设备优化设计

设备优化设计（共11篇）

设备优化设计 篇1

摘要：本文针对风力发电设备的设计研究, 理论联系实践, 采取因地制宜的策略, 对创新风力发电设备的优化设计, 做好设备品牌管理进行了论述。

关键词：风电发电设备,优化,设计

0 引言

随着经济的发展和社会的不断进步, 人们的生活水平逐渐提高, 居民的用电需求增加, 那么电力的供给成为一个重大问题, 如何做好居民用电的正常供给, 保证居民生活质量是目前关注的焦点问题。风力发电设备的出现不仅提高了发电的效率, 而且无污染、促进节能社会的发展, 因此, 对风力发电设备的优化设计研究更显得具有现实意义。

1 风轮机的不同等级

因为风轮机的功率和风速成正比, 所以对风轮机进行合理设计, 首当其冲考虑因素就是风力发电设备的具体场址、考虑地域特色, 包括当地的地理环境和风情、当地的气候变化和风速等。根据相关规定, 我国的风轮机分为五个不同的等级, 前四个风轮机的风速规定分别是50m/s、42m/s、37m/s、30m/s。第五个等级的风轮机比较特殊, 高于第一等级, 风轮机的强度大、耐久性高、对第五个等级风轮机的界定根据不同的风速和风的变化情况而定[1]。

2 风轮机的效率问题

风轮机的功率计算是风速、旋转圆的面积、空气的密度和功率, 四者相乘的积。近些年来, 高效率叶片不断开发和应用, 旋转装置的消耗和损害逐渐减小, 风电机的效率达到0.45左右。输出功率取决于风轮机的周速比。当T值不断接近数值6的时候, C值大约是0.6, 这个数值是风轮机理论上应该达到的效率。但是实际中的风轮机效率呈曲线状分布。只有是大容量、大规格的发电设备才会采用规模化的风场, 这时候的设备台数就很多。在评价某台发电设备效率时要充分考虑风轮机的风流问题, 因为风的流速对风轮机的效率有很大影响。另外还要考虑到电网系统的输电效率等[2]。

3 风轮机的风速限制

很多风力发电设备在还没有投入使用之前, 就被强风或者是其他因素损失不好。因此要设备的设计阶段就要考虑设备机组的零件能够承受的最大压力和风速问题, 不至于在投入使用前遭到损坏。一般的做法是通过气象台的报告数据和风情风向来决定设备的设计, 也可以向气象机构咨询情况, 一定要根据具体的自然环境设计发电机, 否则制造出来的设备无法使用, 浪费了资源。选择发电机承受的风速压力时, 要充分考虑设备的安全余量, 因为风力和风速成正比, 如果风速过高, 设备的承受能力就增强, 带来的成本投入就比较高。反之, 如果设备的性能和承受的风速压力较低, 就会影响安全运行。因此要进行综合考虑, 折中方式进行设计。根据相关规定, 风力设备能够承受的最大风速是由五个风速标准决定的。现代化的不断发展, 使得风电机组的设计完全采用自动化完成, 如果台风来临, 设备受到感应, 根据风情的变化, 设备会将情况反映到电脑上自动做出回应。这样减少了台风来临时对设备造成的损失。[3]即使如此详细的考虑, 也不可避免的由于强风强降雨的原因导致树木等物品的飞落砸到发电设备, 对设备造成损害, 所以要尽量保持设备的设计完整。

4 发电设备的造价和电价问题

风力发电设备的具体建设费用和运输的道路、操作中使用的配电线路以及其他设备相关。如果对其他因素进行有效地控制, 只是单纯的增加设备的容量或者是设备的数量, 那么风场的总容量就会扩大, 从而降低了投入成本, 减少了建设费用。大量的实践表明:如果设备的容量达到250kW, 那么建设的费用为4万元/kW;如果容量增加到3 000kW, 建设的价格就会降到1.6万元/kW, 如果容量更大, 建设费用会降到更少。因此, 风力发电设备的发展方向是朝着大容量进行的。一般而言:发电设备的建设费用主要包括这几项:一是发电机组的费用, 占到百分之七八十;二是电气设备购买费用, 这个占到10%左右;三是建设的土建工程费用找到5%左右, 另外还有电力的消费花费, 工程的管理费用等。从上述可以看出, 发电机组的费用占据重要的位置, 因此要减少投入成本就要想法设法减少发电机组的消费, 通过降低建设费用, 最终达到降低售点的价格费用, 有利于电力行业的竞争。

5 发电设备的机型对比

从发电设备的结构上看, 风轮机分为水平轴、垂直轴。从结构型式上看, 风轮机主要有和2种。水平轴又分为螺旋桨型、船帆翼型和多翼型;垂直轴分为宽翼型、灯笼型和半圆筒型。老式的风轮机构造是4个叶片, 价格在一万元左右。灯笼型的发电设备叶片是圆括号, 在美国和中国普遍使用, 陀螺翼型的风轮机主要用在中国市场。大型的风轮机组采用的是螺旋桨型号, 水平轴式的风轮机比垂直轴多。从动力学理论来分析, 垂直轴式风轮机具有这样的优点:机子的性能和风向的变化没有多大的关系。机组的各种配置不受到高空高度的影响, 这样的好处便于设备的优化设计, 缺点也比较明显, 需要增加材料的使用, 需要比较大的开支。水平轴型号的风轮机应用也比较广泛, 但是随着风向和风速的变化对设备的直径影响很大。

6 发电设备的叶片数目

多数的风电设备是2到3个叶片式的风轮机。从本质上来说, 两者没有太大的区别, 但是三叶片的风轮机的周转速度比较低, 2片风轮机的周转速度比较高。因此实际的操作和使用中要采用适当的方式处理, 随机应变、因地制宜。同时在保证质量的同时降低设备的成本投入和资源的节省, 实现电力行业的节能化、高效化发展, 走可持续发展道路。

7 结论

现实经验告诉我们, 实用的电力设备开发和设计要重视实际需要, 根据实际情况的不同量体裁衣, 不仅要考虑成本的投入, 更要注重质量的提升, 保证电力设备的设计符合发电的要求, 确保设备的安全可靠, 风力发电设备的生产要能够满足居民的供电需要, 保证社会的平稳发展。只有如此, 才能保证风力发电行业在市场中立于不败之地。

参考文献

[1]张登峰, 郝伟, 郝旺身, 董辛文.模糊理论在风力发电设备状态评价中的应用[J].机械设计与制造, 2011 (11) :75-76.

[2]杨荣斌.国内外海上风力发电设备产业发展新态势及启示[J].华东科技, 2012 (1) :48-50.

[3]杨钦慧.风力发电设备的灾害对策[J].电机技术, 2010 (3) :60-61.

设备优化设计 篇2

关键词：新技术；环保设备；设计；优化；浅析

在当前社会经济的快速发展过程中，同样出现了诸多环境问题。而经济的发展为人们提供了物质文明与精神享受，但是，也对自然环境造成了前所未有的压力。因为我国的人口基数很大，所以，人均土地面积以及资源的占有率不高，水资源紧张。而基于经济发展与人口快速增长，对资源的需求也随之增加，为此，开采力度也不断加大，废气与废水的排放量逐年增加。人们自身环保意识的薄弱，也同样突显了环境问题。在此背景下，绿色、循环与低碳发展成为我国经济发展的重点，需要积极树立这一环保理念，对生态环境予以改善才能够实现国家的可持续发展。而充分利用新技术对环保设备予以全面优化，使得废气与废水排放量减少，实现自然资源利用率的有效提高，保证我国的可持续发展。

一、环保设备的应用现状分析

自上世纪九十年以来，环保设备逐渐在我国国内应用，而在长期的实践过程当中，环保设备也得到了全面完善与改进。目前，在服务与技术等多个方面，我国环保设备都已经得到了长足发展。目前，在工业污水以及空气污染方面的治理力度较大，然而，在其他方面治理的力度并不大。其中，固体废弃物与噪音污染环保设备在总环保设备中所占比例极小，只有空气污染与工业污水质量方面的比重超过一半。然而，在世界范围内.日本、美国以及欧洲发达国家是环保机械产品最主要的国际贸易市场，而且，国内市场的国外技术产品占有率也居高不下。我国在环保设备技术中，始终采用的都是国外技术，同时，国外环保设备在国内市场占据较大比重，即便国产的设备具有一定优势，然而，却始终没有占据中国市场的较大份额。为了积极地推动环保设备的研究与发展，已经逐渐加大投资的力度，并且重视环境治理与环境设备优化工作。近年来，在对外出口环保设备领域，我国取得了理想的成绩，转变了以往单一出口单机的方式，实现了单机与成套设备共同出口。然而，基于我国环保设备发展角度分析，目前我国的环保设备始终处于初级阶段，并且在政府投入与市场经济影响作用下，积极地促进了环保设备的进一步发展。

