城市集中供热管网设计之浅见
[内容摘要] 通过分析城市集中供热管网设计中问题，对管网布置、直埋敷设等提出自己粗浅的看法
[主 题 词] 城市集中供热管网、布置类型、直埋敷设、补偿器应用、水力平衡
随着经济发展和居民生活质量的提高，城市集中供热因其易控制、能源利用率高，供热范围广和环境影响较低等优势得到迅速发展。但随着城市集中供热的推广和室内采暖系统采用热计量，也产生了一系列的问题。对城市集中供热管网设计也提出了更高的要求。本文就供热管网设计的几个技术问题进行分析。
一、城市集中供热管网布置类型
城市集中供热管网布置与热媒种类、热源与热用户相互位置有一定的关系，其布置应考虑系统的安全性和经济性。城市供热系统的特点是热用户分布区域广、分支多。在管网发生事故时，通常允许有若干小时的停供修复时间。有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性，在规划设计时就将热网象市政给水管网一样成网格状布置，但这样存在一定的问题，热网水力工况和控制的十分复杂，同时网格状管网投资非常高。在城市多热源联合供热时，有些规划设计时将热网主干线设计成环管网环状布置，用户管网是从大环网上接出的枝状管网，这种布置方式具有供热的后备性能，运行安全可靠，但热网水力工况和控制的也比较复杂，投资很高。
在充分考虑系统的安全性和经济性的前提下，笔者认为城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置。在规划设计时，根据城市规模、热用户分布及热源位置布置几条输配主干线，在实施过程中根据供热能力和热用户情况，逐步完善不同的主干线。当城市供热主干线骨架形成后，适当敷设连通管，在正常工作时连通管上的阀门关闭，当主干线某段出事故时，可利用连通管进行供热。这种热网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展，如果一条干管供热能力不够，敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决，以达到供热管网输配能力最优化，不必象环状管网那样先埋入较大管道去等负荷确定的热用户。
二、热力管道直埋敷设
供热管网直埋敷设由于占地面积小、工程造价低、施工周期短、保温性能好等特点，在实际工程中得到了广泛应用。正确认识热力管道直埋原理，合理选择敷设方式是很关键的。热水管道直埋与架空或管沟敷设主要不同之处在于直埋敷设的供热管道保温结构与周围土壤直接接触，管道热胀冷缩的过程受到土壤摩擦力约束，此时管道处于锚固状态，在热胀冷缩过程中产生的位移势能，被储存在管道壁上，使管道受力复杂化。管道直埋敷设方式可分为：无补偿直埋敷设、一次性补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设三大类。
热力管道的敞开预热无补偿直埋敷设是一种“冷紧”式直埋。工艺过程是在管道焊接完毕后 ，对一定长度管道进行预热，管道受热产生变形，释放一部分热应力，同时对管沟进行回填夯实，利用土壤摩擦力将管道嵌固。这种敷设方式不需要设补偿器和固定支墩，其工程造价最低。但这种方法不仅施工复杂，而且管线预热只能改变管线的热态应力水平，而不能改变它的全补偿值，从管材疲劳的角度来看，在实际采用时应仔细斟酌。
一次性补偿直埋也是一种“冷紧”型直埋。工艺过程是：在管道焊接完毕沟槽回填后，对管道进行预热，管道热伸长被“一次性补偿器”吸收，此时立即将“一次性补偿器外壳和管道 焊死，使其不能再次伸缩，这样预热结束后，管道由于温降产生的热应力在管道中表现为拉应力，用以克服管道再次受热时的热应力。
有补偿直埋是目前应用最多的敷设方式，因其施工方便，所以得到广泛采用。实际工程中应尽量合理布置补偿器，使管道的补偿器分段长度接近最大安装长度，(管段由于移动所产生的土壤摩擦力在管道截面上产生的应力和材料许用应力相等，这个管段长度即最大安装长度)同时应保证补偿器在固定支墩两侧 对称布置，以减小固定支墩受力，降低支墩土建费用。另外对直线段“驻点”位置的固定支墩应考虑取消，以降低造价。对于小区二次热网，如果仅是为集中空调或地板辐射采暖服务，热媒温度65℃以下，实际工作温度较低，热应力较小，因此热网设计中可根据管网柔性考虑非预热的无补偿直埋敷设。
直埋敷设管线最大安装长度Lmax计算如下：
Lmax＝（2.4ƒ[δ]20-pdi/4s）A/(πDoFf) m
式中：A－－管道横截面积 mm2
Ff－－管道外表面摩擦力 N/ m2
ƒ－－应力范围的减小系数
di－－管道内径 mm
p－－设计压力 MPa
[δ]20－－钢材许用应力 MPa
Do－－保温管直径 m
s－－管道壁厚 mm
供热管网直埋敷设应注意下列有关事项：直埋管道尽可能直线敷设，管道自然弯曲应限制在5º以内；从主干线引出的分支干线处，应设“L”、”Z”型弯管；水平弯管处应力集中，受力较大，应增加弯头壁厚、加大弯头的曲率半径；在土壤下沉性属于二级或高于二级地区，直埋敷设要采取一定的措施。
三、波纹管补偿在热力管网中的应用
在热力管网敷设中，补偿器是保证管道安全运行的重要部件。波纹管补偿以其体积小、重量轻、节省钢材、占地面积小、流动阻力小、不易渗漏，已开始占有举足轻重的地位，而且很有发展前景。目前波纹管制造突破了传统的材料和工艺，采用高弹性金属管经滚压一次成型，并采用多层金属结构，从而提高了其补偿能力和承压能力，应用新技术制造的波纹管补偿为其在热力管网中的应用提供了可靠的保证。
