机械工程博士论文汇总十篇
时间：2022-12-22 19:42:51
序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇机械工程博士论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。
篇（1）
李正修9岁那年到上海求学，一年后日军打进老家苏州，全家人四散辗转，此后再也没有见过父亲。他只知道父亲是位工程师。
从上海交大发来的两页资料和姚辛随后打来的电话中，李正修第一次得知，父亲在1907年成功挑战了诺贝尔物理学奖得主勒纳关于光谱形成原因的火焰中心发射说，被授予波恩大学物理学博士学位——父亲是中国近代史上第一位物理学博士。来自上海交大和德国波恩大学的资料，完全超出了他对父亲的了解和记忆。
在此之前，上海交大已经寻找李复几将近两年。而李复几的母校德国波恩大学寻找自己的学生已经二十多年。
波恩大学的“礼物”
1984年10月，德国总理科尔第一次访华，将关于李复几的几份文件作为礼物送给了北京大学：与他1907年博士论文同样小开本的单面复印本、他的照片、波恩大学签名纪念册。
科尔10月10日在北大作的演讲中有这么一段话：“中国学生留德早有良好的传统，早在19世纪末期，特别是本世纪初以来，有很多贵国年轻科学家到我国接受大学教育。波恩大学是首先颁授博士学位给一位中国公民的欧洲大学，他姓李名复几，博士论文题目为碱金属，该论文于1907年于波恩大学通过。我带来了该论文的复印本以及李先生的简历和离校证明书，请你们存档。”
在科尔演讲的次日，《人民日报》和新华社的稿件中，都只刊出了前半段，后半段关于李复几的个案举例，中国报纸并未提及。因此，在1984年，中国读者依然不知道李复几这个名字。
由于无人知道李复几的经历，这份档案在北大的档案馆静静地躺了23年。
得知北大存有父亲的资料，李正修拿着介绍信，于2007年6月25日找到北大档案馆。
北大收藏的这份档案中还有一张16开大小的中德文卡片，上书“德意志联邦总理赫尔穆特?科尔于1984年10月7日至13日访问中华人民共和国之际赠与北京大学”。
李正修把沉寂在北大的资料复印并寄给上海交大校史研究室的欧七斤，他附信说：“以上档案中没有北大外事人员的记载与说明，因此，不知北大校长接受这份复印件时说了什么，或对北大有关人员有何交代，档案馆的同志说，这样的材料事后就转到档案馆来了。”
尽管寻找李复几是科尔为了中德文化交流的一时之需，但是波恩大学校史研究中心主任克里斯汀?乔治多年来却一直在寻找李复几和他的后人。李正修致信克里斯汀，告诉他自己童年时对父亲的一点记忆。克里斯汀回复他：我很高兴读到了李复几儿子的来信，他是波恩大学最著名的外国校友之一。
从1984至2007年的23年，成了李正修最大的遗憾，“要是早23年开始寻找，还会有一些认识我父亲的老人在世，还能保存下一些口述。现在，即便是在档案中找到点头绪，也无从追踪下去了”。“以前是想找也不敢找，虽然父母都不在了，我们也要和家庭划清界线。我们这种情况在解放后叫做‘社会关系复杂’，现在能找了，又晚了23年”。老人一说到这个问题，就习惯性地压低声音。
被埋没的上海交大校友
2005年5月10日，“中德世界物理年暨纪念爱因斯坦发表相对论100周年大会”在上海交通大学召开。德国学术交流中心在会上放映了一部回顾中德学术交流的幻灯片，一位东方人的头像下，写着NanYang College（南洋公学）。核反应堆专业出身的校长谢绳武意识到这位留德学生与交大有关，立即起身，跑步赶到校史办公室。
一会儿，谢绳武又跑回纪念会现场，他宣布了一个消息，纪录片中出现的那位东方青年，是南洋公学1901年的留学生李复几，他于1907年获得波恩大学物理学博士学位，是中国第一位物理学博士。
接下来的午餐会气氛格外活跃，中德双方定下了两年的约期——2007年李复几获得博士学位100周年之际，双方在上海交大举办纪念活动。
从此，交大校史研究中心的欧七斤，开始了对李复几生平的探寻。
欧七斤从交大现存的南洋公学档案中查到，1901年，南洋公学中院毕业了6名学生，其中4名被公费送往英国留学，李复几（曾用名李福基，字泽民）考取总分第一。校方规定，李复几攻机械，胡振平、曾宗鉴专习政治，赵兴昌学商务。
李复几进入芬斯伯里学院（Finsbury College），就读机械工程专业，后入伦敦机械工程师研究所实习1年，之后再入伦敦大学学习机械工程，1904年毕业后前往德国迪塞尔多夫的汉尼尔理机器厂实习。
在4年留英期限将满之时，李复几致函南洋公学督办盛宣怀，表明自己想到德国学习自然科学之愿望和理由，盛宣怀以李复几“才品甚优，有志向学，自应展长学期方能造就成材，以备回华效用”，同意延期至1907年6月，年供经费180英镑。
于是，1906年5月18日波恩大学艺术系自然科学专业迎来了一位中国学生，师从著名物理学家、大气中“氦”的发现者凯瑟尔，从事光谱学研究。他没有给自己取德国名字，而是用罗马字母注册了“LiFoKi”这个简单的发音。
篇（2）
中图分类号： G649.1 文献标识码： A 文章编号： 1673-8381(2012)05-0060-04我国自1981年初正式实施《中华人民共和国学位条例》以来，博士生教育作为最高层次的研究生教育一直备受关注。经过全国高校多年的努力，我国博士生培养规模现已跃居世界前列\[1\]，但是教育质量没有得到同步提高。博士生作为高端科技人才的领军群体，其教育水平代表了一个国家高等教育发达程度、科研水平发展潜力和国家核心竞争力。目前，中国正处于从“制造大国”到“制造强国”的历史性跨越阶段，需要大量从事高新技术研发和交叉领域的创新型高水平科技人才，机械学科的博士生教育遇到了前所未有的契机和挑战。培养模式是指为了培养学生具备特定的知识、能力和素质，学校在特定教育经验基础上以某种教学思想为指导、某些教育理论为依据建立的范型\[2\]。科学的培养模式是博士生教育质量的保障。
美国拥有150多年的博士生教育经验，其培养模式经过不断改革和完善，日益获得国际学术机构的认可和效仿。本文以美国机械工程专业具有代表性的佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology，简记为GaTech）为例，探讨美国机械学科博士生培养模式的特点，并结合我国现状，提出建议，希望为我国博士生教育提供有益的参考。
一、 美国博士生培养模式
创建于1885年的佐治亚理工学院是一所以理工科见长的公立大学。根据US News & World Report的统计，其工程学院研究生教育在全美连续4年名列第4，机械学科（Mechanical Engineering，简记为ME）研究生专业在全美排名第6。ME在读博士生约300人。下面以GaTech ME为例，介绍美国博士生的培养目标、培养方式、所包含的主要环节及其要求\[3\]。
（一） 培养目标和方式
学生在获得博士学位时应达到以下目标：具有未来在工业界和学术界从事工作所需的基础，并形成终生学习的意识和习惯；掌握先进的分析问题和解决问题的方法，包括数学、计算机、实验方法和技术等；掌握坚实的深入的专业知识，能够成为某一领域的专家；具有宽广的相关学科的知识基础，具有解决交叉领域问题的洞察力和技术；掌握科学研究所需的技能，包括任务规划、信息集成与综合、团队合作、交流沟通、等；提升领导力、学术职业道德、社会责任感和服务意识。
博士生学习年限没有特定要求，但要保证至少两个学期为全日制注册。博士生培养实行导师负责制，整个在读期间可分为两个阶段：（1） 入学后第一个学期和导师共同制定培养计划，开始课程学习、科研的前期准备和调研工作，并通过资格考试。（2） 以科研为主，同时完成规定学分、教学训练、学术讲座等环节，最终在论文和答辩通过论文指导小组审核后获得学位。在学期间，导师有权根据学生的工作情况中止对学生的指导（经济资助保留至该学期末），学生有1个学期的时间寻找新的导师。如果学生是因为工作表现欠佳和学术纪律问题被淘汰，所在学院一般不再予以接收。学生也有权更换导师、转换学校或系、休学、退学等。学生已经获得的学分可以转至新的校系，资格考试成绩是否有效取决于转入校系的规定。
（二） 主要内容与基本要求
1. 课程学习和其他环节学分要求。根据博士生培养计划的要求，博士生应获得不少于42学分的学位课程学分，其中本专业课程24学分，相关专业课程12学分，其他课程6学分。从课程难度上看，要求至少36学分的课程为6级或以上（课程难度共分为8级，难度逐级增大）。
另外还有5个非学位课程学分。为鼓励博士生参加本专业的学术讲座，设有2个学分，学生提供11个讲座的题目、演讲者和日期可获得1个学分。教学训练是博士生培养的另一个必修环节，占3个学分。学生在参加了教学培训课程后，选取一门专业课程，参加以任课老师为主的教学全过程，包括答疑、批改作业、辅导实验、考试等。最为重要的是博士生必须自己独立准备并讲授3节课。学期末任课老师和系里教学委员会共同评价博士生是否可以获得该学分。
篇（3）
生物机械工程，融合了生物学、机械学和电子学等多项学科，目的是发明能植入或接入身体的机器，让机器帮助残缺的身体执行正常的生理功能，让残障人士实现身体的“自愈”，重新融入正常的社会生活。休·赫尔便是该领域的领军人物之一。
“下面，我们欢迎来自MIT的休·赫尔教授（Hugh Herr）。”
在掌声中，休·赫尔大步流星走上台去。他身材修长，礼貌地与主持人握手，然后走向演讲台的中央。如果不是已经知道他受过截肢手术，鲜有人会关心他深灰色的裤子里到底有什么异样。在一些演讲中，他会挽起自己的裤子，让观众看到他的机械腿：“多么漂亮和性感。”他称呼自己是“由钛、硅和碳以及各种零部件组成的生物”。
休·赫尔教授是MIT媒体实验室（MediaLab）生物机械工程研究所主任，研究人与机器如何融合；也是“智行（iWalk）”公司的联合创始人和首席科技官。他还有个身份，一名狂热的登山爱好者——即使在他失去双腿之后，仍是。
改变命运的登山事故
休·赫尔早早地便展现出了自己非凡的登山天赋。
在17岁事故发生之前，他已经因为登山而闻名全美。媒体报道他的运动成绩，称赞他为当时最优秀的登山运动员之一。1982年，发生在新罕布什尔州华盛顿山的一场暴风雪，将休·赫尔的人生轨迹彻底改变。在那场暴风雪中，他与一同登山的朋友迷失了方向，坠入峡谷，两人在山中度过了3个温度接近-30℃的寒夜。一直到第四天，他们才被发现并救出。“我根本顾不上管自己的身体状况。”这是因为休·赫尔得知，在营救他们的过程中，一名志愿者因为雪崩不幸罹难，“救援人员因为我而牺牲，这样的噩耗快要将我击垮。”
一个医疗小组为保住这位登山天才的双腿，对休·赫尔进行了数月的治疗。但是，因为严重冻伤，休·赫尔双腿膝盖以下仍然全部被截去。“在手术之前，我已经做好失去双腿的心理准备。但当我从术后麻醉醒来，望向我的腿，我仍然很惊讶——我的腿只剩下这么一点点。”
