2019中国工博会参评亮点展品选登

自2019年第21届工博会起,工博会评奖部在评奖模式、奖项设置等方面进行改革优化。设立“中国国际工业博览会大奖”,简称“CIIF大奖”。每年度颁奖数量不超过10项(含10项)。本届工博会共受理319件展品参评,经各招展部门初审后,310件展品进入专家评审阶段,经专家网上评审、“分擂台”答辩评审、专家委员会综合评审、评奖指导委员会审定,同时参考了媒体、网民及社会大众等近2万人针对展品特色参与网上投票的结果,最终将评选出10项CIIF大奖。现刊登部分参评亮点展品。


01
上海电气燃气轮机机组和上海隧道工程“863”系列盾构机

摘取制造业皇冠明珠
上海电气掌握燃气轮机核心技术
燃气轮机技术被称为“制造业领域皇冠上的明珠”,在发电、油气开采、化工、冶金、运输等方面都有着诸多运用。过去,该技术主要由欧美OEM(原始设备制造商)掌握,我国也主要依赖国外进口产品。下周举行的第21届工博会上,上海电气燃气轮机有限公司将带来国际领先的适用于分布式能源的燃气轮机机组,可自主进行机组设计研发、加工制造、自主调试及运维服务。



2003年,上海电气首次引进国外先进的燃气轮机技术,但当时的引进技术并不完整。2014年,上海电气通过对意大利安萨尔多进行股权收购,才真正掌握了完整的燃气轮机技术,从而实现从销售到服务整个生命周期内的国产化。国内首台AE64.3A燃气轮机—华电江门项目在2018年正式投运,目前上海电气已经取得十多台AE64.3A小F燃气轮机订单。从2003年至2018年,16年的不断探索之下,这一核心技术终于被“收入囊中”,这对燃气轮机关键技术在国内市场的发展功不可没,其间所投入的资金与人力也可想而知。




上海电气燃气轮机有限公司产品部副部长唐健介绍说,开发过程中主要的难点在于燃气轮机三大核心部件:压气机、燃烧室、透平技术的掌握,以及如何将整机匹配到性能最优点,通过精细化整机匹配设计,可以在极为紧凑的布置下实现很高的燃烧温度,从而达到效率的最大化。同时,在热态调试技术方面也十分考验能力,目前,上海电气的工程师已经能够将排放调到30mg/Nm3以内,真正做到了技术进步与环保的共存。

该展品的实现意味着我国目前已经全面掌握小F级燃气轮机的关键设计技术,构建了完整的第三代小F级燃气轮机设计及供货、制造和服务体系,国内小燃机产品性能和市场竞争力得以进一步提升。75MW(兆瓦,功率单位)的AE64.3A燃机单机效率达到35.9%,相当于两台这样的机器可以满足一个小型城市的居民用电需求。”唐健介绍,上海电气燃气轮机有限公司所掌握的技术在国内和国际上都处于领先地位。根据最新的全球天然气报告中指出,到2025年,全球的天然气消费预计将比目前增长1/3以上,分布式能源装备产业将有超过2000亿元的市场规模,中国也将引领这一市场的增长。而随着引进技术的国产化及技术升级,唐健表示,未来将开发出更先进技术的同时提供更有竞争力的价格。

作为一项仍在不断成长并取得突破的技术,上海电气更重视将燃气轮机技术和产品进行推广,并尽可能多地获取相关的技术资讯。无疑,工博会作为中国工业领域面向世界的重要窗口,完美地契合了上海电气燃气轮机有限公司的这一目标。而这也正是工博会的一大意义——为优秀的技术提供更好的平台,并推动其实现更长远的发展。

上海隧道工程:让城市建设无声却有形

谈及城市的轨道交通建设,人们往往是“又爱又恨”——一方面它能提升出行的便利程度;另一方面,修建过程中的噪音、污染又让人不胜其扰。但在盾构机的作用之下,这些问题都能得到有效缓解。

盾构机是一种用于隧道掘进的专用装备,集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。相较于传统的掘进技术,盾构机可将地铁暗挖功效提高8到10倍,而且在施工过程中,地面上不用大面积拆迁,不阻断交通,施工无噪音,地面不沉降,不影响居民的正常生活。相应地,盾构机的价格也相当高昂,德国进口的盾构机大概需要人民币5000万元,日本进口的盾构机大概需要人民币3000万元以上。而且,由于大型盾构机技术附加值高、制造工艺复杂,国际上只有欧美和日本的几家企业能够研制生产。由上海隧道工程股份有限公司研制的国产“863”系列盾构机是具有自主知识产权的国产盾构机,可以说在国内市场具有里程碑式的意义。




