典型控制

典型控制（精选12篇）

典型控制 篇1

1 简单调节回路

被调参数:工艺质量指标或关键的参数

调节参数:克服干扰影响, 使调节系统正常运行的参数。

如:腈纶聚合AN-VA洗涤塔 (D-105) 液位的控制, 根据要求, D-105液位必须控制在设定的SP值, 液位过高/低都将影响, AN-VA的淋浴效果。当液位变送器测量值为PV时, DCS系统将对PV进行如下处理:△e=sp-pv

mv为DCS的输出值

mv的大小决定气动薄膜调节阀的开度。从而调节洗涤塔塔底出料。

这种由调节对象, 检测元件, 调节器 (DCS) 和执行机构组成的调节系统为单回路调节系统。

系统的整定和投运:一个调节系统, 如果任何时刻的偏差值恒为零, 将是一个理想的调节过程, 然而对于一个定值馈系统, 这是不可能的, 调节参数整定的任务, 就是按照已定的调节回路, 求取保证调节过程最好的参数。一即被调参数在受到干扰后, 有一个衰减过程, 并希望有一个最短的过渡过程, 4:1衰振荡过程。在闭环状态下整定参数:要求首先投手动, 去除微分和积分作用, 用比例调节接近给定值后, 先后投微分和积分作用, 当测量值接近给定值时投自动。

2 串级调节方案

2.1 单回路调节系统解决了大量的参数定值

调节问题, 它是调节系统中最基本和使用最广的一种形式。但是, 生产的发展, 工艺的革新, 必然导致对操作条件的要求更加严格, 参数间的相互关系更加复杂, 为适应生产发展的需要, 在单回路的基础上又出现了多回路复杂调节。

串级调节系统:一个调节器的输出作为另一个调节的给定值。由主、副两个回路组成。

去溶剂回收塔 (C-400) 前, 溶剂需要加热, 加热器的液位, 要求保持相对稳定, 过高将会使溶剂温度达不到要求, 液位过低可能会引起加热后的溶剂温度过高, 这都将影响到溶剂回收的效果。如果采用单回路调节系统, 即:被调参数为换热器液位, 调节参数为高压蒸汽。但是流量的变化, 系统并不能克服, 这样, 由于传热过程变化较慢, 调节通道滞后就大, 液位变化单靠高压蒸汽的流量难以克服, 为此必须再引进另一个调节回路, 作为副回路。

当液位刚刚变化时, DCS输出一个值给流量调节器 (实际仍是DCS) 作为设定值, 流量调节会立刻对偏差进行运算, 并输出一值去改变调节阀开度。根据干扰产生点不同, 调节动作过程分为以下情况:一是干扰作用于副回路, 若由于高压蒸汽压力波动, 在初始阶段, 它先影响高压蒸汽的流量而换热器的液位暂时不变化, 液位调节器暂不动作, 它的输出信号也不变, 即流量调节的给定值也不变, 但由于流量变送器送来的信号变了, 流量调节器按其偏差进行调节, 使其向给定值靠拢。与此同时, 液位调节器将输出另一个值, 作为流量调节的给定值, 帮助其快速达到给定值, 但调节幅度十分小, 引起振荡的可能性非常小。二是干扰作用于主回路。若由于其它因素, 引起换热器液位的变化, 主调节器输出, 其输出改变了副调节器的给定值, 使流量调节器动作, 改变阀门开度, 从而使液位回到给定值, 整个调节过程中, 高压蒸汽的量仍然是变化的, 但这种变化不是干扰作用直接产生的, 而是调节液位的需要。三是干扰同时作用于主回路和副回路, 若由于干扰作用, 使高压蒸汽流量和塔液位都发生变化, 假定二者皆增加, 因而液位调节器 (反作用) 的输出信号相应减少, 而流量调节器 (气反作用) 的测量信号亦增加, 它对给定值的偏差e=R-E也就比较大, 流量调节器输出减少很多, 因而以较大幅度关小调节阀, 以减小高压蒸汽流量, 结果由于高压蒸汽流量大大减少, 使塔液位向给定值靠拢。在调节过程中, 流量调节器所感受的偏差不断随E和R的变化而变化, 从而不断地发出相应的信号去调节阀门的开度, 直到反应温度回到给定值为止。

2.2 串级调节系统的特点

由于副回路的存在, 对进入主回路的干扰具有较强的抗干扰能力, 增加了调节的总放大倍数;由于副回路的存在, 改善了对象的动态特性, 提高了工作频率。主要是因为副回路代替了原来的一部分对象, 可以使其时间常数缩小 (1+kckvkm) 倍;由于副回路的存在, 使系统具有一定的自适应能力, 适应负荷和操作条件的变化。

2.3 串级调节系统的投运和参数整定

系统投运:为了保证串级调节系统顺利投入运行, 并且能达到预期的调节效果, 必须正确投运。串级调节系统通常采用先投主环后投副环的方式。将主、副调节器都切换置手动位置, 首先调节副回路, 使其接近给定值, 然后投自动。当主调节偏差接近零时, 投自动。

整定:两步整定法, 先整定副环, 建议副环的整定一开始就在主环闭合的状态下进行, 这样往往可以一次逼近目标。在刚开始整定过程中, 主、副环都要置于线比例作用下。

3 比例调节系统

在腈纶生产中, 经常需要两种物料以一定比例混合或参加化学反应, 如果一旦比例失调, 就可能造成事故或发生危险, 例如加入聚合釜中的单体 (AN、VA及回收单位) 需按一定比例去混合, 否则可能发生产品质量不合格而影响正常生产, 比值调节系统:需要保持比值关系的两种物料, 必然有一种处于主导地位, 这种物料称为主流量或主动物料。一般情况下总以生产中主物料的流量定为流量, 另一种物料随主流量的变化而变化。一部分回流至1#蒸发塔, 另一部分去DMA汽提塔, 工艺要求去DMA冷凝塔的溶剂水溶液, 必须同去1#蒸发塔的溶剂水溶液, 保持一定的比值关系。否则将影响DMA的气提效果。这种系统对副流量本身无抗干扰能力, 只有当副物料 (去DMA汽提塔的水溶液) 比较平稳且比值要求不太高时, 才实用。为了克服该系统的弱点。我们可以采用双闭环比例调节, 和变化值调节系统。

双闭环比值调节系统:参与聚合反应的AN、VA和RM (回收单体) , 工艺要求按一定比例参加化学反应。Rm和VA要随AN的变化而变化, 不仅如此, 还要求各自的流量比较平稳, 这就要采用两个流量回路都是闭环的比值方案。从而克服了单闭环比值的弱点。

变比值调节系统:有些化学反应过程却需要两种物料的比值根据第三种参数的需要不断校正。如加入原液制备罐中的新鲜溶剂和回收溶剂要求按比例, 但要听从粘度调节器的校正。

4 分程调节系统

4.1 在反馈调节系统中, 由一个调节器的输

出去带动一只调节阀是常见的方案, 然而生产中也可以看到另一种情况, 即由一只调节器的输出信号, 同时控制两只和两只以上调节阀的方案, 习惯上这种调节方案称作分程调节。

