试验技术装置

试验技术装置（共12篇）

试验技术装置 篇1

南压深冷F-0202粉尘过滤器自建站以来已投用6年, 滤芯采用粉末金属烧结滤芯, 过滤精度高 (≤5 μm) 。 通常运行半年后, 当原料气量为28 000 m3/h, 过滤器压差达到0.30 MPa, 原料气瞬时量为25 000 m3/h, 过滤器压差达到0.20 MPa, 远高于设计压差小于或等于0.05 MPa, 已无法单独运行, 只能打开旁路过滤器平行运行, 旁路过滤器为网状过滤器, 精度等级低[1], 分子筛内粉尘随着原料气进入下游冷冻单元, 长期运行对冷箱形成堵塞。当堵塞严重、压差升高时, 如操作不当就会导致前端压缩单元憋压, 造成压缩机因出口压力高而停机, 影响装置连续平稳运行, 同时影响冷箱换热效率。为提高装置运行效率, 提高轻烃产量, 降低单位产品综合能耗, 开展了深冷分子筛出口精细过滤技术试验研究。

1深冷分子筛出口净化装置的开发设计

根据天然气含有粉尘及油污等杂质, 天然气净化的工艺线路设计应与国内外常用滤芯/滤管等净化方式不同, 目前天然气净化工艺采用三级净化即第一级“重力沉降室”、第二级“E-II型高效旋风分离器”、第三级“HGSD高效气体过滤器”。

1.1过滤装置工艺条件

气体介质:天然气 (已脱硫) ;

气体密度:0.7 kg/m3;

处理气量: 60× 104m3/d (标态) =833.3 m3/h (操作态) ;

运行压力:3.0 MPa;

设计压力:4.0 MPa;

运行温度:45℃;

设计温度:60℃。

1.2高效过滤器滤料

分子筛出口安全过滤技术及装置的试验, 关键在于精细分离环节中试验SRI系列中空纤维过滤滤料的过滤精度、容尘情况和吸附能力等性能对所除气体及加工装置是否达到生产运行工况要求。对几十种滤料从以下方面进行筛选:

1) 稳定性。运行稳定可靠, 滤料的纤维不会因起刺、掉毛而被吸入到压缩机内。

2) 吸附能力。能够吸附脱水后天然气中携带的分子筛粉尘。

3) 空隙率和纳污量。在满足气量负荷和运行时间的条件下, 其压力损失应在规定的范围内。

4) 耐损强度。滤料不会因气量负荷、系统压力的波动以及压缩机的抽吸而损坏。

有关净化系统的总阻力 ΔP值是可变值, 初始时高效气体过滤器的总阻力 (即空白阻力) ΔP很小 ( ΔP ≤2 k Pa) , 随着时间的推移, 天然气中的杂质越来越多被捕集, 系统总阻力 ΔP会缓慢逐步增加[2]。如果气体通过滤料层的压差太大, 组合净化装置的总压差也会很大, 就会影响到天然气加工装置压缩机及后续设备的正常运行。

2应用试验

2.1改造流程

该项目在原工艺流程不变的情况下, 新增1套HGSD/0.9k PN4.0气体净化成套装置, 替代原精细过滤器对分子筛出口气体进行过滤。经分子筛脱水后的气体进入HGSD/0.9k PN4.0天然气净化成套装置, 过滤气体携带的分子筛粉尘, 然后进入压缩机。改造后流程, 见图1。

2.2试验效果

HGSD/0.9k PN4.0天然气净化成套装置投产运行后, 停运原精细过滤器, 气体全部进入HGSD/ 0.9k PN4.0天然气净化成套装置, 该装置设计安装时无旁通。

1) 过滤压差。HGSD/0.9k PN4.0天然气净化成套装置与原F-0202粉尘过滤器新建粉尘旋风分离器采用并联安装, 投产后停运原过滤器, 运行期录取了过滤前后的压力 (表1) 。 计算平均压差为0.03 MPa, 比原金属烧结滤芯压差 (0.3 MPa) 降低90%, 达到装置运行要求。

2) 堵塞情况。南压深冷装置原过滤器未设计反吹扫系统, 因分子筛粉尘堵塞问题, 原精细过滤器每年需更换过滤器滤芯1次。对HGSD/0.9k PN4.0天然气净化成套装置的滤料使用寿命及后续冷换设备中的粉尘含量观察, 该装置连续运行1年后只有最上层滤料颜色变黑, 其余均保持白色, 后续冷换设备中未发现含有粉尘。

2) 设备维护费用。原过滤器每年需更换滤芯1次, 费用约为32万元。HGSD/46K天然气净化成套装置每年更换滤料的费用约为3万元, 大大降低了装置的维护费用。

3) 增产节能。与原过滤器相比, 新研制过滤器自生产运行压降由0.3 MPa降至0.03 MPa, 后续冷箱未出现堵塞, 冷箱运行平均压降降至0 .2MPa, 装置工艺物流总压降降低0.47 MPa, 增大了制冷设备膨胀机的膨胀比, 制冷能力提高, 平均制冷温度由-78 ℃降至-79.5 ℃, 在能耗不增的情况下, 年增产轻烃720 t, 单位产品综合能耗降低。

3结论

1) 确定了适宜深冷分子筛出口净化过滤工艺的三级净化:即重力沉降、旋风分离、高效气体过滤器。

2) 过滤技术延长了过滤器的使用寿命, 保证了装置长周期的安全平稳运行;降低了设备维护成本, 减轻了工人更换滤芯的劳动强度, 年可节约维护费用29万元。

3) 过滤技术在南压深冷装置的应用, 降低了过滤器自身压降和后续设备压降, 提高生产能力, 降低单位产品综合能耗, 为在同类装置推广提供了技术依据。

摘要：南压深冷装置分子筛粉化严重, 原料气携带大量粉尘进入后续冷换设备, 原过滤器金属烧结滤芯压差大, 旁路过滤器为网状过滤器, 精度等级低, 造成后续冷箱压差增大, 严重影响了装置的安全平稳运行和换热器的换热效率。研发了适合深冷装置分子筛出口的精细过滤装置。经现场试验, 该过滤装置消除了后续冷箱堵塞, 降低了工艺物流压力, 提高了冷箱换热效率, 达到了增产轻烃, 降低单位产品综合能耗。

关键词：分子筛,精细过滤,杂质脱除,换热效率

参考文献

[1]金国淼.除尘器[M].北京:化学工业出版社, 2008:31-36.

[2]张殿印, 顾海根, 肖春, 等.除尘器运行维护与管理[M].北京:化学工业出版社, 1994:53-55.

试验技术装置 篇2

新型高处作业吊篮安全锁试验装置高处作业吊篮是建筑外墙装修、清洗和维护作业不可缺少的载人设备，其 工作特点中人员在空中悬挂的吊篮中进行升降和作业，属高度危险作业。

在建 筑外墙装修施工中，由高处作业吊篮引发的人员伤亡事故时有发生，其中最主 要的原因是由于高处作业吊篮的重要安全部件――安全锁的质量问题而引起的，所以加强安全锁质量检验至关重要。

安全锁试验是国家强制性标准GB19155-2003《高处作业吊篮》中最重要的 检验项目之一，不论是型式检验还是出厂检验，都是必检的项目，因此,福建二 手压路机报价，高处作业吊篮安全锁试验装置对高处作业吊篮特别是安全锁的 生产企业和进行型式检验的检验机构来说，都是必须具备的检验设备。

辽宁省 安全科学研究院开发的检验装置可模拟高处作业吊篮及安全锁的实际工况，利 用传感器和高速数据采集器实现数据的采集，专用软件和计算机进行数据处理，实现了测试过程的自动化和检验记录、检测报告的自动生成。

该装置经法定检 验单位的检测，完全能够满足国家标准GB19155-2003《高处作业吊篮》中对安 全锁的试验要求，为目前正处于高速发展的高处作业吊篮行业，提供了安全锁 的可靠检验手段。

1、试验装置的功能 GB19155-2003《高处作业吊篮》规定安全锁应进行如下试验：(1)安全锁锁绳速度试验。离心触发式安全锁需进行该项试验。

(2)安全锁锁绳角度试验。摆臂式防倾斜安全锁需进行该项试验。(3)安全锁静置滑移量试验。离心触发式及摆臂式防倾斜安全锁均需进行该 项试验。

(4)安全锁模拟悬吊平台自由坠落锁绳距离试验。离心触发式及摆臂式防倾 斜安全锁均需进行该项试验,重庆二手压路机报价。该试验装置除了能满足上述试验要求外，还能进行安全锁允许冲击力的试。

2、试验装置的结构和试验方法2.1 试验装置的结构 如图1 所示，该装置采用双立柱门架形结构,北京二手压路机报价，悬吊平台采用槽钢对扣焊接，控制悬吊平台平台自由坠落的装置采用电磁推动脱扣器，缓冲装置采用悬挂式缓冲器，实现实现悬吊平台上下运动的提升机构采用低速 环链电动提升机，2 个提升机可分别控制。(1)门架形双立柱上小下大的梯形结构，立柱和上横梁间采用法兰盘螺栓连 接，并用地脚螺栓固定要整块混凝土基础上，以提高整机稳定性。该结构具有 尺寸小、平台提升行程短的特点，但完全能够满足安全锁的试验要求。

(2)模拟悬吊平台上面布置电磁推动脱扣器，下面悬放配重块，可实现左右 偏载工况。悬吊平台刚性好，可防止因平台变形而引起的测量误差，悬吊平台 的提升行程设计为1000mm，可满足测量平台倾斜角度和模拟悬吊平台自由坠落 试验的需要。

(3)电磁推动脱扣器可远距离控制悬吊平台实现自由坠落，防止悬吊平台自 由坠落时因冲击而导致意外事故的发生。(4)悬挂式液压缓冲器在安全锁失灵的情况下可实现悬吊平台的平稳渐进式 缓冲。

(5)低速环链电动提升机布置在门架栋梁上，2 个提升机可分别控制，实现 悬吊平台纵向倾斜状态，以达到测量悬吊平台纵向倾斜角度的目的。低速环链 电动提升机具有体积小、重量轻、安装维修方便等特点，同时由于其提升速度 较低，可满足标准要求的平台一端缓慢下落的试验工况要求。2.2 试验装置的试验方法

