移动式装置（共8篇）
移动式装置 篇1
1概述
在油田生产、储运、炼制及含油污水处理过程中, 都会产生大量的含油污泥。将会对生产区域和周边环境造成不同程度的影响, 国家已颁布实施了《中华人民共和国固体废物环境污染防治法》、《排污费征收使用管理条例》, 含油污泥已被列为危险固体废弃物。采用一定的回收处理技术, 可将含油污泥中相当量的污油回收, 在实现环境治理和防止污染的同时, 具备一定的经济效益和巨大的社会效益。
根据边远油田、炼油厂、油品储藏区等含油污泥产量低、区块分散、地面环境条件差的特点, 以简单、适用、安全、可靠、满足生产为设计原则, 我公司专门研制出模块式橇装移动含油污泥处理装置, 采用化学热洗、离心分离、重力沉降的工艺处理含油污泥。模块式橇装移动含油污泥处理装置的设备复杂多样, 结构要求紧凑。装置内各设备的合理布置成为设计的重点、难点。离心处理装置的布置可归结为:露天化、流程化、模块化、集中化。
2离心处理装置设备选型
离心处理装置为该套装置的核心装置, 包括卧螺离心机、换热器、螺旋输送器、中间罐、提升泵以及控制系统组成, 具有自动冲洗、报警等功能, 自动化程度高。流程如下:从调质污泥提升泵来的含油污泥首先经过过滤器去除残留的较大颗粒, 经换热器加热, 与化学药剂混合后送至两相离心机;进入两相离心机的污泥在离心力作用下实现固液分离, 分离出的固体污泥通过螺旋输送机排出;液相进入中间缓冲罐, 由油水混合物提升泵外输。
2.1泵的选择。根据工艺流程中, 泵输送物料的物理性质、化学性质、物料组成, 结合不同类型泵的工作原理, 综合考虑泵的选择类型。初步选定一台结构尺寸较小且能满足工艺要求的离心泵用于输送清水, 一台螺杆泵输送含泥污油。
2.2换热器的选择。受装置空间的限制, 换热器不能过于庞大, 考虑到设备一般用于较偏远地区, 所选设备要结构简单, 维修更换方便。根据工艺要求, 选用板式换热器。
2.3阀门的选择。阀门笼统的划分为通用阀门、特殊阀门。离心处理装置中只涉及到通用阀门, 即:球阀、闸阀、蝶阀、截止阀等。
3总布置图设计
总布置图设计包括设备布置、管道布置设计。根据工艺流程要求, 该装置设计成二层橇装式设备, 既节省了空间, 又使管道整齐美观, 在经过离心装置处理后, 固液物料可以直接进入下游装置。
3.1设备布置设计
3.1.1设备布置。设备布置的一般要求: (1) 要满足工艺流程要求, 按照物流顺序布置设备; (2) 设备布置要符合安全生产和环境保护要求; (3) 应考虑管道布置安装经济合理和整齐美观, 节省材料, 便于施工、操作、维修; (4) 离心处理装置, 设备的布置根据工艺流程, 分为二层布置, 充分考虑安全生产、外形美观的要求。
3.1.2泵布置设计。离心处理装置中采用了露天布置、半露天布置, 主要与工艺要求保持一致。泵底座采用型钢焊接而成, 跟设备主框架采用螺栓活连接, 既能固定设备, 又便于泵的维检修。
3.1.3换热设备的布置设计。在离心处理装置中有两台换热器, 根据规范要求, 宜集中布置在一起, 便于热源进出管线的设计。离心处理装置中两台换热设备集中布置在一层橇座上, 靠近上下游设备, 且布置在主框架边缘位置, 便于设备的操作、维检修。
3.1.4阀门的布置设计。阀门安装的总体要求就是要便于操作、维修。离心处理装置中, 经常操作的阀门均布置在装置边缘处, 便于操作, 对于平行管线上的阀门, 其阀门中心尽量布置在一条直线上, 且管线底标高取一直, 便于管线支架设计。
3.2管道布置设计。管道布置设计的一般要求有; (1) 管道布置设计应符合工艺管道及仪表流程图的要求; (2) 管道布置应统筹规划, 做到安全可靠、经济合理、满足施工、操作、维修等方面的要求, 并力求整齐美观; (3) 管道布置不应妨碍设备、机泵及其内部构件的安装、检修; (4) 设计输送固体物料管道时, 应使管道尽可能短; (5) 布置与转动机械设备连接的管道时, 应使管系具有足够的柔性, 以满足设备管口的允许受力要求; (6) 对于管道表面温度超过60℃的不保温管线, 在距离面或操作平台2.1m以内者、距操作面0.75m以内者, 应考虑人员防烫保护。
离心处理装置中, 管道布置严格按照管道设计一般要求进行设计, 具体从四个方面体现:泵管道设计、换热器管道设计、管道放净设计、管道人员防烫保护设计、管道支架设计。
3.2.1泵管道设计。离心处理装置中, 泵的类型有离心泵、正位移泵, 泵吸入管道在满足热应力的前提下尽量短、少拐弯, 装置中充分考虑了设备与泵之间的位置关系, 进口的减震措施采用改变管道走向, 增强自然补偿能力, 节约材料, 同时还节省了空间。
3.2.2换热器管道设计。换热管道的布置方便操作, 不影响换热器的维检修。离心处理装置中, 两台换热器热介质出口管线在橇内合并到一起, 共用一台疏水阀, 管道简单, 布置紧凑。根据工艺流程, 蒸汽进换热器管道、冷介质出换热器管道, 其操作温度均高于60℃, 在管线没有保温层的情况下, 在操作侧的管道, 以及经常操作的阀门, 均考虑了人员防烫措施。
3.2.3管道低点放净设计。根据工艺管道输送介质的不同, 离心处理装置中的低点放净阀选用了两种类型:输送含泥介质的管线上, 低点放净阀采用球阀, 有利于防止泄露;输送不含泥介质的管线上, 低点放净阀采用闸阀。放净管线的末端均采用管帽拧紧, 防止误操作或者阀门忘关的情况下, 介质泄露。
3.2.4管道支架设计。根据管道的直径、壁厚、管道上阀门等的重量, 初步提出支架的荷载、位置、形式, 将相关资料提供给管道应力分析人员, 由其核算并最终确认支架位置、形式。
结语
该套装置在洛阳石化污泥处理中, 应用效果较好, 处理后的污泥已经达到掩埋要求, 污泥中的油回收率较高, 取得了很好的经济效益, 以及巨大社会效益。该装置已经推广到大庆油田、廊坊管道局的污泥处理项目中。
摘要：本文主要介绍了移动式含油污泥处理装置——离心处理装置的管道设计工作。
关键词：含油污泥,橇装式移动,离心处理
参考文献
[1]GB50316-2000, 工业金属管道设计规范[S].
