息系统等较完整的配电自动化实时及供电企业管理系统,配电主站系统也由借用调度主站系统逐步转向选择面向配电自动化应用的配电自动化主站系统。
1.4随着我国通信方式的多样化,这就使得我国配电网通信有多种多样的方式,比如:无线、光纤、专用电缆、载波等方式,然而在主通信线路上我国配电网一般使用使用光纤。除此之外,在我国配电网中,10KV配电线载波通信、基于GPRS和CDMA的无线通信也是比较受欢迎的。
1.5随着科学技术的不断发展,这就使得GIS从孤独的静态设备管理系统逐渐向动态的实时GIS转变,通过这一转变形式可以将SCADA和地理信息有机地统一起来。
1.6为了使得DMS与其他系统有机集成构造供电企业信息向着一体化的方向发展,这就使得DMS从需求不确定、功能繁杂逐渐向功能需求实用化转变。
2、我国配电自动化实用化存在的问题
2.1随着科学技术的不断发展,这就使得一次设备不能满足自动化设备的需求,一次设备的厂家向二次自动化方向发展存在一定的困难,二次自动化系统的厂家向一次设备方向发展也存在一定的问题。2.2虽然《配电自动化系统功能规范》行业标准已经颁布,这就使得配电网有了统一的功能规范,但是各地配电自动化中的应用需求仍然存在不规范问题。2.3虽然有一些配电网已经规定了配电自动化系统实用化的验收细则,这些验收细则有利于配电自动化系统实用化的发展,但是配电自动化系统的实用化仍然是非常漫长而又困难的过程。
三、配电自动化实用化的关键技术
1、为了能够很好的实现配电自动化实用化,这就要使用FTU技术。然而FTU技术,应该采用全工业级设计,这样可以使得FTU技术能够满足室外环境的需求,根据有关的规定,FTU的技术指标应该达到户外D2级标准。在电气和结构上应该使得柱上开关与FUT相一致,这样使得柱上开关和FUT的接口可靠,也便于维修。通过使用FTU技术,这样使得有关人员在充分利用通信和算法的技术,能够可靠有效的采集故障信息,并且能够实现故障隔离以及功能的恢复,从而可以实现配电自动化实用化。通过FTU技术对蓄电池进行维护的时候,这样可以延长蓄电池的寿命。2、为了能够很好的实现配电自动化实用化,这就要充分利用系统通信方式的广泛支持性,从而使得通信速率和通信可靠性能够更好的满足配电自动化的要求,从而使得配电自动化功能能够正常运行。3、为了能够很好的实现配电自动化实用化,应该广泛的采用开放式支撑平台技术,这种技术能够清楚的了解到配电系统的数据运行情况,这样可以数据之间的转换。4、在充分考虑全局信息一体化建设的完备性和一致性,这就要求DMS数据建模及设备编码要做到信息源头唯一,这样不仅可以使得系统拓扑信息CIS/SCADA的一致性,而且也可以使得客户服务信息、用电信息能够与配电主站系统进行良好的接入,从而有利于构建全局信息的一体化。5、在保证网络安全的基础上,配电SCADA系统与GIS应运软件之间应该进行互通,这样在GIS中具有与SCADA系统中使得实时信息具有相同的实时性。6、为了能够很好的实现配电自动化实用化,就要通过中间件软件技术和工作流方式DMS流程化对配电网进行合理的管理。
四、配电自动化实用化的发展趋势
1.智能分布式FA
随着科学技术的不断发展,这就使得我国电力单位不断进行改革,我国的电力单位出台了一些改革方案。这些改革方案不仅促使我国的配电环节逐渐开放,而且使得分散发电装置能够被广泛使用。随着我国电力单位的一些改革方案的推行,这就使得我国的配电网可以在合适的地点提供合适的能源解决方案,从而降低线路损耗,提高能量转换效率。FA体系是基于多智能化的一个体系,通过FA体系可以将智能体与区域协调器的协调一致。在研究配电自动化主站建立协调服务器的时候,要充分考虑配电网的运行方式以及拓扑结构的变化这两个因素,这样有利于定义智能体之间的通信与规范。
