后处理系统（精选12篇）
后处理系统 篇1
我国加入世贸组织后，很多企业为了能够成为制造业的龙头企业，纷纷购置了进口的五轴机床（如MIKRON、DMG等品牌五轴机床设备）。但由于国内的多轴加工技术相当落后，具体表现在多轴加工工艺、后置处理的开发，从而无法发挥五轴设备高速加工的性能。完善多轴机床后置处理程序的开发已慢慢的开始发展中，但很多的技术资源还要通过国外，所以就算公司已购置了多轴加工的软件，但还要支付后置的开发费用。因此企业迫切的需要开发通用后置处理，使得NC程式的标准化、企业化管理。从而让五轴机床设备更安全、更高效地使用。
文章针对广州数控设备厂的GSK25I五轴联动控制系统、烟台的可倾台等零部件。由于GSK25I是广州数控设备有限公司最新推出的产品，有很多技术都需要完善与攻关，其中开发后置处理工作尤为重要。
1 PM POST[1]后处理的编写
PMpost是英国DELCAM公司后处理编写软件，它能根据机床的特性，定制后处理器；并把POWERMILL产生的刀具路径转换为三轴、五轴机床的使用。
1.1 机床结构与技术参数及控制系统类型
(1）机床结构如图1、图2所示。在机床结构方面，应注意约定工件不动、刀具运动，在此前提下来看B轴和C轴的摆动，此时符合笛卡尔坐标系（直角坐标系）下的右手定则，而工作台B轴和C轴的实际转动方向是与右手定则相反的，如图3所示。由此得出下面结论：围绕X直线轴转动的轴称为A，矢量方向为（1,0,0）；围绕Y直线轴转动的轴称为B，矢量方向为（0,1,0）；围绕Z直线轴转动的轴称为C，矢量方向为（0,0,1）。
(2）机床参数（如上图所示）X轴行程800mm,Y轴行程650mm,Z轴行程550mm,B轴行程-5～90°，C轴行程0～360°（不连续），工作台面：600×600，主轴转速（r/min):0～6000rpm，快速进给：8000(mm/min）。
(3）控制系统为GSK25I操作简单、人机对话较灵活，可以控制三个直线轴、两个转动轴，采用ISO代码编程。启动PMPOST后置软件、打开样板文件（选择FANUC.PMOPT[2]，因为GSK25I与该系统编程的语言相类似）。切换到编辑界面、按机床的特点设置相关的参数如图4。
1.2 操作步骤
(1）相关参数设置，(1)设置全局参数如最大行号、行号的增量、输出的单位、小数隔开符号、程序的扩展名等；(2)设置坐标控制参数，由于GSK25I不具备RTCP功能，因此在PROFILE选项里选择“Multi-Axis machine without RTCP”。还有对刀点选项选择“Tool Tip”;(3)设定最大进给速度为8000MM/MIN，最大切削进给速度4000MM/MIN;(4)设定圆弧输出的方式，如圆弧的最大、最小半径，以及圆弧平面等；(5)设定钻孔循环参数、选上多轴钻孔选项。
(2）设置机床结构、行程、偏置距离等参数如图5所示。(1)定义机床结构：在Kinematic Model[3]选项里选择5-Axis Table Table（双工作台型的五轴机）；(2)定义行程、转动轴：分别按机床实际行程设定X、Y、Z、B、C五个轴的行程。特别要注意的是在转动轴里需指定B(0,1,0）、C(0,0,1），分别点击EDIT，在prefix选项里输入B、C;(3)设置机床偏置参数：由于可倾台的第四轴转轴与第五轴回转工作台台面存在偏心距所以需在B轴输入实际偏心距z-97.78MM。
(3）设置可倾轴（B）超程时所采取的策略。因为当五轴联动加工超过-5度时，机床必需首先采取Z轴抬刀，然后BC回转，再XY定位，最后Z重新下刀一系列动作。否则将有可能发生机床的碰撞、工件过切等现象。进入Multi-Axis Configuration，在at angular limit里选择Retract And Reconfigure。如图6所示。
(4）定义快速与线性移动。在多轴机床快速下刀定位时，必需考虑到机床的安全性，应先移动转动轴然后移动直线轴。设置如图7所示。
(5）设定程序头、程序尾的一些辅助功能以及钻孔功能（略），最后存盘退出。
2 广数25I系统后置的验证
2.1 五轴加工中心程序的编制
启动PM，导入测试零件，用R3球刀在工件铣出一条角度从0到180、深度为了0.5的小槽、采用参考线多轴加工方式编写测试刀轨。
2.2 NC在模拟防真软件的验证
Vericut是美国CGTech公司开发的一款集数控加工仿真、干涉校验、工时工况分析、代码优化等多种功能于一体的软件。已广泛应用于航空、模具制造等行业，其最大特点是可仿真各种CNC系统下的刀位文件及CAD/CAM后置处理的NC程序。Vericut分以下几步去完成：(1)建立机床模型：装配时要注意部件之间的运动联接之间的关系；(2)选择控制系统文件（本例机床的操作系统是FANUC，因为GSK21M的NC代码格式与FUNUC相似）；(3)建立刀具库；(4)设定加工坐标系；(5)添加加工程序（NC程序）。调入测试程式在VERICUT上模拟切削加工，如图8所示；(6)经过VERICUT的坐标模拟没问题后，再上机床试加工，注意观察NC的轴向是否与机床方向一致，坐标位置是否正确。
3 结束语
文章通过研究开发广州数控25I多轴数控系统后置处理，解决了企业与学校的软件自动编程问题。同时，也积累了多轴后置处理软件的开发，将为后续的进口数控系统的后处理开发起到借鉴作用。
摘要：文章针对广州某技工学校组装型号为广数25I系统的加工中心,阐述运用PowerMill里的PMPOST制定适合该设备后置处理的开发思路;并且通过VERICUT模拟仿真得以验证,最终投入生产与教学使用。
关键词：广数25I系统,PowerMill,PMPOST,VERICUT
参考文献
[1]张磊.Siemens PLM应用指导系列丛书:UG NX6后处理技术培训教程[M].北京:清华大学出版社.2009.
[2]汤振宁.高级数控培训丛书:UG五轴数控编程实例详解[M].北京:化学工业出版社.2013.
[3]谢龙汉.UGNX8.0数控编程[M].北京:清华大学出版社.2013.
后处理系统 篇2
夏季在你与阳光亲密接触时，让紫外线有了可乘之机，炎热的夏季即使有防晒霜的庇佑，皮肤仍然有可能被晒伤，皮肤晒伤后的求救信号你收到了吗?皮肤晒伤后怎么处理?
怎样处理晒后损伤?
晒伤后皮肤的修复，取决于三个方面：一是皮肤健康程度与天然愈合能力，主要是指的肌肤自身的防御和修复能力;二是晒伤的严重程度;三是晒伤后的出来方法。年轻健康的皮肤，自然恢复的`就会快些;如果你只是被晒脱了一层皮，这时就需要及时使用晒后修复产品了，这样才能使你脸上并不会留下明显的晒伤疤痕。>>晒后修复产品推荐：白蚕晒后修复精华
Q1、天气温和，外出郊游同样马虎不的，
资料
在夏季，在温柔的阳光也会晒伤皮肤，雀斑和色斑也会随之出现。
晒黑的肌肤想要尽快恢复白皙、柔润，就必须借助美白保养品的帮忙，促进多余的黑色素代谢排出。日晒后，也应该更加注意肌肤的补水。
Q2、虽然抹了防晒霜，也戴了太阳帽，晒后皮肤上的细纹还是加深了，这可怎么办?
使用具有镇静舒缓成分的清洁和保养品，可以补充水分、油分，防止肌肤干燥而老化，产生皱纹，等到晒伤的情况较为和缓时，使用晒后修复精华，帮助受伤的肌肤尽快恢复健康。
Q3、做了一整天室外运动，回家之后皮肤变的红红的，改怎么处理呢?
此时，回家后首先把毛巾用冷水或冰水浸湿，反复轻按发红部位，直到恢复正常脸色，皮肤刺痛感慢慢消失。然后使用温和的洁面乳清洁，最佳使用药妆类洁面产品，可以保护受伤的脸不受碱性成份的蹂躏了。
烫伤后的紧急处理 篇3
热液烫伤最常发生在炎热的夏季,其高峰期是5～9月份,其中又以7月份最多。但近年来,农村冬季也时有发生。原因是锅灶连着热炕,小孩不慎摔入锅中,造成严重烫伤。
热液烫伤的小儿,大多数烫伤面积不大,创面较浅,但小儿皮肤薄嫩,相同温度的热液引起的烫伤要比成人严重得多,如处理不及时或处理不当,常可使创面加重或感染,甚至遗留瘢痕,如果在关节部位,还可能影响关节的功能等。
小儿烫伤后怎么办呢?