主动式储热装置可移峰填谷 篇2
专家们认为，当前热能利用中的突出浪费之一是“降级使用”，即化石燃料直接燃烧，用于获取温度不高的热能，满足采暖、空调、干燥等生产生活需求，大量的低温余热被浪费。据调查，中国各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%—67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%，节能潜力巨大。但在热能回收利用过程中，人们遇到了一系列需要加以解决的问题，如在许多能源利用系统中（太阳能系统、建筑物空调和采暖系统、冷热电联产系统、废热利用系统等）存在着供能和耗能之间的不协调性，造成了能量利用的不合理性和大量浪费。
综合利用低温热能贮存和热电热泵技术，既可节省一次能源消耗，又可提高一次能源利用的终端用能效率，不但节约系统的初投资，对于电网负荷峰、谷时间段电价分计的地区，还可降低系统的运行费用。
湖南大学教授张泠、研究生徐敏等人利用低温热能贮存和热电热泵技术设计了一款主动式储热装置，该装置由蓄热箱体、电热芯片、热管散热器、风机、风道等组成，其最大的优越性在于工作电压的可调性，在合理的范围内调整工作电压大小，可以保证其较高的蓄/放热性能，同时改善了被动式相变蓄热装置只依赖于温差进行储热的状况，克服了其在低温余热回收过程中无法改善热能供需双方在时间、地点和强度上不匹配性的缺点。
移动式泵装置研究及应用综述 篇3
移动式泵装置是近年来出现的一种新名词, 它有别于一般的移动式泵房 (如浮船式、缆车式泵房) , 是一种集水泵机组、管道、起重和运载设施于一体的具有高度机动性的新型灌排设备。
1移动式泵装置的优越性
相对于传统泵站在机动灵活性方面的局限性, 新开发的移动式泵装置可以对现有的以固定泵站为主的排灌系统做出有力的补充, 其特点有[1,2]:
(1) 投资小:因为移动泵装置无需投资修建复杂的水工建筑物和泵房就可节省大笔基础建设费用。
(2) 适用范围广:移动泵装置既可以补充作为排涝泵站使用, 又可以作为抗旱泵站使用, 既可以用在专用电源处, 也可以用于无电源处, 即靠自身携带动力源驱动水泵工作。
(3) 机动性强:移动泵装置依靠车船等运载工具, 可快速部署就位;设备操作简便可快速安装并展开作业。
(4) 设备人员利用率高:平时所需管理人员少。
2移动式泵装置研究开发现状
2.1国内情况
自上世纪90年代以来, 国内许多科研院所及企业相继开展了这方面课题的研究, 并研制出了相关产品, 填补了该类产品的国内空白。国外企业, 比如美国的MWI公司在更早些时候也研制了移动泵装置的系列产品, 其技术已日臻成熟。国内主要研制情况如下。
(1) 原湖北省机电排灌公司研制的YBC系列移动式泵装置属于较早期的产品, 其结构比较简单, 主要将柴油机, 离心泵, 真空泵, 油箱和管路系统集成在拖车底盘上, 使用时由车辆将其牵引至作业地点, 连接好管路后开始工作。但由于多种原因, 该产品并未获得推广。
(2) 辽宁省水科所开发的移动式泵装置, 采用的是潜水电泵, 其载体是一台吊车。其装置大体是将潜水电泵、发电机、管路系统集成在泵车上, 当车辆到达抽水地点后, 吊臂把潜水电泵吊放到抽水位置, 接好管路, 汽车挂空挡将发动机功率输出给发电机, 然后通过电缆将电力传给潜水电泵抽水, 作业完毕再由吊臂将泵吊回至泵车上。目前, 该产品只是小范围的试用, 并未获得推广普及。
(3) 天津水利电力机电研究所开发的移动式泵装置, 目前已有多台投入使用, 并在2008北京奥运会时承担了城市应急排水任务[1]。该装置具有以下特点:
①TYP型车载液压驱动泵装置:该装置主要由轴流泵、柴油机、液压泵、液压马达、液压站专用挂车底盘 (或专用集装箱支架) 、输水管道等组成, 用一般的载重车牵引或用吊车直接吊装。该装置将液压马达和轴流泵的转轮直联在一起, 液压马达和柴油机带动的高压液压泵之间靠液压软管连接, 用这种软连接使水泵可以实现在设计轨道上的自由升降以适应大变幅水位。针对目前城市防洪所需要的水流量大、扬程低的特点, 选用了两种700 mm口径和900 mm口径的轴流泵, 单台流量分别达到1.5 m3/s和2.6 m3/s, 设计扬程分别为5.5 m和4.2 m, 泵效率为86%和84%, 所需轴功率94 kW和128 kW。相应的液压马达的输入功率为112 kW和152 kW, 流量达到250 L/min和350 L/min, 对应的工作压差Δp为25 MPa和30 MPa。液压泵采用低噪音、长寿命支持共轭内啮合的齿轮泵, 两种液压泵输入功率分别为136 kW和220 kW。动力机选用船用柴油机使其输出扭矩恒定, 高效区范围大, 额定功率分别为160 kW和220 kW。
②KUBP型柴油机驱动自吸型移动式泵装置:该装置主要用于市政排水 (如立交桥下的暴雨积水) 或工程施工中排水 (基坑排水) 。这种场合的作业面小, 排水系统复杂, 要求机动灵活。该移动式泵装置采用了柴油机直接驱动水泵和真空泵, 其真空引水、排水、调速、阀门调节由PLC控制自动完成, 进出口均配备高强度橡胶软管及快速接头, 泵装置集中安放在车载集装箱内, 现场准备工作从柴油机启动到排水可在5 min内完成。该装置选用250 mm口径无堵塞离心泵和300 mm口径无堵塞螺旋离心泵, 单台泵流量分别为1 000 m3/h和1 500 m3/h, 相应扬程分别为20 m和13 m, 泵效率为80%和78%, 所需轴功率均为68 kW。由于柴油机与水泵直联传动, 根据水泵的轴功率确定柴油机的额定功率为80 kW。
(4) 武汉大学与湖北省水利厅近年来联合开发的YD900型泵车, 其结构与天津水利电力机电研究所研制的TYP型车载液压驱动泵装置大体相似, 系统结构、样式、功能及适用范围部分相同。该课题《移动式液压潜水混流泵及技术》是国家“948”项目, 引进美国MWI公司液压泵车样机M2400, 通过技术分析、消化吸收, 对其进行了技术创新。该项目研制基于M2400移动液压式潜水轴流泵技术, 采用国产化设备部件大大降低了生产成本。水泵设计流量0.25 m3/s, 扬程9 m, 转速1 300 r/min, 水泵采用口径250 mm的导叶式混流泵, 水泵轴功率为25.94 kW, 设计工况点效率为85%。液压马达与水泵采用直联式连接, 输出功率为36.94 kW, 流量为166.9 L/min, 进出口压力差为13.6 MPa。液压油泵的输入功率为43.45 kW, 考虑动力系统在工作时可能的过载情况, 选用的柴油机功率为47.8 kW。
