铝及铝合金工艺与设备 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张忠玉

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:2006-11

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787811053265

丛书系列:

图书标签:

• 铝
• 铝合金
• 材料科学
• 金属工艺
• 铸造
• 锻造
• 轧制
• 热处理
• 设备
• 制造工程

现代化工过程控制与优化实践 本书简介 本书系统阐述了现代化工生产过程中，如何运用先进的控制理论与工程技术，实现对复杂工艺流程的精确调控、优化运行与安全管理。全书内容紧密结合当前化工行业数字化、智能化转型的迫切需求，旨在为化工工程师、过程控制专业人员以及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且实用的理论指导与工程案例。 第一部分：化工过程控制基础与模型建立 本部分作为全书的理论基石，首先回顾了化工过程控制系统的基本概念、原理与架构。重点分析了常见的动态特性，如一阶、二阶、纯延迟系统在化工单元操作中的体现。 1.1 化工过程的数学描述与建模方法 详细介绍了针对反应器、精馏塔、换热器等核心单元过程的机理建模（如质量守恒、能量守恒方程的建立）与数据驱动的系统辨识方法。辨识技术包括时域法和频域法，特别强调了基于最小二乘法及梯度下降法的参数估计在非线性系统初步线性化中的应用。对于大型复杂系统，引入了模型降阶技术，以保证控制系统的实时计算效率。 1.2 经典反馈控制理论在化工中的应用 深入剖析了PID（比例-积分-微分）控制器的设计、整定与局限性。提供了穆勒-尼古拉斯法（Ziegler-Nichols）在苛刻工艺条件下的修正应用策略，并探讨了抗饱和、反积分锁定等改进措施。同时，对线性二次高斯（LQG）控制器的基本原理及其在多变量系统初步控制设计中的地位进行了阐述。 第二部分：先进过程控制（APC）技术 进入现代化工控制的核心领域，本部分聚焦于如何超越传统PID控制的局限性，应对多变量耦合、强非线性和约束条件等挑战。 2.1 模型预测控制（MPC）原理与实施 MPC是当前化工行业应用最广泛的先进控制技术。本书以预测模型构建为基础，详细讲解了滚动时域优化、控制向量的求解过程，以及约束处理机制。针对大型精馏塔的能耗优化问题，提供了基于线性MPC（LMPC）的负荷解耦控制实例。同时，对非线性模型预测控制（NMPC）的计算复杂性和求解器选择进行了对比分析。 2.2 强耦合系统的解耦控制策略 针对化工流程中常见的组分间相互影响（如多塔串联或反应精馏），系统介绍了静态解耦和动态解耦技术。重点讨论了逆矩阵法在小范围操作点下的有效性，以及基于观测器的动态补偿解耦在处理纯延迟环节中的鲁棒性增强方法。 2.3 智能控制与自适应技术 探讨了模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control）在处理操作员经验和难以建立精确数学模型系统中的独特优势。对于催化剂活性随时间衰减的反应过程，详细阐述了自适应控制器（如自整定PID和基于梯度的参数自适应控制）的设计思路，确保系统在高动态变化环境下的性能稳定。 第三部分：过程优化与操作性能提升 控制的最终目标是优化操作性能，实现经济效益最大化或能耗最小化。本部分侧重于如何在控制层之上实现更宏观的优化调度与能效管理。 3.1 实时优化（RTO）与分层控制架构 阐述了分层控制体系结构，明确了实时优化层在设定层（Supervisory Control）中的地位。RTO的数学基础是基于实时数据的非线性规划（NLP）求解，本书提供了如何将过程模型与经济模型（如原料成本、产品售价）相结合，求解全局最优操作点的方法。特别关注了约束条件的动态更新与处理。 3.2 过程监测与故障诊断 在追求高效率的同时，过程的安全性和可靠性至关重要。本部分详细介绍了基于统计过程控制（SPC）的质量波动检测，如EWMA（指数加权移动平均）图表在早期发现异常趋势中的应用。对于设备故障，引入了基于残差分析的故障检测与隔离（FDI）方法，特别是对传感器漂移和执行器卡涩的识别技术。 3.3 过程安全仪表系统（SIS）的集成 强调了控制系统与安全系统之间的界限与接口。系统介绍了IEC 61511标准对安全完整性等级（SIL）的要求，以及如何设计和验证安全联锁逻辑，确保在基础过程控制失效时，SIS能够可靠地将装置带入安全状态。 第四部分：数字化转型与未来趋势 本部分展望了过程控制领域的前沿发展，特别是信息技术与工业控制的深度融合。 4.1 工业物联网（IIoT）与数据采集 讨论了OPC UA等现代通信协议在连接现场设备与上层控制系统中的作用。强调了大数据采集与预处理技术（如时间序列数据库的应用），为高级控制与优化提供了坚实的数据基础。 4.2 数字孪生（Digital Twin）在化工中的应用 详尽介绍了数字孪生技术如何构建一个与物理过程实时同步的高保真虚拟模型。重点展示了如何利用该模型进行“What-If”场景分析、控制策略的虚拟调试（Virtual Commissioning）以及预测性维护的实施路径。 4.3 机器学习在过程控制中的潜力 探讨了深度学习（如RNN、LSTM）在处理高维、强非线性时间序列数据，进行复杂产品质量预测方面的应用前景。本书以实际案例说明了如何将这些AI模型安全、有效地嵌入到现有控制框架中，作为辅助决策工具，而非直接替代核心控制算法。 本书结构严谨，理论与工程应用并重，配有丰富的化工实例分析，是相关专业人士提升现场控制与优化能力的理想参考书。