二、环保设备优化设计

在环保设备设计过程中，为了保证其具备一定的市场优势，需要积极引进国外先进技术，并且与我国国情进行结合，实现设计的全面优化。

（一）与环保要求相吻合

在环保设备的制造过程中，所选择使用的原材料一定要能够降解且污染程度不高，能够回收再利用，与此同时，尽可能降低对环境造成污染的原材料使用，积极寻找替代品，在环保取材方面始终贯穿可持续发展的理念。

（二）与结构简洁要求相吻合

在设计环保设备的过程中，一般需要保证简洁，使得设备自重有效减轻，并且延长其实际使用寿命。另外，还应该重视设备低振低噪音方面的设计工作，这样就能够有效避免因振动而使仪表盘不准确现象的发生。针对降低噪音方面，则可以将隔音材料安装在设备上，进而降低噪音的污染。

（三）与人性化设计要求相吻合

在设计环保设备的过程中，一定要始终遵循以人为本的原则，对室内材料的使用进行控制，特别是要具备减震保温与环保的功能，更加方便与舒适，使得操作人员的工作舒适度得以提高。

（四）遵循外观精美原则

在城市形象方面，环保设备发挥了关键性的作用，而且能够充分地彰显市政建设水平。为此，在对环保设备进行设计的过程中，应当保证外观精美，并且选择最佳颜色。其中，绿色是最佳选择，能够体现出环保意识，在环保标识中，可以适当地使用黄色与白色，将其作为辅助颜色。但是，值得注意的是，一定要保证环保标识的简洁性，更好地协调周围环境，进一步增强人们环保意识。

三、基于新技术的环保设备优化设计

（一）水力透平技术

在环保设备透平轴之上安装水力透平装置，属于回收装置，叶片是沿着圆周均匀排列，而主要的原理就是利用透平装置将流体所具有的能量，由流体能量转变成动能，充分利用动能来对叶片进行冲击，实现叶轮的转动目标，最终驱动透平轴的转动。对水力透平技术的合理利用，使得废弃物排放量有效减少，充分地体现了环保功能，与此同时，还能够合理利用剩余能量。为此，这种新技术在很多发达国家广泛应用，并且经济效益十分理想。然而，目前我国所采用的能量回收方式始终是反转泵，其回收效率不高，无法满足当前经济发展需求，所以，将水力透平技术应用在环保设备中是未来的重要发展趋势。

（二）现代化自控技术

在工业快速发展的背景下，对水资源造成了严重污染，而大量工业废水的排放也同样对水资源产生了严重影响。为此，在环保设备的设计过程中，需要处理的重点内容就是工业污水，这与国民经济可持续发展以及人民群众的身体健康具有直接联系。在对工业污水进行处理的过程中，应当始终遵循经济合理的原则，确保节省成本，且在操作与管理方面更加便利，将节能降耗作为重要原则。然而，现阶段，在对工业污水进行处理的过程中，处理力度严重不足。考虑到我国当前实际情况，亟待解决的问题就是要运用新技术，对环保设备进行全面优化，进而全方位处理污水。但是，因为我国工业种类较多，所以，对于污水种类与成分需要进行全面考虑，并采取不同的污水处理方法，保证能够开展自动化管理。在此基础上，应当严格控制气味与噪声，降低其对于环境带来的影响。尽可能保证所选择的污水处理措施具有无污染的性质，以免在污水处理的过程中出现其他污染问题。

（三）控制技术

所谓的控制技术，是单变量控制技术。其中，最佳控制技术就是多变量控制技术。在此系统当中包含了特定子系统，也可以是在系统的内部涵盖基于设备且协调的数字模型。最佳控制技术不仅要具备软件和智力技术，同时，需要保证其不会带来污染。由此可见，最佳控制技术属于绿色高科技产品技术。在对优化控制技术进行合理运用的基础上，能够有效地保证系统与其子系统运行的正常。

结束语：综上所述，在国民经济发展的同时，人口基数也随之增加，使得环境问题逐渐突显出来。而环境保护处于不断变化的过程中，同时也处于始终前进的状态。而经济发展和环境保护存在矛盾的同时，也是协调统一的，属于共同发展的整体。而现阶段，我国正处于工业化的中后期，所以，环保工作十分严峻，为了更好地实现经济可持续发展，保证人与自然的和谐相处，就一定要贯彻并落实环境污染治理工作，将新型技术应用在环保设备的设计工作中，对其予以全面完善与改进，严格处理废气与废水的排放量，使得能源利用效率得以提高，对生态环境予以改善，实现经济与自然的和谐发展。希望通過对新技术应用在环保设备设计工作中的研究，全面优化设计工作，全面保护生态环境。

环保设备设计的优化方法初探 篇3

因此, 在面临环保节能压力增大和能源供应紧张的挑战之下, 积极响应节能减排号召, 落实降耗环保工作具有十分重要的意义。

一、系列化和标准化

环保装置主要包括固体废物处理装置、水污染治理装置、空气污染治理装置、放射性与电磁辐射处理装置以及噪声控制装置等等。在固废、废水和废气方面的设备集成和系统优化需要重点考虑。

单就某一个单元的设备而言, 各国之间制造水平差距不大, 方法大体一致, 但是涉及到系列化和标准化上却不能相提并论, 我国大型工厂机组的核心技术一般都是从其他国家引进的。虽在实际工艺过程中, 产生的各种粉尘具有不同的特性, 其排放量也有多有少, 但处理粉尘的设备其主要原理上大体一致。例如电除尘的机理在于, 当阴、阳两极放电时会产生带电离子, 在与粉尘碰触后形成带电的结合粒子, 从而使粉尘被静电力推动而到达阳极板和阴极线并附着上面, 进而释放出电荷。等到堆积了一定量的粉尘而影响进一步除尘时可使用振动敲击装置, 粉尘在振动力的作用下掉落到收集装置中, 气体因此可被净化并通过出风口排入大气。布袋除尘器利用的是滤布的过滤作用, 当含有粉尘气体经过滤袋时, 一些小颗粒的粉尘即使能穿过滤布的空隙, 但通过碰撞、吸附等各种作用, 使其仍然可以在滤布表面产生堆积现象而达到气尘分离的目的, 堆积的粉尘就可使大多数超细粉尘也被阻挡在滤料表面, 沉积到一定厚度时, 使用清灰装置进行清除, 使滤袋能够循环利用, 达到气体的净化的目的。

在设备结构设计上实现系列化、标准化, 既减轻了设计师重复工作的负担, 又可以推广设计经验丰富的工程师的理念, 进而减轻了因经验不足引发的风险。因此, 研究并广泛应用标准化和系列化的环保设备, 是目前实现系统技术优化的重要举措。

二、设备节能选型

在进行设备处理技术优化以及各种型号的系列化和标准化的同时, 要创造出利于用户的选型的条件, 易于完成适合设备组装的模块化、专业化的的流水作业。如电除尘器的间距、有效高度以及相应的电场有效宽度和长度等, 形成的不同型号的设备处理能力会有所不同, 根据自身情况调整出最优的组合。为了实现贯彻落实科学发展观, 促进产业升级, 发展循环经济的目标, 企业应当从节能环保及经济等各方面考虑, 在设备选型上为用户设身处地着想, 以提高用户的经济效益为准则, 挑选出低能耗、高效率的设备。

三、控制技术优化及应用

(一) 控制技术优化

一般情况下, 单变量的控制技术其系统之间无法有效进行相互协调, 而多变量的控制技术通常都具有子系统, 并且系统内部可以进行设备协调, 以便系统正常稳定地运行, 通过数学模型预测来达到这个目的, 并确立优化控制目标。这种优化的多变量控制技术主要特点就是拥有软件和智力技术, 不产生污染也不消耗资源, 称得上是一种高科技环保产品。优化控制技术可以有效协调系统设备并确保其运行得到保障, 但控制技术并不简单的意味着通过计算机控制, 计算机只是一个进行操作控制技术的平台, 只是一种常规的控制系统。

当除尘设备节能效率达到最高的时候, 也就意味着环保质量达到最佳。因此, 优化设计设备结构、减少浪费, 在配制选择上达到最佳, 充分利用优化控制技术才能确保环保和节能, 提高除尘效率, 减少空气粉尘排放, 降低环境污染和能源浪费。因此采用优化控制技术是一项能够大幅度提高除尘设备的综合效率, 降低空气污染, 实现空气净化的有利措施。

(二) 环保设备自动控制

连续监测并计量设备的出入口参数, 并将结果反馈到整个处理系统以便进行调节和控制, 保证设备正常运行, 这是自动控制的作用所在。另外, 它还需要能够将整个系统的操作参数清楚显示的显示装置, 当出现错误时可以及时的发出预警信号, 便可以预防设备运行不正常带来的较大的不利影响, 是一项十分有必要的措施。再有, 设备运行中不仅要注意通用的接点和要素, 与环保相关的控制和显示也应当特别关注。另外, 我国在环保监管设施方面也在积极进取, 不断完善和改良, 因此需要将相应的自动传输接入口嵌入在设备控制中, 以便随时与环保部门联络, 应对突发的污染事故。

四、总结

通过采用新技术及环保装置优化设计, 可进一步降低成本和投资, 并有效提高设备工作效率。通过综合分析已出现的问题, 可避免以后环保装置在设备选型、运行控制方面出现相似问题, 从而降低出现突发状况的概率, 确保机组长期稳定运行。

摘要：我国经济的不断发展, 给赖以生存的环境带来了一定影响, 因此应当不断优化环保设备, 提高能源利用率, 加强对各种污染物的处理。本文概述了环保设备的系列化和标准化, 重点对环保设备节能选型系列化、标准化和优化控制技术以及应用进行了讨论。通过讨论和研究选出最佳的优化方案, 实现环保设备的优化。

关键词：环保设备,设计,优化

参考文献

[1]崔凤莹.环保设备设计的优化探讨.中国新技术新产品, 2012.