2.配电网优化运行决策支持系统
在配电自动化的有效投运的情况下,不仅可以缩小停电范围和停电时间,而且可以提高供电的可靠性。然而为了使得配电自动化系统取得一定的经济效益,就需要不断优化电网结构与运行方式,这样可以降低线路损耗,提高供电质量。在配电网中,要不断优化运行决策支持系统,这样可以提高供电的经济性、优化运行方式。在配电网优化运行决策支持系统中,不仅要对建立配电网优化运行决策模型要进行研究,而且要对各种配电网的在线和离线参数信息进行合理的利用。在配电网优化运行决策支持系统中,要借助优化运行决策模型,从而可以实现输入输出的关系,有利于配电网的正常运行。
3.信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制
在整个电力企业信息一体化集成系统中,配电自动化和DMS是一个非常重要的组成部分,配电自动化和DMS并不是孤立存在的,而是相互联系的。在未来的配电自动化系统不仅仅要支持公共信息模型和企业集成总线系统应用层互联模拟标准的同时,而且要不断满足电力二次系统网络安全框架方案,这样有利于配电网自动化实用化的发展。
五、结束语
随着科学技术的不断发展,这就使得我国配电自动化技术向着智能分布式FA、配电网优化运行决策支持系统、信息一体化大平台背景下的配电实时信息引擎机制的方向发展。在科学技术的推动下,这为我国配电自动化实用化提供了一定的理论基础,并且使得我国配电网自动化实用化有了广阔的发展前景。本文主要探讨了我国配电网自动化实用化发展过程中存在的问题,并且分析了我国配电网自动化实用化的发展趋势和关键的技术。为了能够使得我国配电网系统不断提高吱声的经济效益,这就使得配电网要不断引进先进的技术,不断完善自身,这样不仅仅可以提高配电网的运行方式,而且也可以提高配电网的经济效益。
参考文献
[1]刘东,丁振华,滕乐天.配电自动化实用化关键技术及其进展[J].2004.
数字化进展范文4
关键词:电子工程技术;现代化;发展;分析;研究
现代化社会发展进程向前推进的过程中,电子工程技术在我国社会各个领域中得到了较为广泛的应用,在对上文中提及到的这种技术措施加以一定程度的应用的基础是上,可以使得信息得到有效的处理和控制,因此在各个领域中的实际应用成果都显得比较好,电子工程技术措施其实也可以对某些产品的研究工作造成一定程度的影响,所以说,在我国科学技术措施发展进程向前推进的过程中一定需要予以电子信息工程充分的重视。电子工程是一门将现代电子技术、信息技术以及通讯技术有机的相互融合在一起的专业型技术措施,所以在发展进程向前推进的过程中,应当使得各项技术水平都得到一定程度的提升,以此为基础才可以使得电子工程技术措施发展速度得到一定程度的提升,从而使其在我国现代化发展进程向前推进的过程中做出一定的贡献。
1.首先对现阶段我国电子工程技术措施的实际发展情况进行分析
首先创新性水平较为低下,电子工程行业隶属于新兴产业包含的范围之内,它对科学技术措施提出的要求比较高。但是现阶段我国高新技术产业的实际发展情况是创业意识水平较为低下,电子工程技术行业自然也不会例外,真正是我国社会各个行业中的相关企业自主开发出来的电子工程技术产品的数量非常少,电子工程技术措施一般情况之下是国外引进。市场秩序规范性水平较为低下,现阶段我国电子工程技术发展进程向前推进的速度较为缓慢。站在整体的层面上展开分析工作,我国范围之内针对知识产权施行的法律法规并不是十分的完善,人们在实际生活中也难以予以产权保护措施充分的重视,甚至在某些情况之下难以对知识产权形成全面且明确的了解,从而也就会使得我国范围之内盗版问题出现的几率大幅度提升,计算机软件其实也是这样。除此之外,我国范围之内电子工程起步时间比较晚,与之相关的技术措施发展速度相较于西方国家来说差异性比较强,从而也就使得人们在电子工程技术领域中难以兴起创新意识,在此基础之上想要对市场需求形成全面且明确的了解也是一件较为困难的事情。在上文中提及到的这些因素的影响之下,使得我国电子工程技术行业中的各个相关企业国际市场竞争力水平较为低下,企业在实际运营的过程中也难以展现出来相应的活力,最终也就会对我国电子工程技术现代化发展进程造成一定程度的影响。