尽管波纹补偿器有很多优点，但它也有自身的缺点。例如轴向型波纹补偿器对主固定支架产生压力推力，管壁较薄不能承受扭力，设备投资高等。许多设计人员对波纹补偿器的认识还不够全面，因此在设计中存在计算和补偿管系选定不合理问题。
波纹管补偿器根据位移形式可基本分为轴向、横向、角向三类，每一类都有各自的优点和缺点，所以必须根据不同的使用条件，恰当地选用才能使波纹补偿器正常工作，做到波纹补偿器设计选型经济、合理。
轴向补偿 直管段上的膨胀节对沿膨胀节及管段的轴向方向拉伸与压缩进行补偿。膨胀节给出的额定补偿量包括拉伸、压缩位移的总和。轴向型补偿器。这是应用最多的也是最基本的型式。在工作时主要是利用其波纹部分的轴向变形来吸收管道的轴向位移。
横向补偿 是在“L”、“Z”、“Ⅱ”型管道中的补偿形式。通过成对的波纹管弯曲变形实现直线补偿。
角向补偿 管路补偿需要膨胀节作弯曲变形，它们往往是两个或三个角向式膨胀节组合使用，实现直线补偿。
铰链型补偿器 在结构上由波纹管、活动铰链、销轴组成。该补偿器可在同一平面内作角向偏转，因此可吸收管道在同一平面内的角位移。
万向铰链型补偿器 在结构上由波纹管、铰链和万向铰链组成。它可以在任意平面内作角向偏转，从而可吸收管道的任意平面内的角位移（空间角位移）。
波纹管的产品性能有两大类：其中一种是为满足使用必须保证的性能，如耐压、耐温、耐疲劳和弹性补偿等；另一类，如刚度、有效面积、材质等，它们不是使用所需要的，但它们对管系的设计及补偿器的使用有重要影响，所以对它们都要有充分的认识。
波纹补偿器的补偿能力源于波纹管的弹性变形，有拉伸、压缩、弯曲及它们的组合变形。补偿能力的大小，由设计者根据需要确定规定的额定补偿量，即表示在一定条件下具有的最大补偿能力。热力管网两固定点之间的最大长度是由管道失稳条件决定的，它与管径的大小及补偿器的补偿能力有关，一条管线无论如何复杂都可以通过设置固定支座将其分割成若干形状相对简单的独立管段，如直管段，L形管段，Z形管段等。波纹管补偿器的计算应从以下几方面着手。
（1）热力管道的热伸长量通常按下式计算：
Δx=α(t1-t2)L
其中：Δx —— 管道的热伸长量，mm;
α —— 钢管的线膨胀系数，mm/(m ℃),
t1 —— 管内介质温度，℃，管内介质指蒸汽、热水、过热水等;
t2 —— 管道安装时的温度,℃,
L —— 管道计算长度，m。
计算管道热伸长量，是为了确定补偿器的所需补偿量，或验算管道因热伸长而产生的压缩应力，所以对于管道的热伸长量应计算其最大值，即取冷态安装条件的最低温度和热态运行条件的最高温度之间的最大温差。由于管网安装的气候条件差异很大，因此t2不应有统一的取值，应根据当时的气候条件和施工环境，确定适当的管道安装温度。
（2）安装轴向型补偿器的管道轴向推力F，按下式计算：
Fx=Fp+Fm+Fs N
式中： Fp——内压力产生的推力， N
FS——波纹管补偿的弹性反力 N
Fm——管道活动支架的摩擦力 N
计算固定支架推力时，应按管道的具体敷设方式，参考上述公式按支架两侧管道推力的合力计算。
（3）管道应力验算
补偿器在内压作用下的失稳包括两种情况，即平面失稳和轴向柱状失稳。
A、 平面失稳 表现为一个或几个波纹的平面相对于波纹管轴线发生转动而倾斜，但其波平面的圆心基本在波纹管的轴线上。这是由于内压产生的子午向弯曲应力和周向薄膜应力的合力超过材料屈服强度，局部出现塑性变形所致。
B、 柱失稳 波纹管的波纹连续地横向偏移，使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或S形（在多波情况下呈S形）。这种情况多数是因为波纹数太多，波纹管有效长度L跟内径d之比（L/d）太大造成的。为避免失稳情况发生，对管道应进行应力验算。
管道在工作状态下，由内压产生的折算应力按下式计算：
σeq＝P[0.5do－Y(s－α)]/ s－α ≤[σ]t MPa
P－设计压力 MPa
do－管线外径 mm
s－管线设计壁厚 mm
Y－温度对计算管线壁厚的修正系数
α－腐蚀裕量 mm
[σ]t－设计温度下的许用应力 Mpa
四、推广使用水力平衡元件，提高水输送系数
在供热系统中，热媒介质由闭式管路系统输送至各用户。对于一个设计合理，并能够按设计工况运行的供热管网，其各用户应均能获得相应的设计流量，以满足其负荷要求。但在实际运行当中，由于缺乏消除环路剩余压头的水力平衡元件，大部分管网系统近段环路的剩余压头只能靠管线管径的变化来消除，而且目前管网上控制阀门既无调节功能，又没有流量显示，使得部分环路及末端用户的流量，并不按设计要求输配。水力失调直接导致热力失调，供热系统存在的冷热不均现象，主要原因就是系统的水力失调亦即流量分配不均所致。
水力失调度计算如下：水力失调度X=实际流量G’/设计流量Gsj
当水力失调度X 远远大于1 时，根据散热器性能曲线可以看出，此时平均室温的增长缓慢；当X远远小于1时，平均室温的减少幅度明显增加。热力工况失调形成了“大流量，小温差”的运行方式。实际上大流量运行方式并没有从根本上消除系统的水力失调，反而带来了能耗的增加。即大流量要求大水泵，增加了电耗；大流量形成了大热源，热源低负荷运行降低了热源热效率，管网小温差运行增加了输送能耗，还影响了散热器的散热效率。除此之此，大流量还降低了系统的可调性，即系统流量过大，近端多余的流量无法调剂到末端，甚至出现回水温度过高的假象。结果增加了整个供热系统的热耗，降低了输水系统的热效率。
规范中规定“设计中应对采暖系统进行水力平衡计算，确保各环路水量符合设计要求。在室外各环路及建筑物入口处采暖供水管（或回水管）路上应安装平衡阀或其它水力平衡元件，并进行水力平衡调试”。为搞好管网的初调节，在一、二次管网的各个分支处和各热力入口处装置调节性能好的平衡调节阀，以保证各环路水量符合设计要求。