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我一直对铝合金的焊接技术很感兴趣，特别是 TIG 焊和 MIG 焊在实际生产中的应用细节。这本书虽然涉及了焊接部分，但其内容对我而言，更像是一份概览性的介绍，而非深入的指导。它罗列了几种常见的铝合金焊接方法，但对于不同牌号铝合金的焊接特性差异、焊前准备的细微之处、焊接参数的选择依据（例如电流、电压、焊接速度、保护气体流量等如何根据合金成分和板厚进行优化），以及焊接过程中可能出现的缺陷（如气孔、裂纹、未焊透等）及其预防措施，都只做了非常表面的阐述。我特别想了解的是，在大型结构件或对焊接质量要求极高的产品制造中，有哪些先进的焊接设备和自动化技术被广泛应用，它们如何解决传统焊接的难题？书中对此的论述也显得单薄，没有提供我所期望的技术细节和案例分析，使得我在实际操作指导方面，所得甚少。

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我对铝及铝合金的变形加工，特别是挤压和轧制工艺，一直抱有浓厚的兴趣，希望能从这本书中获得更深入的知识。书中确实对这两种工艺做了介绍，但其内容更多地集中在设备的结构和工作原理的宏观描述，比如挤压机的类型、辊压机的基本组成等。然而，在工艺层面，对于如何选择合适的模具设计、挤压比、挤压速度、温度控制来获得不同截面形状和尺寸精度的铝型材，以及在轧制过程中，如何通过优化轧辊间隙、轧制速度、轧制道次来控制板材的厚度、平整度和力学性能，书中并没有提供足够细致的指导。我更期望看到的是，在实际生产中，如何通过对这些关键工艺参数的精确调控，来解决变形过程中可能出现的缺陷，提高产品质量，并有哪些先进的设备和辅助技术能够实现这一点。这本书在这方面的论述，感觉还是略显浅显，未能满足我对深入理解变形加工技术的期待。

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我原本期望能从《铝及铝合金工艺与设备》中，对铝合金的表面处理技术，特别是阳极氧化和电泳涂层方面有更详尽的了解。书中确实提及了这些工艺，但其内容更侧重于工艺流程的简单描述，而非深入的技术原理和工艺控制要点。例如，在阳极氧化方面，我希望能看到关于电解液组分（如硫酸、草酸、铬酸的比例）、工作温度、电流密度、氧化时间等参数对氧化膜的厚度、硬度、耐腐蚀性、着色性能的影响机理，以及不同类型的氧化设备（如直流、交流、脉冲电源）的特点和应用场景。对于电泳涂层，我也期待了解其涂料配方、涂装参数、固化条件等如何影响涂层的均匀性、附着力和装饰性。但这本书在这方面的论述，更多地停留在“是什么”的层面，缺乏“为什么”的解释以及“怎么做”的详细指导，未能满足我对技术深度的需求。

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这本书在介绍铝材加工的机械加工部分时，虽然提到了数控加工、铣削、钻孔等基本操作，但其侧重点似乎放在了比较宏观的设备类型介绍上，而非具体的加工工艺优化和效率提升。例如，对于如何选择合适的刀具材料、刀具几何参数（如前角、后角、主偏角等）来适应不同硬度和韧性的铝合金，以及如何根据加工精度要求调整切削速度、进给量、切削深度等关键参数，书中提供的指导信息非常有限。我尤其关注的是，在批量化生产中，如何通过合理的工艺设计和设备选择，最大限度地提高加工效率、降低刀具损耗、保证加工表面质量，这些方面书中并没有深入探讨。对于一些特殊的加工工艺，如高光加工、精密磨削，书中也未提供太多有价值的参考信息，整体感觉缺乏对精细化、高效化加工的关注。

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初拿到这本《铝及铝合金工艺与设备》，我本来是满怀期待地想深入了解铝的加工技术和相关设备的。然而，翻阅过后，我的感受却有些复杂，甚至可以说有点失望。书的整体篇幅不小，按理说应该能涵盖不少内容，但我并没有从中找到我最关心的几个方面。比如，在精密铸造方面，书里提到了几种常规的铝合金铸造方法，如砂型铸造、金属型铸造，但对于一些高端的、在航空航天和精密仪器制造领域至关重要的工艺，例如定向凝固、单晶凝固，以及这些工艺对设备提出的特殊要求，几乎是一笔带过。我期望能看到关于这些先进铸造技术的原理、工艺参数的控制，以及支撑这些工艺的专用设备的详细介绍，包括其工作流程、关键部件的设计制造和操作维护。书中对这些内容的处理显得过于概括，缺乏技术深度，让人难以获得实际的应用指导。

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