(5) 广东省水利厅近年来开发的一种移动式潜水电泵装置, 它是将闸门与潜水电泵结合在一起使用, 除减少耕地占用面积外, 可节省巨额工程投资, 并提高了设备利用率 (闲时将设备调走, 安装、拆卸方便) 。安装该装置的泵站, 闸门宽5 m, 出口处设有防洪闸, 闸门采用卷扬机提升, 操作方便。闸门后与大气相通, 不需要另建通气孔。闸的进口分别设两扇拦污栅和两扇检修闸门, 每扇净宽3 m, 孔口尺寸 (宽×高) 为3 m×3 m, 采用滑块式平面钢闸门, 门体上开设直径1.5 m孔口用于安装拍门作为断流使用。闸门背面安装贯流式潜水电泵, 采用耦合式安装与闸门连接 (安装时采用导向杆) , 利用水泵自重产生的力矩压实水泵与闸门间的密封圈以达到密封的目的。水泵选用900ZDB-100型潜水轴流泵, 电机功率为180 kW, 电压380 V。这种装置对管理人员技术要求不高, 便于维护, 缺点是体积大、比较笨重。该潜水电泵基本上实现了无人操作, 管理人员只需通过远程监视系统来控制机组, 当出现故障时会自动报警并切断电源以保证机组安全。另外, 一些泵站还通过Internet网络连接来控制机组的运行, 从而实现机组监控的自动化[2]。
另外, 国内许多中小企业也开发了类似产品, 如南京水美环保机械有限公司的SMYB系列液压驱动移动泵站, 该系列产品按移动方式又可分为自行式和拖挂式, 其中拖挂式液压移动泵站结构形式与前面北京水科所TYP型液压拖车移动泵站以及武汉大学YD900型液压移动泵车性能及结构相似, 都是将轴流泵及管路, 液压油泵, 液压马达, 柴油机等集成在拖车底盘上, 使用时将水泵用卷扬机放入水中后开启机组来抽水。与此类似的还有湖南远通泵业有限公司生产的移动泵站产品。此外, 广东威霸WB-WP型6寸移动柴油水泵机组, 山东博泵科技股份有限公司研制的24sh-20AJ移动泵装置, 还有淄博双工泵业ZS柴油水泵机组也同样属于拖挂式移动泵设备。
2.2国外情况
国际上该类产品中比较受认可的是美国MWI公司的液压驱动轴 (混) 流泵装置 (The Mobile HydrafloTM pump) , 其中M2400型液压轴流泵机组为上述YD900, TYP液压驱动移动泵装置的国产化样本, 该设备单机口径为600 mm, 流量1 m3/s, 扬程6.7 m, 配套柴油机功率为139 kW。由于该设备投放市场较早, 厂家根据客户实际需求不断改进设备性能, 加上现在的移动液压技术比较成熟, 使得该设备应用范围从农业灌溉, 降雨排水, 污水处理一直到任何需要大流量排水的场合, 均可以适用, 而且设备维修率低, 在供油充足的情况下可以实现不停机连续无故障运行, 该设备搭载的动力机为福特卡车引擎, 其技术成熟可保证30万公里无大修。此外, 该公司CT004, 006, 008 (The PrimeRiteTM) 系列移动离心泵机组, 以及新产品低噪音型Silent Partner移动泵机组也已投放市场, 可以满足各种特殊场合的输水需求。该公司除了销售业务外还开展了租赁业务, 客户可以根据自身需要进行租赁, 这样既可以提高设备利用率, 为客户节约大笔资金, 对企业来说也能扩大市场, 满足高中低端更多客户需求。这也为我国国内的该类产品及其生产厂家提供了很好的思路, 对移动泵装置这种在中国很有市场潜力的产品生产及应用来说也是大有裨益的。
3系统构成和主要特点
关于车载移动式泵装置, 其系统构成和主要特点归纳于表1。
4关于装置分类和研发的几点建议
4.1关于移动式泵装置分类
移动式泵装置 (the mobile pumping system) 广义上理解, 除包括上述移动泵装置外, 还包括传统意义上的移动式泵房, 如浮船式、缆车式等, 后者主要用于水源水位变化较大的场合, 而前者主要针对的是移动式作业的泵装置, 主要指泵车。本文所关注的, 对于移动式泵装置名词术语的界定, 目前尚无统一标准, 因而用法比较混乱, 诸如“移动式泵站”或“移动泵站”来取代流动式作业的移动式泵装置, 就显得非常勉强。按照词义或标准中名词术语定义的理解, “泵站” (pumping station) 即指固定不移动的, 只有“泵装置” (pumping system) 才有移动的可能。如果强行运用未免过于牵强和不严谨。
作者根据目前所能见到的有关移动式泵装置, 对其进行了归纳和分类, 具体见图1。
4.2关于对移动式泵装置研发的几点建议
综合国内相关行业专家对移动式泵装置研发的一些意见, 归纳起来主要有以下几点建议[2,3]:
(1) 移动式泵装置设备的安装应简单快速, 机组运行应安全可靠, 并尽可能做到节能高效;
(2) 其形式除车载外, 还可考虑船载, 或其他的运载、搭载方式, 广大农村地区可采用拖拉机牵引并做动力源;
(3) 应考虑设备的经济性, 要求除了灵活机动外, 还要将造价低作为一条重要原则, 除了救灾抢险外还应该在其他相关领域发挥作用, 即能做到“平时养得起, 灾时用得上”。
另外, 作者认为, 研制单位和生产厂家还应充分了解市场, 开发对路的产品。根据我国国情, 考虑广大农村市场和城市防洪救灾需要, 开发出适合高中低端不同用户使用的产品, 这样才会使移动式泵装置更有市场生命力。因为好的产品必须充分市场化, 只有这样才能走上规模化、产业化的道路, 这一点美国MWI公司的经营策略值得我们借鉴。
4.3对移动式泵装置设计方案的优化
目前, 业内普遍比较关注的是泵车类的移动式泵装置。这类装置的设计主要在于方案优化, 其技术关键在于机组和动力方式的选择、设备选型和优化集成[4]。设计的最终要求是:在满足一定性能参数的条件下, 应尽可能的做到体积小重量轻, 能快速反应, 灵活机动, 性价比高, 在复杂环境下适应性强, 便于维护, 工作可靠性高。
对于现有移动式泵装置的配置特点, 作者提出了相关优化途径及建议, 见表2。
续表2移动式泵装置配置特点、优化途径及建议
5结语
本文对现有移动式泵装置进行了分析、归纳和总结, 并提出了改进建议。在实际研发以及应用的过程中, 移动泵装置可能还会出现更多这样或那样的问题, 但是作为一种防洪减灾新思路和新设备, 移动式泵装置有着巨大的开发潜力, 也拥有着良好的市场前景。
参考文献
[1]张志民, 张力伟, 唐利剑, 等.移动泵装置技术开发及应用[J].泵站技术, 2008, (3) :19-21.
[2]朱兆华, 陈裕伟, 古智生.移动式潜水泵的研制与应用鉴定资料汇编[R].广州:广东省水利厅农村机电局, 2007.
[3]袁建平.移动泵站的发展展望[J].排灌机械, 1999, (2) .
[4]许安祥.我国农用水泵的发展与趋势[J].通用机械, 2003, (2) :16-18.
[5]牟介刚, 王乐勤, 周晓宁.泵行业的技术发展趋势[J].通用机械, 2003, (2) :19.
[6]王洪富, 许安祥.排灌机械市场[J].水轮泵, 2001, (2) :24-36.
[7]王存堂, 张建松, 徐国芳, 等.移动式液压泵站的结构原理及驱动系统[J].排灌机械, 2007, (6) :21-23.
[8]罗德刚, 曹捷, 胡涛, 等.多回路系统用集成型液压泵[J].流体传动与控制, 2005, (5) :42-44.
[9]丘传忻.泵站[M].北京:水利水电出版社, 2004.
[10]皮积瑞.农田水利与泵站工程[M].北京:水利电力出版社, 1990.
同步移动式定长切割装置的研制 篇4