医生同时对休·赫尔的登山生涯宣判了死刑。此前休·赫尔一直觉得，登山就是他生命的意义。“我对自己说，现在，我面临着两个选择。”一个，是任自己堕入绝望的深渊，自怨自艾，感叹命运的不公；另一个，是尽最大的努力，让生命驶入充满正能量的轨道。“我决定，一定要在有生之年做出有价值的事情，这才是对为我献出生命的人最好的纪念。”
休·赫尔说，在这种潜在的强大情感支撑下，他得以离开病床，并重新挑战山巅。
从头再来设计假肢
仅仅数月之后，休·赫尔就干了一件医生们断言不可能的事情：重新攀登。他凭借自己设计的假肢，爬出了比事故前更好的登山成绩。
双腿健全时的休·赫尔是一个“冷漠”的学生，他并不是什么机械狂热分子。他专注于机械修理，仅仅是因为那给他腾出了更多登山的时间。 然而事故之后，机械方面的知识突然变得“有用”了。“我第一次‘穿’上假肢的时候，身体疼痛，而且很不灵活。”那时休·赫尔已经学了一些制作方法，便开始对假肢进行改良。带他重回登山运动的那套假肢，有坚硬“脚趾”，可以站在硬币大小的岩石表面上。
被截去双腿，让休·赫尔对数学和科技的掌控能力显现了出来。他着了迷奋发钻研，先是在麻省理工学院获得了机械工程硕士学位，后在哈佛大学取得生物物理学博士学位，并在做生物医学器械博士后的时候，开始研究仿生腿的假肢机器人系统。“如何延续我的梦想？我给出的答案是，依靠科技。”
在写博士论文期间，赫尔的双手无法正常工作，于是他把铅笔嵌在墨镜框上，戴着墨镜，用脑袋打字。曾与赫尔一同在哈佛大学共事过的教授克拉姆回忆说：“他当时快要累瘫了。每走一步，他都在想着如何把假肢做得更好。”
为了让假肢更好，在媒体实验室内，休·赫尔也是这里各项发明的“试用者”。他的一位学生回忆道，在最近一次实验中，新设计的一只假肢肢槽突然破裂，休·赫尔迅速抓住了旁边的杠子才没有摔倒。然后，他单腿蹦到最近的椅子上，坐下，和学生一起分析问题到底出在哪里。“在谈话中我们仍彼此开着玩笑，几分钟过后，我回到电脑前，开始改进我的设计。”学生说，赫尔老师是名勇敢的实验者。不断尝试、改进，无腿教授休·赫尔比健全人更能够体察出假肢的好坏。
27年来，为了给自己一双更好的腿，休·赫尔也设计了各种各样的假肢。“当我还在和我的新身体打交道时，我把自己的腿看成一个巨大的鞋。一个人的鞋柜里可以有很多鞋子，所以一个人也可以有很多不同功能的假肢。”休·赫尔的衣柜里便挂着这“很多不同功能”的假肢——有的用来奔跑；有的用来走路并带有防水功能；有的专为征服陡峭的岩壁或冰墙设计，带有可以楔入细小石缝的脚趾——这显然已经超过了人腿本身的功能……“经常有人问我，如果有一位仁慈的天使愿意满足你一个愿望，你会祈祷你的双腿回来吗？”休·赫尔给出的答案是——当然不。“我的仿生腿已经成为我认知的一部分，”他说，“而且我会造出比人腿更好的腿来。”
改变残疾定义
残疾人可以拥有比正常人更好的腿？休·赫尔认为，这绝非天方夜谈。
篇（4）
作者简介：王华（1978-），男，江苏南通人，南京工业大学机械与动力工程学院，副教授；黄筱调（1952-），男，安徽安庆人，南京工业大学机械与动力工程学院，教授。（江苏 南京 211816）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0020-02
丰富的社会实业实践使斯坦福大学的创建者利兰·斯坦福先生深深体会到“教育与实业相结合”对于人才培养和社会发展的重要意义，因此斯坦福大学从一开始就确立了当时大学所独有的“实用教育”的理念。一个多世纪以来，斯坦福大学始终坚持这一教育理念，走出了自己有特色的人才培养之路，立于世界科技前沿的“硅谷”为学生提供各种实习机会。基于斯坦福大学人才培养模式对南京工业大学（以下简称“我校”）机械工程及自动化专业人才培养的辅导，以及江苏省特色专业建设项目、我校实施的质量工程项目，紧扣现代装备制造业发展和人才需求，结合我校建设“斯坦福式”大学的理念，基于便捷的学科型公司实践平台，在培养具有高度社会责任感、良好职业素质、综合能力强的国际化机械工程人才方面进行了有益的探索与实践。
一、方法
通过提炼斯坦福大学人才培养方法的精髓，结合我校产学研发展思路，提出了基于学科型公司的直接面向企业需求的“斯坦福式”机电工程应用型人才培养模式，即以实践活动为中心的“三引”人才培养方案和具有丰富工程背景的师资队伍。
1.问题引领的学习方式
传统的学习方式往往以教师对问题的描述为基点，传授问题解决之道。对于基础性教育中所探讨的问题，传统教授方法可以起到较好的学习效果，但是对于专业性较强的高等教育，学生没有对专业问题的直观认知，教师简单的问题描述很难让学生真正理解问题的本质，那么所谓对问题解决之道的理解也就浮于文字。因此，以直接面向市场需求的学科性公司为实践平台，尝试让学生在实践活动中发现问题，然后再回归课程中学习问题的解决办法，继而在实践中解决问题，形成问题引领的学习方式，即强调以问题为基点、活动为载体，实践中学习、研究、提升。
2.项目牵引的实践活动管理方法。
充分利用学科型公司资源，对学科型公司的产品研发、设计、生产中的问题进行细分凝练，形成适合于大学生教学的小型项目，并与优秀本科生培养项目、省和校级大学生实践训练计划项目、学校开放课题、暑期实践课题、毕业设计课题等实践环节相结合，为学生创造项目牵引的实践机会，通过项目引导掌握实际项目的流程管理方法、技术开发流程、团队协作机制等，使学生在真实的情境中主动去探索与解决问题，锻炼学生的实践工作能力和团队协作精神。本专业近5年来，累计承担江苏省大学生实践创新训练计划8项，18项共89人的学校开放课题，以企业项目为载体累计完成近200余人的毕业设计课题，45人的机械工程及自动化专业暑期社会实践活动。
3.团队指引的教授形式
本专业从“机电结合”的专业特征和合作精神的培养出发，实行团队指引下的教授模式，强调以团队形式开展各项活动。首先从师资队伍入手，由具有不同专业背景的教师组建学缘结构复杂的团队，协同指导综合性课程设计、毕业设计及研究生学位论文等综合性环节，真正实现“机电结合”的专业人才培养目标。联合我校学科型公司（南京工大数控科技有限公司）联合申报成功江苏省大学生实践教育中心，由6名企业全职人员和6名教师组建了数字化制造及测控技术指导教师团队，结合公司的研发、设计项目，协同完成毕业实习、毕业设计、部分课程认知实践、学校开放课题、省和学校实践训练计划、暑期实践等实践教学任务。其次，以教师团队的突出表现熏陶学生的团队合作意识，鼓励组队参加实践与学科竞赛，锻炼学生协作能力，实现共赢。开设“团队项目与环保技术”课程，以环保技术为中心组织理论知识和实践任务，学生以团队方式完成实践任务，每个成员各司其职，最后合作撰写一份项目报告，并以PPT方式由全体成员分部分进行成果展示。通过该课程的学习，一方面使学生提高环保意识，将环保技术融入设计中；更重要的是通过团队完成工作任务，综合应用相关技能和知识，锻炼学生的团队协作能力和解决问题的能力。
4.具有丰富工程背景的师资队伍
组成具有高水平工程实践能力的教学团队，以便保障“三引”人才培养方案的顺利实施，是实现“斯坦福式”机电工程应用型人才培养模式的根本。国内更多高校强调教学与科研的结合来体现应用型教学团队的构成，科研项目完成水平更多反映了教师队伍的研究能力，而并非工程实践能力。本专业以具有相同专业背景的本校教师创立的学科型公司为依托，直接面向市场产品设计需求，进行教师工程实践能力锻炼。结合省、市、区教授博士进企业活动，年轻教师以项目负责人、技术负责人、研发工程师身份直接参加学科型公司的产品研发、设计与生产，部分青年教师已成长为学科型公司技术带头人和骨干，扎实的工程背景使得人才培养的方向更贴近社会的需要。
二、实施成效
形成了“斯坦福式”机电工程应用型人才培养模式，即以实践活动为中心的“问题引领的学习方式、项目牵引的实践活动管理方法、团队指引的教授形式”的“三引”人才培养方案和具有丰富工程背景的师资队伍。充分利用我校学科型公司的优势资源，以问题为基点，以项目为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习。培养学生获取知识和运用知识的能力、团队工作能力、与人沟通和交流的能力以及创新的能力。并建立了具有可操作性、实用性和示范效果的，在“课堂理论教学”和“基地实践教学”间互动的机电工程应用型人才教学方法，即实践中发现问题，课堂中学习问题的解决之道，继而在实践中解决问题。提炼出优质课程教学活动流程：问题引导、课堂教学、实践互动、反思深入。通过5年来的实践，成果喜人。
具有丰富工程背景的师资队伍初具规模，专业教师中近50%的教师在学科型公司结合自身研究方向开展工程能力锻炼，并逐渐成长为学科型公司的骨干，1名教师受聘公司技术总经理，1名教师受聘公司总工程师，1名教师受聘公司副总工程师，2名教师受聘公司技术专家。丰富的实践背景有效反馈到应用型人才的培养，出版实践性教材5本，3名教师获得校社会实践先进个人，4人获毕业设计优秀指导教师称号，1人获校青年教师授课竞赛一等奖，1人入选2012年江苏省高校“青蓝工程”骨干教师培育计划。
本科生培养成效显著、团队意识强、综合素质高、特色鲜明。获得“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛机械类团体二等奖1项、个人一等奖2项、个人二等奖11项及优秀指导教师奖1人；获得华东区CAD技能大赛机械类团体一等奖1项、个人一等奖1项、个人二等奖9项、个人三等奖4项；指导的毕业设计获全国过程装备设计大赛优胜奖1项；获江苏省大学生工程训练综合能力竞赛团队三等奖1项。毕业生受到大型知名企业青睐，一次就业率达到96%。同时也吸引越来越多的学生报考本专业本科生和研究生，本科录取分数一直保持全校各专业前列，2013年研究生报名与招生人数比7：1，达到历史最好水平，生源质量逐年提高。
研究生培养也卓有成效，培养的研究生实践能力强，学术水平高，获校优秀博士论文2篇，获江苏省研究生三好学生1人，获中国寰球特等、巴斯夫、中圣、苏州工业园奖学金等各类社会奖项10余次。毕业不足1年，部分毕业研究生已升任企业总工艺师、部长等高管职位。
三、结论
本文提出的“斯坦福式”机电工程应用型人才培养模式，以实践活动为中心，实行“问题引领的学习方式、项目牵引的实践活动管理方法、团队指引的教授形式”的“三引”人才培养方案，建立了具有丰富工程背景的师资队伍，符合当前我国对应用型人才培养的需要，顺应卓越工程师培养计划，成效明显。总之，“源于问题，启于实践，团队互助，能力提升”，切实实现“学以致用，用以促学”，是应用型工科大学学生培养的根本方法。
参考文献：
[1]胡天链，戴馨，王姮.小团队项目制在自动化专业创新教学中的探索与实践[C].2007年中国自动化教育学术年会论文集，绵阳：2007.