2.电子工程技术发展进程向前推进的过程中应当施行的措施
电子工程技术在我国社会经济发展进程向前推进的过程中发挥出来的作用较为重要,与此同时也可以对新产品以及新技术的开发工作结果做出一定程度的保证,使得相关产业的效率和质量水平得到一定程度的提升,最终促使我国经济具体构成结构向着优化充足的方向转变,因此也就会得到我国政府有关部门的大力支持,在崭新的时展背景之下,现代化逐渐演变为时展的客观要求,并且也演变为了电子工程行业的主要发展方向。我国范围之内的电子工程技术措施在不断的得到发展和完善的基础上,更新速度呈现出来一种不断提升的态势,以此为基础形成了自身较为独特的电子工程理论体系,促使我国经济发展进程向前推进的速度得到一定程度的提升。电子工程技术在我国社会各个领域中发挥出来的作用都较为重要,电子工程技术措施向着现代化的方向转变,是我国时展进程向前推进的过程中提出的客观要求。我们需要将社会整体作为出发点,将我国社会各个行业作为抓手,以此为基础来使得电子工程技术措施发展进程向前推进的速度得到一定程度的提升。高科技行业的发展和创新之间呈现出来的相互关系较为密切。电子工程技术的创新又和企业的支持之间有一定的相互关系。因此企业在实际运营的过程中应当构建出来完整的创新机制,促使电子工程技术发展进程向前推进的速度得到一定程度的提升。
3.结语
总而言之,在我国电子信息工程发展进程向前推进的过程中,需要予以相关的技术措施充分的重视,除此之外,也应当注意到的一个问题是电子信息行业内部衍生出来的客观发展规律,只有予以上文中提及到的这两项内容充分的重视的基础上,才可以使得产业主导性明确的呈现在人们的眼前。电子信息技术的发展和我国社会各个行业的发展速度之间都有一定的相互关系,只有使得电子信息工程技术措施逐渐完善起来,才可以使得我国社会各个行业在崭新的时代背景之下得到更好的发展。
作者:王志宽
参考文献
[1]闫斌.电子工程技术的现代化发展[J].内蒙古科技与经济,2017,(03):16+18.
数字化进展范文5
关键词:氨氮;氨水;硫酸铵;磷酸铵镁
中图分类号:TV211.1 文献标识码:A 文章编号:
0引言
目前,含氨氮废水的处理技术,有空气蒸汽气提法、吹脱法、离子交换法、生物合成硝化法、化学沉淀法等,但均有不足之处,共同不足之处是处理后的氨氮无法回收利用。
基于可持续发展观念,在高浓度氨氮废水处理方面,不仅要追求高效脱氮的环境治理目标,还要追求节能减耗、避免二次污染、充分回收有价值的氨资源等更高层次的环境经济效益目标,才是治理高浓度氨氮废水的比较理想的技术发展方向。
1、以氨水形式回收氨氮的废水处理技术
去除氨氮的同时可获得浓氨水的氨氮回收技术,不仅可经济有效地分离与回收氨氮,而且能使处理后废水达标排放。通过电渗析法处理高浓度氨氮废水,氨氮浓度2000~3000mg/L,氨氮去除率可达到87.5%,同时可获得89%的浓氨水;此法工艺流程简单、处理废水不受pH与温度的限制、操作简便、投资省、回收率高、不消耗药剂、运行过程中消耗的电量与废水中氨氮浓度成正比。以氨水形式回收氨氮的污水处理技术,可使氨氮得到充分的回收利用,发挥良好的经济效益。
