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本書圍繞特種閥門的數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能制造和智能運(yùn)維三大技術(shù)方向，聚焦于數(shù)字化性能分析、智能制造、云計(jì)算及智能故障診斷等智能化前沿技術(shù)，系統(tǒng)地介紹了設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)維一體化的閥門數(shù)智化工程，以及閥門全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)智化升級的關(guān)鍵技術(shù)。其主要內(nèi)容包括：數(shù)智化概述、特種閥門數(shù)智化概述、特種閥門數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)、特種閥門仿真技術(shù)、特種閥門優(yōu)化設(shè)計(jì)、智能制造與特種閥門制造、特種閥門智能制造技術(shù)、智能運(yùn)維與特種閥門運(yùn)維、特種閥門故障狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理技術(shù)、面向特種閥門的智能故障診斷技術(shù)、特種閥門智能運(yùn)維系統(tǒng)。本書內(nèi)容新穎，實(shí)用性強(qiáng)，緊貼閥門領(lǐng)域研究前沿，可為特種閥門的后續(xù)研究提供技術(shù)支持，有較高的參考價(jià)值和啟迪性。

1）本書圍繞特種閥門的數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能制造和智能運(yùn)維三大技術(shù)方向，聚焦于數(shù)字化性能分析、智能制造、云計(jì)算及智能故障診斷等智能化前沿技術(shù)，系統(tǒng)地介紹了設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)維一體化的閥門數(shù)智化工程，以及閥門全產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)智化升級的關(guān)鍵技術(shù)。
2）本書內(nèi)容新穎，實(shí)用性強(qiáng)，緊貼閥門領(lǐng)域研究前沿，可為特種閥門的后續(xù)研究提供技術(shù)支持，有較高的參考價(jià)值和啟迪性。
3）本書采用彩色印刷，圖文清晰，便于閱讀。

在工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的今天，數(shù)字孿生、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、智能運(yùn)維等構(gòu)成的新型信息技術(shù)，正在不斷融合并形成傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)智化血脈，工業(yè)的自動化、數(shù)字化、智能化已經(jīng)成為傳統(tǒng)制造裝備行業(yè)的重要發(fā)展趨勢。特種閥門作為流體傳輸系統(tǒng)的咽喉，其數(shù)智化水平已經(jīng)成為影響我國工業(yè)系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)。面對工業(yè)4.0時(shí)代下裝備數(shù)智化的新趨勢，數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能制造、智能運(yùn)維三大重點(diǎn)技術(shù)方向?qū)⒁I(lǐng)特種閥門的未來發(fā)展。
本書從數(shù)智化的角度描述了特種閥門的數(shù)字創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能制造和智能運(yùn)維三大技術(shù)方向，詳細(xì)論述了數(shù)字化性能分析、智能制造、云計(jì)算及智能診斷等智能化前沿技術(shù)在特種閥門中的應(yīng)用，為特種閥門全鏈路數(shù)字化產(chǎn)業(yè)升級提供了理論和技術(shù)支撐。本書共分為11章，其中第1章和第2章為數(shù)智化趨勢綜述內(nèi)容；第3 ~ 5章為特種閥門數(shù)字化設(shè)計(jì)內(nèi)容；第6章和第7章為特種閥門智能制造技術(shù)內(nèi)容；第8 ~ 11章為特種閥門智能運(yùn)維技術(shù)內(nèi)容。第1、2章從數(shù)智化發(fā)展切入，分析了數(shù)智化技術(shù)在特種閥門應(yīng)用上的挑戰(zhàn)，討論了特種閥門等制造業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的策略與核心要素；第3 ~ 5章從數(shù)字化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，介紹了流場仿真技術(shù)、多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)及多學(xué)科優(yōu)化等各類數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)在閥門上的應(yīng)用情況；第6、7章從智能制造出發(fā)，介紹了智能制造的發(fā)展、智能制造共性技術(shù)及應(yīng)用在特種閥門領(lǐng)域的各類關(guān)鍵技術(shù)；第8 ~ 11章從智能運(yùn)維角度展開，以運(yùn)維流程為思路，介紹了常見的泄漏、振動、噪聲等狀態(tài)采集技術(shù)，故障診斷方法，以及智能運(yùn)維系統(tǒng)。
本書由錢錦遠(yuǎn)、管桉琦、金志江編著。其中，第1、2章由錢錦遠(yuǎn)、管桉琦、金志江撰寫，第3 ~ 5章由錢錦遠(yuǎn)、金志江撰寫，第6、7章由錢錦遠(yuǎn)、管桉琦撰寫，第8 ~ 11章由管桉琦、金志江撰寫。在本書出版之際，非常感謝課題組師生對本書編寫工作的鼎力支持，尤其是李志妍、華霆鋒、葉宗豪、凌家瑞、王照彤等人做了大量的書稿整理和校對工作，在此一并予以感謝。
本書給出的特種閥門數(shù)智化技術(shù)恐仍有遺漏，同時(shí)由于作者水平有限，書中難免存在不妥之處，敬請廣大讀者批評指正。