[2]周国虎.关于环保设备设计及发展探析.科协论坛:下半月, 2012.

设备优化设计 篇4

一种基于遗传算法的设备备件配置优化方法

针对备件费用与备件保障度的平衡问题,提出一种设备备件配置优化模型.采用遗传算法进行求解,在求解过程中,运用自适应的交叉、变异策略,提高算法的精确度,并通过举例验证算法的`有效性.

作 者：王家鹏 高崎 王宏焰 徐志伟 WANG Jia-peng GAO Qi WANG Hong-yan XU Zhi-wei 作者单位：军械工程学院,装备指挥与管理系,河北,石家庄,050003刊 名：兵工自动化 ISTIC英文刊名：ORDNANCE INDUSTRY AUTOMATION年，卷(期)：28(10)分类号：O232 TP301.6关键词：备件 优化 遗传算法

优化烟草制丝设备提高烟丝质量 篇5

【关键词】烟草；制丝设备；现状；方法

目前，我国在烟草制丝方面的水平在逐渐提高。制丝是卷烟生产过程中非常重要的一部分，它的好坏直接决定着卷烟的整体质量。提高卷烟的整体质量关键是要提高烟丝的质量，而要提高烟丝的质量就要不断的去优化烟草的制丝设备。本文将以烟草制丝设备为研究的对象，之后分别从烟草制丝设备的概述，烟草制丝设备的现状以及优化烟草制丝设备的方法三个方面进行详细的阐述。

1、关于烟草制丝设备的概述

近些年来，我国烟草制丝设备的制丝水平在不断的进步和发展。卷烟的生产核心是质量，生产的关键是工艺，生产的基础是原材料，生产的保证是生产设备。

烟丝的生产质量和生产技术直接影响着卷烟的整体质量，而烟草制丝设备的技术水平决定着烟丝的质量，同时烟草制丝设备也是制丝生产的制约性因素，只有熟悉掌握烟草制丝线的加工步骤，才能更加有效的对制丝设备的技术做出分析，从而实现烟草制丝设备的不断优化。

目前在我国，烟草制丝线的一般步骤是：第一，把加工过后的烟片、烟梗分别做回潮、加料、切丝以及烘丝的处理；第二，把烟丝依据相关的工艺步骤要求加以掺配和加香；第三，完成各种配方的烟丝加工。

2、目前烟草制丝设备的现状分析

经过近些年来对烟草制丝设备的不断改造，制丝线的工艺水平得到了很大的发展，很大程度的降低了卷烟的耗叶量，同时焦油的含量也在不断降低，生产效率和生产质量也在不断提高。

目前，为了能够实现烟丝的生产与销售相协调，我国的烟草制丝设备已经有了很大的进步，比如说：像烘丝机和切丝机这样难度系数比较大、技术含量很高的制丝设备在不断的被我国烟草企业使用。可是近些年来还有绝大多数的烟草企业的烟草制丝设备，根本没有做大范围的技术改革，因此从整体上来看，我国的烟草制丝设备的技术水平与国际发达国家的技术水平相比还有一定的差距。现在，一些烟草企业已经对卷接包做了进一步改造，同时投入大量的资金引进了先进的技术设备，水平相对较高，下一步就要着手对烟草制丝设备进行改造和优化。

3、优化烟草制丝设备的有效方法

3.1对新设备进行开发和利用

对现有的一些机器设备做进一步的改革，同时加快对新仪器和新设备的研究。目前我国的卷烟质量与国际上比较发达的国家相比，相对比较的落后，而烟草生产线这一环节是影响卷烟质量和水平的主要因素之一，为了能够进一步降低能源消耗，不断提高烟丝的膨胀率，必须要对烟草的制丝设备和工艺进行加工和改造。

在对相关设备进行改造过程中，其对技术的改造一定要和实际的生产相符合，用制丝的设备来保证烟丝工艺的合理化，另外，在生产烟丝的过程中要不断的对设备进行升级改造，在烟草加工的传统工艺和新工艺进行转换过程中，还要对烟草制丝设备的操作以及保养的水平做出提高。

目前在生产卷烟的过程中，制丝设备一般只能对叶丝或者梗丝进行单独处理，所以在使用高膨胀和干燥设备时，在使用效果上面的差别就很大，另外运行的成本很高，在设备上的资金投入较大。针对这个现象，开发出了一种新型管道式烘丝机，这种设备采用的是管塔相结合式的干燥管道，通过对干燥管道的有效长度和气料比的全方位提高，很大程度的降低了烘丝的温度，同时利用在低氧环境中的过热蒸汽对梗丝和叶丝迅速进行膨胀以及干燥定型，从而显著改善膨胀后的梗丝和叶丝的质量。

3.2辅助设备的利用和改造

当生产条件允许时，要时刻坚持技术上的进步，不断提高技术上的科技含量，按照设备的布局和原材料的来源，对运送烟草网孔的形状进行改变，比方说：梗筛分腰形孔以及叶片型状的月牙孔等；还可以改变管道使用的风送，设备的使用频率和振幅会相应的增大；为了能够让筛网的效率提高，确保筛网的通畅，可以在加料前把6毫米以下的烟草碎片筛选出来，利用皮带的运输方法加到烘丝之前。

目前掺配柜中使用的制丝工艺，是未来制丝设备改造的趋势，通过这种办法可以提升烟草的整体质量、味道以及烟草的安全性。对辅助设备的有效利用是优化烟草制丝设备的一个大方向。

3.3使用设备分组加工

近些年来，随着我国经济的不断发展，国家和社会对烟草制丝设备技术水平的要求也在不断提高。在制丝过程中可以采取分组来加工，制丝生产线的分组加工主要分为：叶片的分组加工、叶丝的分组加工以及叶丝的混配等。把加工过程中的一些半成品进行分组，同时按照烟草制丝设备不同的使用方法，把每个阶段的烟叶、叶丝及叶丝的混配进行分别加工。它的主要特点是运用各种措施以及加工的方法，对不同原料和机器设备分组进行加工，这样不仅可以对其口感品质进行改善，还可以对烟叶的异味和刺激性进行减弱，从而提高烟草的使用价值；另外，保证卷烟的品质，焦油量的减少，可以降低对人体的损害，同时还可以保持和提高烟叶自身的功能，很大程度的提高各种机器设备在生产过程中的配合程度。使用各种工艺加工的方法、设备以及加工技术对烟草分别进行处理，能够得到更加高品质的烟丝。

3.4优化烟草制丝设备的管理

对烟草制丝设备进行优化的同时，还需要建立一个相对健全的设备管理制度。根据不同设备的工艺参数，去制定不同的设备操作以及保养的要求，体现在管理制度以及所有细节规范当中，从而让机器设备能够长期的处于健康的运行状态，在监控自动化以及智能化水平不断提高的前提上，建立一项立体化管理的网络制度。

按照烟草制丝设备在操作以及保养上的难度系数以及运行的情况，对三级保养的规范进行完善，把之前按类编制的机器设备改成按工序进行编制，同时还要规范好其它各种辅助的设备。不断对操作规范进行完善，规定出保养的步骤，对设备采取过程保养、日保以及轮保，在卷烟整体质量得到满足的前提下，对保养的顺序做好合理化的安排。另外，机器设备的保养要从基础开始做，确定保养的标准以及考核机制，同时还要加大考核的力度。

4、结语

综上所述，文章主要对怎样才能优化烟草制丝设备进行深入的探讨和研究。烟草制丝设备的加工水平直接决定着烟丝的整体质量，烟丝的整体质量又决定着卷烟的整体质量，从而影响着一个企业的经济效益。尽管这些年来我国烟草制丝设备的技术水平取得了一定的进步，但与国际上发达国家相比仍有着一定的差距，其技术水平仍相对落后。为了能够在激烈的烟草市场中取得一席之地，烟草加工企业必须要不断的对烟草制丝设备进行优化，多去总结经验和教训，不断去创新思想，这样才能在不断的提高烟丝质量的同时提高卷烟的整体质量，从而提高企业的经济效益。

参考文献

[1]高玉梅.新型叶丝、梗丝高膨胀干燥设备的设计应用[J].烟草科技，2011（09）.

[2]刘恒.实施烟草工程的思路和建议[J].中国烟草，2012（03）.