从玻璃板输送线上进行定长切割玻璃,目前很多厂家仍沿用人工切割的方法,不仅劳动强度大,生产率低,且切割质量不易保证。某些厂家采用的玻璃定长切割装置,长度控制采用方式是用一滚轮压在运动的玻璃板上,滚轮后面的编码器根据其每转发出的脉冲数,转换成玻璃板走过的距离,当达到设定的脉冲数前,即发电信号给切割装置启动。这种装置的缺陷是:
1)由于是在运动中切割,切割方向和输送方向是不垂直的,要有附加的机械结构,且输送速度的波动直接影响到切割长度和垂直度;
2)提前设定的脉冲数难以确定。玻璃板表面的高低不平会影响到滚轮的转数,影响了编码器得到的脉冲数,从而直接影响到定长控制。
由于以上技术应用中存在的问题和不足之处,影响了切割装置的推广使用。在深入了解生产现场流水线布置形式及工艺流程的基础上,本人为生产厂家研制了一种能精确定长控制输送线上玻璃板长度的切割装置,长度误差可控制在1mm以内,且能达到切割自动控制,无人值守。
2 专机设计思路
1)模拟人工划玻璃的方式,应用切割装置和输送线同步移动的新颖形式,在同步移动过程中切割刀和玻璃板在输送方向无相对运动,以精确保证切割长度。
2)切割、抬刀、挡料、框架复位等全部动作均采用气动位置控制形式,安全可靠,易于实现动作自动化。
3)因玻璃板较宽,切割头的移动距离长,采用无杆气缸代替复杂的机械传动结构,也可使移动框架重量更轻,从而使玻璃板推动框架纵向移动时更灵活。
4)定长装置中的挡料板可调节,可预先调整好定长尺寸,以适应不同的玻璃切割长度。
3 专机设计结构
3.1 总体设计
专机为达到上述目的采用的技术方案是:
由二立柱和一横梁组成的龙门框架横跨玻璃输送线,其二立柱由滚动导轨及滚轮在固定座上导向,整个龙门框架可轻松纵向移动。
龙门框架上横梁正面安装一无杆气缸,在无杆气缸的滑块上联结切割头;在横梁中部上侧面安装玻璃板定长装置,其上的叉形挡料座可纵向挡住前进中的玻璃板。
同步移动切割完成后,龙门框架的复位由安装在固定座上的气缸控制,等待下一次切割。
该装置如图1和图2中A-A、B-B剖视图所示。由二立柱3和一横梁5组成的龙门框架横跨玻璃板输送线,其立柱一端底部固定在滚动导轨2的滑块上(采用双滑块),导轨则安装于输送线侧面的固定底座1上;立柱另一端底部则安装在滚轮架10上,滚轮架上安装有滚轮11及用于微调的偏心轴12,滚轮11沿淬硬的支承板13滚动。由于是滚动磨擦,整个龙门框架可轻松纵向移动。其中横梁5的高度可根据输送线的高低由调节装置4通过丝杆螺纹调节。
1—固定底座,2—直线滚动导轨,3—立柱,4—调节装置,5—横梁,6—无杆气,7—切割头,8—定长装置,9—定位气缸,10—滚轮架,11—滚轮,12—偏心轴,13—支承板,14—复位气缸,15—限位挡铁
横梁正面安装一无杆气缸6,在B-B剖视图中,在无杆气缸的滑块上联结玻璃切割头7(参看图1中件7)的基板7-1,其上安装有回转气缸7-4的支架、弹簧拉栓7-2、滚动导轨7-8,回转气缸上联接了偏心轮7-3,可通过轴承7-5推动安装于直线滚动导轨上的纵滑板7-7,在纵滑板上联接有刀体7-10(上面固连有玻璃切割刀片),切割力的调整由弹簧7-6通过弹簧拉栓7-2调节(转动时,里面螺杆可上、下移动控制弹簧伸长),同时刀体摆角的限位由刀体限位螺母7-9调节。
在横梁中部上侧面安装有玻璃板定长装置8,在A-A剖视图中,其上的叉形挡料座8-1和箱体8-3中的摆动轴8-2螺纹联接,可使刀片至挡料座的定长尺寸L可调。摆动轴由二向心轴承8-4支承,所受轴向力由推力轴承8-5承受。定长装置旁的定位气缸9可推动安装于直线滚动导轨8-8上的齿条8-7,通过摆动轴8-2上的齿轮8-6使叉形挡料座摆动一定角度,以完成挡料和放料动作。定长装置8和定位气缸9通过连接底板8-9和横梁联接。
7-1—基板,7-2—弹簧拉栓,7-3—偏心轮,7-4—回转气缸,7-5—轴承,7-6—弹簧,7-7—纵滑板,7-8—滚动导轨副,7-9—刀体限位螺母,7-10—刀体,8-1—叉形挡料座,8-2—摆动轴,8-3—箱体,8-4—向心轴承,8-5—推力轴承,8-6—齿轮,8-7—齿条,8-8—滚动导轨,8-9—连接底板
整机切割运动过程如下:当玻璃板输送至碰到叉形挡料座8-1时,龙门框架就在玻璃板推动下开始脱离限位挡铁15,沿直线滚动导轨2,和输送线同步向前纵向移动,这时限位挡铁上的接近开关发出电信号,使无杆气缸6动作,带动切割头7向右运动进行切割,至气缸行程终点时停止,切割头中的回转气缸7-4带动偏心轮7-3转90°,使切割刀架7-7在弹簧7-6的拉动下向上抬刀,此时切割头在无杆气缸带动下再快速向左返回至原位停止,回转气缸再反转90°使刀架向下复位待切割。在切割头返回移动的同时,定位气缸9推动齿条8-7通过齿轮8-6使叉形挡料座向上摆动45°,以让开已切下的玻璃板,并由下面的双速辊道快速带走(由双速电机控制);在叉形挡料座向上摆动到位的同时,联结在固定底座1上的二只复位气缸14伸出,推动立柱使框架退回到限位挡铁15位置,接着复位气缸返回;同时叉形挡料座在定位气缸9带动下复位至挡料位置,等待下一次切割。
以上无杆气缸、回转气缸、定位气缸及复位气缸均带磁性开关,运动到位时发出信号,由PLC进行程序控制,全自动运行。
3.2 关键部件设计
1)该装置设计的关键问题是同步移动机构,它要求在玻璃板的推动下和输送线同步运动。装置设计时,输送线上玻璃板运动产生的推力可用测力仪确定,要求产生的推力能推动龙门框架,这就要求控制龙门框架的总重量。实际中立柱和横梁采用了铝合金框架,安装在横梁上的档料座采用了铝合金焊接结构。固定在横梁上的铝合金缸体的无杆气缸,和以往采用的电机减速机传动结构相比,重量大为降低,而且集气缸、导轨、缓冲及发信装置于一体,机械结构更简洁,且在调试时可方便调整切割速度,使横梁移动更平稳,切割质量得到有效保证。
2)由于装置的二端固定底座须布置在输送线二侧而不能联成一体,为避免运动的干涉而产生大的阻滞力,立柱的一端采用二导轨块和滚动导轨相配,另一端应采用滚轮结构(内带滚动球轴承),且用偏心轴调节滚轮位置,或采用弹簧拉紧滚轮支架的形式,强制滚轮接触支承板,这样的形式运动持续性好,且可为装配调试带来很大方便。
3)框架移动用的滚动导轨,因一天二班运行,每分钟往复二次,应考虑导轨寿命。根据设计手册的计算公式,导轨采用滚珠循环形式时,应选择较大的基本额定动载荷Ca,使设计额定寿命达到3年以上。
4 结束语
1)该装置能在输送线上完成精确的定长切割,完全不受输送线的速度波动的影响,且长度精确可调;
2)采用全气动位置顺序控制形式,易于实现生产自动化;
3)由于切割后的板件需快速移走,所以要对原输送线作改造,即在输送线末端增加双速辊道,在切割后启动辊道快速回转使切下的玻璃板迅速移走,以利挡料装置的复位;
4)装置采用了滚动导轨及无杆气缸、回转气缸,使机械传动结构简化,位置控制更方便、精确,其设计原理对自动线上定长控制提供了新思路。
参考文献
[1]吴筠.气动工程手册[K].国防工业出版社,1995.
[2]卜炎.机械传动装置设计手册[K].北京:机械工业出版社,1998.
[3]吴宗泽.机械设计师手册[K].北京:机械工业出版社,2002.
