红星工业研究所的正式挂牌,如同给本就高速运转的机器注入了更强劲的燃料。
各个实验室、项目组如同上紧了发条的齿轮,在充足的支撑下,发出愈发激昂的轰鸣。
而吕辰,如同这庞大系统中的“技术催化器”与“救火队长”。
作为工程师和研究骨干,他也有了自己的办公室,但这间办公室对他而言,更像是一个临时驿站和资料中转站。
他的战场,在实验室的绘图板前,在车间的设备轰鸣中,在每一次跨领域协调的会议桌上。
清晨,当秋日的朝阳驱散薄雾,将金辉洒向研究所崭新的牌匾时,吕辰已经出现在了自动化控制研究中心的“轧制过程自适应控制系统”项目组。
这里紧邻着“掐丝珐琅”强电控制模块的研究开发和测试区,空气中弥漫着绝缘漆、热熔松香和纸张油墨混合的独特气味。
六张并排的绘图桌、六张年轻而专注的面孔,此时正埋首于图纸和演算中。
这六位低年级的学弟,是研究所分配给吕辰的“科研助教”对象,也是他攻坚核心项目的“副手”。
他们来自清华机械、电机、自控等不同专业,是经过选拔的尖子生,充满了锐气和求知欲。
“吕工!”
看到吕辰进来,六人停下手中的工作,齐声问候,眼神里带着尊敬甚至崇拜。
眼前这位和他们年龄相仿的学长,不仅是《人民日报》头版上的技术明星,更是能在复杂如迷宫的技术难题中,为他们指引方向的领路人。
“兄弟们早。”吕辰脸上带着温和的笑意,“模型辨识的进展如何?李振学弟,关于轧制力扰动对板厚影响的传递函数,推导有结果了吗?”
被点名的李振立刻拿起一叠稿纸:“吕工,基本推导出来了,但有几个参数需要现场轧制数据来拟合确认,尤其是摩擦系数和变形抗力的实时变化,理论模型和实际差距有点大。”
“这是关键。”吕辰走到他的图板前,看着上面的拉普拉斯变换式和方块图,“自适应控制的核心,就是让系统能‘感知’到这些变化。‘电子耳朵’收集的振动数据和测温仪捕捉的温度场变化,就是我们的‘眼睛’和‘耳朵’。王海学弟,你负责的数据融合模块,必须能把这两类异源信息有效关联起来,生成对轧制状态的最优估计。”
王海摸了摸鼻子,指着自己绘制的数据流图:“吕工,关联算法我参考了卡尔曼滤波的思路,但咱们人手有限,计算起来太吃力了,迭代一次要好久,咱们的计算机也还没安装好,就算安装好,也算力有限。我在想,能不能先用简化模型,重点保证关键状态变量的跟踪速度?”
吕辰对于研究所这个还没安装好的计算机,也不抱什么希望,还没安装好,计算任务就已经排到了一年之后。
“思路是对的,但不能过度简化导致失真。”吕辰拿起粉笔,在旁边的小黑板上画了起来,“我们可以分层设计。底层用快速响应但精度稍低的算法保证实时性,上层用更复杂的模型进行周期性校正。记住,我们的目标是让轧机‘感知’后能‘调整’,反应速度是关键。下午我们去车间,用实测数据验证一下你的简化模型边界。”
接着,他又走到负责“可编程逻辑控制器概念设计”的两位学弟,赵青和刘跃文身边。
他们的桌上摊开着控制电路原理图,旁边还放着几个手工焊接的、布满晶体管和阻容元件的实验板。
“吕工,时序逻辑部分基本调通了,用脉冲电机作为输出模块的驱动验证也成功了。”赵青语气带着兴奋,指着实验板上几个有节奏闪烁的小灯,“但是要实现‘软接线’,用指令代替硬连线,存储器和指令译码部分遇到了瓶颈,现有的磁芯存储器体积和速度都难以满足复杂顺序控制的要求。”
吕辰拿起那块沉甸甸的实验板,仔细端详着上面密密麻麻的飞线。
“我们不能一步登天。初期目标不要定得太高,先实现最基本的逻辑运算、定时、计数功能,指令集做到最精简。存储器问题,可以考虑用小容量磁芯或者甚至用延迟线记忆作为过渡方案。重点是把‘程序存储、顺序执行’这个理念实现出来。这才是对继电器控制模式的真正革命。”
他放下实验板,目光灼灼地说道:“想想看,以后修改生产线逻辑,不再需要电工们爬上爬下重新接线,只需要在终端上输入新的程序代码……这才是我们迈向智能化的基石。”
他点出了问题的关键和突破方向,赵青和刘跃文茅塞顿开,又开始埋头重新修改设计方案。