一、紧急处理:
1.热液烫伤后应迅速用剪刀将衣服(包括内衣及较紧身的外衣)及袜子等剪开、剥下,切勿用力脱,以免弄破水泡或撕脱烫伤的皮肤,增加感染的机会。
2.将烫伤的部位迅速放入冷水中或用流动的自来水冲洗半小时至1小时,天热时,可用冰水,这样,既能减轻疼痛又能减轻烫伤程度。
二、估计创面大小及烫伤程度:
1.估计烫伤面积:小儿五指并拢的手掌大小为身体的1%,可测一下烫伤面积占身体约有百分之几。
2.观察一下烫伤程度:烧伤(包括烫伤)分为Ⅰ度 ～Ⅲ度,热液烫伤以Ⅰ度、Ⅱ度最多。
Ⅰ度:烫伤局部干燥、疼痛、微腫而红,无水泡。
Ⅱ度:包括浅Ⅱ度及深Ⅱ度:
浅Ⅱ度:局部红肿明显,有大小不一的水泡形成,内含淡黄色液体,水泡破裂后可见潮红的创面,质地较软,温度较高,剧烈疼痛,痛觉敏感,伤后
1～2天最为明显,此期一旦感染即转为深Ⅱ度。深Ⅱ度:局部肿胀,表皮较白或棕黄,有较小水泡,去除表皮后,创面微湿、微红或红白相间、质地较韧、感觉迟钝、温度较低,伤后1～2天最明显。
三、根据烫伤面积及程度采取相应措施:
1.Ⅰ度烫伤:创面处理主要是止痛及保持创面清洁,勿再使烫伤加重。可用冷水浸泡或冲洗1小时,再涂紫草油或紫花膏、京万红烫伤膏(各大医院及药店均有售)等。3～5天后,局部由红转为淡褐色,表皮皱缩、脱落,露出红嫩、光滑的上皮而愈合,不留瘢痕,可有短时间的色素沉着。
2.浅Ⅱ度:创面处理主要是减轻疼痛,防止或减少感染。可用冷水冲洗1小时后,用碘伏纱布湿敷创面,将大的水泡用无菌针头或将缝衣针用白酒烧红,待其自然冷却后,沿大水泡的底部刺破,将泡内液体驱尽,保留泡皮,再涂紫草油,用40瓦～60瓦的灯泡烤干;如在四肢及躯干部可用碘伏、紫草油纱布覆盖创面,用绷带包扎,3～4天换药一次,同时服用或静脉用广谱抗生素防感染,减少患处活动,约2周愈合,不留瘢痕,可有时间长短不等的色素沉着。如果此期感染,可转为深Ⅱ度,愈合后遗留瘢痕。如果烫伤为浅Ⅱ度,面积较大,超过5%或家庭卫生条件差者以住院治疗为佳。
深Ⅱ度:防止或减少感染,保留残留的上皮组织,减少瘢痕形成。此期应住院治疗,一般需植皮方能愈合。
后处理系统 篇4
1 轨道电路电压曲线及相位角方面的故障案例
1.1
平旺站轨道电路日曲线在日常巡视中发现, 25DG和31DG曲线在分路时均降为14V左右不归0V, 并且两个区段监测电压与实际值相差1-2V左右, 观察轨道电路电压相位综合采集器电源、工作和通讯表示灯均正常, 并且同一采集器其他区段电压与实际一致, 后仔细通过微机监测回放功能查看发现当其中一个区段占用分路时, 两个区段均下降至14V左右, 又要点进行分路试验, 结果相同, 判断为两个区段采集线有一根互相交叉, 相互影响监测结果。因竣工图中没有微机监测电路配线图, 所有按照区段排列位置在微机监测组合数线确定两个区段采集线配线位置, 通过摘线试验确定后, 联系要点试验倒线后恢复。
注:轨道采集器, 一个采集器负责7个区段的采集, 哪条采集线是哪个区段, 可以通过数线来判断, 第一位采集器负责第1至7个区段, 第二位采集器负责第8至14个区段, 以此类推。由于多数站微机监测电路, 竣工图中没有配线图所以处理时需要自己来找线。施工图一般有配线图, 有可能的话工区保留施工图备查。
1.2 大南轨道电路监测有大约一半轨道电路相位角不准。
经分析原因大南站是由两套电源屏供电的, 而微机监测只采集其中一个电源屏110V局部电源做为标准进行相位对比。处理过程:先在微机监测机上查出相位角不对的区段位置, 然后在组合内数线查找确认区段采集线位置, 制定处理方案。天窗点内, 将轨道电路区段采集线物理位置更改, 因每个采集器采集7个区段, 将两个电源屏供电的两组区段分在不同采集器上, 断开相位角不正确的一组区段采集器上的110V局部电源, 然后从另一电源屏引入110V局部电源, 将110V局部电源接入这组区段采集器, 相位角采集数据恢复。由于调整了6个区段采集线的物理位置所以处理后造成了IIIAG与D36G;3-5DG与D38G;21DG与24DG 6个区段采集数据相互交叉。经过与厂家联系在软件上更改区段名称此问题得到彻底的解决。
1.3 房子村轨道电路实时值、日曲线均没有, 重启微机监测机柜轨道监测部分后恢复, 不久又再次发生问题。
观察微机监测机柜轨道CPU板表示灯发现电源灯正常, 工作灯灭灯, 判断故障原因为轨道采集CPU板性能不良。咨询厂家后, 发现监测机柜所有用于监测的CPU板除了CPU板上IC3集成模块不同其他均相同, 如需应急处理时可找其他的CPU板更换CPU板上IC3集成模块后重新插入进行恢复。CPU板上IC3集成模块一般贴有标识如轨道 (或GD) 、道岔 (或DC) 等字样。需要注意的是插或拔板子时必须先断电后操作。
1.4 大南站微机监测开通后, 经常出现轨道或道岔曲线无数据现象, 重启微机监测机柜故障部分CPU后恢复。
经观察各CPU板电源、工作通讯表示灯均正常, 判断各CPU板没问题, 联系厂家处理原因是机柜内各CPU板相互匹配不好, 影响微机监测机柜与微机监测主机通讯, 经过调整CPU板上勾线, 问题恢复。每站微机监测机柜中, 一般最后一块CPU板要插一个插接勾线进行匹配, 有时匹配不太好还需再增加一块CPU板子勾线, 或更改勾线位置进行匹配。
2 道岔电流曲线方面的故障案例
2.1 大南站大部分道岔无电流曲线, 原因是因为设计时5V开关量采集器采集点为1DQJ31-33接点, 而大南站微机监测设备不是一次施工的, 最早施工中1DQJ 31-33接点已经占用, 接有其他监测条件, 升级改造施工又依图将5V开关量采集器采集点接至1DQJ31-33接点导致混线, 5V开关量采集器不能正常工作, 所以道岔电流采集不到, 在天窗点将5V开关量采集器采集点改为1DQJ41-43接点后道岔电流大部分恢复。个别道岔曲线不好是其他原因, 另行查找。
2.2 韩家岭站改后, 部分道岔电流曲线不好, 道岔曲线有断续现象, 判断为采集道岔开关量与模拟量不符, 采的不是同一组道岔的数据。分析原因为站场改造后, 将部分道岔组合由旧机械室改至新机械室, 采集线在旧机械室进行对接, 经调查部分道岔采集配线, 开关量采集线与模拟量采集线顺序有错误, 互相交叉, 需调查清楚位置后, 重新配线进行处理。
2.3 平旺站2#道岔电流曲线为0A一条直线, 有曲线说明5V开关量已采到;无电流说明道岔模拟量未采回, 所以没有电流值, 经查找判断为道岔电流综合采集器故障, 更换后恢复。
注:5V开关量采集器, 作用是通过1DQJ落下接点, 在1DQJ吸起时断开给微机监测机柜送回的+5V电, 说明道岔动作一次, 当道岔转换完毕1DQJ落下曲线切断消失, 所以正常曲线在道岔到位后, 曲线还在0A位置存在一小段, 那就是1DQJ落下时机。
2.4 口泉一场道岔动作曲线会出现道岔由定位 (或反位) 至故障位, 但实际已经给出位置, 原因是由于微机监测不是一次性施工, 是经过升级改造的, 曲线的模拟量是监测设备从组合架采集后送至微机监测机柜, 由微机监测机柜提供的, 而开关量是直接从微机联锁机柜采集的, 互相不太匹配, 不能正确显示道岔位置 (定位或反位) , 微机监测主机未采回道岔表示不能判断, 就显示故障位, 需厂家解决。
2.5 大南站27/29#道岔电流曲线采集器不能插上底座, 插上即其他道岔电流曲线采集器上电源表示灯也熄灭不工作, 又用其他采集器试验结果一样, 判断为采集器12V工作电源短路, 检查继电器底座插片没有变形扭曲, 怀疑配线有问题, 经仔细核对配线, 配线正确。又用采集器试验发现插上半部分不影响其他道岔, 判断为继电器底座内部有短路, 更换继电器底座处理。
3 信号机灯丝回路电流的故障案例
平旺站信号机回路电流信号机名称错误, 原因为平旺站大修施工后, 微机监测厂家人员在输入信号机名称时输入错误, 经核对信号机名称, 查找施工图册微机监测列车信号回路电流采集器配线图后, 确定位置, 联系厂家维护人员重新输入信号机名称, 问题恢复。因竣工图册微机监测部分均无配线图, 给微机监测问题处理带来很大困难, 在今后开通验收时一定要注意, 并保留施工图。
4 施工后微机监测设备验收注意事项
过去我们对微机监测设备重视程度不够, 在施工后验收重点是联锁关系试验, 对微机监测设备验收不彻底, 导致设备使用中微机监测问题较多, 自己又不太好处理, 还需联系厂家, 处理起来比较繁琐, 如果验收彻底将杜绝这方面问题。验收时主要验收项目有:
4.1 道岔:
扳动道岔看监测, 道岔是否动作, 确定开关量采集是否正确;道岔曲线 (包括电流曲线和功率曲线) 是否良好, 确定道岔模拟量是否正确。测试道岔表示继电器电压 (从分线盘) , 看监测道岔表示电压与测试值是否一致。
4.2 轨道电路:
主要是实时值 (只有实时值是从组合架采回来的, 曲线都是微机监测主机计算处理出来的) , 分路时看监测区段是否对应;轨道架测试轨道电压值、相位, 监测看数据是否与测试值一致。
4.3 信号机:
检查微机监测信号机号码与实际是否对应;用钳形电流表测试列车信号机灯丝电流, 微机监测看数据是否与测试值一致;检查DJ状态和微机监测是否一致 (DJ吸起时微机监测有电压, 落下时微机监测电压值为0V) ;试验灯丝断丝时微机监测是否报警。
4.4 区间设备:
检查区段号码与实际是否相符;各项实时数据与测试值是否一致, 有问题让微机监测厂家人员检查, 是区间CC机送过来的问题还是监测设备问题, 协调处理。
4.5 微机监测图纸是否齐全正确。
总之, 认真抓好微机监测系统在施工时的监护以及在设备调试和开通后的设备缺点的克服, 可以为信号设备的维护及信号设备质量的提高做出重要的贡献。在确保信号微机监测系统的设备质量后, 充分发挥和利用微机监测设备功能, 可以大幅度提高提高信号系统设备质量以及安全性;为运输安全生产提供有力保障。
摘要：铁路信号微机监测系统是保证行车安全、加强信号设备结合部管理、监测信号设备状态、发现信号设备隐患、分析信号设备故障原因、指导现场维修、反映设备运用质量、辅助故障处理、提高电务段信号设备维护水平和维护效率的重要设备。因此在信号设备大修、改造中要同步装备信号微机监测系统, 现重点分析了现场施工开通后发现的监测系统故障和设备缺点借以提高信号微机监测系统的设备质量和运用效果。
关键词：微机监测系统,轨道电路电压曲线,道岔电流曲线
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部运输局, 中华人民共和国铁道部科学技术司.运基信号[2007]317号.信号微机监测系统技术条件[Z].
[2]太原铁路局信号工程技术标准[Z].