设备优化设计 篇6

导航卫星应用设备由卫星信号接收设备、卫星信号转发设备、转发天线等组成。卫星信号接收设备使用多模天线接收导航卫星信号, 进行处理及定位解算, 将定位结果、B3中频信号、GPS中频信号、GLONASS射频信号及参考时钟信号传输到卫星信号转发设备, 并由转发设备向转发天线转发。

卫星信号转发设备对B3中频信号、GPS中频信号分别通过混频器进行上变频为射频信号, 并与GLONASS射频信号进行合路为三模射频信号, 最后经可调衰减器进行增益调节后向处部输出转发信号。

2 问题分析

2.1 卫星信号转发设备工作原理

卫星信号转发设备基本工作原理如图1所示, 该部分功能主要由卫星信号转发设备内部的转发板实现, 其中本振芯片和可调衰减器均由配置芯片通过SPI进行配置。

2.2 问题分析

在某次收星测试试验中, 发现导航卫星应用设备自身收星定位正常, 但转发天线无转发信号输出。

根据问题现象和导航卫星应用设备组成及工作原理 (图1) , 分析转发输出异常的可能原因有:

a) 卫星信号2、卫星信号3输入异常;

b) 参考时钟输入异常;

c) 卫星信号1输入异常;

d) 可调衰减器及本振异常。

利用频谱分析仪对输出射频电缆端口处卫星信号 (三路) 的转发功率进行测量, 发现各通道各频点功率值均出现异常, 卫星信号2、卫星信号3无信号输出, 卫星信号1相对正常功率约弱20d B。问题定位于衰减器及本振异常。进一步对衰减器、本振芯片、配置芯片进行测试检测, 未发现异常, 设计缺陷定位于配置芯片供电异常。

根据原理分析, 配置芯片仅需正确供电即可实现正常的配置, 由于配置芯片并未损伤, 因此定位于供电异常。测量配置芯片的供电电压为3.28V, 符合要求的3.3V的设计指标。查阅配置芯片手册和应用指南, 发现应用指南中描述配置芯片对供电输入有特殊要求, “VDDIN SLOPE (TSLOPE) must be superior or equal to 6V/ms” (输入电压的斜率必须大于等于6V/ms) , 即如果输入电压的斜率不满足6V/ms时配置芯片交可能无法正常工作, 其概率与芯片内部设计相关。

人为改变配置芯片供电斜率 (并联电容) , 问题复现。同时测试供电电路的输出电压斜率为6.2V/ms, 与配置芯片要求的供电斜率指标较接近, 在系统测试过程中, 当外部供电和负载发生变化时, 配置芯片的供电斜率将可能低于6V/ms, 从而导致配置芯片无法正常启动, 则无法实现对本振器件的正确配置, 即无法实现卫星信号2和卫星信号3的转发输出;同时可调衰减器也不能得到正确配置, 可调衰减器处于默认最大衰减值 (远小于要求值) , 导致卫星信号1射频信号输出偏弱。

3 改进设计

针对配置芯片对供电电压斜率的特殊要求, 为增加裕量和提高对供电系统的适应性, (下转第127页) 采取控制电源芯片使能端, 使输入电源达到稳定后再将电源芯片使能, 从而提升输出电压的上电斜率, 且使输出电压的斜率不受输入电源的影响, 保证配置芯片的正常启动, 提高电源适应性。

采用复位芯片进行电源使能控制。器件的封装和引脚定义如图2所示。

增加该芯片后, 当输入电压低于一定水平时, 使能引脚保持低电平, 保持电源处于关断状态;当输入电压达到一定水平时, 使能引脚将延时一定时间后变为高电平, 使能工作, 从而大大提高上电斜率, 保证配置芯片的正常启动。由于输入电压和使能信号之间存在一定延时, 即使能时, 输入电压已经达到稳定值, 因此可以保证输出电压斜率不受输入电源斜率的影响, 从而保证配置芯片可以正常启动。

改进后的产品经过试验验证, 结果表明改进设计是有效的, 问题得到解决。

4 结论

本文针对某导航卫星应用设备出现的转发输出异常问题进行分析, 发现问题是由于供电电路的电压斜率与配置芯片供电斜率的要求值较接近导致的, 采取控制电源芯片使能端, 提高上电斜率的方法解决了问题。

摘要：本文针对某导航卫星应用设备出现的转发输出异常问题进行分析, 发现问题是由于供电电路的电压斜率与配置芯片供电斜率的要求值较接近导致的, 采取控制电源芯片使能端, 提高上电斜率的方法有效地解决了问题。

干式排渣设备的优化设计与应用 篇7

干式排渣系统因节能、环保、废渣循环利用率高、操作维护方便等优势被国内外电厂广泛应用。因各电厂工况变化和燃煤偏离设计煤种较大、煤质差在锅炉运行中出现结焦严重, 灰渣量大等原因, 在系统运行中发生细灰堆积, 输送不畅, 设备出力下降等问题。经实践检验, 在输送渣量相同条件下, 输渣机爬升角度较小 (<32°) 时, 灰渣输送出力效果比较理想, 而在爬升角度较大 (>32°) 时, 细灰容易在输渣机底部堆积, 输送不畅。本文根据工程实际需要, 优化设计了大角度布置的输渣机系统。

1 干式排渣设备的工作原理与结构

输渣机是干式排渣系统的关键设备, 是冷却和输送高温炉渣的系统核心设备。高温炉渣从炉膛经渣井、炉底破碎关断装置下落落到输渣机钢带上, 输渣机在缓慢输送炉渣的同时利用炉膛负压吸入的冷空气对炉渣进行冷却。

输渣机是由电动机提供动力, 利用驱动滚筒与钢网带间的摩擦力传动使输送钢带低速运转将高温炉渣从尾部输送到头部的机械输送设备。控制部分采用变频调速系统, 依靠改变电动机的转速来调整钢带的运转速度, 调整输送能力, 适应锅炉排渣量的变化。在输渣机尾部设置有张紧机构, 通过液压系统给输送钢带提供一个恒定的张力, 使网带与驱动滚筒有足够的接触力, 防止钢带与滚筒打滑, 并能自动适应因温度变化引起的输送带长度的改变。

系统运行时, 高温灰渣下落到低速运转的输渣机上, 灰渣被输送的同时, 与锅炉负压吸入的冷空气进行逆向流动, 进行热交换。输渣机头部设置有自动控制的风门, 当检测到渣温较高时, 通过开大风门, 增加进风量来改善冷却效果。干式排渣设备如图1所示:

输渣机按照组成可以将其分为尾部张紧段、标准段、过渡段、头部动力段。在尾部张紧段和头部动力段设置有张紧滚筒和驱动滚筒, 是整个动力系统核心部件, 在每段箱体上设置有托辊、托轮、限位轮等。

输渣机设置有上下两层输送系统, 上层钢带层是输送较大颗粒灰渣的钢带输送系统, 下层清扫链层是输送细小灰粒的清扫链刮板输送系统, 用于清扫和输送落到箱体底部的细灰, 均采用变频电动机驱动低速运转。

2 输渣机的选型原则

输渣机的选型和性能指标一般遵循如下原则:

1) 输渣机的输送能力要分别满足锅炉正常渣量、最大渣量、卸载渣量的要求。输送能力一般分:正常出力值、最大出力值、卸载出力值。

正常出力值取设计煤种或校核煤种在锅炉最大出力工况下最大渣量;最大出力值, 取正常出力值的2倍;卸载出力值, 取储渣斗卸载工况或吹灰工况排渣量。

2) 输渣机的钢带宽度、长度尺寸, 以及行走速度等性能参数要满足最大排渣量工况的炉渣冷却要求。高度和角度等根据锅炉和渣仓位置综合布置确定输渣机最终尺寸。

3) 冷却风量要能实现自动调节, 以不改变锅炉火焰中心高度、不降低锅炉效率为标准来控制入炉的风量。

4) 输渣机的核心技术是输送钢带, 要求有100%的可靠性。其材料的热强性和抗蠕变性能要优良;材料副间材质匹配适当、耐磨损性能好;有优良的持久塑性和组织稳定性;在高温、高尘负载环境下保证安全、可靠、持久运行。

3 输渣机运行现状

输渣机是利用炉膛负压从钢带机头部吸入外界大气, 与热炉渣进行逆向流动换热, 将灰渣充分冷却和输送的设备。由于电厂燃煤偏离设计煤种, 燃烧工况不稳, 锅炉结焦频发, 短时灰渣量暴增, 使干渣输送系统出力不足。在系统漏风增大时, 冷却空气与灰渣逆向流动会带动细灰颗粒大量紊流, 被吹至输渣机的爬升段位置, 长期积累, 影响系统安全运行。如果输渣机角度超过32°, 细灰的回流程度加剧, 输送的细灰量小于锅炉产生细灰量, 造成细灰在输渣机过渡段底部大量堆积, 导致链条磨损、脱链、断链、甚至上下链条搅在一起的现象频繁发生。细灰堆积还压迫着清扫链刮板, 使刮板负荷增大导致弯曲变形, 严重时甚至损坏清扫链驱动系统。因此, 有效解决细灰输送问题, 是干排渣系统面临的突出问题。