[2]高宗泽，蔡亭亭.斯坦福大学的人才培养模式及其特点[J].外国教育研究，2009，36（3）：61-65.
[3]郭宇明.崇尚“实用教育”的斯坦福大学[J].中关村，2007，（4）：88-90.
篇（5）
“治有色学、兴有色业、铸有色魂。”这就是中南人的精神。也正是在这种精神的激励下，才会有中南大学今日的成果与明日的辉煌。
她是中国机械领域惟一女院士。她长期从事机械工程和材料制备领域的教学与科研工作。她的研究成果共获国家科技进步一等奖等有关奖励20余项。她被授予“全国先进工作者”、“全国十佳女职工”、国家有突出贡献科技专家等荣誉称号……她就是2007年度国家科技进步一等奖“铝资源高效利用与高性能铝材制备的理论与技术”项目的主持人、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。
带着一份敬仰与好奇，本刊记者采访到了这位传说中的巾帼院士。虽已年过古稀，但在她的脸上依然可见年轻时的美丽；而更深深打动记者的则是她言谈举止中透露出的亲和与真诚。
集聚各方优势力量 攻克铝工业三大难题
当前，我国铝工业的发展面临着铝资源日益短缺、铝先进材料无法满足国家重大战略需求、金属铝发展存在高消耗和高污染的严峻挑战。
中国铝业公司作为我国铝行业参与全球化竞争的领航者，迫切需要构筑一个基于全球化的公司技术战略，但是要迅速提升企业自主创新能力，又不可能完全模仿西方老牌跨国企业，在较短时间内花费大量的财力、人力和物力建立起自己强大的研究机构。因此。构建产学研联盟，依托优势高校建立研发基地。成为中铝公司的必然选择，而中南大学则是强有力的战略伙伴。
中南大学拥有世界上最完整的有色金属学科群。涵盖了地质、采矿、选矿、冶金、材料、装备等国家重点学科(而中铝公司也拥有资源勘探、采矿、选矿、冶金、材料、装备等子公司，为学科链与产业链结合提供了最好的合作基础和合作空间)；拥有以国家重点实验室、国防科技重点实验室、国家工程研究中心为主体的有色金属技术创新平台；拥有13位两院院士(占全国有色金属领域两院院士的一半)。形成了一批以“长江学者”为代表的中青年学术带头人和学术骨干；为“两弹一星”、神舟飞船等国家重大战略工程提供了关键有色金属材料；国家在铝工业领域部署的两个战略性重大基础研究计划(“973”计划)项目全部交给中南大学主持。为解决上述制约我国铝工业发展的瓶颈问题，中南大学钟掘院士率领一个由在金属铝资源高效利用和高性能铝材制备的基础研究和产业化实施方面最优秀人才组成的强大队伍。依靠产学研强强合作，历时十年，充分发挥高校学科群与中铝公司的产业群协同与集聚优势，构成了一套完整的产业技术攻关链。发明了选矿拜耳法。可以经济利用占我国铝土矿储量80％约20亿吨的中低品位铝土矿，极大地延长了我国铝土矿资源保障年限；发明了抗氧化低电阻炭素阳极制备等技术，使冶炼过程节能减排达10％上。年节电量140亿度；发明了多场调控半连铸及多尺度多相强韧化等技术，生产出一系列高性能铝材，解决了我国对高性能铝材重大需求问题，打破了国外技术与材料的封锁，为保证国家国防和经济安全提供了高性能铝材保障。
该项目共获得67项发明专利、7项成套技术和16种高性能铝合金材料与构件。解决了现阶段铝工业持续发展的三大难题。有力地推动了我国铝工业的技术进步，推进了我国铝工业由完全依赖技术引进型向技术出口的重大变革，所研发的技术出口到国外建厂14家，近三年创利税116.75亿元。
“显著提高产业技术水平、增强科技竞争力要通过多部门协作、多学科集成。共同搞好重大科技攻关。突破核心技术，建设重大工程，形成战略产品。同时，培养一批杰出的科学家和学科带头人，锻炼和凝聚一支高素质的人才队伍。”这是总理在今年国家科学技术奖颁奖大会上的讲话中所强调的。钟掘院士带领这支队伍所取得的成就正好印证了多部门协作、多学科集成的重要性。
“这次一等奖的获得。是中国铝业公司、东北大学、北京工业大学等单位和学校合作的成果，是十年磨一剑辛勤汗水的结晶，是十年众志成城的结果，是产学研合作取得巨大成功的典范。”这是中南大学校长黄伯云院士在校庆功表彰大会上对此项成果的精辟总结。
谈到产学研结合的重大意义。钟院士不无感慨“高校要想在科研上出成就，绝不能闭门造车。一定要瞄准国家重大战略需求，立足解决实际问题。服务于行业和区域经济。中南大学一直都有跟企业紧密合作、为其解决实际问题的传统。因为企业的需求反映的就是国家的需求。我们跟企业合作。就是把国家的需求落到实处。另外，高校在校企合作、产学研结合的过程中。一定要有准确的定位。高校对技术是敏感的。主要任务是致力于为企业解决关键技术上的原理性问题。只有基本的原理弄清楚，才能产生成熟的技术和工艺，最后组装到整个生产线中才能出产品，变成现实的生产力。”
严格求实的学术态度 与人为善的待人方式
“这么大的项目，这么多的单位、这么多的人员是如何组织起来的?”当谈到最初立项的经过时。钟院士回忆说：“为了解决我国铝工业发展面临的严峻挑战，国家决定在‘973’计划项目立项。当时，各个单位都在争取首席这个位置。中南大学凭借着在有色金属研究方面的历史和成就。以及其与企业结合的紧密程度。终于拿到了首席的位置。我作为项目的领衔人，深深地感到了责任的巨大。3000万元这样重大的项目、这样艰巨的任务。这在当时是绝无仅有的。”
立项只是起点。为了避免各个单位关起门来自己搞自己的事。无法明确到国家的总体目标上来。钟院士组织国内有色金属领域的专家们一起研究确定项目的大主题。“经过专家们的多次探讨。最后确定了项目的三大主题，即：要解决铝资源缺乏的问题、要解决能耗过高的问题、要解决铝材的品质赶不上国家重大工程和国防需求的问题。只有符合这三大主题的才可以加入，不符合的就坚决请走。为此，我们又重新组织进行项目的投标申请与答辩，由权威专家们来评审决定哪个单位留、哪个单位走。就这样，这支队伍一步一步地凝聚起来，大家共同朝着一个目标奋斗。”
“到了项目中期评估时，再逐个检查，发现还是有拿着钱不干活或者没有进展的，又请走了一
批。”钟院士笑着说：“现在，像我这么严厉的首席恐怕不多见了。”本着对国家负责、对工作精益求精的态度，钟院士一直以来都非常严格地要求这支队伍。
“外人看我都说我挺慈祥的，节假日里还经常跟学生们在一起玩儿。然而如果他们在学习和工作上出错，我就很严厉，经常把我的博士生说得流眼泪。不这么做的话，他们很难接受教训：不严格要求自己，将来做出来的东西如果有虚假，怎样向国家交待!年轻人要培养自己的思维模式和锲而不舍的精神。我的每个博士生论文我最少要亲自看三遍，有的基础差点儿的，都会看六七遍。对于一个博士生来讲，最后的毕业论文应该反映出他明确的学术思想。如果我马虎了他的博士论文，那么对其今后一生的影响都不好。”
钟院士带过的博士生透露说：“钟老师在学术上对我们要求非常严格，不允许有半点错误和虚假存在；然而在生活上却非常关心我们，尽量给我们提供一些好的条件。听说。有些年轻的老师要买房子钱不够，她还很慷慨地把钱借给他们。”
“在学术上要绝对实事求是、不能有半点虚假；待人要与人为善、助人为乐、成人之美，要理解、宽容别人。”这就是钟院士的处世之道。“我其实是太普通了，只不过认真一点而已。”也许正是这份认真，才成就了这位巾帼院士今日的辉煌。
问到下一步的工作计划时，钟院士不假思索地说：“铝工业还有更艰巨的任务等着我们去做。我们还要上大飞机、要上第四代坦克、要上核潜艇，这些都对铝材提出了新的更高的要求。所以现在我们面临着新一轮的挑战。这是我们下一个‘973’计划项目的任务，已经立项启动了。在接下来的工作中。这支队伍将在原有的基础上更加强大和凝聚，还会不断地有年轻人加入进来。”钟院士说她没有退休的概念，有机会就会继续科研。只要能够为国家做贡献、为国家的科技进步服务。这就是她一生最大的满足。这其间，人生的价值才能真正体现。人活着才有意义。
无悔投入“硬冷”世界 爱国情怀伴随一生
1955年，钟掘在填报高考志愿时选择了机械专业，顺利考入北京钢铁学院机械系，成为学习钢铁专业的少数女生之一。谈及当初的选择，钟院士神采飞扬：“上中学时，总理作了关于第一个五年计划的工作报告，我在字里行间找到未来生活的方向。当时说，国家现在要重点发展工业。工业里面的重点又是重工业，而机械工业是重工业的基础。所以我当时就下定决心，高考填志愿时就填上了将重工业和机械工程整合的冶金机械专业。”钟院士继续回忆：“之后。我到冶金厂去实习，看到工人在那样艰苦的条件下仍奋不顾身地工作，那种豪情感染了我。我当时就想到我们国家整个的冶金工艺过程需要改革，要机械化，要让工人的工作条件好一些。”正是这份爱国情怀。让钟掘坚定地走向了机械工程这个“硬冷”的世界。从搞冶金机械到现在研究铝资源高效利用和高性能铝材制备，尽管专业有所变化，但都是国家最需要的基础工业。
“现在的很多年轻人缺乏一种爱国情怀，缺乏对国家的责任感。有一些搞科研的人，总是先以经济目标为准，这只能是短期行为。我经常教育我的学生不要总是好高骛远，不要总是想着能得到多少经济回报、得到多少奖励。只要用心去做事、把问题解决了，人家自然会记得你，国家也自然会表彰你。年轻人要树立一种自强不息，对国家、对人民负责的精神，这是第一位的。有了这种精神熏陶，总会找到事情做，总会把事情做好。”这是钟院士对年轻人的谆谆教诲。
“此外，年轻人还必须要脚踏实地。”钟院士介绍说，中南大学一直以来都有一种立足实际、脚踏实地做实事的传统校风。学生的每一个培养环节都始终跟实际紧密结合，从实习、课题设计到毕业设计。都有很多实战任务。“除了负责国家的纵向课题外，我们还经常跟一些大工厂紧密合作，做一些横向课题。因为工厂在生产上所反应出的问题总是最前沿、最活跃的。做横向课题能够真正了解生产第一线需要解决的实际问题，反过来再反映到国家的纵向课题上去，两者相辅相成。”
走进钟院士所在的中南大学机电工程学院教学楼，映入眼帘的是一块写有“自强不息”四个大字的匾额。“自强不息，这是一种民族精神。年轻人必须要拥有这种精神。”钟院士说。教学楼外面的大石头上，刻着“鬼斧神工。人天合一”八个大字。“这是我建议刻上去的。我们搞机械、搞装备的，在技术上一定要做到鬼斧神工、精益求精；此外。还要主动地跟天、也就是跟自然融合在一起，要不断地创新。这就是我所倡导的我们学院的文化。”
正是这种爱国的情怀、自强不息的精神和精益求精的态度。让钟院士几十年如一日地奋斗在国家最需要的领域。解决国家的燃眉之急，攻克了一道又一道科研难关、取得了一个又一个举世瞩目的成就。我们期待着钟院士和她带领的这支精干队伍能为国家的下一个重大需求交上更加圆满的答卷。
采访手记
篇（6）
中图分类号：S624文献标识码： A
Several improvment ofGuarantee ability for Perfuming and charging equipment
Zhao mei-sheng
1、LingLingcigarette factory hunan tobacco industry CO.LTD
Keyword:Controloftemputure , Prevent errors, Quality
Abstract:Improvement forthedefectof Perfuming and charging equipment.Improve the controlabilitywith improvementofcontrolmode.Improve theequepmentability of Prevent errors.To achieve the purpose of Prevention of quality accident
前言：现在烟草行业香料厨房系统，加热罐较多的采用夹层加热温度控制的稳定性有待提高，设备无防错的功能。我们为提高此系统的工艺保障能力进行了针对性的研究，提出并实施相应的改进措施。