(1)安全锁锁绳速度试验。将悬吊平台提升至离地1m 处静止，将安全钢丝绳穿入待测安全锁中，释放 提升钢丝绳，安全锁应立即锁住安全钢丝绳，利用位移传感器(见图2)测量安 全锁相对安全钢丝绳的最大相对速度。

(2)安全锁锁绳角度试验。将悬吊平台提升至离地1m 并处于水平静止状态，控制提升机使悬吊平台逐 渐处于倾斜状态，直到安全锁锁住安全钢丝绳，使悬吊平台停止下滑，此时利 用角度传感器测量悬吊平台相对水平面的角度。

(3)安全锁静置滑移时试验。将悬吊平台提升至离地 1m 处静止，将安全钢丝绳穿入待测安全锁中并锁紧，在悬吊平台下面施加静力试验载荷，静置10min，利用位移传感器测量安全锁 相对于安全钢丝绳的滑移量。

(4)安全锁模拟悬吊平台自由坠落锁绳距离试验。将悬吊平台提升至离地1m 处静止，并在悬吊平台下面施加相应试验载荷，将安全钢丝绳穿入待测安全锁中，释放提升钢丝绳，安全锁应立即锁住安全钢 丝绳，利用位移传感器和力传感器(见图2)测量自由坠落锁绳距离和对安全锁 产生的冲击力。

3、测试系统和数据的采集与处理 该装置采用角度传感器、位移传感器、力传感器和高速数据采集器自动采 集数据，专用软件进行数据处理，自动生成检测记录和报告。

(1)安全锁锁绳角度测量。该装置可实现模拟悬吊平台纵向倾斜8以上的状态，锁绳角度测量采用 德国进口双轴角度传感器，其输出为数字信号，可用计算机实时监控模拟悬吊平台的倾斜角度，传感器的测量范围达15，完全可以满足标准规定的模拟 悬吊平台倾斜角不大于8的要求。

(2)安全锁锁绳速度、静置滑移量及模拟悬吊平台自由坠落绳距离及冲击力 测量。力传感器串接在安全绳中，拉线式位移传感器与提升绳并联，以实现对安 全锁冲击力和锁绳速度、静置滑移量及模拟悬吊平台自由坠落锁绳距离测量。传感器输出的信号传送到高速度便携式数据采集盒。

(3)数据采集、处理及检测记录和报告的自动生成。数据采集由高速度便携式数据采集盒完成，数据处理及检测记录和报告的 自动生成由专用软件完成。

专用软件由Dayslab 和VB6.0 组成，其中测试部分 由Dayslab 完成，打印和倾角测试部分由VB6.0 实现。Dayslab 是一种多功能 组态软件，是一个数据采集过程控制和分析系统，它可以利用Microsoft WindowsTM 提供的全部有利的功能和图形接口。打印部分的任务主要是和 Dayslab 接口，读取Dayslab 测试的数据，并以给定的格式打印出来。其中接 口的实现是通过Excel 完成的，Dayslab 将测得的数据存入Excel 中，VB6.0 Excel中读取数据之后清空Excel 表格。程序流程见图3。

测试系统具有以下特点：

(1)动态采集。安全锁动作时间只有20ms，程序可以探测到其动作曲线，采样时间间隔小于5ms。

(2)实时显示。通过Dayslab 可以显示各次操作的拉力、位移和速度曲线。

(3)自动生成记录和报告。在VB6.0 中自动填写测试数据到记录和报告，并 打印和保存报告。

(4)采集和打印、后台处理分开，保证了采集的速度。

4、技术特点

(1)实现模拟悬吊平台上下运动的提升机构采用 DHY 型低速环链电动提升机，其微动性能好，可满足试验工况的缓慢上升下降要求，并且体积小、重量轻，可直接布置在门架横梁上，使平台提升传动路线短、效率高。

(2)控制模拟悬吊平台实现自由坠落工况的氧扣装置，采用电力液压推动器 带动联杆机构，可电动控制模拟悬吊平台迅速脱扣，实现自由坠落。

(3)缓冲装置采用悬挂式液压缓冲器，在安全锁失灵的情况下可实现悬吊平台的平稳渐进下落。

(4)测试系统采用传感器和高速数据采集器来实现数据的采集传输，专用软 件进行数据处理，实现检测记录、报告自动生成。(5)该装置功能齐全，可用于摆臂式防倾斜安全锁和离心触发式安全锁各项 性能指标的测量，测量结果满足GB19155-2003《高处作业吊篮》国家标准的规 定要求。

对虾背腹定向装置试验 篇3

关键词：对虾背腹定向装置；深加工；定向辊

中图分类号： TS254.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）02-0356-02

收稿日期：2013-07-02

基金项目：公益性行业（海洋）科研专项（编号：201205031）；河北省科技支撑计划（编号：12227169）。

作者简介：赵玉达（1986—），男，河北邢台人，硕士研究生，主要从事机械制造及其自动化技术研究。E-mail：zhaoyuda77@163.com。

通信作者：张秀花，博士，硕士生导师，主要从事机械设计、机械制造及自动化方面的研究。E-mail：zhang72xh@163.com。对虾营养丰富且肉质松软，易消化，蛋白质含量高，脂肪含量低，并富含多种矿物质，深受人们喜爱，虾仁是主要产品之一。对虾是欧美日等国家餐桌上的美味，约占日常使用水产品的35%，近几年来其需求有上升趋势。我国为水产大国，但水产品加工远落后于发达国家，主要表现在水产品加工的技术装备落后、深加工产品少等方面[1]。虾体定向排序是对虾深加工的前处理工序，是虾类加工自动化生产线的重要组成部分，在一定程度上决定资源利用率和加工效率。目前，国内关于这方面的研究还比较少，主要以人工定向排列为主，劳动强度大且效率低，因此，研制出适合我国国情的淡水虾虾体定向整体设备很有必要。

1定向技术及其装置

1.1定向技术在渔业机械中的发展

淡水鱼、虾类的机械化加工必须经过清洗、分级和定向排列等环节，它们在某种程度上决定了自动化加工生产线的可行程度，因此淡水鱼、虾头尾与腹背定向装置显得尤为重要。国外鱼类加工技术起步早，发展较成熟，有先进的鱼类加工生产线，鱼体定向技术较发达，但是国外鱼类加工机械多是运用于海水鱼的加工。高星星等完成了一种新的淡水鱼鱼体头尾与腹背定向装置的研制，该定向装置使用0.75～1.00 kg的鲢鱼进行定向试验，可在0.65～3.75 s内完成头尾定向动作，定向成功率97.53%，在0.39～5.03 s内完成腹背定向动作，定向成功率为97.5%[2]。李玲等研究了鱼体定向整理技术和装备，指出鱼体的机械化腹背定向整理主要通过腹背颜色、重心位置、腹背形状等差异来实现[3]。Kosmowski等研究了3种识别鱼腹背的方法：第1种方法是利用鱼背和鱼腹宽度的差异，使鱼背向上；第2种方法是利用鱼体两侧对称原理，使鱼背向上；第3种方法是利用鱼体重心位置横向不对称原理，使鱼背向下[4]。但是，至今还未发现对虾定向技术的相关研究报道。

1.2对虾背腹定向装置的设计[5-6]

1.2.1对虾背腹定向装置及工作原理整机分为定向部分、输送部分和导向部分。定向部分由直径不等的双辊组成，大辊120 mm，小辊100 mm，辊长1 m，斜置30°，表面附有4 mm的食品橡胶，橡胶层开有深1 mm、宽1 mm的直线沟槽，双辊由电机通过齿轮驱动，相向转动，辊距可调，可以将对虾定向；输送部分将定向完成的对虾向导向辊方向输送，在导向辊的作用下使对虾按照对加工有利的姿态进入下一道工序；导向辊置于传送带的一侧，与带辊的间隙可调，能满足不同级别的对虾，一般略小于虾体的厚度，保证对虾能完好通过，对虾通过该装置之后呈腹部朝下的姿态进入下一道工序。整机结构如图1所示。

对虾腹部和和背部的光滑程度不一样，即对虾腹部和背部接触到定向辊时产生的摩擦力不同。因此，当对虾落到定向辊上之后，随着定向辊的相向转动，定向辊表面的直线沟槽会带着腹部朝下的虾体发生翻转，姿态变为背部朝下；由于背部光滑，所以背部跟定向辊接触之后处于向下滑动的状态，不再发生翻转，并且在下滑过程中使虾体向辊径小的一侧倾斜，以向一边平躺的姿态落到传送带上；传送带将完成定向后的对虾向前输送，对虾落离传送带时，在导向辊的作用下又使对虾变回腹部朝下的姿态，最终使杂乱的对虾按照统一的姿态排列好进入下一道工序。

1.2.2受力分析图2、图3选取的是定向辊某一截面上对虾的受力状态。由于双辊直径不等，导致虾体所受的切向力不同，2个切向力对虾体中心位置的力矩不同，所以当对虾腹部朝下时，力矩差使虾体发生翻转，姿态变为背部朝下（图4）。图3选取的是对虾在双辊工作位置的中心面上的受力状态，FNH、FH二力综合作用使虾体对定向辊表面的正压力减小，从而虾体与定向辊表面摩擦力变小，小于重力沿轴线向下的分力，使虾体在定向的过程中向下滑动，逐一排列（图4）。

2材料与方法

2.1材料

试验所用对虾为采购于当地超市的冻虾和水产市场的活虾，将冻虾虾体解冻，活虾置于空气中待其自然死亡。取长度为150 mm、厚度为12～13 mm的对虾进行分组，每组20尾，去头处理。

2.2方法

在该装置中2个定向辊间隙是虾体定向的一个重要参数，以间隙为变量进行试验，验证定向效果。根据初步试验要求，定向辊转速设为20 r/min，手工将对虾置于定向辊之上大约100 mm处，单一自由落下，以随机的姿态落入到定向辊上，观察虾体的最终姿态。

2.3试验参数

以虾体在定向辊上的排列情况、堆叠情况及定向率作为该装置的判定标准。

3结果与分析

冻虾解冻后虾体蜷缩幅度较大，将虾腿包裹在弯曲的虾体内侧，结果如图5所示。鲜虾死亡时间在2 h内时，虾体舒展，如图6所示。

冻虾由于虾体蜷缩幅度太大，当对虾落到定向辊上时，会直接快速地向下滚动。定向辊的定向作用是通过定向辊与虾腿之间的作用力来实现的，而冻虾的虾腿被弯曲的虾体包裹，定向辊和虾腿不能接触，导致虾体不会发生翻转，得不到所需要的姿态。当以鲜虾为试验对像时，效果如表1所示。

4结论

针对对虾的生物特征设计了一种背腹定向装置，利用双辊的相向转动实现对虾的背腹定向，得到对后续加工工序有

利的姿态。试验验证了该定向装置的可行性，冻虾和鲜虾的试验对比结果表明该装置只适用于虾体舒展的对虾（死亡时间不超过2 h且未经冷冻的对虾）。针对长度为 150 mm、厚度为12～13 mm的对虾，最佳定向间隙为7 mm，说明不同长度和厚度的虾体可以找到最佳的定向间隙。本研究结果可为虾类连续化加工中定向连续喂料设备的产品开发提供技术依据。

参考文献：

[1]陈晓汉，陈琴，谢达祥. 南美白对虾含肉率及肌肉营养价值的评定[J]. 水产科技情报，2001，28（4）：165-168.

