流体传动及控制国家重点实验室
  联 系 人: 刘昊 先生 行业门类: 机械五金
  所在地区: 浙江·杭州 邮政编码: 310058
  联系地址: 浙江大学玉泉校区机电所老楼321
  电子邮箱: jszy2@zju.edu.cn 联系电话: 0571-88206950
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浙江大学流体传动及控制国家重点实验室的前身是由原国家科委,国家教委联合批准于1981年成立的浙江大学流体传动及控制研究室。1985年12月被原国家教委批准为首批开放实验室,1989年进入世界银行贷款国家重点实验室建设系列,1995年9月建成并通过国家验收,1997年4月和2003年2月,2008年2月通过国家评估。
实验室学术带头人为路甬祥院士,现任实验室主任陈鹰教授,副主任居冰峰教授,刘昊副教授。经过多年的培养和积累,实验室已形成一只高水平、高层次、精干、多学科的科研队伍。
实验室拥有一批具有国际、国内先进水平的实验设备和测试仪器,提供了本领域国内一流的研究条件。一批新的实验装置正在建设中。实验室已成为我国流体传动及控制领域最重要的科学研究与人才培养基地,在国际上也有广泛的影响。

研究方向:
1、电液控制方向
主要开展液压元件减振、降噪、密封、润滑、磨损等基础研究,以及水液压技术、电液节能控制、电液振动控制、多自由度电液控制等应用基础研究。研发高频大流量伺服阀、电液比例多路阀、电液比例压力—流量复合泵等基础电液控制元件,以及应用于大型工程施工设备、工程机械、舰船及潜艇、动力机械、试验设备、水下机电设备、能源工程、生物工程等领域的电液控制元件及系统。
2、电子—气动控制方向
主要开展气动噪声、气动管道特性、气动高速缓冲等基础研究,以及电子—气动比例/伺服控制、气动伺服机器人及气动平台、燃料电池空气压缩机及减压装置、压缩空气动力发动机等应用基础研究,研发新型气动元件及系统。
3、应用流体力学方向
主要开展流体动力学、非牛顿流体力学、微流体力学、多相流和空化理论、涡结构及流场控制理论等基础研究,以及流动可视化与流场仿真、流体振动及流动噪声控制、微流体器件与系统集成、流体输送与计量技术等应用基础研究,研发高效节能的流体机械与装置、流体检测与计量仪器、以及低噪声液压元件。
4、信号处理及计算机仿真方向
主要开展数字及图像信息处理、机电系统建模及控制、机电系统振动控制理论等基础研究,以及工况监测与故障诊断、传感器与测量系统、机电液系统建模与仿真技术等应用基础研究,研发高性能信号处理器、振动控制器、网络化仪表、以及机电液系统仿真软件。
5、机电系统集成及智能化方向
主要开展机电系统与装备的集成、制造及智能化等应用基础研究,重点研究深海机电装备、大型航空结构件制造、IC装备与数控系统关键技术、微机电系统、人机一体化和服务机器人等。

科研成果
1、电液比例节能型电梯液压速度控制技术
项目简介:  
该项目通过对轿厢速度大闭环电液比例控制系统以及新型变频驱动容积调速控制系统的特性和机理进行了深入细致的研究,揭示和讨论电气拖动控制与流体传动控制技术相结合的规律,从而获得具备较好控制特性,而且又能够节能降耗的控制系统。 该项目研究的内容属于现代中低层建筑中广泛应用的液压电梯设备中的关键技术;液压电梯无需在井道上方设立要求和造价昂贵的机房,设置灵活,轿厢自重及载荷通过液压缸直接作用在井道地基,对井道建筑结构要求低;液压系统传递动力均匀平稳,功率重量比大;因此在国际市场上占据了较大的份额。该项目采用国际首创轿厢速度直接反馈闭环控制系统,解决了传统开环控制和流量反馈闭环技术中存在的抑制负载、油温变化能力差的难题。采用先导油路单独供油、单个主阀控制电梯上下行回路的两项技术的电液比例流量集成阀,解决了传统阀控节流系统控制的液压电梯为保证正常运行而增加轿厢重量的难题,节约了能耗。采用变频调速电机与定量泵/马达组合的动力节能系统,极大地降低了电梯的运行能耗、系统发热与运行噪音;采用微机数字化控制有效地解决了电液控制系统的非线性的难题。在国内外核心期刊杂志上共发表了41余篇论文;其中EI检索文章3篇,国内一级杂志文章8篇。申请国家专利12项,其中授权发明专利4项,实用新型5项。该项技术已在上海房屋设备总公司、杭州西子奥的斯电梯有限公司、浙江巨人电梯有限公司、山东百斯特电梯有限公司、苏州东南液压电梯有限公司、上海三菱电梯有限公司等单位推广应用,取得了显著的社会效益和经济效益。

