电力设备及其技术

电力设备及其技术（精选12篇）

电力设备及其技术 篇1

1 电力通信设备电源的供电方式

通信电源通常被称为通信设备的“心脏”,在通信局或通信站中,具有无可比拟的重要地位。随着相关学科理论和技术的不断发展,通信电源也在不断发展进步,主要表现为供电方式由集中供电向分散供电发展、电力电子新技术在整流器中的运用、免维护蓄电池的应用和电源集中组网监控等等。

通信电源的供电方式大多采用集中供电方式,即将电源设备集中安装在电池室,由集中式电源向各通信设备供电的方式。这种供电方式是在采用可控硅相控整流器和普通铅酸蓄电池的条件下产生的,由于上述设备体积庞大笨重、噪音大、有酸雾污染环境,只能将所有电源设备安装在电力公司大楼底层的电池室。集中式电源设备远离通信负荷中心,直流输电损耗大,安装和运行费用较高,系统可靠性较差。

20世纪80年代以来,开关整流器和免维护蓄电池的出现和越来越多的应用,使分散式供电成为可能。分散供电方式中,交流电源系统仍可采用集中供电方式,但将电源设备移至通信机房内,依据通信系统的具体情况有多种分设方法。与传统的集中供电方法比较,有综合投资少、扩容方便、运行更可靠、容易实现智能管理与无人值守等优点。当然,分散供电也有一定缺陷:所需蓄电池的个数和成本加大,对交流电源可靠性、电磁兼容性、电源设备使用性能以及维护人员技术水平等均有较高要求。

2 电力通信设备电源新技术

2.1 开关器件

整流器是整个通信电源系统中对系统可靠性影响最大、技术含量最高、技术更新也最快的部分。在早期多采用可控硅相控整流器,现已逐步为高频开关整流器取代。

开关器件是开关整流器的核心器件。在早期整流器中应用的开关器件是可控硅(SCR),通过改变导通角来控制输出电压,工作频率为工频(50 Hz),对电网污染严重,而且相应整流器的电感电容工作频率也均为工频,导致体积庞大笨重,功率密度低。

现在多采用MOSFET和IGBT等新一代开关器件,前者工作频率可达几百千赫,甚至上兆赫,后者在采用软开关技术后,也可达上百千赫。为整流器的高频化和高功率密度奠定了基础。

开关电源的主要组成部分是DC-DC变换器,DC-DC功率变换技术一直是全世界电力电子学科和行业研究的焦点,近30年来,DC-DC变换技术经过了一个由硬及软的过程。

2.2 功率因数校正

开关整流器内部一般采用两级变换形式:首先通过AC-DC整流、滤波电路将交流输入变为直流,再通过DC-DC环节变为相应的直流电。由于前级的整流、滤波电路是一种非线形元件和储能元件的组合,因此,从电网侧看来,开关整流器相当于一个容性负载,它使得电网供电发生严重畸变,不再是单一基波频率的正弦波,造成谐波污染。导致噪声、误动作、振动、过热甚至烧毁等事故的发生,同时增加了配电系统和变压器的损耗、增大了中线电流(谐波),还严重干扰了各种无线电通信的正常工作。

为了减小AC-DC变流电路输入端谐波电流造成的噪声和对电网产生的谐波“污染”,以保证电网供电质量,提高电网的可靠性,各国电力电子研究机构开始研究提高AC-DC电路输入端功率因数和减小输入电流谐波方法,提出的方案主要有两类:无源滤波器和有源功率因数校正器。无源滤波器是在整流电路和滤波电容之间串联工频滤波电感,或在交流侧接入谐振滤波器,其主要优点是简单、成本低、电磁干扰小,主要缺点是尺寸长、质量大,难以得到高功率因数、工作性能与频率、负载变化及输入电压有关等。有源功率因数校正器是近一、二十年来发展的一项新技术,它在整流电路和负载之间接入了一个DC-DC闭环开关变换器,其主要优点是可得到较高的功率因数,可在较宽的输入电压范围和宽频带下工作;体积、质量小;输出电压也可保持恒定。

2.3 防雷网络

雷电在短时间内对没有保护的设备呈现瞬间高压,对电源设备及用电设备危害极大。雷击分直击雷和感应雷两种,直击雷击中线路并沿导线或电缆流过大量的雷电流,同时引起几千伏的过电压直接加到线路装置和电源设备上,持续时间达若干微秒,这种雷危害性最大。感应雷通过雷云之间或雷云对地的放电,在附近的电缆或用电设备等导体上产生感应电压,危害设备的安全。由于雷击给供电及用电设备造成的损失每年不计其数,电源的防雷技术成为全世界研究的热点之一,它对于通信系统而言,具有更加重要和现实的意义。

目前国内外被广泛接受的防雷思路是由3道防线构成一个完整的防护体系,这3道防线是:第一道是将绝大部分雷电流直接引入地中泄散,第二道防线是阻塞侵入波沿引入线进到设备上的雷电过电压,第三道是限制被保护物上的雷电过电压幅值。这种防雷方式不仅对防雷击较为有效,对防电网上的电压浪涌也有效。

2.4 免维护蓄电池

传统的开口型电池,由于平时水的蒸发和充电终期的分解,需要经常补充蒸馏水。此外在充电终期,氢氧从负正极板冒出来时将稀硫酸带出形成酸雾,污染环境,必须及时清洗。这就给维护人员带来很大的工作量。

免维护蓄电池的正负极板与电解液和一般的铅酸蓄电池一样,但其密封程度高,电解液呈凝胶状或者被吸收在高孔率的隔离板内,不象开口型电池中的电解液可以自由流动;极板栅采用少锑或无锑铅合金,自放电小;正负极板全被隔离板包围,有效物质不易脱落,使用寿命长;由于密封好,水分不易蒸发,加之采用阴极吸收法抑制气体产生,利用负极容量相对正极容量过剩来吸收氧气,而氢气发生量也甚微,故无须添加蒸馏水。

由于免维护蓄电池具有以上特点,大大减少了工作人员对电池的维护工作,并在通信系统中大量应用。

2.5 电源集中组网监控

在通信电源的监控领域内,以先进的、集中的、自动化的维护管理方式来管理通信电源及通信设备是必然趋势,集中监控的目的是对分布的电源及其它一些设备进行遥控、遥测、遥信,实时监视设备运行状态,记录和处理有关数据,及时侦测故障,通知人员处理,从而提高供电系统的可靠性。

目前,国内通信部门正在组建动力与环境智能监控网络,其目的是时实监视系统和设备的运行状态,检测和处理故障,记录和处理相关数据。而动力的管理是通信网络安全可靠运行的关键,没有全面的动力管理系统就可能引起动力的中断或灾难性事故。组建动力与环境智能监控网络,对分散供电方式直流电源系统尤为重要,因为分散式电源系统分成了若干个小单元,需要更多的冗余整流器、蓄电池组、分体空调。所以只有通过组网监控,才可能体现供电可靠性高的优点,以及达到少人或无人维护管理的目标。

3 通信设备对通信电源的要求

3.1 可靠

为了确保通信畅通,除了必须提高通信设备的可靠性外,还必须提高电源系统的可靠性,要求电源系统不能有1ms的间断。通常,电源系统要给许多通信设备供电,因此电源系统发生故障后,对通信的影响很大。为确保可靠供电,在直流供电系统中,采用整流器与电池并联浮充供电方式。此外在先进的开关整流器都采用多个整流模块并联工作的方式,这样当某一个模块发生故障时不会影响供电。

3.2 稳定

各种通信设备要求电源电压稳定,不能超过允许的变化范围。电源电压过高,会损坏通信设备中的电子元件,电源电压过低,通信设备不能正常工作。此外,直流电源电压中的脉动杂音也必须低于允许值,否则,也会严重影响通信质量。

3.3 小型

随着集成电路的迅速发展正向着小型化、集成化方向发展。为了适应通信设备的发展,电源装置也必须实现小型化、集成化。此外,各种移动通信设备和航空、航天装置中的通信设备更要求电源装置体积小,质量轻。为了减少电源装置的体积和质量各种集成稳压器和无工频率变压器的开关电源得到了越来越广泛的应用。近年来,工作频率高到几百kHz且体积非常小的谐振型开关电源,在通信设备中也大量应用。

3.4 高频率

随着通信设备的容量日趋增加,电源系统的负荷不断增大,为节约电能,必须设法提高电源装置的效率。节能主要措施是采用高效率通信电源设备,过去,通信设备大多采用相控型整流器,这种电源效率较低,变压器损耗较大。而高频开关电源效率较高可达到90%以上,因此采用高频开关电源可以节约能源。

4 黑龙江电力通信设备电源的实际应用

黑龙江省电力通信网通信电源系统采用的是三台整流器和三组蓄电池构成的通信电源供电系统,结合黑龙江省电力通信电源系统的实际,相应制定了黑龙江通信电源应急预案,以保证黑龙江省通信电源系统安全稳定的运行,从而确保黑龙江电力通信电路畅通无阻。

4.1 整流器交流失电

来自变电所的一路交流电,经交流屏分配到三台整流器的输入端。若交流失电,则所有通信设备均由蓄电池供电,长时间运行会引起通信设备失电。遇到整流器交流失电应采用措施进行处理。

电源监控发出告警或照明电消失后,立即到电源室进行确认;

确认整流器交流失电后,检查交流屏的输入开关位置及电压;

确认交流屏输入消失后,立即向动力部值班室申告,请求尽快送电;

密切监视蓄电池电压变化,随时准备用倒负荷的方式,把负荷从电压不足的蓄电池

倒到电压尚可的蓄电池上。

4.2 整流器1无输出

整流器1无输出,则交换机两路供电中的一路及光纤设备的供电将直接来自蓄电池组1,长时间运行会引起光纤设备失电,采取措施处理。

电源监控发出告警后,立即到电源室进行确认;

断开整流器1输出开关;

在整流器1的备用输出开关上安装熔丝;

在整流器2的备用输出开关上安装熔丝;

此时整流器2代替了整流器1对蓄电池组1进行充电,并对交换机及光纤设备进行供电;

整流器1修复后,卸下整流器2的备用输出开关上的熔丝,卸下整流器1的备用输出开关上的熔丝;

合上整流器1输出开关。

4.3 整流器2无输出

整流器2无输出,则调度总机及微波设备将直接由蓄电池组2供电,长时间运行会引起调度总机及微波设备失电,相应处理原则:

电源监控发出告警后,立即到电源室进行确认;

断开整流器2输出开关;

在整流器2的备用输出开关上安装熔丝;

在整流器1的备用输出开关上安装熔丝;

此时整流器1代替了整流器2对蓄电池组2进行充电,并对调度总机及微波设备进行供电;

整流器2修复后,卸下整流器1的备用输出开关上的熔丝,卸下整流器2的备用输出开关上的熔丝;

合上整流器2输出开关。

4.4 整流器3无输出

整流器3无输出,则交换机设备两路供电中的一路将直接由蓄电池组3供电,长时间运行会损坏蓄电池。处理原则:

电源监控发出告警后,立即到电源室进行确认;

断开整流器3输出开关;

断开整流器3负荷开关;

整流器3修复后,合上整流器3负荷开关;

合上整流器3输出开关。

4.5 蓄电池组1容量不足

在整流器1停运期间,若蓄电池组1容量不足,会引起光纤设备失电。处理原则:

断开整流器1输出开关;

在整流器1的备用输出开关上安装熔丝;

在整流器2的备用输出开关上安装熔丝;

此时整流器2和蓄电池组2对交换机及光纤设备进行供电;

拆开蓄电池组1与整流器1的连线,对蓄电池组1进行修复;

接好蓄电池组1与整流器1的连线,此时整流器2对蓄电池组1进行充电;

蓄电池组1充电完毕后,卸下整流器2的备用输出开关上的熔丝,卸下整流器1的备用输出开关上的熔丝;合上整流器1输出开关。

4.6 蓄电池组2容量不足

在整流器2停运期间,若蓄电池组2容量不足,会引起调度总机及微波设备失电。处理原则:

断开整流器2输出开关;

在整流器2的备用输出开关上安装熔丝;

在整流器1的备用输出开关上安装熔丝;

此时整流器1和蓄电池组1对调度总机及微波设备进行供电;

拆开蓄电池组2与整流器2的连线,对蓄电池组2进行修复;

接好蓄电池组2与整流器2的连线,此时整流器1对蓄电池组2进行充电;

蓄电池组2充电完毕后,卸下整流器1的备用输出开关上的熔丝,卸下整流器2的备用输出开关上的熔丝;合上整流器2输出开关。

5 结束语

随着电力系统通信事业的发展,作为通信设备 “心脏” 的通信电源系统也得到了飞速发展,通信设备供电电源要稳定可靠,特别是在电力系统事故时,要求通信设备供电电源不能中断,当交流电源中断时,通信专用蓄电池组单独供电要超过8 h,必要时还应配备其它备用电源等等。

电力设备及其技术 篇2

靳东来

中国电力投资集团公司安生部，北京100053

摘要： 文章介绍了国内外火电设备开展状态检修的情况，阐述了火电厂实施状态检修的基本方法和基本思路，并提出了开展这项工作的几点建议。关键词： 火力发电;设备;状态检修 0 前言

20世纪80年代初期，西方国家开始研究适用于火电厂设备状态检修的方式，以有效提高发电设备的可靠性，延长机组寿命，降低检修费用，提高发电企业的市场竞争力。随着现代计算机网络技术和现代诊断技术的发展，设备状态检修技术已经逐步得到国内外众多发电公司的认可和广泛应用，并且逐步形成了一套完善的管理体系。我国从1997年开始在发电设备检修管理中引进这一技术，已经取得了较好的效果，并逐步得到推广和应用。概述

1.1 火电厂设备状态检修概况

80年代初期，以美国为代表的西方国家开始将在民航领域应用的以可靠性为中心的维修技术（RCM）用于火电厂发电设备检修工作中，并针对发电设备的实际情况进行了改进和完善，形成了根据火电设备状态实施检修的检修方式，称为设备状态检修（Condition Based Maintenance，CBM）或预知性检修（Predictive Maintenance，PDM），主要研究单位为美国电力研究协会（EPRI）的检测与诊断中心（M&D Center）和美国西屋电气公司，其最早的试点电厂为宾西法尼亚动力公司的Eddystone发电厂。之后，在巴尔的摩煤气和电力公司、南方电力公司等开始推广应用。进入90年代，德国斯蒂亚克电力公司、汉堡电力公司以及英国国家电力公司等电力公司在其管理的火电厂也开始设备状态检修工作。现在，美国有50%以上的电力公司应用设备状态检修技术对发电设备实施状态检修。

在我国，北仑电厂起步较早，以推行“点检定修”为基础，加强设备的状态监测和评估，逐步推进状态检修，又引进了RCM软件，对设备进行评估，引入优化的检修策略。近年来，北仑电厂机组的健康水平明显提高，等效可用系数逐年提高，检修费用逐年下降。上海外高桥电厂相继引进一些管理软件和设备状态监测仪器，以企业信息化推进状态检修，也取得很好的效果，将国产300MW机组检修间隔延长到6年。

设备状态检修是根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前进行检修的方式，即根据设备的健康状态来安排检修计划，实施设备的检修，以最大限度地防止设备过修或失修。状态监测是状态检修的基础，而对监测结果的有效管理和科学应用则是状态检修得以实现的保证。

目前，火电厂实施状态检修是根据不同设备的重要性、可控性和可维修性，科学合理地选择不同的检修方式，形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修为一体的、优化的综合检修模式，以提高设备可靠性、降低发电成本。火电厂实施状态检修不是以状态检修完全取代现有的定期检修方式，而是根据设备的重要性和在现行定期检修为主的检修体制基础上，逐步增大实施状态检修设备的比重。1.2 国外发电设备状态检修的实例

1.2.1 美国巴尔的摩煤气与电力公司的火电设备状态检修情况

巴尔的摩煤气与电力公司的4座火力发电厂，共9台汽轮发电机组和30台燃气轮机发电机组，建立了比较完善的状态检修体制和机制，所有发电设备的状态检修工作由公司工程部的监测中心统一管理，监测中心有5人，分别负责油质分析、红外热成像分析、辅机振动分析、汽机振动分析、机组性能试验、金属试验及马达状态监测等。另配有3名技术员分片负责现场数据采集工作。从1991年到1996年开始实施状态检修工作，收到明显效果。在电机检修方面，费用减少了70%。汽机每5年揭缸大修一次，机组小修1～1.5年一次。机组辅机基本实现了状态检修。1.2.2 英国、德国一些电厂状态检修的实施情况

英国国家电力公司的Didcot A和B发电厂分别安装有4×500MW燃煤（燃气）机组和2×680MW燃气联合循环机组，建立了覆盖运行过程管理、检修管理、财务管理、人力资源管理等方面的电厂管理网络系统，以及安装了设备信息管理集成系统软件包和监测仪器。电厂对主要辅机如风机、磨煤机、泵组等进行在线或离线状态监测，通过监测诊断信息制定预知性维修项目和计划，实现了辅机状态检修。2台500MW机组，通过实施状态检修一年可节约费用160万美元。

在英国苏格兰电力公司拥有20～30个技术人员从事设备状态监测、材料分析和检验，公司根据监测诊断信息和分析经过制定设备状态检修计划和措施下达给电厂进行实施。

在德国也有不少电力公司在发电厂实施状态检修工作，并取得了较好效果，如STEAG电力公司采用Benchmarking方法对设备进行优化分析，检修技术措施优化，备品配件采购储存优化，效果明显。2 火电厂设备状态检修的基本程序

火电厂设备状态检修工作是一个非常复杂的系统工程，各种监测技术和方法都得到应用。综合目前国内外火电厂设备状态检修的实践经验，设备状态检修可概括地分为初级状态检修（或称为点检定修）和状态检修。目前，美国等西方国家的电力公司推行的设备状态检修，实际上是根据不同设备的重要性、可控性和可维修性，科学合理地选择不同的检修方式，形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和改进性检修为一体的优化检修。实施状态检修是根据电网安全稳定优质运行的要求，按照电网制定的发电机组检修计划，在定期检修基础上，逐步扩大状态检修的比例。2.1 设备初级状态检修———点检定修制

它是在设备使用阶段以点检为核心的设备检修管理体制，是日本在引进美国的预防维修制（状态检修）基础上发展起来的一种设备管理制度。设备点检是利用人的感官或简单的仪表工具，按照标准，定点定期地对设备进行检查，发现设备的异常和隐患，掌握故障的初期信息，及时采取对策，将故障消灭在萌芽阶段的一种管理办法，是设备实施状态检修的初级形式。通过点检人员对设备进行点检作业，准确掌握设备的状态，采取早期防范设备劣化的措施，实行有效的预防计划检修，提高了设备的可用率，降低检修成本。2.1.1 点检定修管理的特点

（1）实行全员管理。全员管理是点检工作的基础，是点检制的基本特征。实行运行人员的日常点 检、专业点检员的定期点检和专业技术人员的精密点检“三位一体”的点检作业，三个方面的人员对同一设备进行检查、诊断和管理。

（2）专职点检员按区域分工进行管理。汽轮机、锅炉、电气、热控等专业的专职点检员，按工作量实行区域分工负责制，这是点检制的实体、核心和点检活动主体。

（3）点检员是管理者。点检制的精髓是管理职能下移，设备管理的全部职能按区域分工的原则落实到点检员。点检员是设备检修的责任者、组织者和管理者。点检员负责点检计划、点检标准的编制和修订、检修计划编制、检修工程管理、预算管理等。