本次工博会上,上海隧道工程有限公司展出的11.83×7.27米全断面切削类矩形盾构掘进机采用类矩形设计,解决了两台单圆盾构机同时作业造成的地下空间浪费、容易入侵周边建筑基础,一台双圆盾构机作业容易导致沉降控制能力不足的问题,避免了大量拆迁,节约了27%至36%的地下空间资源,强化了盾构机在软弱地层条件下的土压平衡能力,具备曲线及长距离施工及高精度沉降控制能力,地层适应能力强,且具有切削全断面化、控制智能化等特性,满足了地下空间高度集约化利用及苛刻的环境保护要求。在研制过程中,它攻克了类矩形盾构机全断面切削、异形复杂管片拼装两个全球性技术难题,在异型多刀盘切削系统、管片拼装系统、推进系统等方面实现了首创性突破。目前,它已经授权发明专利33项,达到了国际领先水平。

在实际运用上,该技术已成功应用于长约420米的宁波轨道交通3号线,有效解决了流塑状淤泥地层、穿越拔桩区、400米小曲率半径、浅覆土穿河、转角控制等诸多施工难题,已完工的类矩形隧道质量优良,防水效果出色,节省了约30%地下空间,施工周期缩短了30%至40%。同时,也为类似道路狭窄、建筑密集、浅层地下空间日趋饱和的中心地区和老城区的轨交及地下综合管廊建设提供了一种全新的技术解决方案,已广泛应用于城市轨道交的建设。可以说,这项技术的实现从实际意义上为人们的生活带来了诸多便利。

城市的发展与建设息息相关。对盾构机技术的成功运用间接地促进了城市的发展,这也是工业技术最根本的使命之一。而将这样的先进国有工业技术在国内乃至国际进行推广,则是工博会的职责所在。

02
月背软着陆激光导航避障敏感器和碳纤维连续抽油杆

精准避障,助力嫦娥四号登陆月背

2019年1月3日,嫦娥四号成功着陆在月球背面南极-艾特肯盆地冯•卡门撞击坑的预选着陆区,这是人类首次实现在月背着陆。在嫦娥四号的运行过程中,有这么一件“法宝”起着至关重要的作用。它,便是第21届工博会的明星展品“月背软着陆激光导航避障敏感器”。

这一设备最为知名的一次“现身”便是在嫦娥四号的着陆过程中——由于月球背面并不像正面那样平坦,着陆区的选择及精准着陆成了一大难题。此外,嫦娥四号只能在有限的相对大的撞击坑里寻找相对平坦的位置作为着陆区,选择范围长宽只有十几公里。为了保证嫦娥四号能够快速找到安全的着陆点,“时间”成了这一避障敏感器研发标准中的第一要素。

据了解,这一过程中的挑战在于,需要在四分之一秒的时间内完成照片拍摄并在2秒之内完成计算。为了实现这一目标,中科院上海技术物理研究所采用三维成像组件,使用16个激光光束对50米乘以50米范围的的月背着陆区进行高速扫描。这相较于嫦娥三号的技术而言,具有更高的效率。在实际操作中,嫦娥四号探测器会通过接力避障的方式——下降至2公里左右时,探测器会做一次光学的初避障,主要识别大障碍。下降至100米左右,探测器会做一个悬停,利用激光敏感器实现精避障,识别0.2米障碍、坡度等,通过地形的最优识别方法找到安全区域降落。




此前,在这一技术领域,只有美国的一所大学做过原理样机,研发难度可想而知。如何实现光束之间的和谐?如何保持光束的均匀性?如何使光束得以同时并行扫描?上海技物所副所长舒嵘介绍说,这一研发过程至少经过了五年。在未来的嫦娥五号、嫦娥六号探测器上,也将基于这一技术进行沿用和发展。

至于这一技术在其他领域的外延,舒嵘表示,该技术将有可能应用至未来汽车的避障系统上,在空间探测、国家基础测绘等领域也会有所推广,具有显著的社会和经济效益。

可以说,这一避障敏感器的突破不仅向世界证明了中国航天的实力,更将避障技术推向了一个新的高度。借本次工博会的契机,舒嵘也希望,这一技术在未来能够被更广泛地用于商业航天领域,并向更低成本、批量生产的目标而努力,也让中国制造的实力能够得到更为广泛的认可。“今年工博会上,主办方减少了奖项的设置,但却更好地激励厂商们以更严苛的标准对待自己的产品,提升工业和科技水平,推动了工业技术的长足进步。”

中国石化:做更高效的石油机采系统

国内油田普遍存在含水率高、腐蚀重、深层低渗透油藏举升难度大的问题,而这正是碳纤维连续抽油杆的用武之地。第21届工博会上,中国石化带来的展品展现了碳纤维这种特殊材料在油田的高效利用。