4 输渣机优化设计与研究

4.1 优化设计方案比选

经多方调研和现场走访, 发现常规的干排渣设备受设备角度和锅炉负压作用, 均存在底部细灰堆积问题, 如果设备密封不好, 堆积更严重。有个别电厂采取将将输渣机箱体底部的观察窗全部打开, 靠锅炉负压将细灰吸进炉膛, 但在爬升段依然会因锅炉负压将风反吹至箱体底部, 且进入炉膛漏风系数大增, 极大影响锅炉效率, 增加燃煤量和排渣量, 干排渣机的负荷反而增加。

经反复探讨、多次攻关, 选择将输渣机从爬升段将钢带箱体和清扫链箱体分开设计, 分别加底板和盖板密封。这样, 钢带上炉渣和底板细灰可以分别从单独的箱体输送。结合现有的输送系统, 研究了三种方案并一一加以讨论和分析:

1) 方案一:气力输送细灰至渣仓

清扫链箱体从爬升段起始点后小长度分出后, 爬升到一定高度安装驱动系统在清扫链箱体底部设计一个灰罐 (约1m3) 。灰罐底部接气力输送管道, 存贮的细灰通过气力输送管道输送到渣仓仓顶。原理图如图2所示。

优点:在过渡段爬升处装灰罐, 细灰直接进灰罐, 彻底避免了底部积灰。清扫链长度变短, 节约清扫链系统的成本。

缺点:需要在灰罐位置向下挖坑放置灰罐及给料设备。同时增加了气力输送系统设备及管路, 而且气力输送系统设备及管路存在检修维护工作量。

2) 方案二:机械输送至装车系统

清扫链箱体从爬升段开始, 以小的角度 (≤20°) 分离出来。清扫链系统输送的细灰经螺旋输送机后用小灰斗收集起来直接输送至装车系统。原理图如图3所示。

优点:在过渡段爬升段将清扫链分离出来, 清扫部分角度小, 爬升段短, 细灰不易在箱体底部积灰。

缺点:增加了一台螺旋输送机, 设备成本增加。同时, 增加了故障点及检修维护量。

3) 方案三:清扫链直接输送细灰至装车系统

清扫链箱体从爬升段开始, 以小的角度 (≤20°) 分离出来。清扫链系统直接输送细灰到头部后用小灰斗收集起来直接输送至装车系统。原理图如图4所示。

优点:在过渡段爬升段将清扫链分离出来, 清扫部分角度小, 细灰不易在箱体底部积灰。没有增加其他附加设备, 输送系统简单, 经济合理。

另外, 清扫链的长度相对优化设计前的长度 (与钢带同样长度) , 因清扫链的爬升角度降低及清扫链输送出口位置的调整, 优化后的输送底板细灰的清扫链系统的清扫链长度减少, 减少的数量视清扫链系统的角度及输送出口位置确定。

4) 方案评审结论

综合对比以上三种输送细灰方案中, 各有优缺点, 但从输送效果、设备成本、干渣系统运行维护工作量几个方面综合考虑, 最优化的输送方案为方案三清扫链直接输送细灰至装车系统的方案。

4.2 箱体优化设计

底板细灰通过清扫链直接输送至装车系统采取将输渣机细灰和大渣分箱体的输送方式, 即从爬升段起点将钢带、清扫链箱体分开, 如图4所示。输渣机的上层输送大渣系统直接进渣仓, 下部输送细灰的刮板输灰系统进入小灰斗。优化设计后, 由于输灰系统相对封闭严密, 独立输送, 输灰顺畅, 有效避免了以往系统过渡段积灰引起的卡链、断链, 链条搅在一起的现象。而且灰渣分开输送后, 可以使输灰系统倾角小, 可以降至20°以下, 完全保证了系统的输送能力。但是过渡段分离时接口连接和密封问题要严密设计, 保相关系统平稳过渡。

该设计的优点是, 输灰系统独立, 封闭严密, 而且底板细灰的输送角度较小, 有效解决输送底板细灰的问题。另外, 将清扫链系统从钢带输渣机爬升段引出后, 延长至渣仓底部, 直接进入装车系统。清扫链长度比常规系统缩短。

5 工业应用情况

该项目研发的干式排渣系统的示范工程———华能黄台电厂“上大压小”热电联产2*350MW工程干式排渣系统, 于2010年8月开工安装, 到2010年12月及2011年1月两台炉先后通过了168小时试运。顺利移交用户投入商业运行。稳定运行至今, 运行维护费用较低, 干渣综合利用好, 业主反映很好。

随后, 又在山东淄博项目、安徽华塑项目、华能大连等项目中运用了分体式箱体的输渣机。通过调研目前在运行的所有项目, 设备运行稳定、可靠, 未发生底部积灰现象。

6 结语

本优化设计, 从输渣机爬升段开始, 钢带输渣与清扫链底板细灰的单独箱体分别输送, 彻底解决底部细灰堆积问题, 满足连续接受和送出高温灰渣, 极大的提高了设备的可靠性和输送力。特别是采用优化设计后的设备完全可以满足大角度输渣机和燃烧劣质煤的电厂安全稳定运行, 有效实现了超大渣量和大角度输渣机的输送, 保证干渣系统关键设备安全可靠运行。

通过样机试制工作, 掌握了设备制造技术, 全面提高干式排渣系统设计与制造技术, 为成果的推广奠定了基础。

通过工业应用, 验证了理论分析结论, 对干排渣设备的优化研究设计, 有效解决了现场运行存在的问题。应用优化设计的干式排渣系统, 运行稳定可靠, 给运行维护带来许多方便, 延长设备部件的使用寿命, 减少设备运行维护费用, 降低了售后维护的成本及管理成本。

该研究成果为国内首创, 已达到国际领先水平, 促进了行业的进步, 可以在在干式排渣系统中大力推广应用。

摘要：干式排渣系统简单可靠、维护方便, 在我国广泛应用, 为电力企业在节能、环保等方面取得了良好的经济和社会效益。干式排渣系统在工程应用中, 因工况变化、煤质参差不齐会发生细灰堆积、出力下降等问题。根据多年工程设计和应用, 对设备进行优化设计, 通过对比多种输送方案, 挑选出的最经济、适用输送方式。经实际工程应用, 优化的系统完全满足国内超大渣量机组和大角度的钢带输渣机的实际需要。

关键词：干式排渣设备,输渣机,灰渣独立输送,优化设计

参考文献

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[2]《煤炭工业标汇编》编辑委员会编.煤炭工业标汇编.煤矿专用设备卷[M].中国标准出版社, 2000.

[3]宋伟刚.通用带式输送机设计[M].机械工业出版社.

[4]张钺.新型带式输送机设计手册[M].冶金工业出版社, 2003.

[5]富通公司, 300MW机组干式排渣系统优化设计研究技术报告[R].2011.

[6]张华兰.干式排渣系统的应用优势[J].中国科技信息.2007 (10) .

设备优化设计 篇8

科学、有效的维护方案不仅降低我们电气设备的损耗, 提升设备的工作效率, 而且还能增强电气企业的管理效率, 从而提高市场竞争力, 促进发电厂的发展。

1 发电厂电气设备维护过程中存在的问题分析

我们利用我们的先进科学技术给我们的电厂电气设备带来了一次技术改革, 我们的设备采用了最新的技术进行生产, 但随之而来的是我们的设备检修和维护变得更加复杂, 当前的电厂电力设备维护技术还是有很多的不足。我们的设备维护方案需要进一步的优化, 我们的电力行业才能稳定持续的发展, 更好的为人们带去便利。下面我们简要谈一谈我们设备维护方案中存在的问题:

1.1 电气设备的维护工作不到位

我国的发电厂在近几十年数量增长速度很快, 由于没有对电厂的设备进行统一规定导致当前发电厂电力系统中设备数量众多, 而且型号不一。我们不能有代表性的对我们的电气设备进行故障分析, 所以我国对电气设备的维护工作量较大, 庞大的维护工作经常造成电气设备的维护力度不到位, 或对其的工作状态监测不足, 容易导致事故的发生。除此之外, 对于出现明显故障的电气设备的维护, 受限于我们初始的维护计划, 设备不得不带故障运行, 这样致使设备故障加重, 给电力企业带来巨大的损失。

1.2 电气设备的维护过于盲目

有很多发电厂在制定或设计维护方案时, 不考虑设备维护时的具体问题, 完全脱离了实际, 这导致我们的维护人员不能按照既定的维护方案, 仅凭以往的经验进行维护, 这种经验式的没有完整计划的维护往往会导致事故的发生。维护制度缺乏科学性, 部分电气设备维护过头, 而少部分电气设备无人问津现象较为严重。电气设备使用周期未得到很好的维护或者维护过头, 都会给电气设备带来超过既定计划的损耗, 使我们的设备工作年限大大降低, 增加了电气企业的设备成本, 也使得我们的电气系统的工作效率降低, 减少了电力企业的收入。