设置分程调节的目的:包含着两方面内容:一是从改善调节系统的品质角度出发, 用以扩大调节阀的可调范围, 使系统更合理;二是满足工艺操作上的特殊要求。

一个调节器要管理几个调节阀实现分程动作, 这需要借助于附设在每只调节阀上的阀门定位器, 即将调节器输出压力分成几段信号区间, 不同区段内的压力变化分别通过阀门定位器去带动各个调节阀。

分程调节方案中, 调节阀的开闭形式分为:一是阀门同向动作, 二是阀门异向动作。

4.2 分程调节中实施中的有关问题

采用分程阀信号重叠法, 如0.2~0.6kgf/cm2与0.58~1.0kgf/cm2不等到A阀全开, B阀就已打开。采用对数特性阀以改善合成后的流量特性。

混合复杂调节:其一串级比值调节系统。有些化工过程需要两种物料的比值根据第三参数的需要不断校正。例如在原液制备中, AN、VA和RM构成双闭环比值调节系统, AN作为主物料, VA和RM作为副物料, 随着AN的变化而作相应的变化, 同时混合单体贮罐的液位要校正AN的给定值, 即混合单体的贮罐液位与AN流量调节构成串级调节。不论干扰作用于液位, AN流量, 还是VA和RM的流量, 都将引起阀门的动作。其二多重串级调节系统。聚合物粘度的控制。聚合物的粘度采用粘度分析仪, 在线测量聚合物粘度值, 进入DCS内粘度调节器, (下转94页) 效的补充, 全社会的广泛参与是保持良性运行机制的关键。通过行政法规和地方性立法, 将需水管理的经济机制、运行机制和信息管理纳入法制性轨道, 是需水管理成败的关键。

目前博州仍处于节水型社会建设的试点阶段, 政府的宏观调控作用亟待加强。要进一步理顺流域水资源管理与行政区水资源管理的关系, 水行政主管部门与相关部门的关系。在推进采, 提高区域综合供水能力。

3.2.5主要控制性河段的污染物排放总量控制监督制度

通过功能区划分确定有关河段的安全纳污总量, 并据此对有关区域的治污或排污情况进行监督。根据总量控制指标, 确定每一排污口的排污定额, 对排污进行定额管理。加强对城市和企业污水处理设施的运行的监督。

(上接51页) 粘度调节器的输出作为回收原液支流流量调节器的设定值, 二者构成一个串级调节, 刚刚配制的粗原液与聚合物料仓的液位又构成一个串级调节, 副调节器的输出一方面去控制电机转速, 以决定聚合物的落料多少。另一方面去给回收淤浆的流量调节器, 构成另一级串级调节, 其输出去控制回收原液的量。同时回收原液的总量与聚合物重量有构成联锁关系。

摘要：在腈纶生产中, 需要克服干扰影响, 使调节系统正常运行。针对腈纶自控典型控制方案的剖析, 就在于从技术手段上采取有效的调节系统正常运行的方法, 提高腈纶生产的管理水平。

关键词：腈纶生产,控制方案,串级调节,比例调节,分程调节

典型控制 篇2

[摘要] 内部会计控制是为了提高会计信息质量，保护资产安全、完整，确保有关法律法规和规章制度的贯彻执行等而制订和实施的一系列控制方法、措施和程序，对提高企业经营管理水平和经济效益具有重要作用。我公司根据《会计法》、财政部《会计基础工作规范》和《内部会计控制规范》、省公司《会计基础工作规范考评办法》等有关规定，先后制定、修订和完善了《会计工作实施细则》、《内部牵制制度》、《原始记录管理制度》、《定额管理制度》、《财产清查制度》、《成本费用管理制度》、《应收账款管理制度》、《固定资产管理制度》、《财务分析制度》、《会计基础工作定期检查制度》、《工程项目管理制度》、《财务收支审批权限管理办法》等规章制度，在依法经营、规范运作上发挥了重要作用。管理制度的生命力在于可操作性和执行上，近几年来，公司在内部会计管理制度建设方面紧紧抓住更经济、更高效、更有竞争力的一流管理目标，狠抓内控制度的落实和有效实施，确保了经济安全，进一步提高了公司的经济效益。

一、专业管理的目标描述

（1）有助于管理层实现其经营方针和目标。内部控制由若干具体政策、制度和程序所组成，它们首先是为了实现管理层的经营方针和目标而设计的。内部控制可以说渗透于公司经营活动的各个方面，只要公司内存在经营活动和经营管理的环节，就需要有相应的内部控制。

（2）保护公司各项资产的安全和完整，防止资产流失。保护资产一般指对本公司的现金、银行存款和其他货币资金以及其他重要实物资产的安全和完整进行保护。

（3）保证业务经营信息和财务会计资料的真实性、完整性。对一个公司的管理层来说，要实现其经营方针和目标，需要通过各种形式的报告及时地占有准确的资料和信息，以便作出正确的判断和决策。

二、专业管理的主要做法 2.1 加强组织结构控制

（1）公司设置独立的会计机构——财务部，设置出纳、记账、稽核、成本、存货、应收应付、固定资产、税金等管理岗位，明确岗位职责，充分发挥会计机 构和会计人员依法行使职权和职能。

（2）明确划分财务与会计职责和权限。公司财务部内部分设二个专职部门，即财务专职主要理财，包括资金筹措、投资预测、资产管理、成本开支标准和范围、规划和控制财务收支，以及协调财务部门内外、上下左右关系；会计专职主要核算及信息提供，包括记录和反映经济业务事项、办理现金收付、成本核算和利润、纳税申报、报表编制和分析等事项。二个专职部门各司其职，避免了以往职责集于一身、缺乏相互的监督机制。2.2 强化会计素质控制

（1）制定科学的用人制度。一是坚持持证上岗，通过竞聘、考核等形式，严把业务资格与胜任能力关，防止滥竽充数、优亲厚友。二是坚持用人回避制度，防止形成帮派，使内控变成“内部人”控制。

（2）加强素质培养控制。执行财政部及上级主管部门对会计人员继续教育的有关规定，按时参加年检和继续教育培训。近几年来公司财会人员先后参加地方和省公司各种培训，此外财会人员利用业余时间进修专业课程，更新知识，开拓视野，不断充实和完善自我。

（3）加强职业道德控制。一是竞聘上岗时挑选思想业务双过硬的人员上岗；二是对在岗人员加强会计职业道德教育，以提高会计人员的职业道德水平，使会计控制成为会计人员的自觉行动，增强自律观念，提高内控行为的档次，把强制控制变为自觉控制；三是在年终业绩考核中强化职业道德行为规范的考核。到目前为止，公司财会人员未发现执法犯法、营私舞弊、以权谋私、弄虚作假的行为。

（4）进行岗位轮换控制。对会计人员进行岗位轮换，公司每3-4年进行一次岗位轮换，既能避免岗位终身制形成的关系网，又能使会计人员全面掌握会计业务技术，熟悉和了解公司生产经营状况，有利于工作能力的提高。2.3 严格内部牵制控制