（4）点检是一整套科学的管理工程，是按照严密的规程标准进行管理的。

（5）点检制把传统的静态管理办法推进到动态管理办法。点检发现的问题，随时根据经济性、可能性安排到定期检修计划中加以处理，减少检修的盲目性。2.1.2 点检内容

点检基本内容可归纳为12个环节，见图1。

图1 点检的基本内容

点检定修制是状态检修的初级阶段。它是一种在设备定期检修基础上，更加重视设备状态的一种检修模式。点检定修制是从管理制度上入手，在设备管理上打破运行和检修的界限，使全体人员参与设备的维修;加强设备状态的分析和诊断，明确设备检查的项目、标准、手段方法，并量化了检查结果，从而有效监督设备的状态，指导设备的检修，减少计划检修的盲目性。点检定修制在日本应用十分普遍，上海宝钢率先将其引入国内，并在冶金系统推广，1987年我国冶金系统十个推行点检制试点企业，主要设备的事故率平均下降40%，维修费用降低20%～30%。1994年浙江北仑电厂率先在电力系统引进点检制，也取得较好的效果。2.2 设备状态检修

设备状态检修主要是采用先进的状态监测技术和系统，利用计算机网络手段，根据检测的数据、频谱、图像，通过比较、分析，利用其变化的大小和变化趋势提出设备检修的建议。然后，再结合设备的重要性、检修的费用以及停机所造成的损失综合分析来决定检修计划。发电设备状态检修主要程序如下:（1）对设备进行评估，确定设备采取何种检修方式。设备评估的主要方法:美国EPRI基于RCM研究的系统设备可靠性优先技术（SERP）。确定需要实施状态检修的设备，一般依据如下原则:

1）安全性，首先考虑对机组、系统的安全和对人身的安全影响大的设备;

2）可靠性，对机组运行可靠性影响大的设备;

3）运行效率，对机组运行效率影响大的系统或设备;

4）费用考虑，对设备价值量高、作用重大的设备;

5）环保要求，由于设备可靠性低引发废物排放增加而影响机组正常运行或处罚严重的设备。此外，还要考虑如下几个因素:

1）设备损坏的模式（机理）;

2）设备损坏的频率;

3）设备损坏后的检修费用。

根据以上影响因素，依据一定规则进行打分评估。根据评估结果，确定设备的检修方式。

（2）确定需要开展状态检修设备的监测手段。根据设备特点和损坏模式，确定监测方式和仪器。可以是在线（高速在线、普通在线、网络化在线）、巡回检测系统等，也可以是离线、定期的检测分析仪器或系统。监测方式不同，其费用也不相同，要进行综合技术经济性比较后确定。

（3）建立开展状态检修设备的状态信息分析平台，对不同监测系统采集的信息进行汇总、分析和诊断，提出检修建议。也可由经验丰富的专业工程师完成信息的分析和诊断，提出设备的检修建议。

（4）状态检修实施。根据信息集成分析诊断系统提供的各种诊断信息和检修建议，进行检修决策，并通过计算机检修管理系统（CMMS）付诸实施。

（5）过程改进。经过一段时间实施后会发现有些部分还不够完善，因此需要再进行评估，通过再评估后进行改进和完善。

对某一设备实施状态检修的步骤见图2。

图2 设备实施状态检修的步骤

根据国外火力发电设备实施状态检修的经验，由于电厂生产是连续性的，很难根据汽轮机、发电机与锅炉的各自特点安排各自的检修计划，而且，电力自身产、供、销瞬时完成的特点也决定了机组的检修计划必须配合电网的生产计划，而主设备实施状态检修又受监测手段、成本效益因素的制约，汽轮机、发电机、锅炉虽然是关键设备，但仍采用定期检修。开展状态检修的设备主要是辅机和重要电气设备，主要是由于一些辅机往往是状态监测的薄弱环节，而多数的机组非计划停机或降出力运行又是由于辅机故障造成的，通过实施设备优化检修，定期检修的设备数量逐步减少，应用状态检修的设备逐步增加，提高机组可靠性，降低检修成本。图3是火力发电设备开展优化检修前后各种检修方式实施比例的变化情况。

图3 设备实施优化检修前后各种检修方式的变化情况

根据国外状态检修情况和国内发电设备的实际，火电厂主机的状态检测手段已比较完备，这些数据可直接从分散控制系统中获取。因此，目前火电厂开展设备状态检修一般是对主要辅机开展状态检修，这些辅机设备主要包括:锅炉送风机、引风机、一次风机及其电机;磨煤机、排粉机、输煤皮带及其电机;粗粉分离器、细粉分离器;电除尘器;炉水泵、给水泵组、循环水泵、凝结水泵;加药泵、除盐水泵及其驱动装置;高压加热器、低压加热器、凝汽器;主变压器、高备变、高厂变;500kV、220kV、110kV高压开关、厂用高压开关等。

2.3 实施状态检修采用的主要检测技术和设备

根据当今检测技术的发展水平和火电设备的实际情况，目前火电设备状态检测应用的检测技术和设备主要有以下几种类型:

（1）便携式振动监测设备。用于对旋转机械（如各类泵、风机等）进行定期检测。

（2）油液分析设备。用于对油的品质、污染度、污染物质的分析测试。

（3）红外热像仪。用于对各种电气、机械部件的表面温度场分布的测试。

（4）马达监测设备。用于对马达电流、磁通量、振动的测试，诊断转子的相关问题及电气故障。

（5）超声波检漏仪。用于检测各种管道、阀门的泄漏。3 国内火电设备状态检修试点情况

随着科学技术的发展，发电设备单机容量越来越大，制造越来越精密，自动化程度也越来越高，尤其是现代计算机网络技术和现代诊断技术不断应用生产实践，现行的定期检修制度的问题也日益显露。1997年国家电力公司开始组织火力发电设备开展状态检修研究和试点工作，先后组织专家赴美国、欧洲对状态检修实施情况进行考察，并在北仑、外高桥、石横、邹县等电厂进行试点。

北仑电厂开展状态检修工作起步较早，其具体的作法是以推行设备点检定修制为基础，推进开展设备状态检修。1994年10月北仑电厂开始向宝钢学习设备点检定修管理模式，1995年在输煤系统设备得到成功应用，1997年1月开始在全厂范围推广实施，1998年11月成立设备管理部，从体制上对策划层和作业层进行分离。通过实施点检制，建立了以点检员为核心的全员设备管理体制，点检员对其管理的设备状态负全责;建立起了由运行人员日常检查维护、点检人员的日常点检、设备定期检修和专业性点检、倾向性管理和趋势分析、设备状态监测故障诊断和技术监督相结合的保证设备健康状态的五层防护体系;完善检修的技术基础管理工作，编写了设备润滑标准、设备点检标准、设备定修标准等一系列点检的配套标准;配合点检定修制的实施，成立状态监测小组，加快了设备监测和诊断技术的研究;点检制的实施有力推动了计算机检修管理系统的应用，引进计算机检修管理软件，实现检修管理的规范化、标准化、程序化。同时又采用以可靠性为中心的检修思想，将状态监测和计算机管理系统有机集成，综合考虑设备状态、设备在系统中的地位和检修经济有效性，优化资源配置，优化检修策略，实现从状态监测向状态检修的跨跃，以推进状态检修工作。近年来，北仑电厂机组的健康水平明显提高，等效可用系数逐年提高，检修费用逐年下降，1999年1号机组全年未发生非计划停运，连续运行时间155天，2号机组有2个连续运行超百天，最长连续运行时间143天。

外高桥电厂思路与北仑电厂相似，具体作法上与北仑略有不同。北仑电厂是在推行点检定修制基础上，逐步引进新的管理技术、手段，形成适应开展设备状态检修的管理体制、管理方法，外高桥电厂是在对国内外实施状态检修的基础上，对电厂实施状态检修工作进行整体规划，短时间内相继引入SAP管理软件、美国电力科学协会SRCM软件、CSI公司的离线状态监测仪器及RBMWARE软件、中国电科院发电机故障专家诊断系统和电厂主设备寿命管理系统，其软件的流程关系见图4。通过这些软件的 实施，以信息管理全面促进企业管理水平的现代化，从而形成开展设备状态检修的体系。目前，上述软件已基本完成实施。

图4 外高桥发电厂状态检修软件流程

山东石横、邹县电厂在其成功引入点检定修制的基础上，在检修工作中引入优化检修思想，将设备根据重要程度分成三类:①必须停主机或主要辅机才能隔离，或虽在主机运行期间可以隔离，但隔离后一旦发生其他问题将会有可能造成严重后果的系统.设备;②系统.设备隔离后，虽不影响主机，但影响机组出力的系统.设备;③系统.设备有后备运行方式，隔离后降低关联系统.设备的安全系数或只影响机组经济性的设备。对于一、二类设备优先纳入状态检修范围，对三类设备主要采用定期检修和故障检修模式。其选定实施状态检修的设备主要集中在辅机。同时，山东电力集团公司在全省也创造一个实施状态检修的良好氛围，机组的小修申请必须包括主要辅机的状态数据和状态诊断分析结论，说明检修的必要性，否则不予安排，也取得很好的效果。通过对国外发电设备开展状态检修情况研究和国内试点工作，初步掌握了火电厂设备开展状态检修工作思路和组织形式以及主要技术内容，并在总结发电设备状态检修试点的经验和教训的基础上，原国家电力公司组织制定了“火电厂设备实施状态检修的指导意见”，推动了火力发电设备状态检修工作的开展。4 实施设备状态检修的基本认识

4.1 状态检修是设备检修的方式之一

实施设备状态检修并不是所有设备都要进行状态检修，实施状态检修的机组，也要根据电网中发电机组的检修计划实施计划检修。设备的检修可以采取故障检修、定期检修、状态检修和改进性检修四种方式。状态检修虽然有最大限度发挥设备的能力的优点，但是也受状态监测手段、监测成本等因素的限制。发电厂开展状态检修的目的是为了以合理的成本，维持或改善设备的可靠性、经济性、可调性及可控性，使发电成本在电网中具有竞争力。火力发电厂是由各种设备和系统组成的，设备和系统的重要程度不同，对其可靠性的要求程度也就不同，这就决定了对电厂中的所有设备实施单一检修方式是不合理的、不经济的，必须针对不同设备和不同的运行方式，采用不同的检修方式。因此，火力发电厂开展状态检修是根据不同设备的重要性、可控性和可维修性，科学合理地选择不同的检修方式，形成一套融故障检修、定期检修、状态检修和改进性检修为一体的、优化的综合检修模式。不是以状态检修完全取代现有的定期检修方式，而是根据设备的重要性和在现行定期检修为主的检修体制基础上，逐步增大实施状态检修设备的比重。4.2 开展状态检修是对检修管理体制的变革

开展状态检修不仅仅是设备的监测、诊断系统的问题，而是一项复杂的系统工程，必须对现行的设备管理思想、方式、手段进行相应的变革。

首先要改革检修管理方式，由电厂自主进行设备检修决策。目前，我国实行的是定期检修方式，只要检修周期到了，不管设备状态好坏，电厂必须按照主管部门规定的项目都要进行设备检修。随着电力体制改革的深入，电厂将作为参与市场竞争的主体，设备检修必将纳入企业内部经营活动中，应该在保证人身、电网安全的前提下，由企业自主进行检修决策，并承担相应的风险和收益。

其次是建立适应状态检修管理机制。从设备管理方式来看，缺少对设备状态进行分析、诊断的组织。运行人员是设备的主人，其职责按照规程对机组运行状况进行监视和调整，定期对设备进行巡回检查，发现缺陷及时通报检修处理，检修人员的职责是根据定期检修计划或来自运行部门报告的事故缺陷进行定期或事故检修，但是运行和检修方面对设备的状况分析不够，无人进行故障的早期预防、诊断。因此，必须建立适应状态检修的管理机制，对设备状态检修有专门的部门负责。

第三要完善管理手段，引进计算机化的检修管理系统。对我国开展发电设备状态检修工作的几点建议

推行状态检修是一项复杂的系统工程，涉及设备管理的各方面，不可能一蹴而就。我国推行状态检修的改革也尚处于探索阶段，因此，坚持“总体规划、分步实施、先行试点、逐步推进”的原则，才能确保检修管理改革顺利实施。

结合我国火力发电厂实际，提出如下几点建议: 5.1 开展状态检修必须对状态检修予以科

学的定位实施发电设备状态检修，实际上是集设备故障检修、定期检修、状态检修、改进性检修等多种检修方式的优化组合。状态检修只是在设备状态检测、分析、诊断技术发展后兴起的一种检修方式，而且也 仅适用于部分设备，所以不能以偏盖全，用状态检修来替代其他检修方式。5.2 开展发电设备状态检修是对目前实行的定期检修管理体制的重大变革

要做好发电设备状态检修工作，必须改变原有的检修管理模式，变革原来的检修管理体制，建立负责设备状态检修的单独组织，明确职责，有效运转，利用开放、计算机化的电厂运行与检修管理信息集成分析诊断系统，真正做好设备状态参数检测和趋势分析工作，定期提出设备状态报告，为设备的检修决策提供条件。

对于刚开始开展设备状态检修的火电厂要全面推行点检定修制，进入状态检修的初级阶段，从建立设备点检班组，全面落实设备责任制，建立起全员参加的设备状态监测和管理体系，完善基础管理工作开始，利用现有的技术监测和监督手段，加强对设备状态的分析和诊断，以指导设备的检修。对于条件比较好、管理比较先进的火电厂可高标准、高起点，全面开展设备状态检修工作。5.3 选择可靠、实用的状态监测方式和状态信息集成分析诊断系统

这是取得状态检修成效的重要条件。根据被监测设备的特点、重要性和损坏模式等，通过综合技术经济性比较，选择合适的监测方法。对于部分拥有运行时间较长的老火电机组和管理上正在转型的发电厂，在开始开展设备状态检修工作时，可先从设备点检定修制开始，先采用一般的、自动化程度不太高的设备状态检测分析方式，通过不断完善，形成机制，再跨越到以利用先进仪器检测设备为主、在线和离线相结合、高度计算机化的设备状态检修机制。对于信息集成分析诊断软件系统要具备开放式、集成性和兼容性的特点，应将设备状态的各种分析诊断结果以最直观的信息方式提供给决策者，以便做出状态检修决策判断。

5.4 采用先进的计算机检修管理系统，提高检修管理水平

计算机检修管理系统是一个应用管理软件，引进后需要进行客户化，做大量细致的技术基础工作，如设计和历史数据收集整理，设备编码、检修标准作业文件包等等，同时由于它体现先进的管理模式，与传统管理模式有很多不相适应的地方，要有一个适应过程。重要的是一把手和主管领导要重视这项工作。5.5 对状态检修的策略要再评估，进行改进，不断完善

状态检修工作是一项逐步发展和完善的过程。状态检修策略在经过一个阶段实施后，必然会发现一些不足和有待改进的环节。另外，设备的各种边界条件也会随着时间有所变化。因此需要定期对以前的评估准则、评估结果，监测诊断系统以及决策系统等再评估，进行修正和改进，使之不断得到优化。结论

数字印刷技术及其设备（十九） 篇3

印刷是用油墨（成色剂）转移的形式进行信息传递的。印刷技术并不能直接传递原稿图像，必须把原稿图像变成可以传递油墨的“点”，才能进行油墨传递，才能将原稿图像传递到承印物上，完成印刷获得印刷品。

我们可以将需要印刷复制的图像看作是由大量的“点”组成的信息体。因此，“点”就是构成图像的最基本的元素，通常把构成图像的最基本元素的“点”称为“像素”。模拟图像可以看成由无数个连续像素构成，数字图像是由离散的像素构成的。

为了满足印刷传递信息的要求，印前必须对原稿图像的像素进行重构，形成可以传递油墨的“点”，在印刷中通常把传递油墨的“点”称“网点”。网点形成的过程，就是印刷图像的像素重构的过程，这一过程和技术称为“加网”。因此，印刷图像的基础原理可以用图2-28表示

1.网点及参数

1878年美国康奈尔大学发明了可以很好地再现图像的网点。从19-10年初开始，实现了利用计算机以数字方式计算生成网点。

不同的印刷方式和印刷质量要求，需要不同的网点。因此，网点形式是多种多样的。网点可以具有不同形状、不同面积、不同深度、不同空间频率（疏密不同）、不同排列方式、不同颜色深浅等。

①网点类型和属性

目前常用的网点有，调幅网点、调频网点、调频/调幅混合型网点，密度调制型网点、幅度/密度调制网点型5类。图2-29按上述5类网点的顺序给出了实例。

不同的网点具有不同的特性，按照网点面积、网点空间频率、网点自身密度等特点，上述五类网点及其自身属性见表2-5。

②网点参数

网点存在的基本空间是“网格”。网格是在图像平面内按行列分割成的小格。构成网格的线叫网线。

较多网点参数都以网格作为依据。网格自身的特征有如下几点：

A.网格面积是衡量网点面积率的面积单位。

B.网格的形状一般为正方形，但也可以是矩形或其他形状。

C.在设置单位尺寸内的网点行数以后，各网格的面积一般应是相等的，但由于技术实现上的要求和差异，各网格面积也可略有不同。

D.在一个网格内可以安置一个或多个网点。

E.以同一个点为中心，一群网格可以旋转任意角度。

F.网格对其内部网点的面积大小、形状，光学密度、空间频率、排布方式等不做限制。

G.网格在印刷品上不可见。常见网点参数有：网点面积率，加网线数（网线频率），网线角度、网点形状、网点直径或边长、网点分散均匀度、网点密度等。各网点参数的含义，计算方法，度量单位，常用数值、适用性等见表2-6。

电力系统谐波及其抑制技术 篇4

但在我们日常建设的工程中, 改善电网质量的方式采用较多的是进行无功功率电容集中补偿, 很少注意到谐波对用电设备和电网带来的危害, 大量谐波频率的产生很大地影响了电器设备的使用及电网的质量, 严重时还可能危及到电网中的其他各类电气设备的损毁及破坏电网的正常使用。在此, 我们主要探讨谐波产生的原因及其危害分析, 并提出抑制供电系统中谐波的对策。

1 谐波定义

供电系统谐波的定义是:对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解, 除了得到与电网基波频率相同的分量, 还得到一系列大于电网基波频率的分量, 这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值 (n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波, 称为非谐波 (Non-harmonics) 或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量, 使电网受到一定程度的“污染”, 其谐波次数范围一般为2≤n≤40。

2 电力谐波的特征

在理想的电力系统中, 三相交流发电机发出的电压波形基本是正弦波形。即在只含线性元件 (电阻、电感及电容) 的简单电路里, 电流与电压成正比, 流过的电流是正弦波。而在实际的供电系统中, 由于有非线性负荷的存在, 当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时, 就形成非正弦电流, 其负荷图形 (电流或电压波形) 几乎全是非对称的、磁滞形的以及转折形的, 并且斜率也是随负荷而变的, 任何周期性波形均可分解为一个基频正弦加上许多谐波频率的正弦。谐波频率是基频的整倍数, 例如基频为50Hz, 2次谐波为100Hz, 3次谐波则为150Hz。畸变的电流波形可能有2次谐波、3次谐波……可能直到第30次谐波组成。谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况, 而与电网参数无关, 故可视为恒流源。各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关, 称为该电路的特征谐波。除特征谐波外, 在三相电压不平衡, 触发脉冲不对称或非稳定工作状态下, 各种晶闸管电路还会产生非特征谐波。进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波如5、7、11、13次等。