一上午的时间,就在这样密集的巡查、讨论和方案优化中飞快流逝。
吕辰如同指挥官,协调着大家的思维旋律,确保“自适应控制系统”和“可编程逻辑控制器”这两个极具前瞻性的项目,始终沿着正确的轨道稳步推进。
中午,和王卫国等兄弟们在食堂吃了几口饭,吕辰甚至没回办公室休息,又快步走向位于研究所早期实践基地的筒子楼。
这里,现在是“工业次生能源利用实验室”的临时大本营,联合项目组的第三期旗舰课题,在此进行理论攻坚。
相比于研究所主楼的“洁净”研究环境,吕辰还是更喜欢筒子楼里粗犷而热烈的“工科”气息。
楼道里堆放着各种管道阀门、绝缘材料,空气中有淡淡的煤烟和金属切割的味道。
大办公室里,来自哈工大、西交大、武水院的几位专家正围着一张巨大的系统图激烈讨论。
吕辰悄声进入,在一旁坐下,专注地聆听着。
争论的焦点集中在微电网架构上。
哈工大的陈教授坚持采用较高电压等级传输以减少线损,武水院的张副教授则担忧由此带来的变电站投资激增和安全性问题;西交大的王教授则更关心发电后低温尾气热量的高效整合,避免直接排放造成的能源浪费。
各方观点鲜明,矛盾凸显,这正是跨学科项目的典型特点——每个领域都有自己的最优解,但整合时却难免冲突。
小吕来了!哈工大的陈教授眼尖,看到了坐在后面的吕辰,立刻招呼道,正好,快来听听。我们这微电网架构争论不休,你们那边废热收集和前端整合进行得怎么样了,干脆你先系统汇报一下你们设想的废热收集与初步整合方案,给我们定个讨论的基调和边界条件?
吕辰闻言,知道这是要他先明确能源的可行性与约束,便不再谦辞,起身走到图纸前。
各位老师,吕辰语气沉稳,关于废热收集与前端整合,我们初步的构想是基于轧钢厂现有的烟气系统和冷却水回路进行分级回收……
他条理清晰地阐述了高温烟气、中低温冷却水等不同品位废热的收集路径、可能的换热器选型原则、以及初步的热力参数估算。
接着,他重点提到了一个关键设想。
对于收集到的中低温热源,特别是发电后的低温尾气,我们认为不能简单视作,而应定位为低品位热源。我们初步建议,在系统前端,设计一个专门的低温热源集成换热站
他拿起铅笔,在图纸上示意性地标注了一个区域。
这个换热站的核心功能,是将尾气等低品位热量与区域供暖的回水进行高效换热,提升回水温度后,再送入主管网。这样既能最大化利用余热,又能避免低品位热源直接冲击主供热系统的稳定性。当然,这个换热站的控制逻辑,必须与我们后续讨论的微电网能量管理系统实现紧密联动,根据实时的发电负荷和供热需求进行动态调节。
这番关于低温热源集成换热站的阐述,为后续的讨论提供了一个具体的技术锚点。
至于微电网的电压等级问题,我倒是有点想法,说出来大家参考一下。
吕辰顺势将话题引向争论的焦点:基于废热分布和负荷特点,我们或许可以考虑一种分层架构。在厂区内,靠近余热锅炉和发电机组的核心负荷区,采用稍高电压等级,以减少骨干线路损耗。而延伸到家属区等末端负荷区域,则采用标准低压配电,以兼顾安全性与经济性。具体如何划分层级、确定电压,可能需要我们做一个详细的负荷分布和潮流计算,找到那个最优的经济技术平衡点,而非单纯追求某一指标的极致。
他提出的分层微电网和明确的废热前端处理思路,让几位专家眼睛一亮,开始围绕这个更具工程可行性的框架,讨论起分层的具体边界、联动控制的接口定义等更深入的问题。
吕辰则适时地提出一些能量管理系统对源、网、荷协同控制的具体需求,确保能源系统的各个部分能够有效联动。
在次生能源实验室待了将近两小时后,吕辰又马不停蹄地赶往下一个“火场”。
腕上的手表指针,已经悄然滑向了下午三点。
这次是赵老师和北大魏知远教授联名召唤。
在热处理车间的控制室里,气氛同样热烈。
“轧后超快速冷却技术”项目遇到了控制瓶颈。
“吕辰,你来得正好!”赵老师看到他,“魏教授团队建立了超快冷过程的数学模型,效果很好。但现在问题是,现有的执行机构响应速度,跟不上模型计算出的最优冷却曲线,尤其是如何与高速运行的轧制线实现毫秒级的联动?”