按《会计法》中“记账人员与经济事项和会计事项的审批人员、经办人员和财物保管人员的职责权限应当明确，并相互分离，相互制约”的原则。公司根据这一规定对财务收支的会计内控手续实行：

（1）三分离：财务收支的决策权、审批权、监督权三权分离，并分别设置职务。2）三分开：管钱、管物与管账的职务分开；支出、审批、稽核三项职务分开；支票与印章保管职务分开。（2）三核对：现金的清结按日核对；银行存（贷）款按月核对；发票存根与收入入账，一本用完后一本核对。

（3）四签字：财务收支原始凭证的报账，必须有经办人签字、验收或证明人签字、审核人（一般为其授权的审核人或财务负责人）签字、审批人（公司领导）签字才能报销。

（4）五签章：记账凭证的编制及记账，应由制证、出纳、记账、稽核、财务负责人签章。

（5）五监督：财务部门对财务收支的合法性和真实性监督、由内部审计、纪检、职代会、分管经理、外部中介机构等五个方面进行监督。2.4 规范业务处理程序控制

规范业务处理程序，公司从抓关键的电力销售收入和成本开支较大的购电费及材料采购入手，采取抓大头带小项的方法，严把收入和开支关。在此基础上，加大对可控成本费用的控制力度，实现业务处理的全面规范化。

（1）严格应收账款环节的内控，加大抄、核、收管理力度和线损管理。制订销售电力目标，建立有关的授权批准制度，明确审批人员对电力销售的授权批准方式、权限、程序、责任和相关控制措施，规范经办人员的职责范围和各种要求，确立电力销售管理责任制，保证电费及时、足额回收。

（2）成本费用控制一是建立完善的现金收付控制手续，二是建立成本费用划分及分配的控制制度。制定成本费用标准，分解成本费用指标，明确成本费用的界限及分配方法，正确计算成本费用。特别对成本变动较大的购电费，制定收购电量计划，并且要求调度部门合理调度，减少无功电量损耗。严格物资采购环节的内控手续，一是采用定额管理的方法、吞吐平衡、严禁超储；二是采用公开招标制度，通过货比三家，竞标择优选购，严防暗箱操作，营私舞弊，最大限度降低物资采购成本。

2.5 完善会计业务记录控制

每项经济业务发生后，必须按一定的程序和方法进行会计处理。公司主要控制以下几项：

（1）原始凭证控制：原始凭证必须经专人审核，只有通过审核的原始凭证方能办理财务收支，作为记账的原始依据；记账凭证的内容必须与原始凭证的内容保持一致，所有记账凭证应附有原始凭证；记账凭证必须连续编号不得遗漏或重 编；建立完善凭证传递程序和定期复核制度，对记账凭证的填制、记账和编制会计报告的工作进行审核。

（2）会计账簿控制：建立总账与明细账、日记账核对制度，做到账账相符，账实相符。

（3）会计档案控制：建立会计档案管理制度，对会计凭证、账簿、报表等资料造册登记，指定专人保管。使之不发生短缺、丢失，使这些资料在有效保管期内服务于会计检查，审计监督、法律鉴证、资产保全等工作。

（4）会计交接控制：会计交接必须办理书面交接手续，做到“三清”，以划清会计经办人在任职期间的责任。2.6 建立内部标准控制制度

公司不断修订、完善对被控项目规定一定标准或定额、限额，作为控制依据，严格要求在实际执行中按规定的标准运行，不得偏离标准。如存货、材料采购，根据需要和现有库存量，规定采购批次、时间、数量、质量、价格等标准，又如在成本费用中制定材料消耗定额，费用开支标准及根据实际情况和费用预算情况制定内部各部门费用定（限）额进行费用控制等。2.7 落实内部经济责任制控制

建立内部经济责任制，旨在提高公司经济效益，防范经营和财务风险，降低不必要的损失，进而推动企业的可持续发展。公司从2003年建立了一套切合实际的指标评价体系和考核办法，通过专设考核机构进行定期考核，加强事中控制。几年来经过全员工参与与细化责任指标分解，达到初步完善。做到月有检查、季考核、年兑现。他们深深懂得，在内控制度中，检查、考核是处于流程中的最后步骤，其作用不可忽视，因为它同时又连接了下一个流程的开始。失去监督，也就失去了控制，因此，必须注重检查、考核、使内控制度真正实现闭环管理。2.8 坚持内部稽核与审计控制

内部稽核是财务部门指定专职人员对经济事项和会计事项，从凭证取得到报表产出整个过程进行的一系列连续性的审核、稽查和复核，其目的是保证会计核算的规范性和会计监督的有效性的会计自律行为。内部审计则是内部控制的最后一关，独立于会计体系之外的一个专职审核部门，与内部稽核不同，属于会计行为的纪律机制。它除了有权对内部会计监督的事项进行再监督外，还对会计内控机制的有效性进行评价，对会计监督进行再监督。它相对较高层次的内部监督与 控制机制，对完善企业内控机制至关重要。因此，公司在日常经营和重大经济决策中，审计部门必须全过程参与监督，以充分发挥监督职能的作用。2.9 应用先进的管理控制手段，提高控制的效率和效果。

典型控制 篇3

［摘要］《典型电气控制设备的运行与维护》课程建设从学生主要就业岗位的职业能力要求出发，确定课程培养目标，调整教学内容。以提高学生职业能力和素养为主线，以中高级维修电工职业资格为切入点，改革教学手段和教学方法、整合实践教学环节和资源，开展课程建设和教学改革的探索与实践。

［关键词］电气控制设备课程建设教学实践

《典型电气控制设备的运行与维护》是无锡职业技术学院机电技术学院(以下简称“我院”)电气自动化专业的一门核心主干课程，涉及专业知识面较宽，且实践性强、应用广泛，同时也是帮助学生考取中级和高级维修电工职业资格证书的核心课程，在整个专业课程体系中起着承上启下的作用，其教学质量的好坏，将对后续专业课程的学习产生很大的影响，并直接关系到相关课程的建设效果。为此，我院自动化专业对该课程建设十分重视，并于2009年5月开始立项进行建设。

一、课程调研

为确保建设效果，满足企业对技能型人才的需求，首先开展了本专业应往届毕业生的跟踪调查，并对无锡地区学生主要就业单位进行针对性调研。在获取大量调研数据后，召开了电气自动化技术专业专家咨询会，确定了电气自动化专业毕业生的主要就业岗位包括自动化设备操作、自动化系统安装调试、自动化系统运行维护，等等。并通过对调研数据的认真分析和整理，明确了本专业调研确定的三个主要工作岗位对应的主要工作任务，并细化了岗位职业能力的具体要求，如表1所示。

我院电气自动化技术专业近5年毕业生就业岗位的调研情况如图1所示：学生初始就业多为电气设备维护维修岗位、电气设备安装调试岗位、电气设备操作岗位等，就业比例占70％以上；岗位能力要求主要对应《典型电气控制设备的运行与维护》课程的学习内容；就业1～2年，获得一定的工作经验后，岗位分布情况发生了较大改变，电气设备安装调试岗位、系统集成及技术服务岗位比例明显提高。因此，该课程对学生初始就业和为后来获取更好的工作岗位和能力帮助很大。