一、容易发生的问题
1、糖料的配置与贮存过程需要保持60℃左右的温度，为保持此温度要设置一套升温与控温系统。现系统是采用蒸汽夹层加热的方式，这种加热的方式具有升温快的特点，但由于夹层中的蒸汽继续与罐体进行热交换，导致很大的升温惯性。从而导致温度超过工艺允许的±5℃允差范围。
2、现场操作人员由于失误或疏忽导致加香加料的比例设置错误，糖香料的牌号与现场生产的牌号不一致导致批次牌号施加了错误的糖香料，从而导致批次性材料报废，造成重大的损失。
二、改进措施
1、温度控制的技术改进及效果验证
针对温度控制超差的问题，目前我们的控制模式有两种，一种是通过蒸汽盘管对贮存罐加热，一种是通过罐体夹层直接通蒸汽加热。这两种模式各有利弊，通过蒸汽盘管对罐体加热效率低，但稳定性好。通过罐体夹层加热效率高，但温度控制不稳。为了既保证效率又能控制稳定，我们选择夹层加热的罐体进行温度控制改进，具体做法在接近温度设定值时（一般差两度左右）关闭加热蒸气，同时通过控制球阀向夹层注入压缩空气，将夹层中的蒸汽吹出，达到温度控制稳定的目的。如果夹层中的蒸汽没有有效排出，通过热交换将有较大的温升（料液不超过一半液位时表现更为明显，达到10℃左右）具体见改进示意图与温度控制效果对比表。
A : 压空吹扫温度控制示意图
B：料液贮存罐改进后，料液温度变化数据跟踪如下表
日期 料液温度变化（℃） 备注
3月2日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。
3月4日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。
3月6日 2～4 单休卡料，料液液位偏少。
3月9日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。
3月11日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。
3月13日 2～4 单休卡料，料液液位偏少。
3月16日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。
3月18日 1～3 深度保养后开机，对料液进行升温。
3月20日 2～4 单休卡料，料液液位偏少。
3月25日 2～4 月底卡料，料液液位偏少。
注：改进前，深度保养后开机，对料液进行升温，料液温度变化3～7℃；单双休卡料或月底卡料，料液液位偏少，料液温度变化4～10℃。
2、防呆法的技术改进
操作人员在操作过程中，或多或少受情绪和精神状态的影响，于是在操作过程中使操作人员象使用傻瓜相机一样得心应手。我们总结了几种操作人员参数设置错误可能导致的质量问题：
1）调制罐或贮存罐的温度设置错误，有时操作人员由于数字或小数点按错导致温度超标，我们通过软件按照工艺参数进行识别，超过工艺参数设定范畴参数设置无效，并在界面上予以提示，达到防错的目的
2）对现场牌号与使用糖料牌号不一致可能造成的批次糖料使用错误，因为现场牌号与中控系统是一致的，但香料厨房的贮存罐的选用是人为操作的，如果选罐错误，那么整批烟叶都错加糖料，我们通过远程数据的传送，将现场的牌号与香料厨房的贮存罐牌号进行对比，如不一致则出现报警，在没过料之前将现场设备停止。调制罐调制好后输送料到贮存管进行牌号对比，如贮存罐有料并有牌号且不一致则不能输送到贮存罐。
3）各牌号的加香加料比例不一致，如操作工疏忽可能比例设置错误导致加香比例错误。为防止此类问题，根据工艺控制要求比例与品牌捆绑，如选择牌号比例不对，则会报错，此段设备则不能运行。
三、结论
1、通过对罐体加热系统的改进，很好的解决了原系统升温惯性的问题，提高了温度控制稳定性问题。
2、通过对防错软件的开发，彻底杜绝了操作工出错的可能性，防止了质量问题与事故的发生。提高了糖香料厨房设备对质量控制的保证能力。
参考文献
篇（7）
中图分类号：G423.06 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）41-0128-03
一、前言
完全学分制是一种把必须取得的毕业总学分作为毕业标准的一种教学管理制度，它要求按照培养目标和教学计划中各门课程及教学环节的学时量，确定每门课程的学分，设置必修课和选修课，规定各类课程的比例，以及准予学生毕业的最低总学分。完全学分制是选课制、导师制和弹性学制相结合的教学管理制度，其根本属性与学年制有很大的区别，主要体现在培养目标、课程设置、教学内容、教学方法等几个方面。首先其培养目标更强调人才素质的全面培养与提升，尤其是复合型人才的培养;其次是课设置更有利于培养适应科技和社会发展的需要;在教学内容上，强调要根据科技、经济和社会的发展及变化，调整及时更新课程的教授内容;最后在教学方法上更要注重因材施教，侧重学生学习的个性发展和创新能力的培养。美国的大学学分制人才培养方式充分体现了“以学生为主体，尊重个体差异，注重个性发展”的思想，其主要特征：选课形式的多样性，学生学习的弹性化，学习过程导师制以及文、理、工相互渗透的通才教育。历史与经验都表明，美国大学的学分制的指导思想、课程管理管理运行机制、配套措施和办学经验都值得我们学习和借鉴。目前，学分制为主要特征的高校教学管理体制改革几乎在全国展开，复旦大学、清华大学、浙江大学、华中科技大学、武汉理工大学、河南大学等一批高校先后不同程度地实施了学分制改革。但就目前情况而言，我国各高校的完全学分制的改革与完善还存在着诸多制约因素。国内不少高校教务负责人坦言，学分制在我国多数高校执行得不够完全，不够彻底，导致学生学习过程指导和评价受到忽视，这显然不利于鼓励学生自主学习，对大学丰富的教育资源无疑也是种浪费。本文在详细调研了美国几所大学的机械专业本科课程设置、学分分布和选课指导等基本情况，通过深入分析研究其课程设置及管理运行机制，从而可为国内各相关院校的学分制改革提供借鉴与参考。
二、美国大学本科课程管理运行机制
美国大学实行以学分制和选课制为核心的本科课程管理制度。在大学本科课程管理权限中，学校一级通常负责全校性的通识教育课程管理，院系一级则负责院系主修课程的管理，本科课程的规划、实施、评价和更新等环节完善，运行过程严格。
1.学分制。现在美国各大学已经把学分制作为建立学生个性化主修计划、测评教师教学状况及教学成果、配置教授和教学资源、指导学生选课与学籍管理以及学费收取制度的重要依据，是美国大学管理本科课程的主要手段。美国的学分制最初采用了完全开放的累积方式，提出了一种课程量化测评标准制度。随着大学改革的不断发展与深入，学分制也不断发展与完善。目前美国高等教育的标准规范逐渐被各国不同的高校和不同的教育层次所采纳。美国学分制还有一个很重要的特点，学分转换的认可性，即与构建了不同层次的高校和不同类型教育的学分之间的相互认同。
2.选课制。美国大学的各大院系一般有严格设置规定的主修专业课和一些选修课。有的院系有严格的课程设置。要获得这个专业的学位学生必须完成这些课程和学分。有的课程不是每学期开设的，有时候是一年才开设一次，如果错过这年选课，就要等到下一年。这些情况学生都需要预先了解清楚，然后根据自己的实际情况，制定合理的学习和毕业计划。美国一般大学规定全职学生（Full time student）必须每学期至少修满9个学分（三门课左右），兼职学生（Part time student）每学期注册3个学分的课（最少一门课）。例如某专业规定整个课程设置是120个学分，四年课程。学生根据自己的经济能力和学习状况安排大学的学习时间。有的学生经济压力大，就在短期内把所有课程修完，一年三个学期选满学分（秋季、春季和夏季），每学期修12～15个学分（四到五门课）这样就可以少于四年时间修完学位。有的学生就按照学院的课程设置按期完成，还有的学生希望每门课拿到较高的分数（GPA），每学期仅修满9个学分三门课。这样学习相对轻松，可以有时间精力打工，或者重修考试不好的学分。那么这种情况下，学生有可能需要较长时间才能毕业取得学位。因此，尽管大学规定在4～5年内完成本科学习课程，学生可以根据自己的实际情况延长或缩短学习的年限，只要完成了学位要求的学分就可毕业。对每个在美国大学就读的学生来说需要权衡学习时间、学业任务，以及经济压力。从学业方面来说，美国大学每门课学习任务相当繁重，有不计其数的考试、作业、小组或个人项目、论文等。每门课拿到好的成绩不是很容易的事情。如果学生选课量过大，比如一学期五门课，那么到期中、期末的时候会被无数考试压得透不过气来，也无法保证很好的学习成绩。如果学习成绩不好，最终也会影响到就业。因为学生大学本科的课程分布和GPA（学习成绩）也会成为应聘工作时面试官对你的一种参考。从经济方面来说，美国大学本科是学生付费的，学校里虽然有名目繁多的奖学金提供给学生，但是毕竟不是长久的保障，延长毕业年限，但是势必毕业时间也延长，奖学金只能减免部分学费，而学生仍然面临生活上的经济上的压力。所以按照院系的要求完成专业课选修课，怎么选，选什么课，选哪个教授的课，学生一进校园就要有长远的规划。如果没有合理的计划和参考，在学期考试期间学生的负担会相当大。院系方面也会有专门人员提供这方面的咨询和指导，学生选课的时候学校都会建议去找这些专门的指导老师咨询，设置长远的选修计划和策略。对于大部分美国大学来说，每个学期开始的前两周是选课试听周。在学期开学前，学生必须已经注册好想学的课。否则等学期开学以后有可能某些课已经注册满，就不能再注册选修了。一般学生会提前注册五六门课试听，注册课程之后，在开学前两周的试听期，学生可以挑选自己感兴趣的课程作为这个学期的学习课程。一般第一堂课是教授们的课程介绍，学生可以了解到这门课的教学大纲，需要什么教材，作业量的多少以及截止日期，教授的期望，难易程度等信息，当然学生也可以通过和授课教师沟通来深入了解这门课是否符合自己的兴趣，而不是单纯依靠选课系统上简单的几句课程介绍就决定选课。开学两周之后，学生就要决定是否继续选课。如果没有取消注册这门课，学费就开始计算了。一般在期中考试之后，学生可以根据自己的考试成绩，还有一次机会取消选修这门课。但是期中考试注册后取消注册则要付部分学费。如果是必修课的话，学生可以有机会以后再次选修这门课，确保拿到好的分数。如果在接近学期末取消这门课的话，学生就需要付全额学费了。当然，各大学校对此有不同的详细规定。关于课程和选课，学生还有另外的途径。一是从曾经修过这门课的学长们口中得到一些关于这门课的相关信息，比如教授的授课方式，得分是否容易等。另外学生中间会流传一些网站给不同学校各个教授课程打分，学生可以登录这些网站了解以往的留言信息。但是这些信息只能参考，并不全面。
三、选课与学习指导
