冲击式机组（精选6篇）
冲击式机组 篇1
电力资源是社会生产生活的主要能源, 随着社会发展速度的加快, 对电力资源的需求量也不断增加。水电作为一种新型方式, 在对其生产效率进行研究时, 需要重点做好水轮机组的安装管理。水轮机组安装所需时间长, 并且对技术要求严格, 再加上生产环境的特殊性, 很容易受外界因素的影响, 必须要采取合理措施做好每个安装细节管理, 减少不规范行为的产生, 争取不断提高生产效率。
1 冲击式水轮机组安装施工要点分析
1.1 机组轴线放样
厂房内放样时, 需要以厂家所提供的安装图为依据, 来确定压力水管中心线以及水轮发电机组中心线位置。并要求厂家提供的安装施工图进行分析研究, 确定安装要点与要求, 校对机组实物, 对存在异常的设备构件及时联系厂商给予更换。同时, 还应在机组安装位置挖好机坑, 订好框子板, 并设置好与压力水管以及水轮机连接钢板弯管备用。另外, 在安装脚手架时, 应提前搭设好至少两幅三脚架并挂上葫芦, 调整三脚架位置使得葫芦吊钩垂直中心与发电机、水轮机重心重合。
1.2 吊装水轮机初调轴线
以厂家提供设备安装图为依据, 对进水钢板弯管进行安装与固定, 然后对水轮机阀门、直管、锥管、弯管等构件进行安装并固定。其中, 在连接位置要放好止水橡皮板, 检查螺栓是否拧紧, 并利用木工准尺调整到法兰面水平。完成上述步骤后, 通过葫芦对水轮机机座进行起吊, 将其设置在提前定位的好的水轮机横纵中心线位置, 并连接水轮机进水管法兰面与弯管法兰面[1]。安装好水轮机后, 将全部螺栓拧紧, 并调整水轮机各轴向水平度, 必要时应选择用框型水平仪对各轴线精度进行调整。
1.3 吊装发电机初调同心度
起吊发电机后对其轴中心进行定位, 并确定水轮机轴中心与高度, 确保发电机就位后靠背轮与水轮机靠背轮轴向误差在要求范围内, 一般两靠背轮间距最大不超过5mm。其中, 为减小各轴向误差, 可以选择用钢板尺与塞尺进行同心度的校正。将机组地脚螺丝放入到基座安装孔内, 要保证螺栓位于螺孔中心, 且螺栓高于螺帽两个螺距最佳, 将发电机底部安装在高程地域水轮机底部, 最后放入四对楔型铁。
1.4 制备机墩模板调整机组同心度
以提前吊装定位点为准, 安装制备好的机组机墩模板, 要求一次性浇筑振捣混凝土, 待混凝土达到终凝状态后, 松开两组葫芦, 将机墩模板拆除。然后利用螺栓与螺孔间隙来对机组左右偏差进行调整, 并利用楔型铁对机组前后高低位置进行调整, 确保机组同轴精度达到设计要求, 最后将地脚螺丝拧紧后方可试车运行。
2 冲击式水轮机安装技术分析
2.1 机壳安装
在对机壳进行安装时, 横、纵轴基准线为重点控制因素, 确保机壳安装后期与机组横、纵轴基准线偏差在1mm以内, 高度偏差在2mm以内, 以及机壳法兰面水平偏差小于0.05mm/m[2]。另外, 基于水轮机组运行环境要求, 任何机壳的安装均需要做好密封工作, 对密封度不够的机壳需要涂密封胶。尤其是对于立式机组来说, 在对喷嘴法兰进行焊接施工时, 要控制其高度在同一水平, 焊接后误差在1mm以内。
2.2 转轮安装
转轮结构的安装, 要求转轮水斗分刃旋转平面能够利用机壳上装喷管的法兰中心, 安装误差应控制在2mm以内。另外, 转轮轴水平与垂直偏差应控制在0.02mm/m以内, 转轮断面跳动量控制在0.05mm/m内, 防漏装置与主轴间隙将应比轴承间隙大0.3~0.5mm。同时对于转轮与挡水板间隙的控制, 一般情况下需要保证在4~10mm之间。在将转轮安装完成后, 需要做好各细节的检查, 确保所有间隙均控制在专业规范内, 对于部分情况可以根据实际需求进行适当调整, 并保证排水孔畅通。
2.3 水轮机轴安装
要重点控制好法兰面的平整度, 确保不会因为此因素而影响机组安装效果, 要求在正式安装前做好检查工作。尤其是立式机组水轮机轴安装时, 应将法兰面安装高程设置低于设计计划的20~25mm。另外, 部分发电机转子会直接与水轮机轴相连接, 针对此种情况在进行安装时, 需要保证两者法兰的同轴度、平行度, 确保其满足安装要求。同时, 还应将水轮机主轴水平与垂直偏差控制在0.02mm/m以内。