移动式装置 篇5
1 资料与方法
1.1 一般资料
以2014年1月至2015年12月为研究阶段。其中2014年1—12月为对照组 (医务人员穿戴传统的防护装置) ;以2015年1—12月为观察组 (医务人员使用可移动式保护装置) 。两阶段均随机抽取500台肿瘤外科介入手术。两组手术难度和手术部位等无显著差异, 在两阶段我院手术室护士及医师无显著人员变动, 差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。
1.2 方法
两阶段500台手术过程中均使用C型臂X线射线机, 75 k V, 0.8 m A。观察组医务人员使用可移动防护装置, 防护屏采用Pb玻璃, 大小为0.9 m×1.8 m, 底部装有万向轮, 可以多方向移动;副防护屏采用橡胶, 大小为0.4 m×0.6 m, 附着在主屏的立杆上, 根据情况进行上下前后的调节。
1.3 观察指标[5]
观察指标包括两组医务人员防护装置的防护效果, 监测仪器:FD-3013B型智能化γ辐射仪, FJ-347A型X、γ测量仪, 在检测前均进行了校订。防护效果测定:随机抽取每台手术的一名器械护士或医师进行测定, 医生在正常手术操作过程中, 对其头部、胸部、腹部和下肢部位测定, 并在防护前、防护后情况进行监测, 每个部位测定均为两次并取平均值, 准确记录。对比分析医务人员对两阶段防护设备及效果的满意度。手术的满意度利用自制的满意量化表, 在参与此手术的医疗人员中随机抽取一名完成全程手术的医护人员进行调查, 分为3级。满意:使用方便, 手术顺利;基本满意:不适应, 基本未对手术产生影响;不满意:对手术产生一定的影响, 术中应用较为麻烦, 不适应。
1.4 统计学处理
采用SPSS 19.0统计软件进行数据分析, 计量资料以±s表示, 组间比较采用t检验, 计数资料以率表示, 组间比较采用χ2检验, 以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 防护效果
观察组医务人员在各个部位的防护效果与对照组比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) , 见表1。
2.2 满意度比较
观察组医务人员使用满意度优于对照组, 差异有统计学意义 (P<0.05) , 见表2。
注:与对照组比较, aP<0.05
3 讨论
介入放射学近几年发展迅猛, 应用于临床各个方面[6]。由于医疗人员需要在X线辐射下进行手术操作, 容易受到辐射损伤, 在国内外的报道中经常见到关于操作人员受到伤害的例子[7]。在我国, 介入防护装置目前主要分为两大类:个人防护和设备防护。在介入手术的过程中, 这些设施的应用明显降低了辐射程度, 减少了对医疗人员的伤害。但是与国际上的先进设备对比, 依然存在很大的差距[8], 主要表现在防护设施沉重, 移动不便。
本研究中, 对照组和观察组设备的防护效果比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) 。这主要是由于传统防护设备与新型防护设备均可以取得较好的效果, 加之目前我国对医护人员辐射防护较为重视, 医护人员均经过一定的培训, 因此所接受的辐射剂量均较小。同时也说明移动防护设备没有影响医护人员的防护。同时, 相对于对照组, 观察组医护人员满意度高 (P<0.05) 。通过本研究的分析也可以发现, 虽然传统防护装置防护效果比较好, 但是临床使用人员满意度不高, 手术时间过长, 严重地影响了实际中的应用效果, 不利于患者的康复。移动式介入治疗防护装置的主要材料是玻璃和橡胶, 重量较轻, 并且安有移动装置, 可以随着手术的需要进行移动, 方便, 灵活, 不影响手术的进行, 本研究也证实其防护效果良好[9]。
综上所述, 应用移动式介入治疗防护装置, 可以有效地防辐射, 保证手术顺利进行, 减轻患者痛苦, 可推广临床应用。
摘要：目的 探讨移动式介入治疗防护设备的临床使用效果。方法 以2014年1月至2015年12月为研究阶段。其中2014年1—12月为对照组 (医务人员穿戴传统的防护装置) ;以2015年1—12月为观察组 (医务人员使用可移动式保护装置) 。两阶段均随机抽取500台肿瘤外科介入手术。统计两组医护人员所受辐射情况, 医务人员对防护设备的满意度情况。结果 对照组和观察组设备的防护效果比较, 差异无统计学意义 (P>0.05) 。相对于对照组, 观察组医护人员满意度高, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。结论 移动式介入治疗防护装置的防护效果及医务人员满意度均较好, 应在临床应用。
关键词：可移动,介入,防护
参考文献
[1]孟冰, 闰琳, 由京周.介入放射工作者受照剂量调查及防护措施应用[J].职业卫生与应急救援, 2004, 22 (3) :133-135.
[2]任庆余, 赵进沛, 张延华.介入技术放射防护现状及改进措施的探讨[J].中国辐射卫生, 2004, 13 (4) :294-295.
[3]王柏春, 丁志波, 王雯.一套自制用于介入治疗的防护装置介绍[J].中国辐射卫生, 2002, 11 (3) :187-188.
[4]俞荣生.移动式介入治疗辐射防护装置研究与应用[J].中华放射医学及防护杂志, 2002, 22 (2) :126-127.
[5]张殷, 俞荣生, 樊根凤.移动式介入治疗辐射防护装置防护效果评价[J].中国辐射卫生, 2001, 10 (13) ;159-161.
[6]Zhu Guiqin, Wang Bocun, Wang Wei, et al.Development of a pretecting devece used in interventional treatment[J].Informantion of Medical Equipment, 2008, 18 (3) :17-19.
[7]R Padorani, C A Rodella.Staff dosimetry in Interventional[J].Cardiology, Radiat Prot Dosim, 2001, 94:99-103.
[8]刘智慧, 郑玉建, 孟军.介入放射学放射防护措施及防护装置现状[J].中国辐射卫生, 2008, 17 (1) :114-116.
移动式装置 篇6
关键词：消防,教学装置,自动喷水灭火系统,湿式报警阀
固定消防设施课程中自动喷水灭火系统的教学,要求学员不但要掌握系统组成、工作原理等理论知识,更要求学员在执勤训练和建筑消防安全检查中会操作设施,会检查排除系统的故障问题,在灭火战斗中能应用该系统控制扑救火灾。为达到教学目标,昆明消防指挥学校固定消防设施教学组的教师们根据教学需要研制了移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置。
1 研制教学演示装置的必要性
近年来,我国一些高等院校和消防部队培训基地也设计建设了自动喷水灭火系统的教学模型,中国人民武装警察部队学院建立了应用于消防工程专业技术人才培养和科学研究的自动喷水灭火系统的教学设施,部分消防总队为提高官兵使用自动喷水灭火系统的能力,建设了该系统的教学设施。许多民办的消防职业技能培训学校为提高消防控制室管理人员的技能水平,也建设了各种自动喷水灭火系统,突出培养消防从业人员操作应用和维护保养该系统的水平。上述单位所建设的教学设施占地面积较大,投资较大,系统启动后用水量较大,水喷溅范围较大。制约了消防院校在课堂教学中让更多的学员都能动手操作体会的教学实际。迫切需要研制一套能移动推放到教室,让更多的学员在理论学习的同时能通过眼看手摸的操作提高技能应用水平的教学演示装置。
2 研制教学演示装置的过程
昆明消防指挥学校承担着为全国消防部队培养基层指挥人才的重任,教学质量的高低,尤其是实践教学的开展情况更直接影响着基层指挥人才灭火救援指挥实战能力的强弱,适合于学员学习的教学演示装置是实施高效的实践教学的基础和条件。为此,根据人才培养目标和学员学习实际,研制移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置按以下步骤分步实施。
(1)分析学员学习的需求。根据昆明消防指挥学校消防指挥专业专科人才培养目标和《固定消防设施》课程教学大纲的要求,教学组的教师们分析课堂教学演示装置应满足的学习需求包括以下几点:掌握湿式自动喷水灭火系统的构造组成;了解系统中各组成部件的作用;熟悉系统的工作原理;能实际操作使用系统;能对该系统中存在的故障问题进行消防安全检查。
(2)确定演示装置的功能。移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置应满足以下功能:能方便地移动推放到电梯和各教室中;使用建筑中普遍敷设的220V电源;装置中自带水源并能循环使用水;不会在使用场所造成水污染;能完整地演示系统的工作过程;部分组件采用透明材料便于观察;能显示玻璃球闭式喷头升温情况;部分组件采用能快速更换的设计。
(3)确定演示装置的组成。应用于基层指挥人才培养的湿式自动喷水灭火系统教学演示装置,为满足理论学习和操作训练,应包含该系统的主要组件,如工作电源、闭式喷头、开式喷头、湿式报警阀组、管道系统、报警控制装置、消防水泵以及为达到教学演示功能而设计安装的其他组件,如循环水箱、集水箱、温度显示屏、控制盘等,使研发的演示装置能正常演示系统喷水灭火过程,满足演示教学和实际操作的需求。
(4)讨论完善演示装置的设计。经过课题组成员收集整理资料,对演示系统的各项功能要求进行认真研究,本着实用、经济、美观的原则,课题组提出移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置设计方案,并先后经过多轮讨论修改,确定演示装置设计方案,如图1、图2所示。
(5)解决演示装置制作的技术关键问题。要满足演示装置能推放到教室开展教学,必须要求演示装置的宽度宜小于800mm才能进入教室的门,要求演示装置的自质量不能太大,要求演示装置的用水量不能太大。为此,课题组成员在保证系统功能的前提下,设计了如图2所示的推车和系统组件的布置。同时,课题组与消防产品生产厂家联系定制了80mm口径的湿式报警阀组,解决了演示系统湿式报警阀组及管道自质量大、启动用水量大等问题。为解决演示装置的视觉效果,在喷头下设计使用透明集水箱,方便学员对喷头喷水的观摩和系统循环水的收集。