中度烫伤后怎么处理 篇5
1、用自来水冲洗伤口，无论是开水烫伤还是蒸汽烫伤，应先降低烫伤皮肤温度，减少烫伤处的进一步损伤，同时用水冲洗也能减少疼痛。如果伤口没有破开，则侵泡10分钟左右。如果伤口处已经破开，就不可再行侵泡，以免感染。如果烫伤面积过大，应把整个身体侵泡在浴缸里。也可使用毛巾沾水敷在不能用水冲洗的部位。
2、不要急切的脱掉衣物，当烫伤处在有衣物覆盖的地方时，不要着急脱掉衣物，以免撕裂烫伤后的水泡，可先行用水冲洗降温，再小心的去掉衣物。
3、正确处理水泡，如果烫伤处有水泡，要不要弄破要具体问题具体分析，一般不要弄破，以免留下疤痕，但是有时水泡较大或处在关节处较易破损处的水泡则需用消毒针扎破，如果水泡已经破掉，则需用消毒棉签擦干水泡周围流出的液体。
4、用纱布进行包扎，可先在烫伤处涂上一些药膏，然后用干净纱布包扎，两天后解开纱布，查看创处，如果出现好转，应继续涂些药膏，然后再行包扎。一般的烫伤两周内即可愈合，但如果发现伤口处感染，应立即找医生治疗。
番茄采后处理技术 篇6
采收 采收前7～10天,在田间用25%多菌灵可湿性粉剂500倍加40%乙磷铝可湿性粉剂250倍(简称多乙合剂)喷施1次防病。一般在晴天上午气温不太高时采收,雨后或果实表面水分未干时不要立即采收。用于储藏或长距离运输的番茄应在绿熟期至微熟期采收。绿熟期果实已充分长大,内部果肉已变黄,外部果皮泛白,果实坚硬;微熟期果实表面开始转色,顶部微红,又称顶红果。采摘时,左手抓住果柄与花序连接处,右手抓着果实,左手大拇指扶着果柄往下按,其他手指握住果实向上摆。在采摘或运输、储藏过程中搬运番茄时要注意轻拿轻放,避免摔、砸、压而造成机械损伤。采摘时,最好将带有果柄的果蒂去掉。
预冷 秋大棚番茄应在棚内最低温度出现0℃以前采收,严防受冻。采收后,先放在通风良好的空房内或遮阴处,散除田间热,并严格挑选,剔除有病虫害的果、机械损伤果、畸形果及过熟果。
分级 按大、小番茄分级。大番茄分级标准,一般在进行商品包装前进行,将果形圆整、果色好、无疤痕、无虫眼、无损伤、光滑均匀美观的果实分出来,再根据单果重量包装。小番茄分级标准,要求果实完整良好,新鲜洁净,无异常气味或滋味,不带不正常的外来水分,充分发育,具有适于市场或储存要求的成熟度。按果的品质分为优质、一级、二级3个等级。优质:同一品种,果形、色泽良好,萼片青绿,无水伤,无软化,无裂痕,无病虫害、药害及其他伤害。一级:同一品种,果形正常、色泽良好,无水伤,无软化,无裂痕,无病虫害、药害及其他伤害。二级:品质要求仅次于一级,且仍保持本品种果实的基本特征。
包装 用于产品包装的容器如塑料箱、纸箱等应按产品的大小规格设计,同一规格应大小一致、整洁、干燥、牢固、透气、美观,内壁无尖突物并无污染、虫蛀、腐烂、霉变等,纸箱无受潮、离层现象,塑料箱还应符合GB/T8868的要求。包装分运输包装和商品包装。
运输包装:工具有纸箱、竹筐、板条箱、塑料筐等。对运输工具在使用前应用1%漂白粉刷洗并晾干。对将采来的果实要小心码入筐内,每个包装筐都不可装满,最好只装总容量的3/5。要按产品的品种、规格分别包装,同一件包装内的产品需摆放整齐紧密。每批产品所用的包装、单位质量应一致,每件包装净含量不得超过10千克,误差不超过2%。每一个包装上应标明产品名称、标准编号、商标、生产单位(或企业)名称、详细地址、产地、规格、净含量和包装日期等,标志上的字迹应清晰、完整、准确。
商品包装:主要用于市场的商品净菜加工,可在产地或在批发市场进行,采用塑料薄膜包装。塑料包装因透气性差,应打一些小孔,不要使用彩色塑料薄膜。无公害番茄在包装上要注明产地、生产单位及品名。超市零售包装可用发泡塑料饭盒和无毒塑料薄膜包装。
储藏 方法有冷库储藏和冬季利用通风库或窖储藏以及夏季利用人防工事或山洞储藏等,关键在于控制适宜的温度条件,做好温度管理和气体管理。
温度管理:利用机械冷库储藏番茄,储藏温度应控制在11～13℃。秋冬季利用通风窖或其他简易设施储藏番茄,储藏初期由于外界气温较高,窖内温度也相对较高,要在晚上打开通风口或换气降温。储藏中期要关闭通风口以保温。储藏后期要加温。还要采用在地面喷水的办法增加相对湿度。
气体管理:如利用分子筛气调机储藏番茄,每帐可储藏500～2000千克。一般薄膜帐厚度为0.2～0.23毫米,密封帐两端设置管道分别与气调机进气口和出气口相通,形成密闭内循环气路。开动机器时帐内气体由压缩机送入吸收塔,将氧气和氮气分开,从而得到低氧高氮气体。通过调节气体流量可控制帐内气体氧的含量在5%左右。降氧后的气体又回送到帐内,经过一定时间的循环,当帐内氧含量降至5%时可停机。停机24小时后,由于番茄的呼吸作用,帐内氧降至2%～3%,二氧化碳升至1%～2%,再开机使气体循环,并从空气压缩机引入少量空气,将帐内氧气补充到5%,同时脱除二氧化碳和乙烯。以后每天进行测气和补氧操作,使氧含量在2%～5%之间,二氧化碳含量在0～2%之间变化,乙烯含量不超过1毫升/米3。
采后病害防治 番茄采收后在运输、储藏和销售期间引起腐烂的主要病害有交链孢果腐病、根霉腐烂病、灰霉病和绵疫病。除了采前防病,避免机械损伤和生理伤害等外,还可采取药剂防治。
储藏场所消毒:要在番茄入储前彻底清扫、消毒储藏场所,特别是老库房更应彻底清扫后消毒。每立方米用硫磺粉5～10克,与少量干锯末、刨花混匀放在干燥的砖上点燃,立即关闭库门,密闭24小时后充分通风即可。喷洒其他广谱杀菌剂如多菌灵、甲基托布津等也有杀菌效果。
番茄防腐:最好选用熏蒸剂,不用浸、沾、涂抹的水剂。熏蒸剂有克霉灵、3%噻唑灵烟剂等。采用塑料薄膜帐储藏番茄时,还可采用通氯气的办法进行防腐处理,一般每隔2～3天通1次,每次用量约为帐内空气的0.2%。此外,使用过氧乙酸、漂白粉等进行熏蒸处理,也能起到抑制病菌繁殖的效果。漂白粉用量一般按番茄重量的0.1%计算,方法是将称量好的漂白粉分装成小包,每包重20～30克,用4层纱布包好,均匀地吊挂在帐内。漂白粉有效期为10～15天,要定期更换。
运输 运输前应进行预冷,运输过程中注意防冻、防雨淋、防晒、通风散热。番茄在运输过程中,搬运包装筐要轻拿轻放。晚秋或冬季从温室内采收番茄,一定要用暖筐运输。暖筐制作方法:将3层苇席缝在筐的内壁四周,然后在底部垫上几层纸或纸板,放好番茄后在上面盖苇席,再加上筐盖,运输时可依气温情况加上棉被或用冷藏车运输。长途运输时,不要把筐码得太高,如果运输时间超过24小时,最好将车内温度保持在10～13℃之间,不要在温度低于5℃的条件下长途运输。如果途中运输时间超过5天以上,最好采用气调包装。
后处理系统 篇7
2#连续重整采用的是U O P公司的催化剂再生工艺。此工艺的催化剂再生段具有2个主要的功能, 即催化剂的循环和再生。这2项功能都是在一个连续运行的回路中实现的。首先, 来自最后一台铂重整反应器的待生催化剂循环到催化剂再生段, 在催化剂再生段中, 待生催化剂分4个步骤进行再生:烧焦;氧氯化, 目的是为了分散催化剂金属并且调节催化剂的氯化物含量;催化剂干燥;还原, 也就是将催化剂金属改变成还原状态。最后, 经过再生的催化剂又循环到第一台铂重整反应器。这样, 新鲜的再生催化剂连续地通过各个反应器, 既能确保铂重整反应段的操作经济性, 又能达到催化剂的最佳性能, 保证了装置的长周期连续运行。
CRCS使用2个可编程电子系统 (PES) —控制PES和保护PES, 对通过反再系统的催化剂流量加以调节。它接收来自过程开关和阀位的信号, 并生成输出信号来控制阀门和产生报警。该系统在生产异常时能触发停车逻辑。
控制PES的功能如下:
(1) 通过控制闭锁料斗进而控制整个再生系统催化剂的流量;
(2) 修改补给阀XV-7551斜坡数据来稳定闭锁料斗/提升气体差压PDT-7538和催化剂流量;
(3) 提供各种信号的高速PDIC回路控制来改进催化剂循环;
(4) 提供与操作员接口的串行链接。
保护PES的功能如下:
(1) 监视生产过程, 并调节阀门, 来防止发生生产的波动;
(2) 监视工艺和电加热器复位与触发信号, 以保护电加热器和其它设备;
(3) 尽量减少可能会导致设备损坏或催化剂损害的不当操作的可能性;
(4) 提供操作员接口和控制PES的串行链接;
(5) 连接到DCS的接口;
(6) 允许在操作期间对系统添加催化剂;
(7) 允许在操作期间卸粉尘;
(8) 调节系统中所使用的氮气、空气、氯化物、下部空气;
(9) 运行冷却模式以防反应器内部的损害。
控制PES包括一个含有主处理器、模拟和数字I/O模块和Modbus接口板;保护PES包括2个机架, 一个机架由主处理器、输入模块和通信模块组成, 另一个机架由输入和输出模块组成。
控制系统方框图如图1所示。
2 主要问题以及处理过程
CRCS系统HMI中能够详细记录每个报警的发生时间以及对应的仪表位号, 通过查看报警记录, 根据UOP提供的CRCS EI&DB文档能准确地找出每个报警所对应的详细内容。
2.1 故障时的主要表现
2#连续重整再生停车。通过现场的CRCS报警记录可以看到系统停车 (C O L D S H U T D O W N, H O T SHUTDOWN) , 2路24V供电同时切断 (HL7515A/B) , 控制机柜内的温度超高报警 (TEMPCRCS) , 控制PES中电池电压低报警 (XA-7506) , 同时保护PES部分HDDI 3504E卡件FAULT灯亮, 控制PES部分UACMS+040/4M、UEAMS、USDMS 24VDC 3块卡件的OK指示灯红灯闪。
2.2 故障原因分析
通过查找记录发现系统双路供电同时切断的报警。双路供电同时切断会导致系统的冷停车, 冷停车又导致系统的热停车, 同时双路供电切断后机柜的风扇停止运转势必引起机柜内温度超高报警。又出现了XA-7506报警, 说明电池电压低。
通过查找手册, 发现控制P E S中电池是用来保留控制PES内的催化剂流量变量值以及阀门斜坡数据的。
通过以上分析, 基本可以断定本次停车是由于供电系统出现故障引起的。
2.3 处理方法步骤
通过对上述存在问题的分析, 首先对保护P ES以及控制PES部分的电池电压进行了测量, 均指示3.6V, 对2 4 V的双路供电进行了检查, 均正常指示2 4 V。随后对TR IC O N的硬件故障报警进行了诊断, 清除了其中的FAULT报警。
然后对控制PES部分的故障按照以下步骤进行了查找:
(1) 打开Online SYSTEM Module Tree, 执行“下载控制PES程序”中的步骤1和2。
(2) 单击位于“Control PES”左面的SYSTEM下的“+”, 展开系统树, 显示I/O模块。
(3) 选中某一模块。带错误的模块以红色字体显示。如果错误仅在I/O模块上, 则UACMS以黄色字体显示。
(4) 从菜单中选择Online→Display Module Errors。
(5) 模块错误信息窗口显示现存错误类型、每一类型错误数目、每一错误对应的槽号以及通道。窗口的下部有2个框, 其中上框包含有关所选定模块的实时错误, 而下框包含其错误的历史记录。
(6) 在实时错误框中选择某一错误, 单击详情, 看到错误信息。关闭Detail窗口, 所有带错误的模块, 重复步骤 (3) ~ (6) 的操作。
如要清除模块错误, 进行以下操作:
(1) 在选中错误框中选择错误并单击Clear, 以清除错误。如果Clear按钮变成灰色, 则不能清除错误。
(2) 如果不能清除错误, 单击Detail, 对照错误信息, 对问题进行故障排除。找出问题之后, 返回到Mo du le Errors Information Window, 再次尝试清除错误。