2.4 控制机构安装
与其他部分安装相比, 在安装水轮机组控制机构时, 重点要做好灵活性的控制, 将各元件中心偏差控制在2mm以内, 高度偏差控制在1.5mm以内。另外, 还需要对折向器与喷针行程进行调节, 确保喷针在任意行程状态下, 折向器开口均可以大于该行程时射流半径3mm, 并控制在6mm以内, 并还需要保证各折向器动作的统一性。同时, 应对调速器开度与喷针行程以及折向器开口关系进行统计, 并进行紧急停机模拟试验, 做好各设备构件动作时间, 对不符合设计要求的部分进行调整, 确保安装结果满足专业规范。
2.5 水轮机轴承安装
与普通水轮机相比, 更需要重视立式水轮机轴承安装。要求在安装时对轴承位置进行固定, 安装后还要坚持轴承法兰坐标, 确保其高程偏差控制在2mm以内, 水平偏差控制在0.4mm以内[3]。另外, 水导轴承正式安装前需要做好一切准备工作, 按照安装方案对支架进行预装, 要求支架中心与机组中心保持一致, 提高机组安装后稳定性。另外, 还需要做好喷嘴与接力器的安装管理, 安装前进行耐压能力试验, 确保在额定压力下, 喷针与接力器动作均能够保持一定灵活性, 并且喷针头与喷嘴口密实度良好。
3 结论
冲击式水轮发电机在水电生产中比较常见, 为提高其运行综合效率, 需要结合其特点, 做好设备安装管理。应总结以往实践经验, 确定机组安装要点, 并采取措施做好每个细节的控制, 确保安装效果满足实际运行需求。
摘要：水电作为清洁能源受到的重视越来越大, 与传统火电相比, 可以很大程度上降低对环境的影响。水轮机组是影响水电生产的主要因素, 其中冲击式水轮机组具有效率高, 受负荷影响小特点, 现在已经被广泛的应用到水电生产中。为进一步提高其运行效率, 需要结合其特点, 做好安装技术研究管理, 在根源上做好准备工作。本文对冲击式水轮机组安装技术进行了简要分析。
关键词：冲击式水轮机,安装技术,水电
参考文献
[1]杨为良.冲击式水轮发电机组安装工艺研究[J].科技与企业, 2014 (23) :110.
[2]朱朝晓.小型冲击式水轮机安装技术创新与改进[J].江西水利科技, 2012 (03) :197-199.
[3]罗杰.小型冲击式水轮机安装技术创新与改进[J].广东科技, 2013 (14) :103-104.
冲击式机组 篇2
文章来源：
最近，由河南探矿与德国权威专家联手设计的最新超VSI制砂机,开创了人工制砂机的新纪元。VSI系列高效立轴冲击式探破碎机是引进德国权威专家最新研制成果，并结合中国的矿山条件经过改进设计，是目前国内独家生产的具有世界先进水平的第三代高性能制砂设备。该机专为高速公路、高速铁路、高层建筑、市政、水电大坝建设、混凝土搅拌站提供优质砂石骨料，是人工制砂和石料整形领域的首选设备。
我国在五十年代末已有冲击式破碎机问世，在八十年代之前，国产的冲击式破碎机局限于处理煤和石灰石之类中硬物料。直到八十年代末原河南探矿机器粉体设备有限公司引进KHD型硬岩反击式破碎机，终于填补国内空白。但仍落后国外二十多年。由于反击式破碎机是采用冲击原理破碎物料，其打击件，如：锤头、板锤、反击板等，在使用中磨损甚快。这种缺陷，在相当长时期内，限制冲击式破碎机的适用范围，只能用于中硬物料的破碎。河南探矿的机械专家经过多年的实践经验，采用先进可靠的双泵供油润滑系统，保证主轴轴承温升低、寿命长、运转可靠、延长维护周期。新型耐磨材料的应用，打破了这种局限。常用的五大类破碎机械中，冲击式破碎机与以挤压作用为主的破碎机，如颚式、园锥和辊式破碎机等相比，有以下的特征：
A．破碎比大。冲击式破碎机的破碎比可达到50以上，而颚式、园锥和辊式破碎机很难超过20。于是，在需要单段破碎的场合，例如水泥工业的石灰石破碎，冲击式破碎机使用十分普遍。