图1 演示装置第一轮设计图
图2 演示装置第二轮设计图
(6)与具有制作生产能力的企业共同制作演示装置。确定演示装置设计方案后,课程组先后对多家相关企业考察,寻求具备实力的企业共同制作装置。综合比较后,但本着经济适用的原则,最终选择与昆明某公司合作制作移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置。制作过程包括按图纸制作阶段、按工作流程操作测试阶段、根据操作问题改良阶段和课堂教学应用阶段。
3 教学演示装置的创新点
为实现能移动推放到每一间教室都能开展实践教学的需要,移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置在研制时提出以下创新设计。
(1)更清晰地显示系统工作流程。课题组研制的移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置要求能完整演示系统从喷头被加温,温度显示屏显示升温到喷头动作温度,喷头动作喷水到水泵启动对管网持续供水的过程,能通过演示过程学习系统工作原理、工作流程及系统各组件在系统中所起的作用。为取得最佳演示效果,需要对部分系统组件进行研究改进,在组件上局部使用透明材料。经过改进的组件在不影响系统功能的前提下,还需满足系统安全性、耐久性、耐压性、密封性等要求。
(2)能够移动到各楼层并进入各教室。为满足教学演示装置能在教学楼各楼层各教室间移动,装置的规模尺寸应便于在电梯、通道、教室顺畅通行,同时考虑不同的系统组件在装置车上的组合,把整套系统的组件按系统工作流程有序地组织在移动式小推车中,课题组与生产厂家联系,定制了80mm口径的湿式报警阀组,减轻了系统组件和管道的尺寸和自质量,教学演示装置移动到各教室变得可能,便于教学应用。
(3)使用220V电源的消防水泵。消防工程中使用的消防水泵都是380V的动力电源,但教学楼教室中普遍敷设220V电源线,为满足在教室中使用的要求,在市场中选择了不同流量和扬程的220V的水泵进行试验,满足系统供水的需要。
4 研制教学演示装置的积极意义
教学演示装置制作好以后,教学组的教师们在固定消防设施课程教学中通过演示系统运行和学员自己使用操作系统,提高了人才培养质量,也促进了教师的成长发展,其积极意义主要有以下方面。
(1)推动了教学小组教研活动的开展。为圆满完成移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置的研制任务,固定消防设施教学组的教师们认真学习系统的相关知识,查阅该系统教学模型的国内外情况,考察选择更适合于教学演示的材料,讨论制作方案,提升了教学小组开展教研活动的积极性,推动了固定消防设施课程建设。
(2)促进了教师教学与科研能力的提升。在移动式湿式自动喷水灭火系统教学演示装置研制的各个过程中,课题组的教师们认真分析教学需求、广泛查阅文献资料,深入消防部队和消防技能培训学校开展调研,设计和制作符合教学需要的演示装置,整个过程极大地锻炼和提高了教师的教学与科研能力。
(3)促进了学员技能水平和任职能力的提升。在课堂中使用演示装置开展教学,学员能动手操作改变了教师空讲理论的教学方式,充分发挥了学员的主观能动性,调动了学习的积极性,提高了学习效果,促进了实践技能的提升,为胜任第一任职打下了更坚实的基础。
参考文献
[1]中华人民共和国公安部消防局.中国消防手册(第六卷)[M].上海:上海科学技术出版社,2007.
[2]GB 50084-2001,自动喷水灭火系统设计规范[S].
[3]李广华.一种针对流体试验的教学装置[J].科技创新导报,2014,(27):118-119.
[4]周芝峰.工程创新实践教学装置的开发[J].教育教学论坛,2013,(35):34-35.
[5]李贵.闭式自动喷水灭火系统的改进研究[J].给水排水,2012,(1):343-346.
[6]王勇.湿式自动喷水灭火系统常见问题探析[J].科技与企业,2014,(18):149-149.
[7]张振球.湿式自动喷水灭火系统运行可靠性的影响因素分析[J].建设科技,2014,(15):138-140.
[8]张菊良,黄晓家.自动喷水灭火系统的作用和设置[J].给水排水,2010,(2):66-67.
[9]沈友弟.对消防安全技术应用和研究的思考[J].消防科学与技术,2007,26(1):92-95.
[10]周白霞.简易喷淋在三合一场所消防整治中应用的思考[J].中国安全生产科学技术,2013,(6):141-143.
[11]杨丙杰.自动喷水灭火系统水力计算方法比较分析[J].给水排水,2010,(12):80-83.
移动式装置 篇7
1 设计条件
移动式静态腐蚀试验装置要求结构简单、操作安全可靠、使用方便灵活且可用于多个试验系统;可对多种试验件分别或同时开展静态腐蚀试验, 要求试验期间互不影响;要求能观察试验件是否与工作介质发生反应及反应后的变化情况;要求具有温度调节功能, 满足多种工质与多种试验件反应所需的温度要求。
2 结构设计
2.1 整体结构设计
移动式静态腐蚀试验装置, 包括小车、反应容器、不锈钢管道、阀门、金属软管、循环水管道等。反应容器固定在小车上, 反应容器与阀门间通过金属软管连接。移动式静态腐蚀试验装置结构示意图如图1所示。
小车车轮要有一定的承重强度;小车底板的钢板要有一定厚度, 达到硬度和水平度的要求。小车底板上焊有固定不锈钢管道、进水管和出水管的支架。反应容器通过地角螺钉或其它固定装置固定在小车底板上, 便于水平拖动;反应容器与小车底板间非焊接连接, 可根据需要随时拆卸。反应容器的个数可根据试验的需求而定。通过手动真空阀门截断和连通气路, 每个反应容器前均装有两个手动真空阀门, 可保证每个反应容器与其它反应容器及外部系统可靠截断料, 避免反应容器间交叉反应且保证了各反应容器可单独充料、抽料。
2.2 反应容器结构设计
反应容器是移动式静态腐蚀试验装置的重要部件, 其结构设计合理才能满足功能要求[1]。反应容器纵向侧剖如图2 所示。
1.快速接头;2.DN3阀座;3.上盖法兰;4.筒体法兰;5.橡胶垫;6.筒体;7.水套;8.进水嘴;9.出水嘴;10.螺栓孔
反应容器用于放置试验件, 试验前需要对反应容器表面钝化处理[2]。反应容器结构说明及达到的功能:
1) 筒体法兰与筒体焊接连接, 上法兰与筒体法兰间放置橡胶垫, 螺栓穿过螺栓孔, 用螺母锁死, 使反应容器达到密封要求。试验在其内部与工作介质反应时, 保证了反应容器内气体不泄露到外部环境, 外部空气不能漏入反应容器内[3,4]。
2) 通过拆卸螺栓、螺母, 可使反应容器打开。可在试验前放置试验件以及试验后直观观察试验件的变化情况。
3) 反应容器上设计有DN3 阀座, 与上盖法兰焊接连接, 用于连接DN3 手动真空阀门, 阀门另一端接压力计, 可监测反应容器内压力, 通过压力变化可间接观察反应容器内试验件是否与工作介质发生反应及反应速率。
4) 反应容器周围设计有水套, 水套与筒体焊接连接。水套上设计有进水嘴和出水嘴, 分别与进水管和回水管连接。能通过调节循环水温度来控制反应容器内温度, 保证试验件与工作介质反应所需的温度。
5) 反应容器上设计有快速接头, 与上盖法兰焊接连接, 可用于连接手动调节阀或不锈钢软管。
2.3 密封结构设计
移动式静态腐蚀试验装置是由多个部件连接组成, 连接部位良好密封是该装置安全可靠应用的关键。反应容器上盖法兰与筒体法兰采用凹凸法兰压紧密封垫型式密封。其余连接部位均为快速接头与不锈钢软管或不锈钢软管之间相连 (不锈钢软管接口与快速接头接口结构形同) , 采用中间压紧定位环固定好的O型橡胶圈, 周围再用夹链夹紧的型式密封。两种密封结构设计, 密封性能均良好。真空检验达标, 达到装置设计要求, 满足试验研究需要。
快速接头、不锈钢软管间密封型式剖视图如图3 所示。
3 移动式静态腐蚀试验装置应用
移动式静态腐蚀试验装置与充料系统、抽料系统通过金属软管连接, 该装置应用示意图如图4 所示。
结合移动式静态腐蚀试验装置应用示意图, 对该装置应用操作流程进行详细说明:
(1) 将移动式静态腐蚀试验装置与充料系统、抽料系统、循环水系统连接。检查隔断储气罐、尾气回收罐, 依次连通真空泵组, 冷冻容器 (至少提前1 个小时向冷冻容器内加入冷媒) 和各反应容器, 开始抽空。抽至合格后, 检查管道连接接口及各反应容器密封处有无漏点。
(2) 如系统无漏点, 断开抽空系统, 即断开尾气回收罐、冷冻容器和真空泵组。连通储气罐和各反应容器, 通过控制储气罐后阀门来调整饭厅容器内压力至预设值, 然后断开储气罐, 用工作介质钝化各反应容器。
(3) 钝化结束后, 各反应容器内钝化后气体经过冷冻容器抽空。抽空合格后, 断开抽空系统并将各反应容器用氮气破空至大气压。打开反应容器放入试验件, 连通抽空系统继续抽空。
(4) 抽空合格后, 断开抽空系统, 连通充气系统, 分别给各反应容器内通入工作介质至预设压力。然后断开充气系统并封闭各反应容器, 同时通入发生反应所需温度的循环水。观察各反应容器内压力变化情况。如压力有变化, 说明试验件与工作介质发生反应。反应容器内压力基本不再变化后, 抽空反应容器内气体, 然后重新充入工作介质, 直至试验件与工作介质充分反应。
(5) 试验结束后, 抽空反应容器内气体, 用氮气破空, 打开容器观察试验件腐蚀情况。然后封闭各反应容器、断开充料系统、抽料系统及循环水系统, 可将移动式静态腐蚀试验装置移至其它需要的系统。
4 结束语
移动式静态腐蚀试验装置结构简单、使用方便灵活并可用于多个试验系统, 避免再建固定式静态腐蚀试验系统, 节约了成本和时间;移动式静态腐蚀试验装置合理的结构设计, 使得操作安全可靠;反应容器独特的设计, 使移动式静态腐蚀试验装置满足试验要求。严格的密封结构设计, 装置经过历时一年、多次的静态腐蚀试验实践考核, 无故障发生, 装置稳定可靠, 为静态腐蚀试验研究顺利开展打下了基础。
参考文献
[1]范祖尧, 胡宗武, 徐履冰, 等.非标准机械设备设计手册[S].北京:机械工业出版社, 2003.