魏知远教授也指着黑板上密密麻麻的偏微分方程:“数学模型要求冷却强度在极短时间内根据钢板温度、速度、目标性能进行动态调整。但阀门开度、水流量的调节有惯性,存在滞后。如何补偿这个滞后,实现精准跟踪,是能否发挥超快冷技术潜力的关键。”
吕辰凝视着黑板上的方程和旁边的轧线速度曲线图,大脑飞速运转。
这又是一个典型的“理论先进,实践拖后腿”的问题。
“赵老师,魏教授,”他思索片刻后开口道,“解决这个问题,可能需要从控制和执行两个层面同时入手。”
“控制层面,我们不能完全依赖基于严格数学模型的最优控制。可以引入一种‘前馈-反馈’复合控制策略。”他拿起粉笔,在黑板上画了起来,“利用轧线速度作为前馈信号,提前预测冷却需求,预先调整阀门开度,补偿大部分的系统惯性滞后。同时,利用红外测温仪实时检测钢板出炉后的实际温度,作为反馈信号,对前馈控制进行微调校正。这样既能响应速度,又能保证控制精度。”
“执行层面,”他转向赵老师,“我们需要对现有的冷却水调节阀进行评估,如果响应速度确实无法满足要求,可能要考虑定制更高响应速度的液压或气动执行机构,或者优化阀门的结构设计。”
他将复杂的控制理论用工程化的语言清晰地阐述出来,并给出了切实可行的技术路径。
魏教授频频点头,对吕辰能如此快速地将数学模型转化为工程控制方案表示赞赏。
赵老师则立刻开始琢磨哪些老师傅能加工出响应更快的阀门。
等吕辰终于从这个小会议室脱身,窗外已是夕阳西下,落日的余晖将研究所大楼的轮廓染上了一层温暖的橘红色。
他揉了揉有些发胀的太阳穴,这一天的高强度、多线程工作,即使是他,也感到了一丝疲惫。
依然没有直接回办公室,而是折返回了自动化控制研究中心。
“轧制过程自适应控制系统”项目组的六位学弟,依然还在挑灯夜战,显然是在抓紧时间验证和修改方案。
看到吕辰回来,几人都有些惊讶。
“吕工,您还没回去休息?”
“来看看你们进度如何。”吕辰笑了笑,拉过一张椅子坐下,“遇到新问题了?”
几位学弟立刻围拢过来,七嘴八舌地提出了下午验证模型中遇到的新困惑。
吕辰耐心地听着,迅速抓住了几个共性的思维误区。
他没有直接给出答案,而是在白板上画下了系统的关键耦合关系图,“大家的问题,根源在于把A系统和b系统的动态过程孤立看待了。看这里,这个参数的变化,会通过这个通路,直接影响你们认为孤立的那个节点。”
他点出了问题的本质,“重新建立这个联合仿真模型,把这两个耦合关系加进去,明天我们再看结果。”
疲惫似乎在他投入技术讨论的那一刻便悄然消散,眼神重新变得专注。
窗外的天色彻底暗了下来,研究所各处的灯光依次亮起,如同星火点缀在渐深的夜幕中。
直到晚上八点多,吕辰才和学弟们一起离开了实验室。
推着自行车,走在回宝产胡同的路上,晚风吹拂,带来一丝凉意。
又是充实而忙碌的一天,虽然疲惫,但是也很满足感。
他也想专注于某一项研究工作,但是按刘星海教授的要求,他必须像一名技艺精湛的织工,在不同的技术经纬之间穿梭,将理论与实践紧密地编织在一起,努力勾勒出工业自动化与未来的壮丽图景。
这条路充满挑战,但每一步都必须踏得坚实,每一天都意义非凡。