B．产品颗粒好。在冲击作用下，被破碎物料往往沿着其最脆弱层面碎裂，这种选择性破碎法，其颗粒呈立方体形态的概率较高，故冲击式破碎机产品的针片状百分比含量可低于10％，而颚式、园锥和辊式等破碎机产品的针片状百分比含量会高于15％。于是，在需要立方体颗粒的场合。例如，高等级公路的防滑路面，通常采用冲击式破碎机来作为终破设备，生产混凝土骨料。
上述特点，使冲击式破碎机在众多的破碎机械中占有重要地位。河南探矿生产的VSI制砂机既分为粗破、中破、细破三种用途，又分为适合坚硬物料和中硬物料两种不同场合，从而组合而为十几种机型。以满足市场方方面面的需求。相比之下，其他厂家生产的冲击式破碎机虽然在硬岩破碎方面有突破，但是品种缺，规格少。河南探矿特别针对目前高等级公路防滑面层沥青混凝土的级配骨料要求越来越少，并且对玄武岩、安山岩等坚硬物料处理能力要求达到100t/h以上，目前的硬岩反击式破碎机在出料粒度和处理能力两方面都有些难度。河南探矿生产的VSI系列高效立轴冲击式破碎机，在腔形设计和转子结构上对照旧机型有相当大变化。很好地解决上述两方面的问题。自2000年下半年供应市场后，一直供不应求。这一产品经原国家机械总局鉴定，达到国际上先进水平，满足硬岩、细碎，较大处理量的二破要求。
冲击式机组 篇3
最受欢迎的绿色能源——水力发电, 提供着清洁的能源。但水电站建设是系统工程, 技术性强, 难度大、投资大, 周期长。尤其是高水头电站的发电设备, 不但占投资比率较大, 而且发电机组的选型, 是直接影响到电站厂房造价和电站能否顺利运行的关键问题。 因此, 国内外从事水电设备设计、制造的人们, 一直都在不断地探索着如何能设计出更好的水力发电机组, 来减少技术难度, 降低电站投资、缩短水电站建设周期。
重庆云河水电股份有限公司于2009年率先在国内研制成功并投入电站运行的新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组, 就是这种探索的最新成果之一。
1 新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组
重庆云河水电研制成功的新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组投入电站运行的两种机型:
1) 四川井狮电站 (图1) H=620 m N=3×4 000 kW新型立轴两支点双喷嘴冲击式水轮发电机组2009年投入运行;
2) 四川维城电站 (图2) H=220 m N=2×7 500 kW新型立轴两支点六喷嘴冲击式水轮发电机组2011年投入运行;
2 云河新型立轴两支点多喷嘴冲击式水轮发电机组的优点
1) 云河新型立轴两支点冲击式机组与传统的立轴三支点冲击式机组的比较:
(1) 与传统的立轴三支点机组相比较, 新型立轴两支点冲击式水轮发电机组可变三层厂房为一层设计, 节省大量投资, 加快电站建设;
(2) 新型立轴两支点冲击式水轮发电机组可节省一根水机轴和一套电机下导轴承以及相应的管路和自动化元件;
(3) 新型立轴两支点冲击式水轮发电机组安装容易, 电机安装在水机机座上, 定位方便, 缩短了安装时间;传统的立轴三支点机组安装, 要保持三点一线, 难度较大。
(4) 立轴三支点机组在电站的油、气、水管路三维空间布置, 因高度大, 难度也大, 两支点机组就容易得多。
2) 新型立轴两支点六喷嘴冲击式机组与卧轴双转轮四喷嘴冲击式机组的比较:
以维城电站两台六喷嘴机组为例, 电站总容量:2×7.5=15 MW。在相同水头下, 选用相同额定转速、相同转轮直径和相同喷嘴射流直径的双转轮四喷嘴卧轴冲击式水轮发电机组三台, 每台电机容量为5MW, 电站总容量:3×5=15 MW来进行比较 (表1) :
注:机组运行时, 会从电机机座排风孔中散发出风扇噪音和热风, 使传统设计的密闭式电站厂房内有稍高的温度和噪音, 但维城电站转速低 (500 r/min) , 在密闭的厂房内温度和噪音都不高。
以前, 建设高水头电站, 普遍认为, 卧轴冲击式水轮发电机组是首选。其主要原因是, 卧式机组只要一层厂房, 电站厂房造价低, 哪怕卧式机组的轴承运行、电机检修都存在很大的难度。