根据岗位职业能力的具体要求，从完成对应工作任务所需要的知识、能力、素养要求出发，确定了《典型电气控制设备的运行与维护》课程的专业能力、方法能力、社会能力的培养目标，并以此作为选择和安排教学内容的依据，服务于学生的就业需求，为学生职业岗位迁移、可持续发展奠定基础，如图2。

二、教学内容选取

课程建设中，综合考虑学生就业情况和企业实际需求，以就业为目标，以学生职业能力培养为主线，采用学习情境教学模式，将本课程要求掌握的理论知识和实践技能全部融入到具体的学习情境中去。在学习情境的选择上，遵循行业内通用技术与新技术同步的原则，实践环境充分体现企业真实工作环境和氛围，并注重学习情境完整性、连续性、拓展性和可移植性。学习情境的设计、工作内容和进度都遵循职业性原则，按照由浅入深、由简到繁、依次递进式的学习方法，通过明确工作任务、查阅资料、制定实施计划、组织实施、工作过程反馈、完成任务、提交作品、考核评价等具有普适性的流程，使学生具有明确的工作方向和目标，保证情境下每一个具体的实施任务都是一个完整的工作过程，整个过程以学生为主体，教师负责引导和把握整体方向，保证学习效果，通过完成任务达到“学习的内容是工作，通过工作实现学习”的目的。选择的教学内容如图3，

本课程共设置了六个学习情境，细分为16个具体的学习任务。项目学习内容从单一到综合，构成阶梯递进体系。情境一到情境三为基本训练项目，培养学生电气控制方面的基本能力；情境四到情境六为综合拓展型学习项目，培养学生对企业常见的机床、起重机械和气动元件等电气控制线路的操作、保养和维护能力。在课程内容选取时，也充分考虑了中、高级维修电工职业能力的具体要求，坚持理论“必须、够用”的原则，将项目学习与中高级电工职业标准有机结合，突出职业资格能力的培养。

三、教学实施

1.以职业能力培养为主线。在教学实施过程中，根据学生的认知规律、校内外实训条件和教学内容，认真提炼控制要求，制定详细的实施方案，将课程内容分散到不同的工作任务中，注重学习效率和效果，按照由浅入深、递进式的项目学习方法。课程为体现教学改革的基本思路，即以技术应用能力培养为主线，专业技术课以“必需够用为度”为教学思想。按照岗位职业能力的培养要求，筛选理论知识，以培养技能作为教学的重点，并将理论与实践的有机结合为突破点，实现理论教学与实践教学的一体化，提高学生的实际应用技能，同时为学生考取本专业必需的中、高级维修电工职业资格证书夯实基础。

2.以工作过程为导向、校企合作开发课程。本课程采用工作项目教学模式，以学习性工作任务为载体，项目的设计、工作任务的内容和进度都遵循职业性原则，将本课程要求掌握的理论知识和实践技能全部融入到六个学习情境中去。每个情境和子任务都是相对完整的工作过程，通过对完整的工程项目的学习和实施，能让学生树立系统化、工程化的理念，如图4。

3.开放式教学环境。本课程六个学习情境中的16个学习任务，每个任务都是一个完整的工作过程；通过引导学生经历完整的工作过程，培养和提高他们的专业能力、方法能力和社会能力。在具体实施过程中，为了兼顾部分有较强学习意愿的学生，实施开放式教学环境。一是实施实训环境预约开放，学生可根据自己的项目进度，在课余时间巩固已学内容或通过自主学习方式学习新内容；二是项目实施内容可以递进式拓展，项目实施后，如学生已掌握学习要求且有意愿，可以申请拓展项目实施要求。通过开放式教学，营造主动性学习氛围，提高学习动力和效果。

4.多种教学方法的运用。《典型电气控制设备的运行与维护》课程采用基于工作过程系统化的情境式教学模式，注重改革教学方法与手段，融“教、学、做”为一体。通过多年的教学实践，形成了以学生为主体、教师为引导的行动导向的教学方法体系。教学过程中，教师要根据不同组别学生的进度情况，灵活选择适合的教学方法，如六阶段法教学法、引导文教学法、启发引导式教学法、对比讨论式教学法、小组竞赛式教学法、系统优化点评法等，引导学生完成工作任务。在应用以上教学方法时，始终贯彻在“做中学”的基本原则，教师明确··做什么”，引导学生“怎么做”，学生在做的过程中。不断总结和提高，获取自身经验，构建自己的知识体系，提升到“如何做更好”。

5.建立标准化的评价考核体系。评价体系摒弃传统重结果的考核方式，采用注重实施过程的全方位考核模式，根据每个项目实施过程制定详细的考核标准，包含以下几个方面：①学生学习积极性和阶段学习效果评价(考勤、课堂表现、单元考试成绩)；②自主学习能力评价(独立完成作业)；③表述能力评价(课堂发言、讨论)；④团队合作及协作学习能力评价(项目合作)；⑤综合能力评价(操作考试)。通过标准化的评价考核，学生可以明确任务目标，同时培养质量意识和严谨认真的工作习惯。

四、课程建设成果

1.形成了全新的教育理念。主要体现在突出实践教学、注重工程实践能力与创新开发能力的培养。教学中明确任务目标，强调学生的主体地位，采取全方位、标准化的评价考核方式。

2.增强了校外实习基地建设。校外实习基地建设直接关系到实践教学质量，对培养学生的实践动手能力和创新意识起着十分重要的作用。学生在校外实习基地顶岗操作，在实际工作情景中教育自己，掌握未来就业所需的知识和技能。校外实习基地的良好运行是开展实习教学工作的基础和质量的保障，对人才培养具有重要意义。近年来，我院密切校企联系，加强校企合作，先后与10余家企业签订了合作协议，建立了校外实习基地。

3.提高了人才培养质量和培养效率。通过课程改革建设，学生学习热情显著提高，根据调研数据，用人单位对我院毕业生的总体评价良好，工作称职率达85％以上。本专业学生参加由劳动和社会保障部组织的中级维修电工通过率达95％以上。多年来，学生参加国内多项技能比赛均获奖。

典型控制 篇4

关键词：组态MCGS软件,PLC可编程控制器,过程控制

引言

随着科学技术的发展, 工业控制系统在实际应用中也越来越广泛, 极大的促进了工业自动化的进程。基于组态MCGS软件、智能调节仪表、PLC可编程控制器等构成的工业控制系统在实际应用中具有价格低廉、实用性强等特点, 因此对该系统的研究也很有必要。AE2000装置集成了各种典型的控制方案, 该系统有诸多优势特点, 为行业所推广, 下面对系统的构成及功能进行简述。

1 系统硬件组成及功能

本文通过二台远程数据采集模块、PLC及两台智能仪表共同组成控制系统的应用方法进行介绍, 如图1所示结构:

西门子PLC S7-200自带RS485通信接口, 主要用于对设备开关量的输入和输出, S7-200还配有多种输入模块, 如热电阻温度采集模块、热电偶温度采集模块、标准模拟信号采集模块;也有模拟输出模块, 用于控制模拟执行器。两台智能仪表均带RS-485通信功能, 输入信号为1~5V模拟信号, 用于对压力、温度、液位及流量等过程量的控制;二台数据采集模块分别为I-7017、I-7024两者都具备RS-485通信功能, I-7017可采集现场8路模拟信号通过RS-485送上位机, 可以对现场设备的物理参数进行监视;I-7024可将上位机通过RS-485送来的信号转换成4路模拟输出送往执行器, 对控制对象进行控制。西门子变频器6SE420, 自带RS-485通信口, 上位机可通过RS-485控制其工作模式、输出频率, 在AE2000中用于控制泵的转速从而控制管道流量, 受地址数量限制, 上位机与下位机连接在一条RS-485时总数一般不超过32个。

上位机主要通过MCGS监控软件对系统的开关量和模拟量进行监控, 下位机主要对设备的压力、温度、开关、液位及流量等进行监控。

上位机是带有IPC通信卡的工控机, 该通信卡带有RS-485通信端子, 并装有MCGS监控软件。RS-485通信线采用屏蔽双绞线, 布线连接方便、成本低, 对于工业现场来说, 具有较好的应用价值, 其可靠性也能够满足企业的需求。在该系统中, 通信波特率方面, 智能仪表和PLC最高达到19200bit/s、数据模块最高达到921600bit/s。本系统选择波特率为9600bit/s。

在智能仪表中, 一般不需要对RS-485通信进行校验, 八个数据位, 一个或两个停止位。而数据模块则可以有校验, 也可以无校验, 如果是无校验通信, 需要和智能仪表连接同一总线。PLC需有校验, 在通信方式上也有别于上述两种设备, 因此在上位机中, IPC与PLC的通信总线和智能仪表、数据模块的通信总线是不同的。因此, 系统包含了两个RS-485总线网络, 因此PLC的总数最多可以扩展至16台。

上位机IPC装有MCGS监控软件, 实现了监控的作用, 可以对由数据模块、智能仪表及PLC组成的下位机进行读写, 从而对过程量PID实现控制。但是, 出现对运算速度及可靠性的考虑, 在此不建议进行使用。PLC的可以对输入寄存器、输出寄存器、中间寄存器、数据寄存器进行读写。智能仪表能够通过上位机对PID参数、定值的读写进行设置, 可以对控制输出值、测量值及偏差等参数的读出进行处理。对于数据模块而言, 可以通过上位机进行部分读写操作, 也可以通过上位机实现对过程参数的控制。MCGS软件能够对模拟控制对象的实时动画进行连接, 为监控人员提供实时的图像、报表、曲线、图符等系统运行状态参数, 包含报警信息等, 可以用颜色、大小、闪烁、移动等方法提高画面的显示效果。基于MCGS软件, 数据库能够实现过程量以历史曲线、实时曲线及多种报警的组态, 并对其进行存储或打印。

2 系统软件设置

2.1 下位机参数设置

两个智能仪表的地址可以通过仪表自身按键进行设置, 为3和4;数据模块的地址通过驱动软件设置为5和6, 智能仪表与数据模块的波特率均为9600bit/s。通过编程软件对PLC的通信方式进行设定, 地址设置为7。

2.2 MCGS软件设置

在设定好下位机的各项参数后, 对上位机还需要进行组态, 由MCGS软件生成应用系统, 结构包含主控、设备、用户等窗口及实时数据库、运行策略等五个部分, 如图2所示:

窗口可以直接提供给用户进行使用, 包含多种构建, 可以对画面进行调整, 创建不同图形对象, 不同的MCGS配置参数具有不同的功能。每一个系统中, 智能包含一个主控窗口和一个设备窗口, 下层可包含多个运行策略及用户窗口, 实时数据库也可以包含多个数据对象。通过组态后, 多个窗口构成一个人机交互的应用系统, 包含多种不同功能、类型的构件和对象, 同时, 可以及逆行那个可视化处理。MCGS系统的核心是实时数据库, 其作用与数据处理中心的作用类似, 也是公用数据的交换区。下位机设备收集到的数据通过数据连接传送到实时数据库, 实时数据库自动完成数据的存盘处理和报警处理, 按照需要, 将相关信息以事件的方式发送到系统的其它部分, 从而将相关事件触发, 进行实时处理, 以面向对象的技术为其它环节服务, 从而实现系统各部分的数据共享。

3 AE2000上水箱特性测试实验

根据上文所分析的工业控制系统的硬件及软件组成, 作为上水箱液位控制, AE2000过程控制装置可选择多种控制方案:一是PLC控制方案;二是智能仪表控制方案;三是采用MCGS控制算法, I-7017、I-7024作为输入输出构成DDC控制系统, 前面两个控制方案MCGS作为做上位机, 第三种方案MGS做为控制和监视使用。本文通过上水箱特性测试实验, 对MCGS软件、PLC模拟在工业控制系统中的应用进行实验分析。

3.1 实验设备

上位机MCGS软件、西门子PLC、RS-232/RS-485转换器、实验连线、AE2000B型过程控制实验装置 (PLC与智能仪表不同时使用, 本实验采用PLC作为控制器, IPC上不装RS485通信卡) 。

3.2 实验流程

丹麦泵把储水箱的水通过电动调节阀进水阀进入上水箱, 上水箱通过排水阀经过中水箱、下水箱回储水箱。上水箱装有液位传感器。测试上水箱的一阶响应特性。

3.3 实验原理

图3为单回路上水箱液位控制系统, 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定, 而调节器只接受一个测量信号, 其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度, 即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图, 这是一个闭环反馈单回路液位控制, 采用工业PLC控制。当调节方案确定之后, 接下来就是整定调节器的参数, 一个单回路系统设计安装就绪之后, 控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数, 可以带来满意的控制效果。反之, 控制器参数选择得不合适, 则会使控制质量变坏, 达不到预期效果。因此, 当一个单回路系统组成好以后, 如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后, 系统的投运和参数整定是十分重要的工作。

一般言之, 用比例 (P) 调节器的系统是一个有差系统, 比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小, 而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分 (PI) 调节器, 由于积分的作用, 不仅能实现系统无余差, 而且只要参数δ, Ti调节合理, 也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分 (PID) 调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用, 从而使系统既无余差存在, 又能改善系统的动态性能 (快速性、稳定性等) 。在单位阶跃作用下, P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图4中的曲线 (1) 、 (2) 、 (3) 所示。MCGS运行界面如图5所示。

3.4 注意事项

做本实验过程中, 出水阀不能随意改变开度大小;阶跃信号不能取得太大, 以免影响正常运行;但也不能过小, 以防止对象特性的不真实性。一般阶跃信号取正常输入信号的5%~15%;在输入阶跃信号前, 过程必须处于平衡状态。

4 结束语

AE2000虽然是一个实训装置, 在实训室用于实验实训, 但她集成了常见典型的控制方案, 现在广泛应用于工业控制, 这些控制系统由于性价比高、价格低廉, 具有较强的实用性, 工控产品主要带有RS-485通信接口, 都可以与该系统连接, 受上位机控制。如果连接的线路出现故障, 也不影响下位机的工作。通过实际使用效果表明, 该系统操作简单、功能完善, 具有较好的人机交互界面, 抗干扰能力强, 运行可靠性高, 可以满足工业生产的需求。

参考文献

[1]柳玲, 笪勇.PLC仿真系统软件设计的应用[J].商场现代化, 2010 (7) .