“以碳纤维及其连续抽油杆研制为核心的新型高效机采系统”,这个读来拗口的名字,便是此次中国石化的展品。与大多数展品不同,它并不仅仅局限于某一特定的产品,而是一个系统技术,包括了碳纤维研制技术、碳纤维复合材料抽油杆研制技术,以及配套的设备、部件研制和采油系统设计技术。据了解,碳纤维是国家急需的高性能材料,应用领域十分宽广,除了航空航天,国防军工、新能源、油气、海洋、工业设备等领域外,还在大型飞机、高铁地铁、风电叶片、汽车部件及整车、体育休闲(高尔夫球杆、网球拍、羽毛球拍)、土木建筑修复加固、医疗等方面发挥着重要作用,与老百姓的日常生活息息相关。




除了充分的外延功能,该技术在石油化工的老本行上也表现得极为出色——与传统的机采系统采用钢制抽油杆不同,新型机采系统采用碳纤维增强连续抽油杆,长度可达5000米,成功克服了过去运行时耗电较大、易腐蚀,使用寿命短,抽油杆起下工作所需时间长等缺点。胜利油田、胜利新大集团不仅成功研发了结构功能一体化的碳纤维复合材料连续抽油杆及其在线无损检测评价装置,还配套研发了碳杆/钢杆高强连接接头、无损高效起下一体化作业装备、专用混合杆柱设计软件等系统技术,从而成功攻克难题,实现了产业化应用。据了解,从系统的全寿命成本看,以碳纤维及其连续抽油杆研制为核心的新型高效机采系统具有成本优势,且还有进一步优化降低的空间。在5大油田、94个区块、545口井的产业化应用实践中,实现了直接经济效益2.45亿元。

据上海石化副总工程师任国强介绍,上海石化最早从2009年起便开始研发碳纤维技术,碳纤维不仅要求强度高、模量高,而且要求纤度、强度、模量等内在质量均匀、不匀率低,这些都是一直以来的研发难点所在。为了实现这一要求,上海石化会同国内20余家单位,开展了“丙烯腈共聚物规模化控制合成”、“PAN链结构设计与过程控制”、“PAN基碳纤维成套技术开发”、“碳纤维及其复合材料关键技术开发及应用”等国家和中国石化重大科技攻关,最终突破了瓶颈。

此前,国外曾报道研制玻纤增强抽油杆,国内也曾开展其他截面形状结构的碳纤维增强抽油杆,但都没能形成成功的系统技术,实现产业化批量应用。因而,中国石化的该项系统技术是真正意义上的自主研发,国内外首创。

任国强认为,作为中国装备制造最有影响的国际工业品牌展览,工博会必然能够推进我国工业领域更好地面向世界,促进经贸交流。同时,工博会也是工业产品领域创新技术和创新产品的集中展示,对促进我国新材料新装备的创新,打造先进制造业具有重要的意义。

03
京东方柔性AMOLED全面屏和山西太钢“手撕钢”

打开折叠屏的想象空间 京东方:
推动柔性终端产品更快走进家庭生活

2019年,折叠屏技术正式出现在了公众的视野中,诸多大品牌也纷纷推出了相应终端产品引发全球关注。屏幕能弯曲、能折叠?这究竟是如何做到的?在即将召开的第21届工博会上,京东方将带来自主研发的柔性全面屏。从中,我们或许能找到一些答案。

作为全球显示行业的领头羊,京东方本次展示了一款顶部挖槽(刘海屏)设计的柔性AMOLED全面屏。超窄边框的设计使得该展品屏占比接近90%,在分辨率、对比度、色域等技术指标上都达到了全球先进水平。和传统的屏幕相比,AMOLED柔性屏可以实现屏幕的弯曲、折叠、卷曲等多种形态,具有广阔的应用前景。该展品用于华为高端旗舰手机Mate 20 Pro,其量产打破了我国高端国产旗舰手机屏幕受制于国外垄断的局面,降低了国内手机厂商购买柔性AMOLED全面屏的市场采购成本,实现屏幕国产化,并推动了国内上游有机发光材料与核心设备的发展。




京东方集团成都区域办公室总经理秦向东举例说:“就手机的发展趋势而言,2019年是折叠屏的元年,京东方的柔性屏在折叠屏这一块也会有所应用。”不仅仅是手机、手表等移动终端产品,柔性屏还有可用于车载、智能穿戴、智能家居等新型应用领域,但凡是弯曲的地方都有可能实现柔性屏的应用,随着配套产品的升级,也会有更多形态的展示。这也恰恰反映了这一技术最大的特点——“它为我们提供了更多的可能,能够由此发挥更多的想象。”