冲击式机组 篇4
为防止压力钢管爆裂造成大量涌水, 在隧洞出口、压力钢管上游侧设置截流阀, 在不放空隧洞的情况下可以排空压力钢管, 保证系统的安全。在截流阀下游制高点处设置空气阀, 以保证截流阀关闭时发生水锤和放空钢管时管内产生的真空和气囊在允许范围内。
1计算方法
采用PIPE2008:Surge模块进行引水系统过渡过程分析, PIPE2008是美国KYPIPE公司开发的管道系统水锤分析软件, 功能完整、高效、独特、先进, 可进行整个压力系统水锤分析 (包含了诸多水锤保护设备和水力元件如真空阀等) , 拥有水锤过程线绘制、稳态分析、峰值跟踪等多种功能。用于压力系统稳态分析、瞬态分析及调压井涌浪计算等。
建立整个引水系统计算模型, 包括引水隧洞、调压井、截流阀、空气阀、压力钢管、进水球阀及水轮机喷嘴等, 水轮机喷嘴采用针阀模拟。计算模型见图1。
根据引水系统过渡过程计算中可能出现的最大压力、最小压力情况, 选取相应工况进行过渡过程分析。
2过渡过程计算结果与分析
过渡过程计算结果表明:紧急关机工况, 即2个机组10个喷嘴 (关闭时间30 s) 全甩负荷情况, 系统压力最大 (喷嘴处最大为390.96 m) ;而压力钢管上游侧截流阀 (关闭时间100 s) 关闭情况, 会产生不同程度的真空, 若不设空气阀, 截流阀下游侧真空达到-10 m, 设置2个直径为300 mm的空气阀, 下游侧真空为-1.93 m, 满足合同要求, 空气阀设置在靠近截流阀的制高点处 (见表1) 。引水系统各主要控制点最高、最低压力曲线见图2～6。
3各控制阀联动优化
引水系统布置有截流阀、2个进水球阀及10个模拟水轮机喷嘴的针阀, 元件众多, 系统控制复杂, 为保证引水系统过渡过程的最大、最小压力满足合同要求, 需要对各控制阀进行组合、联动优化, 确定各阀的关闭规律, 为系统的稳定运行及控制阀的特性提供依据。过渡分析表明, 在针阀关闭规律确定的情况下, 进水球阀的的关闭规律对系统压力的影响较大。为满足合同规定的最大水头400 m, 真空大于-2.0 m的要求, 进水球阀需要两段关闭, 关闭曲线见图7。过渡分析确定的各控制阀关闭规律及系统最大、最小水头见表2。
4结语
随着系统需求的不断增大, 水电站引水系统越来越复杂, 附件众多, 过渡过程分析对引水系统的布局、各元件的设置起着重要作用, 本文通过对斐济南德瑞瓦图水电站引水系统过渡过程的计算分析, 各控制阀的不同组合、联动优化, 确定各控制阀的关闭规律及空气阀设置的位置、大小, 说明冲击式机组过渡过程计算分析与应用。过渡过程分析为引水系统的布局、系统稳定运行及控制阀特性提供依据, 对确保工程安全显得尤为必要和重要。
摘要：通过对斐济南德瑞瓦图水电站引水系统过渡过程的计算分析, 引水系统各控制阀的设置、关闭规律及联动优化, 说明冲击式机组过渡过程计算分析与应用。
冲击式机组 篇5
风能作为一种丰富可再生的绿色能源[1,2,3], 是最具大规模开发应用前景的可再生能源之一 。 随着大容量风电机组的出现 , 并网冲击[4]成为一个迫切需要解决的问题 。 并网冲击严重时不仅导致电力系统电压的大幅度下降 , 并且可能对发电机和机械部件造成严重损坏 。 因此 , 风力发电机组并网冲击抑制是决定机组性能的关键技术之一 , 也是其顺利并网的一项基本要求 。
国内外学者对风力发电机组并网冲击抑制展开了一系列研究 。 文献 [ 5 ] 针对双馈式风力发电机组 , 通过定子磁链定向和转子电流闭环的控制方法实现并网过程冲击电流抑制 ; 文献 [ 6 ] 针对永磁直驱风力发电机组 , 通过柔性直流换流器控制实现机组的柔性并网和冲击抑制 ; 文献 [ 7 ] 针对液压型风力发电机组 , 对准并网时机组冲击特性展开研究 , 并进行了仿真分析 。
本文所述液压型风力发电机组由定量泵变量马达液压调速系统组成 , 以配合励磁同步发电机 。 为保证机组可靠性与电能质量 , 与传统风力发电机组一样 , 需要抑制并网冲击 。 因此 , 本文针对液压型风力发电机组并网冲击展开研究 , 提出了一种并网冲击抑制方法 , 通过发电机稳速控制 、 励磁电压控制和准同期监控相结合对机组并网冲击进行抑制 。