[2]方红, 葛一楠.过程控制综合实验测控装置的研制[J].仪器仪表用户, 2009 (5) .

桥梁工程质量控制典型案例分析 篇5

http:// 2011-09-28 中国百科网

文本摘要：某桥墩设计为12根直径2.2 m钻孔灌注桩,桩底标高为-26.923 m,设计桩长32.7 m,施工中采用矩形双壁钢围堰维护,墩位处于近岸河床地段,床面高程-3.16~-3.20 m,枯水期江水深13~19 m。关 键 词：案例分析 连续梁 灌注桩 大孔径深水钻孔灌注桩质量控制案例分析

1.1 案例1(大孔径深水钻孔穿越断层施工控制)

1.1.1 背景资料

某桥墩设计为12根直径2.2 m钻孔灌注桩,桩底标高为-26.923 m,设计桩长32.7 m,施工中采用矩形双壁钢围堰维护,墩位处于近岸河床地段,床面高程-3.16~-3.20 m,枯水期江水深13~19 m。墩位处工程地质条件为:表层分布2.35~2.9 m厚第四系冲积覆盖层,下伏基岩是粘土质粉砂岩,高程-25 m以上裂隙极发育,岩体破碎。桥址处岩体断层较多,且受全桥总体布置限制,无法绕避,桥墩位置原设计有5条断层带(图1),断层岩体构造为角砾夹碎裂岩,岩体天然单轴抗压强度14.0~33.7 MPa。

在钻孔桩施工过程中,6号桩钻孔标高达-12.4 m时,孔壁严重坍塌,填埋至标高-7.5 m处,填埋深度4.9 m,10号桩钻孔标高达-12.1m时,孔壁坍塌填埋至标高-9.4 m处,填埋深度2.5 m。继续钻进时坍塌仍在继续。

1.1.2 原因分析

从孔壁检测图形看,桩孔扩大部分在断层发育部位,造成坍孔的主要原因如下。

(1)断层岩体破碎,整体性差。

(2)采用清水钻,无泥浆护壁;孔径大,孔壁自稳性差。

(3)岩质为泥质砂岩,岩隙土遇水容易软化,造成孔壁坍塌。

(4)钻孔过程中,钻头穿过软硬不均断层,易造成钻杆倾斜。

1.1.3 采取措施

防止坍孔和埋钻,暂停施工。

(1)逐桩补充钻探,重核桩长,确保每根桩穿过断层带进入完整基岩,保证一定嵌岩深度。

(2)钻孔通过断层带时,要求慢速钻进,避免过度扰动破碎带岩块,同时也可保持桩孔垂直度。

(3)通过破碎带时每次钻孔进尺1.5~2.0 m钻头高度)、起钻并灌注水下混凝土,待混凝土终凝并达到一定强度后,重新钻孔。(4)禁止相邻孔同时钻进,以防串孔。采取以上措施后,桩孔质量有了明显改进,钻进过程中,断层位置采用混凝土护壁,有效地防止了坍孔,避免了埋钻、串孔等不良后果。各桩进行超声波检测,达到了I类桩标准。

1.2 案例2(钻孔灌注桩灌桩意外中断桩处理)

1.2.1 背景条件

某长江大桥主墩钻孔桩基础施工要确保在汛期来临前完成四渡洪桩施工,以便安全渡汛,该墩

19号桩即是其中的一根渡洪桩。施工单位在极困难的条件下做了大量的施工准备,但终因工期限制,准备工作尚感不足,以致在水下混凝土灌注6 m高时堵管,不得不中断灌注,发生断桩事故。这种情况处理办法通常是在原桩位附近按承载能力要求加桩或抬桩。该大桥主塔基础钻孔桩设计条件是:桩径2.5 m,桩长40 m,桩间距5~6 m,即该桩采用加桩方案已不可能,条件所

迫,必须千方百计在原桩位做好这根桩的施工。

1.2.2 原因分析

事故发生后,施工、监理及建设单位及时深入施工现场调研,分析断桩原因,归纳如下。

(1)导管上口与砼供料漏斗底部的开启球阀安装设置不当(以塑料布代球),使首批砼散落入水,造成砼严重离析,水泥浆流失过大,导管底部碎石积结,使水下砼流动性降低。

(2)砼坍落度过大,大于23 cm。

(3)混凝土面标高测量不及时,未能及时拔导管。

(4)钻机抽水泵未及时维修保养,故障率较高,以致处理事故关键时刻,不能发挥有效功能。

1.2.3 处理措施

该桩水下砼的初凝时间据试验资料为28 h,3 h后砼坍落度损失较小,故经研究,采用钻孔清除已浇注在桩孔内的砼,重新灌注桩身砼方案。

(1)采用KA-300型钻机,用反循环法抽出桩内砼。

(2)为防止钻孔损坏钢筋笼,采用空钻杆加焊自制吸头办法。

(3)清除桩孔内砼分3次操作。第一次清上半节砼,第二次清下半节砼,最后对周边进行摆动吸渣。所有排渣均要求再不出现碎石子为止,直到孔底,并对各测点进行标高检测,各测点均达到了原终孔时的钻孔标高,经监理旁站检查,报请高监办批准,同意重新灌注水下混凝土。

1.2.4 处理效果 在对该桩进行超声检测时,有一根声测管堵塞,要求进行钻芯取样检查。

(1)取芯整个过程钻进平稳,无异常响声,回水正常,芯样采取率95%,局部芯样有少量气孔,桩底砼与岩面结合完整。

(2)芯样试压。试验结果砼平均强度38.5MPa,满足设计要求。

(3)抽芯验桩结果,桩身长39.95 m。从取样钻进情况看,无掉钻现象,芯样无蜂窝状。

(4)超声检测结果表明,设计桩顶以下到15.3 m以上完整性达到质量I类桩。综合评定该桥主塔墩19号桩为I类桩。

预应力连续梁施工质量控制案例分析

2.1 案例3(预应力钢绞线锁头器张拉脱锚问题的处理)

2.1.1 背景资料

某大桥箱梁进行预应力束张拉施工,按设计顺序进行张拉,当压力表读数为30 MPa(1 495kN)时,右侧腹板束中突然有一根钢绞线飞出1 m,当即停止张拉施工(该束拉力尚差5.2 MPa才达到设计拉力)。次日再次张拉腹板束时,锁头器又脱落两个(距设计拉力尚差3.2 MPa)。