1.课程期内的选课。在美国，很多大学中有专门老师教授指导学生的选课和学习，有的学校系里专门设有研究生联系人指导非论文研究的本科生，并且给做课题论文研究的本科、研究生和博士生在选择课题、硕士博士论文以及专业方向上给予指导。当学生选择了课题和研究方向的专业指导老师之后，这个老师就取代系里的联系人作为学生的导师。这里新生包括大学新生和专业新生两个概念。大学新生指被大学工程院系录取的第一年新生，具体选择什么专业方向没定。专业新生指被大学工程院系录取一年的学生学习一年工程基础课，打算选择工程机械为正式专业方向、尚未深入学习任何工程机械专业的“新生”。当大学新生入学学习工程类基础课程一年以后，对其中有意选择各专业如机械工程为以后正式专业方向并且被机械工程专业正式录取的学生，工程学院基础指导办公室专门指导他们的专业课选课和制定学习计划。在专业课开课之前（大学开学后秋季、春季两个基础学期课程学期后，到第二年夏季短期学期课程中某些专业课也开始了）。在夏季课选课之前，学生必须和他们选定的指导老师预约会面面谈。在此之前，大学新生第一年的选课由工程学院内专门指导大学新生选课的老师指导完成。专业课新生指导的一般程序是：先审阅回顾学生一年内的学习进步情况，回答关于课程内容和要求的基本问题，然后为以后三个学期选课内容计划进行建议。在学习工程中，接受咨询的学生如果遇到问题可以打电话或者发电子邮件给他们的专业新生指导员寻求解决的方法。所有学生（包括本科、研究生和博士生）如有问题均欢迎向他们的指导员或者专业导师咨询。每个学期课程注册前的学习咨询对每个学生是必须要求的，这个硬性的要求直到学生成功地修完所要求学分的课程。有的学校对于本科生超学时的选课指导咨询则是学生自愿选择，不再强制要求。但是仍然强烈建议他们在注册最后一学期课程之前向系主任教授咨询，以确保他们最后的计划满足学院的要求。对于工程学院的学生还要要求完成一个长达2～3个学期的实习或者取得同等相似水平的经历。因此，第一个实习学期开始前，学生必须注册没有学分的合作教育讲座。这个讲座包括关于如何准备面试，找面试职位，如何实习报告等。对追求硕士以上学位的学生，最好在注册选课期间和导师约面谈。所有非本专业的选修课必须由他们的研究导师批准，以邮件、电子邮件形式留存。如果学生在入学之前有技术工作经验，并且此经验和一个以上的实习学期相等，他们可以申请高级学分。他们必须首先和合作教育办公室的教师讨论他们具备的以往经验。如果讨论结果非常满意的话，这个学生将完成优异实习申请表，然后被进一步评审，以获得优于普通实习的学分。
2.实习期内的选课。有时候学生在实习期间也希望选课，院系对此有条件限制，此学生在实习期间的学期选课每学期不能超过规定的学分。这个学生必须获得实习期选课批准表“获准在实习学期内选课”，选课程必须不能和实习责任的时间冲突。如果课程时间和工作时间冲突的话，实习雇主必须出具批准文书。如果学生在其他学校注册选课，这个学生必须要求在招生办公室取得“交换学生表”。在实习期间内，如果学生在其他学校选课必须把此学校课程的学习成绩复印件寄到学校的注册办公室。
美国大学本科课程设置主要表现为以下模式：自由选修型、分布必修型和核心课程型。这几种课程设置模式呈现的共同特点为：重视通识教育、注重课程设置的灵活性和多样性、强调课程设置的国际化。在课程管理中，将学分制和选课制有效地结合起来，在通识教育的基础上，开展素质教育和实践教学。因此，我们要积极借鉴高等教育先进国家的教学模式、教学方法以及教学理念，吸收其精华，并和我国高等教育改革与发展的实践结合起来，实现高等教育更为健康、全面的发展。
参考文献：
篇（8）
中图分类号：TH741 文献标识码：A
A Non-contact Trigger Probe Based on DVD Pick-up Head
GAO Wei， CHEN Xiao-huai， CHEN He
（School of Instrument Science and Opto-electric Engineering， Hefei University of Technology， Hefei Anhui 230009， China）
Abstract： This paper presents a non-contact trigger probe based on the commercial DVD pick-up head. The focus sensor and the mechanism have been designed and manufactured. Experimental results show that the non-contact trigger probe can obtains 1nm resolution and a repeatability of 12nm. The non-contact trigger probe can be used on a micro/nano CMM.
Keywords： DVD optical pickup head； non-contact probe； Nano-CMM
引 言
近年来，微纳米三坐标测量机整机及其接触式探头技术得到了快速发展，世界上许多国家和地区的研究机构都公布了自己研制的三坐标触发探头，比如德国PTB[1-2]、英国国家物理实验室[3-4]、荷兰Eindhoven大学[5-6]、台湾大学[7]、合肥工业大学[8]等。
本研究采用日立公司的DVD读取头HOP-1000作为开发对象，如图1 所示，应用于纳米三坐标测量机非接触触发探头上，并对其运作机理以及测量原理进行了应用性研究。
1 DVD激光读取头聚焦原理
DVD激光头组件中包括激光二极管，为读取头提供稳定的测量用激光光源；光学组件中包括穿透式光栅、分光镜、四分之一波片、聚焦物镜、光电传感器等，光电传感器将光信号转换为电信号，由光电传感器输出的电压信号的强弱可判断出入射光的光强度[9]。本研究中所使用的DVD激光头的内部传感器由四片面积相同且光电形式相同的光电传感器所组成，称为四象限传感器（Quadrant detector）。当光点打在检测器上时，光点落在各检测组件上的能量不等，因此其信号输出也不同，利用电子线路，比较各检测组件的输出，就可获知光点位置差。激光读取头就是利用四象限传感器来侦测四个象限分别的感光强度，并进而经由后续的电路信号来计算聚焦误差信号（focus error signal，FES）。
激光读取头的聚焦光点大小及品质决定资料读取的正确性，同时也影响聚焦误差信号FES的判断，决定了我们在测量应用时的精度。本研究中所使用的DVD读取头性能参数有：NA=0.6，λ=650nm，光点直径约为0.86μm。
DVD激光读取头的聚焦原理为像散法（Astigmatic Method）。像散是指光线经过像散透镜，造成成像时横向与纵向的放大率不同，因此造成像点的失真。利用此像散特性作为测量依据，并结合感测组件四象限传感器，当透镜的垂直焦距与水平焦距不同，如图2所示，则物体若偏离透镜前焦平面位置时，在四象限光传感器上的成像光点呈现椭圆变化，当物体处于透镜的正焦平面位置时，成像光点呈现圆形（FES=0），经信号处理，即四象限的（A+C）-（B+D），失焦信号对失焦位移量的关系成一曲线，即所谓的S 曲线，如图2所示。
2 DVD激光探头系统测量原理
2.1 DVD读取头运作原理
如图3所示，激光二极管在加电以后发射约为0.5mW的650nm波长红激光光束，经光栅衍射后形成三束检测光，再经分光镜、反射镜、准直透镜，将激光束变成准直光束。准直光束经过镜片中央呈现有间隔几十数百微米同心圆沟槽的全息透镜后，使准直激光束聚焦成适合DVD光盘信息读取的焦点。经光盘反射的光束沿圆光路再经过准直透镜、反射镜和分光镜后穿越柱面像散透镜，投射到四象限光电二极管传感器（four-quadrant photodetector）A、B、C、D 上。四象限光电二极管传感器根据光点在四个象限上的分布，输出一聚焦误差电压信号FES（B+D）-（A+C）。
这个聚焦误差信号经过运算放大，补偿处理，驱动音圈马达VCM（Voice Coil Motor），将固定在音圈马达上的全息物镜推到可以聚焦光盘平面的位置，达到自动锁焦的目的[10]。
在DVD激光读取头实际读取光盘数据的过程中，光盘除正常旋转运动外，也会产生上下抖动以及偏心旋转等不规则运动。读取头必须不断将位置误差信号反馈给伺服系统，通过音圈马达驱动器实时修正聚焦镜组的位置，使物镜回到聚焦面，以读取正确信号。由于自动聚焦的缘故，物镜始终随着光盘反射面的表面起伏，如果可以得知物镜位移的方法，就能了解工件表面的轮廓分布甚至粗糙度。
2.2 自动聚焦与测量原理
自动聚焦是指待测物的反射面总是可以锁在激光读取头的物镜焦平面上，也就是说当物体表面有起伏时，读取头的物镜会随之起伏，以便让物镜与物体表面间的相对距离不变，而这个相对距离就是该物镜的焦距。
如图4所示，在自动聚焦的过程中，当物体反射面位于物镜的焦点时，经过像散法处理，失焦信号为零，轨迹落在S曲线的中点。当物体反射面离开焦平面，无论是逼近还是远离物镜，都会使失焦信号输出一个不为零的值，这个值经过控制法则处理后，回去驱动音圈马达，使物镜超失焦信号为零的方向移动，最后到达平衡位置。此时维持物镜不动所需的电流转换成可读取的电压信号，即音圈马达的驱动电压信号。由于推动物镜回到平衡位置的过程是实时现象，光电信号的反馈运作与支撑物镜的弹簧微量运动的配合都是在非常短的时间内完成，所以在静态观察下，只能看到平衡后的结果，也就是物镜位移量对音圈马达驱动电压信号的关系。
在实验验证中，这个关系为近似直线的变化，因此音圈马达的驱动电压会随着表面高低而有线性的变化，只要测量到音圈马达驱动电压的变化，就可以依照这个线性关系求得物镜的位移量，也就得出物体表面的轮廓。因此，如果将物镜固定，根据输出电压的变化，就可以得到物体表面的形貌高低变化，成为位移测量的感测元件。
3 非接触式聚焦探头及应用
3.1 主轴系统设计
主轴系统提供Z方向运动，实现10mm行程范围，并能保证精密的测头瞄准功能，因此需要精密机械传动机构的设计。
图5所示为主轴机械结构设计效果图[11]，盖板固定在拱形桥架对称中心上，使桥架受力产生的变形集中在其中心部位，由前面章节叙述得知其对测头测量精度产生的影响很小。压电陶瓷纳米电机驱动精密滑动导轨的滑动块，将精密运动传给与滑动块相连接的中心轴，从而带动探头系统上下运动，使得探头在一定运动范围内实现纳米级的位移分辨率。中心轴通过滑轮和配重系统进行重量平衡，移动距离通过平面镜激光干涉仪基准进行精密位移感测。结构设计过程中兼顾激光干涉仪的测量轴与测头的测量轴重合，消除阿贝误差，提高探头系统的测试精度。
3.2 DVD聚焦探头改装
研究中使用的是DVD激光读取头的聚焦功能，因此将DVD探头进行初步改装。将音圈马达部分拆除，测量物镜可以独立出来，加夹持镜筒，可以使物镜测头部分的直径减小，如图6所示。并且合理调整物镜对准位置，并进行性能测试，其分辨率与测量重复精度与初装DVD读取头相比并没有改变。这为将其组装入接触触发式测头时进行空间体积上的改装提供了便利，物镜可调整与物镜镜筒的可伸长行为将来接触触发式测头微型化打下基础。
DVD探头实物图如图7所示。
4 实 验
实验架构示意图如图8所示，采用PI纳米驱动台作为位移基准，PI驱动台采用电容传感器的位移反馈标准，其重复性精度为2nm。实验架设实物图如9所示。
重复进行6次实验，得出聚焦信号FES如图10所示。从图中我们可以看出，1μm至3μm段线性比较好，FES电压变化量为8V，FES线性斜率为0.25nm/mV。从图11可以得知，FES信号噪声低于4mV，因此我们可以推断此非接触探头的分辨率优于1nm。
FES电压为零点为触发点，我们可以得到6组触发点数据，如表1所示，触发重复性精度低于12nm。
5 结 论
本文介绍了基于商用DVD读取头开发的非接触式激光探头的开发，对DVD读取头的运作原理进行了介绍，阐述了其光学测量原理、自动聚焦原理以及性能校正。拆除音圈马达，固定物镜，将DVD探头改装为非接触式光学聚焦探头，作为开发接触触发式微型探头的位移感测系统，通过实验室验证，具有高分辨率（0.25nm/mV）、高测量精度（测量重复精度
参考文献
[1] Uwe Brand， Thomas Kleine-Besten， Heinrich Schwenke. Development of a special CMM for dimensional metrology on microsystem components[R]. ASPE 15th Annual Meeting in Scottsdale （Arizona）， 22th-27th， October， 2000.