1液压型风力发电机组简介
1.1工作原理简介
液压型风力发电机组[8,9]主要包括风力机 、 定量泵 、 变量马达 、 同步发电机等 , 其工作原理如图1所示。风力发电机同轴驱动定量泵,定量泵输出高压油经定量泵-变量马达液压调速系统驱动变量马达旋转,将液压能转化为机械能。最后,同步发电机在变量马达驱动下实现并网发电。机组工作过程中,通过实时调整变量马达摆角,实现液压调速系统传输特性的控制。
1.2机组准同期并网控制要求
液压型风力发电机组采用准同期并网法实现并网控制,即机组在实际并网过程中允许一定的偏差,机组并网时的准同期条件[10]为:1发电机频率与电网频率的最大允许误差为额定频率的 ±0.5%;2发电机电压与电网电压的最大允许误差为额定电压的±10%;3发电机同期合闸时同期点两侧电压相位差不大于5°,在断路器触头闭合瞬间应接近于零。
上述三条分别是机组实现准同期 并网的频 率、电压和相位要求。具体来讲,机组准同期并网要求发电机在与电网相位差为零的瞬间闭合合闸开关,即当脉动电压包络线在零点时,机组完成并网。在此条件下,整个风力发电机组可平滑柔性切入电网,减小冲击。
2数学模型分析
2.1风力机数学模型
风力机驱动定量泵旋转,是整个系统的能量捕获机构,同时风力机的波动能量输入为并网冲击问题带来了一定的影响。风力机输出功率与转矩的数学模型分别为
式中,P为风力机输出功率;ω 为风力机角速度;ρ为空气气流密度;R为叶片半 径;v为风速;Tv为风力机 输出转矩;CP(λ,β)为风能利用系数。
进一步,风力机动力学方程为
式中,Tp为定量泵负载转矩;J为风力机等效转动惯量。
2.2液压调速系统数学模型
液压型风力发电机组通过定量泵 -变量马达闭式系统实现能量传输,其原理如图2所示。
由数学模型分析可得,变量马达角速度数学模型[11]为
式中,ph为系统压力,ph0为ph的初始值;γ为变量马达斜盘倾角与其最大倾角比值,γ0为γ的初始值;Km为变量马达排量梯度,Km0为Km初始值;ωm为变量马达角速度, ωm0为ωm的初始值;Ct为总泄漏系数;V0为单个腔室的总容积;qVp为定量泵额定流量;βe为有效体积弹性模量;Jm为变量马达和负载 的总惯量;Tm为变量马 达负载力 矩; Bm为变量马达侧黏性阻尼系数。
2.3励磁同步发电机及励磁系统数学模型
2.3.1励磁同步发电机数学模型
同步发电机模型相对复杂,变量比较多,在实际工程实现时比较困难,所以,常用派克 (Park) 变换[12]对方程中的变量进行变换处理。
经派克变换后,同步发电机电压方程为
经派克变换后,同步发电机磁链方程为
式中,ud、uq、u0分别为机端电压在d轴、q轴和零轴的分量;uf为励磁电压;ψd为直轴磁链;ψq为交轴磁链;ψ0为零轴磁链;ψf为励磁绕组磁链;ψD为纵轴阻尼绕组磁链;ψQ为横轴阻尼绕组磁链;Xd、Xq、X0分别为直轴、交轴和零轴的同步电抗;Xad、Xaq分别为直轴和交轴反应电抗;XD、 XQ分别纵轴、横轴阻尼 绕组电抗;Xf为励磁绕 组电抗; id、iq分别为负载电流在d轴和q轴的分量;ra、rb、rc为定子三相绕组电阻;rf为励磁绕组电阻;rD、rQ为纵轴、横轴阻尼绕组电阻;iD、iQ、i0分别为纵轴、横轴和零 轴的阻尼 绕组电流;if为励磁绕组电流。
2.3.2励磁系统数学模型
本文所研究的同步发电机采用无 刷励磁系 统[13],省去了滑环和电刷,主要组成部分有励磁调节器、交流励磁机、旋转整流器等,其结构原理如图3所示。
同步发电机在工作过程中,由励磁系统对其工作状态进行控制,其控制框图见图4。图4中, UR为励磁调节器输出电压;U为发电机 机端电压;Uref为给定励磁电压;KA为综合放大倍数;KR为电压比例 系数;KE为自励系 数;SE为饱和系 数;TA为综合时间常数;TR为电压测量系统时间常数;TE为励磁时间常数;KG为发电机放大倍数;TG为发电机时间常数。