采用离子膜电解法对高浓度氨氮废水进行脱氨预处理是可行的,将一定量氨氮废水过滤澄清作为阳极区电解液,NaOH溶液作为阴极区支持电解质,在直流电场作用下,NH4+、H+等能通过阳离子交换膜,由阳室向阴室迁移,与阴室的OH-结合,分别生成NH3·H2O和水;同时,在两个电极上发生电化学反应,阳极生成H+以补充阳室迁移出去的阳离子,阴极生成OH-以补充阴室由于与阳室迁移来的NH4+等结合所消耗的OH-。对于氨氮浓度高达7500mg/L的废水,在4V、11L/h、60℃的操作条件下,电解1.5h平均去除率可稳定在58.1%左右,3h去除率接近63.8%,脱除的氨氮可以以浓氨水形式回收,降低处理成本,实现了废物资源化利用。
2、将氨氮制成硫酸铵回收利用的废水治理技术
采用空气吹脱加硫酸吸收的闭气氨氮汽提系统是将废水中的氨氮去除,并将氨氮制成硫酸铵回收利用的废水治理技术。此法不但有效地治理了高氨氮废水,还将氨氮回收利用。闭式硫酸吸收法处理技术的使用,将废水中氨氮浓度为5000~8500mg/L,用闭式硫酸吸收法处理后,废水中氨氮脱出率约为99%,排入水沟与不含氨氮的污水混合,进一步降低污水中的氨氮含量,送往污水处理厂进一步处理,有效地解决了原污水排放不合格的问题,极大地缓解了污水处理场的压力。也减少了氨气的外泄,改善了现场环境,同时得到硫酸铵溶液可回用利用。
聚丙烯(PP)中空纤维膜法处理高浓度氨氮废水,也可将氨氮制成硫酸铵回收利用。疏水微孔膜把含氨氮废水和H2SO4吸收液分隔于膜两侧,通过调节pH值,使废水中离子态的NH4+转变为分子态的挥发性NH3。聚丙烯塑料在拉丝过程中,将抽出的中空纤维膜拉出许多小孔,气体可以从孔中溢出,而水不能通过。当废水从中空膜内侧通过时,氨分子从膜壁中透出,被壁外的稀H2SO4吸收,而废水中的氨氮得以去除,同时氨以(NH4)2SO4的形式回收。聚丙烯中空纤维膜法脱氨技术先进,二级脱除率≥99.4%,适用于处理高浓度氨氮废水,处理后废水能够达标排放。采用酸吸收的方法,可以(NH4)2SO4的形式回收氨氮,且不产生二次污染。膜法脱氨工艺设备简单,能耗低,占地面积小,操作方便。
3、鸟粪石结晶沉淀法回收氨氮技术
磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)俗称鸟粪石,英文名称struvite(magnesium ammonium phosphate),简称MAP,白色粉末无机晶体矿物,相对密度1.71。MAP是一种高效的缓释肥料,在沉淀过程中不吸收重金属和有机物。此外,它可用作饲料添加剂、化学试剂、结构制品阻火剂等。
关于鸟粪石结晶沉淀法处理氨氮废水的应用研究,很多研究者研究了影响鸟粪石形成的因素,主要有反应时间,pH值,沉淀剂投加摩尔配比,不同沉淀剂的选择等影响因素。
3.1反应时间
研究表明,鸟粪石结晶法反应时间对氨氮的去除率影响很小,因此鸟粪石结晶沉淀法的反应时间主要取决于鸟粪石晶体的成核速率和成长速率。应用MAP法处理氨氮废水时,使用适宜的搅拌速度和控制适当的反应时间,能使药剂充分作用,使MAP反应充分进行,有利于MAP的结晶作用和晶体的发育与沉淀析出。但反应时间不宜过长,否则会破坏鸟粪石的结晶沉淀体系,降低结晶沉淀性能。另外,反应时间越长,所需的动力消耗越多,处理费用越高,会影响MAP法的经济效益;搅拌速度过大,形成的絮凝体会再次被打散,反而影响了混凝沉淀的效果。显然,MAP法的反应时间需要结合被处理氨氮废水的水质特征,所用药剂种类、处理工艺等具体确定,一般都在1h以内。
实际应用中,由于废水含有各种颗粒物,成核过程所需的过饱和度较均相低,成核晶核数难以准确控制,形成大量细小的鸟粪石颗粒,难以回收,故结晶沉淀应在生长阶段加强控制,可在不饱和阶段添加适宜的晶种,从而培养出粒径分布均匀、品质较好的鸟粪石结晶体。