1.3 电气设备的维护效率低下

我国现行的电厂电气设备维护方案普遍缺少实践元素, 我们的方案制定也都脱离了设备维护的工作实践, 没有很好的去设备维护现场进行调查, 没有结合有经验的设备维护工作人员的意见, 只是参考我们的设备设计图和厂家提供的设备使用说明设计我们的设备维护方案, 这样的设计方案在实际使用的过程中就会出现诸多问题, 例如会同时安排两个设备维护人员对同一台电气设备进行维护, 没有考虑到维护的先后顺序以及同时进行维护工作时互相之间的工作干扰, 使我们的电气设备维护状况百出, 使我们的设备维护时间过长, 维护人员的工作效率低下。

2 电厂电气设备维护方案的优化

2.1 对电气设备进行严格管理制度

最优化的电气设备维护方案就是尽可能的减少设备维护的次数, 而减少设备维护的次数的最根本办法就是合理正确的使用我们的电厂电气设备。我们要制定严格的电气设备管理制度, 当我们在设备的使用过程中, 要严格遵守我们的设备使用要求和设备使用制度, 不能出现电气设备的超负荷使用, 也不能让某些设备处于长期闲置的状态, 另外我们的设备操作人员也要及时将我们故障设备上报给我们的管理层, 这样能避免我们的故障设备在使用过程中出现更大的事故, 也可以一定程度上保护我们的设备不受到更大的破坏。

2.2 严格加强电气设备的维护保养制度

我们的电力企业的电力供应是从不间断的, 这就要求我们的电力系统设备不能得到很好的保养, 我们一般的电气设备都是一直不间断的使用, 这在一定程度上完成了我们的电气设备维护保养不能进行或者是不能按计划进行, 我们设备的使用寿命大大降低。制度是管理的最好保障, 我们必须对我们的电厂电气设备制定严格的维护保养制度, 加强我们设备使用周期的合理计算, 对日常发生的小故障进行及时排查, 建立健全我们的设备维护保养章程。另外, 我们还要禁止一些非专业人员对我们的电气设备的使用, 一些非常规的操作可能会给我们的设备带来很大的损伤, 所以说一个完善的设备维护保养制度是不可缺少的。

2.3 加强电气设备的维护调试

我们的设备在安装之前应该要进行一系列的调试, 我们不能将有问题的电气机械设备进行使用, 在调试的过程中, 我们要仔细观察我们的调试过程和结果, 对于一些油面机械, 我们要观察是否有渗油的情况, 若果有渗油情况发生我们要及时查明原因, 在设备交付之前我们要把这个问题解决, 不能给后来的生产运行带来隐患。我们现在使用的电气设备一般都是大型的电缆设备, 我们的使用还会受到温度的影响, 像这样的一些设备, 我们要在适合我们厂房的温度环境下进行调试, 尽可能的让设备的温度要求和我们的工作环境温度相一致, 这样可以节约我们对设备温度控制所带来的成本, 给企业带来更大的经济收益。

3 结语

我们的生活越来越离不开电力的供应, 我们的企业对电力需求也是越来越大, 我们的科学技术要不断应用在电气设备的开发上, 但是我们在开发创新的同时还要不断改进我们的电厂电气设备维护的设计方案, 我们通过优化我们的电气设备维护方案, 可以增长我们的设备使用寿命, 减少我们的企业支出, 还能降低我们的能源消耗。因此, 我们一定要将我们的设备维护保方案尽可能的优化, 让我们的电力行业更好的服务我们的人民群众, 让我们电气行业前途更加光明。

摘要：自从我们国家施行改革开放政策以后, 我国的经济发展的速度世界瞩目, 电力行业是充分利用了科学技术创新, 使得行业内部的运作效率更高, 更好的向人们提供电力服务, 但是随着人们对电力的需求不断扩大, 我们国家的电厂电气设备负荷也越来越大, 我们设备的维修也成为了电力行业最重视的问题之一。对电厂电气设备维护方案进行优化设计, 能够解决我们现存的设备维护方案中存在的诸多问题, 提升我们电力行业的经济效益以及整个社会的经济效益。

关键词：发电厂,电气设备,维护方案,优化

参考文献

[1]徐平.有关电气设备的维护方法与实践[J].2006 (02) :13.

[2]张国明.论电力系统在检查维护电力设备时的方法[J].2008 (10) :04.

设备优化设计 篇9

1.1 价值工程的基本式

一般考虑经济效益时, 净效益是效益与成本之差, 功能隐含在净效益之中, 这样在追求净效益最大化中, 可能使功能处于不恰当的地位。

价值工程与传统提高净效益的活动的主要不同在于, 将这种关系定义为[1,2]:

式中:F为功能, C为成本, V为价值。

式 (1) 是价值工程的基本式。

价值工程的基本式的一般应用是:对研究对象, 先通过专家打分得到F和C评分值或某种方式取得它们价值量, 再转为0-1上的无量纲值, 最后算出V。如果V等于或趋于1, 认为研究对象处于比较合适的状态, 不采取行动, 否则要采取对应的行动。价值工程也可以用在方案评价选优上。面对不同的方案, 在满足需求的前提下, 以价值V作为分析指标, 进行方案选优[3,4,5]。实践上, 视功能为利益型的指标、成本为损失型的指标, 价值工程将会得到更广泛的应用。

1.2 基于价值工程的设备可靠性优化设计

视设备设计方案的可靠性为功能, 该方案在寿命周期上的费用现值为费用, 以对应的价值为分析指标评价设备之间的优劣。

可靠性是设备使用和设计中的一个重要指标, 是设备设计者和使用者关注的重点之一, 从而设备可靠性成为一个需要进行充分研究的领域。因此视可靠性为功能有其重要的实践背景。为方便, 以下称基于价值工程的设备可靠性优化设计为设备可靠性设计。

2 设备可靠性设计模型

2.1 基础数据

2.1.1 设备可靠性设计方案

设Ai为第i个设备可靠性设计方案, m为方案的个数。

2.1.2 可靠性数据

可靠性数据是计算设备可靠性设计方案可靠性的必要数据。这种数据的给出形式不一, 如可以以赋权图的形式给出数据, 也可以以图、表结合的形式给出数据。

2.1.3 费用数据

费用数据由各设备可靠性设计方案寿命周期上的费用现金流量和基准折现率组成。

2.1.3. 1 费用现金流量

取n为各设备可靠性设计方案的共同寿命周期。

方案Ai在寿命周期第t费用为:

2.1.3. 2 基准折现率。基准折现率为:

式中:ic为财务基准折现率, is为社会折现率。

2.1.4 方案可行条件

方案可行条件是对设备可靠性设计方案可行与否的约束, 其中至少包含设备可靠性设计方案的可靠性可行条件。

2.2 分析指标计算

2.2.1 功能计算

Ai的功能按下式计算:

式中:pi为Ai的可靠性, 据对应的可靠性数据算出。

2.2.2 成本计算

先计算费用现值, 再确定成本。

方案Ai的费用现值为:

方案Ai的成本按下式计算:

2.2.3 价值计算

方案Ai的价值为:

2.3 方案优劣评价准则

按价值最大准则进行评价选优:

式中:i*对应最优方案Ai*。

2.4 确定实施的设备可靠性设计方案

实施的设备可靠性设计方案是可行且可靠性尽可能大的设备可靠性设计方案。

如果没有可行的设备可靠性设计方案且必须进行设备可靠性方案设计, 应进行设备可靠性设计方案的再设计、重新核定设置设备可靠性设计方案的方案可行条件, 进行设备可靠性设计方案再评价, 直至获得可行设备可靠性设计方案为止;否则, 放弃实施设备可靠性设计方案的确定。

3 计算示例

3.1 基础数据

3.1.1 设备可靠性设计方案

设有A1和A2两个设备可靠性设计方案, 设备部件间相互独立, 其结构示意图如图1所示。

图1中a、b、c和d为设备部件。

3.1.2 可靠性数据

3.1.2. 1 可靠性约定

可靠性约定如表1所示。

3.1.2. 2 各设备部件的工作概率

各设备部件的工作概率示于表2中。

说明:p i t为Ai下设备部件t的工作概率.

一个可靠性约定对应两个设备可靠性设计方案的项目方案。

分别以A1, k和A2, k代表可靠性约定 (k) 下的两个项目方案。

3.1.3 费用数据

3.1.3. 1 寿命周期

A1和A2的寿命周期均为10年。

3.1.3. 2 费用现金流量

费用现金流量如表3所示。

单位:万元

说明:c i, k t为Ai, k下设备部件k第t年的费用现金流量.

3.1.3. 3 基准折现率

基准折现率i0=ic=10%。

3.1.4 方案可行条件

设备可靠性设计方案可靠性基准值为0.888, 无其它设备可靠性设计方案可行条件。

3.2 分析指标计算

3.2.1 功能计算

3.2.1. 1 设备可靠性设计方案可靠性

可靠性计算中的两个基本的设备要素关联形式是串联和并联。图1中b、c、d和e是并联关系, a与它们串联。

为便于计算, 设置0-1变量如下:

这样, 根据 (1) 的约定, 构造向量 (xb, xc, xd, xe) , 它描述b、c、d和e这些并联设备要素的工作状态。

以pi (x) 代表设备方案i并联设备要素b、c、d和e中有x个工作的概率, 则

又以pi (x) 代表设备可靠性设计方案Ai, x在设备可靠性约定 (x) 下的可靠性, 则

可靠性计算结果见表4。

3.2.1. 2 设备可靠性设计方案功能

按式⑷计算各项目方案的的功能, 结果示于表5中。

说明:Fi, k为Ai, k的功能.