2、旋进旋涡流量计关键技术研究及工程应用
项目简介:
流量计是在国民经济各部门中广泛应用的流量计量仪器,技术上属于流体力学与测量技术的交叉学科,也属于仪器仪表学科。
旋进旋涡流量计由于具有无运动部件和不存在流体中杂质对计量精度影响等优点,因此是很适合于天然气、蒸汽和不洁流体的精密计量,但在理论研究和产品应用存在抗干扰性差和计量下限高等关键技术难题,这两个技术难题一直影响着这种流量计的研究和应用推广,在国内外一直没有得到很好的解决。目前对天然气、蒸汽和不洁流体不得不采用传统的具有运动部件的涡轮表和罗茨表计量,但存在结构复杂、磨损严重、不能消除杂质对计量精度的影响以及维护困难等缺点,因此其使用成本很高、效果不理想。
本项目首次在结构上提出螺旋型旋涡发生体、增大旋涡进动偏心距、大收缩段流道和双探头等结构措施,理论上提出以降低计量下限、提高抗振性能为主线的优化设计方法,成功地解决了这些关键技术难题,大大拓宽了旋进旋涡流量计的应用范围,其技术达到国际先进水平。
研究成果已由浙江天信仪表有限公司、宁波创盛仪表公司等四家企业实现产业化,形成了DN20~200、计量范围1.5~3600m3/h的十二个型号系列产品。产品由于具有抗干扰能力强、计量下限低、精度高、智能化程度高、使用安全、维护方便、成本低等优点,成功运用于我国西气东输、大庆油田和胜利油田等国家重大工程项目和大中型企业的流体计量,替代了进口及涡轮表和罗茨表等传统流量计产品,产生了很好的经济和社会效益。
我国是天然气资源大国,远景储量38万亿立方米,年产量300多亿立方米,占能源消费结构的3%左右,低于20%的世界平均。随着天然气工业的进一步发展和西气东输工程的实施,天然气贸易量将成倍增长。无运动部件的旋进旋涡流量计非常适合杂质含量高的我国天然气精确计量,竞争优势明显,必将占据更大的市场份额。

3、流体振动流量计关键共性技术研究及其产品的系列化开发
项目简介:  
流体振动流量计是一种利用旋涡脱离诱发流体振动原理实现流量计量的新型流量计,其突出特点是无运动部件、有良好的线性度、较大的量程和很强的介质适应性,可用于不同流体的稳态和瞬态流量的精确计量。本项目从流场微观分析的角度开展旋涡诱发流体振动的机理研究,建立了旋涡脱离诱发流体振动的数学模型以及仿真模型,创建了基于流场控制的流体振动流量计设计理论与方法。提出了提高流体振动流量计抗振性能的关键技术措施:对于涡街、旋进旋涡和射流流量计分别采用双探头对称安装、构成差动传感器和垂直引流管的设计方法,最有效的抑制了干扰;提出了降低计量下限的关键技术措施:对于涡街、旋进旋涡和射流流量计分别建立了双钝体组合结构、螺旋型旋涡发生体及收缩段远大于扩散段的流道结构、双出口结构,以强化流体振动的强度;解决了这类流量计产品化、系列化、批量化的关键技术、工艺与装备,建立了产品开发及产业化的中试基地和批量生产线;研究成果累计发表论文20余篇,申请发明专利5项,其中2项已授权。本项目产品已实现产业化,产品在大庆油田、胜利油田、宝钢、武钢等大型企业得到推广应用,共生产销售流体振动流量计两万多台,新增产值数亿元,取得了显著的社会效益和经济效益。