3.2 pH值
在一定范围内,鸟粪石在水中的溶解度随着pH的升高而降低;但当pH升高到一定值时,鸟粪石的溶解度会随pH的升高而增大。当pH11时,沉淀为鸟粪石和Mg3(PO4)2;当pH值为12时,沉淀为Mg3(PO4)。综合文献得知,鸟粪石沉淀法回收氨氮的最优pH范围为8~10之间,不同的研究得出的结论有所差别。
3.3沉淀剂投加的摩尔配比
鸟粪石结晶沉淀法去除氨氮,对于沉淀剂投加的摩尔配比,研究者主要研究了氮、镁和磷的不同摩尔配比对氨氮去除的影响以及鸟粪石的生成情况。要生成磷酸铵镁(MgNH4PO4·6H2O)沉淀,沉淀剂投加的摩尔配比n(Mg2+):n(NH4+):n(PO43-)理论比应为1∶1∶1。根据同离子效应,增大Mg2+、PO43-的配比,可促进反应的进行,从而提高氨氮的去除率与去除速率。虽然投加过量的镁盐和磷酸盐可提高氨氮的去除率,但过量到一定程度后,处理成本不经济,而且增加了水中磷的含量,由于磷本身也是污水处理的控制指标,添加过量会造成二次污染。通常在降低磷酸盐投加比例的同时,适当增加镁盐的投加量,可提高氨氮去除率。穆大刚等以MgCl2·6H2O和Na2HPO4·12H2O为化学沉淀剂处理高浓度氨氮废水(9500mg/L),确定的最佳工艺条件为n(Mg2+):n(NH4+):n(PO43-)=1.25∶1∶1,氨氮去除率>95%。总的来说,适当增大Mg2+、PO43-的配比,可提高氨氮的去除率,但药剂最佳投配比受多方面因素的影响,应综合考虑各因素确定沉淀比的最佳配比。
3.4沉淀剂的选择
MAP法可选用多种含Mg2+的镁盐和含PO43-的磷酸盐作为化学沉淀药剂。例如,可作为镁盐药剂的有MgO、MgCl2、MgCl2·6H2O、MgSO4、MgCO3等,也可用卤水代替镁盐;作为磷酸盐药剂的有H3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、Na2HPO4·12H2O、MgHPO4·3H2O等。但是,不同药剂对氨氮废水的处理效果与处理成本有明显的差异,氨氮去除率可在54.4%~98.2%之间波动,普遍认为以磷酸氢二钠和氯化镁为沉淀剂对高氨氮废水处理效果较好,氨氮的去除率>90%;镁盐的成本是处理的主要成本之一,使用不同的镁盐其成本占总处理成本的4.4%~40.2%之间,使用MgCO3比使用MgCl2成本低18.3%;磷酸盐较贵,寻找更为廉价高效的磷酸盐可大幅度降低废水处理成本。
4、结语
合成氨工业经过几十年来的不断技术革新改造,污水治理工作取得了一定的成果,但是由于各企业产品结构、工艺路线与管理水平不尽相同,部分企业外排水中COD、氨氮、硫化物等污染物质仍存在超标现象,水污染问题一直未得到有效的控制。经济有效的氨氮废水资源化处理技术还需要更深入的研究,使废水中氮、磷等营养物质的回收与再生成为可能。资源化技术的开发研究将使新技术在社会效益、经济效益和生态效益之间找到平衡点,实现可持续发展。
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【关键词】冶金;工业;自动化;发展
引言
伴随我国改革开放的不断深入,冶金工业自动化技术的发展越来越成熟。面对冶金工业如此庞大的生产体系,技术可以说是相当重要的。工业自动化技术在冶金行业的运用可以使生产过程变得更加高效,产品质量也会更高。一些冶金企业越来越追求高回报低消耗的发展目标,所以生产过程中的节能减排成为冶金行业需要重点关注的焦点。可以说,冶金工业自动化的发展前途决定了冶金行业的未来发展前景。
一、冶金工业自动化技术的分析
1、物联网技术与冶金工业自动化