作　者　　

錢錦遠(yuǎn)，浙江大學(xué)副教授、博士生導(dǎo)師，浙江大學(xué)-中核科技高性能控制閥聯(lián)合研發(fā)中心副主任。長期從事特種閥門研究工作。兼任中國儀器儀表學(xué)會控制閥專業(yè)委員會副總干事，中國機(jī)械工程學(xué)會流體傳動與控制分會特種流控專業(yè)委員，全國閥門標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員等。先后承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題等省部級以上項(xiàng)目10余項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇，授權(quán)國家發(fā)明專利30余件。科研成果獲浙江省科技進(jìn)步一等獎、中國儀器儀表學(xué)會科技進(jìn)步一等獎、機(jī)械工業(yè)科技進(jìn)步二等獎等，于2021年入選中國科協(xié)青年人才托舉工程。
金志江，浙江大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，浙江省新世紀(jì)151 人才，長期從事高性能特種閥門理論研究與技術(shù)開發(fā)工作。現(xiàn)任浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，兼任全國安全泄壓裝置標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會委員、中國壓力容器學(xué)會管道技術(shù)委員會委員兼副秘書長、中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會承壓設(shè)備專業(yè)委員會委員。近五年來，承擔(dān)與閥門相關(guān)的國家重大科技專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金、浙江省重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目30余項(xiàng)；作為第一完成人獲浙江省科技進(jìn)步一等獎復(fù)雜工況減溫減壓關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用1 項(xiàng)；發(fā)表SCI論文30 余篇；授權(quán)國家發(fā)明專利10 余件；參與制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1 部；出版專著一本。