由图4传递函数框图可知,同步发电机机端电压输出传递函数为
2.4并网冲击特性数学模型
2.4.1冲击电流数学模型
并网合闸时须保证发电机机端电压与电网母线电压保持相等,否则在合闸瞬间会产生一定的冲击电流,冲击电流有效值为
式中,ΔU为发电机电动势与电网母线电压瞬态差值;X″d为发电机系统次暂态电抗。
2.4.2冲击转矩数学模型
并网合闸时,电磁转矩数学模型为
式中,E为电网母线电压;Xx为系统阻 抗;δ 为发电机 机端电压U超前母线电压E的相角;t为时间。
3并网冲击抑制方法研究
以上述数学模型为基础,为抑制液压型风力发电机组并网冲击,实现机组柔性并网,本文提出了一种并网冲击抑制方法,其控制框图见图5。
由图5可知,液压型风力发电机组并网冲击抑制主要包括三部分:发电机稳速控制、励磁电压控制和准同期监控。
机组在准同期并网过程中,首先利用发电机稳速控制[14],将风轮转 速折算为 变量马达 摆角值,并通过变量马达输出转速反馈,实现发电机 (变量马达 )输出转速 稳定于1500 r/min (±6r/min);然后加入励磁电压控制,发电机在励磁作用下,其电压与电网电压逐步接近相等;最后,实施准同期监控,调整变量马达转速使发电机携带一定有功功率,在同期点两侧电压相位差为零瞬间合闸并网,使机组平滑柔性切入电网。
4仿真与实验研究
依据液压型风力机组并网冲击抑 制控制原 理,以30kV·A液压型风力发电机组实验台为基础,利用MATLAB/Simulink软件搭建系统仿真平台,仿真平台具体包括风速与风轮特性模块、 主控与稳速控制模块、励磁同步与准同期监控模块等,其中发电 机仿真模 型采用Simulink软件Synchronous Machine模块,该模型考 虑了发电 机内部电压、磁链与电流等关键参量之间的数学模型关系,同时也可反映励磁系统对发电机的控制关系。仿真平台见图6,系统参数设定见表1。
实验过程中,通过变频器控制变频电机模拟风力机特性。采用相似模拟原理,并对转动惯量进行模拟补偿[15],可对风力机输出转矩、转速和转动惯量进行相似模拟。实验平台见图7。
4.1风力机输出仿真与实验研究
考虑到风能本身的间歇性和不完全可控性, 风力机输入液压系统的转矩和转速存在一定的波动,为并网冲击问题带来了一定的影响。
依托燕山大学30kV·A液压型风力发电机组实验台,模拟波动风速下风力机输出特性,对其输出转矩和转速进行研究,得到仿真和实验结果如图8所示。
由图8仿真和实验结果可知,采用相似模拟原理,通过变频器控制变频电机对风力机特性进行模拟可以得到波动风速下风力机转速和输出转矩的特性曲线。风力机输出转矩和转速作为并网冲击过程的波动能量输入,是并网冲击抑制过程的重要因素。
4.2并网冲击仿真研究
依据所提出的并网冲击抑制方法,利用仿真平台进行研究。在第1s时刻模拟合闸并网,采用所提出的并网冲击抑制方法进行并网仿真研究,结果如图9所示。
由图9仿真结果可知,在发电机电压和相位角与电网基本一致时合闸并网。其中,相角差为0°左右(不大于5°);电压幅值差控制在0V上下 (不超过电压幅值的最大允许误差)。采用并网冲击抑制方 法,并网瞬间 冲击转矩 标幺值只 有0.05,冲击电流标幺值只有0.09;同时发电机转速稳定于1500r/min(±3r/min),即发电机频率误差不超过同期并网频率的最大允许误差,保证了机组并网运行,系统压力在并网后逐渐提高,提升了机组输入电网的有功功率。采用所提出并网冲击抑制方法,可使机组在稳定并网的同时,实现并网冲击电流和冲击转矩的抑制,使机组柔性切入电网。
4.3并网冲击实验研究
对上述并网冲击抑制方法进行实验研究。采用变频电机模拟风力机典型工况,在第1s时刻合闸并网,所得实验结果如图10所示。
由图10实验结果可知,在实验过程中,并网相角差为1°左右(不大于5°);机端电压与网侧电压差控制在0V上下(不超过电压幅值的最大允许误差);发电机转速误差稳定在±4r/min内(不超过发电频率的最大允许误差)。采用并网冲击抑制方法,发电机转速和有功功率小幅波动后趋于稳定;系统压力在并网后逐渐增大,提高了机组传输功率;整个过程无较大的并网冲击。