3.2.2 成本计算

3.2.2. 1 费用现值

按式 (5) 计算各项目方案的费用现值, 结果示于表6中。

单位:万元

说明:PCi, k (i0) 为Ai, k的费用现值.

3.2.2. 2 成本计算

按式 (6) 计算各项目方案的成本, 结果示于表7中。

说明:C1, k为Ai, k的成本.

3.2.2. 3 价值计算

按式 (7) 计算各项目方案的价值, 结果示于表8中。

3.3 确定实施的设备可靠性设计方案

3.3.1 确定可行项目方案

说明:Vi, k为Ai, k的价值.

根据方案可行条件得如下可行项目方案:

可靠性约定 (1) 和可靠性约定 (2) 下的项目方案均为可行方案, 可靠性约定 (3) 和可靠性约定 (4) 下的项目方案均为不可行方案。

3.3.2 确定实施的项目方案

可行项目方案进入方案选优。

某种可靠性约定下的实施方案是对应的可行方案按式 (8) 确定出来的最优方案。

可靠性约定 (1) 下的最优方案为A1, 1, 可靠性约定 (2) 下的最优方案为A1, 2, 可靠性约定 (3) 和可靠性约定 (4) 下无实施方案。

4 小结

(1) 在价值工程原理下讨论设备的可靠性优化设计, 是设备可靠性优化设计值得关注的一个方向, 它与概率论、运筹学等学科密切相关, 进行适当的交叉研究有助于形成较为合理的实施方法。

(2) 可以对设备展开基于价值工程的可靠性优化设计, 也可以对设备的若干部件展开基于价值工程的可靠性优化设计。

(3) 可以在价值工程原理下, 通过包含设备可靠性目标的多目标分析确定实施设备方案。

(4) 注意相关数据的统计, 为后续基于价值工程的设备可靠性分析服务。

(5) 可靠性约定是设备可靠性优化设计中的重要因素, 它既是计算设备可靠性设计项目方案可靠性的依据之一, 也是形成设备可靠性设计项目方案的要素。

摘要：优化设计是设备设计中理应考虑的问题。文章以价值工程为基础, 讨论以价值为评价准则的设备可靠性优化设计。

关键词：价值工程,设备,可靠性,设计

参考文献

[1]袁春阳.价值工程[M].北京:煤炭工业出版社, 1985:3.

[2]路希逵等.价值工程[M].哈尔滨:哈尔滨船舶工程学院出版社, 1993:2.

[3]刘新宝等.价值工程在军用汽车选型中的应用[J].系统理论与实践, 2002 (5) :132-137.

[4]娄近水.基于价值工程的电厂安装起重机优化选型研究施工技术[J].2013 (10) :65-68.

[5]熊源晨等.基于价值工程的主题公园项目选址决策模型研究[J].工程管理学报, 2012, 26 (5) :28-33.

[6]许鹏辉等.机械工程可靠性优化设计[J].林业机械与木工设备, 2012, 40 (1) .

[7]张立博.探讨机械工程的可靠性优化设计[J].工程技术与产业经济, 2012 (3) (下) .

企业设备预防性维护策略优化 篇10

关键词：设备 预防性维护 优化策略 修复非新

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（b）-0211-02

近年来，随着市场全球化的发展，现代企业的市场竞争日益激烈。企业需要根据全球市场的变化迅速的作出反应，以满足客户多样化的需求，而企业的设备状态对产品质量有着直接的影响，同时设备成本也对企业的利润有着巨大影响。为此，维护设备性能以较少的投入获得高回报是保证企业经营利润的一个重要方面。

随着科学技术的进步、设备复杂性的增加以及人们对设备故障规律认知水平的提高，设备的维护技术不断创新发展。设备预防性维护主要作用是通过延长设备使用寿命来降低生产费用，避免技术事故，减少企业成本[1-2]。

1 设备预防性维护的发展现状

自20世纪50年代，人们开始更进一步的认识设备的运行机理：设备有一个从正常工作到产生磨损再到发生故障到最后影响使用安全的过程。要保证设备在使用过程中的安全可靠，应该在其故障发生前就开始预防性维修工作，形成一种以预防为主的维护理念。这种理念实质是采用预防性计划和措施将故障在发生初期就消灭掉，不用被动的等故障发生再去维修。

预防性维护的传统方法是采用等周期的检修，设备所有部件通过检修而得到彻底修复，即设备能够“修复如新”。但设备在实际的维护过程中，随着使用时间和预防性维护次数的增加，设备故障率逐渐增加，传统方法并不能对设备的可靠度进行有效改善，所以设备的预防性维护周期应随着使用时间的增长而缩短，以此保证设备的安全可靠。于是有学者提出了对设备的“修复非新”策略，该策略将设备的预防性维护周期随着设备使用时间的增长逐步缩短。目前，对于设备的“修复非新”采用最多的建模方法是调整因子法。因为该因子直接考虑到设备的可靠性和故障率，通过设备的故障率函数变化可以表示出设备的预防性修复结果[3-4]。

2 设备预防性维护模型的建立

2.1 设备故障率函数的选取

故障是指设备的零部件无法达到它规定的使用功能状态。通过对故障发生的规律分析，一般将其分为三个阶段：早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。设备在早期故障期的故障率随着时间逐步下降，这段时间的长短与产品质量有关，故障原因主要是设计和使用上的缺陷。当对此类问题进行有效处理，设备运行稳定后进入偶发故障期，故障率低且稳定。设备到使用的后期，由于零部件的磨损、老化等原因故障率又开始上升，此阶段为耗损故障期。

针对设备故障各阶段的不同特点，目前学者们提出了泊松分布、正态分布、指数分布、威布尔分布等多种故障率分布。该模型采用威布尔分布[5]。选取该函数为：

（1）

式（1）：中β为形状参数；η为生命特征参数。在威布尔分布中，当η不变，β>1时，设备的故障率为逐步下降的趋势。β=1，设备的故障率稳定趋于常量。β>1，设备故障率为逐步增长的趋势。对β和η两个参数的取值参考具体设备收集的故障数据进行数理分析而得。

2.2 建立“修复非新”模型

该文采用预防性维护调整因子法对设备进行“修复非新”建模，用预防性维护调整因子来表示设备预防性维护的效果，该因子与设备的维护成本、设备使用时长和维护的学习效应等因素有关，随着设备运行时间和维护次数的增加而变化。设备的预防性维护的修复非新模型为：

（2）

该模型中，λn为对设备进行第n此预防性维护的使用时长调整因子；ε为成本调整系数；kr为购买设备的成本；kpn为设备进行维护所花费的成本。当kr=kpn，且ε=1时，λn=1，即设备的维护成本相当于购买成本，可重新购买设备。v为时间调整系数，设备随着运行时间增长，性能和可靠性逐渐降低，对设备进行预防性维护的效果减小，调整因子值也随之减小；w为预防维护学习效应调整系数，该系数可由经验给定数值。

2.3 建立设备预防性维护模型

设定模型参数：Tn为第n个预防维护周期；λn为预防性维护的调整因子；dn为第n次进行维护后设备的等效使用时长；tn为设备维护时间；tr为设备出现故障所需修复时间。用威布尔分布来表示设备故障率分布，假定β>1，设备随运行时间增长故障率逐步增高。须通过预防性维护来提高设备运行性能。设備实际使用时长是指设备运行的时间总和，等效使用时长是考虑预防性维护对设备有一定修复效果，使该设备的实际使用时长出现回退。设定设备在进行第n次预防性维护前的等效使用时长为dn-1，调整因子为λn-1，则设备的使用时长回退量：dn-1λn-1，设备等效使用时长：λn-1（1-λn-1）。

设备在进行第n此预防性维护后的等效使用时长为：

dn=（dn-1+Tn）（1-λn）

则设备在第n个预防性维护周期出现故障次数为：

（3）

设备在设定的一个维护周期内，有效工作时间为Tn，出现故障后的修复花费时间为trm（Tn），预防性维护花费时间为tp，则设备的性能稳态可用度为：

=

（4）

以设备的性能稳态度作为优化指标取其最大，由式（4）可得设备预防性维护的周期。

3 模型验证

对某设备的历史故障数据进行数理分析，由威布尔分布的参数估计方法，得设备故障率的分布函数：

对修复非新模型参数设定如下：成本调整系数β=1，维护成本kpn=3000，购买成本kr=600000，时间调整系数v=0.005，学习效应调整系数w=0.9。则预防性维护调整因子为：

设定设备的初始使用时长do=40，预防性维护花费时间tp=4，设备故障所需修复时间tr=12，有效工作时间tn=30。

对式（4）进行迭代求解，得该设备前九次预防性维护周期，如表1所示。

由表1可知，随着设备的预防性维护次数的增加，预防性维护的周期缩短，也说明了该文关于设备预防性维护模型的正确性。

4 结语

随着先进制造技术的高速发展，传统设备维护模式很难满足企业需要，改善设备的维护技术是提升制造企业竞争力的有效途径，该文利用预防性维护调整因子构建了设备在“修复非新”情况下的预防性维护模型，并通过案例进行验证，正面模型的正确性。下一步的研究中，在对设备的维护效果方面建模，可通过混合的故障率变化规律来建立“修复非新”模型。

参考文献

[1]多小玲，包旺宁.电力系统变电运维安全管理与设备维护[J].电子制作，2015（3）：243.