物联网技术是信息时代的产物,在第三次科技革命中孕育而生。物联网技术具有很大的发展空间,它实现了信息的快速传播和高效利用,为冶金工业自动化技术的发展提供了保障。可是当前对物联网技术的探究也只是出于概念阶段。许多企业甚至没有物联网的概念。随着技术的不断更新,虽然物联网技术在冶金工业自动化中的应用越来越广泛,但是也出现了较多的问题,主要表现为以下两个方面:一个是工业传感器的研制与生产。所谓工业传感器是指可以对物体的状态和转变进行感知,并且将得到的感知转变成计算机可以读懂的电子信号。研制与生产工业传感器要以工业自动管理与自动控制为前提,才可以保证工业设备和机器的正常运行,同时使产品获得最好的质量。工业传感器就是对不同参数进行查看和管理。因此,生产物美价廉的工业传感器有利于现代化冶金工业的发展。另一个是构建工厂传感网。工业无线网络技术可以将传感器技术、现代化的无线网络通信手段、嵌入式的计算技术以及分布式的信息处理技术有机的结合起来。工厂传感器网是由很多随机分布的、能够进行实时感应和自动组织能力的传感器节点构成的网络。工业无线网络技术在冶金工业领域中的运用是现代化工业的一大突破,能够将工业领域的检测费用降到很低,同时又可以使工业领域的运用范围得到最大程度地扩大。可以说,工业无线网络技术是国内外相关领域非常重视的技术。
2、数学模型与冶金工业自动化
要知道,冶金自动化的快速发展状况与过程数学模型的运用程度有很大的联系。要是能够把数学模型这个技术运用得很熟练,那么就可以增加工业实现高度自动化的可能性。所以,为了可以满足我们国家对钢铁产品的需要,提高钢铁产品的质量和生产技术水平,务必要提高冶金工业自动化的水平。我们知道,一些欧美国家冶金工业的自动化水平很高,可是由于某些原因,他们不愿意或是不肯将这种自动化技术与其他国家分享,他们与其他国家进行的技术转让的产品大部分是落后的或是有较大缺陷的产品。不过如今,我们国家的自动化水平已经发展到较高的领域,实现冶金高度自动化数学模型的创新具有较为成熟的条件,可以较为广泛地满足社会发展的需要。还有就是,我们国家已经建立一个富有创新意识和创新能力的组织,从而为过程控制数学模型的自主创新提供了智力支持。要将数学模型与现代化信息技术、工艺水平以及自动化技术进行紧密结合,才能够充分地发挥数学模型的优势之处。可以看出,数学模型是自动化技术和信息化技术的关键技术。我们国家钢铁企业为了可以生产出市场所需要的钢铁材料与品种,就构建了实用性和准确性很高的数学模型。实用性和准确性很高的数学模型可以从本质上保证钢铁产品的质量和节约能源的效果,从而推进钢铁产品的长久性发展。
3、过程控制系统与冶金工业自动化
对于冶金自动化来说,对于其生产过程中的检测与控制是相当重要的。在实际应用中,新型传感器的应用,结合软测量技术的数据处理,对于其中的关键性工艺参数的掌握是相当有效的。其中,物流跟踪技术,对于能源的平衡控制,在冶金环境下进行有效的环境排放实时监测技术等,都是立足于对冶金产品的全生产过程控制目标,进行有自动化应用与实践。特别是对于冶金过程中的检测与在线监控技术,对于冶炼中的铁水、钢水、溶渣进行实时的温度与元素检测,通过进行钢水的纯净度监测,达到提前预知预控生产的目标。而对于钢材产品的温度、尺寸、元素值范围、组织缺陷等相关关键参数进行的检测与分析,也是贯穿于整个冶金生产全过程中的。而在对废气、烟尘也有着全线的监控,为了提高整个自动化控制的闭环控制度,冶金自动化技术在发展中已经形成了基于机理模型、专家系统、神经元系统、统计分析、支撑矢量机等技术于一体的生产过程控制系统。为了提高整个过程控制的有效性,自适应智能控制的应用对于提高对冶炼过程中关键变量的高性能闭环控制作用明显。而整个过程控制技术都是立足于采用新型电力电子元件,通过交直变频、高中压变频、与交交变频进行传动。如有副枪转炉动态数学模型、连铸二冷水优化设定、轧机智能过程参数设定、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、高炉炼铁过程优化与智能控制系统等等。