3 国内外研究状况和进展

3.1 国外研究现状

国外对电力谐波问题的研究大约开始于20世纪五六十年代, 当时的研究主要是针对高压直流输电技术中变流器引起的电力系统谐波问题。20世纪七八十年代随着电力电子技术的发展及其在工业、交通及家庭中的广泛应用, 谐波问题日趋严重, 从而引起各国的高度重视。近几十年间电力谐波的研究, 渗透到了数字信号处理、计算技术、系统仿真、电工理论、控制理论与控制技术、电网络理论、电力电子学等其它学术领域, 已经越过了电力系统的范畴, 并且形成了自己特有的理论体系、分析研究方法、控制与治理技术、监测方法与技术、限制标准与管理制度等。目前, 谐波研究仍是一个非常活跃的领域。抑制谐波可以从治理谐波源本身入手, 使其不产生谐波, 且功率因数为l, 单位功率因数变流器就是可以实现这种功能的电力电子装置。但由于谐波源的多样性, 在电网中一般还是加装滤波器的方法来抑制高次谐波, 这些装置一般可分类为无源滤波器和有源滤波器两种。

3.1.1 无源滤波装置

在电力系统中, 装设无源电力滤波器 (PF-Passive Filter) -直是传统补偿谐波的主要手段, 其突出的优点是结构简单、运行可靠性高、运行费用低旧。但是设计出滤波性能理想的无源滤波器也不是一件简单的事。无源滤波器的滤波原理是使负载谐波电流在电网支路和滤波器支路分流, 因此其滤波性能受系统阻抗的影响较大。为了减小电网支路中的谐波, 滤波器支路的阻抗须远远低于电网支路阻抗。由于电网阻抗原本就不是很大, 若要使滤波器支路阻抗在主要谐波频率处远小于电网谐波支路阻抗, 需加装多个无源滤波器, 它们的调谐频率设计在电网的主要谐波频率处, 且所有调谐滤波器必须拥有较高的品质因数, 否则, 加装无源滤波器就起不到明显的谐波抑制作用。然而, 这样设计的无源滤波器对电网频率的变化是极其敏感的, 电网频率稍微偏离额定频率点, 无源滤波器的滤波性能将大幅度下降。此外, 电网阻抗的变化、滤波器元件的生产容差、老化或其它原因引起的参数偏离理想设计值, 也将导致无源滤波器滤波性能的下降。为了使无源滤波器在这些情况下也具有一定的滤波效果, 往往以牺牲在电网主要谐波频率处的滤波效果为代价来适当地降低品质因数。

并且, 安装LC无源滤波器很有可能在系统中形成串并联谐振回路, 导致电网谐波电流的传播和放大, 造成电网电压波形的畸变。为了避免在主要谐波频率处发生串并联谐振, 无源滤波器的调谐频率往往设计成稍偏离主要的谐波频率, 而这又将影响无源滤波器的滤波性能。

即使可以成功地解决以上问题, 因电网电压谐波和其它负载产生的谐波电流流人无源滤波器而造成的无源滤波器过载, 也是比较棘手的问题。因此, 采用无源滤波器技术是很难将电网谐波限制在国际或国家标准以内的。此外, 由于无源滤波器由大容量的电抗器和电容器组成, 整机体积庞大, 造价高, 虽然在某些大型炼钢厂仍有使用, 但必将被效率高、动态补偿特性好的新型有源滤波器所取代。

3.1.2 有源滤波装置

目前谐波抑制的趋势是采用有源电力滤波器 (APF-Active Power Filter) , 它是一种电力电子装置, 能对频率和大小都变化的谐波进行动态补偿, 补偿特性不受电网阻抗和频率变化的影响, 可获得比无源滤波器更好的补偿效果, 是一种理想的谐波补偿装置。而且, 通过改变控制算法可以实现多种功能, 如抑制谐波、补偿无功、抑制闪变、补偿相间不平衡等, 因而引起了人们极大的关注。

随着20世纪60年代以来新型电力半导体器件的出现, 脉宽调制 (PWM) 技术的发展, 以及基于瞬时无功功率理论的提出, 针对无源滤波器的缺陷, 在1969年Bird和Marsh等人提出了向电网中注入三次谐波电流以减少电源系统中电流的谐波成分, 这是 (Active Power Filter) APF思想的萌芽嘲。之后, 1971年, H.Sasaki和T.Machida首次完整地描述了有源电力滤波器的基本原理, 但是由于当时是采用线性放大的方法产生补偿电流, 其损耗大, 成本高, 因而仅在实验室研究, 未能在工业中实用。1976年Gyugyi等人提出了用大功率晶体管PWM变换器构成有源滤波器, 并正式提出了有源滤波的概念, 提出了有源滤波嚣的主电路的基本拓扑结构和控制方法, 从原理上阐明了有源电力滤波器是一种理想的谐波电流发生器, 并讨论了实现方法和控制原理, 奠定了有源电力滤波器的基础。从原理上看, PWM变流器是一种理想的补偿电流发生电路, 但是由于当时电力电子的发展水平不高, 全控型器件功率小, 频率低, 因而有源滤波器仅限于实验研究。在20世纪80年代由于大功率全控型功率器件的成熟, 大功率晶体管 (GTR) 、大功率可关断晶闸管 (GTO) 、静电感应晶闸管 (STH) 、功率场效应管 (MOSFET) 及绝缘栅型双极性晶体管 (IGBT) 等新型快速大容量功率开关器件相继何世, 脉宽调制 (PWM) 控制技术的发展, 尤其是1983年日本的H.Akagj等人提出了“三相电路瞬时无功理论113l (Iristntarieoris Reactive Power Theory) ”又称“p-q理论”、“Akagi-Nabae理论一, 以该理论为基础的谐波电流瞬时检测方法的在三相电力滤波器中得到了成功的应用, 在高性能DSP芯片也得到了应用, 使有源电力滤波器APF得以迅速发展。APF通过向电网注入谐波及无功或改变电网的综合阻抗频率特性, 以改善波形, 除了具有相应速度快, 具有很好的动态实时补偿功能等优点外, 还具有可进行无功补偿, 抑制电压闪变等多种功能。因此APF逐渐成为了一种具有很大潜在应用价值的谐波补偿装置, 并开始得到迅速的发展。但由于全控型功率器件的成本及性钝, 制约了APF的实际应用, 目前只有在日本得到比较广泛的推广。

APF-般分为并联型、串联型和混合型三种。从补偿的角度来看, APF可以分为无功补偿、谐波补偿、平衡三种系统电压或电流以及多种补偿。常规的并联型APF可以同时补偿谐波电流和无功, 属于多重补偿。混合APF只能补偿谐波电流, 属于谐波补偿。

随着科学技术的发展, 非线性负荷用电设备的种类、数量和用电量迅速增加。针对谐波的大量出现, 目前国外已经研制成功各种谐波测量分析仪, 如德国产的NOWA-1谐波分析仪、美国产F40/41手持式谐波分析仪和英国产PA系列高精度电力谐波分析仪等。

3.2 国内研究现状

我国在有源电力滤波器的应用研究方面, 继日本、美国、德国等之后, 得到学术界和企业界的充分重视, 并投入了大量的人力和物力, 但和电子工业发达的国家相比有一定的差距。我国从20世纪80年代开始大量采用硅整流设备, 尤其是铁路电气化的迅速发展, 推动了硅整流技术的发展和应用。电气化铁道具有牵引重量大、速度高、节约能源、对环境污染小等优点, 电力牵引己成为我国铁路动力改造的主要方向。目前, 非线性负荷的大量增加, 使我国不少电网的谐波成分以大大超过了有关标准, 并出现了一些危及电网安全、经济运行的问题。于此同时, 我国许多科研和生产单位, 一些高等院校相继开展了谐波研究工作, 在多次学术会议上交流了这一方面的成果。

但是, 我国在APF方面的研究仍处于起步阶段, 到1989年才有这方面文章。研究APF主要集中在并联型、混合型, 也开始研究串联型。研究最成熟的是并联型, 而且主要以理论眼界和实验研究为主。理论上涉及到了功率理论的定义、谐波电流的监测方法、有源电力滤波器的稳态和动态特性研究等。1991年北方交通大学王良博士研制出3KVA的无功及谐波的动态补偿装置;同年, 华北电力科学院和冶金自动化研究院联合研制了用于380V三相系统的33KVA双极面结型电压型滤波器;采用多重化技术201, 西安交通大学研制出120KVA并联型有源滤波器的实验样机。此外, 清华大学、华北电力大学、重庆大学等高等院校也对APF展开了深入的理论研究。我国虽在理论上取得一定的进展, 由于多方面的条件的限制, 我国的有源滤波技术还处于实验阶段, 工业应用上只有少数几台样机投入运行, 如华北电力实验研究所、冶金部自动化研究院和北京供电公司联合开发研究的有源高次谐波抑制装置于1992年在北京木材厂中心变电站投入工业运行, 该装置采用了三个单相全控桥逆变器 (功率开关为GTR) , 用于低压电网单个谐波源的谐波补偿, 且只能补偿几个特定次数的谐波 (5、7、11、13次) , 调制载波的频率 (3.3KHZ) 不高;河南电力局与清华大学联合开发的20MVA静止无功发生器 (包含有源谐波器) 在郑州孟若变电站进行300KVA中间工业样机试运行, 该样机主电路由18脉冲电压型逆变器、直流储能电容器、9台曲折绕组变压器及系统的连接变压器组成, 脉冲逆变器分为3相6脉冲电压型逆变器 (功率开关为GTO) , 系统结构较复杂。

总的来讲, 目前我国有源电力滤波技术的工业应用, 仍处于试验和攻坚阶段。

4 谐波的产生

自从使用交流电起, 电力系统中就已存在谐波了。国际上公认的谐波定义为:“谐波是正弦波分量并且是一个周期电气量的, 其频率为基波的整数倍”。在电力系统中, 我们通常所说的谐波, 也是我们常称的高次谐波, 主要是指频率是基波频率整数倍的l F弦波。

4.1 电输配电系统产生的谐波

输配电系统中的谐波主要是电力变压器, “生的, 这是由于设计变压器时考虑经济性, 磁化曲线的非线性, 变压器铁心的饱和, 加上其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上, 这样就使得磁化电流呈尖顶波形, 因而含有奇次谐波。它的大小与铁心的饱和程度、磁路的结构形式有关。谐波电流越大, 变压器工作点偏离线性就越远, 铁心的饱和程度就越高, 其中3次谐波电流可达额定电流的0.5%。输配电系统和电源虽然产生谐波, 但这2方面产生的谐波所占的比例是很小的。

4.2 电源质量不高产生的谐波

由于铁心也很难做到绝对均匀一致, 和三相绕组在制作上很难做到绝对对称, 加上发电机是产生电能的装置, 致使电源多少也会产生一些谐波。

4.3 用电设备产生的谐波

电网主要的谐波源就是用电设备产生的谐波, 且这方面的谐波占比很大。

5 电力谐波造成的危害

电力谐波作为一种污染, 对电网造成的危害十分严重。它能使电能的生产、传输和利用的效率降低, 使电器设备过热、产生振动和噪声, 并使绝缘老化、使用寿命缩短, 甚至发生故障或烧毁;它可引起电力系统局部谐振, 使谐波含量放大, 造成电容器等设备损坏;它能引起继电保护和自动装置误动作, 使电能计量出现混乱。另外, 还对通讯设备和电子设备产生严重干扰等等。电力谐波的危害主要表现有以下几方面:

5.1 增加输、供和用电设备的额外附加损耗产生的影响

5.1.1 电力谐波对输电线路的影响

谐波电流使输电线路的电能损耗增加。当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时, 对输电线路和电力电缆线路会造成绝缘击穿。

5.1.2 电力谐波对变压器的影响

谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度, 谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言, 则会大大增加励磁电流的谐波分量。

5.1.3 电力谐波对电力电容器的影响

含有电力谐波的电压加在电容器两端时, 由于电容器对电力谐波阻抗很小, 谐波电流叠加在电容器的基波上, 使电容器电流变大、温度升高、寿命缩短, 引起电容器过负荷甚至爆炸, 同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振, 使故障加剧。

5.2 影响继电保护和自动装置的工作可靠性

对于电磁式继电器来说, 电力谐波常会引起继电保护及自动装置误动或拒动, 使其动作失去选择性, 导致可靠性降低容易造成系统事故, 严重威胁电力系统的安全运行。

5.3 对通信系统工作产生干扰

电力线路上流过幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时, 会在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压, 干扰通信系统的工作, 影响通信线路通话的清晰度, 甚至在极端的情况下, 还会威胁着通信设备和人员的安全。

5.4 对用电设备的影响

电力谐波会使电视机、计算机的图形畸变, 画面亮度发生波动变化, 并使机内的元件温度出现过热;使计算机及数据处理系统出现错误, 甚至损害机器。另外电力谐波还会对测量和计量仪器的指示及整流装置等产生不良影响。

6 谐波检测的几种方法比较

6.1 模拟滤波器检测法

优点是原理和实现电路简单、造价低、输出阻抗低、品质因素易于控制。但存在诸多缺点:实现电路的滤波中心频率对元件参数十分敏感、受外界环境影响较大、难以获得理想幅频和相频特性;电网频率波动不仅影响检测精度, 而且检测出的谐波中含有较多的基波分量:当需要检测多次谐波分量时, 实现电路变得复杂, 其电路参数设计难度随之增加;运行损耗大。由于上述严重缺陷, 随着电力系统谐波检测要求的提高及新的谐波检测方法日益成熟, 该方法已极少采用。

6.2 基于Fryze传统功率定义的谐波检测法

原理是将负荷电流分解为与电压波形一致的分量 (“有功电流”) , 其余分量作为广义无功电流 (包括谐波电流) 。因为Fryze功率定义是建立在平均功率基础上, 所以要求瞬时有功电流需要一个周期的积分, 需要一个周期才能得出检测结果, 再加上其它运算电路, 需要有几个周期的延迟。因此, 用这种方法求得的“瞬时有功电流”实际上是几个周期前电流, 实时性不好。

6.3 神经网络 (Neural Network, NN) 谐波检测法

目前, 此检测法的相关研究文献迅速增加, 并取得了~些工程应用或成果, 概括起来有两个方面:

一是, 提出了基于多层前馈网络NN的电力系统谐波检测方法, 该方法利用多层前馈神经网络来进行谐波检测;二是, 将Adaline神经网络和自适应对消噪声技术相结合进行谐波检测。谐波NN检测方法优点:

(1) 计算量小

(2) 检测精度高

(3) 对数据流长度的敏感性低于FT和WT

(4) 实时性好, 可以同时检测任意整数次谐波

(5) 抗干扰性好

在谐波检测中可以应用一些随机模型的信号处理方法, 对信号源中的非有效成份 (如直流衰减分量) 当作噪声处理, 克服噪声等非有效成份的影响。但是, NN用于工程实际还有很多问题:没有规范的NN构造方法, 需要大量的训练样本, 如何确定需要的样本数没有规范方法, NN的精度对样本有很大依赖性等。另外, NN和WT-样, 都属于目前正在研究的新方法, 研究和应用时间短, 实现技术上需完善, 因此, 目前在工程应用中未优先选用。

6.4 基于傅里叶变换的谐波检测法方法

这种检测方法检测精度高、实现简单、功能多且使用方便, 在谐波检测方面得到广泛应用。傅里叶分析具有如下局限性:

(1) FFT需要一定时间的采样值计算量大, 计算时间长, 使得检测时间较长, 检测结果实时性差。

(2) 没有反映出随时间变化的频率, 当人们需要在任何希望的频率范围上产生频谱信息时, FFT不一定适用。

(3) 由于一个信号的频率与其周期长度成正比, 对于高频谱的信息时间间隔要相对地小以给出比较好的精度, 而对于低频谱的信息, 时间间隔要相对地宽以给出完全的信息, 亦即需要一个灵活可变的时间一频率窗, 使在高“中心频率”时自动变窄, 而在低“中心频率”时自动变宽, FFI自身并没有这个特性, 目前谐波FFT检测都是基于这样的假设:波形是稳态和周期的, 采样的周波数是整数的, 针对FFT这一局限, 1946年Gabor提出的短时傅里叶变换。又称加窗FI或Gabor变换, 对弥补FT不足起了一定作用, 但并没有彻底解决这个问题。

(4) 从摸拟信号中提取全部频谱信息需要取无限的时间量, 使用过去的和将来的信号信息只能计算医域频率的频谱。

(5) 为了减小误差, 通常采用以下算法解决:加窗算法、插值算法、双峰谱线修正算法。

6.5 小波变换检测法

是时间和频率的局域变换, 因而能有效地从信号中提取有用的信息, 通过伸缩和平移等运算功能对函数或信号进行多尺度细化分析 (Multiscale Analysis) , 解决了傅立叶变换不能解决的许多困难问题, 因而赢得了“数字显微镜”的美誉。小波变换适用于稳态信号的研究, 也适用于时变信号的研究。对波动谐波, 快速变化谐波检测有很大优越性。是目前波动谐波和快速变化谐波的主要检测方法。小波变换克服了FT在频域完全局部化而在时域完全无局部化的缺点。但是WT稳态谐波检测方面并不具备理论优势;另一方面WT的理论和应用时间相对较短, WT应用在谐波测量方面尚处于初始阶段, 存在许多不完善的地方, 如缺乏系统规范的最小波基的选取方法, 缺乏构造频域行为良好, 即分频严格, 能量集中的小波函数以改善检测精度的规范方法。

7 电力谐波的抑制措施

7.1 严格贯彻执行有关电力谐波的国家标准, 有效杜绝谐波源入网

《中华人民共和国电力法》指出:“用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序”, 《供电营业规则》中规定“用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流和引起公共连接点至正弦波畸变超过标准时用户必须采取措施予以消除。”

(1) 对于电力用户来说, 要求所购置的用电设备必须符合GBl7625.1《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值 (设备每相输入电流≤16A) 》标准, 方可允许接入到配电系统中。

(2) 根据国家技术监督局1993年颁发的GB/T14549《电能质量公用电网谐波》, 规定注入公共连接点的谐波电流允许值的用户, 必须安装电力谐波滤波器, 以限制注入公用电网的谐波。

(3) 严格业扩报装审批手续, 对新上用户设备的负荷特性严格审查, 对大容量的谐波源, 其相关的谐波抑制设备不配套谐波注入量不达标, 不予验收送电。

(4) 对于新建、再建、扩建工程的用户, 监督其选用不产生谐波的电气设备。

7.2 贯彻“谁污染, 谁治理”的原则, 实施绿色电网工程

治理谐波污染的核心内容是有效控制污染源, 堵住客户向电网注入超标的谐波电流。供电公司应该制定相应的考核措施, 坚定不移地贯彻“谁污染, 谁治理”的原则, 实施绿色电网工程, 牢牢掌握治理谐波污染的主动权。

