自动化在热能与动力工程专业所应用与面临的挑战

自动化在本专业（热能与动力工程） 的应用与面临的挑战问题 学院机械学院 专业热能与动力工程 班级081班 姓名 学号 自动化技术在热能与动力工程专业各方向上的应用及面临问题 XXXX大学 机械与动力工程学院，XX XX XXXX 摘要自动化技术的发展及广泛应用，对发动机性能地提高特别是斯特林发动机用 作汽车发动机；对制冷技术突飞猛进地发展特别是从刚开始的人工模式发展到自动化模 式的使用。 前言随着社会的需求和科学技术地发展以及各方面的知识综合运用，自动化技术在 人们日常生活中起着不可磨灭的大功劳。几乎所有的工业部门都可以同自动技术挂上钩，现 代化的农用、国防也都与自动化息息相关。随着自动化得发展，在各行各业也广泛地运用自 动化技术及感慨自动化革命带来的科技效应。 正文1964年，美国福特公司的机械丁程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用 来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。50年代，自动调节器和经典控制理论的 发展，使自动化进入以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。 60年代，随现代控制理论的出现和计算机的广泛应用，自动控制与信息处理结 合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。自动化的发 展促使了生产过程的正常、安全、可靠、高效、低耗、精确地进行。 自动装置的应用是在18世纪以前。古代人类在长期生产和生活中，为了减轻自己 的劳动，逐渐产生利用自然界动力代替人力畜力，以及用自动装置代替人的部分繁 难的脑力活动的愿望，经过经过漫长岁月的探索，他们互不相关地造出一些原始的 自动装置。古代中国的指南车以及17世纪欧洲出现的钟表和风磨控制装置，虽然都是 毫无联系的发明，但对自动化技术的形成却起到了先导作用。自动化技术形成时期是 在18世纪末〜20世纪30年代。1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器（又称飞球 调速器），并把它与蒸汽机的阀门连接起来构成了蒸汽机转速闭环自动控制系统。瓦 特的这项发明开创了近代自动调节装置应用的新纪元，对第一次工业革命及后来控 制理论的发展有重要影响。人们开始采用自动调节装置，来对付工业生产中提出的控 制问题。这些调节器都是一些跟踪给定值的装置，使一些物理量保持在给定值附近。 自动调节器应用标志着自动化技术进入新的历史时期。进入20世纪以后，工业生产中 广泛应用各种自动调节装置，促进了对调节系统进行分析和综合的研究工作。这一时 期虽然在自动调节器中已广泛应用反馈控制的结构，但从理论上研究反馈控制的原 理则是从20世纪20年代开始的。1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提 出程序控制的原理。939世界上第一批系统与控制的专业研究机构成立，为20世纪40 年代形成经典控制理论和发展局部自动化作了理论上和组织上的准备。 随着自动化技术的发展及各学科技术的紧密联系，自动化在各个领域都启到非凡的服 务作用。特别是在本专业（热能与动力工程）中的发动机的连接传动及控制的自动化、制冷 系统调控的自动化、机械零件测量技术的自动化、火力发电场和水利发电系统控制以及核能 的稳定运行及控制的自动化等。 例如，早在上世纪30年代，欧美国家就试图将斯特林发动机用作汽车发动机。但是, 体积大、密封难这两大障碍始终阻碍其发展。但是进入80年代以后，以上观点发生了转 变，随着传动控制系统地发展，原应用于水下动力、垃圾填埋气发电、热电联供、太阳 能热发电等领域的试图将斯特林式发动机逐渐发挥自身的优势并逐渐成为日常生的主 角。 刚开始，中国人发明的斯特林可逆热机消除了体积大、密封难这两大障碍。然而随 着自动化的发展、测量技术的提高，相应的密封技术也得到快速的提高。将动密封转变 为静密封，做到可靠密封。这两个问题得到解决，斯特林发动机其他优势就充分显现。 这两个问题得到解决，斯特林发动机其他优势就充分显现。 斯特林发动机的起动信号、起动时的空气燃油供给信号、点火信号都由控制内燃机 起动马达的开关控制；斯特林发动机的加速信号由加速踏板控制；斯特林发动机的减速 信号、制动信号、车轮制动信号都由制动踏板控制，信号响应次序为减速信号为先，制 动信号次之，车轮制动信号最后；热量流入端和热量流出端温度表取代水温表；加装工 质均衡器室压力表。就成了斯特林发动机汽车这种汽车的发动机和车辆同时制动新技 术，提高了车辆安全性。 现代的制冷技术，更是紧跟随着自动化技术的发展而迅速发展起来的。人们很早已懂 得冷的利用。我国古代就有人用天然冰冷藏食品和防暑降温。马可波罗在他的著作马可波 罗游记中，对中国制冷和造冰窖的方法有详细的记述。1834年发明家波尔金斯造出了第 一台以乙醍为工质的蒸气压缩式制冷机。这是后来所有蒸气压缩式制冷机的雏型，但使用的 工质是乙醍，容易燃烧。到1875年卡利和林德用氨作制冷剂，在此期间，空气绝热膨胀会 显著降低空气温度的现象开始用于制冷。威廉西门斯在空气制冷机中引入了回热器，提高 了制冷机的性能。到20世纪，制冷技术有了更大发展。全封闭制冷压缩机的研制成功（美 国通用电器公司）；米里杰发现氟里昂制冷剂并用于蒸气压缩式制冷循环以及混合制冷剂的 应用；伯宁顿发明回热式除湿器循环以及热泵的出现，均推动了制冷技术的发展。大部分的 氮液化器现已采用膨胀机，在制冷技术的开发和实际使用中获得广泛的应用。而今，普冷和 低温领域中的各种循环，如焦一汤节流制冷循环（J-T循环）、斯特林制冷循环、维勒 米尔循环（VM循环）、吉福特一麦克马洪循环（G M循环）、索尔文循环（SV循环）、 逆向布雷顿循环、脉管式循环、吸收式制冷循环、热电制冷循环；利用声制冷、光制冷、化 学方法制冷的各种循环；以及各种新型的混合型循环，如热声斯特林发动机驱动小型脉管 制冷机的循环均广泛应用计算机仿真技术于循环研究。研究制冷系统的热物理过程、系统及 部件的稳态和瞬态特性以及单一工质和混合工质的性质等等，也离不开微电子和计算机技术 及自动化的发展及广泛得应用。 结语自蒸气机发明并促进工业文明以来，人类科技进步日新月异。汽车、飞机等的出现大 大改善了人类的出行，地球变小了；各类家用电器的发明极大地改善人们的生活；大型石 化和钢铁企业的发展丰富了人类的物质；各类工业装备降低了人类的劳动强度；导弹、雷达、 火炮等武器的出现增强国防安全。所有这一切都离不开自动化技术，特别是在信息技术不断 发展的今天，自动化科学与技术已不断在促进国家安全和国民经济发展中发挥着越来越重要 的作用，无处不在。可以说没有自动化技术的支撑就不可能有今天的工业技术的发展和社会 生活水平的提高。 参考资料 孔令斌车用斯特林发动机控制系统（获专利技术） 汉华星新技术开发研究所（618300） E-mail klb212817 制冷技术的发展史 http//gspw.eom/Doc/data.WebNoteBooks/20060919183625/1055416156177151 8995126061722013579.pdf 自动化科学与技术在国民经济中的作用及面临的挑战-褚健 薄永军自动化及仪表技术