(3) 在系统启动之前, 应清除等级为2级及以上的所有错误。
在经过上述的操作后发现了一个错误, 时钟不同步, 经过分析在2路24V供电同时失去之后, 控制PES内部的电池出现了电压低报警, 没有起到应有的作用, 导致保留控制PES内的催化剂流量变量值以及阀门斜坡数据的丢失。按照以下步骤对控制PES的程序进行了下载:
(1) 启动4-mation软件:双击桌面上的4-mation图标, 或单击Start按钮, 并选择All Programs→APACS+Control→APACS+→4-mation;在显示的对话框上, 按Enter或单击OK。
(2) 打开Online Configuration:从4-mation Configuration Manager菜单中选择File→Open, 打开Open System对话框 (见图2) ;在Open System对话框选择Onlin, 单击OK (见图3) 。
(3) 打开Offline Configuration (离线配置, 见图4) :从4-mation Configuration Manager菜单中选择File→Open, 打开Open System对话框;在“系统模式”框内选择Offline;更改路径到C:ApplicationUOPlogic, 首先双击Directories区域内的{…}符号, 等待一段时间, 使路径更改到c:, 然后双击[Application UOP], 再双击[logic];从Systems区选择配置, 单击OK。
(4) 将4-mation离线组态转换为在线:在4-mation Configuration Manager菜单选择Window→Vertical, 使Online与O f f l i n e模块树窗并排显示, 以便于观察 (见图5) ;在4-mation Offline Configuration Manager菜单, 选择File→Transfer→Resource (见图6) ;选择待传送的Offline Resource, 挑选Source, 在Transfer Configuration对话框内单击Source (见图7) ;选择待成为目标文件的Online Resource, 挑选目标文件, 单击Transfer Configuration对话框内的Destination (见图8) ;单击Transfer Configuration对话框内的Transfer, 开始传送 (见图9) ;出现警告对话框“Are you sure you want to Transfer?”单击Yes (是) , 继续, 单击No, 停止;如果Online控制器正在运行, 第二个4-mation Configuration Manager警告对话框出现“Do you wish to continue?”单击OK, 以继续;单击Cancel, 取消。在传送期间, 显示Transferring Database进程对话框, 在完成时, Transfer Results对话框显示Transfer Completed Successfully, Destination Resource is RUNNING, 点击OK, 关闭Transfer Configuration对话框。
在下载控制PES程序之后, 需要设定CPES处理器实时时钟 (RTC) 。
图7 Offline Resource的Source界面
图8 Online Resource的Desfination界面
(5) 退出4-mation软件。
(6) 确认操作员计算机日期和时间均设定正确。如果不正确, 应重新设定计算机日期和时间。
(7) 启动OPCLink通信驱动器。双击Window Viewer图标, 返回到操作画面 (或重新启动计算机) 。
(8) 操作画面开始运行之后, 控制PES (APACS) 用1min来验证并启动操作计算机的通信。
(9) 进入控制屏幕F11并选择Controls 2按钮。
(10) 选择APACS ACM Resource按钮。
(11) 单击SET (设定) 近旁的圆圈到:O·PC CLOCK (计算机时钟) 。
(12) 单击SET (设定) 按钮, 更新时间。
经过下载程序之后, UACMS+040/4M OK红灯闪、UEAMS、USDMS 24VDC OK红灯不闪, 随后对斜坡数据进行下载, 经过上述的处理再生开工成功。
3 使用中的注意事项
在日常应用中, 虽CR CS控制系统采用的是双路供电模式, 但是不排除一路供电在有故障未及时发现的情况下, 由另一路供电一直工作, 若此时处于工作状态的电源同时出现故障, 则系统会停车;若在两路供电都有故障的情况下, 控制PES以及保护PES内部的电池又出现故障, 控制PES以及保护PES内部的程序会丢失。
因此在日常的生产之中, 要加强对重要电源的巡检力度, 避免事故的发生。
摘要：介绍2#连续重整CRCS, 着重阐述系统在供电突然丢失后的相应状况以及处理措施。
后处理系统 篇8
高层建筑基坑开挖时如果地下水位高于基坑深度, 将涉及降低地下水位以便于工程施工[1], 但降低地下水位过程中, 由于地下水的渗透和渗流作用会带出部分细粒土, 再加上降低地下水后土层的自重应力增加, 使土产生压缩变形, 因而会引起基坑周围地面的不均匀沉降[2,3]。许昌市作为我国严重缺水的城市之一其地表水匮乏, 而随着许昌市人口的增长、经济的快速发展、环境污染日益加剧、同时城市建设中建筑群的崛起给许昌市地下水资源带来严重的破坏。因此在这样的背景之下如何对高层建筑施工过程中所汲取的地下水做到绿色、环保、综合开发利用是一个值得探究的社会问题]。
1 许昌高层建筑基坑施工地下水后处理现状
为了解许昌市高层建筑基坑施工时地下水再利用情况, 深入许昌市多个高层建筑施工现场进行地下水后处理实地调查。调查的内容涉及到地下水位埋藏情况、基坑降水的方式、每日排水量以及地下水的后处理方式等。
为了更加直观表明高层建筑在不同施工阶段地下水汲取量情况, 将基坑开挖到基础完成阶段和基础完成到建筑封顶阶段两个时间段内地下水汲水量的情况绘制图1。从图1 可以看出两个阶段中对于地下水的汲取量最大的阶段是基坑开挖到基础完成这一阶段, 该阶段地下水汲水量是基础完成到建筑封顶这一阶段汲水量的10 倍左右。因此可以看出高层建筑基坑开挖地下水浪费最严重的时间段为基坑开挖始到基础完成止这一阶段, 也是控制地下水浪费的最佳阶段。
图2 给出了许昌市及周边在建高层建筑从基坑开挖到到建筑封顶期间内各个施工现场地下水总汲水量情况。通过该图分析可以看出其日均浪费地下水水量达1. 3 万m3, 以1 用水量计算, 所浪费的地下淡水资源可供1. 3 万人1 个月使用, 可以明确说明许昌市高层建筑基坑施工时地下水资源浪费的严重性。
2 高层建筑基坑开挖地下水后处理系统
根据考察的结果发现许昌市高层建筑基坑开挖过程中地下淡水资源浪费的严重性, 而针对这一问题如何采取相应的举措进行地下水资源保护或对汲取的地下水进行充分利用是一个严重的社会问题。如能有效解决这一问题, 对许昌市文明城市的发展和节能环保型城市的进步有重要的意义。
要想改变许昌市高层建筑基坑开挖导致地下水浪费现状, 首先应该引起市政府相关职能部门的重视, 之余根据许昌市城市发展的特点出台相关对策并在各个施工现场和施工单位之间进行有效的宣传地下淡水资源保护的意义。此外还要对不可避免进行地下水汲取的施工现场进行地下水再利用研究, 将汲取后的地下水进行多渠道、多方式、综合再利用, 使得地下水资源能得到绿色、环保以及有效的循环和再生。
本文根据许昌高层建筑基坑开挖汲取地下水造成淡水资源浪费这一现状, 提出了许昌高层建筑基坑开挖地下水后处理系统, 如图3 所示。从图3 可以看出, 高层建筑基坑开挖过程中地下水的处理可以通过集水明排、真空井点、喷射井点以及管井法等通过汲取地下水来降低基坑地下水位、克服流砂、稳定基坑边坡、防止基坑隆起以及加速土的固结。对于基坑开挖过程中所汲取的地下水可通过砂井进行地下水回灌, 亦可通过场地降水管线再经过一系列相关净化处理加以利用。从图3 可以看出对于高层建筑基坑开挖地下水的利用主要通过建筑场地内和建筑场地外进行, 而对于不适合应用的地下水可以通过市政管道排离建筑场地。
2. 1 建筑场地内基坑开挖地下水再利用
对于高层建筑基坑开挖地下水在建筑场地内可以通过多种方式加以利用, 但在没有进行应用之前应进行地下水水质分析并出具相应报告, 根据相应数据分析结果和利用方式进行相应的处理, 使之符合场地内加以利用的各种方式相应标准或者规程。如通过沉淀、生物处理、过滤、消毒等方法对汲取地下水进行处理, 使出水水质符合使用用途所要求的水质标准。建筑场地内基坑开挖地下水宜优先作为施工现场混凝土拌合用水和养护用水 ( 符合混凝土拌合用水标准JGJ63 - 2006) 以及建筑工人生活用水 ( 符合生活饮用水卫生标准GB5749 - 2006) 。在建筑场地内通过混凝土拌合用水和混凝土养护用水以及建筑工人生活用水可以对基坑开挖地下水加以利用, 做到就近取材, 节省大量水资源, 避免了地下水资源的浪费。
除上述方法之外, 在建筑场地内还可以将汲取的地下水用来冲洗施工现场的施工器具、锅炉采暖用水 ( 符合工业锅炉水质GB1576 -2001) 、建筑场地消防用水 ( 自动喷水灭火系统施工及验收规程GB50261 - 2005) 、建筑场地地面洒水、建筑场地公用厕所冲洗用水等。
2. 2 建筑场地外基坑开挖地下水再利用
除建筑场地内对高层建筑施工地下水进行再利用外, 在建筑场地外也可以采取很多措施进行地下水再利用, 如可利用汲取的地下水用作建筑场地周边乡镇农田水利灌溉来源, 见图4 - 1、许昌市内河水补给来源, 见图4 - 2、许昌市城市道路路面洒水来源, 见图4 - 3、市政绿化用水来源, 见图4 - 4、建筑工地附近居民生活用水等。通过建筑场地外地下水再利用渠道可以将地下水得到有效利用, 间接杜绝或减少许昌市高层建筑施工过程中地下水资源的浪费现状, 做到物尽所用。
3 相关问题探讨
文章提出了许昌高层建筑基坑开挖地下水后处理系统设想, 但是该系统的实际运行还会遇到很多问题。首先, 后处理系统执行难。由于该系统的实施需要投入一定的设备和相关技术, 涉及房地产开发商或施工单位经济利益, 因此在实施过程中会遇到很大困难。因此本系统的实施需要市政府职能部门, 如住建局、城市规划局、土地局、环保局的重视, 更需要这些政府职能部门加大干预力度, 对相关建设单位或开发单位出台可实施的相关法律、法规政策, 从根本上减少地下水资源的浪费。其次, 本系统提出的对高层建筑基坑开挖地下水再利用治标不治本。因此加快地下水绿色回收技术开发是解决许昌高层建筑基坑开挖地下水浪费问题的环保型对策, 亦是最该优先选用的地下水处理方法。
4 结语
本文首先对许昌高层建筑基坑开挖地下水浪费现状进行了调查分析, 分析结果表明许昌高层建筑基坑开挖过程中存在地下水严重浪费问题。针对存在问题的现状, 文章提出了许昌高层建筑基坑开挖地下水后处理系统系统, 对基坑开挖过程中所汲取的地下水进行建筑场地内和场地外利用, 拓宽高层建筑基坑施工时地下水再利用的途径和方法, 对系统实施过程中可能遇到的问题进行了简单的探讨。文中提出的后处理系统对许昌保护有限地下水资源起到借鉴和指导的作用。
参考文献
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[2]赵明华.土力学与基础工程[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2014.