[2]袁秋礼.化学清洗后的钝化处理[J].洗净技术, 2004年第2卷第6期Vo1.2No.6:38-41.
[3]付平, 常德功.密封设计手册[S].北京:化学工业出版社, 2009.
移动式装置 篇8
海上平台起重机( 简称海上吊机) 在采油平台生产过程中起着关键的作用,其出现故障时会给平台造成直接和间接的经济损失,若出现安全事故则后果更加严重。因此,快速、高效、可靠的吊机维保工作就显得尤为重要。
海上吊机具备机械结构系统、液压系统和电气系统三大主要系统。其中,液压系统是吊机的动力与控制核心。据统计,液压系统的故障发生比例约占总故障的近50% 。吊机液压系统的维修存在着技术要求高、故障排查难、维修周期长等特点,是否拥有高效的检测试验手段直接影响着维修的效率。在目前吊机维保工作中,缺乏一套高效的液压试验装置,用以实现液压泵、液压马达以及液压缸等关键部件维修后的检验工作和预防性维修工作并能确保液压泵、液压马达和液压缸在液压系统中可靠运行。
随着液压技术、自动控制理论、微型计算机技术、测量测试技术、数字信息处理、可靠性技术的发展,液压计算机辅助测试( CAT) 也向着高速、高效、高精度、智能化、多功能化的方向发展。传统的液压试验台功能较为单一,缺乏综合测试功能,而通过运用CAT技术可以设计出液压系统综合测试装置,实现在一个试验台上完成液压泵、液压马达、液压缸等的相关试验项目[1,2,3]。
本研究根据海上平台特殊的应用环境,运用模块化的设计思想,提出一种可移动式海上平台起重机液压系统测试装置。
1硬件系统设计
1.1液压测试系统可移动性设计
该套液压综合测试装置主要应用在海上石油钻井平台,因此,必须使试验装置具有可移动性,以实现从陆地运送到海上石油钻井平台或者在平台之间进行运输。传统的维修测试装置固定于实验室或者车间,不便搬运,目前已有一些可移动的液压试验装置出现,但大都是采用万向轮[4],其功能都较为单一,不满足该项目对于可移动性的要求。
为了实现该项目对于可移动性的要求,笔者对该套装置的硬件系统进行了模块化设计,把整套测试装置经过合理的功能划分和布局,分布在两个密封舱内: 动力源及试验密封舱、辅助油源及控制密封舱,密封舱是特殊定制的集装箱,可以防止在海上船舶运输过程中海水浸入,并具有高度的防海水腐蚀性能。两个密封舱之间油液的交换以及通信通过航空插头来实现, 包括电气航空插头、通信航空插头以及液压快速接头, 接头拆开时通过密封端盖实现对内部元器件的保护。
动力源及试验模块具体包含柴油机及其调速装置、液压泵试验台架、液压马达试验台架、液压缸试验台架、试验控制加载集成块、试验主液压油箱、辅助输送电机泵组、低压辅助油源电机泵组、监控摄像头、转矩转速仪、测试传感器等。辅助油源及控制模块主要包含: 辅助油源系统和电气控制室。其中,辅助油源对油液进行循环过滤、冷却与加热,该系统具体包括试验副液压油箱、辅助输送电机泵组、过滤冷却加热泵组、 油冷机组、监控摄像头、测试传感器以及其他附件。电气控制室对泵、马达以及缸试验进行操作和监控,电气控制室由电气操作台、计算机工作台、视频监控台组成。
该测试装置液压部分模块 化设计框 图如图1所示。
1.2分布式电控系统硬件设计
液压综合测试装置的电控系统采用“上位机 + 下位机”的控制策略,上位机由工控机 + 触摸屏组成,下位机选用PLC作为主控制器。
根据上节对于液压测试系统可移动性的设计,控制室位于辅助油源及控制密封舱内,配电柜位于动力源及试验密封舱内。控制室内包含两个操作台: 操作台1和操作台2,操作台1提供了进行手动控制所需的按钮操作台、控制柴油机的远程控制面板以及组态了HMI的触摸屏; 操作台2提供了用于安装工控机及其显示器的空间。此外,由于试验操作人员是在操作室内进行试验操作,为了实现对于动力源及试验密封舱以及辅助油源部分运行状态的监测,该电控系统还设计了视频监控系统,该监控系统由网络摄像头、交换机、视频服务器以及监控显示器组成,视频服务器以及监控显示器安装于操作台2上,网络摄像头分别置于两个密封舱内。
电控系统的下位机PLC是进行试验控制的核心, 直接对底层传感器、仪器仪表进行数据采集和控制,同时PLC还需要与按钮操作台、工控机和触摸屏进行通讯。如果PLC的CPU及其信号模块置于动力源及试验密封舱内,虽然PLC与该密封舱内的流量计、温度计、压力传感器等元器件的接线可以方便进行,但是PLC与辅助油源及控制密封舱的的电机起动-控制器、 接触器、按钮操作台上的按钮、电位计以及工控机和触摸屏的接线将会因为需要穿过两个密封舱而变得复杂; 如果反过来把PLC置于辅助油源及控制密封舱同样会顾此失彼。因此,为了解决由于可移动性带来的这个问题,下位机PLC选用SIEMENS的S7-300系列PLC,并选用其分布式I / O ET200M,组成下位机的主站和从站,主站由CPU模块、电源模块以及与辅助油源及控制密封舱内被控元器件进行通信的信号模块组成,安装于操作室内的操作台内; 从站由IM153-4接口模块、电源模块以及与动力源及试验密封舱内被控元器件进行通信的信号模块组成,并置于该密封舱内的配电柜内,主站与从站的通信采用PROFINET协议实现,只需一根网线就可以实现两个集装箱之间的数据交换。通过以上方案,就实现了下位机与被控对象之间的合理布局,不仅极大地减少了布线的长度和复杂度,节约了安装空间,还保证了信号传递的质量。
综上所述,分布式电控系统硬件设计的结果如图2所示。
2软件系统设计
该测试装置的软件系统采用SIMATIC STEP7 V5. 5、 Win CC V7. 0以及Win CC Comfort V12作为开发平台。 其中,SIMATIC STEP7 V5. 5负责下位机西门子S7-300各个硬件模块的组态、建立300主站与ET200M从站之间的通信连接、建立下位机PLC与上位机Win CC之间的通信连接以及编写PLC控制程序。
上位机组态软件Win CC V7. 0和Win CC Comfort V12是SIMATIC全集成自动化系统的重要组成部分, 能与S7系列的PLC进行方便地连接以及高效地通讯,缩短了项目开发周期。在该项目中,Win CC V7. 0负责组态人机界面并且建立与下位机PLC之间的通信连接,Win CC Comfort V12负责触摸屏界面的编写以及与工控机和PLC的通讯[5,6,7,8]。
2.1下位机软件设计
根据实际需求,该测试装置需要进行开式定量泵试验、开式变量泵试验、开式马达试验、闭式泵-马达试验以及液压缸试验。其中,定量泵又分为齿轮泵、叶片泵、轴向柱塞泵,变量泵分为叶片泵和轴向柱塞泵,马达分为齿轮马达、叶片马达以及柱塞马达。根据不同的被试泵、被试马达和液压缸,依照各自出厂试验的国家标准,共需进行总计12个试验项目,79个试验子项目。