[2]高星星，谭鹤群. 淡水鱼头尾与腹背定向装置的设计与试验[J]. 农业工程学报，2011，27（5）：342-347.

[3]李玲，宗力，王玖玖，等. 大宗淡水鱼加工前处理技术和装备的研究现状及方向[J]. 渔业现代化，2010，37（5）：43-46，71.

[4]Kosmowski M，Gerlach K. The newmethod of setting the small fishes backs in the desired direction[J]. Journal of Food Engineering，2007，83（1）：99-105.

[5]吕长安.大枣自动定向输送切片机的研究设计方案[J]. 现代农业科技，2010（12）：225，227.

[6]张素梅.竹片自动定向排序装置研究[J]. 林业机械与木工设备，2008，36（6）：14-15.

试验技术装置 篇4

1 技术要点

1) 改进下向钻孔封孔工艺,提高钻孔封孔质量;

2) 在抽采管路中增设1趟压风管直达孔底,采用电磁阀自动控制高压风流,定期彻底清除孔底积水及杂质,将孔内积水排入气水分离器中,通过负压放水器排出;

3) 使用瓦斯抽采多功能参数测定仪测定抽采瓦斯管道中的浓度、流量、负压等参数,合理优化钻孔排水周期及压风管供风量,实现最佳排水和抽采效果。

2 试验地点

兴山煤矿施工的三水平胶带运输大巷前方将揭31号煤层,该处31号煤层属于原始未卸压区域,2012年2月9日掘进工作面在与煤层水平距离为35 m处,测定31号煤层原始瓦斯含量为7.70 m3/t。为了降低揭煤区域煤层瓦斯含量,在该预掘巷道两侧布置了2个超前预抽钻场,4个方位共施工了20个预抽钻孔进行瓦斯预抽[1]。钻孔布置如图1所示。

钻孔成孔后,为了检验下向钻孔压风自动排水装置的应用效果,在下向钻孔中安装了压风自动排水装置后进行抽采,同时使用瓦斯抽采多参数测定仪测定各钻孔瓦斯浓度、瓦斯混合流量、瓦斯纯流量,对瓦斯抽采下向钻孔压风自动排水装置的运行效果进行考察,以确定电磁阀定时开关的时间,实现最佳排水和抽采效果[2,3]。

3 下向钻孔压风自动排水装置

与常规的瓦斯抽采钻孔的封孔方式不同,为了提高下向钻孔压风自动排水效果,在封孔时安设1根Φ15 mm管到达孔底,并将该管与矿井压风管路用电磁阀连接,通过延时开关设定电磁阀的启动、关闭时间来控制压风管路开闭周期及开闭时间,以实现定期定量向瓦斯抽采钻孔中供风吹出孔底的积水和煤渣。下向抽采钻孔封孔如图2所示,自动排水装置如图3所示。

4 下向钻孔压风自动排水装置工作流程

1) 孔内不积水时,压风管路关闭,钻孔内的瓦斯由抽采系统自行进入抽采管路。瓦斯抽出的线路:钻孔→抽采管→气水分离器→抽采管路。

2) 当钻孔内有水时,时间控制开关⑥和控制电磁阀⑦开启,管路中的压风由压风管⑤→电磁阀⑦→导风管⑧→钻孔→抽采管④→气水分离器②→抽采管路,压风的高压力作用将孔内积水向上压出至气水分离器,在此实现气水分离,其中气体由气水分离器排至抽采管路①,另一路水由气水分离器②排至均压放水装置③溢出,实现自动放水。

3) 当设定的电磁阀开启时间结束后,电磁阀启动阀门将风路关闭,抽采系统继续抽采钻孔内的瓦斯,其瓦斯抽出线路:钻孔→抽采管→气水分离器→抽采管路。

下向钻孔压风自动排水装置排水流程见图4。

5 效果考察

在钻场各考察钻孔施工结束后,安装压风自动排水装置,将电磁阀控制的压风系统与通气管相连接,设定排水周期及排水时间,实现孔内自动排水,并考察钻孔排水后的瓦斯抽采效果。由瓦斯抽采多参数测定仪所测定的下向钻孔在接抽期间瓦斯体积分数及瓦斯纯流量变化趋势如图5、图6所示。

由图5、图6可以看出:

1) 在排水前由于瓦斯抽采钻孔内积水,影响了瓦斯抽采效果,抽采瓦斯体积分数平均为10%,流量为0.2 m3/min,纯流量仅为0.02 m3/min。

2) 在9点59分,电磁阀到达排水周期,控制压风阀门自动打开,进行压风排水,这时由于压风进入钻孔导致抽采管路混合流量突然增大,瓦斯纯量及瓦斯体积分数基本为0。

3) 10点时,压风结束,阀门关闭。排水后,下向钻孔内的积水被排净,孔内瓦斯体积分数上升至20%左右,抽采混合流量升至0.6 m3/min,抽采纯量升至0.12 m3/min。

4) 从10点压风排水结束后,测量30 min内的瓦斯抽采流量及瓦斯体积分数均保持为平稳数值,较排水前效果显著提高。

实现自动排水后,瓦斯抽采下向钻孔的抽采纯量比排水前有大幅度提高,瓦斯体积分数除压风开启期间会骤然下降外,其余时间均比排水前有所提高。这说明采用下向钻孔压风自动排水装置后实现了气水分离,始终保持了钻孔瓦斯抽采通道的畅通,钻孔抽采效果得到了明显的提高。

该试验钻场2012年2月11日并入管网抽采至2012年3月20日,累计抽采瓦斯6 529.2 m3。2012年3月21日,对抽采效果进行了检验,经测定该处31号煤层残存瓦斯含量仅为2.31 m3/t。通过瓦斯抽采,该石门揭煤区域瓦斯得到了极好的释放,消除了煤层突出危险性。

6 结语

1) 下向钻孔压风自动排水装置能有效地排出孔内积水,提高了瓦斯抽采效果。

2) 下向钻孔压风自动排水装置在使用过程中应该根据钻孔内的水量情况,合理设定压风管路开启和关闭的时间周期,防止电磁阀关闭时间过长而未排水影响抽采效果,或电磁阀开启时间过长而导致过量的供风影响抽采系统负压及抽采浓度。电磁阀合理的开闭周期,要通过现场考察来确定。经过考察,试验地点钻场一组俯斜钻孔的排水电磁阀应设定每隔4 h进行一次1 min的压风排水。

3) 当钻场下方有煤层时,可通过施工下向钻孔实现瓦斯抽采,增大钻场施工抽采钻孔范围和钻孔量,提高钻场利用率,减少巷道和钻场工程量。

参考文献

[1]石致军,胡少韵,姚宁平.煤矿井下瓦斯抽采(放)钻孔施工新技术[M].北京:煤炭工业出版社,2008.

[2]张振龙.分源抽放技术治理厚煤层放顶煤工作面瓦斯[J].煤矿安全,2007,38(10):25-27.

试验技术装置 篇5

包带低冲击装置冲击试验及数据分析

文章主要阐述了包带低冲击装置冲击试验的过程及采用的试验技术,并对试验数据进行了处理和分析.通过大量的`试验数据,对响应量级与测量点的位置分布、响应与包带预紧力的关系、冲击响应与装药量的关系、冲击响应与起爆器的关系、冲击响应的频率分布关系以及安装方式对试验结果产生的影响作了充分的分析.结果可为研究低冲击装置提供有价值的参考.

作 者：韩晓健 焦安超 王睿 Han Xiaojian Jiao Anchao Wang Rui  作者单位：北京卫星环境工程研究所,北京,100094 刊 名：航天器环境工程  ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 年，卷(期)： 24(5) 分类号：V416.2 关键词：冲击试验   结构响应   数据处理  

试验技术装置 篇6

关键词：风力发电电能质量控制试验

1 风力发电场电能质量问题

随着我国能源战略的调整，清洁能源已成为社会广泛讨论的话题。作为典型的清洁型发电模式，风力发电已经得到了长足的发展，占发电容量的比重越来越大。但是，大规模风电机组的并网势必带来一些新问题，如电能质量问题，由于风电机组内设置有非线性电气设备，且控制技术较为复杂，将会带来诸如电压波动、谐波等问题，影响着电网的正常运行。风力发电场电能质量的控制与研究工作已经成为一项重要的课题。

本文以电能质量问题为切入点，介绍几种能够应用风力发电场的电能质量控制与试验装置，通过论述，可以为风力发电场电能质量问题研究扩展思路。

2 电能质量控制

近年来，电力系统中的电能质量问题得到了越来越广泛的关注。大量非线性装置的应用是产生电能质量问题的重要原因之一[1]。其中包括调速驱动装置、开关型电源、电弧炉、电子镇流器等等。此外，系统的正常投切操作与故障切除产生的扰动也会影响供电质量。电能质量问题可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差。其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变以及电压暂降与短时间中断等。

电能质量的监测、分析与治理已成为电能供应与利用领域的重要课题。电能质量问题之所以日益引起国内外专家学者的研究兴趣，主要归结于以下几点原因：

①计量问题：劣质的电能质量可能会影响电力计量的精度。

②继电保护：劣质的电能质量可能会引起继电保护装置保护功能的失灵。

③设备的停运：劣质的电能质量可能会引起设备（特别是异步电动机）停机或损坏，导致生产率下降，损害电力用户的经济利益。

④电磁兼容性：劣质的电能质量可能引起电磁兼容性问题和噪声问题。

目前，已有不少高校或科研机构建立了电能质量实验室。电能质量实验室的建立具体服务于三个目的：

①测试设备在电力扰动下的运行状况。

②测试电能质量校正设备对扰动的补偿能力。

③通过与电网连接的装置来判定电力扰动的类型和幅度。总之，电能质量实验室主要侧重于电能质量事件检测与补偿装置的研发。电能质量问题研究依托于电力电子技术的高速发展，随着电力电子变流器控制技术的日益成熟，可以为电能质量问题研究提供宽广的平台。