后处理系统 篇9
关键词：尾气排放,SCR尾气后处理,整车集成,匹配设计
1. 概述
伴随社会经济的不断发展,环境污染日益严重问题已受到全社会越来越多的关注。而随着我国汽车产业的迅速发展,汽车尾气排放已成为大气环境污染的重要来源。正是基于这一原因,我国汽车排放法规的升级速度逐步加快。继2008年7月对商用车辆全面实施国三排放法规后,更高要求的国四排放法规的实施日期已不再遥远。为了应对新的排放法规要求,各发动机、主车生产厂均加快了新一代车型的研制开发步伐。
借鉴国外特别是欧盟国家排放控制的成功经验,国内各商用车辆生产厂大多采用了选择性催化还原型即SCR尾气后处理控制技术来降低发动机尾气中有害物的排放,以满足国四排放法规的要求。
2. 尾气后处理控制技术的基本工作原理
SCR尾气后处理控制技术是目前世界各国特别是欧盟各国普遍采用的控制柴油动力车辆尾气排放的一项成熟技术。其基本工作原理就是通过优化柴油发动机缸内燃烧过程,使燃烧废气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)及颗粒(PM)等排放物得到有效控制并达到法规的要求,最后对发动机排出尾气中含量较高的氮氧化物(NOX)再利用专门的车载后处理系统进行处理,以满足法规要求。在后处理过程中,定量给料单元会根据发动机电控单元给出的指令精确地将与发动机运行工况相匹配的尿素量喷入排气管,尿素分解出的氨与氮氧化物在催化器中经过催化还原反应最后生成无害的氮气(N2)和水(H2O)。据测定,SCR尾气后处理系统对氮氧化物的转化率通常能达到60%以上。
由于优化缸内燃烧过程主要由发动机生产厂完成,因此整车厂更为关心的是车载后处理系统的整车集成及匹配设计。
3. 尾气后处理系统的基本组成
SCR尾气后处理系统主要由催化器,尿素箱,定量给料单元,喷嘴,传感器,压缩空气罐,空气滤等组成。其系统基本组成见图1。其中定量给料单元是保证该系统正常工作的核心控制和执行单元。由于定量给料单元的工作主要依赖发动机的运行工况数据和并通过电控单元控制,因此CAN线必不可少,通过CAN线达到电气数据共享和工作指令的传递,通过系统各元件的协调配合达到最终控制目标。
4. 各部件的主要功能及后处理系统的工作过程
尿素箱用于尿素溶液的储存与供给。在尿素箱上安装有夜位及温度传感器。液位传感器用于系统诊断、尿素用量监控及低液位报警等。温度传感器则用于监测尿素溶液的温度,以确定是否需要启动或者关闭加热装置,防止溶液冻结或过热。对尿素箱的加热大多利用发动机冷却液来完成,其冷却液管路的控制电磁阀由发动机电控单元控制。
压缩空气罐用于给定量给料单元提供压缩空气。压缩空气经空气滤清器过滤后再进入定量给料单元。
定量给料单元是SCR尾气后处理系统的核心单元,也是一个高精度元件。它的微处理器受发动机电控单元ECM控制,用于将与发动机运行工况所产生的氮氧化物量相匹配的尿素量喷入排气管。在给料工作时,其内部的电动泵根据微处理器接收到的指令从尿素箱吸入所需要量的尿素溶液,尿素溶液与压缩空气混合并雾化进入喷射管路。为了保证其正常工作,该单元还具有自除气和自清洁功能。即在每次工作前,电动泵以最大工作流量从尿素箱吸入尿素溶液并经回流管返回,以除去管路中可能存在的空气对计量精度的影响,该过程被称作除气过程。在电动泵停止工作后,压缩空气会持续供给直至将管路中的尿素溶液吹除干净,以防止尿素在管路中残留结晶阻塞管路,该过程被称作清洁过程。
定量给料单元与尿素箱之间有两条管路相连,即供给管和回流管。供给管用于给料及除气过程尿素溶液的供给。回流管则主要用于除气过程中尿素溶液的回流。为了保证在较低环境温度条件下后处理系统的正常工作,防止管路中尿素溶液冻结,该两条管路采用了电加热装置来进行有效保护。电加热装置的控制继电器也是由发动机电控单元控制。
喷嘴安装于催化器前的排气管道内,通过喷射管道与定量给料单元相连。主要作用是在给料过程中将雾化的尿素溶液均匀地喷入发动机排气中,这样将使尿素溶液遇热后分解出的氨能更均匀地分布到排气中。
催化器是SCR尾气后处理系统的另一个核心单元,兼有尾气催化转化和噪音消声两个功能。其内部由三个独立、串联的单元组成,分别是氨扩散器、催化转化器和消声器。扩散器的主要作用是将氨均匀地分布到催化器表面。氮氧化物与氨经催化还原反应最终生成无害的氮气和水的过程则是在催化转化器内完成的。催化器还对燃油提出了特殊的要求,即必须使用符合规定的低硫含量的燃油。若使用高硫含量的燃油,则其产生的硫化氨会污染催化转化器表面,这样就会降低催化器尤其是在低温时的转化效率。
在催化器的入口和出口处各安装有一只温度传感器,用于检测催化器是否达到要求的温度来保证催化还原反应的正常进行,并据此确定需要喷入的尿素量。催化还原反应所要求的最低排气温度为200℃。
催化器上还安装有一只氮氧化物传感器,用于监测经过催化器处理后尾气中氮氧化物的排放是否达到预期的效果。这也是法规要求的车载诊断(OBD)系统的一项内容。
车载诊断系统是新排放法规的强制要求,主要用于保证车辆尾气后处理系统的正常工作。其功能包括车辆通电后系统的自检,使用过程中尿素用量的监测和低液位报警以及氮氧化物排放超限报警等。
以上就是SCR尾气后处理系统的主要部件。在此对尾气后处理系统的工作过程概述如下。
车辆通电后,车载诊断系统首先进行系统自检。通过自检后,方可起动发动机。同时尾气后处理系统也即刻进入工作状态。这时定量给料单元会根据预设指令首先启动电动泵吸入尿素溶液并全部回流至尿素箱,以除去管路中可能存在的空气。除气过程完成后定量给料单元即转入给料工作,这时发动机电控单元会根据检测到的催化器进出口排气温度以及发动机运行工况参数确定出对应的尿素需要量并将指令传递给定量给料单元,定量给料单元按指令吸入所需要量的尿素溶液。同时压缩空气进口处的电磁阀开启,压缩空气与尿素溶液混合雾化后被喷射进入发动机排气管。在排气管内尿素溶液中的水分迅速气化,尿素分解出的氨则随排气一起进入催化器,在经过氨扩散器进一步混合后,在催化器表面与氮氧化物经过充分的催化反应,将大量的氮氧化物转化为无害的氮气和水并随排气排出发动机。随着发动机运行工况及排气温度的变化,发动机电控单元也在实时地调整传递给定量给料单元的尿素需要量指令,以保证其良好的氮氧化物转化率水平。在发动机停止工作后,定量给料单元的电动泵停止工作,这时压缩空气仍将持续供给直至喷射管路中的尿素溶液残留被全部吹除,防止尿素残留在管路中的结晶造成管路堵塞。
车辆在低温环境中运行时,若尿素箱上的温度传感器测得温度低于规定值(一般设定为0℃),发动机电控单元就会发出指令开启发动机通往尿素箱的冷却液管路控制电磁阀,利用发动机的冷却液给尿素箱加热,防止尿素溶液的冻结或解冻已冻结的尿素溶液,保证后处理系统的正常工作。当尿素溶液温度上升到规定值(一般设定为7℃左右)时则断开控制电磁阀,防止尿素溶液过热。在对尿素箱加热的同时,电控单元会同时通过控制电路开启尿素箱与定量给料单元之间的管路加热器的控制开关,利用电加热器给管路进行加热,防止管路中出现冻结堵塞。定量给料单元则一般配有自我控制的加热元件防止内部管路冻结堵塞,保证其正常工作。
车辆在运行过程中,若出现尿素缺少或者氮氧化物排放超出限值等问题,车辆诊断系统的故障指示灯就会点亮,提示司机后处理系统出现故障,同时发动机会降低功率输出。维修人员可以通过故障指示灯的闪码显示或直接利用电脑的故障诊断软件获取故障的具体信息,指导故障的排除。
5. 尾气后处理系统的整车集成及匹配设计
尾气后处理系统的各组成单元均需在整车上集成安装,最终形成一个完整有效的后处理系统。在整车集成设计过程中,需确保系统与整车之间以及系统内部各组成单元之间的良好匹配,只有这样才能保证后处理系统的正常工作。
SCR尾气后处理系统所需要的尿素为工业尿素与水混合成浓度为32.5%的溶液,其商品名称是Ad Blue。在国四排放阶段,其与燃油的消耗比为5%左右,因此尿素箱的容积大小可据此设计选择。考虑到低温情况下可能出现的溶液冻结引起体积膨胀,尿素箱应留有足够的膨胀空间。由于尿素溶液具有较强的腐蚀性,因此尿素箱及其传输管路的材料选择应特别加以注意,适合的材料有不锈钢、镁铝合金及中高密度聚乙烯等。尿素箱的出口还必须设有规格为70μm滤网以保证进入系统的尿素溶液的清洁。
定量给料单元是一个高精度元件,在运输和装配过程中应特别注意轻拿轻放,避免跌落引起损坏。在整车上布置安装时还应注意其安装方向,须严格按照生产厂家的安装技术要求保证其正确的安装方向。定量给料单元的正常工作还需要车辆持续提供所需的压缩空气供应。对重型车辆,空气消耗量大约为20L/min的标准状态空气。对每一种应用类型均应进行空气消耗量的研究,以确保车辆的压缩空气供应能持续保证定料给料单元的需要。为了保证供给定量给料单元的压缩空气的清洁,在定量给料单元前的管路中要求使用一滤网精度为5μm的滤清器。另外定量给料单元的耗电量也应在车辆供电系统设计时予以考虑。对重型车辆,定量给料单元正常工作时的持续耗电量约为32W,低温环境下内部加热器工作后的稳态耗电量<200W。