5结论
(1)建立了机组风力机数学模型、定量泵-变量马达液压调速系统数学模型和励磁系统同步发电机数学模型,推导了并网冲击转矩与冲击电流数学模型。
(2)提出了一种液压型风力发电机组并网冲击抑制方法,通过发电机稳速控制、励磁电压控制和准同期监控相结合对机组并网冲击进行抑制, 实现机组的柔性并网。
(3)仿真和实验分析结果表明,所提出的并网冲击抑制方法具有良好的控制效果。
摘要：以液压型风力发电机组为研究对象,针对其并网冲击问题,建立了风力发电机数学模型、定量泵-变量马达液压调速系统数学模型、同步发电机与励磁系统数学模型,推导了并网过程的冲击电流与冲击转矩数学模型。以数学模型为基础,提出了液压型风力发电机组并网冲击抑制方法,即通过发电机稳速控制、励磁电压控制和准同期监控相结合对机组并网冲击进行抑制。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对机组并网冲击抑制展开研究。仿真和实验结果表明,所提出的并网冲击抑制方法对并网冲击转矩和冲击电流具有较好的控制效果,基本实现了机组柔性并网。
冲击式机组 篇6
1 工程实例概述
1. 1 工程简介
某跨河桥梁段施工中需要建设4 个支撑桩, 每个桩的顶标高设为0 m, 桩底标高为- 24 m, 经过地质检测, 桩端为强风化或中风化岩石。为了保证施工质量以及能按合同规定的工期交付工程, 工程采用了旋挖钻机与冲击钻机相结合的施工方法, 以实现工程质量、安全、进度、文明的施工目标。
1. 2 施工技术难点
由于机械施工操作区域内的溶洞、溶沟较多, 导致钻孔时容易发生串孔现象, 在选择钻孔对象上存在一定的难度, 所以要借助超前钻探技术获取可参考的资料。经过地质勘测得出, 土壤覆盖层存在两个极易坍塌的洞孔, 若用软塑或松散物填充, 在钻孔施工的过程中容易卡钻或遇到塌孔等困难, 导致钻孔失败[1]。因施工位置靠近河边, 可能会遇到河床底漏浆的情况, 为了防止事件的发生, 在河床底埋设护筒, 但对于护筒埋设位置的选择将成为施工考虑的又一重要内容。施工采用两种钻机同时操作的方法, 涉及在钻孔时更换钻机的地层界面问题, 为保证桩径的质量, 对钻头尺寸的控制也是对施工质量产生重要的影响, 因此, 要给予足够的重视。当然, 在施工的过程中还会遇到其他方面的问题, 需要现场技术人员及施工人员等认真肩负起自身的责任, 以保证施工的顺利进行。
1. 3 施工工艺选择
按照设计要求, 要先进行试桩, 以检测地质勘察报告的可依靠性, 得出单桩的承载力, 从而选择出最佳的施工工艺[2]。在试桩的过程中, 安排1 台钻机与1 台泥浆泵, 钻机装上牙轮钻头。应用此种施工工艺在试桩的过程中可能出现钻机成孔速度慢, 影响施工进度; 牙轮钻头在岩层中施工受到的磨损较为严重, 不利于施工的长期进行; 正循环泥浆护壁施工中需要大量的水造浆, 增加了施工成本等。
2 施工用具的选择
对于嵌岩桩施工工具的选择, 根据工程设计以及实际地质勘测情况, 合理地安排了施工工具, 安排情况见表1。
3 施工工艺研究
3. 1 测量放样
施工测量人员先确定测放的桩位, 测量误差不得超过2 cm。在桩位放样后, 现场技术人员要根据桩位的位置及时地安排人员开展护桩工作, 以保证桩位的稳固。
3. 2 埋设护筒
在成桩钻孔之前, 为了防止桩顶部泥浆流失, 应该采取护筒措施。护筒的埋设要保证顶端高出地面30 cm, 底端要在粘性土下1. 5 m的位置处。护筒顶部有一个溢水口, 用周围土将其夯实。护筒中心与桩位的偏差不得超过2 cm范围。
3. 3 泥浆制备
泥浆在泥浆池里搅拌好后, 用泥浆泵将泥浆填充到桩孔当中, 为了保证泥浆的质量, 在制配的过程中, 首先要考虑泥浆的配比, 因施工中的泥浆都是由膨胀土、火碱和纤维素所配制, 此时就要根据地质检测数据, 合理地做好泥浆的施工配比, 以保证泥浆配制的质量[3]。在泥浆配制好后, 补浆的速度也要控制好, 一般采用泵送补浆的方法, 泵送的速度较快, 可以很好地保证泥浆在输送的过程中不会出现分离的局面。