[2]单志荣.铁路信号计算机联锁设备维护与管理[J].电子技术与软件工程，2012（6）：91-93.

[3]吐逊江，麦麦提.计算机设备维护的规范化管理研究[J].电子制作.2015（13）.252.

[4]石慧，曾建潮.基于寿命预测的预防性维护策略[J].计算机集成制造系统，2014，20（5）：1134-1140.

设备优化设计 篇11

半导体刻蚀工艺一般要求的压力范围为5~1 000 mT orr(即0.67~133 Pa),属于高真空的气体状态区域,而不同的工艺制程,压力要求范围也有所不同。在半导体刻蚀设备中,真空系统是用来保证其反应腔体获得工艺制程所需真空压力的抽气系统,它是能否满足半导体制造工艺制程所需要的特定压力条件的决定性因素,该系统必须能提供稳定且根据工艺要求可调节的压力值。针对此,本文对如何在半导体刻蚀设备中设计并取得良好性能的真空系统进行了一些探究。

1半导体刻蚀设备中的真空系统

1.1真空系统的组成

真空泵、阀门、压力计、管道等是组成真空系统的最基本且必备的条件。半导体刻蚀设备中的真空系统相对一般的真空系统来说有所区别,比如慢抽过程及冷阱的应用等。

1.2真空系统的计算

真空系统的手工计算非常繁杂,在实际的真空系统设计时一般不使用这种方法,而是给真空泵及阀门等供应商提供所需的工艺条件及相应参数,由供应商帮忙使用相应的软件来计算,由此选择最适合所需工况的真空泵、阀门,并根据计算结果来确定所要求的真空系统或是进行改进完善设计。

1.2.1真空泵及真空系统计算

为满足不同的工艺要求,考虑到工作效率和设备工作寿命等因素,针对不同的真空压力区段时需要选择不同的真空系统配置组合。半导体刻蚀设备中的真空系统根据刻蚀制程的工艺压力等要求,也会选用不同的真空泵及真空系统组合,有些设备只需单个真空泵(干泵)就可满足工艺要求,有时需要用到两级真空泵,如分子泵与干泵(前级泵)的组合,此处计算中以单泵为例。

1.2.1.1需要提供的计算参数

真空泵及真空系统计算时需向供应商提供的技术参数有:

(1)真空腔体的体积及其内表面积。

(2)阀门的流导。

(3)所要求达到的真空度工艺情况,即工艺过程中是否有反应气体注入,气体的种类、抽气量及反应等等。例如:3 slm(气体流量及种类)@0.5 Torr。

(4)所选的真空泵的抽速。

(5)真空系统的整体管路设计简图(图1),包括真空泵、阀门、管道的长度及开口具体尺寸,接头尺寸及数量(含直接头或角度接头)等等。

1.2.1.2需要得到的计算结果

(1)真空泵/真空系统性能曲线1(压力—时间曲线)如图2所示。

(2)真空泵/真空系统性能曲线2(抽速—压力曲线)如图3所示。

我们可以根据以上计算结果来确定所选择的真空泵及设计的真空系统是否满足所需刻蚀工艺要求,并对两者进行优化调整,最终得到最适合所需工况的真空泵及真空系统。由曲线图2可以确定三种真空系统在所选真空泵的基础上抽气到指定压力时需要的时间;由曲线图3可以看出,▲为所要求达到的真空度工艺情况,选项Option 1不能满足工艺要求;选项Option 2从计算上刚好达到要求,但考虑到计算与实际情况的偏差,不建议选用该选项;选项Option 3完全可以满足所需工艺要求,因此可以选用选项Option 3为最终设计。

1.2.2阀门性能计算

阀门性能计算是为了确认所选用的阀门能否把真空腔体的压力控制在所需工作压力范围内,阀门性能计算时需向供应商提供的技术参数有:

(1)刻蚀工艺中的最小气流量;

(2)刻蚀工艺中的最大气体压力;

(3)刻蚀工艺中的最轻气体质量。

图4中,点●处是计算时选用的最极端也就是最坏的情况,它的定义为:刻蚀工艺中最小气体流量1 slm、最大气体压力8 Torr和最轻气体质量28 g(N2),也就是阀门要求所能控制的工艺情况。由图可以看出,在点●以下各口径的阀门都可以达到所需的工艺压力及流量要求,即DN10、DN25、DN40、DN50和DN63是可以把真空腔体的压力控制在所需工作压力范围内的,考虑到真空系统的性能选用DN63口径的阀门。通常情况下,当Pumping抽速足够时,Pumping cure对阀的性能计算影响不大;当腔体容积较小时,容积对阀的性能计算也影响不大。

2慢抽功能在半导体刻蚀设备真空系统中的应用

半导体刻蚀设备中的真空系统在抽气初始阶段一般会先启用慢抽(Slow pumping)这一步骤,慢抽的目的是不让真空腔体内的微小颗粒因猛地快抽而飞扬,并起到保护真空内零件不被较大气流冲击而损坏的作用。另外,当真空系统用到有些开启压力低于一个大气压(粗真空)的主真空泵[如分子泵(约13.3 Pa/100 mT orr)、罗茨泵及扩散泵]时,也需要用到慢抽(旁通道方式)功能,它是利用前级泵(如干泵,可以在一个大气压下工作)通过旁通道把真空系统的压力抽到主泵(分子泵)开启压力来实现的,如图5所示(不含真空开关、压力计、检漏管路等)。

半导体刻蚀设备中真空系统实现慢抽功能的方法有多种,本文以如下三种为例:

2.1通过不全关阀(如蝶阀或钟摆阀)来实现

此方法是利用蝶阀(阀片旋转,不可关闭)或钟摆阀(阀片移动,可关闭,图6)等阀门的阀片开度来实现慢抽功能,先通过较小的阀片开度慢抽到一定压力后再加大阀片开度正常抽气,之后调节蝶阀或钟摆阀的开度使得真空腔体的压力控制在刻蚀工艺所要求的压力范围内。

2.2通过旁通道来实现

如图7所示,此方法是通过在真空系统的管路上增加一路旁通道来实现慢抽功能。初始抽气时,DN63角阀处于关闭状态,先使用旁通道由气动阀控制慢抽过程,通常10 s左右约10 Torr时打开DN63角阀并把蝶阀开度开到最大快速正常抽气,之后调节蝶阀开度使得真空腔体的压力控制在刻蚀工艺所要求的压力范围内。

2.3通过两阶段阀来实现

此方法是利用两阶段(慢抽/快抽)阀来实现慢抽功能,初始抽气时,主通道为关闭状态,先由旁通道控制慢抽过程,气体走向如图8旁通道(慢抽)部分所示,通常慢抽10 s左右约10 Torr时打开主通道进行快速正常抽气,气体走向如图8主通道(快抽)部分所示。

3防止聚合物吸附真空腔体及真空系统的方法

为了防止半导体工艺制程过程中生成的聚合物吸附在真空腔体或是真空系统的管路及阀门组件上,从而污染真空腔体或造成真空系统阻塞,我们常用的方法有以下两种:

3.1加热

半导体刻蚀设备中,通过加热器对真空腔体及真空系统组件进行加热,目的是使半导体工艺制程过程中生成的聚合物气化后,能够从真空系统被快速抽走,有效地保证真空腔体或是真空系统的清洁。但加热的方式有时会影响到真空泵的性能,如抽速下降等。

3.2冷阱设计

一般来说,冷阱设计用于阻止真空环境下油蒸汽从获得设备(真空泵)返进应用设备,造成应用空间污染,能获得较高的真空度。而在半导体刻蚀设备中是在真空系统上通过增加冷阱设计,利用低温吸附作用来捕集半导体工艺制程过程中生成的聚合物,避免其吸附在真空腔体或是真空系统的管路及阀门组件上造成污染。应该注意的是,冷阱需要定期进行更换清洗,在增加冷阱设计时,需要考虑较大的空间来对其进行更换及维修。

4抽气性能的优化及验证

抽气性能决定于多种因素,一般来讲,真空泵性能越好、管路越粗越直、容积越小、转接头数量越少及台阶越少,抽气的性能就越得到优化。在设备完全组装后需要对相应的计算进行实验验证及改善。如图9所示,通过对设备进行抽气测试可以确认系统能控制的压力范围:所选用阀门只有在阀的开度约为400及以下范围时才可以有效控制设备所要求的工艺压力。

5结语