喷嘴的理想安装位置应该是在一段笔直的排气管上,距催化器入口端不小于440mm。在实际应用中,应确保喷嘴不会位于弯管下游100mm和弯管上游270mm的范围内,并在排气管内居中布置,以利于尿素喷入后与排气的均匀混合,防止在弯管壁形成聚合物残留。从定量给料单元到喷嘴间应采用柔性管道连接,以适应两者之间可能出现的相对移动。连接管的内衬应采用PTFE材料,以减少尿素结晶附着在管壁上的危险。该连接管特别是喷嘴端还应具有耐高温性能。
由于催化器内化学反应正常进行所要求的排气温度不能低于200°C,因此催化转化器的布置应尽可能靠近发动机的排气出口,以防止低负荷工况时由于排气温度低引起催化转化效率的急剧下降。同时由于催化器比传统的消声器重量增加很多,需要重新设计或计算校核其支架安装系统的强度,以确保催化器在整车上的可靠安装。
虽然说SCR尾气后处理控制技术是一项在国外已被普遍应用的成熟技术,但在国内的应用才刚刚开始,基于国内车辆使用环境的特殊性,该技术在实际应用中可能还会出现一些新情况和新问题。这可能也将是国内各整车生产厂今后需要面对并开展研究加以解决的新课题。
6. 结束语
本文就满足国四排放法规的商用车辆SCR尾气后处理控制技术的工作原理、基本组成、工作过程及整车集成与匹配设计等做了系统的介绍和分析。期望能帮助读者对该控制系统有一个全面的认识,并对今后的产品开发工作有所裨益。同时对车辆的正确使用和维护提供一定的指导作用。
参考文献
[1]Mayer K P,Wuensche P,Dreisbach R.以欧3柴油机为基础开发达到欧4标准的发动机[J].国外内燃机,2007,6:40-46
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后处理系统 篇10
柴油机因其优异的动力性和油耗性能被广泛使用,而且柴油机的CO、HC的排放都优于汽油机。但是柴油机NOx和PM的排放却是一个难题。2010年中国将实施国-Ⅳ排放标准,国-Ⅴ排放标准的实施也被提上日程。因此有效降低柴油机NOx和PM的排放是发动机领域的一个主要研究方向。其中,选择性催化还原(SCR)后处理技术是目前柴油机控制NOx的主要技术手段之一。SCR的主要原理是向排气管中摄入一定量的还原剂,在催化剂的作用下,还原剂与排气中的NOx发生氧化还原反应,生成无害的气体排出,达到降低NOx排放的目的。尿素(Urea)作为氨气(NH3)的载体,因具有无毒、无味、稳定等优点成为车用柴油机SCR技术的首选还原剂。商业上称符合DIN 700070标准的32.5%的尿素水溶液为“AdBlue·”。选用AdBlue为还原剂的SCR系统称为尿素SCR后处理系统。
目前,国外相关研究机构已对尿素SCR系统做了大量的研究和开发工作,并且推出了很多商业化的产品[1,2,3,4,5,6,7,8]。国内对SCR的研究刚刚起步[9,10]。本文使用自主开发的尿素SCR系统(包括硬件部分及控制部分),在发动机台架上进行试验研究。主要研究了喷嘴形式和喷射方向、喷射位置和剂量、辅助喷射空气的压力、催化剂温度以及储氨能力对尿素SCR性能的影响。同时还研究了SCR催化剂对NO与NO2比例以及HC和CO浓度的影响。
1 试验装置与方法
1.1 尿素SCR后处理系统
图1为试验用尿素SCR后处理系统,主要由硬件系统和控制系统组成。其中,SCR控制器通过CAN总线从柴油机ECM获得柴油机转速和喷油量(或油门位置)信号,检测催化剂前后温度信号,确定发动机所处工况。根据柴油机所处工况下所对应的NOx排放量及催化剂温度确定SCR所需要的尿素水溶剂量,并发出控制信号给计量单元喷射出定量的尿素水溶液。通过计算机对SCR控制器进行控制,按照所需的剂量强制喷射尿素水溶液。SCR催化剂(144×270,4.39 L,钒基)由国内某催化剂公司提供。
1.2 发动机试验台架
图2为试验台架示意图。其中,尿素SCR后处理系统由北京理工大学自主开发;所用测试仪器参数如表1所示;所用发动机为奥铃BJ493ZLQ1型柴油机(参数见表2),该柴油机采用BOSCH高压共轨供油系统,ECM由北京理工大学开发。所用柴油为北京市售国-Ⅳ(硫含量低于50×10-6)标准柴油。试验用尿素水溶液(AdBlue)由北京化学试剂研究所提供。
1.3 试验方法
通过改变影响尿素SCR性能的各种因素,对催化剂前后的污染物浓度进行采集和分析,从而得到其变化规律。排气污染物的转化率,即表征了经过催化转化器后所测气体浓度变化的大小。所测气体成分的转化率定义为:
式中,ηi为排气污染物i在催化剂中的转化率;C(i)in和C(i)out分别为排气污染物i在催化剂入口处和出口处的浓度。
2 试验结果与分析
2.1 喷嘴形式及喷射方向的影响
保持柴油机工况一定,尿素水溶液的喷射剂量和辅助压缩空气压力一定,通过采用不同形式的尿素喷嘴和喷射方向(见表3)研究喷嘴对NOx转化效率的影响。柴油机固定在2 100 r/min、187 N·m工况点,此时催化剂入口温度Tc=448℃,空速SV=47850h-1。随后控制计量单元喷入适量尿素溶液并记录催化剂前后NOx浓度。图3为该工况下采用不同喷嘴的NOx转化率情况,喷嘴与催化剂前端的距离为排气管管径的5倍(l=5 d)。可以看出,所有喷嘴的NOx转化率都随着NH3与NOx浓度比例(CNH3/CNOx)的提高而提高。但当CNH3/CNOx超过1后,转化率较高的喷嘴其转化率基本不再上升,而转化率较低的喷嘴其转化率仍然上升。几种喷嘴中,NOx转化率最高的为C4喷嘴,即径向4孔0.5 mm的喷嘴。在448℃的催化剂温度下,尿素水溶液的脱水、热解和水解反应已经很充分,故转化率主要取决于尿素的雾化和分布情况。可见径向多孔喷射更有利于尿素在空间的分布。
2.2 喷嘴位置的影响
在排气管上选取两个喷射点(l=5 d和l=10 d)和两个不同温度(催化剂前温度)的工况点(使用喷嘴C4,辅助空气压力0.2 MPa)。其中,高温点温度为448℃,空速为47850h-1;低温点温度为338℃,空速为31507h-1。图4为不同温度和空速下,喷射位置对NOx转化率的影响。可以看出,催化剂前温度为448℃时,l=10 d处的转化率略高于l=5 d处的转化率,但差别不大(5%以内)。CNH3/CNOx小于1时,这种差别比CNH3/CNOx大于1时明显。但是温度为338℃时,两种位置的差别比较明显(30%左右),并且CNH3/CNOx大于1时,NOx转化率随着CNH3/CNOx的增大而继续提高。可以看出,温度较低时,加大喷射前的距离可以延长尿素在排气中的热解时间和温度,同时也说明了在温度较低时尿素的分解率控制了NOx转化率。因此在布置尿素喷射点时,尽量靠近柴油机排气口而远离催化剂入口。
2.3 尿素喷射剂量的影响
由图3和图4可看出,当CNH3/CNOx小于1时,随着尿素剂量的增大,转化效率也逐渐变大。当CNH3/CNOx大于等于1时,高温时的转化率基本不随尿素量的增多而提高,这是由于该温度下尿素热解、水解反应比较充分,多余的尿素只会造成NH3的滑失。而在低温时,尿素热解、水解的不充分,尿素量的增多会增加NH3的生成总量,但也会有较多没有分解的尿素吸附在催化剂或管壁上,或随排气排入大气。因此温度较低时,不能只依靠增加尿素的摄入量提高转化率,这样会增加尿素的泄漏。而在高温时,也不能过量摄入尿素,过量尿素不但不能提高转化率,反而会造成NH3的泄漏,造成新的污染。因此要保证尿素完全分解后生成的NH3与排气中NOx排放的比例不超过1∶1为宜,最多不要超过1.2∶1。
2.4 辅助空气压力的影响
柴油机在固定工况运转,改变辅助喷射空气的压力,研究不同压力对转化效率的影响(l=5 d,CNH3/CNOx=1)。图5为两组不同的喷嘴在两种柴油机工况下的情况。由图5a可看出,在高空速下,4孔0.5 mm径向喷射的喷嘴C4,空气压力由0.1MPa提高到0.2 MPa时,NOx转化效率提高了25%,而压力继续增大到0.6MPa期间,NOx转化率的变化很小;2孔1mm轴向喷射的喷嘴C1,空气压力由0.1 MPa提高到0.6 MPa期间,NOx转化率逐渐增大;2孔1mm径向喷射的喷嘴C1,空气压力由0.1MPa提高到0.6 MPa期间,NOx转化率先是增加,在0.3MPa时出现峰值,随后迅速降低。这主要是因为孔径较小时,空气压力的增大会改善雾化效果,但这种效果随着压力的增大而逐渐减小;孔径较大时,如果是径向喷射,空气压力的增大虽会部分改善雾化效果,但是大孔径的喷嘴导致喷束较细长,在大压力下容易使液滴喷溅到管壁上而影响与排气的混合,因此压力过大反而使得转化率降低。孔径较大时,如果是轴向喷射,就不会造成喷束溅壁现象,因此随着压力的增大转化率会提高。