3 电能质量控制与试验装置

3.1 VSC型电力扰动发生装置（VSC-IG）

为了改善电力系统电能质量，大量电能质量补偿控制装置已接入电网。电压源型变流器（VSC）型电力扰动发生装置是针对于对电能质量补偿控制装置的测试而提出的，该装置简称VSC-IG。通俗地讲，VSC-IG就是一个高精度可控大功率电压扰动发生装置。它能够模拟各种电力扰动波形，便于对电能质量补偿控制装置的测试。在风电场中，VSC-IG还可以应用于风电机组低电压穿越能力的测试。

文献2详细介绍了VSC-IG装置的研制方法，对于该装置，通常需要研究以下几点内容：

①装置的建模。

②装置主电路参数的选择方法。

③装置控制器设计。

④基于仿真软件平台的装置仿真。

⑤装置物理样机的研发与实验。

目前，VSC-IG装置主要应用于电能质量实验，研究电能质量检测与分析方法。

3.2 三相电压型整流器（VSR）

三相电压型整流器是将交流电压转换为直流电压的重要装置，在永磁直驱型风力发电机组中得到了广泛的应用。装置结构如图1所示。

■

目前工业中使用三相电压型整流器通常是以半控型功率器件晶闸管作为开关器件的，采用的是相位控制方式。这种类型的整流装置虽然功率因数较高（工业上甚至可达0.99），但是网侧谐波是不可避免。解决该问题的办法通常是在网侧安置电容进行滤波，这样做简单易行，工程上广泛应用，但是同时会带来LC谐振问题。

采用全控型器件IGBT可以有效地解决上述问题。全控器件采用PWM控制技术，PWM的最大优点是其谐波分布在开关频率附近，一般为几千赫到几十千赫，较为容易滤除。通过整流器的闭环控制算法，可以实现网侧电流的正弦化，消除对电网的谐波污染，减少谐波带来的能量损耗。整流器的闭环控制算法涉及较多的自动控制理论与电力电子技术的内容，目前较为流行的是前馈解耦控制算法和反馈线性化控制算法。文献3对相关控制算法作了较深入的研究与分析。

3.3 有源电力滤波器（APFC）

在风电产生和传输过程中，谐波是产生能耗的主要原因之一。供电电压波形的畸变而产生的谐波分量不能被电力用户所用，但是却消耗在线路中，造成了能源的浪费，同时也损害了电力用户的经济利益。

目前使用有源电力滤波器用于谐波治理，通常并联至待治理点，以补偿系统中的谐波电流。谐波的产生工作原理图如下：

■

有源电力滤波器检测负载电流的谐波分量，通过控制变流器输入一个与之相反的电流分量来达到补偿的目的。实际上，有源电力滤波器就是一个高功率可控电流源，可以灵活地发出指定的电流值。

3.4 静止无功功率补偿器（STATCOM）

大量无功电流在电网中会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落。无功补偿是利用技术措施降低线损、实现节能的重要措施之一，电网规划，在有功功率合理分配的同时，也必须做到无功功率的合理分布。

无功优化的目的是通过调整无功潮流的分布降低网络的有功功率损耗，并保持最好的电压水平。无功优化补偿一般有变电所无功负荷的最优补偿、配电线路最优补偿以及配电变压器低压侧最优补偿。由电能损耗公式可知，当线路或变压器输送的有功功率和电压不变时，线损与功率因数的平方成反比。功率因数越低电网所需无功就越多，线损就越大。因此，在受电端安装无功补偿装置，可减少负荷的无功功率损耗，提高功率因数，提高电气设备的有功出力。

无功功率补偿装置（STATCOM）的投入一方面改善了投入点的功率因数，同时也可提高接入点的电压水平，是改善风电场电能质量的重要手段之一，工作原理如图3所示。其结构与三相电压型整流器基本一致。理论核心是八十年代日本学者赤木泰文提出的瞬时功率控制理论，通过该理论可以达到灵活控制网侧无功功率的目的。

3.5 统一潮流控制器（UPFC）

统一潮流控制器(UPFC)是柔性交流输电系统(FACTS)中的一种新兴的、功能最完善控制装置，作为FACTS中最具代表性的一种，UPFC具有非常灵活的控制功能，集调节线路潮流、节电电压、阻抗、相角和无功补偿等众多功能于一体，通过统一控制系统可对电力系统进行实时、有效、快速地控制，其强大的综合控制功能是其它FACTS及传统的补偿装置所无法比拟的。此外，UPFC还能抑制电力系统的低频振荡，改善系统的暂态稳定性，提高线路的传输极限等。UPFC应用于输电网，装置容量较高。这个研究方向具备广泛的前景，目前风电场发电应用于直流输电这一方向正在兴起。

4 结语

本文介绍了几种以电能质量控制为目的的装置，综述了风力发电发展情况，对目前电能质量问题研究进行了阐述。结合国家的相关政策，可以预见，本文所论述的电力扰动发生装置、三相电压型整流器、有源电力滤波器、静止无功功率补偿器和统一潮流控制器在今后风力发电电能质量问题研究中会有很大的应用空间。

参考文献：

[1]韩立.电力节能中的科学方法和政策[C].2007年中国科学技术协会年会论文集.

[2]严干贵，齐磊，李军徽等.可控VSC-IG的研究与实现[J].电工电能新技术，2010，29（4）.

[3]陈涛，严干贵，齐磊等.基于三相电压型变流器的无功功率补偿控制[J].东北电力大学学报，2009，29（4）.

[4]严干贵，齐磊，李军徽等.三相电压型整流器反馈线性化解耦系统的PI控制器参数整定[J].南方电网技术，2009，3（5）.

[5]Alexander Kusko,Marc T.Thompson著.电力系统电能质量[M].科学出版社，2009.

作者简介：

齐磊（1984-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，助理工程师，主要从事电力系统风险评估研究工作。

试验技术装置 篇7

1 试验方法

在液压胶管总成在使用前为了保证产品的质量, 确保总成使用安全, 要进行试压试验。对胶管总成进行试压试验, 这也是出厂检验必检的项目, 试压可以初步判断胶管总成是否满足工作压力的要求, 在实际生产中是否达到安全使用的要求。

1.1 试压试验

当用验证压力试验检查胶管和胶管组合件是否泄漏时, 根据企业的要求, 施加压力为工作压力1.5倍, 保压时间为5min, 此期间应检验试件有无表明材料和加工不均匀的泄漏、裂口、急剧变形现象或其它破坏的迹象, 此试验作为产品出厂检验必检项目。

1.1.1 试验样品

随机抽取试验样件, 依据GB/T 28228.2-2008一次抽样方案抽取相应样件。

1.1.2 试压试验操作步骤

(1) 试压前, 检查工装是否穿戴整齐。

(2) 检查电器开关、线路、压力表是否完好并符合安全要求。

(3) 将需要试压的胶管总成安装在试压机上。

(4) 启动胶管试压机, 缓慢调节试压压力值, 此期间在试压区外观察胶管总成是否有破裂、喷雾等情况出现, 如果此现象出现, 停止试压, 去除不合格产品, 再进行试压。

(5) 压力值应该保证在工作压力的1.5倍, 保压时间为5min, 在此期间观察压力表是否有泄压迹象。

(6) 试压完毕, 先泄压后方可取下胶管, 要保证卸压完全, 严禁卸压中断或离人 (注:试压期间试压区禁止进入) 。

1.1.3 合格判断

施加压力为工作压力1.5倍, 保压时间为5min, 此期间所检验的胶管总成无泄漏、喷雾、急剧变形或接头脱出等失效形式, 即为合格, 该试验是非破坏性试验。

1.2 试压装置的改进

通常试压只能检验如KJR系列、DN系列的胶管总成, 但是像A型螺母连接的总成、C型螺母连接等过于复杂的总成, 无法开展试验工作, 考虑到产品的质量、可靠性和安全性, 在此背景下, 针对这一难题我们自行设计了一种较为方便的试压装置——多孔试压器。

该设计是在原来试压的基础上, 自行设计焊接几个端口在一根主管上, 如图1, 此试压工具是采用一根内空的钢管, 前面焊接带有连接接口的进水口, 钢管后面选择用钢板焊死。在管体两侧相应的位置破孔, 并用带有螺纹的端口焊接在两侧, 因为总成的型号不同, 可以根据不同型号的总成焊接不同型号的试压器, 而没有使用的端口, 可以用带有锁死的螺栓拧死在端口处, 防止泄压。

试验过程是在试压前检查工装是否穿戴整齐, 检查电器开关、线路、压力表是否完好并符合安全要求, 将与试压机连接的主液管接到1处位置, 待试压的胶管总成连接在2处等 (可交叉连接也可按顺序连接) 位置, 连接完成后, 启动试压机, 操作人员缓慢调控试压压力, 将乳化油及其高含水液压液缓慢的通过1号位置进入, 使连接分端口的总成及主管充满液体, 然后按照胶管施加压力为管体压力的1.5倍, 保压时间为5min的试压原则试压, 在试压期间试压区禁止进入, 并在试验区外观察总成是否有泄压、喷雾、急剧变形或接头脱出等失效形式, 如果此现象出现, 停止试压, 去除不合格产品, 再进行试压。试压完毕, 先卸压后方可取下胶管, 要保证卸压完全, 严禁卸压中断或离人。

1-进水口;2-分端口;3-主管;4-锁死螺栓

2 运行效果

此种方法可以有效的解决如A型、B型、C型等螺母连接胶管总成试压难的问题, 在实际生产试验中此方法总体效果明显, 现场操作简单, 提高了工作效率, 保证了螺母连接胶管总成的可靠性、安全性, 使产品的质量也得到了保障, 填补了螺母连接总成试压难的空白。

3 结语

随着社会的不断发展, 对高品质、高质量的胶管总成的需求也日益增长, 通过液体充压实验保证产品的质量, 确保总成使用安全, 提高了产品的可靠性。尤其是根据企业的实际情况自行研制的多孔试压器, 更是保证了产品的质量, 具有创新意义, 在实际应用中方便性、可靠性、安全性都得到了证实, 取得了较好的效果, 并且已在企业的实际生产中推广使用。

摘要：随着科学技术的不断发展, 钢丝增强高压胶管应用也越来越广, 高压胶管的质量不断提高, 对于高压胶管连接总成要求也越来越高。胶管总成质量的好坏, 直接影响整个液压系统的使用性能。作者对胶管总成试验方法进行研究探讨, 浅析了试压装置的改进, 该装置的改进解决了螺母连接形式胶管总成无法试验的难题, 同时提高了工作效率。该文通过对其试验方法、试压装置的改进和运行效果进行具体研究与分析等, 提高了产品的可靠性。

关键词：胶管总成,试压试验方法,设计改进

参考文献

[1]徐海涛.液压软管总成可靠性评估方法及试验研究[D].秦皇岛:燕山大学, 2013.