7.3 加强对与大用户谐波污染的监测和管理

由于电弧炉冶炼技术经济的优越性, 电弧炉的市场用量日益增多, 已成为电网中的主要谐波源。对于容量在100k VA及以上整流装置和非线性设备的用户, 必须增设分流滤波装置, 就近吸收电力谐波。强制性要求装设谐波检测设备和谐波计量仪表, 定期对谐波污染严重用户的谐波污染状况进行定量检查, 为实施谐波计量和收费提供准确的依据。对于超过国家标准的设备拥有者, 必须给予适当的经济处罚。

7.4 大力普及谐波管理知识, 宣传谐波对电网的危害

使供电企业职工与电力用户都能够充分认识到, 谐波治理不仅是供电企业的责任, 而且也是供电企业和电力用户的共同责任, 减少电网谐波污染, 提高电能质量, 对双方都有裨益。

7.5 充分认识谐波对电网的危害

在供电企业内部把谐波管理指标与经济责任制考核挂钩, 建立健全谐波管理体系, 组织专业管理队伍, 对谐波进行专业管理, 开展谐波专业分析与治理。

7.6 对高压直流 (HVDC) 谐波的抑制

高压直流 (HVDC) 输电方式在远距离、大容量方面独具优势, 然而环流变压器却是一个大功率、非线性电子元器件, 在电力系统内会产生大量非特征和特征谐波, 不但会使周围通讯系统受到干扰, 而且会使输电系统电气设备因发热而损坏严重时在电力系统可能产生并联或串联谐振。通常采用的抑制谐波的方法有两种:一种, 是增加换流器的相数或脉冲数另一种, 是装设交流滤波器和直流滤波器。

7.7 三相整流变压器采用正确接线方式

对于三相整流变压器, 尽量采用Y/△或△/Y的接线形式这样可以消除3的整数倍次的电力谐波, 从而使注入电网的谐波电流只有5、7、11……等次谐波。

7.8 增设限流装置或串联电抗器

电力电容器具备一定的抗谐波能力但是当谐波含量过大时又会对电容器的寿命产生不良影响, 加之由于电容器对谐波具有放大作用, 因而会使系统的谐波干扰更加严重。所以对于大容量的电力设备 (特别是大容量的电容器组) 而言在其回路内可考虑增设限流装置或串联电抗器, 添加滤波装置。

7.9 注重选择非线性负荷接入电网的接入点

由于高压电网的短路容量大, 承受谐波侵扰的能力强, 可以考虑将谐波产生容量大的谐波源接入到高一级电网的母线上, 并且在变电站母线上加装电感、电容式滤波器。

7.1 0 推广使用有源电力滤波器 (Active Power Filter———APF)

有源电力滤波器 (APF) , 也称为静止无功发生器 (SVG) , 是一种能对电力系统中幅值和频率都变化的谐波和无功分量进行实施动态补偿的新型电子电路装置, 主电路一般由脉冲宽度调制 (Pulse Width Modulation———PWM) 逆变器构成。其基本原理是先从补偿对象中检测出谐波电流, 再利用补偿装置向电网注入与该谐波源谐波分量 (电流或电压) 大小相等而极性相反的补偿分量 (电流或电压) , 使电源的总谐波为零, 电网电流只含基波分量, 从而达到实时补偿谐波的目的。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿, 且补偿特性不受电网阻抗的影响。对于大型电弧炉及晶闸管控制的轧钢机等非线性设备, 由于其负荷具有冲击性和随机性, 因此宜装设能吸收动态谐波电流的静止无功补偿装置, 以提高供电系统承受谐波的能力。实践证明, 有源电力滤波器是抑制谐波和补偿无功的理想和灵活的可行方案。

8 结语

(1) 可以预测到, 随着社会经济的不断发展, 今后的用电需求量, 属于产生电力谐波污染的负荷 (谐波源) 将占绝大部分。现代化工、冶金、炼钢、机械加工;现代交通运输;现代信息传媒等的发展几乎都是谐波源。毫无疑问, 这一发展趋势将会随着新技术的开发和运用愈来愈严重。相应的, 谐波作为反映电能质量的一个重要标志, 将会日益受到广泛关注。

电力设备及其技术 篇5

摘要：随着非线性负荷广泛使用，电能质量在不断下降。而有源电力滤波技术是解决该问题的有效手段。本文首先介绍有源电力滤波器（APF：Active power filter）的组成和分类，然后论述有源电力滤波器的两个关键性技术，最后对它的发展前景进行分析。关键词：有源滤波技术、电流谐波、电流控制方法

正文：随着电力电子技术不断发展，电网中增加了大量的非线性负载，特别是大容量变流设备的使用，导致大量谐波注入电网，使得电网电压和电流波形发生畸变，电能质量日益下降，电网谐波已成为电网一大公害。

随着电力电子技术及控制技术的不断发展，大功率可关断器件（GTR、GTO、IGBT等）不断使用，以及对非正弦情况下无功功率理论研究深入，使得APF开始在民用设备上使用，且单机装置的容量逐步提高，其应用领域从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。APF的组成及分类 １．组成

最基本的并联型APF系统主要由两大部分组成——指令电流检测电路与补偿电流发生电路（由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成）。２．分类

从不同角度出发，APF具有不同的分类标准。

根据应用场合不同，APF可以分为有源直流滤波器和有源交流滤波器两大类。前 者主要用来消除高压直流系统中换流器直流侧的电流、电压谐波；后者则应用于交流电力系统。２）根据逆变器直流侧储能元件不同，ＡＰＦ又分为电流型和电压型。电压型ＡＰＦ效率高，投资少，可任意并联扩容，易于单机小型化，经济性优，适用于电网谐波补偿，因此目前实用装置九成以上是电压型。

３）根据ＡＰＦ与电网连接方式不同，ＡＰＦ可以分为并联型、串联型、混合型和串－并联型。目前并联ＡＰＦ在技术上已经成熟，它是当前应用最广泛的ＡＰＦ拓扑结构。串联型ＡＰＦ与并联型ＡＰＦ相比前者损耗大，且各种保护电路也复杂。因此，很少研究单独使用的串联型ＡＰＦ，而大多数将它作为混合型ＡＰＦ的一部分予以研究。而串－并联型ＡＰＦ组合了串联ＡＰＦ和并联ＡＰＦ的优点，能解决电气发生的大多电能质量问题，所以又称之为万能ＡＰＦ或统一电能质量调节器（ＵＰＱＣ）。但是该类ＡＰＦ尚处在试验阶段，主要问题是控制复杂，造价高。APF的关键技术

指令电流的检测方法和补偿电流的产生是有APF的两个关键技术。１．检测方法

1）瞬时空间矢量法

它是目前ＡＰＦ中应用最广的一种指令电流检测方法。该理论现已包括ｐ—ｑ法，ｉｐ—ｉｑ法以及ｄ—ｐ法等。其中ｐ—ｑ法最早应用，仅适用于对称且无畸变的电网；而ｉｐ—ｉｑ法既对电网电压畸变有效，同时适用不对称三相电网；基于同步旋转变换的ｄ—ｐ法不仅简化了对称无畸变下的指令电流运算，而且也适用于不对称、有畸变的电网。2）自适应检测法

该方法从负载电流中消去基波有功分量，从而得到所需补偿的电流值。该方法的优点是对电网电压畸变、频移及电网参数变化有较好的自适应调节能力，缺点是其动态响应较慢。3）基于神经网络控制法

该方法是随着神经网络理论在系统中的应用而发展起来的一种新型智能控制检测手段。人工神经网络自学功能性强，把进化算法和反向传播用于神经网络的训练，不仅避免了对于给定补偿电流的复杂计算，而且有较广的适应性。可用于补偿单相、三相三线或三相四线 制非线性负载系统。

从以上检测方法看，瞬时空间矢量法简单易行，性能良好，并已经趋于完善和成熟，目前占主导地位。自适应检测法和基于神经网络控制法是否能应用于工程实际，还需进一步研究验证。

２．补偿电流的产生

补偿电流的产生采用基于PWM的电压源逆变器（VSI），其电流控制方法有以下几种。三角载波线性控制

这是一种最简单的线性控制方法。它以指令电流与实际补偿电流之间的差值作为调制信号，与高频三角载波比较，从而得到逆变器开关器件所需要的控制信号。优点是动态响应好，开关频率固定，电路简单。缺点是开关损耗大，且输出波形中含有载波频率及其谐波频率的高频畸变分量。

滞环比较控制

它是将指令电流值与逆变器实际电流输出值之差输入到具体滞环特性的比较器，通过比较器的输出来控制开关的开合，从达到逆变器输出值实时跟踪指令电流值。它具有开关损耗小，动态响应快等特点。缺点是系统的开关频率、响应速度及电流的跟踪精度会受滞环带宽影响。无差拍控制

这是一种全数字化的控制技术，利用前一时刻的指令电流和实际补偿电流值，根据空间矢量理论计算出逆变器下一时刻应满足的开关模式。优点是动态响应快，易于计算机执行。缺点是计算量大，且对系统参数依赖性大。以上控制方法中，三角载波线性控制法和滞环比较控制法是目前有源电力滤波器普遍采用的方法，可以通过多重化技术、适应滞环等改进措施来克服固有的缺陷，提高使用效率。无差拍控制法随着数字信号处理器（ＤＳＰ）运算速度的不断提高，也将在有源电力滤波器中得到广泛的应用。APF的发展动向

APF作为改善电能质量的一项关键技术，在发达国家已经得到高度重视和日益广泛的应用。然而，有源电力滤波器技术目前还不够十分完善，在实际应用中还有许多问题需进一步研究解决:提高装置容量，解决控制系统延时，设备低损耗，高补偿效果及性能，提高性价比等。基于解决这些问题的要求，ＡＰＦ技术近期的研究主要集中在以下二个方面。控制系统的简化和数字化

数字印刷技术及其设备（二十四） 篇6

为了保证色彩准确和稳定的传递，达到理想的印刷品质量，需要建立整套色彩匹配转换机制，对色彩的传递和转换进行控制，使色彩的传递、转换，不因设备、材料、工艺、环境和操作人员水平差异而不同。这就是色彩管理有达到的目标。

计算机操作系统的色彩管理技术，以色度学和色彩复制原理为理论基础，以数学模型建立和数值计算方法为处理依据，以计算机技术为实现手段，广泛应用于多种色彩复制、再现和传递领域。

色彩管理的基本原理

①颜色空间

颜色空间涉及是否与设备相关的问题，可以分为两类。

A.设备相关颜色空间：不同设备对色彩的响应特性不同，因此，不同设备获取的色彩数据或者同一色彩数据在不同设备输出，所得色彩就可能不同。即不同的色彩设备具有的色彩空间存在差异。这种与设备紧密相关的色彩空间称为“设备相关颜色空间”。

B .设备无关颜色空间：以人眼视觉系统的颜色感觉为基准，用心理量或心理物理量构建的色彩系统和色彩空间称为“设备无关颜色空间”。CIE1931 XYZ、CIE1976 Lab、孟赛尔色空间等属于此类。“设备无关颜色空间”表示的色彩数据只与色彩的视觉感受相关，与设备、工艺、材料呈现的色彩无关。

②色彩管理方案

色彩管理的目标是，原始色彩经过传递到达目标设备，目标设备上所呈现的色彩，其外观与原始色彩一致或十分接近。

为达到这种目标，有两种色彩匹配转换方案。

A.设备之间转换：在每两台不同设备之间建立匹配转换关系，对色彩进行单向或双向匹配转换，使色彩传递达到视觉一致或接近。这种转换需要建立多组匹配转换关系，而且，每增加一台设备，就需要新建多组匹配转换关系，较为复杂。

B.设备无关色彩转换：以设备无关颜色空间为核心，建立各设备颜色空间与设备无关颜色空间之间的匹配转换关系，并实施相应的匹配转换，达到色彩管理的目标。如图2-41（见2013年第六期今日印刷）所示。这种转换是每台设备与一个“设备无关颜色空间”之间建立双向转换关系，每增加一台设备，只需要新建一组双向匹配转换关系，较为简单，使用较为广泛。

③色彩管理系统

色彩管理机制是由国际色彩联盟ICC建立的。其工作目标是，建立一种色彩管理机制，使色彩在设备、应用软件、操作系统之间传递时，能够达到匹配。ICC建立了系统级色彩管理的框架结构，并制定了ICC色彩特征文件（ICC Profile）的格式规范。ICC色彩特征文件是用来保存设备色彩特性、色彩匹配转换关系的数据文件。在设备相关的色彩数据转换到设备无关的色度数据，或在设备无关的色度数据转换到设备相关的色彩数据时，都必须依据特性文件所提供的匹配转换关系进行。

图2-44是一个不同设备与中间的“设备无关颜色空间”实现匹配转换的示意图，即Hub and Spoke系统结构。“Hub and Spoke”是一种中心辐射结构，中间的属性连接空间是一个“设备无关颜色空间”，与周围的设备通过ICC Profile文件实现色彩双向转换。

在这个系统内，同一张源图像，在中央属性连接空间只产生一个与源图像对应的图像数据，再通过不同设备输出时，也只产生一个与这个图像数据对应的一个目的图像。例如A设备所采集的色彩要传递到B设备上，则在操作系统下，先由操作系统的色彩匹配模块（CMM），负责把色彩转换到设备无关的中间属性连接空间（PCS）系统下，依据A设备的色彩特征文件，将色彩转换成设备无关的色度数据。随后，再按照B设备的色彩特征文件，将PCS的色度数据转换成与B设备相关的色彩数据。如果中间转换没有问题，这个最终转换后的设备输出图像在色度上会与最初的目标图源保持最大的相似性。

超出色域的色彩处理

设备能够响应和再现的颜色光谱范围称为它的色域。对某一设备而言，其色域是有限的。色域较大，则能够“容纳”和再现的色彩范围/数量就大。反之，色域较小，则能够“容纳”和再现的色彩范围/数量就小。

色彩管理涉及不同设备之间色彩的传递与转换，如果两设备的色域相同，或小色域设备向大色域设备传递和转换，则色彩保真传递和转换一般不会有问题。当色域较大设备向色域较小设备传递和转换时，必然会出现一部分“超色域”色彩需要进行特别处理，才能在小色域设备上表达出来。这种处理称为超色域处理。

对于超色域色彩转换，ICC提出以下4个方案（4种“还原目的”）。

①感觉还原

感觉还原是，将超色域颜色压缩到色域边界内，与此同时，其他相关的颜色也按比例随之压缩。优点是，色彩之间的相对关系（阶调层次）保持较好，但牺牲了一部分色域内颜色的再现准确性。感觉还原适用于对阶调层次再现要求高，并不要求色彩绝对准确复制的场合。

②饱和度还原

通过改变亮度甚至色相，将颜色压缩到色域边界内，尽量保证颜色的饱和度还原。这种方法适用于对颜色色相和亮度再现要求不严，而追求艳丽夺目的电子演示等场合。

③相对色度还原

首先将超色域的最亮白色压缩到目标色域的最亮白色上，其他相关颜色随之压缩。以此为基础，将超色域的颜色压缩到色域边界内，而其他颜色并不随之发生变化。白点压缩后的色域内颜色可以准确再现，色域外颜色则用色域内最接近的同色相颜色表现，色域外的同色相而饱和度不同颜色，会被压缩成同一目标色。

④绝对色度还原

将超色域的颜色压缩到色域边界内，其他颜色不随之发生变化。色域内的颜色再现准确，而色域外的颜色，用色域内最接近的同色相颜色表现，色域外的同色相而饱和度不同颜色，会被压缩成同一目标色。

实际上，色域压缩还有其他方式。如，在Photoshop软件的色彩匹配设置中，“使用黑点补偿（Use Black Point Compensation）”，即将原色域最黑点压缩到目标色域最黑点上。

电力系统频率及其控制技术研究 篇7

世界电力系统多次发生大面积停电事故, 往往是由多种偶然因素所致, 尽管发生概率很低, 但后果却异常严重。事故引起的紧急状态通常为过负荷、失步振荡、电压和频率严重偏离允许范围等。功率失衡导致频率异常是较常见的, 功率严重不足时频率大幅降低, 可能导致系统频率崩溃[1]。对此, 我国强调建立防止大面积停电的第三道防线。电力系统频率控制技术的研究是十分必要的, 对我国电力实业发展具有重要意义。

1 电力系统频率的基本概念

电力系统的频率由发电机的转速决定, 相联的系统只有一个频率。电力系统频率反映了系统中有功功率的供需平衡情况, 电力系统正常运行时有功功率是平衡的, 频率也处于正常值, 如我国电网工频为50 Hz。发电出力和用电负荷的变化都会引起频率偏移, 因此要根据频率偏差随时进行调整[2]。

电力系统的频率静态特性取决于负荷的功率频率特性和发电机组的功率频率特性。负荷的频率静态特性指在没有旋转备用容量的电力系统中, 当电源与负荷推动平衡时, 频率立即发生变化的特性。发电机组的频率静态特性是当系统频率变化时, 高速系统将自动改变汽轮机的进汽量或水轮机的进水量, 以增减发电机组的出力[3], 即由频率变化而引起发电机组出力变化的关系。

2 频率控制研究现状

2.1 频率异常的原因

由电力系统事故所引起的频率大幅度变化的动态过程称为频率异常[4]。引起电力系统频率异常的根本原因是系统中出现了功率失衡, 而导致功率突变的直接原因是:联络线出现故障、开关跳闸;电力系统内有大容量发电机组突然投入或切除、大的负荷突然投入或解除。

2.2 异常消除措施

针对上述原因, 可以采用相应措施和控制手段来减少频率事故的出现:

1) 合理设计电力网结构。如采用双回路联络线减少线路故障导致电力系统解列的可能性;用电负荷和供电电源应尽可能就地平衡。

2) 适当地控制系统传输功率。为了使联络线故障切除后不引起两侧系统频率急剧下降, 应该预先将联络线交换功率限制在适当的限额内。

3) 系统应具备足够的备用容量。在电力系统中为防止系统因大量功率缺额而造成系统频率下降, 一般需要安排一定数量的发电机作为旋转备用 (热备用) 。当频率下降时可以立即使旋转备用机组提供输出功率。

4) 在电力系统内装设控制频率异常的自动控制装置。能够自动投切发电机组和负荷[5]。

5) 电力系统频率控制是一种维持电网频率稳定的技术。目前已有多种频率控制法, 如滑模控制法[6]、鲁棒控制法、人工智能控制法。其中人工智能的发展是目前快速发展的研究方向。

3 大机组频率控制技术

随着电力系统的发展, 大容量机组投入运行, 系统和机组间的一些运行性能需要协调。国家标准规定300 MW及以上机组需要装设低频保护[7]。当系统出现严重功率短缺时, 为避免连锁反应, 必须采取措施使频率下降的幅度和时间不触发发电机低频保护动作[8]。由于启动备用容量需一段时间, 在系统严重功率短缺时防止频率下降的主要措施是切负荷。分以下两类。

1) 故障连锁切负荷。当电力系统短缺功率超过一定范围 (40%~45%以上) 时, 仅靠低频减负荷较难保证系统频率在允许范围内下降, 需补充采用连锁切负荷方式。应特别注意的是有功功率短缺且无功功率严重不足时, 系统电压可能严重降低而频率并不显著降低, 对这种情况必须采用连锁切负荷或低电压减负荷以保证电压恢复。

2) 低频减负荷。所有电力系统及各个可独立运行的电网必须设置足够的、分散的、按频率降低起动的低频减负荷装置。低频减负荷对任何原因引起的频率降低均起作用, 这是防止频率崩溃的最后一道防线。切除负荷的总容量按该电网实际可能出现的功率缺额考虑, 一般不宜低于40%。系统切除负荷按重要性编排, 首先应切除较次要负荷。

4 结语

频率偏移严重影响电力系统运行的可靠性, 对电力用户经济性与安全性产生危害。频偏严重时, 可能导致电力系统瓦解, 造成重大供电事故, 这种后果已为国内外多次故障所证实。故频率稳定是系统安全、经济运行的重要指标。因此, 电力系统频率控制技术的研究是十分必要的, 对我国电力实业发展具有重要意义。

摘要：世界电力系统多次发生大面积停电事故, 电力系统稳定性的研究愈加重要。在极端严重和难以预料的故障下, 频率控制技术是保证系统安全稳定运行的必要措施, 是防止大面积停电的重要组成部分。基于电力系统频率控制的基本概念和相关问题, 研究分析了电力系统频率控制研究领域的成果以及经验教训, 为后续研究提供参考。

关键词：电力系统,频率异常,控制技术

参考文献

[1]袁季修.防止电力系统频率崩溃的紧急控制[J].电力自动化设备, 2002, 22 (4) :1-4.