目前市场水力平衡元件主要有手动调节阀（平衡阀）和自动调节阀（自力式调节阀）两大类，其具体选用应结合系统运行方式的不同，分别对待。对于手动调节阀来说，流量G=KV ∆P，式中K V为手动调节阀阀口的流量系数，∆P为手动调节阀阀口两侧的压差。K V的大小取决于开度，开度固定，K V即为常数，那么只要∆P 不变，则流量G不变，安装后可替代原有管网控制阀门。而自力式调节阀从结构上说，是一个双阀组合，由手动孔板和自动孔板组成一个有机的整体，手动孔板是按设计流量进行调控的锁定机构，自动孔板是保证设计流量恒定的控制机构。当流经手动孔板流量大于设计流量时，自动孔板的阀瓣上移，减少自动孔板的断面，从而减少通过调节阀的流量，使其与设计流量相符。反之亦然。
当系统的运行调节为质调节时，可以采用自力式调节阀，因为这种调节方式只改变供水温度，而与系统的水力工况无关，即在不改变系统的水力工况的情况下，把调节传达到每个用户和设备。采用自力式流量控制阀，可以吸收网路的压力波动，维持被控负载的流量恒定。采用自力式压差控制阀可以吸收网路的压力波动，以维持施加于被控环路上的压差恒定。
当系统的运行调节采用集中量调节(水泵的变频调节等)时，不能采用自力式调节阀。因为这种调节是通过改变水量实现的，因而调节时改变了系统的水力工况，所以若采用自力式调节阀，势必造成出现流量分配的混乱。显然，由于自力式调节阀的存在而造成了系统集中调节的不能实现。这时若采用手动调节阀(比如平衡阀)，则系统总流量增减时，各支路、各用户的流量可以同比例增减，即系统的集中调节可以传达至每一个末端装置。当系统采用分阶段改变流量的质调节时，虽然每个阶段流量不变。但若采用自力式调节阀，每个流量阶段要对控制流量或控制压差进行设定，给运行管理带来很大不便，所以不宜采用。
五、结束语
热力管线工程运行是否正常直接关系到居民生活质量，在设计过程中应遵循技术先进、经济合理、安全适用的原则，作为一项系统工程，从管网的设计到管道的 制造、安装及管网的启动运行，每个环节都直接影响着工程的成败。而一项好的设计可以使产品的性能得以充分发挥，可以最大限度地减少施工中的困难，可以降低工程造价。因此，我们的设计一定要做到严谨合理，为工程的成功提供可靠的前提保证，如若不然，不仅增加工程造价，同时还由于设计不当而削弱了热力管线运行的安全性和可靠性。
我国加入“WTO”后，石油钻采和石油化工设备制造业的市场发生了变化，在市场全球化大背景下，如何融入国际大市场参与世界同行业的竞争，是各企业面临的生死存亡问题。为提高竞争力，行业中各企业纷纷在产品的技术水平、产品质量、企业结构调整、基本建设、技术改造、采用国际通用标准、开拓国际市场上下功夫，成果十分显著。
一、石油钻采设备技术水平取得突破
近年来，我国许多企业的产品技术水平取得突破。一批列入国家重大技术装备创新项目的石油设备研制获得成果：宝鸡石油机械厂研制的ZJ70DB钻机，采用全数字控制交流变频等多项新技术，进入国际先进钻机行列；宏华公司研制的ZJ40DBS钻机，填补了国内空白，达到国际先进水平；江汉石油四机厂研制的2000型成套压裂设备通过鉴定，填补了国内空白，达到国际先进水平。此外，山西永济电机厂研制的YZ08、YZ08A石油钻井直流电动机由国家科技部授《国家重点新产品证书》；江钻股份有限公司积极开展技术创新，与国内大专院校、科研机构以及国际间的技术合作，获得“单牙轮钻头”等国家专利21项。该公司现共拥有国家专利56项，美国、伊朗专利5项。极大地提高了核心竞争力。荣盛机械制造有限公司研制成功F35-105防喷器，能满足深井、超深井钻探的井控工艺要求，填补了国内空白，达到国外同类产品先进水平。至此，经过多年的努力，我国已有能力实现对防喷器生产的全系列覆盖。该公司研制成功高压注水井带压作业装置，有效地解决了油田中后期开发过程中高压注水井带压作业的重大技术难题；宝鸡机械厂下属公司研制成功的BSJ5080TSJ60油田专用试井车体积小、用途广、适应性强；华北油田第一机械厂研制的新一代节能抽油机获得中国、印尼、和加拿大三国专利；胜岛石油机械厂成功推出液压反馈式抽稠油泵、长柱塞防砂泵、高效旋流泵三种抽油泵；华北油田大卡热能技术开发公司研制的ZXCY系列直线电机抽油机通过河北省产品鉴定。该机达到国际先进水平，重量和占地面积仅为常规抽油机的50%，且节能效果很好；在海洋石油方面，胜利油田自行建成我国国内最大吨位的海上石油钻井平台——赵东一号、生产平台——赵东二号主体结构，胜利油田钢结构承造能力达到国际水平；兰石国民油井公司承包建造的重达1700吨的南海油田自升式井架钻井模块于3月23日完成陆地建造。该钻井模块用于香港正南20公里海域的南海油田作业的番禹4—2和5—1项目。井架可以依托安装在井架下端的导向轮滑行分段起升，无须重型起重设备，在海洋设备安装中具有很大的优势。
进来，由中石油管道局承担的“大口径弯管及装备国产化研制”、“西气东输工程用感应加热弯管技术条件”、华北石油第一机械厂承担的“大口径感应加热弯管制造工艺的研究”、吉林化建有限责任公司承担的“感应加热煨制X70钢级、直径1016大弯管工艺研究”4项课题通过中石油鉴定，技术条件达到国际同类标准的先进水平、产品达到国内先进水平。胜利油田研制成功我国第一台大口径管道全自动开孔机，满足管道、容器带压下开孔、接口、碰头等施工作业。中石油管道局为西气东输工程组织开展了125项科技攻关，其中“PAW-2000型管道全位置自动焊机”“PFM3640管道坡口整形机”“PPC3640管道气动内对口器”技术性能达到或超过国外同类产品水平。总体来说，我国石油钻采设备技术水平已达到一定水平。