由图5b可知,在低空速下,情况有些不同。4孔φ0.5mm径向喷射的喷嘴C4,空气压力由0.1 MPa提高到0.2 MPa时,NOx转化率稍有提高。继续增大空气压力,转化率有所降低。这主要是因为此时排气流速和流量较低,增大空气压力使尿素溶液更容易喷溅到管壁上。2孔φ1mm轴向喷射的喷嘴C1的情况与高空速下类似。而2孔φ1mm径向喷射的喷嘴C1的最佳喷射压力在0.1MPa,但其他压力下变化不明显,主要也是与喷射溅壁有关。过高的空气压力(>0.5MPa)还增加了密封系统的负担,甚至造成少量的泄漏。综合而言,对于孔径较小的径向喷射喷嘴,0.2MPa的空气辅助压力较为合适。
2.5 催化剂温度的影响
柴油机在固定转速下运转,通过改变不同的扭矩而获得不同的排气温度(使用喷嘴C4,l=5 d,CNH3/CNOx=1)。但由于该发动机为增压发动机,扭矩的改变使得涡轮的转速发生改变,因此即使在相同的转速下,进气量和油耗一样会随着扭矩的增大而增大,这就使得排气流量发生了改变,实际空速并不能固定。但是这种工况下温度因素仍然是NOx转化效率的主导。
图6为尿素喷射前催化剂的温度对NOx转化率的影响曲线。可以看出,两个不同转速下的NOx转化率随温度变化的趋势基本一致,即温度由350℃升高到400℃左右,NOx转化率迅速提高了30%。温度继续升高,转化率增加幅度有所减少。而达到相同排气温度时,低转速工况下的空速要小于高转速的空速,而此时转化效率也是低空速的要稍高,但趋势一致。由于催化剂本身性能的原因,起燃温度过高,造成了该柴油机低温工况的转化效率较低。
另外,尿素水溶液脱水过程要吸收热量,析出的尿素固体要在133℃以上才会大量热解。因此温度如果过低,不但催化剂达不到相应的起燃温度,而且尿素也无法完全分解成实际上的还原剂NH3。此时向温度很低的催化剂喷射尿素溶液只会造成尿素的泄漏而起不到降低NOx的作用。在控制策略制定时,需要设定排气和催化剂的限定温度,即低于这个温度,尿素SCR系统是不能工作的。
2.6 储氨能力的影响
按照催化剂的化学动力学模型,还原剂NH3是要首先吸附在催化剂表面的活性位上,还有一部分NH3吸附在催化剂非活性位上,而这一部分的NH3是不能参与NOx氧化还原反应的,因此这一部分NH3会储存在催化剂表面上(涂层或载体),这就是所谓的催化剂储氨能力。这种催化剂的储氨能力增加了柴油机瞬态工况下的控制策略制定的复杂性。柴油机固定转速为2000 r/min、扭矩162N·m,此时催化剂前端温度为376℃(使用喷嘴C4,l=5d,CNH3/CNOx=1)。从0 s开始计时,每10 s记录一组催化剂后的NOx排放值。尿素溶液从第40 s开始喷射,第170 s停止喷射。试验结果如图7所示。
从图7可看出,从尿素开始喷射到排出的NOx浓度基本稳定持续大约50 s,记为tf。从尿素停止喷射到浓度恢复到喷射前的水平大约持续了150 s,记为tr。其中,tf时间内,主要发生了NH3的吸附与氧化还原反应;而tr时间内,虽然没有新的NH3补充进来,但是储存在催化剂中的NH3在向外释放并与NOx发生了反应。从喷射开始,NOx的浓度立即随之减少,这说明氧化还原反应已经开始,同时也说明NH3在催化剂表面的吸附速度非常快。停止喷射后的tr延迟时间是开始喷射tf延迟时间的3倍多,可以认为NH3进入催化剂后一部分吸附在活性位上,一部分吸附在非活性位上,吸附在活性位上的NH3随即与气流中的NOx发生氧化还原反应被消耗,而吸附在非活性位上的NH3被储存起来。当NH3继续增多,则活性位和非活性位都出现了饱和现象,此时NOx的消耗量也达到了平衡。如果此时停止喷射尿素,则催化剂中没有新的NH3作为补充,活性位上的NH3与NOx发生反应被消耗后出现了空缺状态,此时非活性位上的NH3开始被释放并被活性位俘获和被NOx消耗,这样储存在非活性位上的NH3都会逐渐转移到活性位上被消耗掉,直到催化剂中NH3全部被消耗掉后,NOx的浓度会恢复到喷入尿素前的水平。
柴油机在几个不同排气温度的稳定工况下运行,重复上面的试验,记录不同催化剂前温度下,催化剂储氨能力的大小(由tr表征),结果如图8所示。由图8可看出,当催化剂前温度较高时,tr时间缩短,而温度较低时,tr时间延长。反映出的宏观效果是催化剂的储氨能力与催化剂的温度成反比。这即与在高温时催化反应的速度比低温时快有关,还与低温时催化剂储存的NH3量更多有关。
2.7 SCR反应对HC的影响
当原始排气流过SCR催化剂而没有还原剂摄入时,催化剂前后的NOx总量基本保持不变,但是NOx中NO与NO2的相对含量却发生了改变。如图9所示(Cat.IN代表催化剂入口,Cat.OUT代表催化剂出口),转速为1500 r/min时,柴油机在三种扭矩工况下对应三种不同的催化剂前端温度。每个催化剂温度下都测量了催化剂前后的NO和NO2的值。可以看出,温度越高,柴油机排气中的原始NO2含量就越低。这是因为NO2不稳定,燃烧室内温度较高时NO2会向NO转变,但是温度较低时这种转变会被抑制。从图9还可看出:经过SCR催化剂后,NO2的比例降低,这一点在低温情况尤其明显,这说明NO2被还原回NO。如图10所示(w/o Urea表示没有尿素摄入,w/Urea表示有尿素摄入,柱状图表示浓度,折线图表示转化率),在不同的排温下,当没有还原剂摄入时,催化剂出口处的HC含量明显降低。这说明这部分HC与NO2发生氧化还原反应,将一部分NO2还原为NO。而当有还原剂尿素喷入后(CNH3/CNOx=1),催化剂出口处的HC含量逐渐升高,但仍然低于入口处的水平。这说明在催化剂的选择性作用下,NH3与NOx发生反应的能力大于HC与NO2的反应能力。
2.8 SCR反应对CO的影响
图11为SCR反应对CO的影响结果。由图11可看出,在没有还原剂摄入的情况下,排气经过SCR催化剂后CO的浓度提高,温度越高这种趋势越明显。结合图9可以认为,在没有还原剂摄入的情况下,NO2或O2与排气中未燃的碳微粒(C)发生反应生成CO,而温度的升高可以促进该反应的发生。当有还原剂摄入后,CO的生成量会减少,主要是由于NH3与NOx发生反应的活性,在催化剂的作用下大于C与NO2发生反应的活性,随着温度的升高,SCR的催化还原反应活性越来越大,使得CO生成量的减少程度大于低温时的减少水平。
3 结论
(1)径向、多孔、小孔径的喷嘴有利于尿素水溶液的雾化和空间分布,可提高尿素SCR的转化效率。
(2)尿素喷射位置距离催化剂前端面越远越有利于提高尿素SCR低温转化效率。
(3)尿素喷射剂量增加,虽有助于提高转化效率,但过多会造成NH3泄漏,需根据发动机所处工况决定,但不要超过尿素完全分解后的NH3与排气中的NOx比为1.2的剂量。
(4)本系统所用的径向4孔喷嘴采用0.2 MPa的压缩空气辅助喷射较为理想。
(5)NOx转化率随催化剂温度的提高而提高,因此催化剂应尽量靠近柴油机排气口,以获得更高的温度。
(6)SCR催化剂具有一定储氨能力,并且该能力随着温度的降低而增加。
(7)SCR催化剂影响排气中NO与NO2的比例以及HC和CO的浓度。但这些物质氧化还原反应的活性要低于SCR主反应的活性。
摘要：影响尿素SCR后处理系统性能的因素很多,如喷嘴形式、喷射位置、辅助空气、催化剂性能等。通过发动机台架试验,对影响尿素SCR性能的因素进行了研究。结论如下:喷嘴形式和喷射方向对尿素的雾化和空间分布有很大影响;喷嘴距离催化剂越远转化效率越高;本系统采用0.2 MPa的辅助空气压力较为理想;NOx的转化效率随着催化剂温度的升高而提高;催化剂温度越低其储氨能力越强;SCR催化剂对NO与NO2的比例、HC和CO的浓度有影响。
关键词：内燃机,尿素,氮氧化物,选择性催化还原,转化率
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芥蓝采后处理技术要点 篇11
一、采收和分级（如表）
芥蓝的采收期因品种与栽培季节而不同，一般的采收标准是收“齐口花”，即芥蓝的花薹与基部叶片大致在同一高度、花球欲开而又未开时采收质量最佳。采收早，产量低；采收迟，组织硬化、品质差，同时也影响侧芽的萌发和生长。采收主薹时，在植株基部留5～6叶节处切下；采收侧薹时，在植株基部留1～2叶节处切下。清晨开始采收，手套铁指甲或用小刀切断菜薹。芥蓝要一边采收，一边按花薹粗度和长度进行分级后放入筐中。
二、预冷
采收后的芥蓝要迅速运回处理场进行预冷处理。最好采用真空预冷或差压预冷，如没有专用预冷设备和装置，也可采用0～3℃的冷库预冷，使菜温尽快降至3℃以下再包装储运。预冷时，表层及上层筐最好覆盖一层湿的毛巾被保湿。必须等芥蓝花薹中心温度真正降至1℃后才能包装。
三、包装和储运