4、深海海底科学考察的作业关键技术
项目简介:
以深海作业技术为支撑的深海海底科学考察可以为我国获得在国际海底的金属、能源和生物等资源的专属勘探权与优先开采权,同时也能为深海科学研究服务,为人类认识自然奠定基础。 本项目针对深海技术装备在数千米海底进行科学考察作业,长期工作的稳定性要求特别高,体积重量、能量供给都严格受限,且样品在离开深海环境后容易发生变化等问题,在探测、采样与后处理技术三个方面展开研究,取得了多项原始创新成果,获21项国家发明专利,发表SCI、EI收录论文各半共16篇。包括: 1.针对深海极端环境的高集成度低功耗原位探测技术,研制了热液原位探测器、热液原位温度探测系统、深海非接触式信号传输系统、深海长距离信号传输系统等 2.针对深海热液、沉积物、天然气水合物、悬浮微生物的保真采样技术,研制了多管沉积物保真采样器、机械手持式沉积物保真采样器、热液保真采样器、天然气水合物保真采样器、悬浮微生物保真采样器、深海水压型能量供给系统等 3.针对保压样品的分离与培养等后处理技术,研制了极端海底环境多级模拟系统、小型底栖生物标本自动分离系统、挥发组分保真样品现场检测系统等 相关作业技术装备在国内外以热液研究、富钴结壳资源与环境、天然气水合物勘探为目标的科学考察航次中频繁使用。 在我国对邻海、专属经济区的海洋环境监测、海洋资源开发向深远海发展的今天,本项目的研究成果在上述领域都有广阔的推广应用前景。本项目开发的大批针对高压及海水环境下的流体控制元器件,其高压小流量控制性能好,可靠性高,对恶劣环境的适应性强,已经大规模投入生产,大量替代原有产品,新增产值7400万+50万美元。深海极端环境多级模拟、开关液压源等多项创新成果也都在产业界得到大幅推广应用,取得了良好的经济效益。 四项关键成果已通过以闻邦椿、潘德炉两位院士为主任的省级鉴定,其中两项成果的原理与技术为国际首创,达到国际领先水平,另两项成果总体上达到国际先进水平,部分指标国际领先。

5、深海热液探测技术
项目简介:
本项目在国家863计划,中国大洋协会专项以及国际科技合作重点项目等项目的资助下,针对深海热液环境开展相关传感器探测技术设备及采样分析技术设备研究开发,并借助美国Atlantis科考船的Alvin载人潜水器和国内大洋一号科考船海洋探测拖体进行了多次成功海试应用,获得了非常宝贵的科学考察数据。关键技术在相关企业得到推广应用。本项目关键技术属机电设备及自动化科学技术领域。     主要科技内容包括:①发明了适用于深海高温高压环境下的新型电化学传感器;②首次开发出与电化学传感器相匹配的深海低功耗原位数据采集系统;③首次建立了深海非接触式双向冗余通讯系统;④发明了深海远距离CAN总线信号传输及载频传输系统;⑤在国内首次成功研制可长时间保持样品压力的热液保真取样器;⑥发明了深海热液等极端环境模拟流动反应系统。共获国家发明专利11项,发表相关SCI、EI检索论文10多篇,学术论著1本。    
主要经济技术指标为:
①探测设备最大使用深度7000米;②探测温度温度范围0至400摄氏度;③电化学传感器探测参数包括:pH值、硫化氢、氢气及溶解氧等;④电磁耦合非接触式传输最大距离50毫米,LED非接触式光信号传输最大距离3米;⑤保真采样器6小时保压,压力损失控制在5%以内;⑥热液等极端环境模拟反应系统压力波动控制在1%以内。      应用推广情况:①热液探测设备分别于2003年10月和2004年6月在大洋一号科考船的深海拖体上进行深海环境观测;②2004年2月在美国AT7-11航次上,热液探测设备在美国被Alvin载人深潜器投放到2500多米的深海热液区进行了长达12天的原位探测,在国际上首次实现了对深海热液高阻抗化学量最长时间的探测;③2005年5月,在美国US NOAA Return to the Galápagos Rift Expedition 9( May 20-June 3, 2005)航次上,探测到未知热液区异常;④2005年9月在美国AT11-31航次上,又对深海热液区进行了长达15天的原位探测,同时还利用本项目研制的热液采样器,首次实现了中国人用自己的取样器取得了一相热液样品;⑤深海极端环境模拟反应装置在环球航次上得到了成功应用;⑥关键技术的推广应用,累计获得经济效益5200万元。

6、开关液压源及基于该原理的深海深海水压型能量供给系统

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