二、化工设备的科研新产品取得较大成果
经过多年发展，我国化工设备的科研新产品取得较大成果。由我国自行设计制造的350万吨/年重油催化裂化装置在大连石化一次投料试车成功，标志着我国拥有自主知识产权的催化裂化成套技术，具备了世界级大型催化裂化装置的工程设计、制造和建设实力。由中石化工程建设公司、一重、齐鲁石化共同设计制造的千吨级加氢反应器通过中石化技术鉴定，标志着我国迈入大型加氢反应器设计与制造商行列。由中石化和美国鲁姆斯公司合作开发的10万吨/年大型乙烯裂解炉已在中石化各乙烯装置中使用。正在共同着手开发单炉生产能力15～18万吨/年大型乙烯裂解炉，以满足建设百万吨级大型乙烯装置的需要。杭州制氧机厂设计制造的乙烯冷箱在燕化71万吨/年乙烯装置运行正常，实现了大型乙烯冷箱国产化，达到国际先进水平。沈阳鼓风机厂制造的上海石化70万吨/年乙烯装置裂解气压缩机2002年4月12日正式投料运行，达到国外机组水平。由合肥通用机械研究所承担的国家重大技术装备国产化创新项目：1万m3天然气球罐研制成功。填补了国内空白。由茂名石化设计院设计、茂名石化建设公司施工的12.5万m3原油储罐在茂名兴建，是目前我国最大的原油储罐。南化机成功制造国内最大的年产45万吨合成氨、80万吨尿素的关健设备—二氧化碳吸收塔。抚顺机械炼化设备有限公司设计制造的螺旋折流板换热器通过专家鉴定，达到国内先进水平。辽阳石油化纤公司机械厂研制成功聚酯装置用重型压力离心机，达到国外同类产品水平。
三、产品质量不断提高
国内各企业在努力提高产品技术水平的同时也在不断提高产品质量，如华北石油一机厂为保证其专利产品异型游梁式抽油机的质量，满足批量出口美国等的需要，打破常规，配套产品由原来招标改为联合国内几家获得国际API资格的厂家进行共同攻关，发挥联合优势叫响国产品牌；山西永济电机厂的石油钻井直流电动机由中国质量协会、全国用户委员会授予《全国用户满意产品》称号。
在市场竞争中形成了一些产品质量好、受到用户欢迎、市场占有率不断上升的专业厂。如：荣盛机械制造有限公司防喷器产品占据国内市场80%销售份额，跻身于世界4大防喷器制造商行列；江苏阜宁宏达石化机械制造有限公司是一家地方小厂，公司推出的四款新采油工具QS型系列可取式桥塞、KYLM型系列液力锚、DS90-Y241型组合式油层保护封隔器和Y341型系列软卡瓦封隔器，大大提高了采油作业的成功率，降低了油田生产成本，受到油田用户的欢迎。山西永济电机厂生产的直、交流系列石油钻井电动机已达30多种，国内油田钻机所用配套电机的98%来自该厂。
四、国际通用标准和信息化受到重视
北京石油机械厂获得API 16D会标使用权（API 16D是美国石油学会关于钻井控制设备控制系统规范），北京石油机械厂是国内第一家、世界第九家拥有API 16D会标使用权的厂家。
经过近15年的努力，全国石油钻采设备和工具标准化技术委员会已形成了面向陆上和海上石油勘探、钻采设备、材料标准体系。现行有效的国家标准中，等同等效采用国际标准和国外先进标准的有27项。目前，我国通过API认证的石油设备制造企业已达196家。宝鸡石油机械厂已获得API认证达8大类55项，是我国取得API认证最多的石油设备制造企业。为我国的石油机械装备进入国际市场打下了坚实的基础。
为了实现世界级制造商的目标，江钻股份公司一直把信息化建设摆在十分重要的位置。江钻股份公司信息化系统的成功开发应用，大大提高了在全球一体化市场竞争中的生存与发展能力。2002年成为湖北省制造业信息化工程重点示范企业。
五、企业结构调整取得较大进展
上海神开科技工程有限公司成功购并上海第一石油机械厂、上海第二石油机械厂、上海石油仪器厂、上海石油化工机械设备研究所等。由上海神开科技工程有限公司参股60%、上海电器集团总公司参股20%、个人参股20%，成立上海神开石油化工设备有限公司。宝鸡石油机械厂按照现代企业制度，建立规范的法人治理结构，成功改制为宝鸡石油机械有限责任公司；并全面启动耗资7000万元的钻机生产线技术改造项目。具有50年历史，生产炼油、化工设备的抚顺机械厂与一些大中型国有企业一样，在竞争激烈的市场竞争中，步履蹒跚，举步维艰。近年来，虽几经努力，但亏损不断加剧。在得到员工的支持和认可、在市委、市政府指导组的协调指导下，采取国有民营策略，顺利实现企业转制；原华北石油二机厂的产品85%以上的市场在华北石油管理局外，由于体制的束缚，经营陷入困境。2002年顺利完成了整体带资分流改制工作，新成立了河北华北石油荣盛机械制造有限公司。
六、石油钻采设备向海外进军取得成效。
江钻股份公司是世界石油钻头三强之一，石油钻头出口到美国、加拿大等19个国家和地区；宏华公司已交付中亚ZJ70D钻机5台，又新接中亚国家的10台ZJ50DBS电动钻机订单；南阳石油机械厂先后有7台3000米车装钻机随长城钻井公司和大港油田等用户赴墨西哥作业，其钻机性能给用户留下了良好印象。2002年，750马力电动拖挂式钻机在墨西哥中标；中国石油技术开发公司向土库曼出口成套钻机及其外围设备；中原油田特车修造总厂石油钻采特车出口土库曼、格鲁吉亚、哈萨克；新疆石油局采研院研制的一批固井工具、抽油泵出口哈萨克；四川射孔器材公司批量射孔器材出口哈萨克等。
随着社会的先进技术的不断进步，制造技术也获得快速的发展，具有精密化、智能化、清洁化以及集成化的特点。下面是我精心推荐的先进制造技术2000字论文，希望能对大家有所帮助!