将预冷后的芥蓝分装于聚苯乙烯泡沫箱或带有塑料薄膜袋做内包装的蜡质纸箱中，在温度为1～2℃、相对湿度为90%～95%的冷库中储藏。若收获时芥蓝品质良好且预冷及时，储藏1个月，商品率可达95%以上。
芥蓝运输应保持在低温下进行，使用冷藏车或冷藏集装箱运输时，要在装车前将温度降到1～3℃。无冷藏设施的短期运输，需要在泡沫塑料保温箱内加放碎冰，但是碎冰切不可与菜体直接接触（一般采用矿泉水瓶装水后在冰柜进行冻结后用干净的纸包好，放入菜体内）。芥蓝要轻装轻卸，装卸速度要快，以免造成菜温回升而缩短其储藏寿命。
芥蓝可采用托盘紧缩膜小包装进行货架保鲜，但是常温下销售货价期仍然有限。
后处理系统 篇12
相对于汽油机,柴油机具有高的热效率、低的油耗和CO2排放等优点。目前,所有的重型卡车和大部分轻型卡车都采用柴油机。然而,随着世界各国对柴油车排放的要求越来越严格,柴油机颗粒物(PM)及NOx排放控制成为柴油机发展的关键技术。当前针对PM及NOx排放控制的柴油机排气后处理技术有两种方法:一种是通过废气再循环(EGR)技术降低发动机缸内燃烧的NOx排放,然后用柴油机颗粒捕集器(DPF)控制PM;另一种是通过燃油高压喷射技术降低发动机缸内燃烧的PM排放,然后用选择催化还原技术(SCR)控制NOx。SCR技术因具有更高的燃油经济性和良好的耐硫性能,被认为是最有优势的技术路线,在欧洲已经得到了广泛应用[1],在我国也处于推广应用阶段。由于SCR反应涉及到NOx浓度等排气氛围、催化剂及还原剂,还原剂的供给需要动态考虑NOx浓度、催化剂工作状况和NH3泄漏量等,故还原剂喷射的控制是SCR应用所面临的一个重要问题[2]。
本文针对具有自主知识产权的重型柴油机尿素SCR后处理系统,介绍了尿素喷射电子控制单元(DCU)的系统结构、硬件开发、控制策略研究,以及DCU在发动机及其尿素SCR后处理系统上的匹配标定和试验结果。
1 DCU系统结构
DCU的系统结构如图1所示。可靠性是DCU结构设计的基础,需要综合考虑散热、抗振动、密封性能和成本等多方面因素。该DCU采用73针脚密封插头,兼具防水和防振动功能的外壳,电子控制单元电路板采用全表面焊接,无需额外增加散热器。
1.1 DCU主芯片
尿素SCR后处理控制单元是一个以单片机为核心的微处理器。控制器是DCU的核心部件,通过各种外围电路对传感器和执行器进行采样、控制,实现DCU控制策略。该控制器必须满足与计量泵进行10ms一次通信的要求,至少2路高速CAN通信模块分别与主机ECU和计量泵进行通信,1路串口通信至少6路A/D转换通道,并要求成本低。因此,选用了Freescale公司的高速16位单片机作为电子控制单元的控制器。
1.2 系统电源控制
系统电源控制需向单片机及其他功率芯片提供稳定的5V稳压电源及传感器处理电路必需的12V电源。尿素SCR系统应用于柴油发动机,其蓄电池电压为+24 V,所以要求输入电压的范围上限足够高。同时,由于发动机工作状况的复杂多变,要求系统在各种负载情况下均能保持电压稳定,具有足够大的电流通过能力,以提高系统工作的稳定性。
为保证系统在宽广的电压变化范围内工作正常,本系统选用智能芯片L9741为系统提供1路5V稳压电源;采用最大输入电压上限45V,并具有最高达3A带自保护的输出电流通过能力的LM2576芯片为系统提供1路12 V稳压电源。同时,本系统采用双备份电源提高系统的可靠性,不会由于单个电源损坏导致整个系统工作的瘫痪。
1.3 模拟信号输入信号处理电路
信号处理电路主要用于处理环境温度传感器、空气质量传感器、催化剂前、后温度传感器等传感器信号,需要经过电路放大到0~5 V的范围内,再进入单片机的A/D转换器中。同时,由于在发动机工作环境中存在强烈的信号干扰源,还需要对传感器信号进行去噪处理,并加以限压保护,避免主芯片在任何情况下被有害信号损坏。本文所设计的处理电路具有信号放大、阻容滤波、限压保护等功能,保证系统对输入模拟信号的正确采集。
2 DCU控制策略研究
控制策略决定了不同工况下排气管中尿素的喷射量,控制策略是否合理直接影响NOx的转化率以及氨气的泄漏量。按照SCR的工作原理,SCR控制策略一方面应将NOx排放尽量减少,以满足法规需求;另一方面需要保持NH3泄漏量平均在10×10-6以下,最大不超过25×10-6。SCR后处理系统的尿素喷射控制策略分为开环控制和闭环控制。相对于开环控制策略,闭环控制策略能大幅提高NOx转化效率,其中开环控制策略下的最高NOx转化效率为80%,而闭环控制则能达到95%[3]。但是,闭环控制需要实时测量SCR后的NOx或NH3排放,NOx传感器[4]和NH3传感器[5]由于价格及性能原因,基本用于试验室研究,尚未达到规模应用的程度。
本文采用的尿素喷射基本控制思想是:首先根据发动机的工况(转速、转矩百分比),通过查发动机静态MAP图得到发动机排气总流量、排气中NOx浓度,从而计算出NOx的摩尔流量,确定每个发动机循环中尿素的基本喷射量;然后根据催化剂转化效率、催化剂载体温度、空速等对尿素基本喷射量进行稳态修正,得到稳态下的尿素喷射量;最后根据当前发动机的工况对稳态下的尿素喷射量进行动态修正,得到最终实际需要的尿素喷射量。图2为DCU控制策略示意图。
2.1 尿素基本喷射量
DCU是在催化剂载体温度高于200℃以上才开始喷射,因为最低喷射温度既要使尿素充分分解,又不致造成催化剂活性利用程度不够。当催化剂载体温度低于200℃时,不仅催化剂活性不够,而且会造成尿素水溶液的结晶,造成管路堵塞,影响整个后处理系统的正常稳定工作。
尿素水溶液的基本喷射量是根据发动机的运行工况,通过查表获得的。
2.2 尿素喷射稳态修正
如果简单根据排气中NOx浓度进行1∶1的尿素水溶液喷射,不考虑催化剂对NOx的转化性能,则会造成大量的NH3泄漏。对于给定的催化器,其对NOx的转化性能取决于空速和温度,特别是温度的影响。因此,根据发动机的空速和温度确定催化剂的转化效率,用尿素基本喷射量乘以转化效率,对基本喷射脉宽进行稳态修正。催化剂的转化效率要合理设定,如果定得太高,催化器出口的氨气泄漏可能超标;而定得太低,则NOx的比排放不能达到法规要求。催化剂载体温度是以催化剂进出口温度、空速为输入,通过计算模型计算得到的。
2.3 尿素喷射瞬态修正
由于发动机的实际工作状况是复杂多变的,仅依靠尿素稳态喷射控制难以保证后处理系统在任何工况下都能有效降低NOx排放和NH3泄漏,因此必须根据发动机的工况负荷变化施以不同的修正。
考虑到发动机在小转矩工况(包括反拖工况)时是不喷油或喷油很少的,几乎没有NOx产生,此时应停止喷射尿素,以减少小转矩工况带来的NH3泄漏峰值。通过转矩百分比判定反拖工况,当转矩百分比≤2%时,判定为小转矩工况,此时则迅速切断尿素喷射。
当转矩百分比大于限值,为了有效降低NH3泄漏,根据发动机的转矩,通过延迟算法设定延迟系数,使尿素喷射量阶梯状增加,渐进地向目标量上逼近,而不是直接达到目标值喷射量,避免尿素过喷,防止NH3大量溢出。
同时考虑催化剂上氨的存储量,采用储氨模型对每个喷射周期的氨吸附量进行估算。当累积到一定量时,需减少喷射量以消耗一部分存储的氨。这个累积量由不同的催化剂载体温度确定。
3 SCR系统匹配与达标测试
本文的尿素SCR后处理系统针对玉柴YC6L240-40机型开发,发动机技术参数如表1所示。SCR后处理系统所用催化剂为BASF的催化剂,其尺寸为26.67×38.10 cm(直径×长度),总体积21L。催化剂进出口温度传感器为PT100温度传感器。计量泵采用Grundfos公司的尿素计量泵,能实现进入排气后处理系统AdBlue液体的高精度喷射。整个SCR系统在发动机台架上的布置如图3所示。
对发动机进行原机排放试验,获取原机NOx排放MAP图和排气流量MAP图,分别如图4和图5所示。图6为催化剂转化效率MAP图。
该尿素SCR后处理系统已通过济南汽车检测中心的国-Ⅳ、国-Ⅴ达标测试。表2为ESC和ETC测试结果。NOx在ESC试验循环下的比排放量为1.5g/(kW·h),在ETC试验循环下的比排放量为1.996 g/(kW·h),低于国-Ⅴ排放标准限值的2.0g/(kW·h)。NH3泄漏量最大为5×10-6,远低于法规限值的25×10-6。
4 结论
(1)本文所开发的DCU在ESC和ETC试验循环下,NOx比排放量分别为1.5和1.996 g/(kW·h),NH3泄漏量最大为5×10-6,能够保证尿素SCR后处理系统满足重型柴油机国-Ⅳ及以上法规排放限值的需要。
(2)该DCU结构紧凑、工作可靠,采用基于MAP图的动态修正控制策略,能够降低整个尿素SCR后处理系统的成本,符合目前国内对于重型柴油机后处理系统的要求。
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