试验技术装置 篇8

关键词：钻孔简易注水试验,滑管式装置,静压法,渗透系数

0 引言

当前，在我国沿海平原岩土工程勘察中，普遍采用现场钻孔简易降水头注水试验方法确定土层的渗透性，以满足广泛的基坑设计和施工需要。即预钻孔后下套管并用干海带、泥球等隔水材料或设置隔水气囊等手段（设隔水材料/设施法）将试验段与非试验段隔开后进行试验；或在钻孔中将套管击入一定深度，使试验段与非试验段隔开，再用芯管将下部试验段掏空的套管隔水法。众多的成孔和止水方法受工艺、设备、劳务技术等因素限制，测试数据往往可靠性较低，测试精度较差。笔者所在单位就此研制了专门的孔内测试装置——滑管式注水试验装置，配合相应的成孔方法，以期操作简单，数据可靠。

1 静压滑管式注水试验装置及工作原理

使用该装置不必进行预钻孔，可用静探机或钻机静压方法，将注水管送达试验土层深度，同时助套管解决试验时隔水问题。

1.1 滑管式注水试验装置

该设备由5部分组成，包括锥形导头（外径Φ63.5mm）、密封圈、多孔注水管（外径Φ42mm）、滤网和注水管护管（外径Φ63.5mm），该套试验装置已申请专利[注]。详见图1。

其中渗水管长度为2m，外包滤网，其底部与锥形导头连接。非工作（下压）时，注水管置于护管内，其顶部设置止退肩。底部锥形导头设置6道密封圈。注水管护管上部用套管接头与上部套管连接。

1.2 试验井形成

试验井的形成可按以下4个步骤（图2）:

(1）采用外径Φ63.5mm套管与静压滑管式注水试验装置中的注水管护管连接，利用液压静力触探机下压套管。也可用有施压装置钻机借人力或油压压入。

(2）待锥形导头压入至拟进行试验土层试验段底部，停止下压。

(3）孔内注水至套管顶面后，提升套管2m，使注水管完全暴露，通过测绳检查确保注水管与套管分离。

(4）静置1.5h左右，待注水段扰动土体蠕变基本稳定后，开始注水试验。

1.3 装置工作特点

该方法因采用连续静压施工成井，使套管壁和非注水段土层紧密结合，保证良好的隔水效果。装置中包有滤网的注水管置于护管内，且护管底部紧抵锥形导头，使前者在下压过程中得到理想的保护，锥头前置密封装置可确保在下入过程中四周侧土和地下水不进入注水管内，也避免注水管堵塞。当锥形导头到达注水试验段底部时，用液压机上提套管2m，内侧注水管完全裸露，保证试验井完好。只需稳定1.5h即可进行注水试验。为测试质量提供了良好的保证。

该装置一次静压完成，操作简单，成孔技术难度低，无需成孔后再下套管、洗孔、设置隔水材料等繁琐步骤，施工速度快，大大提高外业施工效率，且绝大部分装置材料可重复使用，试验成本相应降低。

2 测试效果检验

2.1 对比试验

为了检验静压滑管式注水试验效果，邀请了上海市多家（综合）甲级勘察单位参加对比试验。参与的比较方法除用静压滑管式装置外，还有预钻孔后下套管加置干海带、粘土球等隔水材料或充气囊止水、击入套管隔水并用芯管水冲成井试验等多种方法。试验地点选择浦东新区某建筑场地和果园镇附近等二个场地。试验土层有al-mQ43 (2) 3层砂质粉土、mQ42流塑状态 (4) 层淤泥质粘土、al-m Q41软塑状态 (5) 1层粘土和可塑状态 (5) 3层粉质粘土。

为便于对比试验新装置的测试效果，还实施以下重点质量控制措施：

(1）组织各参与单位作业人员统一学习注水试验操作技术方法，重点强调保证测试井的止水质量。

(2）同一场地，各种试验方法都在同一深度试验段进行，各试验孔间距保持在20m左右，既避免相邻孔注水的影响，又避免孔距过大时土性的变化差异。

(3）降水头注水试验观测时间，至少至试验水头下降到初始水头的0.3倍以上，观测时间6～10h（上海规范规定总观测时间不应小于4h）[4]，连续观测20个点左右。

(4）采集现场测试土层相应深度、位置的原状土样同步进行室内土工试验，测定常规物理力学性质指标和渗透系数Kv、Kh。

(5）岩土工程师参与现场成井、测试全过程。

实际完成对比试验工作量及渗透系数K计算值见表1。

注：表中分子为测试次数，分母为渗透系数，单位（cm/s）。

2.2 试验资料整理分析

本次试验深度分别为7～9m深度的al-mQ43 (2) 3层砂质粉土层、14～16m深度的mQ42 (4) 层淤泥质粘土层、17～19m深度的al-mQ41 (5) 1层粘土层和32～34m深度 (5) 3层粉质粘土层，均为水平层状分布土层。按试验井结构特点（图2），均可视为非完整井中的降水头注水试验，对此情况有关规范规定中均有相同（相似）的试验成果整理方法和土层渗透系数K值的计算公式[1,2,3,5,6]。上海岩土工程勘察设计研究院有限公司编制了相应的计算机处理软件，将各测点测试有关参数输入获得“钻孔降水头注水试验成果表”和相应土层的渗透系数K值。图3为其中之一。各次测得土层渗透系数K值见表1。

综合比较各测试结果可见，同一层土采用不同方法测得的渗透系数K值基本接近，均在经验值范围内。唯有mQ42 (4) 层淤泥质黏土和al-mQ41 (5) 3层粉质粘土钻孔套管隔水法结果偏大，分析原因可能是该成井工艺过程中套管晃动导致隔水效果较差，注水试验过程中部分注入水沿套管外壁间隙渗失所致。本次对比试验操作比较规范，故试验结果比较理想，也证明采用静压滑管法的试验结果是可靠的，兼该法操作简单、成井速度快、基本上不受操作人员技术素质影响，且经济性高等特点，故在上海地区及地层结构相似的我国沿海平原软土分布地区，采用静压滑管法替代其它试验井成井方法进行降水头注水试验是可行的。

2.3 经济效益分析比较

静压滑管法成井进行注水试验其隔水效果理想、测试成本低。

静压滑管式注水试验装置每套单价约2000元，几乎均为钢质材料，可重复使用，而简捷的易于操作的成井结构装置大大减少现场施工成井劳务费用。若按测试孔深30m，粘土球止水法中注水管材料按一次性使用PVC管，其余试验方法按重复利用钢质套管折旧考虑，可得到不同成井方法注水试验成本差异（表2）。

从表2可以看出，相比多种传统试验方法，每个试验段可节约1585～2450元，采用静压滑管式注水试验装置每段成本约为传统注水试验的50%～60%。以上海市轨道交通12号线地铁为例，共有62个工点，约需进行600～700次注水试验，即可节约约120万元。这仅仅是直接的经济效益。

3 结论

(1）静压滑管法注水试验操作方便、止水效果理想、施工速度快、测试成本低，有利于改变当前劳务化后的现场勘察队伍良莠不齐导致试验结果失真的状况。在上海地区及沿海软土地区适宜推广使用。

(2）受试验装置材料及静压设备能力限制，静压滑管法降水头注水试验适宜的深度为软土中60m左右，当40m以下存在中密以上的砂土层时宜中止。

(3）该注水装置系由静压力压入土中，理论上存在挤土和形成泥皮等影响正常渗水问题，但在对比试验比较中似不明显，宜作进一步研究比较。

参考文献

[1]中华人民共和国水利行业标准水利水电工程注水试验规程SL345-2007[S]

[2]中华人民共和国行业标准注水试验规程YS5214-2000[S].

[3]上海市工程建设规范岩土工程勘察规范DGJ08-37-2002[S].

[4]上海市工程建设规范岩土工程勘察外业操作规程DG/T08-1001-2004[S].

[5]手册编写委员会工程地质手册[M]北京:中国建筑工业出版社2007.