先进制造技术2000字论文篇一：《浅析机械制造技术》
摘 要：随着社会科技的迅速发展，同时市场竞争日益激烈，传统的机械制造生产模式很难满足现实需要，因此，本文首先分析了现代机械制造的特点，然后就发展趋势展开论述。
关键词：机械制造;特点;发展趋势;
随着社会的不断进步，机械制造技术也获得快速的发展，具有精密化、智能化、清洁化以及集成化的特点。就目前而言，计算机、传感、自动化、新材料以及管理等技术与传统的机械制造技术进行结合，保证成为一体，在发展过程中，形成物质流、信息流和能量流的整体系统工程，不断保证生产规模的扩大和追求最佳的经济技术效果，实现机械制造过程中管理的简化和合理化，促进不断采用最新的生产方式。
一、现代机械制造技术发展的国内外现状
从国外发展情况来看，发达国家的机械水平已经相当高，在进行实际的设计过程中，一般采油工计算机辅助和仿真等 方法 ，同时对 企业管理 的方法和手段也日趋规范化和科学化，尤其在机械加工技术方面实现全面的自动化，采用数控技术和自动引导小车等技术。发达国家主要制造了一系列新的系统，主要包括计算机集成制造、智能制造以及敏捷制造和并行工程等系统。
(一)计算机集成制造系统主要建立在自动化、信息技术等基础上，有效利用计算机软件，把企业内部的生产较为分散的自动化系统集成起来，在很大程度上可以提高机械制造的效率。在利用计算机集成系统过程中，要注意以下几个方面，在功能方面来讲，要做好市场预测、产品设计、加工技术以及制造管理和售后服务等，这比传统机械企业自动化服务的范围要大的多，系统非常复杂。这种计算机集成主要以信息和功能，在很大程度上可以有效不断缩短产品开发、保证产品质量，降低工程投资等。
(二)智能制造系统。这种系统主要把模糊推理等人工智能技术广泛的应用到制造系统，最大限度解决实际中遇到的复杂问题，提高机械制造的水平和技术。人工智能系统是智能制造系统的核心技术，可以节省大量的人力和物力以及财力，提高解决实际技术问题的能。
(三)并行工程。并行工程，也可以称为同步或者同期工程，主要对传统的机械产品进行串行的开发，这种系统主要要求开发过程中要考虑到产品的周期，具体包括机械产品的质量、成本、因素、计划以及用户的要求等，保证各方能够协调工作。保证产品开发的各个阶段具有一定顺序性和并行性，保证在进行机械产品设计开发的过程中，及时发现其中存在的问题，最大限度的减少产品的研究、开发和生产周期，保证产品的质量，提高企业的经济效益。
(四)敏捷制造又称为灵捷、迅速和灵活指导，就是将柔性生产、熟练掌握生产技术进行集成，实现对劳动力的灵活管理，能够有效的无法预见的市场消费潜力做出比较迅速的反映。进行敏捷制造的工作原理，就是利用计算机网络和信息集成结构，实现标准化和专业化的生产，采用竞争合作的原则。
二、机械指导技术的发展趋势
就目前而言，机械指导技术发展主要朝着精密加工、微细加工以及纳米技术方向和高度自动化方向的发展，以敏捷制造和CIMS等为主。超精密加工设备正朝着高精度、高速度、多功能、高复合以及智能、安全、环保方向发展，在很大程度上突破了传统的格局，不断降低噪音、油污和粉尘等危害。同时随着全球经济、科技、信息的迅速发展，机械制造朝着全球化、虚拟化以及绿色化的方向反战。
(一)全球化。近些年来，全球化趋势不断加强，机械制造国际化经营越来越受到欢迎，但是也面临着许多的问题和挑战，导致有的企业倒闭或者被兼并。另一方面，由于计算机 网络技术 的不断发展，不断丰富机械制造企业相互之间的信息交流、产品开发以及经营管理，最大限度地增加了国际的市场竞争，因此机械制造全球化的技术基础就是实现网络化、标准化以及集成化，这给机械制造企业带来革命性的变革，保证产品设计、材料选购、机械制造以及产品的开拓和销售可以跨国跨地区的进行流通，真正实现全球化。
(二)虚拟化。虚拟化就是指在实际的机械制造过程中采用虚拟技术，可以大大降低机械产品开发的风险，提升产品的开发速度，保证机械产品的结构和性能能够达到相关标准和要求，不断对投资成本进行优化，具体可以采用运动仿真、动力学、造型设计、人机工程学等。在进行机械制造过程中，要采用模拟和检验技术，促进检验的加工方法、可加工性和合理性，保证机械产品的质量，优化机械产品生产质量，实现最大的经济效益，做好机械产品的设计计划、具体的生产组织管理和车间调度以及物流链的设计等。虚拟化最为关键和重要的就是进行计算机仿真，通过一些软件对真实的系统进行模拟，保证机械产品设计的质量和合理性，避免出现不必要的错误和缺陷，保证机械产品的质量。
(三)绿色化。在进行机械产品设计过程中，要严格按照ISO9000系列国家质量标准进行设计，保证实现机械产品的绿色化，具体包括绿色设计、材料、设备、工艺、技术、包装以及管理等，不断生产处绿色产品，包括最后在产品使用后经过绿色处理后保证能够回收利用。因为采用绿色设计和生产可以在很大程度上减少对环境的破坏，提高机械制造原料和能源的利用率，体现了人类社会的可持续发展，实现制造业的自动化。具体可以采用以下几项技术，精密机械的成形技术主要铸造、焊接以及塑性加工技术，精密的铸造、锻压、热塑性成形以及切割等技术。无切削液加工被广泛的应用在机械加工汗液，在很大程度上解决了冷却液带来的一系列问题。ROM技术突破了传统加工技术的的原则，而是采用添加和累计的方法，具有分层实体制造和熔化沉积制造等技术。以上机械绿色制造工艺的应用，在很大程度上减少原料和能源的消耗，同时建少了产品开发的成本，降低企业的投资成本。