[2]周双喜, 朱凌志, 郭锡玖, 等.电力系统电压稳定性及其控制[M].北京:中国电力出版社, 2004.

[3]袁季修, 陈容德, 白亚民.对大型汽轮发电机频率异常运行能力的要求[J].中国电力, 2001, 34 (12) :32-36.

[4]蔡邠.电力系统频率[M].北京:中国电力出版社, 1998.

[5]武敏瑞.电力系统频率异常的控制[R].科技与企业杂志, 2012 (4) :136.

[6]孟样萍, 薛昌飞, 张化光.基于Ackermann公式的分散滑模负荷频率控制[J].东北大学学报:自然科学版, 2000, 21 (2) :128-131.

[7]GB 14285O93.继电保护和安全自动装置技术规程[S].

电力设备及其技术 篇8

中药提取是中药生产过程中最重要的单元操作,其工艺方法、流程的选择和设备配置都直接关系到产品的质量、经济效益以及GMP的实施。中药的有效成分提取是一个复杂的过程,影响有效成分浸出速度的主要因素有浸出液温度、浸出压力、药材的粒度、溶媒黏度和药材的性质等。因此,在中药有效成分不被破坏的基础上,合理地选择最佳工艺和设备显得极为重要。目前,对中药所含有的有效成分进行提取普遍采用的工艺多以间歇式提取为主,其所使用的设备大多是渗滤罐、多功能提取罐、动态提取罐和热回流机组等,在这些设备中提取有效成分时,由于被浸的原料并不移动,仅仅是溶媒做一定的流动,使得原料和溶媒之间不能充分、有效的接触,传质阻力大,含有效成分的溶液在整个提取过程中不能形成理想的浓度梯度。

随着人们对中药性能的逐渐重视与市场的需求量越来越大,间歇式提取的方式已远不能适应现代市场的需求。针对间歇式提取效率低、能耗大、不利于控制等缺点,许多从事中药制药研究的工艺、设备人员开始研究中药材的连续提取方式。连续动态逆流提取技术就是近些年的新型提取工艺,它集萃取、重渗漉、动态和逆流技术为一体。该提取技术具有工艺简单、节省溶剂、能耗低、提取时间短、提取效率高等优点,是一种值得推广的新技术、新工艺。连续动态逆流提取技术是在多个提取单元之间,通过药材和溶剂的合理浓度梯度排列和相应的流程配置,结合物料的粒度、提取单元数和提取温度,以循环组合的方式对物料进行提取的方法。该技术主要利用了固液(药材与溶剂)两相中有效成分的浓度差,逐级将药材中的有效成分溶出扩散至起始浓度较低的提取溶剂中,达到最大限度转移药材中有效成分的目的。动态逆流提取技术的主要工艺参数有药材粒度、提取温度、溶剂用量、提取时间和提取单元组数,可根据具体对象,对工艺参数进行优化,获得最佳提取工艺[1]。

1连续动态逆流提取技术的原理

连续动态逆流提取就是将溶剂和物料分别从设备两端连续加入,物料向出渣口方向运动,而溶剂从另一端(靠近出渣口一侧)加入,向药材运动的反方向流动,两者逆流接触,浓度梯度可以始终保持在较高水平,从而形成较大的传质推动力,药液出来即可达到较高浓度。连续逆流提取由湿润、渗透、解析、溶解、扩散和置换等相互关联的过程组成。提取过程是物料中的溶质由固相传递到液相的传质过程,用扩散理论解释,就是溶质从高浓度向低浓度渗透的过程,其浸出扩散力来源于液态提取溶剂和固态物料组织内有效成分的浓度差,浓度差越大,其扩散传质的动力越大,有效成分浸出速率越大。因此,要快速完全地提取出物料中的有效成分,就必须经常更新固液两相界面层,使两相的浓度差保持在较高的水平。

2连续动态逆流提取技术的特点

2.1连续动态逆流提取技术的优点

(1)提高有效成分的收率。提取过程中固液两相浓度梯度大,溶液始终未达到饱和状态,溶剂与物料间的相对运动使溶剂与物料间界面层更新加快,有效成分的收率和提取效率都得到提高。

(2)能连续作业,生产效率高。动态逆流提取设备适用于大规模生产,可连续不间断工作,产量大,生产效率高,且节约能源。

(3)应用范围广。动态逆流提取作业一般可在25~100℃之间任意选择,既适用于热稳定好的物料的提取,又适用于热敏性物料的提取;既适用于水为溶媒的提取,又适用于有机溶媒的提取。

(4)降低生产成本。动态逆流提取液系数小,所需的提取溶剂少,浸出液浓度高,节省溶剂就可节省后道工序的生产成本。

2.2连续动态逆流提取技术的缺点

(1)药材需特殊加工炮制,提取溶媒需提前预热,有效成分如果一次提取不完全,需将分离出的药渣重新返回动态提取罐再提取一次,在某种意义上,增加了劳动强度,增加了生产成本。

(2)生产过程复杂,技术要求高,对操作人员要求高。

(3)因物料过细,容易将植物淀粉、树脂、鞣质、植物蛋白一并提出,有时容易糊化,给后道工序分离杂质带来困难。

(4)动态逆流提取过程中,药材和溶媒均匀分散同步运动,不适用于比重相对较大、质地较硬的中药材,更不适用于动物药类材和矿物类药材。

(5)设备造价高,占地面积大,需要人员多,维修费用大。

3各种类型的连续逆流提取设备

连续逆流提取装置按传动机构形式划分,主要有螺旋推进式、平转式和拖链式等。其中,应用较广泛的是螺旋推进式逆流提取设备和罐组式逆流提取机组。

3.1螺旋式连续提取机组

我国20世纪80年代由哈尔滨某研究所设计出了“螺旋式连续逆流提取机组”样机,后来陆续也出现了类似的“螺旋式连续逆流提取机组”以及“多级槽式连续双逆流浸出机组”,之后又出现“螺旋式连续双逆流超声波提取机组”,这些提取机组可统称为“管式螺旋连续逆流提取机组”。其共同特点是设有一个带夹套的管式螺旋输送机,物料从设备的一端连续加入,通过螺旋叶片的运动将其推向另一端,溶剂则从另一端加入,流向中药材进料的一端,期间固体物料完全浸泡在溶剂中,同溶剂呈逆向流动,使有效成分能尽可能溶出。虽然该技术所需的溶剂剂量小,提取液浓度高,能节省浓缩所需的能源,但固体物料和溶剂缓慢对流的返混现象比较严重,相对运动速度缓慢,降低了提取的效率。

螺旋推进式连续逆流提取设备的主体结构(图1)由螺旋定量送料器和螺旋结构浸出舱(带加热夹层)、连续固液分离器、连续排渣器、溶媒定量加入器及传动机构等组成。

图1 螺旋推进式连续逆流提取设备的结构

该设备具有如下技术特点:

(1)针对不同品种物料,设计不同倾角的浸出舱和多种推进方式的螺旋体,满足了物料平稳均匀运动的要求;

(2)螺旋结构分为单螺旋和双螺旋结构,双螺旋结构在生产工艺、提取效率和处理能力等方面更优于单螺旋结构;

(3)一体化连续固液分离器位于浸出舱低端,实现了固体物料和提取液的高效分离,主要包括螺旋滤网、旋转滤网、超声滤网及旋转超声滤网等几种形式;

(4)一体化连续排渣器位于浸出舱高端,经过配套的残渣挤压器、盘式物料蒸发器及冷凝器等进一步处理形成干残渣,并回收有机溶媒。

3.2平转式连续提取器

平转式连续提取器主要由转动体(转子)、假底(活络筛网)、轨道、提取液收集格、喷淋装置、传动装置等组成,整个设备由外壳密封。该设备是以平转式植物油浸出器为原型改造而成的,实现了从投料、提取到出渣的连续化逆流提取,并实现自动化控制。然而,物料与溶剂采用喷淋式断续接触,使溶剂溶解溶质后所产生的渗透压难以不停地向周围扩散,因此降低了提取的效率。

3.3拖链式逆流提取设备

王玉祖[2]发明研制出的新型拖链型连通器式连续逆流提取设备(图2)是一种适合天然产物成分浸出提取的方法。这种提取设备的特征,在于其一组闭合环形的拖链型连续逆流浸出提取装置相互之间,以出料口与进料口连接组成连通器各个装置的上部进料口和出料口,最低部位有残液出口,最高部位有排气口。

1—出液口 2—投料器 3—进料口 4—提取器5—拖链 6—从动链轮 7—主动链轮 8—排气口9—出料渣口 10—进液口 11—卸料式离心机 12—湿渣罐13—冷凝管 14—加热夹套 15—残液出口

在提取的过程中,固体物料在润料机中浸润后,经湿料储罐的进料口缓慢加入到第1个装置内,在拖链的推动下缓慢运动后进入第2个装置。继续重复第1个装置中的过程,依此类推。提取剂自储罐经流控制器加入最后一个装置的进液口,与物料运动的方向相反,且与物料形成逆流提取。拖链式连续动态逆流提取设备具有很多优点:(1) 采用了连通器原理,省去了输液泵高位计量罐等装置;(2)成本较低;(3)各装置之间的平面布置灵活,根据情况可以设计成直线型、曲线型等;(4)无需从高到低排列,降低了整机的高度等。其缺点在于不利于大批量生产和不方便对拖链进行清洗。

3.4罐组式逆流提取机组

罐组式逆流提取技术是在多个提取单元之间,通过药材和溶剂的合理浓度梯度排列和相应的流程配置,结合物料的粒度、提取单元数和提取温度,以循环组合的方式对物料进行提取的方法。该技术主要利用了固液(药材与溶剂)两相中有效成分的浓度差,逐级将药材中有效成分溶出扩散至起始浓度较低的提取溶剂中,达到最大限度地转移药材中有效成分的目的。

目前,实验室主要采用锥形瓶或烧瓶模拟罐组式逆流提取小试实验。适合工业化生产的罐组式逆流提取设备出现于20世纪90年代初,首先出现的是外循环动态提取罐,其特点为外加热、外循环动态提取,排渣口设有滤网、滤板,起过滤作用。进入21世纪后,对罐组式逆流提取设备的研究也逐渐增多。先后提出了多段罐式连续逆流提取机组、中药逆流连续浸出机、三级四罐式中药逆流浸出机、中药材的动态逆流提取装置等。目前,较为常用的是外循环式罐组逆流提取机组(图3)。该提取机组一般由4~9个单元罐组成,以5个单元罐为例,成套设备由A~E共5个相同的动态循环提取单元组成,通过总管K连接。提取单元A由提取罐2、储液罐3、循环泵6、阀门4、5、8、管道1、7等组成。循环泵6的进口通过进液管道7与储液罐3的底连接,循环泵6的出口通过阀门4、5分别与提取罐2的下封头和总管K连接,提取罐2的上封头通过管道1与储液罐3连接,储液罐3通过阀门8与总管K连接,管道连接可采用市售卡箍式快装接头,便于拆卸和清洗。

1—管道 2—提取罐 3—储液罐 4、5、8—阀门 6—循环泵7—管道 A、B、C、D、E—动态循环提取单元 K—总管

4连续动态逆流提取技术和设备的发展

近几年出现的槽式折流式连续逆流提取机、拖链式连续逆流提取设备、螺旋式连续逆流提取设备等的设备形状结构都是在一个平面内构成的,连续逆流提取的整机体积比较大、外观笨重,且螺旋式逆流提取设备较长,占地面积比较大,设备长而电机的最大功率有限,导致一部分物料无法带动,物料搅拌不均匀,提取率下降,这也是连续逆流提取技术至今没有得到很好推广的重要原因。

要想更好地发挥连续动态逆流提取天然产物的有效成分的优势,就需要结合其他方法,达到破碎细胞壁的效果。通常升高温度有利于提取,但提取温度升高,杂质的溶出率也相应增大,同时也容易破坏热不稳定成分。因此,就需要借助一些外界的机械效应、空化效应、热效应等来强化提取效率。对连续逆流提取的强化分为2种,一种是通过处理样品,使植物细胞破壁来提高连续动态逆流提取的效果,这种方法提取时间短、耗能较少;另一种是在动态连续逆流提取过程中添加各种物理场(如超声波、微波、电脉冲等)、外源温度、压力等作用,强化提取效率,可以大大缩短提取时间。目前,已研究出的有微波连续逆流提取装置、超声波强化连续逆流提取装置以及离心式连续逆流提取装置、电脉冲辅助逆流提取装置等。与其他现有分离技术中的一个(膜技术、高速离心及大孔树脂吸附技术等)或几个组合,可形成以动态连续逆流提取有效成分为核心的中药产业化技术体系。

4.1微波连续逆流提取装置

根据微波辅助提取的机理,可以考虑将微波发射装置安装到逆流提取器上,图4所示的是李晟等人[3]发明的微波逆流提取机,该设备是一种改进了的螺旋式连续逆流提取设备,其主要技术特征是主机滚筒上设有微波磁控管或中小微波发射管;主机滚筒呈V型设置,主机滚筒的两叉筒内腔中分别设有进料螺旋推进器和出渣螺旋推进器。设备采用了微波技术取代了传统的以蒸汽等热传导、热辐射由外向内传导热量的加热方式,克服了传统提取设备存在的加热不均、中心物料还没有被加热而外层物料已经糊化而造成的物料浪费等问题。

1—提取液出口 2—进料口 3—进料螺旋推进器4—变压器油箱 5—微波磁控管 6—清洗出水口 7—溶媒入口8—出渣螺旋推进器 9—出渣口 10—主机滚筒 11—支架

此外,李晟等人[4]还发明了一种环型微波逆流提取设备(图5),其包括机架、萃取筒、传输装置、微波加热系统。该设备的主要特点是萃取筒为首尾相接的环形管,萃取筒的外部设有微波加热系统,在萃取筒内设有传输装置,在传输装置上设有输送隔板。该结构新颖、紧凑、占地面积小,其占地面积仅为原设备的1/3~1/2。提取充分是微波能技术应用在植物提取技术方面的独特优势,对提高提取质量和效率都具有广泛的实用价值,适合制药、食品等行业工业化提取生产的需要,也适合作为科研院校及部门的提取研究设备。

1—溶媒入口 2—进料口 3—传输装置 4—提取液出口5—萃取筒 6—微波加热系统 7—机架 8—出渣口9—传输驱动装置 10—清洗出水口 11—液位显示器

刘刚[5]等发明了一种中药材提取的网带式微波连续逆流提取方法及其装置,其特征在于药材浸润后,以近水平方式运动进入溶剂,与溶剂做逆向运送,微波同时作用于溶剂和中药材,中药材与溶剂的相互运动过程经过不断反复挤压,最后挤压脱离溶剂,连续排出。溶剂由中药材排出方向进入,由中药材入口排出,与中药材反向运动。其特点:采用双层网带夹带中药材在溶剂中逆流运动,可以避免传统中药材溶剂罐煮过程中药材不能充分与溶剂接触,受热不完全的不足;连续提取的同时使用微波强化,提取效率高;与现有微波逆流提取设备相比,具有避免药材粘附阻塞、易于清洁和维护的优点。

4.2超声波强化连续逆流提取装置

连续逆流超声提取设备是将连续逆流和超声提取2种新工艺有机结合的产物。一方面,利用超声提取的加速介质质点运动、空化效应和超声振动均化作用,缩短了提取时间,提高了产品的得率;另一方面,采用连续逆流提取工艺将溶剂和药材饮片分别从设备两端连续加入,药材在机械力的推动下向出渣口方向运动,而溶剂从另一端(靠近出渣口一侧)加入,向药材运动的反方向流动,两者逆流接触,浓度梯度可以始终保持在较高水平,从而形成较大的传质推动力,药液出来即可达到较高浓度。从而使整个提取过程与传统提取工艺相比具有提取效率高、有效成分提取率高、出液系数小、提取速度快、大幅度节能等特点。连续逆流超声提取设备由喂送料系统、提取系统、提取溶媒控制系统、药渣处理系统、提取液处理系统、提取液浓缩系统、溶剂尾气回收系统等部分组成。连续逆流超声提取设备凝聚了超声提取、动态逆流提取、连续渣料挤压和蒸脱、连续自动渣液分离和过滤、动态循环蒸发浓缩、溶剂尾气回收等新技术,实现了全程连续化密封作业、自动控制、快速低温提取、浓缩等过程。与传统煮提工艺相比具有高效、节能、安全、环保等明显优势,但也存在投入高、占地大、不灵活、操作要求高等缺点。

王成东[6]发明了一种出液口带反冲机构的超声连续逆流提取装置(图6),其包括提取槽和传动机构。提取槽内置有螺旋送料机构;提取槽顶部的左边和右边分别设有物料进口和溶媒进口;提取槽底部的左边和右边分别设有出液口和出渣口,在出液口的上部设置有反冲机构的进气管;在提取槽的下部设置有若干个超声波发生器。

4.3离心式连续逆流提取装置

赵秀栩等[7]在研究了现有中药提取技术和设备后,对动态逆流提取设备的设计进行了改进,设计了离心式连续逆流提取装置(图7),该装置结合了渗漉式和浸渍式的混合方式,具有节能、浓度梯度良好、提取效率高、设备自动化程度高、体积紧凑、无需药渣脱水设备、适应多种药材形状等特点,可连续高效提取中药材有效成分。图中左部为渗漉提取、离心分离段,右部为浸渍逆流提取段。药材在螺旋推进器的推动作用下由下向上运动,最后进入离心装置。