热风干燥装置设计与试验 篇9

近年来,随着国家对特色林果产业发展的重视程度不断增加,大部分林果已进入盛果期。至2012 年底,新疆特色林果总面积突破133. 3 万hm2,产量700万t多[1]。在林果产业给果农带来经济效益的同时,因果品集中上市,产量大、含水率高,难以存放等问题日益凸显出来; 而果品制干是减少果品损失并延长货架期的有效手段之一。

传统果品干燥方法普遍采用自然晾晒,优点是成本低、场所简单; 但也存在着干燥时间长、受气候条件影响大、卫生条件差及产品质量难以保障等问题[2]。近年来,随着政府对杏子制干产业重视程度不断增加,热风干燥设备已经在市场上得以应用[3,4]; 但主要存在的问题是[5]均匀性差及产品品质难以保证。由于热空气向上运动,受料盘的阻挡,物料各层受热不能保证一致,物料干燥速度存在差异,直接影响到物料的色泽、口感和含水率等品质。

本文旨在通过热风干燥原理,设计一种新型的热风干燥装置,通过合理布置挡风板及控制热风循环方向,解决现有干燥装置中干燥不均匀、产品品质难以保障及人工辅助作业强度大等问题,为同类设备的改进提供参考。

1 热风干燥装置的设计

1. 1 设计原则

为了能够对热风干燥装置作业过程及相应的干燥试验进行系统研究,干燥装置的设计应遵循以下原则:

1) 提高设备均匀性。采用两种循环给风方式,达到“倒风不倒盘”的目的,降低人工辅助作业时间[6,7,8,9,10]。

2) 干燥装置作业时,可根据不同物料自身特性,实现干燥室内温湿度、风机换向间隔时间、风机循环方式等影响干燥效果的参数在一定范围内可调,满足不同物料对干燥工艺参数的需求[11]。

3) 干燥装置运行平稳,控制系统灵敏可靠,应能对干燥室内的温度和湿度进行实时监控和数据采集。

4) 干燥装置应与生产实际相结合,具有一定的装载量,可为后期产业化推广提供参考。

5) 结构设计应紧凑合理,房壁保温效果良好,推车及料盘应采用不锈钢或非金属材料制成,符合国家食品卫生要求[12]。

1. 2 整机结构

热风干燥装置主要由热源供给系统、干燥系统以及控制系统等组成,如图1 所示。该装置的房壁由岩棉板制成,隔板将整个干燥装置分割成加热室和干燥室两部分; 循环风机通过循环风机管道与各风道相连,可将加热室内加热的空气均匀地带到干燥室内;推车依次并排放置在干燥室内; 推车上料盘的位置和层数与风道一一对应,实现了热风均匀流过每层料盘的目的。燃煤热风炉的烟囱上安装有助燃风机,助燃风机的开闭可控制热风炉的进风量,达到控制干燥室内温度的目的。

1.助燃风机2.燃煤热风炉3.补风门4.循环风机5.循环风机管道6.风道7.房壁8.推车9.排湿风机10.挡风板11.电控系统12.隔板13.温湿度传感器

1. 3 工作原理

热风干燥装置工作时,开启循环风机,燃煤热风炉对干燥室进行加热。当温度达到设定初始温度时,放入需烘干的物料,启动整个控制程序,循环风机将加热后的空气通过风道均匀吹至与其对应的每层料盘上。当干燥室内的温度超过预设值时,助燃风机关闭; 而当温度低于预设值时,开启助燃风机,如此反复直至干燥结束。湿度控制与温度控制相同,主要通过控制排湿风机强行打开和关闭确保干燥室内的湿度。

为提高干燥室内风速及温度的均匀性,减少人工频繁开门倒盘的次数,本设计采用一侧风道进风,另一侧风道回风两种给风方式循环交替运行的方式,有效增加了热空气的流动与扰动,实现了“倒风不倒盘”的目的。两种循环方式的工作时间及循环顺序可根据需求调控。在设计中选用的各标准件及参数如表1所示。

1. 4 关键部件结构设计

1. 4. 1 燃煤热风炉的确定

燃煤热风炉是整个干燥装置的重要组成部件之一。合理的结构设计能提高热风炉的散热量和煤炭的利用率,并减少热风炉的体积。多排并列的散热片有效增加热风炉的散热面积; 助燃风机的开闭有效增减了炉膛内部与外部空气的交换量,达到动态控制热风炉散热量及调节整个干燥室内温度的目的。散热量是热风炉设计的关键指标,通过计算干燥室内物料的单位耗热量,可确定热风炉的散热量,进而确定热风炉的机构。具体计算为

式中q—物料单位耗热量( k J /kg) ;

Q—热风炉的散热量( k J) ;

M—干燥装置的装载量(kg);

C—空气的比热容(J/kg·℃);

ρ—热空气密度(kg/m3);

A—进风口的截面积(m2);

V—进风口风速(m3/s);

T1—进风口温度(℃);

T2—出风口温度(℃);

t—烘干时间(s)。

1. 4. 2 挡风板的确定

挡风板安装在干燥装置房壁和风道之间,如图1所示。挡风板能有效将循环风机吹出的风经风道均匀吹至干燥室内,提高布风的均匀性。挡风板的安装位置、角度、数量和宽度等因素对布风的均匀性均有决定性作用。为得到较为理想的挡风板位置及结构尺寸,在挡风板安装位置、角度及宽度条件下,各风道处风速进行现场测量。

1) 使用仪器。风速测量采用VICTOR 816B型风速仪( 深圳市胜利高电子科技有限公司) 。

2) 测试条件。测试时,紧闭干燥室门,燃煤热风炉未添煤炭,干燥室内放入所有推车及料盘。由于整个干燥装置具有结构对称性,测试一种进风方式下的结果作为评判标准。

3) 测试点的选取。干燥室的外形尺寸为7. 7m ×2. 2m × 2. 3m ( 长 × 宽 × 高) 。在干燥室内,沿隔板至干燥室门的方向上,每隔1m选取1 点,第1 点离隔板间距30cm,共有8 个点,记为1,2,…,8; 从上至下,每隔1 个风道选取1 个点,也得8 个点,记为第1 风道、第2 风道、…、第8 风道; 从左至右,每隔70cm选取1个面( 面与风道形成的面平行) ,第1 个面离风道面距离5cm,共4 个面,记为A、B、C、D,具体选取如图2 所示。

4) 测试试验设计。此次挡风板设计是边试验边改进,为此,主要做了以下几组试验,如表2 所示。

5) 测试结果的确定。风速仪探头的方向与测试结果直接相关。试验中,在各个测试点上,旋转风速仪探头,将测得最大值作为该点的测试结果。由于挡风板安装位置、角度、数量及宽度对风速分布均有影响,通过多组比较得出: ① 干燥室内的风在放置挡板处较短范围内为层流,其余部分均为紊流; ② 安装挡风板处的风速明显增加; ③ 挡风板越宽,遮挡住的风也越多,此处风道风速越大; ④ 在一定范围内,挡风板数量的增加有助于提高风道的均匀性; ⑤ 挡风板安装角度越大,遮挡的风就越多; ⑥ 虽安装挡风板,整个风道处风速仍然存在波动,但风速均匀性有所提高。在实际运用中,整个干燥室内布满了推车及料盘,可进一步增加风速均匀性。通过测量比较,在第6 组实验条件下,即挡风板垂直安装,宽度分别为5、7、10、12cm,距隔板距离分别为0. 9、1. 9、3. 8、5. 7m时,风速比较均匀,此时在A面测得的各风道处风速在1. 5 ~1. 53m / s的范围内,具体测得数值如图3 所示。

1. 4. 3 电控系统的确定

干燥装置的电路控制系统主要控制循环风机的转向和停启、排湿风机和助燃风机的停启,以及补风门的开闭。为便于操作,控制面板采用PLC控制系统实现手动/自动间的转换,控制面板可调节循环风机自动运行周期和各运行阶段时间,以及温湿度控制的温湿度上下限和运行时间; 控制面板中界面可显示当前干球温度、湿球温度、各风机运行状态( 正转、反转、停止) 和运行时间等。设计中,干燥装置的温度控制范围0 ~ 100℃ ,控制精度 ± 0. 5℃ 。

2 试验

2. 1 试验材料

试验所用原料是新鲜的杏子( 品种明星杏) ,产地新疆皮山县,购于乌鲁木齐九鼎批发市场,平均直径34. 2mm,去核后平均湿基含水率78. 86% ± 0. 4%( 105℃ ,烘24h[13]) 。试验前将购买回的杏子立即挑选( 外形尺寸、成熟度与色泽等基本一致) ,均匀单层摆放在料盘内( 每盘5kg,共560 个料盘) ,相邻的杏子之间无重叠。开启试验干燥装置,当干燥室内的温度达到预设初始温度时,迅速放入杏子,开始试验。

2. 2 试验方法

试验中,当杏子湿基含水率降到15% 以下[14],停止试验,试验重复3 次。试验采用的干燥工艺如表3所示。两种循环给风方式各2h,交替进行,直至结束。

2. 3 干燥曲线的数学计算方法

杏子热风干燥装置干燥过程中的干燥曲线采用水分比( moisture ratio,MR) 随干燥时间的变化曲线。不同干燥时间杏子的水分比( MR) 为

式中M0—杏子的初始干基含水率( g /g) ;

Me—杏子干燥到平衡时的干基含水率(g/g);

Mt—杏子在所测干燥t时刻的干基含水率(g/g)。

2. 4 结果与分析

杏子干燥水分比随干燥时间变化曲线如图4 所示。由图4 可以看出: 杏子干燥水分比MR随干燥时间均呈指数下降趋势,说明在杏子热风干燥过程中,水分含量随着干燥过程的进行呈指数规律不断下降。杏子干燥初期水分比MR下降十分迅速,而干燥后期则十分缓慢。这可能是因为干燥初期,杏子含水率较高,杏子表面和干燥介质之间存在着较大的蒸汽压力梯度,水分脱离速度较快; 随着干燥的进行,水分由杏子内部向表面迁移的难度不断增加,杏子表面和干燥介质之间的蒸汽压力梯度不断降低,干燥驱动力不断减少,水分比MR缓慢下降。

另外,上述干燥条件下,当杏子含水率降到15 %时,所需时间为64h; 干燥后杏子色泽呈金黄色或者深黄色,部分靠近房板上侧部位的杏子呈黄褐色,杏干收缩均匀,总体感官品质均可接受。在干燥室内不同部位取样测试杏子湿基含水率,干燥不均匀度小于3% ,符合装置结构设计要求[16]。

3 结论

1) 从结构来讲,干燥装置采用两种循环给风方式,实现了对物料倒风不倒盘的目的; 挡风板的安装,提高了风道处风速的均匀性,将挡风板垂直安装,宽度分别为5、7、10、12cm,距房板距离分别为0. 9、1. 9、3. 8、5. 7m时,风速比较均匀,此时在A面测得各风道处风速在1. 5 ~ 1. 53m /s的范围内。

2) 从控制系统方面,采用PLC控制系统,可实现手动/自动之间的转换,方便操作; 电路控制系统可实现各风机的停启、换向和风门的开闭,以及各部件运行时间的控制,大大降低人工辅助作业时间,提高设备运行准确性。

3) 以杏子为研究对象,采用自制的热风干燥装置进行干燥试验,将杏子湿基含水率降到15 % 以下需要64h。在干燥室内不同部位取样测试杏子湿基含水率,干燥不均匀度小于3% ,符合装置结构设计要求。

摘要：根据果品干燥特性和热风干燥原理及特点,在分析热风干燥工艺基础上,完成了燃煤热风炉、挡风板和控制系统等主要工作部件及整机的热风干燥装置结构设计,并进行了试验。试验结果表明:将挡风板垂直安装,宽度分别为5、7、10、12cm,距隔板距离分别为0.9、1.9、3.8、5.7m时,干燥室内的风速比较均匀,此时在A面测得各风道处风速在1.5~1.53m/s的范围内变化。同时,以杏子为研究对象进行干燥试验,将杏子湿基含水率降到15%以下需要64 h,干燥室内干燥不均匀度小于3%,符合结构设计要求。