综上所述，在进行现代机械制造过程中，要不断采用先进节能的技术，促进机械制造的可持续发展。
参考文献：
[1]李云飞.机械制造技术专业校企合作人才培养模式研究[D].沈阳师范大学2013
[2]王世敬，温筠.现代机械制造技术及其发展趋势[J].石油机械.2002(11)
[3]王洋.浅析我国现代机械制造技术的发展趋势[J].装备制造技术.2011(02)
先进制造技术2000字论文篇二：《浅谈机械制造技术》
【摘要】机械制造技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际间科技竞争的重点。本文对机械制造技术在我国及世界历史上的发展作了简要陈述,对先进机械制造技术的现状及技术特点进行概括介绍,并简述了未来机械制造技术的发展方向。
【关键词】机械制造简史 先进机械制造技术 发展现状 发展趋势
中国是世界上机械制造技术发展最早的国家之一。中国的机械制造技术历史悠久,成就辉煌,不仅对中国的社会经济发展起到了重要的促进作用,而且对世界技术文明的进步做出了重大贡献。传统机械制造方面,我国在很长一段时期内都领先于世界,到了近代特别是从18世纪初到19世纪40年代,由于诸多原因,我国的机械行业发展停滞不前,这100多年的时间正是西方资产阶级政治革命和产业革命时期,机械制造技术飞速发展,远远超过了中国的水平,中国机械制造技术的水平与西方的差距急剧拉大,到十九世纪中期已经落后西方一百多年。
新中国建立后特别是近三十年来,机械制造技术发展速度很快,向机械产品大型化、精密化、自动化和成套化的趋势发展,在有些方面已经达到或超过了世界先进水平。新中国机械制造技术的发展速度之快、水平之高是前所未有的。而且这一时期还没有结束,只要我们能够采取正确的方针、政策,用好科技发展规律并勇于创新,我国的机械制造技术还将向更高的水平发展,重新引领世界机械工业发展潮流。
1.机械制造简史。石器时代人类制造和使用的各种石斧、石锤和木质、皮质的简单工具是后来出现的机械的先驱。 几千年前,人类创制了用于谷物脱壳和粉碎的臼和磨,用于提水的桔槔和辘轳,装有轮子的车,航行于江河的船及桨、橹、舵等。所用的动力由人力发展到畜力、风力和水力。所用材料由天然的石、木、土、皮革等发展到人造材料。最早的人造材料是陶瓷。制造陶瓷器皿的陶车,已是具有动力、传动和工作三个部分的完整机械。鼓风器对人类社会发展起了重要作用。强大的鼓风器使冶金炉获得足够高的炉温,得从矿石中炼取金属。西周时期,中国就已有了冶铸用的鼓风器。
17世纪以后,资本主义商品经济在英、法等国迅速发展,许多人致力于改进各产业所需要的工作机械和研制新的动力。随着机械的改进,煤和金属矿石需求量的增加,只依靠人力和畜力已不能适应生产提高的要求,于是在18世纪初出现了纽科门的大气式蒸汽机,用以驱动矿井排水泵。1765年,瓦特发明了有分开凝汽器的蒸汽机,降低了燃料消耗率。1781年,瓦特又创制出提供回转动力的蒸汽机。
18世纪后期,蒸汽机的应用从采矿业推广到纺织、面粉和冶金等行业。制造机械的主要材料逐渐从木材改为金属。机械制造工业开始形成,并逐渐成为重要产业。机械工程从分散性的、主要依赖匠师个人才智和手艺的技艺发展成为有理论指导的、系统的和独立的工程技术。机械工程是促成18～19世纪的工业革命和资本主义机械大生产的主要技术因素。 19世纪末,电力供应系统和电动机开始发展和推广。20世纪初,电动机已在工业生产中取代了蒸汽机,成为驱动各种工作机械的基本动力。发电站初期应用蒸汽机为原动机;20世纪初,出现了高效率、高转速、大功率的汽轮机,也出现了适应各种水力资源的大、小功率的水轮机。19世纪后期发明的内燃机经过逐年改进,成为轻而小、效率高、易于操纵并可随时启动的原动机。内燃机最初用于驱动没有电力供应的陆上工作机械,以后又用于汽车、移动机械(如 拖拉机 、挖掘机械等)和轮船,20世纪中期开始用于铁路机车。内燃机和以后发明的燃气轮机和喷气发动机,还是飞机、航天器等成功发展的基础技术因素之一。
2.机械制造技术的发展。工业革命以前,机械大都是由 木工 手工制成的木结构,金属(主要是钢和铁)仅用以制造仪器、钟表、锁、泵和木结构机械上的小型零件。金属加工主要靠机匠的精工细作以达到需要的精度。随着蒸汽机的广泛使用以及随之出现的矿山、冶金、轮船和机车等大型机械的发展,需要成形加工和切削加工的金属零件越来越多,所用金属材料由铜、铁发展到以钢为主。机械加工(包括铸造、锻压、焊接、热处理等技术及其设备以及切削加工技术和机床、刀具、量具等)迅速发展,从而保证了发展生产所需要的各种机械装备供应。 机械制造技术是研究产品设计、生产、加工制造、销售使用、维修服务乃至回收再生的整个过程的工程学科,是以提高质量、效益、竞争力为目标,包含物质流、信息流和能量流的完整的系统工程。随着社会的发展,人们对产品的要求也发生了很大变化,要求品种要多样、更新要快捷、质量要高档、使用要方便、价格要合理、外形要美观、自动化程度要高、售后服务要好,要满足人们越来越高的要求,就必须采用先进的机械制造技术。
3.先进机械制造技术的特点。
3.1 面向工业应用的技术。先进制造技术并不限于制造过程本身,它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容,并将它们结合成一个有机的整体。先进制造技术的应用特别注意产生最好的实际效果,其目标是为了提高企业竞争和促进国家经济和综合实力的增长,目的是要提高制造业的综合经济效益和社会效益。 3.2 驾驭生产过程的系统工程。先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合,使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。