[2] E. B. Hughes， Wilson A， G. N. Peggs. Design of high accuracy CMM based on multilateration techniques[J]. Annals of the CIRP 49 （2000）， pp.391-394.
[3] Leach R K， Murphy J. The design of co-ordinate measuring probe for characterising truly three-dimensional micro-structures[R]. 4th euspen International Conference， Glasgow， UK， 31 May 2004-2 June 2004， 230-231.
[4] G. N. Peggs， A. J. Lewis， S. Oldfield. Design for a compact High-Accuracy CMM[J]. Annals of the CIRP， Vol.48， No.1， pp.417-420， 1999.
[5] Pril， Wouter O. Development of High Precision Probes for Coordinate Measuring Machines[R]. Eindhoven： Technische Universiteit， Eindhoven， 2002， PhD Thesis.
[6] H. Haitjema， et al. Development of a Silican-based Nanoprobe System for 3-D Measurements[J]. Annals of the CIRP， Vol. 50， No. 1， pp. 365-368， 2001.
[7] 朱志良. 纳米级三次元量测仪之研制[D]. 台湾大学机械工程研究所博士论文，2002.
[8] 王伟丽，范光照，费业泰. 微/纳米级光纤探测球头研制[R]. 中国微米纳米技术学会第九届学术年会，上海，2007. 9. 20-22.
[9] 张匡仪. 高精度DVD探头位移回馈系统之研究[D]. 台湾大学机械工程研究所硕士论文，2004.
篇（9）
中图分类号:TG156文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)21-0005-02
在传统的机械制造过程中,人们为了降低切削温度、延长刀具使用寿命、改善加工质量和提高生产率,通常浇注大量的切削液。切削液在给人们带来利益的同时,也带来了一系列的负面影响,主要表现在如下三个方面:首先,切削液会造成环境污染,切削液在使用过程中挥发、飞溅及渗漏会造成生产现场环境恶化,使用完的切削液如未经处理或处理不当直接排放会污染水、土壤和空气,影响动植物的生长,破坏生态环境;其次,切削液的购买、管理、使用、处理及废弃排放需消耗大量的能源和资源;再次,危害工人健康。目前广泛使用的切削液或多或少都含有对人体有害的化学成分,例如亚硝酸盐、铬酸盐、氯化合物等。在高速或重载切削条件下,切削液破碎、汽化或发生化学反应,形成烟雾,释放有害气体和油雾,使得车间内空气污浊,引发操作工人肺部与呼吸道的多种疾病,甚至是癌症。面对降低成本,改善条件和保护环境的要求,“绿色切削”越来越受到人们的青睐,其中最小量技术MQL应用最为广泛,是现代高新技术发展趋势之一。
一、MQL技术的作用原理和特点
MQL切削技术的实现原理是利用喷嘴将压缩空气和微量的环保型切削液混合雾化后喷射到加工区,对加工区提供精确量的悬浮微粒,即悬浮微粒的直径被保持到精确公差范围内以保持最佳润湿和属性,对刀具和工件进行冷却,减小刀具和工件之间的摩擦,抑制温升,提高切削性能,如图1所示。MQL加工技术,具有一系列优越性:(1)MQL技术所使用的切削液用量极少,一般为0.03～0.2L/h,而一台典型的加工中心在进行传统浇注式切削时,切削液用量高达20～100L/min,为MQL切削液用量的几万倍左右;(2)MQL技术所使用的切削液为环保型切削液,减少对人员和环境的危害;(3)切屑上几乎无油,清洁和干净的切屑经过压缩还可以回收使用,不会污染环境。加工后的工件上附着的油很少,简化工件清洗工序,或大幅度延长清洗剂的寿命;(4)省去消耗大量能耗的冷却循环系统;(5)不需要切削液管理;(6)安装方便;(7)提高生产率和加工质量。综合考虑加工成本、生产效率、环境保护和劳动者健康等方面,MQL是一种综合优化的切削加工方法。
二、MQL技术的研究和应用
20世纪90年代,美国W・Donald等学者对切削加工中有关切削液的适量问题进行了研究,在满足加工要求的条件下,对切削液的浓度、工件材料、刀具类型等进行观察,并对切削力、刀具磨损和表面粗糙度进行分析,得出了最适当的切削液用量。近十几年来,在各国学者和工程师的努力下,MQL技术得到了深入的研究和广泛应用:
巴西的Durval U.Braga等学者对铝-硅合金A356进行了钻削试验,比较传统浇注式切削(切削液:浓度4%的乳化液,流量:2.4m3/h)和MQL切削(切削液:矿物油,流量:10mL/h,空气压力/流量:4.5×105Pa/72m3h-1)的加工效果。MQL可以获得比传统浇注式切削更小的表面粗糙度,相同的刀具寿命。
ELID(Electrolytic In-process Dressing)是一种超精密镜面磨削技术,日本的Y.Pan等学者为了减少磨削液对环境污染的影响,将MQL技术应用于ELID磨削中(磨削液流量:49mL/min,
27mL/min,6.4mL/min,空气压力:0.2MPa)。结果表明,通过MQL可以实现稳定环保的ELID磨削。
美国的C.Ju等学者对MQL的加工经济性进行了研究,与传统浇注式切削相比,MQL可节约20%的制造成本。
在传统钻削铝-钛多层复合板时,由于钻削切屑的摩擦磨损作用,会导致铝板孔呈喇叭形,质量难以保证。我国王成勇等学者将最小技术应用于钻削多层复合板,结果表明,MQL技术能保证孔的加工质量。
三、MQL技术的关键点
(一)MQL喷雾系统
要进行MQL切削加工,其前提是配置相应的MQL切削液喷雾装置,简单地说,就是精密控制切削液量的喷液装置。目前世界上主要应用两种供液系统,每种系统分别有两种形式,如图2所示。(1)外置式供液系统:将切削液送入高压喷射系统并与气体混合雾化,然后通过喷嘴将雾滴尺寸达微米级的气雾连续不断地喷射到切削区,对刀具进行冷却和;(2)内置式供液系统:通过主轴和刀具中的孔道直接将冷却气雾送至切削区域,进行冷却和。根据加工需要,可将两种冷却方式配合使用,以获得最佳冷却效果。
在应用外置式供液系统时,切削液雾滴性质随喷嘴与切削区方位、距离的不同而不同,进而影响切削加工质量。从喷嘴中喷出后的切削液雾滴颗粒在运行到切削区的过程中受到气体宏观流动和湍流脉动的强烈影响,从而不断地与周围流场进行质量、动量和能量交换,使得其运行速度和颗粒大小不断地发生变化。如果喷嘴对准前刀面,雾滴逆着切屑流动的方向注入,渗透效果不佳。如果喷嘴对准后刀面,会受到后刀面处负压区气流场的卷吸作用,使切削液进入切削区较为容易。如果喷嘴对准刀刃两侧,会受到切削区周围气流场的有利载入作用,也可以取得良好的加工效果。因此,在实际切削加工过程中,喷嘴通常应位于后刀面或刀具侧面处。此外,喷嘴距切削区的距离也是影响加工效果的一个重要因素,雾滴从喷嘴喷出后到达切削区,与刀具、工作接触,出现喷雾撞壁现象。如果喷嘴距切削区距离过短,雾滴撞壁速度过高,则易反弹,不利于渗透,如果距离过长,雾滴撞壁速度过低,不能冲破切削区周围气流场的阻碍,也不利其进行切削区。只有距离恰当时,雾滴的速度和大小适中,切削液才能沉积在壁面进而渗透,才能起到良好的冷却效果。
当钻削、铰孔和攻丝等长度/直径比较大时,使用内置式供液系统比较合适。不管刀具的位置如何,刀刃上不断有切削液的供给。正因为如此,内置式供液系统适用于不同尺寸的刀具。在深孔钻削中,大的长度/直径比使内置式供液系统成为绝对必要。但是当刀具或工件转速较高时,切削液雾滴易粘在管壁上,并不能到达切削点。此时,可采用双管道系统或将主轴内雾液通道改为非回转结构,以抑制离心力的作用。
(二)MQL切削液
应用于MQL加工的切削液与传统浇注式加工的切削液有着本质的不同,MQL中所使用的切削液除了应具备传统切削液的冷却、、清洗、防锈等功能外,还应具备无毒、不伤害操作者、不污染环境及不容易腐败变质等性能。其可生物降解性、氧化安定性、储存稳定性、冷却性等指标均远远优于传统切削液。目前MQL切削加工中常用的切削液为合成酯和植物油。
(三)切削液的最佳用量
应用MQL技术是在保证有效的前提下,尽可能减少切削液的用量,提高切削液利用的有效性。因此,切削液用量的确定是MQL技术中的核心问题。切削过程中的属于边界,边界的效果与油量密切相关。对切削区进行有效,并不是切削液越多越好,而是存在一定的量值范围,目前在实际应用通常切削液用量通常选为0.03～0.2L/h。
(四)切削用量
在切削过程中,切削液要起到有效的作用,切削液所形成的边界膜必须保持一定的温度。边界膜的强度受切削区的温度、载荷、化学变化多种因素影响。当切削区的压力、温度、摩擦副的相对运动速度超过了一定的范围,则边界膜不断磨损、破裂并脱落,失效,摩擦副处于无的干切削状态。因此,要保证的有效性,必须使切削区的温度、压力控制在一定的范围内,而切削区的温度、压力反过来又受到切削液的冷却效果、工艺参数的选取的影响,这也就是说切削区的温度、压力与切削液的冷却效果、切削参数的选取相互牵连,相互制约。由此可见,要取得良好的切削效果,切削用量的选择十分重要。实验研究表明:在MQL中,较高的切削速度,较低的进给速度,较小的切削深度有利于良好的表面质量。
四、结语
MQL技术可以用极微量的切削液代替传统的需浇注大量切削液的浇注式切削,减少与切削液相关的费用和工艺,保护环境和工人健康,实现绿色加工,它将是现代高新技术的发展趋势之一,在制造业具有广阔的工程应用前景和良好的社会经济效益。
参考文献
[1]F Klocke,G Eisenblatte. Dry CuttingAnnals of CIRP[J].1997,46(2).