BKGD检测试验装置设计 篇10

彩色显像管(以下简称CPT)在线BKGD检测试验装置主要用于对CPT进行起始白平衡和冲击白平衡的测试。其测试原理是对被测CPT各电极加规定电压[1],利用计算机A/D采集卡对三阴极电流进行同步采集和处理[2] 。

本系统的主要特点是各电极电源及偏转单元相互独立,利用通用工业计算机实现各单元通断控制、IK电流采样及数据处理,便于维护和系统升级。

1 设备设计要求

a) 外部环境条件要求。环境温度:室内,10℃～40℃,环境湿度:相对湿度20%～95%。

b) 电气规格要求。CPT放置台适应管型:863.6mmCPT,额定输入电压:单相220VAC±10%,50Hz,额定输入功率:<3kVA。

c) 机械规格要求。主体最大处的外形尺寸:1820mm(宽)×900mm(深)×1840mm(高),打印台外形尺寸(不含打印机):600mm(宽)×750mm(深)×800mm(高),主体重量:约1200kg。

d) 控制程序规格。运行环境:Microsoft Windows简体中文版,图形环境:800×600点≥16色,数据文件:标准测试每支CPT生成数据文件不大于6400字节,数据存储空间:可存储不少于50万支CPT的测试数据。

e) 测试项目。三阴极起始白平衡,三阴极冲击白平衡。

2 设备组成

该BKGD检测试验装置由以下8个单元组成(图1):1) 主电源单元;2) Ef电源、Ek电源单元;3) 高压电源单元(含Ec2电源、Ec3电源、Eb电源);4) 信号源;5) 行场偏转单元;6) 汇接单元;7) 仪表显示单元;8) PC采样及控制单元。

3 测试原理

3.1 起始白平衡测试

测试系统依次运行于3个阶段:老炼(aging)、静置(stand by)、测试(test)。各阶段的运行时间可以通过控制程序设定,标准设定都为20min。在以下3个阶段,CPT均加Eb,Ec3,Ec2电压,行场偏转单元都输出。

a) 老炼:被测CPT的三阴极接“调整” 电压,热丝接通。保持规定时间(TAG)后,手动调整Ek电源单元面板上的三路“调整”电位器,使三阴极电流尽量保持一致并处于20.0μA附近,然后按下控制界面上的“继续”按钮,进入静置阶段。如果操作人员在5min内未按下“继续”按钮,程序将自动进入静置阶段。

b) 静置:这个阶段被测CPT的三阴极接预置的“20μA”电流,热丝关断,经过规定时间 (TOFF) 后迅速将热丝接通,进入到测量阶段。

c) 测试:按照表1给被测CPT各电极加电压,测试阴极电流在20μA附近的白平衡特性。

以上各电压值均可通过面板电位器调整,通断可由控制程序设定。

为检测阴极电流变化,在每一阴极回路中均串联了1000.00Ω的精密电阻,这样阴极电流变化时,对应的电阻上将产生相应的电压变化。利用电压信号调理模块将上述电压隔离放大(电压放大倍数200),然后送到16位A/D卡进行A/D转换,并经过数字滤波等信号处理过程将最终的Ik值输出到Ik仪表以及操作显示器上[3],同时保存到硬盘文件中。

本系统采用ADVANTECH公司的ADAM-3014信号调理模块实现了输入、输出、电源的两两隔离,隔离电压不低于1000V/DC,同时其内部又含有低噪声的仪表放大线路,极大提高了前向通道的共模抑制比。

3.2 冲击白平衡测试

冲击白平衡测试在起始白平衡测试之后进行,各电极电源状态与起始白平衡测量阶段的设置一致。当操作员按下控制界面上的“冲击白平衡测试运行”按钮后,系统开始采样,在2min之内,操作员要敲击CPT管颈处一次,然后按下“结束第x次测试”按钮,系统会显示Ik变化最大的时刻对应的三阴极电流值,并保存到硬盘的文件中。

4 控制程序设计

计算机控制界面分为5个子界面,1个主控界面和4个子界面。每个子界面对应一种功能。操作方法可以用鼠标点击对应按钮,也可以按下键盘上对应的功能键F1～F12或利用菜单条选择进入对应的功能界面。

系统启动后首先进入“主控界面”(图2)。

4.1 测试参数设置子界面

如图3所示,在主控界面中按下“F1”按钮进行测试参数设置。本界面分为三部分:电极电源设置、测试时间设置、CRT数据设置。按下“F1”选择电极电源设置,用上下光标键可在各项目之间移动,用数字键设置Ik的预置值;按下“F2”,“F3”,“F4”,“F5”分别设置老炼、静置、测量、冲击四个阶段各电源输出状态,用上下光标键在各项间移动,用空格键切换电源设置状态;按下“F6”将各电源设置为标准测试状态;按下“F7”进行起始白平衡测试时间设置,用上下光标键在各项间移动,用数字键设置测试时间,用空格键切换“标准/自定义”;按下“F8”,用上下光标键在各项间移动,可设置CPT数据记录,这些数据将随Ik采样数据一齐写入同一个数据文件,在显示、打印或保存时可以参考Ik数据对应的CPT批号。利用“保存配置”和“调入配置”两项可以将所有配置项保存到一个文件供以后调用。

4.2 白平衡测试子界面

如图4所示,在主控界面中按下“F2”进行白平衡测试,进入白平衡测试界面。在左上角可以设置测试时保存的数据文件名,按下文件夹形状的小按钮就可以重新设置数据文件名。下面是表示各电极电源的通断指示栏,当各电源接通时,对应的指示灯变红,关断时指示灯变白。左下角是起始白平衡测试的阶段时间显示,在起始白平衡测试时可以实时显示时间。右边一栏在做起始白平衡测试时,按照预置好的显示时间间隔实时显示测量的Ik数据;在做冲击白平衡时,每做完一次冲击试验就可以立即显示本次Ik数据。

4.3 数据显示和列印子界面

如图5,图6所示,本子界面分为上下两部分,上部是坐标图或数据表显示区,下部是8个控制按钮。显示区根据当前的设置可处于图形显示或数据表显示状态。“读入历史数据”按钮用于查看历史测量数据的曲线和数据表。软件将数据显示和打印合为一个界面,当显示为历史数据时,打印也为历史数据;当显示为当前的测试数据时,打印也为当前数据。“打印机设置”按钮主要用于设置输出纸张的尺寸,打印程序会根据不同的纸张尺寸输出不同比例的曲线图或数据表。

4.4 设备校正子界面

设备校正子界面(图7)设计为向导式操作,每一步用户都可以按照提示信息进行选择和测试。按下“下一步”按钮可以进入下一步操作,同时可以按下“上一步”按钮回到上一步操作。

系统中设定了两种校正模式:模拟式和实测式。前者使用精密基准电压源产生20.00mV的基准电压,输出到隔离信号调整模块ADAM-3014的输入端,模拟Ik电流为20.0μA时的状态,通过调整3014模块上的“SPAN”电位器可以将三路采样电路较快地调整到采样值指示为20μA。

实测式校正是按照规定值给各电极加电压,使测试在实际条件下进行。这时各电极按照校正时的状态供电,校正人员可通过各单元电压检测孔校准输出电压,将Ik表下的开关扳到“校正”位置,可串入精密微安表校正Ik电流。

5 结语

本彩色显像管在线BKGD检测试验装置,在设计时对装置操作性、实用性、维修性都进行了充分的考虑,特别是人机界面的设计上,站在操作者的角度,充分考虑降低对操作者的要求,使设备的操作变的简单、容易,同时使检测数据的记录和查询更加方便、快捷。

参考文献

[1]安永成.彩色电视机检测技术[M].北京:电子工业出版社,1997.

[2]吴正毅.测试技术与测试信号处理[M].北京:清华大学出版社,1991.

试验技术装置 篇11

关键词：螺旋板尺脱粒装置；正交试验；多因素分析；工作参数；优化

中图分类号： S226.1+9

文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）04-0405-04

玉米是我国三大粮食作物之一，其稳产、高产一直是国家关注的焦点之一。玉米精量播种可有效减少用种量并提高玉米产量，因此在全国的应用范围越来越广，而种子质量则成为保证其播种质量的重要前提和物质基础。种子是一种特殊的生产资料，其不同程度的损伤将加大运输储藏难度、降低发芽率，脱粒环节则是决定种子生产质量的关键环节之一[1]，如何降低种子损伤率、提高种子产量成为种子机械脱粒的主要问题[2-3]。赵武云设计了1种组合式螺旋板齿式种子脱粒机[4]，工作参数优化时考虑了脱粒破碎率这个单一性能指标，对多指标优化则没有过多考虑[5]。现以其原有工作参数为变量，采用正交试验的方法确定各因素及其交互作用对脱净率、含杂率、破损率的影响大小，并找到最优工作参数来获取最佳脱粒效果，对于降低脱粒损失、提高粮食产量具有一定意义。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

试验材料为甘肃省种子玉米种植主导品种金穗4号（甘审玉2005006），由甘肃白银金穗种业有限公司提供。试验所用装置为5TYJ-10A种子玉米脱粒装置，见图1，主要由变径变间距组合式螺旋板齿脱粒轴、排芯口变刚度压板装置及动力、传动系统等组成。种子玉米脱粒作业时，剥去苞叶的种子玉米果穗由人工投入喂料斗快速进入脱粒仓，在脱粒轴端部螺旋板齿的旋转带动下，玉米果穗随着脱粒轴上的螺旋平板齿及螺旋冠状齿绕板齿滚筒作轴向螺旋挤搓运动。在挤搓脱粒过程中，玉米籽粒通过漏籽板进入出料斗进而排出机外；果穗轴芯向前運动，滞留在排芯口附近，当穗轴芯大量堆积在脱粒区内产生一定压力后，顶起脱粒机排芯口变刚度压板装置而排出，从而完成种子玉米果穗的揉搓脱粒。