3.3 面向全球竞争的技术。20世纪80年代以来,市场的全球化有了进一步的发展,发达国家通过金融、经济、科技手段争夺市场,倾销产品,输出资本。随着全球市场的形成,使得市场竞争变得越来越激烈,先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此,一个国家的先进制造技术,它的主体应该具有世界先进水平,应能支持该国制造业在全球市场的竞争力。
3.4 市场竞争三要素的统一。在20世纪70年代以前,产品的技术相对比较简单,一个新产品上市,很快就会有相同功能的产品跟着上市。因此,市场竞争的核心是如何提高生产率。到了20世纪80年代以后,制造业要赢得市场竞争的主要矛盾已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的矛盾。先进制造技术把这三个矛盾有机结合起来,使三者达到了统一。
4.先进机械制造技术的发展现状。近年来,我国的制造业不断采用先进制造技术,但与工业发达国家相比,仍然存在一个阶段性的整体上的差距。
4.1 管理方面。工业发达国家广泛采用计算机管理,重视组织和管理体制、生产模式的更新发展,推出了准时生产(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生产(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理,多数小型企业仍处于 经验 管理阶段。
4.2 设计方面。工业发达国家不断更新设计数据和准则,采用新的设计方法,广泛采用计算机辅助设计技术(CAD/CAM),大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD/CAM技术的比例较低。
4.3 制造工艺方面。工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米/纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高,尚在开发、掌握之中。
先进制造技术2000字论文篇三：《论先进制造技术课程的教学特色与 教学方法 》
0 引言
随着电子信息技术、计算机技术的飞速发展，我国制造业也发生了较大的变革，传统的依靠手工制作的制造业也越来越多的融入了现代信息技术的元素，其产品的设计、制作的工艺、企业的生产经营管理方式等均得到不断的优化。先进制造技术也越来越多的被应用到生产实践过程中，从而对员工的素质提出了更高的要求，因此，各大高校纷纷将先进制造技术这门课作为机械工程及自动化专业的专业课，从而系统地介绍先进制造技术及工程应用方面的内容。由于先进制造技术是集机械、自动化、信息技术于一体的多学科交叉课程，其涉及的范围较广、内容纷繁复杂，并且技术更新换代速度较快。因此，必须改革传统的教学方法，在理论教学的同时，增加实践操作教学的比例，将所学的先进制造技术理论课程知识运用到实际生产中，让学生在实践过程中对给门课程的知识有一个感性的认识，从而对相关知识掌握得更加牢靠，印象更加深刻。
1 先进制造技术课程教学的内容与特色
1.1 先进制造技术课程教学的内容
先进制造技术是将传统的制造技术结合机械、电子信息、经营管理等现代化技术，并将其应用于产品的设计、制作加工、经营管理、售后服务等过程中，以便实现生产过程的高效、低耗和清洁，从而在市场竞争中获取低成本、高收益的优势。各大高校所使用的《先进制造技术》课程涉及的内容较多，较深，前后章节之间的衔接性不是很好，学生在学习的过程中表现得很吃力，对先进制造技术在实际生产中的应用不太熟练，教学效果不太理想。因此，必须改变传统的先进制造技术课程教学方法，提高教学质量。
1.2 先进制造技术课程教学的特色
首先，先进制造技术是一门多学科交叉的从课程，其综合性较强。由于该课程涉及到机械、电子信息、自动化、现代管理等各方面的技术，包含了信息流、物质流和资金流等的多学科交叉融合的课程，其涵盖的内容、过程和信息相当的复杂。
其次，先进制造技术是一门内容覆盖面广的学科。与传统的制造技术相比，现代先进制造技术涉及到产品生产加工的整个生命周期，从最初的产品设计、到产品生产加工、生产过程中的管理，到销售及售后服务的跟踪与质量服务等各方面的过程，其运用到的技术包括自动化技术、产品制作加工技术、以及生产管理技术等等。因此，现代制造技术在传统制造技术的基础上融入了更多跨学科的技术和知识，对学生来说，无形中加大了学习的难度和强度，并且技术更新的速度较快，学生适应能力也不断受到挑战。
再者，先进制造技术是一门动态发展的技术，由于先进制造技术融入了信息技术、自动化技术、管理技术等，而这些技术渗透到了制造业的每一个环节，从最初的设计到生产加工到生产管理再到最后的销售和售后整个环节。只有每一个环节都做得最好，才能实现高效、低耗和清洁生产的目的。因此，随着新技术的不断革新，先进制造技术课程内容也要随着发生变化，并不断得到更新和发展。
最后，先进制造技术课程的实用性较强。由于先进制造技术在现代加工制造业的应用较为广泛，实践性较强。与传统的纯理论教学方法不同，先进制造技术课程不仅重视技术的学习，还重视生产过程中的管理技术，技术与管理的结合使得先进制造技术课程的实用性得到加强。