各个试验子项目都有各自的试验步骤,本研究根据不同的试验步骤编写不同的试验流程和试验程序。 S7-300所采用的编程语言包括梯形图( LAD) 、语句表 ( STL) 和功能块图( FBD) 。其中,梯形图与继电器电路图相似,具有直观易懂的特点,适合数字量逻辑控制,而且调试方便,易于查错和修改,也便于工程操作人员的掌握。因此,该系统采用梯形图作为PLC的编程语言。STEP7中有3种程序设计思想: 线性化编程、 模块化编程和结构化编程。
由于该测试装置需要根据不同的选择进行不同的试验项目,下位机PLC程序的编写采用模块化编程。 首先,本研究通过启动组织块OB100对S7-300进行暖起动,暖起动时过程映像和不保持的定时器、计数器以及标志存储位被清除,然后程序从循环处理主程序OB1开始循环处理。OB1根据不同的试验要求,调用不同的功能FC,不同的功能FC则根据不同的试验项目调用不同的功能块FB。这样可以提高下位机CPU的利用率并便于程序的调试和修改。
整个下位机PLC的梯形图程序模块化编程示意图如图3所示。
2.2上位机软件设计
本研究将Win CC安装于工控机上。作为组态软件中的优秀代表,Win CC功能强大,采用了类似资源浏览器的窗口结构,易于进行人机界面的组态。在Win CC中创建项目之后,首先需要组态变量。变量分为外部变量和内部变量。其中,内部变量的使用不受限制,但是外部变量的使用需要购买授权。因此,本研究根据上位机控制的PLC的变量个数来确定需要购买的Win CC外部变量的点数。根据试验步骤和试验要求并考虑要一定的余量,该项目共购买外部变量授权512个。内部变量的建立比较简单,而对于外部变量的建立必须先要安装通讯驱动程序并建立逻辑连接。本研究在Win CCExplorer的导航窗口中选择“选择添加新的通讯驱动程序”。对于S7-300系列的PLC,Win CC提供了SIMATIC S7 Protocol Suite。该通讯驱动程序支持多种网络协议和类型,包括Industrial Ethernet、MPI、PROFIBUS、Slot PLC、Soft PLC、TCP / IP等通道单元。由于工业以太网具有低成本、高时效、高扩展性和高智能的特点,上位机Win CC采用TCP/IP通道单元。右击导航窗口中的“TCP/TP”,选择“新驱动程序的连接( N) ”,单击建立新驱动程序的连接,就可以在新驱动程序的连接中建立外部变量了。由于该系统需要进行多达12个试验项目,79个试验子项目的试验,所需的Win CC外部变量也多达300多个。故为了变量查看和修改的方便,本研究对不同的项目建立各自的变量组,在各自的变量组中建立各试验需要的外部变量[9,10,11,12,13]。
在建立完外部变量之后就可以进行过程画面的组态。该任务的完成主要依赖于Win CC中的图形编辑器。基于操作方便及界面美观、简洁的原则,本研究根据试验项目和试验步骤,对过程画面进行组态。在画面组态中,系统通过连接之前建立的外部变量实现画面中的按钮或控件与PLC的连接。画面之间的切换通过创立直接连接或者借助于脚本语言来进行动态化。此外,还需要对试验中的重要过程数据进行归档。 通过Win CC中的“变量记录”组件来实现该功能。根据试验的不同所要归档的数据也不同,可以采用不同的事件来启动和停止过程值归档。在进行完过程值归档之后,需要根据不同的要求对所归档的数值进行输出,该试验采用趋势图进行归档数值的显示。
在工业控制系统中,安全是重中之重的考虑因素, 通过报警系统,可以通知操作员在试验过程中发生的故障和错误消息,用于及早警告临界状态并避免停机或缩短停机时间。因此还需要组态报警。在Win CC中报警记录编辑器被用于组态报警。报警记录器分为两个组件: 组态系统和运行系统。最后,笔者通过Win CC自带的报表编辑器组态了报表系统并通过打印机来输出报表。液压缸试验的人机界面如 图4所示。
3测试装置使用分析
该液压综合测试装置最终实现了在两个密封舱内的布局和功能实现,两个密封舱均为长、宽、高是5 000 × 2 600 × 2 438的定制集装箱,每个集装箱的重量均不超过7 t,无论从尺寸还是重量上均满足对装置吊装和运输的要求,能够实现从陆地到海上平台以及海上平台之间的方便运输。
整套液压综合测试装置如图5所示。
本研究运用该液压综合测试装置对额定转速为1 000 r / min,额定压力20 MPa,排量160 ml / r,最低许用转速500 r/min的定量柱塞泵进行了出厂试验,分别包括跑合试验、排量试验、容积效率试验、总效率试验、 超载性能试验以及外泄漏检查,其中排量试验的试验报告如图6所示。
由图6可以看出,该测试装置能够顺利的完成试验任务,出具试验报告。
4结束语
本研究运用模块化的设计思想,经过合理的设计, 实现了实际应用对于液压测试装置可移动性的要求, 并实现了在一套测试装置上进行液压泵、液压马达和液压缸3种主要液压元件的测试功能。
笔者通过采用工控机和触摸屏作为上位机,运用分布式的设计思想,PLC主站和从站作为下位机,分布于两个密封舱内,采用Profinet作为上下位机通信协议,利用Win CC组态软件编写了良好的人机界面,使得整套设备实现了自动和手动两种操作方式,提高了测试的效率和精度,经过对试验装置的实际使用,证明该试验装置可以高效地完成对被试液压元件的测试任务。
考虑到该套设备是应用于海上吊机,按照传统的液压元件试验方法,采用固定式液压试验系统,需把被试元件运回陆地进行试验,如果往返时间按14天/次, 海洋平台吊机总数按200台,每台吊机液压系统故障率0. 3次/年计算,可节约试验等待时间约840天,极大地提高了生产检验效率,减少了因吊机故障造成的经济损失。
摘要：针对液压测试装置的可移动性要求,采用了模块化设计方法,把测试装置分为两大模块:动力源及试验模块和辅助油源及控制模块。整套装置通过合理布局,分布于两个密封舱内,可以通过吊装和运输从陆地移动到所需的海上钻井平台。电控系统采用工控机和触摸屏作为上位机,PLC作为下位机,其中PLC采用“主站+从站”的分布式控制方案,实现了电控系统接线的简化。通过STEP7软件对PLC进行了硬件组态和软件编程,运用SCADA软件Win CC在工控机和触摸屏上设计了良好的人机界面,最终实现了试验的全自动和半自动两种控制方式。实际使用结果表明,该测试装置可以高效地完成对被试液压元件的测试。