4、信息化系统与冶金工业自动化
信息化系统的目的是通过信息共享与数据采集,把冶金流程中的所有信息进行集成处理,从炼铁、炼钢到轧钢进行全面的信息收集与传达。在这一过程中,也就是一个横向的信息集成与整合过程。通过建立以计算机为基础的全流程模拟信息化系统,对各种冶金模型进行流程性离线仿真系统设计,把其生产过程中产生的所有信息进行全面的收集与及时的上传,并纳入仿真系统的环节中去,通过人机交互达到对于数据的监测与生产过程的全面监控目的。而协同计算的参与,对于优化冶金过程组织安排,强化生产智能与人工监控有着重要意义。而信息化系统对于钢铁产品的流程设计与新产品开发上,具有着无可比拟的虚拟集成优势。不仅可以提高整个钢铁生产的智能化,同时还可以利用专家系统中的理论与案例知识,对生产组织与管理进行设计与优化。
信息化作为冶金自动化的重要组成部分,不仅可以根据所采集到的数据对生产作业安排作出最快速的调整,同时还可以提高整个冶金生产过程中的智能化程度。通过信息化系统,可以对冶金各工序进行参数临近,对各工序的参与顺序与计划作业方面进行自动计算与安排,进而自动调整各工序间的作业时间与等待时间。而当出现不可抗力影响时,冶金自动化中的信息化系统可以在最快的反应时间内进行调度与技术工艺重组。通过人机协同动态生产调度,及时判定生产故障与生产过程中发生的品质异常情况。其中,在设备故障方面,不仅可以进行设备寿命预报,还可以进行自动计算与安排维护时间的工作。在冶金成本信息化方面,动态成本控制系统可以对整个原材料与能源介质进行动态全程跟踪,通过对产线进行自动化检修与定修、对生产调度情况进行以生产情况为核心的动态调整与安排,达到优化原材料配比,降低冶金生产成本的目的。
二、冶金工业自动化发展分析
1、自动化控制方面
目前来说,我国应正视与提高自身对于高端控制设备的研发与生产,多进行自主知识创新,对智能控制与高性能控制器的设计与开发进行进一步的实践与生产。考虑到冶金现场的环境情况,对检测仪表的应用上还多进行加强,提高检测仪表的数据真实性,提高检测仪表寿命,进一步对其在测量与预报方面进行技术探索。对于冶金来说,自动化技术的基础是数学模型的适用性,为了提高其适应性,我国应多考虑把工艺与数学模式,把专家经验与新时期的冶金自动化技术发展进行有效结合,把炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的过程模型和过程进行有效优化。
2、信息化应用方面
信息化的有效应用取决于其长期的落实与实践,就这一点来说,在应用中,冶金企业应多立足于现有基础,对自身已有的基础自动化进行优化,逐步进行信息化与基础自动化的衔接。重视对整个生产流程的工序梳理与优化,信息化应用的带头人应重视对信息化使用者的培训与有效沟通,确保在生产中,信息化应用发挥其应有作用。
三、结束语
总而言之,冶金自动化的技术对于以往手工系统与现场监控来说,拥有着更高的智能性与预知性。作为耗能大户,冶金工业自动化发展趋势受限于其成本因素与人力管理压力,自动化技术会从以往的粗放型向精细化转型。通过对耗能的全过程控制与计算,达到对于产能的预估与预控。通过自动化技术的发展与革新,对实现冶金工业的节能减排,降低其生产成本,最终达到增加冶金工业生产效率,建设绿色工厂的目标。
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