2 先进制造技术课程教学方法的研究
2.1 合理选择教材，优化教学内容
由于先进制造技术课程是一门动态变化的课程，随着新技术的不断更新和变化，教材和教学内容也应该随之做出调整。首先，要合理地制定教学计划，由于该课程涉及的内容较多，覆盖的学科范围较广，在有限的教学课时内，难以兼顾到教材所涵盖的全部内容。因此，教师应该根据相关知识板块的重要性程度做出课程所需课时的安排，对教学内容进行合理取舍，从而优化教学内容，使学生能够把握课程的重点，有的放矢地去学习相关知识点。
其次，先进制造技术更新换代的速度较快，为了赢得市场竞争力，企业对员工的素质提出了更高的要求，因此，掌握先进制造技术的应用型人才受到制造型企业的青睐。为了顺应这种市场形势，高校必须保证先进制造课程教学内容的前沿性。这就要求教师要熟悉最新的先进制造技术，并将其融入到课堂教学中来，以便开阔学生的视野，启发学生的思维，使学生能够以发展的眼光来学习这门课程。最后，教学内容应该突出先进制造技术课程的特色，由于这门课程是一门实践性较强的课程，教师在授课过程中不仅要要求学生掌握好相关的基础知识，还要培养学生分析问题的能力，培养学生的工程思想，将所学知识与实际工程应用相结合。
2.2 更新教学理念，优化教学方法
由于先进制造技术课程更新速度较快，课程内容具有前沿性，为了培养具有先进制造技术的应用型人才，必须要更新教学理念。另外，现代制造型企业已经从传统的加工装配延伸到产品的整个生命周期，这就要求学生不仅要掌握好先进制造的技术还要具备现代 管理知识 ，具备团队合作能力和工程实践能力。理念指导实践，随着新理念的诞生，新的技术也随之出现，因此，随着先进制造理念的独断发展变化，先进制造技术也不断得到发展。只有让学生掌握好了新的理念，才能更好地将其运用到工程实践中，才能有所创造有所作为。
另外，除了要更新教学理念之外，还要对教学方法进行优化，也就是根据教学内容，采取有针对性的教学方法，以提高教学效果。由于先进制造技术课程既有对基本概念的讲解，也有对相关技术知识的讲解，应分别采取不同的教学方法。例如对基本概念的讲解可以采用授业式讲解，对技术知识的讲解可以采用案例教学、互动式教学或者两者相互结合的方法。通过学生自己查阅资料解决相关问题，然后在课堂上一起讨论的方法，培养了学生思考问题、分析问题、解决问题的能力以及学生的创造性思维。因此，对于先进制造技术课程这样的多学科交叉的课程，教师应该有针对性地采取不同的教学方法进行教学，不断更新教学理念，优化教学方法，以便达到更好的教学效果。
2.3 结合先进技术，优化教学手段
先进制造技术课程涉及的内容较多，课程信息量大，教师可以借助于多媒体进行辅助教学。利用多媒体，将文字、图形图像、音频视频等将教学内容生动形象的展示出来，给学生以视觉和听觉的冲击，提高学生学习的积极性，改善教学效果。同时，利用多媒体进行教学，不仅节省上课板书的时间，使教师将主要的时间用于相关知识的讲解上面。并且，在教学过程中，穿插一些动画、视频等，不仅使课堂内容更加丰富，还能激发学生学习的兴趣，对相关的知识点有更加感性的认识，对教学内容的印象也更加深刻。但应该注意的是，多媒体教学只是一种辅助教学手段，教师还是应该对整个课程讲解起到主导作用，在多媒体授课过程中，对相关重难知识点做出板书，方便学生理解。除此之外，教师应该提前设计一些问题，引导学生进行思考，同时增加学生和教师之间的互动性，调动学生学习的积极性，变被动学习为主动学习，从而既提高了教学的效率，又增加了教学的效果。
2.4 注重实践教学，优化教学效果
先进制造课程的实用性和工程性表明这门课程不仅要有理论教学，还要注重实践教学。再加上这门课程涉及的内容较多，覆盖面较广，学生在学习过程中难以理解相关的知识点，对理论知识难以形成感性认识，学习起来较为吃力，久而久之，便逐渐产生厌学的情绪。因此，必须要加大先进制造课程实践教学的比重，培养学生的创新意识和工程意识。具体可以从以下两个方面进行先进制造技术课程的实践教学：一方面可以进行实验教学，实验教学在培养学生的动手能力、创新能力方面有着重大的作用。学生通过实验进行观察、思考和操作，能够对理论知识形成更加直观的认识，通过参与到实验室的项目中来，既能培养学生的团队合作能力，沟通交流能力，解决问题和分析问题的能力。另一方面，教师也可以组织学生到大型制造型企业、科研机构或者其他实验基地进行观察和体验，从而对先进的设备和制作工艺有一个更加感官的接触，让学生深刻体会到先进制造课程在企业的实际应用中的重要性。这样学生便能对所学的知识产生一种新的认识，并且更加愿意去探索和挖掘这些理论知识的实用型。
3 总结
先进制造技术课程是一门多学科交叉的综合性学科，涵盖的内容较多，知识面较广，并且由于先进制造技术融入了信息技术、自动化技术、管理技术等，随着技术的不断革新，先进制造技术也要不断地发生变化，以便适应市场需求的发展。除此之外，先进制造技术还是一门实用性较强的课程，教师在教学过程中，除了要讲授基本的理论知识，还要加大实践课程的比重，培养学生的动手能力和创新意识。因此，通过对先进制造技术课程教学方法进行研究，本文提出了四种教学方法，分别从教学内容、讲学方法、教学手段和实践教学效果着几个方面着手进行优化教学，以便提高教学质量，增强教学效果。
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