2.1.2 原因分析

从被挤压的锁头器脱落看,钢绞线上有明显的滑痕,现场检查和分析主要原因是:

(1)锁头器及挤压机均存在质量问题,锚具挤压力不够。

(2)由于厂家将直径34.4~34.5 mm和33.7~33.9 mm两种型号的锁头器混装,故造成直径为33.7~33.9 mm的锁头器脱锚。

2.1.3 整改措施

(1)立即停止使用该厂家的产品。在严格检验论证合格的前提下,挑选使用已进场的锁头器,并做好张拉试验和记录。

(2)人工凿开腹板锁头器周围的混凝土,全部更换8根腹板束的锁头器,封好防护罩,浇注砼,待补浇砼达到设计强度后重新张拉。该孔梁腹板束重新更换后,张拉结果在设计拉力下,其伸长部符合规范要求,偏差范围在+4.55%~

5.47%之间。

2.2 案例4(预应力张拉质量控制)

2.2.1 背景资料

某连续箱梁纵向预应力束进行张拉。张拉过程中发现腹板预应力束8束中有两束延伸量超标,故要求暂停纵向预应力张拉工作。经检查发现,内侧腹板束均有1~2根断丝,因断丝位置处在千斤顶范围,张拉时未及时发现,外侧腹板束未见断丝,但延伸量超过计算延伸量13%。有断丝和延伸量超标的预应力束,在非张拉锚固端均有部分钢绞线滑丝,其余预应力束张拉结果正常,经检查也未发现有其他异常情况。

2.2.2 原因分析

(1)钢绞线材质方面,经核对施工单位和建设单位抽检钢绞线试验报告及产品出厂试验结果和合格证,均表明是合格的,此批次钢绞线左右幅同时使用,在右幅张拉中未发现异常情况。

(2)检查张拉设备包括压力表、千斤顶均未发现质量问题。现场重新标定的压力表读数和张拉力曲线在初应力阶段线性关系不太吻合,说明千斤顶摩阻力较大。

(3)预应力管道检查。通风通气情况较好,钢绞线抽出检查,未见有漏浆堵管现象。

(4)张拉端锚垫板定位较好,且与索管基本垂直。

(5)非张拉锚固端检查发现,在有断丝的预应力束中,部分夹片未夹紧钢绞线,有滑丝现象,最多的一束9根中有4根滑丝。部分夹片在张拉后错位达5 mm以上,并且粘有水泥浆。经综合检查分析认为,造成钢绞线断丝和延伸量超标的主要原因是:非张拉锚固端在张拉前夹片未装紧,且在砼浇注过程中粘有水泥浆,致使在张拉后未能夹紧钢绞线,形成滑丝。由于腹板束中部分钢绞线在锚固端滑丝,致使各钢绞线受力不均,未滑丝钢绞线受力超过极限值因而出现断丝和延伸量超标。

2.2.3 处理措施

(1)对延伸量超标和出现断丝的预应力束,全部整束更换。

(2)要求施工单位在张拉前必须对张拉设备、钢绞线、管道、锚垫板、锚固端锚具安装情况全面检查合格,并经现场监理检查同意后,才能进行张拉。在砼浇注过程中,必须对未张拉钢绞线和锚具采取保护措施。

(3)要求现场监理除认真旁站检查张拉情况外,还要对可能影响张拉结果的其他因素进行过程控制,以免出现类似事件。在现场监理工程师的监督下,4根伸长量超标有滑丝、断丝的钢绞线已全部抽出并报废,更换新的钢绞线后,张拉结果合格,其延伸量偏差在-2.9%~2.4%之间。在后续施工过程中,现场监理加强了预应力管道安装、锚具安装、千斤顶维护等各方面的过程控制,所有预应力张拉工作一直进展顺利,未出现异常现象。

2.3 案例5(预应力砼箱梁腹板波纹管堵管整治处理)

2.3.1 背景资料

某桥预应力砼箱梁某孔左幅,进行纵向预应力索张拉。腹板束张拉至设计吨位时,实际伸长量仅为55 mm,与计算伸长值相差较大(设计伸长量206 mm,实际仅为设计的26.7%)。针对此情况,现场监理要求暂停预应力索张拉作业,要求认真查找原因,采取可靠措施进行处理。

2.3.2 原因分析

经对千斤顶的摩阻、油管路、压力表等进行检查,未发现异常,故认为致使腹板索延伸量不足的原因可能是波纹管漏浆,并由以下几种原因之一造成。

(1)波纹管制作时,压痕连接不紧密,导致安装时在弯曲部位的外侧开裂。

(2)波纹管接头连接不牢,砼振捣时,将接头振开而漏浆。

(3)电焊时,将波纹管烧穿,并未及时发现。

2.3.3 事件处理办法和质量控制措施

(1)事件处理过程 首先将腹板索松锚,拆除锚具,用直径10 mm圆钢插入,探查堵管位置,确定堵管位置在距施工缝8.5~9 m处。在堵管位置沿箱梁内侧人工开凿20 cm宽的缝,发现漏浆堵管范围达1.1 m。将波纹管内水泥砂浆全部人工清除干净后,发现漏浆原因主要是波纹管压痕连接不牢,以致于波纹管在曲线部位开裂漏浆。用波纹管铁皮将开口部位重新封住,用高标号环氧树脂细石子砼嵌补凿开处,嵌补3 d后,重新张拉纵向预应力索,其伸长量与计算伸长量偏差为+2.1%,符合及规范要求。

(2)相应质量控制措施 经对事件发生原因进行分析后认为,在波纹管施工质量和检查方面均存在漏洞。一般情况下只注意对波纹管节头情况和电焊烧洞情况进行检查,对波纹管压痕质量未引起足够重视,也未将其当作重点来控制。为了不再出现类似情况,采取以下措施对波纹管制作及安装质量进行控制。

①严格控制波纹管制作质量,要求施工单位加强对材料采购环节的质量控制。

②施工单位在波纹管安装前应仔细检查压痕宽度及压接严密性,并现场检查波纹管弯曲时是否开裂。

③波纹管安装完毕后,除检查接头及空洞情况外,还需对压痕全面检查,现场监理必须逐根逐段检查,并要求在弯曲部位至少检查2遍。在监理及施工各方对波纹管安装质量采取一系列措施后,质量有明显提高,该桥此后施工的12个施工梁段再未出现此类事件,确保了预应力砼连接箱梁的施工质量。

2.4 案例6(临时索连续悬臂灌注预应力混凝土梁质量控制)

2.4.1 背景资料

某大桥梁部由连续梁和连续刚构组成,连续梁与连续刚构支座所在墩位于水中,水深5~7m,墩高30 m,为减少水中临时墩,采用张拉顶板临时索的方案,悬臂灌注连续梁与连续刚构边半跨,并用钢板填塞梁缝底板和顶板,埋设应变片,测定钢板应力。0号块在墩旁塔架上进行,1~6号块按临时连续悬臂灌注,但在灌注3号块后,张拉顶板临时索,发现梁缝增大,临时索拉应力增大,伸长量增大。进一步发展,后果不堪设想。