在使用冲击钻机施工时, 施工已经进入到岩层, 应该相应地调整泥浆的指标, 补浆的速度要减缓, 以保证冲击钻打碎的岩石可以通过泥浆自动循环出来, 确保成孔的质量。
3. 4 成孔技术措施
旋挖钻机在钻孔的过程中, 与挖掘机配合。在下部桩施工的过程中, 旋挖钻机与冲击钻机联合作业, 对桩位进行复核。当钻头达到预计入孔深度后, 形成的孔洞可为冲击钻机创造良好的施工条件[4]。具体施工过程为冲击钻头打击岩石成孔洞, 产生的碎石由循环泥浆出口处排出, 直至完成设计的打孔深度。成孔结束后, 要对钻孔的深度、位置、垂直度、残渣等进行检查, 由现场技术人员做好施工记录。
3. 5 清孔工艺
嵌岩桩采用旋挖钻机与冲击钻机钻孔成桩, 在完成成孔工艺后, 对孔内的残渣进行清理, 会用到泥浆循环清孔工艺。清孔一般分两次完成, 在孔深达到设计要求后, 钻头撤离钻孔20 cm ~30 cm, 此时, 轻质泥浆会流入到孔内, 与孔内的残渣混合成浓泥浆, 然后顺孔流出, 直至泥浆浓度指标符合要求为止[5]。第二次清理后的沉渣厚度应在5 cm以下, 完成此次清理后, 用导管进行水下混凝土灌注成桩。
4 施工注意事项
嵌岩桩施工中对施工工具的安排需要根据建设的施工设计要求进行, 为了保证施工作业的有效开展, 施工前, 施工人员应对施工图纸进行仔细地研究, 对施工中可能遇到的问题做好预防措施[6]。因旋挖钻机与冲击钻机的泥浆指标不同, 所以, 从旋挖钻机改为冲击钻机施工时, 应调整泥浆指标, 以防止护壁不到位, 导致塌孔情况的发生。
为了使钻孔的深度达到设计要求, 施工之前, 技术人员要对土岩分界面的深入进行实际勘察。一般在旋挖钻进入到强风化岩层3 m ~ 4 m后调整泥浆指标至冲击钻泥浆指标。冲击钻在岩层钻孔的过程中, 遇到坚硬的岩石容易导致钻孔位置偏离, 为了防止这一现象的发生, 采用旋挖钻机与冲击钻机相结合的施工方法, 将弥补这一施工上的不足。从实际施工情况上看, 旋挖钻机与冲击钻机联合应用于嵌岩桩施工中, 大大缩减了施工周期, 加快了施工进步, 这对于降低施工成本投入具有积极的现实意义。
5 结语
在嵌岩桩施工中采用旋挖钻机与冲击钻机结合的施工方法, 打破了传统单一地利用一种施工机械的现状, 有效地缩短了工期, 提高了工程收益。旋挖钻机与冲击钻机的联合应用, 可以有效地发挥各自的长处, 避开了各自在施工中的弊端, 为保证施工质量也是有利的。随着建筑行业的不断发展, 对新技术和新工艺的研究与应用将更为广泛, 这也为旋挖钻机与冲击钻机的联合应用创造了良好的推广平台, 通过实践将发挥各自在施工中的优势作用, 以促使建筑施工的有序开展。
摘要：以某跨河桥梁段施工为例, 分析了该工程的施工技术难点, 从测量放样、埋设护筒、泥浆制备等方面, 介绍了旋挖钻机与冲击钻机组合在嵌岩桩施工中的工艺流程, 并探讨了施工中的注意事项, 指出旋挖钻机与冲击钻机联合使用, 缩短了工期, 提高了工程效益。
关键词：旋挖钻机,冲击钻机,嵌岩桩
参考文献
[1]董文伟.冲击钻和旋挖钻机结合成孔技术在嵌岩桩施工中的应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (11) :61-62.
[2]杨志刚.大直径嵌岩桩旋挖钻机与潜孔锤组合钻进工法研究[D].郑州:华北水利水电学院, 2012.
[3]王清岩, 吕红权, 高翼, 等.旋挖钻机嵌岩桩施工用反循环潜孔锤钻具研究[J].工程机械, 2013, 44 (10) :14-18.
[4]柳文毅, 姜勇.冲击钻和旋挖钻机结合成孔技术在嵌岩桩施工中的应用[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (36) :37-38.
[5]赵伟修.旋挖钻机在嵌岩桩基础施工中的应用[J].科技信息, 2012 (5) :488-489.