1—提取槽 2—螺旋送料机构 3—物料进口 4—溶媒进口5—反冲机构的进气管 6—出液口 7—出渣口8—超声波发生器 9—传动机构 10—提取装置

该设备所使用的提取溶媒根据提取物的亲水性和亲脂性可选用水、乙醇、石油醚或其他挥发性有机溶剂。经预处理的药材由进料口进入提取器,药材在螺旋推进器的推动下,一边作旋转运动,一边沿提取筒体由低端向高端移动。溶媒从溶媒入口以喷淋方式进入离心装置的前部,药材在转动过程中与溶媒充分混合,保证了良好的浓度梯度。药材与溶媒在离心装置的后部被甩干,甩干后的药渣在螺旋推进器的推力和离心装置离心力的综合作用下从药渣出口排出。由离心装置分离出溶媒通过管道进入提取滚筒,并向下端流动与提取滚筒内的药材进行浸渍式提取,最后从出液口排出。在浸渍提取阶段,提取溶剂与药材形成运动方向相反的逆流提取过程。该设备吸收了渗漉式和浸渍式提取方式的优点,采用了连续逆流提取工艺与离心技术有机结合,设计独特,提取段可根据需要设置加热夹套对料液进行加热,加速有效成分的渗出过程,缩短提取时间。同时,该设备也可以附加上超声装置,利用超声波的空化效应进一步强化浸出效果。最后再对药渣离心甩干,进一步得到提取液,最大程度地节约了药材。对于不宜过分煎煮的药材可以改变提取段的长度,也可以通过调速器改变送料速度,以适应不同药材的提取工艺要求。药材提取过程在于外界隔离的状态下自行完成,可稳定地实现连续逆流提取工艺。所有接触物料的部分均采用卫生级不锈钢制造,便于清洗和维护。

4.4电脉冲辅助逆流提取装置

刘丹等[8]发明了一种脉冲电场辅助逆流提取葡萄皮渣多酚的装置,包括一个脉冲处理池及N个浸提单元,N≥1;脉冲处理池、N个浸提单元依次排列。N个浸提单元的上方设有溶剂注入口,脉冲处理池的下方设有提取液出口。工作时,首先将溶剂注入到第N个浸提单元,溶剂从被注满的浸提单元流向下一个浸提单元,最后经第1个浸提单元注入脉冲处理池。该发明还公开了上述装置实现脉冲电场辅助逆流提取葡萄皮渣多酚的方法,其解决了现有传统方法提取葡萄皮渣多酚耗时长、提取效率低、操作工艺繁琐的问题。

5连续动态逆流提取在中药提取中的应用

5.1对药材中黄酮类成分的提取

连续逆流提取技术在中药活性成分提取方面具有广泛的应用,文献调查了解,应用最为广泛的为黄酮类活性成分的提取。目前,黄酮类主要成分的提取方法包括有热回流法、水煎法及渗漉法等,其中以热回流法最为常用。但这些方法存在着提取率低、提取时间长、溶剂用量大、后续工段能耗大等缺点,将连续逆流提取技术应用于中药黄酮类活性成分的提取可大大提高提取效率。

戴晓燕等[9]分别采用三级逆流提取与三效逆流提取工艺模型的实验室模拟方法提取山楂中总黄酮,并与常规回流提取方法进行比较,结果显示三级逆流、三效逆流提取与常规回流提取相比,山楂总黄酮提取得率结果相近,但溶剂用量明显减少,提取时间也大大缩短,在节省提取成本的同时也保证了提取的质量,且对提取设备无过高要求,既适合推广应用于山楂黄酮类相关药品、食品的生产,也适用于实验室的中药成分提取。张毅等[10]研究了逆流提取多穗柯黄酮的最佳提取工艺参数,通过实验确定了逆流提取最佳工艺为:提取级数3级、提取温度100℃、提取时间40 min、提取料液比1:30,最终提取率可达88.26%。

5.2对药材中多糖类活性成分的提取

孙达峰等[11]采用连续逆流提取设备对白芨多糖进行提取,在料液比1:14、提取时间3 h、提取温度60℃的提取条件下,多糖提取得率可达90.5%,与传统的单罐二次提取法相比,白芨多糖提取得率提高8.5%,提取时间缩短3 h,且原料可减少提取水用量10 L/kg,具有节水、节能的优点。郭脉玺等[12]通过单罐单因素实验,正交设计分析了提取时间、提取温度和料液比对蛹虫草多糖提取的影响;设计了罐组式动态逆流提取装置,重点探讨了料液比和提取级数对多糖提取得率的影响。罐组式动态逆流提取虫草多糖的条件:提取时间150 min、温度90℃、料液比1:15和级数为5级,提取率88.8%,显著高于单罐提取率79.5%。结论:蛹虫草多糖的罐组式动态逆流提取工艺节省能源,生产时间缩短,提取率较高。

5.3对药材中皂苷类活性成分的提取

陈红专等[13]人以参皂苷Rb1、Rg1和Re的总提取率为考察指标,采用正交试验设计对人参超声逆流提取工艺参数进行了考察,确定了人参超声逆流提取工艺最佳条件是药材粉碎过30目筛,用70%乙醇,溶媒逆流体积流量与进料质量流量之比为8。结果显示优选的提取工艺科学合理,适于大规模生产。

易克传等[14]在中试条件下,通过单因素试验和正交试验考察了不同因素对绞股蓝皂苷提取得率的影响,从而探讨了动态连续逆流提取绞股蓝皂苷的最佳工艺。结果:动态连续逆流提取绞股蓝皂苷最佳条件为提取溶剂温度80℃、料液比1:35(g/m L)、提取时间50 min。在此条件下,绞股蓝提取物平均提取得率为33.95%,皂苷得率为8.9%。动态连续逆流提取绞股蓝皂苷具有生产连续性好、皂苷提取得率高、产品纯度高等优点。

5.4对药材中生物碱类活性成分的提取

黄鑫等[15]按L16(44)正交设计表设计试验,分别考察了提取时间、提取温度、固液比和乙醇体积分数4个因素的影响。结果:通过极差分析得出罐组逆流提取荷叶生物碱的最佳工艺条件为:提取时间25 min、提取温度80℃、固液比1:50、乙醇体积分数为70%。因此可以将罐组逆流提取技术应用于荷叶提取生物碱工程。

5.5对药材中酚酸类活性成分的提取

梁华伦等[16]研究了罐组式动态逆流提取工艺在丹参提取酚酸类成分中的应用,分别用罐组式动态逆流提取与传统单罐煎煮提取工艺进行了丹参提取,测定提取液中丹参酚酸B的含量,比较各项工艺的能耗。结果:罐组式动态逆流提取工艺与传统单罐煎煮提取工艺比较,其减少了有效成分的降解,节省了能源,缩短了生产周期。

5.6对药材中挥发油活性成分的提取

罗喜荣等[17]进行了罐组式动态逆流提取当归油的工艺研究,采用响应曲面法考察了提取温度、乙醇用量、提取时间对当归油得率的影响。确定最优提取条件:三罐式逆流提取、提取温度53℃、乙醇用量6.5 m L/g、提取时间46 min/罐,此条件下当归油得率为3.43%。

6存在问题及展望

中药动态逆流提取技术是一门新兴的技术,应用时间较短,目前它还存在一些不足,由于动态提取工艺较传统工艺增加了一些工序,从而使操作步骤和设备投资增加。例如,由于采用动态提取工艺提取出的总浸出物增加,因此在后续分离操作中必须增加设施,以保证固液分离的效果;动态提取对一些药材(如根茎类药材)浸出效果突出,但对另一些药材(如含淀粉多的药材)则需要采取后续的固液分离措施;动态提取用于单方药材的浸出方便简单,但用于复方药材的提取则需要摸索适合的条件。目前与动态提取相配套的便于自动化控制的设备、工艺操作还有待完善。此外,由于传统的中药提取大多采用水煎煮法,其提取温度、时间与动态提取工艺不同。因此,在将传统提取工艺改为动态提取时,应对其有效组分群进行等同性实验,以消除可能因提取方式改变而导致的质量差异。

6.1中药复方制剂提取中遇到的问题

文献报道研究表明动态逆流提取技术较适用于单味药材的提取,由于复方内各味中药的有效部位的溶出速率不尽相同,难以确定提取完全的指标,因此尚需进一步的研究。目前,国内制药企业的中药生产仍以复方为主,认为“动态逆流提取技术不适宜于中药复方制剂”的观点成为了制约该项技术推广的重要因素之一。但应该看到,在中药生产中广泛使用的是多功能提取罐,该装置对不同药材有效部位的煎出速率同样是不尽相同的,其煎出速率与药材的材质以及药材所含有效成分、有效部位的理化性质密切相关,任何一种提取方法都会受到这些因素的影响,这并不仅仅是动态逆流提取技术遇到的问题。因此,可以参考多功能提取罐的提取工艺研究中普遍采用的方法,以主要有效成分、有效部位以及出膏率为指标进行工艺参数的筛选,必要时可以与多功能提取罐的复方提取物进行化学成分的定性定量比较,甚至进行主要药效学的对比,以确定其提取效果的优劣[3]。

6.2中药生产综合自动化有待进一步提高

连续动态逆流提取的提取方式具有效成分提取率高、生产效率高且节约成本等优点。但是,连续提取过程中各阶段(如进溶媒、加热等)需要协调进行,以及设备之间的工艺关系复杂,需要駣取相对应的复杂控制系统和先进的控制策略才能保证正常运行。因此,需要综合自动化,以网络技术和数据库技术为支撑,实现管控一体化是自动化系统的更高形式。实现中药生产综合自动化对提高中药生产和管理的自动化水平也具有重要意义。

6.3动态逆流提取装置有待进一步改进和完善

近些年出现的槽式连续逆流提取机、拖链式连续逆流提取设备、螺旋式连续逆流提取设备等的设备形状结构都是在一个平面内构成的,连续逆流提取的整机体积比较大、外观笨重,并且螺旋式逆流提取设备较长,占地面积比较大,设备长而电机的最大功率有限,导致一部分物料无法带动,物料搅拌不均匀,提取率下降。这也是制约连续逆流提取技术发展应用的重要原因。虽然近些年出现了一些与其他方法相结合提高提取效率的技术,如微波连续逆流提取装置、超声波强化连续逆流提取装置以及离心式连续逆流提取装置、电脉冲辅助逆流提取装置等,但是动态逆流提取技术及装置的研究和应用还有待进一步研究。

6.4生产投入和运行成本问题

提取过程是一个复杂的系统工程,涉及的因素很多,如药材的前处理、溶剂的用量、提取过程的温度、时间、提取得率、有效成分含量、杂质含量、溶剂的回收、提取药液的过滤等包括生产操作控制、安全、清洗等方面。因此,不是一个简单的设备就能胜任的,往往需要一套完整的系统。连续动态逆流提取设备在中药提取过程中,可以连续化地进行提取生产、溶剂回收,既减少了过程中的损失和浪费,又能保证生产过程的安全性,减少了药渣对环境的污染,但是整套设备的投入往往较大,因此用户在选购设备时,除了考虑一次性投入外,还要重点考察设备运行的成本。

摘要：介绍了连续动态逆流提取技术及其原理、应用特点,综述了近些年动态逆流提取装置及其在中药制药过程中的应用情况,为今后更好地研究和应用这一技术提供了参考。

车身涂染工艺及其设备技术 篇9

(1) 空气喷涂法这是当今国内汽车涂装的中涂、面漆的主要涂布方法, 它的优点:涂料的雾化好、能喷涂各种液态涂料、适用于各种批量的涂装线及单个作业的修补涂装工场、喷涂的漆面质量较好及所用喷涂工具价格便宜等。可是其缺点也很突出, 过喷量大, 涂着效率低, 污染严重, 废物量大。

空气喷涂所面临的问题是必须大大地降低过喷量, 提高涂着效率。为适应环保要求, 降低涂装成本, 针对空气喷涂的缺点, 喷涂工具生产厂家开发成功和向市场推出了手提式空气雾化的静电喷枪和H V L P喷枪等各种改进型喷枪替代普通空气喷枪;采用高转速杯式自动静电喷涂机取代空气雾化的静电喷涂, 达到高的涂着效率和使劳动环境差的喷涂工序实现自动化。

手工操作式静电喷枪是利用传统空气喷漆枪的优良特性加上静电效果, 达到减少过喷涂量、提高涂着效率、涂装效率和喷涂质量的效果。随着技术进步, 供电方式改进为内部升压和内部发电等两种方式。内部升压式喷枪内部藏有高压升压电路, 由外部控制器供给低压电, 再产生高电压的方式, 由此电缆安全性提高。

上海大众汽车公司在轿车车身涂装线的手工喷涂工位, 普遍采用手提式静喷枪替代了传统手工空气喷枪, 取得良好经济和技术效果。过喷涂量少, 漆雾飞散少, 改善了手工喷涂环境, 喷漆室的格栅地板上粘漆明显减少, 油漆凝聚槽的漆渣减少, 每台车身节约中涂15%左右。近年还推出了环保喷枪, 它是利用大流量低压的压缩空气雾化涂料, 空气和涂料的压力小于0.07MPa, 低压枪的空气压力只有普通枪的1/5~1/3, 降低油漆消耗量5%左右。

(2) 电泳涂装法这是近30年来在汽车涂装中普及和技术更新最快的金属件涂底漆工艺。自20世纪60年代初, 阳极电泳涂装法成功地用于车轮、汽车车身涂装。1977年开发成功能成倍提高涂层耐腐蚀性的高渗透力的阴极电泳涂料和阴极电泳涂装法后, 又形成了阴极电泳涂装替代阳极电泳涂装之势, 至今采用阴极电泳涂装法涂底漆的汽车车身达90%以上。阴极电泳涂装工艺经近多年的不断完善, 现已成为汽车涂装中最成熟的涂底漆 (或底面合一涂层) 的先进技术之一, 阴极电泳涂料也正处于成熟的一代。

为适应日益严格的环保法规, 防止公害和降成本的要求, 阴极电泳涂料及其涂装工艺上将有以下的革新:通过原材料的成本分析、采购计划、制造工艺的合理化及产品的新配方等各种途径, 使电泳涂料在保证标准质量的基础上更廉价化。在保持现行的漆膜质量和操作性能不变的同时, 用这种涂料可降低涂装成本。开发采用无重金属、挥发性有机溶剂 (V O C) 含量低的和无高层空气污染 (H A P S) 的阴极电泳涂料。无铅阴极电泳涂料 (有的甚至不含锡) 在欧洲已有几条车身涂装线采用。为减轻大气污染努力降低挥发性有机溶剂V O C含量, 目标是降到零, 并消除H A P S。为节能和降成本, 开发采用低温短时间固化型阴极电泳涂料和低发烟、低油腻、低臭、低加热减量的阴极电泳涂料, 可降低烘干室的维护成本, 减少臭气, 改善操作环境和地区环境。根据汽车零部件对涂层性能的不同需要, 不断改善阴极电泳漆膜的性能。如为提高零部件的边角的耐腐蚀性, 开发边角覆盖型与厚膜型配合车用零部件的电泳涂装。采用超滤 (U F) 与反渗透 (R O) 配套装置, 实现电泳后清洗完全循环封闭, 进一步提高电泳涂料的利用率, 减少纯水量。

(3) 水性涂料的静电涂装工艺汽车涂装的挥发性有机化合物 (V O C) 排放量要达到越来越严的环保法规的要求, 主攻方向是中涂和面漆, 因底漆几乎实现了水性电泳漆化, 据资料介绍, 中涂层涂料的V O C释放比率约占汽车涂料V O C总排放量的25%, 汽车面漆的V O C释放比率约占60% (其中金属闪光底色漆占40%, 罩光清漆占20%) 。为适应环保的要求, 进入20世纪90年代以来, 欧美等国汽车车身涂装线都采用水性中涂和水性底色漆, 日本也都采用水性中涂、面漆。我国现今采用的汽车中涂面漆仍是传统的有机溶剂型涂料。为保护环境, 汽车中涂和面漆实现高固体份化、水性化和粉末涂装无害化是势在必行的。高固体份涂料还可采用常规的涂装方法及设备进行涂装。可是水性涂料和粉末涂料无法采用常规的涂装方法及设备进行涂装。采用水性涂料可望大大减少中涂和面漆的V O C, 但因水性涂料本身是导电的, 因此要求开发一种在涂装线上使用水性中涂和面漆的静电喷涂生产技术, 仍应保持常规高速杯式自动静电喷涂的质量和涂着效率。

车用修补涂装中的设备

汽车喷漆不但能起到美观的作用, 而且还能保护车身。因为汽车常常是在潮湿和灰尘的恶劣环境中运行, 喷漆可以防止金属件被侵蚀, 延缓塑料件的老化, 同时汽车商还常常通过喷漆达到其设计风格, 让汽车外型更美观, 带来更多的商业价值。而车身漆面一旦破损, 便需要一系列非常专业的设施与技术进行修复, 喷漆烤漆房就是车身漆面修补过程中一项重要设备。在修补过程中所用的修补涂料是指对汽车车身原厂漆进行重新修补而用的涂料。

(1) 汽车修补涂装前表面预处理设备预处理的目的是去除被涂件所带的异物, 如氧化皮、锈斑、油脂等, 提供适合于涂装要求的良好基底, 如磷化、氧化、钝化, 以保证涂层具有良好的防腐性能和装饰性能。预处理设备主要分为浸渍式、喷射式。主要由槽体、槽液加热系统、通风系统、槽液搅拌系统、磷化除渣系统、油水分离系统等组成。其中, 磷化除渣和油水分离装置是关键系统, 磷化除渣有沉降法、旋液分离法、斜板沉淀法、袋式过滤法、板框压滤机等常用方法。油水分离主要有:吸附法、超滤法、热油分离法和离心法等。目前, 国内、外汽车厂大部分采用喷-浸-喷相结合的预处理方式。

(2) 车用修补涂装设备目前我国各汽车维修单位对车身表面油漆的修补涂装多采用单车手工作业。为了保证车身表面油漆质量, 一般使用汽车喷漆烤漆房设备。喷漆烤漆房有多个厂家生产, 分大、中、小三种型号, 大型可适用于团体大客车, 中型可适用于中巴旅行车, 小型适用于轿车, 当无小型设备时, 大中型也可代用。

(3) 机械化的输送设备机械化的输送设备主要分为空中输送和地面输送两大类。空中输送有普通悬挂输送机、双链式悬挂输送机、轻型悬挂输送机、积放式悬挂输送机、自行葫芦输送。地面输送有地面反向积放式输送机、滑橇输送机、坦克链式输送机、普通地面输送机。机械化设备的作用是在整个涂装生产线中起着组织协调作用。

新涂装材料的应用

新涂装材料的应用是涂装技术进步的先导, 在不断满足涂层性能要求的前提下, 始终以应用可减少公害、降低涂装成本的材料为主要发展目标。由生物可降解性活性剂配制的脱脂剂、无镍磷化液、无亚硝酸盐磷化液、无铬钝化剂、低温脱脂剂 (处理温度43℃) 、性能与常规相同的低温 (35℃) 少渣比常规低 (10%~30%) 磷化液、无铅无锡阴极电泳涂料及低温固化 (160℃10m i n) 、低加热减量 (4%以下) 、低V O C挥发量 (0.4%~0.8%) 型阴极电泳涂料在欧美及日本已经推广应用多年。在北美和欧洲, 可替代传统中涂的二次电泳涂料已经开始应用。