序
前言
第1章　數(shù)智化概述1
1.1　數(shù)智化概念1
1.1.1　數(shù)智化的背景1
1.1.2　數(shù)智化的定義2
1.2　國內(nèi)外數(shù)智化工業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用狀況5
1.2.1　國外數(shù)智化工業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用5
1.2.2　國內(nèi)數(shù)智化工業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用12
1.2.3　國內(nèi)外數(shù)智化工業(yè)現(xiàn)狀比較15
1.3　數(shù)智化新時(shí)代19
1.3.1　從自動化到數(shù)智化轉(zhuǎn)型19
1.3.2　數(shù)智化時(shí)代的新特征21
參考文獻(xiàn)24
第2章　特種閥門數(shù)智化概述25
2.1　特種閥門數(shù)智化的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)25
2.1.1　特種閥門數(shù)智化的現(xiàn)狀與發(fā)展25
2.1.2　特種閥門數(shù)智化的挑戰(zhàn)27
2.2　特種閥門數(shù)智化轉(zhuǎn)型30
2.2.1　特種閥門數(shù)智化轉(zhuǎn)型背景30
2.2.2　特種閥門數(shù)智化轉(zhuǎn)型策略30
2.2.3　閥門企業(yè)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的核心要素36
2.2.4　特種閥門數(shù)智化轉(zhuǎn)型展望39
參考文獻(xiàn)41
第3章　特種閥門數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)42
3.1　特種閥門數(shù)字化設(shè)計(jì)概述42
3.1.1　設(shè)計(jì)流程42
3.1.2　主流工業(yè)CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)44
3.1.3　特種閥門的MBD模型48
3.2　特種閥門裝配工藝規(guī)劃50
3.2.1　虛擬裝配概述50
3.2.2　裝配要素建模51
3.2.3　虛擬裝配約束52
3.2.4　裝配工藝規(guī)劃55
3.3　基于Web的三維設(shè)計(jì)與協(xié)同56
3.3.1　設(shè)計(jì)文件分布式存儲57
3.3.2　設(shè)計(jì)過程云協(xié)同管理59
參考文獻(xiàn)60
第4章　特種閥門仿真技術(shù)62
4.1　特種閥門仿真技術(shù)概述62
4.1.1　特種閥門仿真分析種類62
4.1.2　特種閥門仿真分析流程63
4.2　面向特種閥門的仿真分析技術(shù)65
4.2.1　特種閥門仿真理論基礎(chǔ)65
4.2.2　流場仿真分析68
4.2.3　流固耦合仿真分析75
參考文獻(xiàn)82
第5章　特種閥門優(yōu)化設(shè)計(jì)83
5.1　特種閥門拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)83
5.1.1　特種閥門拓?fù)鋬?yōu)化概述83
5.1.2　特種閥門的輕量化85
5.1.3　閥芯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化88
5.2　特種閥門的多目標(biāo)優(yōu)化94
5.2.1　多目標(biāo)優(yōu)化概述94
5.2.2　DOE的設(shè)計(jì)流程95
5.2.3　特種閥門的優(yōu)化設(shè)計(jì)算法95
5.3　特種閥門多學(xué)科優(yōu)化96
5.3.1　特種閥門數(shù)字化成形工藝97
5.3.2　特種閥門力學(xué)性能優(yōu)化99
參考文獻(xiàn)101
第6章　智能制造與特種閥門制造102
6.1　智能制造技術(shù)概述102
6.1.1　工業(yè)4.0的內(nèi)涵103
6.1.2　工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵106
6.1.3　中國智能制造的內(nèi)涵109
6.2　特種閥門制造業(yè)發(fā)展現(xiàn)況及趨勢112
6.2.1　閥門行業(yè)發(fā)展現(xiàn)況及制約因素113
6.2.2　閥門行業(yè)各類問題與短板115
6.2.3　閥門行業(yè)未來的發(fā)展趨勢116
6.3　智能制造共性技術(shù)118
6.3.1　工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)118
6.3.2　信息物理生產(chǎn)系統(tǒng)121
6.3.3　數(shù)字主線122
6.3.4　工業(yè)大數(shù)據(jù)126
6.3.5　機(jī)器學(xué)習(xí)127
6.4　特種閥門智能制造戰(zhàn)略129
6.4.1　智能制造規(guī)劃129
6.4.2　智能制造研發(fā)計(jì)劃130
參考文獻(xiàn)132
第7章　特種閥門智能制造技術(shù)134
7.1　特種閥門的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識與信息集成134
7.2　特種閥門制造的尺寸精度工程技術(shù)138
7.3　面向特種閥門的虛擬工廠技術(shù)140
7.4　特種閥門制造大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)142
7.5　特種閥門智能制造案例介紹145
參考文獻(xiàn)156
第8章　智能運(yùn)維與特種閥門運(yùn)維157
8.1　智能運(yùn)維的相關(guān)概念158
8.1.1　運(yùn)行維修模式158
8.1.2　智能運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)159
8.2　特種閥門的智能運(yùn)維162
參考文獻(xiàn)163
第9章　特種閥門故障狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理技術(shù)165
9.1　特種閥門故障狀態(tài)數(shù)據(jù)采集165
9.1.1　泄漏狀態(tài)數(shù)據(jù)采集165
9.1.2　振動狀態(tài)數(shù)據(jù)采集171
9.1.3　噪聲狀態(tài)數(shù)據(jù)采集173
9.2　狀態(tài)數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)176
9.2.1　傅里葉變換177
9.2.2　小波變換178
9.2.3　經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解183
參考文獻(xiàn)186
第10章　面向特種閥門的智能故障診斷技術(shù)188
10.1　智能故障診斷技術(shù)概述188
10.2　基于模型的智能故障診斷技術(shù)190
10.2.1　基于模型的智能故障診斷技術(shù)的原理和分類191
10.2.2　基于狀態(tài)估計(jì)方法的調(diào)節(jié)閥故障診斷技術(shù)193
10.3　基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能故障診斷技術(shù)194
10.3.1　基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的故障診斷方法概述194
10.3.2　基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電液伺服閥的智能故障診斷技術(shù)199
10.3.3　基于支持向量機(jī)的閥門泄漏故障診斷202
10.4　基于知識的智能故障診斷技術(shù)204
10.4.1　基于知識的方法概述205
10.4.2　閥門系統(tǒng)故障診斷知識庫的建立209
10.4.3　基于故障樹分析的調(diào)節(jié)閥故障診斷211
參考文獻(xiàn)214
第11章　特種閥門智能運(yùn)維系統(tǒng)215
11.1　故障預(yù)測與健康管理概述215
11.2　特種閥門故障預(yù)測與健康管理研究方法216
11.2.1　基于物理模型的方法217
11.2.2　基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法218
11.2.3　基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法219
11.3　特種閥門故障預(yù)測技術(shù)220
11.3.1　故障預(yù)測方法221
11.3.2　故障預(yù)測模塊設(shè)計(jì)222
11.4　面向特種閥門的健康管理224
11.4.1　特種閥門維修策略225
11.4.2　核電閥門的維修決策支持系統(tǒng)227
11.5　特種閥門智能運(yùn)維系統(tǒng)實(shí)例229
11.5.1　基于LoRa的智能閥控云監(jiān)測系統(tǒng)229
11.5.2　基于物聯(lián)網(wǎng)的智能泵閥控制平臺229
參考文獻(xiàn)233