作为全球唯二实现柔性6代生产线量产的厂商,京东方如今的成就是基于多年的持续开发和创新。据了解,京东方早在2001年就成立了AMOLED技术实验室,从投入到产出,其间经过了十余年的时间。每一款新产品的诞生,都是此前长期技术积累的成果。目前,京东方的柔性屏已经能够达到仅0.03毫米的厚度,折叠类显示产品可实现超过20万次的折叠。要想生产出一块这样的柔性AMOLED全面屏,需要经过上百道工序 ,难度可想而知。

随着柔性屏的应用越来越广,全球范围内的各行各业均对其有所关注。对于市场可能越来越激烈的竞争,秦向东表示并不担心。他介绍,目前京东方在成都建设的第6代全柔性AMOLED生产线已于2017年量产,并供货全球知名品牌。此外,在绵阳的另一条第6代全柔性AMOLED生产线也于今年实现产品量产。

近年来,京东方在柔性显示技术领域不断突破,也为显示屏创新应用带来更多无限可能。“我们最重要的还是保持自己的创新研发能力,做好自己的事情。”

京东方自创立以来始终重视自主技术创新和研发,创新研发能力全球业内领先,也得到了诸多相关行业大品牌的认可。在未来,将进一步提升柔性产品的市场占有率。

谈及此次工博会,秦向东认为,它最大的意义在于将中国的优秀技术展现出来,使这些技术能够得到进一步的推广,实现市场化。通过工博会也能够给更多的企业提供一个展示、交流、讨论、协作的平台,进而推动国家制造水平的逐渐升级。

厚度0.02毫米,比纸薄!
山西太钢“手撕钢”将用于折叠屏手机

厚度仅为0.02毫米,宽度为600毫米,由于可以用手撕开,被形象地称为“手撕钢”。下周举行的第21届中国国际工业博览会上,山西太钢不锈钢精密带钢有限公司将带来宽幅超薄精密不锈带钢。这一创新产品荣获2019年“冶金科学技术特等奖”,其整体技术达到国际领先水平,填补了宽幅箔材国际空白。这背后,是经过3年攻坚、700多次试验和2920个日夜的不懈努力。

“炼钢、热轧、冷轧、精密压延......光精密压延这个流程就有好几十道步骤,前面的流程就更多了。”“手撕钢”的技术负责人廖席介绍,薄薄一片钢,要经历至少上百道工序,才能以0.02毫米的厚度经受30万次折叠的考验。




据了解,“手撕钢”属于不锈钢板带领域中的高端产品,目前主要应用于航空航天、国防、医疗器械、石油化工、精密仪器等专业领域。在传统观念中,钢材似乎总是笨重、不便携带的,但“手撕钢”却可以凭借其超薄、柔软的特性被用作军用防辐射服的材料。相较于传统的铝制材料,它在防辐射程度上更胜一筹。

“手撕钢”的运用不局限于这些高端的专业领域,它同样存在于我们的日常生活中——目前的“折叠屏手机”就是运用了这一技术,在经过一年多的开发和2000万元人民币的资金投入之后,这一技术已于2019年实现量产。

由于工艺控制难度大、产品质量要求高,此前超薄钢材的核心制造技术一直掌握在日本、德国等发达国家手中,而进口的成本几乎与黄金同价。在通过自主研发掌握了这一技术后,太钢有效地将成本压低了30%以上。廖席透露,在未来,随着这一技术的投入进一步加大,成本一定会更加亲民。

除了对国外先进技术的掌握,太钢基于其现有的技术和装备实现了箔材生产技术在世界钢铁行业的突破。据介绍,目前全球范围内,山西太钢是唯一能够实现批量生产600毫米宽幅不锈钢精密箔材产品的企业。与此同时,国外的技术仍停留在400毫米宽度的生产。不同于过去依赖德国、日本的进口,太钢已经逐步实现了向他国的出口。

此外,高成材率的保障使得太钢的成本进一步压低,交货期的缩短使之更容易获得企业的青睐。“企业问我们一个月能不能出货。我们会说,不用那么久,20天就可以了。”说到这里,廖席的语气颇为自豪。超短的交货期无疑是其获得大量订单的一大优势,也进一步反映了目前国有企业日益提升的竞争力,真正实现了“中国质造”。

谈到下一步的发展计划,廖席称,主要聚焦于扩大“手撕钢”的量产,在技术上实现“更薄”,考虑用特殊钢材代替现在使用的不锈钢基材从而进一步提升性能和附加价值,获得更广泛的应用领域。

对于此次参展工博会,廖席称,太钢已经全力准备,并且充满期待:“通过这个平台,我们能和上游、下游公司以及同行都有更好的交流,甚至会促进我们和以前从来没有想到过的行业进行跨界合作。现在各行各业的发展非常快,与他们在工博会上交流,将拓展我们的视野和思路。”

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