在欧洲, 有些汽车公司已经在近几年新建涂装线上全部采用水性涂料, V O C排放量已低于法规要求的35g/m2 (德国TA-Luft, 1995年) 。从20世纪90年代开始, 所有新建涂装线底漆全部采用了电泳底漆或粉末涂料, 中涂采用水性涂料或高固体分材料, 面漆采用水性底色加高固体分清漆。目前, 粉末清漆已经开始应用于轿车的车身涂装。继粉末罩光漆工业化应用后, 粉末金属底色也已经商业化。在北美, 粉末中涂已经工业化应用多年, 同时水性面漆底色近几年普及得非常快, 高固体分中涂和面漆应用也相当普遍。欧美的紫外光 (UV) 固化涂料在汽车涂装中的应用技术已经接近成熟。日本也在积极开发和推广水性涂料、高固体分及超高固体分罩光漆。

随着全球环境的不断恶化, 我国必须大幅度提高汽车涂层的耐酸雨性能和抗擦伤性能。近几年来, 减小车身内外表面电泳底漆膜厚差的高泳透力、低颜料分的电泳涂料、耐酸雨和抗擦伤面漆、多色中涂和采用粘度控制技术涂料等得到普遍应用。我国几大汽车公司在漆前处理材料和电泳漆的应用方面与国际水平相差不大, 但由于应用水性中涂和水性面漆必须使用专用设备, 因此提高了涂装成本。尽管国外独资及合资企业具备在国内生产水性中涂和水性面漆的能力, 但汽车涂装中涂和面漆仍采用传统的中低固体分溶剂型涂料, 涂装V O C排放远落后于欧洲。

汽车涂装工艺及其设备技术的发展动态

近10多年来, 涂装工艺及设备的进步主要体现在环保型涂装材料的应用, 减少废水、废渣的排放, 降低成本, 优化汽车生产过程等几个方面。由于涂装材料的进步, 车身涂层体系的设计也有了革命性的进展, 几种典型的新涂装体系及新技术已经或即将用于工业生产。我国目前的涂装工艺及设备总体相当于欧美10年前的水平, 有些企业在新涂装线上采用了一些当今国际先进水平的新设备。

1. 逆过程工艺

在车身外表面先喷涂粉末涂料, 待热熔融后再进行电泳涂装, 随后粉末/电泳涂膜一起烘干。使用这种工艺可减少约60%的电泳涂料用量, 用厚度为70μm的粉末涂层替代车身外表面的电泳底漆和中涂层, 取消了中涂及烘干工序, 从而节省了材料和能源费用, 降低了V0C排放量。二次电泳工艺采用两涂层电泳材料, 用第二层电泳 (35~40μm) 替代中涂。电泳工艺自动化施工稳定可靠性高, 一次合格率高, 材料利用率高, 设备投资少 (不需空调系统) , 因此可节省48%的费用, 减少了维修频次及传统中涂的漆渣和VOC排放。

1. 一体化涂装工艺 (三涂层概念)

采用与面漆同色的功能层 (15μm) 替代中涂, 功能层与面漆底色间不需烘干, 取消中涂线, 在提高生产效率的同时, 大幅降低了VOC排放量。

2. 敷膜技术

敷膜技术是预制一种适应于热成形的面漆涂膜, 其经热成形后的产品的面漆性能和外观与传统的烘烤喷涂涂膜非常相近。该技术主要应用于塑料件生产, 采用“夹物模压”或“内模”工艺将预制好的复合涂膜在塑料件浇注成形的同时完成成形并与塑料件熔为一体, 得到无缺陷的涂装覆盖件。车身骨架采用传统冲压焊装工艺制造, 涂装车间只对车身骨架进行涂装, 面漆采用粉末喷涂技术。由于车身骨架外露面积较小, 所以面漆颜色不必与覆盖件相同, 深浅各一种即可。由于大面积的覆盖件都是采用敷膜技术制造的塑料件, 颜色有上千种, 因此大大简化了车身涂装工艺, 在降低涂装成本的同时, 使涂装的V O C排放达标, 并低于欧洲排放法规的要求。

3. 车身涂装P2 Zero概念

所谓P2 Zero概念就是零排放油漆车间。其主导思想是在满足苛刻的环保要求和用户质量要求的前提下, 减少三废处理的成本, 减少油漆车间操作成本和简化油漆工艺。车身钢板的防腐底漆在制成零件前进行涂覆, 进入油漆车间的车身不需再涂底漆, 只喷涂一道粉末底色和一道粉末罩光。目前, P2 Zero概念已经实破了传统的概念, 不仅彻底解决了汽车涂装造成环境污染的难题, 而且在不降低汽车功能的前提下大幅度降低了汽车的制造成本, 因此可最大限度地减少工艺等待时间, 取消了传统的调漆间, 工艺调整更加灵活, 从钢板到涂漆前车身的生产过程取消了防锈工艺, 彻底消除了传统涂装焊缝及空腔结构防腐性差的问题、节省了涂装车间面积, 降低三废处理费用, 无需漆渣系统及废漆处理系统, 无喷漆室排气, 空气污染和固体废料趋于零, 无液体排放, 涂料制造及使用效率大于95%。

论电力配网调度管理实践及其技术 篇10

一、电力配网调度管理的基本要求

(1) 生物界中人类的创造力是最强大的, 因此在任何一个项目中, 都会强调以人为本的理念, 然而电力配网调度管理中也是需要以人为本为中心, 来完成管理的工作。对于专业和技术性都很强的电力配网调度管理工作中, 对工作人员的各方面要求也是很高。在管理工作中, 需要其工作人员具有极高的职业道德和素质, 对自己负责范围内的电力配网系统做好管理, 遇到事故发生要立即采取处理措施。电力配网调度管理会根据不同范围来制定出实际管理要求。电力配网调度的工作人员需要严格的按照上级的要求, 结合管辖区的实际状况, 遵守各项法律法规, 服从上级下发的命令和指挥。例如:正在值班的电力配网调度工作人员, 收到了上级的指挥命令, 收到指挥命令之后, 需要在遵守国内相关的法律法规下, 对收到的指挥命令, 进行仔细的记录、审核和实行。如果发现上级下发的指挥命令是不正确的, 需要立即反馈给上级, 等待上级的重新安排, 不能进行私自的改动。上级接收到工作人员的反馈之后, 需要马上审核作出决策, 该指挥命令是否还要继续的实行。如果上级要求对这个项目继续实行, 在一般情况下, 工作人员是需要服从上级的指挥命令并且将任务完成, 但是这个项目如果会对工作人员的生命安全和电力系统安全带来一定的威胁时, 电力配网调度人员是可以对这项指挥命令进行拒绝的, 需要将拒绝的说要说明, 把错误纠正之后上报给相关的管理部门。

(2) 值班的电力配网调度人员, 在工作中需要坚持严格谨慎的态度。严格遵守岗位中的各种制度。例如:值班制度、换班制度和管理制度等。电力配网调度管理人员要求具有丰富的专业知识、技能和高尚的职业道德。针对电力配网调度的整体目标, 制定出相应的计划, 让各个配网之间协调, 在最小的影响下把电力配网调度的工作任务完成。电力配网调度管理人员在工作之前, 都需要经过企业的筛选, 再进行专业的技能培训, 将全部专业技能都掌握之后, 经过严格的考核之后, 合格的员工才可以上岗进行工作。工作中, 电力配网调度管理人员可以经常开展员工经验的交流活动, 利用各种途径将电力网配调度管理人员的工作水平提高。电力配网调度管理人员, 在没有接到上级的指挥命令之前, 是不能对任何运行方式进行改变和随意操作, 如果发现有设备会对人员的生命安全带来威胁, 要立即的上报给相关的管理人员。在地调的允许范围内的设备, 需要获取该值班调度人员的认可之后, 才能对电力配网调度的运行方式进行改变。

二、电力配网调度管理的操作要求

(1) 操作电网系统中的倒闸时候, 需要严格按照规范来进行, 对范围进行划分到每个操作人员的管理中, 将责任明确制, 这样更能够在管理中取得明显的效果, 也方便管理。 (2) 为了避免倒闸的操作错误, 调度工作人员需要按照操作票来进行。 (3) 电力配网系统在出现事故的时候, 处理中故障设备的电源已经断掉, 维修人员抢修完成后, 恢复电源进行送电, 需要按照暂时性的操作方法填写操作票。 (4) 按照操作票操作的时候, 工作人员发现有异常出现, 要立即停止, 将实际情况上报给上级, 不允许随意修改操作方法。 (5) 值班的调度人员, 要让现场的执行人员完全了解到操作图, 在一些情况下, 调度人员需要对施工人员提出注意的细节问题。 (6) 上级没有批准的时候, 调度人员不能在自己管理的范围之外进行任何操作, 在遇到对人员生命安全有危险的时候, 需要值班人员根据相关规定立即采取解决措施, 处理之后需要向上级部门进行报告。

三、电力配网调度中的事故管理

电力技术水平的限制和配网调度的特殊性, 都会引起电力配网调度中发生事故。如果出现配网的事故后, 事故的单位需要立即向值班调度人员简要说明事故的原因, 将事故发生的范围和会受到的影响及时汇报。如果发电站等系统出现了运行异常情况, 对地级调度系统产生影响的时候, 发电站的调度值班人员要及时和地级调度值班人员联系, 向其报告事故的详细情况, 尽量在短时间提出解决措施, 降低配网事故的损失。

四、结语

电力系统运行的安全、稳定和效益性是受到电力配网调度管理的直接影响, 同时也牵扯到人们的生活水平与社会经济的发展。在电力配网调度管理工作中需要坚持以人为本的理念, 按照要求进行操作, 确保施工人员的生命安全与系统的运行安全。

参考文献

[1]李杰, 杨慎涛.论电力配网调度管理实践及其技术[J].低碳世界, 2013, (4) :27-28.

[2]张辉, 孙兴波, 张峰等.探析电力配网调度管理实践及其技术[J].电子制作, 2013, (18) :177.

电力系统继电保护技术及其应用 篇11

电力作为当今社会的主要能源，对国民经济的发展和人民生活水平的提高起着极其重要的作用，现代电力系统是一个由电能产生、输送、分配和用电环节组成的大系统，电力系统的飞速发展对电力系统的继电保护不断提出新的要求。近年来，电子技术及计算机通信技术的飞速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力，如何正确应用继电保护技术来遏制电气故障，提高电力系统的运行效率及运行质量已成为迫切需要解决的技术问题。

2 继电保护发展的现状

20世纪60—80年代是晶体管继电保护技术蓬勃发展和广泛应用的时期 70年代中期起。基于集成运算放大器的集成电路保护投入研究，到8O年代末集成电路保护技术已形成完整系列，并逐渐取代晶体管保护技术。集成电路保护技术的研制、生产、应用的主导地位持续到90年代初。与此同时，我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究。高等院校和科研院所起着先导的作用，相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置1984年原东北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面。关于发电机失磁保护、发电机保护和发电机一变压器组保护、微机线路保护装置、微机相电压补偿方式高频保护、正序故障分量方向高频保护等也相继通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路保护装置为电力系统提供了新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。此时，我国继电保护技术进入了微机保护的时代目前，继电保护向计算机化、网络化方向发展，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务，也开辟了研究开发的新天地。随着改革开放的不断深入、国民经济的快速发展，力系统继电保护技术将为我国经济的大发展做出贡献。

3 电力系统中继电保护的配置与应用

3．1 继电保护装置的任务

继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于：在供电系统运行正常时，安全地、完整地监视各种设备的运行状况，为值班人员提供可靠的运行依据：供电系统发生故障时。自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分，保证非故障部分继续运行： 当供电系统中出现异常运行工作状况时。它应能及时、准确地发出信号或警报，通知值班人员尽快做出处理。

3．2 继电保护装置的基本要求

(1)选择性 当供电系统中发生故障时，继电保护装置应能选择性地将故障部分切除，首先断开距离故障点最近的断路器，以保证系统中其他非故障部分能继续正常运行。

(2)灵敏性、保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量，在继电保护装置的保护范围内。不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样，保护装置均不应产生拒绝动作：但在保护区外发生故障时，又不应该产生错误动作。

(3)速动性，是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度，加快系统电压的恢复，从而为电气设备的自启动创造了有利条件，同时还提高了发电机并列运行的稳定性。

(4)可靠性，保护装置如不能满足可靠性的要求。反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性，必须确保保护装置的设计原理、整定计算、安装调试正确无误：同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效，以提高保护的可靠性。

3．3 保护装置的应用

继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等．用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用，对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护，但仅在断路器合闸的瞬间投人，合闸后自动解除。另外，还应装设过电流保护，对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括：①线路保护：一般采用二段式或三段式电流保护，其中一段为电流速断保护．二段为限时电流速断保护。三段为过电流保护；② 母联保护：需同时装设限时电流速断保护和过电流保护；③主变保护：主变保护包括主保护和后备保护，主保护一般为重瓦斯保护、差动保护，后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护；④ 电容器保护：对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。随着继电保护技术的飞速发展，微机保护的装置逐渐投入使用。由于生产厂家的不同、开发时间的先后．微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面，但基本原理及要达到的目的基本一致。

4 继电保护装置的维护

值班人员定时对继电保护装置巡视和检查，并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中．发现异常现象时，应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制。做到每个盘柜有值班人员负责，做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作，一般只允许接通或断开压板，切换开关及卸装熔丝等工作，工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。做好继电保护装置的清扫工作，清扫工作必须由两人进行，防止误碰运行设备。注意与带电设备保持安全距离，避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次。每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及设备查评：检查二次设备各元件标志、名称是否齐全：检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉、动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤：检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好：检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动：检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好：配线是否整齐．固定卡子有无脱落：检查断路器的操作机构动作是否正常根据每年对继电保护装置的定期查评，按情节将设备分为三类：经过运行检验．技术状况良好无缺陷，能保证安全、经济运行的设备为一类设备；设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷，但尚能安全运行，不危及人身、设备安全为二类设备 有重大缺陷的设备，危及安全运行。出力降低．“三漏”情况严重的设备为三类 如发现继电保护有缺陷必须及时处理，严禁其存在隐患运行，对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐，有利于今后对其检修工作。

5 电力系统继电保护发展趋势

继电保护技術向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化方向发展。随着计算机硬件的飞速发展，电力系统对微机保护的要求也在不断提高。除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其他保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等，使微机保护装置具备一台PC的功能。为保证系统的安全运行，各个保护单元与重合装置必须协调工作，因此，必须实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可行的，在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下。保护装置实际上是一台高性能，为了测量、保护和控制的需要，室外变电站的所有设备，如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆投资大，且使得二次回路非常复杂，但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置，就地安装在室外变电站的被保护设备旁，将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后，通过计算机网络送到主控室，则可免除大量的控制电缆。

6 结语

随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步，继电保护技术的发展向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展，这对继电保护T作者提出了新的挑战，只有对继电保护装置进行定期检查和维护。按时巡检其运行状况，及时发现故障并做好处理，保证系统无故障设备正常运行，提高供电可靠性。

参考文献

1 王翠平．继电保护装置的维护及试验[J]．科苑论坛，2003(4)

2 严兴畴．继电保护技术极其应用[J]．科技资讯．2007(6)

中国美容医疗设备及其技术进展 篇12

Beijing Radio and Television University

引言

有专家称中国美容业正在成为继房地产、汽车、电子通讯、旅游之后第5大消费热点,具有良好的行业发展前景和发展空间,巨大商机已经凸现。目前我国美容业从业人员总数约1120万人,是第三产业中就业人数最多的行业。2008年中国美容类产品需求量已超过日本、韩国,居亚洲第1位;在世界排名是第3位,仅次于美国、法国。据不完全统计:2005年中国医疗美容人数突破100万人,并以每年200%的速度增长,2010年医疗美容人数达到370万人。

2009年,全球美容医疗设备市场总销售收入为18亿美元,2010年为20亿美元。其中,美国约占60%的份额。据国际市场调研机构Frost&Sullivan公司最新预测,2016年,全球美容医疗器械市场的销售收入将达到49亿美元。BCC Research的新报告书预测医疗用美容设备全球市场在2015年之前将以7.4%的CAGR(年间复合成长率)扩大。中国人口众多,随着人们生活水平提高,城市化程度加快,医疗美容方面的需求会不断加大,以此估算中国的医疗美容业将有巨大发展空间,而美容医疗设备未来市场容量将非常可观。

has also continued to increase,so that the medical aesthetics industry is very dynamic now,correspondingly the future market volume of the related equipment and technology

1 医疗美容定义及所使用的设备分类

医疗美容是指通过使用手术、药物及物理等手段,以达到改变人体外部形态、色泽及部分改善其生理功能,进而增强人体外在美感为目的的修复和再造性美容。医疗美容可以说是医学、美学与美容技艺三者相结合的产物,由多种临床与某些非临床知识相互交织而成,并以应用为特征的医学新学科。医疗美容包括重睑形成术、假体植入术、药物及手术减肥、隆胸、瘦脸、纹眉、去除眼袋、美下颌、隆鼻、除皱、穿耳洞、面部轮廓改进、除疤痕、处女膜修复等项目。

从事这些医学美容项目所需设备很多,包括医疗整形手术器械及设备(面部整形、眼部美容、口腔整形、胸部整形、雕塑吸脂、妇科整形、男性整形)、手术耗材、敷料、消毒产品、医疗整形材料、功能性康复仪、理疗仪、保健仪器、手术床、多功能护理设备、激光美容仪器、美体瘦身仪、脱毛仪器、光子、离子、皮肤分析检测仪器、口腔美容产品及器械、中医美容技术及治疗仪等。

为加强医疗美容机构准入管理,保证医疗美容服务的质量和安全,促进医疗美容健康发展,2011年5月卫生部委托中国整形美容协会对卫生部2002年下发的《美容医疗机构、医疗美容科(室)基本标准(试行)》进行修订,形成《美容医疗机构、医疗美容科(室)基本标准(2011版,征求意见稿)》。其中对美容医疗机构所应配备的设备有如下描述:(1)医疗美容外科电动吸引器、心电监护仪、体外除颤器、麻醉机、自动血压监测仪、血氧饱和度监测仪、双极电凝器、美容外科手术相应的各种手术器械;(2)医疗美容牙科超声波洁牙机、光固化机、牙髓活力测定仪、牙齿漂白治疗仪、高频电刀治疗仪、比色仪、口腔内窥镜、X光牙片机、口腔全景X光机、牙科种植机、清洗设备、牙科高压蒸汽灭菌设备;(3)医疗美容皮肤科离子喷雾器、激光治疗仪(包括激光色素病治疗仪、激光血管病治疗仪、激光脱毛仪、激光除皱仪)、光子治疗仪、射频治疗仪、电离子治疗仪或微波治疗仪或高频电治疗仪或超高频电治疗仪中具备一种以上、液氮冷冻治疗仪、皮肤磨削机、文眉机、超声波美容治疗仪;(4)其他氧源、抢救车、雾化吸入器、血液分析仪、尿液分析仪、自动生化分析仪(150测试/h)、酶标分析仪、离子分析仪、显微镜、冰箱、离心机、恒温培养箱、器械柜、紫外线消毒灯、高压灭菌设备、X光机、无影灯、毒麻药品保险柜、洗手设施;(5)与开展医疗美容项目相应的其他设备。

2 常用美容医疗设备介绍

从20世纪90年代开始,医学、化学、电学、光学等领域的技术、设备开始进入美容业,美容医疗仪器是高科技时代诞生的产物,其研发、生产无不浸透着科技的创新与发展,经历多次更新换代,其效果日臻完美。