[2]李新龙,何宁,李亮.绿色切削中的MQL技术[J].航空精密制造技术,2005,(2).
[3]王成勇.用最小量冷却液法钻削航空铝-钛多层复合板[J].机械工程学报,2002,(6).
[4]樱井俊男.切削液与磨削液[M].北京:机械工业出版社,1987.
[5]Y.Saikawa,T.Ichikawa,T.Aoyama,T.Takada. high speed drilling and tapping using the technique of spindle through MQL supply[M]. Key Engineering Materials,2004.
[6]陈日曜.金属切削原理(第二版)[M].北京:机械工业出版社,1994.
篇（10）
改革开放以来，特别是国家实行集资办电和多家办电的政策以后，电力工业发展很快，从19 78年至1998年的21年间装机容量以每年8.35%的速度增长，发电量以每年8.35%的速度增长， 使我国电力工业跃居世界前列。
1987年全国突破一亿千瓦
1995年初全国突破二亿千瓦
1998年底装机27729万千瓦 居世界第二位，仅次于美国。
1999年底装机29400万千瓦与1995年相比，装机平均每年递增1919万千瓦，递增率7.86%。 2000年4月我国装机已突破三亿千瓦。我国已连续13年每年投产新机组均在1000万千瓦以上 。
值得人们注意的是全国电力供需形势，从1997年开始有了根本性的改变，长期困扰我国经济 和人民正常生活的严重缺电局面已基本缓解。缓解程度在地区间是不平衡的，有些地区出现 了电力富裕或供需基本平衡，有些地区在用电高峰时期电力供应仍然偏紧，去年有的地区 又出现了拉闸限电。
由于我国经济进行产业结构调整，产品结构调整，一些工业企业用电量减少，同时由于人民 生活水平的提高，居民生活用电和商业用电增加。由于工业用电比重大，居民生活用电比重 小(1998年分别为71.78%和12.22%)导致一些地区用电负荷增长缓慢。由于用电情况变化，致 使电力工业的发电设备年利用小时逐年下降：
1994年 5233小时
1995年 5121小时
1996年 5033小时
1997年 4765小时
1998年 4501小时
1999年 4350小时
由于市场经济的发展，电力是商品意识的增强，在一些地区积极宣传电采暖、增加售电量是 有一定道理的，但不能理解为现在我国电力富裕了，所以要提倡电采暖。
尽管我国装机总量和发电量已跃居世界第二位，但我们是人口大国，1999年全国人均装机仅 为0.237千瓦，人均年发电量979千瓦时，(1991年独联体形成时，人均用电量5700千瓦时)上 海市水平最高，人均装机为0.651千瓦，人均用电量3299千瓦时。中西部地区人均用电量比 全国平均水平低，其中江西、青海、重庆比全国平均水平低一半以上。
目前我国人均装机仅为世界平均水平 的41.3%，人均发电量仅为世界平均水平的40.3%。我 国人均装机只相当加拿大的5.8%，美国的7.5%，澳大利亚的9.5%。我国人均发电量只相当加 拿大的5.15，美国的7%，澳大利亚的10.5%。
另据报导电力工业经过若干年的努力奋斗，目前全国仍有3500万人未用上电，因此可以说某 些地区的“电力过剩”只是暂时的现象。我国人均装机与人均发电量仅为世界平均水平一 半。电能在终端能源消费中的比例为11%，也低于世界平均水平的17%，市场潜力没有完全挖 掘和开发，电煤消费占煤炭的比重仅为38.6%，也比发达国家的70～80%低的多。因而不能 理解为我国电多了，用不完，要推广电采暖。
二、电采暖不经济的理论分析
《北京节能》2000年第2期刊出首都师范大学物理系宋爱国先生“〖HT5，7〗火〖KG-*2/5〗 用〖HT〗与节能”一文，从理论上分析了电采暖不经济的原因，摘要如下：
一提到能量，往往会想到其数量为多少J，似乎能量只有量的一面，其实不然。1kg的水从20 °C升高到30°C与从80°C升高到90°C所吸收的热量是相同的。可是，它们分别是在低温段 (20～30°C)和高温段(80～90°C)吸收的，因此，这两部分数量相等的热量质量并不同。
一般讲，热量在高温段转变为有用功的能力较大，在低温段转变为有用功的能力较小，甚至 完 全不能转变为有用功。我们把环境下任一形式的能量在理论上能够转变为有用功的那部分称 能量的 火 用 ；而将该能量中不能转变为有用功的那部分称为 该能量的 火 无 。
因此，有：能量= 火 用 火 无 。 在一定的能量中， 火 用 占的比例越大，该能量的品质越高(能 质系数越高，能质系数= 火 用 /能量)；反之，则能量的品质越 低(能质系数越低)。例如：电能、机械能从理论上讲，有能量值= 火 用 ，即其能量完全变为有用功，因 此，这类能量称为高级能量；又如，自然环境中与海水、空气等相互交换的能量，有能量值 = 火 无 ，这类能量称为低级能量；而介于它们二者之间的能量 则有：能量值= 火 用 火 〗无 ，如 化学能、热能、内能和流体能量等。
有了 火 用 的概念，热力学第一定律可以表述为“在任何能量 的转换过程中， 火 用 和 火无 的 总和保持不变”。热力学第二定律也可以表述为“高品位能总是能够自发地转变为低品位能 ，而低品位能不可能自发地转变为高品位能。”
建立了能量的质量观- 火 用 、 火 无 和能质系数后，再来讨论它们对节能的影响。
如电热取暖，设环境温度0°C，为保持室温为20°C，需要单位时间用电炉向室内供热Q，则 电能完全转换为热量，其能量效率?=100%。单从数量上看，电能完全转化为数量，已无节 能潜力可挖，但若从能量质的方面来分析，电能的能质系数等于1(高级能量)，而热量Q的能 质系数(1-T0/T，T0为环境温度，T为室温)仅为0.068，即供能与用能的能质相差0.932 。也就是说，电能通过电炉转换为热量后，其绝大部分(占93.2%)电〖HT5，7〗火〖KG-*2/5 〗用〖HT〗要退化为没有任何作功能力的 火 。这是能量使 用上的极大浪费。这种浪费不是数量上，而能质使用上的浪费-将高质能用在低质能用户上 。这种大材小用情况，若仅就数量分析往往是令人的满意的。但若从质的方面考虑，则十分 不合理。类似的浪费现象还有用高压蒸气供低压动力使用以及用高温水与低温水兑成温水 使用等等。这些都属于数量上匹配，而质量上不匹配的情况。
1998年全国电力工业6000千瓦及以上电厂热效率仅为33.08%，也可以理解为用很大代价换来 的高品位电能，仅作为低品位热能使用，实在得不偿失。
东南大学钟史明教授在《采用电热锅炉供热的商榷》一文中也从理论上分析了用电热锅炉供 热不合理的论述。
钟教授提出：我国全国平均供电效率30%，经过变、输、配电损失10%才到了用户处，电锅炉 尽管电能转变为热能效率较高，达97%，其电锅炉采暖，一次能源利用率仅为：
30×90×97=26.19%≈26%
而常规的供热机组实现热电联产的一次能源利用率为：背压机组80%。抽凝机组45%，如 采用燃气-蒸气联合循环热电联产，其一次能源利用率80%，所以用电锅炉供热，其一次 能源利用率只有热电联产供热的一半以下，是不节能的。
再从 火 用 效率来分析，电锅炉采暖的 火 用 效率在供热侧8%，用户侧0.8%。因为用电采暖是“能质不匹配”，大材小用 ，实属浪费。
另清华大学热能工程系付林的博士论文-“热电(冷)联产系统电力调峰运行研究”中，给 出各类采暖系统能耗的比较，
各采暖系统单位热量一次能耗的比较
从上图也可看出电锅炉采暖是一次能耗最高的一种。因而绝不能说电锅炉采暖可节能。
三、电采暖的工程技术经济分析
电采暖有一些优点，但运行费用高低也是不能不考虑的大问题。谁都知道坐小卧车比挤公共 汽 车舒服，但老百姓还要买月票、坐公共汽车，上下班“打的”是少数，个人开小车上班则是 更少。根据财政部、建设部等七部委财予(2000)361号：“关于建议转发《城镇供热收费制 度改革的指导意见》的请示：“今后供热收费体制将改革为：逐步实行暗补改明补和按热 量计量收费。由职工所在单位对职工按工资的一定比例发放，取暖补贴并计入工资。总之以 前的“包烧制”将成为历史，任何供热方式今后要由住房职工承担供暖费用。因而各种供热 方式的基建费与运行费最终要由老百姓承受，不算经济帐是不行的。
1.《中国建设报》的报导
《中国建设报》于2000年11月29日刊出文章介绍住宅采暖各类供热方式的年运行费。列出的 11种采暖方式中的蓄热式电锅炉最贵，情况如下表：
2.北京市煤气热力设计院的资料
北京市煤气热力设计院段浩仪、黄维林、张晓松高级工程师曾于1999年发表《北京市电采暖 方式研究》文中介绍：
华北电力集团公司枣林前街宿舍2万平米，电采暖，据用户自己统计年运行费每平米25元。
北京供电局变电管理处办公楼，7000平米电采暖，年运行费为46.9元/平米。
北京供电局下属城区供电局办公大楼16000平米，按峰谷电价计算，仅电费为25.8元/平米。
建国饭店，31500平米，仅电费平均20元/平米。
建行西单分理处3000平米的办公楼，仅电费折合17.7元/平米。
该文提出电采暖几种方式的运行成本比较情况见下表。提请大家注意：该表蓄热式电热锅炉 采暖，使用峰谷电价，运行成本仍高达52.29元/平米。
电采暖运行成本估算
单位：元/平方米
电 采 暖
3.中国国际工程咨询公司的资料
中国国际工程咨询公司受北京市发展计划委员会委托于2000年12月提出的《北京城市采暖供 热方式研究》(讨论稿)在不同采暖方式运行成本估算中，也是蓄热式电热锅炉采暖最贵，高 达73.97元/平米。
不同采暖方式运行成本估算〖HT5SS〗
4.中国建筑科学研究院空调所的资料