1.2 试验方案

为了反映所有主要参数对性能指标联合影响的规律，而进行正交参数优选试验，本试验选取喂入量、脱粒轴转速、板齿螺旋角度和排芯口压力4个因素，每个试验因素选取的3个水平分别为：喂入量2.8、3.1、3.4 kg/s，脱粒轴转速220、245、270 r/min，板齿螺旋角度6°、9°、12°，排芯口压板压力40、50、60 N，选取脱净率、含杂率、破碎率为试验指标，在同样的条件下破碎率、含杂率越低越好，脱净率越高越好[7]。影响脱粒质量的因素及水平见表1。

试验所用玉米为金穗4号，其果穗特性为：平均长 15.3 cm，果穗平均直径4.25 cm，行数14～16行，行粒数32粒，千粒质量286 g，偏马齿型，含水率在17.3%～18.5%之间[8]。由于试验因素两两之间具有交互作用，因此在正交设计时应考虑选取带有交互作用的正交设计。

2 结果与分析[9]

2.1 单指标试验结果分析

2.1.1 脱净率试验结果分析 脱粒装置正交参数优选试验方案与结果见表2。由表3极差大小可以看出影响脱净率指标各因素排列顺序，综合考虑最优组合为A1B1C2D1。由表4脱净率方差分析可知，A、B、C、AC、BC具有显著或极显著影响。影响脱净率的各因素主次排列顺序为C>B>A>D。

2.1.2 含杂率试验结果分析 由表5极差大小可以看出影响含杂率指标的各因素排列顺序，综合考虑最优组合应是A1B1C2D2。由表6含杂率方差分析可知，B、C、D、BD具有显著或极显著影响，影响含杂率的各因素主次排列顺序为C>A>B>D。

2.1.3 破损率试验结果分析 由表7极差大小可以看出影响破损率指标的各因素排列顺序，综合考虑其最优组合应该是A1B2C2D1。由表8含杂率方差分析可知，B、C、D、BD具有显著或极显著影响，影响破损率的各因素主次排列排列为C>B>A>D 。

综上所述，从脱净率、含杂率、破损率的方差分析中可以得到各个试验指标参数的显著性检验结果，详见表9。

2.2 多指标综合试验结果与分析

从3种较优组合即脱净率、含杂率、破损率的分析来看，为兼顾平衡各项指标的得失，采用加权评分法进行分析，使选出的3项指标都尽可能达到最优组合，考虑到各因素对衡量指标的重要程度及实际生产经验，以100分为总权，其中破损率为40分、脱净率分40分、含杂率为20分，则以10分为1个单位进行简化，那么每个试验的总分计算公式为：

总分=4×脱净率+4×破损率+2×含杂率。

3 结论

参考文献：

[1]李心平，高连兴. 差速式玉米种子脱粒机的性能试验[J]. 农业工程学报，2009，25（12）：102-106.

[2]李心平，马福丽，高连兴. 差速式玉米种子脱粒机的设计[J]. 农业机械学报，2008，39（8）：192-195.

[3]候守印，陈海涛. 立式轴流大豆育种脱粒机参数优化[J]. 农业工程学报，2012，28（5）：19-25.

[4]赵武云. 组合式螺旋板齿种子玉米脱粒装置研究[D]. 杨凌：西北农林科技大学，2012：98-116.

[5]赵武云，郭康权. 组合式螺旋板齿种子玉米脱粒机工作参数优化[J]. 农业机械学报，2012，43（12）：56-61.

[6] GB/T 3543.7—1995 农作物种子检验规程 其他项目检验[S].

[7]高连兴，李心平. 玉米种子脱粒损伤机理与脱粒设备研究[M]. 北京：北京师范大学出版社，214-221.

[8]毕辛华，戴心维. 种子学[M]. 北京：中国农业出版社，1993：475-479.

低压无源电力滤波装置试验探讨 篇12

我国于20世纪50年代开始电力滤波技术的研究, 经过半多个世纪的发展, 我国电力滤波装置在研制、生产和应用等方面已与国际发展步伐同步, 但至今仍未颁布低压电力滤波装置的国家或行业标准, 滤波装置的功能和滤波效果参差不齐, 尤其是无源电力滤波装置, 各生产厂商的产品性能更是差异明显。

为此, 本文主要研讨低压无源电力滤波装置的检验要求, 通过这些项目检验能确保滤波装置的功能和滤波效果满足各种工况的要求。

1 检验项目

低压无源电力滤波装置的试验分为:出厂试验和型式试验。出厂试验应包括:结构检查、电容测量、电抗测量、工频耐受电压试验、放电器件试验、保护功能试验、投切试验、滤波功能试验和防护等级试验。型式试验应包含全部出厂试验, 以及雷电冲击耐受电压试验、温升试验、并联谐振试验和短路耐受强度试验。

2 试验方法

无源电力滤波装置具有滤波和无功补偿双重功能, 因此其结构检查、电容测量、电抗测量、工频耐受电压试验、放电试验、保护功能试验、投切试验、雷电冲击耐受电压试验、温升试验、短路耐受强度试验、防护等级试验可按照参考文献[1]的相关规定进行。本文仅探讨目前相关标准未涉及的滤波功能试验和并联谐振试验。

2.1 滤波效果试验

无源电力滤波装置应满足电力用户提出的抑制谐波或滤除谐波功能, 并具有较高性价比的技术要求。

由于不同用电场所谐波次数和幅值不同, 用户要求也不完全一致, 制造商一般根据用电场所的谐波数据, 依据参考文献[2]中公用电网谐波电压限值及谐波电流允许值的规定, 与用户协商确定装置抑制谐波或滤除谐波的技术参数, 以满足用户的要求。如果仅以文献[2]中公用电网谐波电压 (相电压) 限值及谐波电流允许值作为检验滤波装置的滤波效果, 那么测试结果很难反应不同滤波装置滤波效果的性能差异。

鉴于, 目前滤波效果试验没有统一的标准, 本文以谐波滤除率这一指标来衡量无源滤波装置的滤波效果。谐波滤除率是指滤波装置投入前后, 注入系统谐波电流的减少量, 按投入前注入系统谐波电流的百分比表示。

谐波滤除率算式为:KLn= (In。-In) /In。×100%

式中:

In。为未投入滤波装置时, 注入系统的n次谐波电流。

In为为投入滤波装置后注入系统的n次谐波电流。

谐波电流和谐波滤除率应取三相的算术平均值。

滤波装置安装完毕且谐波源设备正常运行后, 进行装置参数设置和谐波测试。使用电能质量分析仪, 记录装置投入前、后的谐波数据, 并计算谐波滤除率。

装置型式试验时, 因实验室试验变压器与装置参数不能完全匹配, 故对3次及以上谐波的滤波回路, 其谐波滤除率不应低于60%;现场使用时, 因装置参数根据用电系统谐波源配置, 故其谐波滤除率应高于70%。达到上述规定, 则装置能满足一般电力用户的谐波治理要求。对于2次滤波回路, 其谐波滤除率应满足用户的订货技术要求。

2.2 并联谐振试验

电力系统中主要谐波源为电流源, 其主要特征是外阻抗变化时电流不变。其简化电路和谐波等效电路如图1所示。图中In为负载的n次谐波电流, ISn为注入电网的n次谐波电流, ICn为滤波装置吸收的n次谐波电流, nXs为电网对n次谐波的阻抗, 为滤波装置对n次谐波的容抗, nXL为滤波装置对n次谐波的感抗。

无源电力滤波装置通常由RLC电路组成, 一般可简化为LC串联电路。设计时, 通常使:

式中:n为谐波次数;

XL为滤波装置基波感抗;

XC为滤波装置基波容抗。

这样滤波设置能有效地吸收n次谐波电流。当谐波次数大于n时, 滤波装置呈感性;当谐波次数小于n时, 滤波装置呈容性。因此, 当滤波装置呈容性时存在与系统阻抗发生并联谐振的可能。并联谐振时谐波电流被极度放大, 其数值可达到原值的几十至几百倍, 严重危及电网设备的安全运行, 产品设计时必须避免滤波装置与系统发生并联谐振。

并联谐振试验采用等效电路的方法进行[3]。在滤波装置旁并联一只等效电感, 测量并联电路的谐波阻抗, 比较并联电路的谐波阻抗和所并联电感的谐波阻抗来判断是否会发生并联谐振。试验时, 所有滤波支路根据允许的投切组合均应并联在一起。

等效电感应为滤波装置拟接入母线的系统短路容量所折算的等值电感:

式中:Ls—等效电感;

Uj为滤波装置接入点系统的平均电压k V;

Sd为滤波装置接入点系统的短路容量MV A;

为了确保在最大、最小短路容量范围内均不发生并联谐振, 等效电感至少应在最大短路、最小短路容量及其平均值三个点取值分别进行试验, 等效电感的基波品质因数应不小于40。

并联谐振的判断:

(1) 在n次谐波频率下测量滤波装置与等效电感并联后的阻抗Zn, 测试仪器推荐使用可调频率的阻抗测试仪。

由图1-b, 假设滤波装置接入点系统的平均电压为Uj, 则n次谐波电流

注入系统的n次谐波电流

故谐波放大倍数

式中:Zn—滤波装置与等效电感并联后的谐波阻抗;

LS—等效电感。

(2) 滤波补偿装置一般具有过流保护功能, 当电流大于一定值 (一般不超过1.3倍额定电流) 时, 滤波支路自动退出用电系统, 故并联谐振持续时间比较短 (小于1s) 。参考文献[1]规定对于“容量不小于150kvar的装置, 其主电路的额定短时耐受电流应不小于15kA”。另外, 回路电阻对并联谐振也有一定的抑制作用, 根据装置实验数据及运行情况统计分析, 容量不大于700kvar的装置对所有频率的并联谐振放大倍数 (K值) 应不大于8, 容量大于700kvar的装置对所有频率的并联谐振放大倍数 (K值) 应不大于5, 则能保证用电系统及滤波装置的安全运行。

3 结语

本文提出了低压无源电力滤波装置的试验项目及方法, 重点阐述了滤波效果试验和并联谐振试验的检验方法, 是笔者参与滤波装置试验和多年研究的总结, 希望有助于低压无源电力滤波装置制造厂商的产品设计、试验以及用户的产品选型。

按本文阐述的试验项目和方法检验合格的低压无源电力滤波装置, 现场运行稳定可靠, 滤波效果良好。

参考文献

[1]GB/T15576-2008.低压成套无功功率补偿装置[S].北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会, 2008.

[2]GB/T14549-1993.电能质量公用电网谐波[S].北京:国家技术监督局, 1993.