2.1 负离子美容器

负离子美容器是采用超声波负离子雾化技术,将水转化为雾气,同时释放大量负离子。可使毛孔张开并促进血液循环,达到日常面部美容最有效的补水,真正起到营养和深层洁净的作用,对于面部有青春痘、黑头的肌肤做到彻底清洁保养。

2.2 光子嫩肤仪

光子嫩肤仪是一种拥有宽光谱特殊波长的强脉冲光子专利技术产品。它在血管性和色素性病变方面的治疗效果已得到社会的广泛认可。进行光子嫩肤4~6次治疗之后,可以得到令人满意效果。光子嫩肤还可以除去皱纹,治疗皮肤出现的红斑,具有整体均匀的美容效果。

2.3 香熏理疗仪

香熏理疗仪通过超声振荡方式把加入的植物精华、中药雾化、完全分解,然后释放出大量的蒸汽,配合精油和中药成分,使人体表皮容易吸收,可快速减肥去脂、香肤美体、驱风祛湿、治感除疲、提神醒脑、壮阳补肾,减缓皮肤老化,轻松排废,腑脏器官的负担减轻。

2.4 碎脂机

碎脂机是一种新型减肥瘦身仪器。它能模拟人的揉捏、拍打、震动、捶打、按压、推拿、指压等按摩运动,并能深入肌肉产生高速微震动,通过消耗过多的脂肪和热量,从而使松弛的肌肉紧绷起来。

2.5 超声波美容柔肤仪

该仪器结合超音波振动与诱导电压的双效作用,能为最深层的毛细孔进行清洁和营养导入,还能进行细致地按摩。它能使人体肌肤活跃起来,并对祛除皱纹和黑斑有明显效果。

2.6 脂肪抽吸系统

脂肪抽吸系统用于脂肪抽吸手术,由3个部分组成:刮吸头,负压作用下,刮碎的脂肪组织经此孔被吸除;导管,应为透明的硬质硅胶管或塑料管,能够随时察看吸出物的色彩和状态;负压吸引机,普通吸引器的负压能达到或接近1个大气压即可。吸脂手术前应根据客户的情况设计吸脂方案,制定合理的吸脂剂量。目前开展的注射器脂肪抽吸术,是采用注射器进行脂肪抽吸术,是用注射器代替真空泵的吸引原理,以注射器回抽产生的负压进行脂肪抽吸的一项技术。

2.7 激光美容设备

激光美容设备有很多,应用范围也很广,如像素激光治疗仪、激光脱毛设备、美肤激光系统等。像素激光治疗仪是把每个脉冲激光分成近百个微激光脉冲,当这些微小的激光束作用于皮肤表面上时,那些分布密集的小点(点阵)看上去好像成像的“像素”,因此而得名,其输出的高能量、特定波长激光作用皮肤的疤组织,能穿过表皮角质层直达胶原层,对皮肤的影响小而治疗效果显著。

2.8 人体成分分析仪

人体成分分析仪是一款被公认为健康产业划时代的产品:它以统计为基础,测量人体成分,如脂肪、体重、BMI(身体质量指数)、非脂肪量等各项健康指数,有效指示身体健康状况。通过人体成分分析仪软件系统,可以为客人找到身体状况改善的轨迹,从而制定新的节食和运动计划,同时自动在客人身体分析数据的基础上为客人提供建议和知识。

2.9 磨骨机

磨骨机主要用于下颌角磨骨手术,在口腔内侧接近下颚角的位置切开,从口腔内将面部皮肤和肌肉翻开,将肌肉与骨膜进行分离,把需要手术的骨头部位暴露出来,根据设计的磨骨量,画出磨骨线,用长柄摆动锯,按照磨骨线截除下颌角,一般可以弧形截除3~4cm长、1~2cm高的范围,修平磨骨后的棱角。如果患者颊部较为肥大,可以同时去除部分内层咬肌,或者向外侧稍加分离去除部分颊脂垫。要注意保护神经血管和截骨对称。磨骨机是专门针对去骨手术而设计的,根据手术医生习惯配置以磨骨为主的旋转锉磨骨系统;以截骨为主的摆动锯、往复锯(锉)、弯钻等专业的配套器械,可以根据去骨量来决定用磨还是用锯的方式来解决,磨骨机还综合冷光源、注水降温恒力泵和各式配套拉钩、分离器等,该设备对于手术成功及手术速度起到相辅相承的作用。

3 现代医疗美容新技术

近年来,医疗美容技术发展十分迅猛,新概念、新技术层出不穷,本文收集一些较为流行、有潜力的新技术供大家参考。

3.1 再生型医用植入技术

再生型医用植入器械属于多学科交叉、知识密集、资金密集型的高技术产业,属于第三类医疗器械(植入医疗器械),进入门槛较高。医用植入器械可作为病变组织或器官的替代品。该技术是通过交联固定及多方位除抗原等一系列技术从天然生物中提取原料,即所谓“细胞支架”,它根据再生医学原理、分子生物学原理及免疫学原理植入人体后,能起到很好的支架作用,填补受损部位的缺失组织,并在该材料的诱导下,人体自身修复功能能够在原来的位置逐渐生长出新的组织,替换生物材料,完成器官组织再生的过程。早期主要运用于神经外科、内脑膜的修复、食道癌切除后修补、连体婴儿切开后皮肤、胸膜修复、颅骨修复、妇科、男科、肺癌、肿瘤等,还有抢救大面积烧伤病人,而现在开始探索在医疗美容领域的使用。经过多年临床实践,美容医生发现在假体隆胸时加入再生型生物补片,能使假体与人体组织取得极好相容性,大大地降低隆胸后纤维包膜挛缩的发生,打造出来的胸部大小度、柔软度、形态及位置更加完美。此技术具有安全、术后皮肤平整、光滑细腻、组织损伤小等特点。此外,还可以隆鼻、除皱、丰唇等。目前世界上掌握这一核心技术的国家并不多。

3.2 微晶磨削术

传统皮肤磨削术是采用砂纸、砂轮或钢轮磨头对凸凹不平的皮肤或色斑进行研磨,使皮肤达到平整、消除色斑的一种治疗方法。但其磨削技术粗糙,深浅不易掌握,还需局部麻醉,并易出血,术后恢复时间长,包扎复杂,患者不易接受。当使用高速旋转磨削机时,其尖端安装的钢砂磨头转速可达每分钟3000~3500转,如不注意就有可能出现意外,造成皮肤切割伤或损伤眼球等。为克服上述缺陷,近年来,欧洲整形外科医师与工程技术人员密切合作,经过艰苦努力联合研制了微晶磨削技术及设备,其原理为微小的三氧化二铝多棱晶体(简称微晶),经由真空密闭系统导引,撞击在凹凸不平的皮肤瘢痕表面,达到磨擦平整瘢痕的作用。微晶颗粒细小,作用均匀,与瘢痕等组织磨擦时,其表面与被磨掉的组织碎屑及组织液粘合,使晶体原有的棱角变钝,因而打磨不会过深,易于控制,效果较佳。痤疮后遗留的皮肤凹凸不平疤痕,一些手术切口疤痕、烧伤后疤痕、色素斑、雀斑、以及粗糙的皮肤、微细皱纹等均可行微晶磨削术。目前只有少数大医院可进行此治疗。治疗收费略高,待该机国产化后,成本下降,医疗收费会明显降低。

3.3 内窥镜除皱术

临床医学中内窥镜的应用已不是什么新鲜事儿,将内窥镜用于医疗美容外科,却是近年来才发展起来的新技术。而首当其冲的是内窥镜除皱术,目前只限于做额部除皱术。术中通过头皮内的小切口,导入内窥镜,在内窥镜直视下,以特制工具做深面的准确分离和肌肉的切断或切除。然后向上、后推进皮肤与头皮,提紧前额多余的部分,即被堆褶在顶、枕部。内窥镜除皱术最大的优点是切口小、出血少、损伤轻,且因有内窥镜直视的帮助,因而手术操作可以更准确、精细。只是多余部分不能被切除,堆褶在顶、枕部,可望在术后一段时间内平复,此段时间因有头发遮饰而不易察觉。另外因不能切除多余部分,所以不适合于前额较高(大于7cm)者。

3.4 高周波整形

高周波即高频波,是指频率大于100k Hz的电磁波。高周波产生热量的原理如下:(1)依靠组织阻抗而产生热量。每个组织都有一定的阻抗值,随着电流的流动产生热量,阻抗越大,相应产生的热量也越多。(2)依靠水分子旋转而产生热量。水分子被电离的状态下,电流通过时,使水分子旋转,产生热量。

近年来高周波用于医疗美容主要是利用其产热原理。(1)高周波瘦腿:针对肌肉肥大导致的腿部粗壮现象,利用高周波产生的热量将中枢神经与肌肉的连接神经切断,神经信息无法传送到神经末端,神经末端也就无法分泌神经递质一乙酞胆碱,从而使肌肉无法运动,随着时间的进展,肌肉渐渐变小;(2)减肥:即高周波吸脂微雕术及动态消脂术,利用脂肪的高阻抗性可产生大量热量,进而破坏、溶解脂肪,同时吸出脂肪,达到减肥的目的。

此外高周波还可用于瘦脸、鼻部整形等。此项技术创伤最小、伤害最低、疤痕最小、肿胀最少、恢复快。

3.5 自体脂肪隆胸

自体脂肪隆胸是从身体腰、腹、臀、腿等脂肪较丰厚部位的脂肪颗粒移植到胸部的一种隆胸术。手术将隆胸者本身多余脂肪用细针吸出,活化处理成纯净脂肪颗粒,通过微型管针分条理均匀注入隆乳区使之成活。不开刀、不出血,丰胸成效真实自然,同时又达到减肥塑身的成效。不同手术部位抽吸的脂肪颗粒质量不一样,质量高的脂肪颗粒术后脂肪成活率高,效果自然就好。医生会建议循序渐进地注射脂肪,多次少量地进行丰胸手术,因为这样效果才会更好,也更安全。由于自体脂肪隆胸跟假体隆胸不同,它需要进行多次隆胸,这就意味着求美者需要忍受多次隆胸带来的痛苦,而且细胞吸收脂肪需要一定的时间,所以自体脂肪隆胸的缺点在于其效果也需要过段时间才能看见。

3.6 干细胞除皱术

和传统的除皱术相比,干细胞除皱通过取身体上米粒大小的皮肤进行培育增殖,然后从中再提取活性干细胞,然后再回输到受术者术区的真皮层内,这些有生理活性、有旺盛新陈代谢功能的、自体的、健康有活力的皮肤青春细胞进入人体环境后继续生长,开始逐步替换和补充自身已经衰亡的细胞,源源不断地分泌自体胶原蛋白、弹力纤维蛋白、透明质酸等,使真皮层胶原蛋白密度和厚度增加,从而修复已经老化和受损伤的真皮组织,由于回注的干细胞具有活性,并自带血供,可以在很大程度上延缓衰老,这样的技术不仅对抬头纹、鱼尾纹、颈纹、鼻唇沟、川字纹有良好的效果,针对面部痘印、疤痕、凹陷填充也有同样效果。

以往女性选择丰胸无非采用假体或者自体脂肪移植,然而对于假体女性普遍接受程度不高,自体脂肪移植虽然较为自然,但存在液化、代谢、反复手术的弊端,并且如果受术者脂肪量不足,就“巧妇难为无米之炊”了。而脂肪干细胞丰胸从原有脂肪细胞中提取自体“活性”干细胞颗粒再回注身体,因为自身脂肪无排异反应,所以不用担心感染问题,有业内人士预测,干细胞丰胸在将来或可取代假体丰胸。

3.7 轮廓雕塑拉提技术(Silhouette Lift)

轮廓雕塑拉提技术所使用的轮廓拉皮专用线(Silhouette线)已得到美国FDA认证,对于脸部提升有效果也可改善法令纹并能够得到V-LINE的效果,本手术能令皮肤自然形成胶原蛋白、增强皮肤弹性与改善皮肤颜色的效果。Silhouette线是用圆锥立体(CONE)方式的构造出来,其功能在于它不但能立即提升松弛的皮肤,而且能在短时间内刺激皮肤生长出胶原蛋白,增强皮肤弹性与改善皮肤颜色,进而达到肌肤回春拉提的效果。提升皮肤的圆锥体(CONE)在6个月后会自然溶解是对人体完全无害而安全。Silhouette线已取得美国FDA与欧洲CE认证,在美国与欧洲临床手术中广泛使用,材料是聚丙烯,常用于心血管疾病以及其他手术,不易断裂。但也有人置疑该技术是否会反弹,维持时间是否能超过3年,目前尚未得到实际案例的验证。

3.8 电波拉皮术

电波拉皮是一种等离子射频技术,是皮肤科与医疗美容外科结合的新技术,能够在表皮不需要冷却保护的情况下安全进行治疗,达到提升紧致皮肤、除皱、祛痘和嫩肤效果,并且使用于任何肤色的患者。电波拉皮采用一个电容耦合电极来传送无线电波能量,并产生一个电场穿过皮肤表层进入皮下组织。在6MHz的高频率下,这个电场每秒钟变换极性6万次。这时皮下组织的自然电阻会运动产生热能,该能量可以使真皮层的胶原蛋白变形收缩,达到紧肤除皱的目的。机体对热作用还有一个后续的胶原增生反应,所以,在治疗后2~6个月内,皮肤的疗效达到最理想,可以测量拉紧的尺度,看见面部外形的明显改善,并可维持3年以上的效果。电波拉皮是一种无创治疗,在经过长期的临床经验不断改进之后,目前最新型的电波拉皮机在治疗时仅会产生些微的温热感,且术后除治疗部位轻微泛红之外,外表完全看不出有治疗的痕迹。有专家认为电波拉皮可以取代传统手术拉皮,以无创方式解决皮肤问题,让皮肤完成彻底的更新。

装有心脏起搏器、做过金丝植入、鼻部或面部填充手术以及面部有溃烂但尚未痊愈的人,不适合做电波拉皮。射频电波会造成电磁干扰,金属物会导电,面部填充物会因受热而变形。

在国外,此类射频美容仪器价格十分昂贵,从几十万到100万人民币不等。在国内,仪器价格差距也很大,从几万到十几万不等,仪器质量也是良莠不齐。不菲的价格使此类产品定位于美容医疗设备的中高端。

4 中国医学美容及其设备发展趋势

4.1 医学美容发展更依赖科学仪器

在国外使用设备所开展的美容项目已经占到美容机构收入80%以上的份额,有专家认为仪器美容将取代简单的手工美容,这种趋势也会影响到中国医学美容业的发展;近年科学技术的进步和广泛普及,消费者需求也在不断的提高,对于高科技、高品质、高价位的美容项目更加青睐,甚至对高科技项目产生一种习惯性的依赖;美容机构经营者也意识到科技美容、仪器美容将为他们带来诱人的利润和更多的客户,而且医学美容项目多依赖于设备,经营者也不会担心工作人员的流失,因而会更加热衷于引进美容医疗设备。基于这些原因中国的美容产业也将逐步步入科技美容、仪器美容、智能美容的时代。

4.2 无创、微创技术更受青睐

提到医学美容,人们就会想到开刀和流血,虽然有求美的渴望,但开刀的痛苦又让人望而生畏,这便成为现实与理想之间一道难以逾越的鸿沟。随着科学技术的发展,无创美容的概念已经悄然引入。无创、微创美容,即微小切口、微小的创伤,甚至无创伤,无危险、恢复快的医学美容项目。求美大众对医学美容更安全、更自然、更轻松的要求在一定程度上直接驱动现代医学美容技术的发展,尤其表现在美容手术中追求微创和切口隐蔽、激光及射频类美容仪器的不断扩充、注射美容材料开发和升级等。快速、安全、无痛苦的无创、微创技术在欧美、日韩等国家已被广泛开展,主要运用于面部美容、瘦身等领域。

无创、微创技术凭借其安全与美丽并存的优势受到全球医生和求美者的青睐,并成为未来10年世界医学美容发展的趋势。

4.3 美容医疗设备的监管更加规范

2010年引人关注的“王贝事件”,让所有人都更加重视医学美容过程中的安全问题。医学美容从业人员专业知识缺乏,部分人员不具备医疗美容资格;医疗设备进货渠道不正规,手续不齐全;管理混乱,设备质量无保障等问题,让政府部门也更加重视美容医疗的过程规范及相关设备的监管。

医疗美容业所使用的医疗器械绝大部分属《医疗器械监督管理条例》规定的二、三类医疗器械。其中,植入人体的占绝大多数,如皮下软组织植入体、硅橡胶颌面整形植入体、人工乳房植入体、硅胶鼻部假体、面部假体、填充乳剂等,这些属三类医疗器械。激光设备、各种治疗机等大型器械(属二类医疗器械)。

为规范医学美容行业,2011年卫生部修改2002年版的《美容医疗机构、医疗美容科(室)基本标准(试行)》,并公布《美容医疗机构医疗美容科(室)基本标准(2011版征求意见稿)》。《意见稿》把美容医疗机构分为美容医院、医疗美容门诊部、医疗美容诊所和医疗美容科(室)4个层级,并明确规定这4级美容医疗机构的科室和设备设置、医疗用房及医护人员的配备标准。不符合要求的美容机构将会被勒令关闭或整改,这必将有力打击不合格的民营机构和不合格设备的生产销售企业。

4.4 美容医疗设备呈多元化发展

由于人们生活水平的提高,对美的追求有了新的认识,对医学美容项目的需求多种多样,以顾客需求为导向使得美容所使用的医疗设备呈多元化发展:城市亚健康人群日益增大,使得排毒养生仪器、经络养生仪等美容与养生相结合的设备大受欢迎;国内旅游业市场日益兴旺,很多游客会在出门时携带一些美容小家电以备不时之需,这带动可携带式美容用具的发展;2008年是生育高峰年,产后修复术(产后腹部收紧塑体、产后紧肤手术等)以及相应设备也随之流行;不少成功男士因工作、生活压力开始关注护肤、去眼袋、面部整形、减肥、脱毛等医疗美容项目,这些项目的消费及相关设备的研发已成为一个新起点,现在男士们也可以根据自己身体和皮肤特点,选择属于自己的产品。

4.5 国内美容医疗设备开始国际化旅程

前几年国内美容医疗设备的发展与美容整体市场的蓬勃兴起还有一段差距,一方面一些医疗美容机构盲目崇拜国外品牌和产品,阻碍了国内美容设备制造行业的发展;另一方面国内美容设备制造企业在设计理念、产品研发和生产技术上还相对落后,尤其在强调人性化的今天,国内设备商的理念仍旧停留在简单的生产层面上,对于外观设计、性能开拓以及科技创新等方面的投入相对较少。

可喜的是,目前国内一些注重高科技创新研发设备生产商,通过不断研发,开创自主品牌,在某些方面其技术已经达到国际同类产品的水平,这也就具有进军国外市场的“资本”。另一方面,一些缺乏诚信的企业也逐渐被淘汰,市场正朝着规范有序的方向发展。

拥有自主知识产权对于产品出口到国外市场极具竞争力,随着中国美容医疗设备生产水平逐渐提高,无疑将在国际市场上吹响中国民族产业的号角。

参考文献

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[2]卫生部医政司关于征求《美容医疗机构医疗美容科(室)基本标准(2011版征求意见稿)》意见的函.2011年5月26日

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