《北京节能》2000年第5期，刊出中国建筑科学研究院空调所几位研究人员合写的文章：“ 水蓄热电锅炉作为中小型空调系统热源的应用。”其中以1万平米的北京地区采暖120天的建 筑为条件对燃油、燃气和电锅炉对比，情况如下：
表中“运行费用”是否仅为电费?不祥。
如表所见，全用低谷电时，一次性投资较大而运行费最低，实际要用部分谷电部分平电运行 费要提高较多。
5.北京节能技术服务中心的资料
为北京某单位供热12000平米建筑面积的原锅炉房内(原有4t/h锅炉)，改造为蓄热式电锅炉 采暖，因而省去土建费用较多。按峰谷电价做三个方案比较。
按北京电网规定：
高峰时段；8～11时
18～23时
非峰谷时段：11～18时 7～8时
低谷时段：23～7时
方案设定：(根据供暖时段选择设备)
方案一(谷平电)
高峰时段用蓄热水箱内热水供暖、保温。
非峰谷时段电锅炉给蓄热水箱蓄热，蓄热水箱热水供暖。
低谷时段的电热锅炉给蓄热水箱蓄热，用蓄热水箱低温水供应用户保温。
用600KW电热锅炉，1×200m3蓄热水箱。
方案二(全谷电)
高峰时段，非峰谷时段用蓄热水箱内的热水供暖、保温。低谷时段电热锅炉给蓄热水箱蓄热 并且用蓄热水箱低温水供应用户保温。用1500KW电热锅炉，1×200m3蓄热水箱。
方案三(50%谷平电)
高峰时段用蓄热水箱内的热水供暖、保温。非峰谷时段50%的时间用蓄热水箱内的热水供暖 ，另50%的时间用电热锅炉供暖。
低谷时段对蓄热水箱蓄热，用蓄热水箱内的低温水供应用户保温。2×600KW电热锅炉，1×1 50m3蓄热水箱。
方案技术，经济比较一览表如下：
工程推荐方案一。
6.北京机械工程学会动工工程分会的资料
张宗誉高工在“北京市电锅炉供暖的现状与分析”的学术报告中，介绍了以下两个工程用电 采暖的情况：
大唐公司新建2万平米宿舍楼，用地板辐射采暖，由于按节能设计规范设计，热负荷取值 较小按52W/平米，运行一个采暖季电费成本为18元/平米，估算运行成本为30元/平米。基建 投资含土建共1300万元折650元/平米。户外高压线有3公里，且双路进线，若不优惠的话， 仅这部分投资就要500～600万元，因而若不优惠，则基建投资和运行费还将提高很多。
东西六条锅炉房，原为两台1.4兆瓦燃煤锅炉，供7500平米宿舍采暖。由于是旧平房，热损 失大，选用两台450KW电锅炉，两台30立米蓄热器，全利用夜间低谷电，有全蓄热系统。计 算仅电费19元/平米.季，估算运行成本32元/平米.季基建投资546元/平米。
四、几点不成熟的看法
从以上几个工程实例分析可知：
1.电采暖不论用何方式，每个采暖季的运行费在30～74元/平米，也可理解居住100平米建筑 面积宿舍的职工，每年将支付3000～7400元采暖费。目前北京市规定供暖价格；
热力供暖价格：供应旅游饭店、饭馆、使馆、出租公寓的价格(每采暖季、每建筑平方米)为 30元，其他供应对象为20元。
锅炉供暖价格：
燃煤锅炉供暖价格：供应旅游饭店、出租公寓的价格为28元，其他供应对象为18元(没有二 次热交换的16元)。
燃油(柴油)、燃气(天然气、煤气)锅炉供暖价格供应居民的价格为28元，其他供应对象为35 元。
用电采暖的基建费高，是所有资料的一致的看法，运行费也较常规采暖高。
推广电采暖一定要考虑老百姓的承受能力。
2.电锅炉采暖一定要装蓄热器。这也是目前电力系统积极宣传推广电锅炉，可以消峰填谷有 利于电网经济运行的最重要理由。但据《中国电力报》2001年1月4日在“电锅炉挤占市场不 言休”一文中指导：“目前全国应用电锅炉近一万台，约100万千瓦，其中蓄热式电锅炉仅 占10%左右”。也就是推广电锅炉可削峰填谷的本意未达到，只是增加了电力负荷，供电局 营业 部增加了销售电量。
3.根据技术经济分析，就是装蓄热器的工程，也要进一步分析，如何利用峰谷电价差，合 理选择设备。全用低谷电，对电力系统有好处可真正起到削峰填谷作用，但基建投资增加很 多，因蓄热器和电锅炉投资增大很多。根据北京节能技术服务中心的工程分析，以用谷电为 主，用部分非峰时段的电才是最经济合理的方案。
对于大量的未装蓄热器的电锅炉采暖工程，18～23时是用电高峰，也是采暖用热的高峰对电 力系统不仅不能削峰填谷，反而增加尖峰负荷，实则自讨苦吃。
4.推广电采暖要进行全面的分析论证
目前一些宣传电采暖的资料，在进行技术经济分析时，强调用电方便舒适的多，真正算经济 帐的少。少数资料也做方案比较，但是仅计算一个建筑和一个单位内部用电采暖的基建费和 运行 费。电源建设和输、变电费用均未计算。目前电力系统为推广电采暖取消了增容费和电贴， 但这属于政策性的问题，今天你不花钱，但是国家要出钱，省是省不掉的。
5.对北京市大力推广电采暖的看法
根据《北京城市采暖方式研究》介绍北京发展采暖的情况如下：
北京用电采暖消耗的电量，如按发电设备年利用小时5000计算，则2005年仅供电采暖就需新
建电厂装机36.6万千瓦，按5000元/千瓦基建投资计，则需18.3亿元。
上述资料同时介绍：“由于北京地区电源不足，需要由区外送入大量电力，但目前西电东送 的通道不足，抗严重干扰的能力较差，存在着不安全的隐患，市区变电站站点少，互相支持 的能力不足，配电网改造和建设跟不上，用户用电还受到一定制约。”这意味着上述问题的 解决，还需投入大量的资金。
上述资料同时指出：2005年北京需要外来电力的比重为66%，2010年将增加至69.4%大量外来 电力将为北京供电的安全性，构成较大的威胁。
山西、内蒙到北京的500KW高压输电线将有200～100公里，两侧的升压、降压变电站，北京 市内的220KV变电站和配电线路又是一大笔可观的投资。据介绍北京建一个220KW变电站平均 造价需1亿元，而西大望路变电站则需4.6亿元(半地下、地下三层、地上三层，占地7769平 米，总建筑面积21201平米)。配电系统也是一笔很大的投资。
北京到2005年投入1750万平米电采暖的电源建设和输、变配电建设所需资金粗算将需25亿元 ，需终要反映到老百姓头上，不考虑是不行的。
6.国家目前的政策仍是节约用电
国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会于2000年12月29日发文：国经贸资源［2000］12 56号“关于印发《节约用力管理办法》的通知”。
文件主要精神是再次重申节约用电。其中第9条：用电负荷在500千瓦及以上或年用量在300 万 千瓦时及以上的用户应当按照《企业设备电能平衡通则》(GB/T3484)规定，委托具有检测技 术条件的单位每二至四年进行一次电平衡测试，并据此制订切实可行的节约用电措施。
用电采暖，用电负荷多数是在500千瓦以上，因而都应制订节约用电措施，而不是电卖不出 去尽量多用。
五、电蓄热锅炉采暖优点与不足
优点
1.没有燃煤产物，没有污染不产生噪音，属于所在地区的“0”排放。
2.大量使用低谷电，可解决电网削峰填谷，提高电力系统经济的效益。(不装蓄热器则达不 到此目的。)
3.自动化的水平高，负荷调节范围大，运行操作灵活简单，值班人员只需要监视司炉可穿白 大褂，车间内养金鱼。
4.运行安全可靠。
不足
1.运行成本比常规采暖方式要贵，基建投资比常规热电联产供热高，是用高代价换取环保效 益。
2.蓄热器所需体积大，占用建筑面积大，老锅炉房改造要考虑是否能容下。
3.供热温度随时可升高或降低，故中间要用非峰谷时间段来加热，以保供热质量。
4.电采暖是在一定条件下的“大材小用”“高质低用”，绝无节能效益而言。
六、电蓄热锅炉的适用条件
1.天然气管网或城市供热管网在近期达不到的地方而环保又不允许烧煤的地方。
2.水电丰富的地区而常规能源又很缺乏的地区。有的中小水电站还有弃水现象，故应发展电 采暖。
3.大中城市、旅游城市、为环境效益，防止烟煤型污染禁用燃煤而热电联产又达不 到的地区可用。例如北京为申办奥运改善环保，在规划市区面积仅占全市总面积的6%，却集 中了50%的人口、80%的建筑、60%的工业产值及70%的能源消耗，因而环保问题成为奥运的重 点问题。在老城区搞些电采暖作为集中供热的补充也是可行的。但居住者应为高收入阶层。
4.大中城市的郊区公寓、别墅、宾馆等要求生活质量高的地区与场所，无法实现热电联产而 小型燃机热电冷联产暂时不易实现的地区，用电采暖供热、制冷空调也是可行的。
5.实行峰谷电价而峰谷电价差距较大的地区，经技术经济比较论证后，确有优势的地区 方可使用。勿听信不负责任的宣传，盲目照搬外地的“经验”。
6.距离高压电源较近的地方，架设高压输电线短、投资省、变电设备也无需增容扩建时，经 技术经济论证合理后可用(请注意户外高压线，电力局会要求双路进线，增加投资较多)。
电采暖是多种采暖方式的一种，但其背后又是一个系统工程。把一个系统分成若干个互相独 立的部分来研究，容易将其看成是孤立的、静止的，所得结论也是只能在一个局部条件下适 用。如果放大到更大范围来研究，就可能看出其结论是负面的，甚至是错误的。
总之要进行全面的科学论证，在经济合理的条件下，再进行电采暖的技术改造，切勿草率从 事。
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参考文献
1.宋爱国：火用与节能”《北京节能》2000年 第2期。
2.钟史明“采用电热锅炉供热的商榷”，《海峡两岸第一届热电联产、汽电共生学 术交流会论文集》2000.103.段洁仪、黄维林、张晓松“北京市电采暖的方式研究”1999技术论文集。
4.《北京城市采暖供热方式研究》中国国际工程咨询公司 2000年12月
5.朱成章“要重视能源的合理利用和经济性”《电力快讯》2001年第2期
6.马达、黄鑫、王清勤、邹瑜、韩波“水蓄热电锅炉作为中小型空调系统热源的应 用”《北京节能》2000年第5期。