2.4.2 原因分析

检查发现临时支座塔架是用万能杆件拼装的,预压时间不够,在施工过程中,非弹性下沉,致使临时支座标高降低20 mm,正式支座参与受力,与设计受力模型不一致,顶板临时索承受的梁体恒载和施工荷载力偶加大;另一方面原因是原设计临时索安全系数储备不大。

2.4.3 处理方案(1)对称起抬梁体,抬高临时支座标高,保证正式支座在施工过程中不受力。

(2)增加临时索数量,确保安全;根据增加临时索数量重新计算梁面标高,保证梁体合拢后线形满足设计要求。

(3)5、6号梁段灌注后,采用顶板体外索张拉,在施工过程中加强对梁缝处钢板应力检测和临时支座标高测量。采用临时索悬臂灌注施工,可减少水中临时墩和鹰架,但必须加强施工过程观测,保证施工荷载分布与设计假设情况相符,对临时索设计适当增大安全系数。

砼粗集料质量控制

3.1 背景资料

某施工单位为某大桥主墩基础混凝土作前期准备工作,粗集料、细集料、水泥等开始备料,封底及夹壁砼开始试配。监理试验工程师在例行检查时,发现粗集料是某采石场砂岩,在常规试验中,这种岩石压碎值数值偏小,质地坚硬。在验证C15混凝土配比时,发现该石料与水泥的亲和性极差,在拌好的砼中,取出几粒碎石,可发现碎石上无肉眼所见附着物,做坍落度检验时,发现粗集料架空、水泥浆流走,严重离析,和易性极差。

3.2 原因分析

此碎石原为某玻璃厂原料,属硅质砂岩,质地坚硬,亲水性差,其成分为石英,并含有方石英、磷石英这类活性SiO2。活性SiO2易与所用普通硅酸盐水泥发生硅碱反应,会造成混凝土膨胀开裂,影响使用。

3.3 处理措施

(1)通知施工单位立即停止此类粗集料进场,已进场的必须退场或改作它用(如铺路),并在现场监理监督下实施。

(2)指令施工单位重新选择粗集料,并应以石灰石为首选。

(3)原材料进场,承包商必须事先通知监理试验室,以便及时抽检。

(4)要求监理人员加强对进场原材料的检验和监督,确保进场原材料质量。

非典型航母的典型角色 篇6

16DDH驱逐舰/护卫舰/航母

16DDH在日本被称为“直升机护卫舰”，原因是日本海上自卫队没有驱逐舰这一分类，所有驱逐舰都被划入护卫舰级。该级舰标准排水量1.35万吨，满载排水量1.6万吨，是日本现役榛名级驱逐舰的3倍，人员编制347名。舰型为类似航母的直通甲板设计，飞行甲板长195米，宽40米，甲板上共设4个直升机起降点，可同时起降3架反潜直升机和1架多用途直升机。最大载机量16架。舰上武备包括2座8联MK-41导弹垂直发射系统，可发射“改进型海麻雀”舰空导弹和“阿斯洛克”反潜导弹，2座三联鱼雷发射系统，及舰首尾2座“密集阵”近程防御系统。

此外，舰上还装备了FCS-3主动相控阵雷达，可自动识别200个不同方向目标，并同时攻击其中20个，舰首声呐罩内的OOS-XX声呐系统实现了低频化，探测距离比原来的声呐有了飞跃性提高。

动力系统采用4台LM-2500燃气轮机，功率10万马力，双轴推进，航速大于30节。16DDH整体方案具有准航母性质。在搭载不同类型直升机时可执行反潜、扫雷、对海打击、救援、海上指挥、应对恐怖袭击等任务。按计划，16DDH将搭载SH-60K改进型“海鹰”反潜直升机，执行警戒、监视、输送，救援等任务，机上新增加了低频吊放声呐，97式鱼雷反潜深弹等，反潜能力大大增强。未来有可能装备固定翼的垂直短距起降战斗机，正式升级为轻型航母。

“猎鲨”自卫队

不管是“八·八”还是“十·九”，日本海上自卫队(简称“海自”)都仍是一支着重与潜艇作战的海军。16DDH继续强化了这一点，它不是航母!至少暂时不是!

日本人很重视反潜，那是因为曾经吃过蔑视“偷袭”的亏。太平洋战争中被击沉的781万吨日本商船中，被潜艇击沉486万吨，占62％，在被击沉的50万吨舰艇中。被美军潜艇击沉的约13万吨，高达25.9％。日本因为海上交通线的阻断而丧失了持续作战能力。而对于目前战略资源90％以上依靠进口、每年通过海运输入物资6亿多吨、且严重依靠海外市场的日本来说，同样的灾难当然不想再次发生。

上世纪80年代初，海上自卫队为了达成1000海里护航目标，以实现“封锁护航”战略而设计出了目前众人所知的“八·八舰队”。当时的作战构想是以苏联潜艇为主要目标，应用了运筹学、建模计算等多种“高深学科”。从1985—1992年，日本海上自卫队陆续建成了4支“八·八舰队”，作为其机动反潜作战的主力。“八·八舰队”也成为日本护卫舰队的基本组成形式，反潜能力仅次于美国海军航母战斗群。

尽管如此，由于舰艇装备和兵力结构的限制，“八·八舰队”在遂行基于未来威胁的反潜作战时依然面临很多问题。诸如反潜兵力单位出动数量不足，每次一般只能出动1组4架直升机，难以完全覆盖所需搜索海域；两组直升机相继出动的时间间隔过大，每组直升机留空搜索时间仅为2小时，再次出动时间远大于2小时，因此难以确保反潜作战持续不断。

随着技术的进步和时间的推移，日本周边国家通过自行研制、引进技术生产等多种方式发展了一批具有世界领先水平的潜艇力量，尤其是配备AIP和先进武器的常规动力潜艇，对日本的海上安全构成了较大压力。由于没有航母和战斗航空兵，日本海上自卫队的反潜作战能力基本上还局限在航空自卫队的作战半径和1000海里交通线范围内。而且随着核潜艇和导弹技术的飞速发展，原有“八·八舰队”已经越来越不能满足日益严峻的反潜作战需要。因此，日本海上自卫队在上世纪90年代中期就开始着手研制新一代直升机驱逐舰16DDH，用于取代日显老态的“榛名”号和“比睿”号。

甚低频“捕鯊”

日本政府在2000年12月批准的2001-2005年间《中期防卫力量发展计划》中，决定建造2艘标准排水量13500吨的直升机驱逐舰(代号16DDH)。2004年，日本国会批准了该计划，同年石川岛播磨重工集团切割第一块钢板并铺设龙骨，2007年8月23日，首舰“日向”号下水，预计2009年3月服役。该舰的角色定位是未来海上自卫队远洋反潜编队的旗舰，其16架的直升机搭载量将在很大程度上缓解目前“八·八舰队”反潜机数量不足的问题(“榛名”号载机3架)。

加入16DDH后的新“八·八舰队”将仍由8艘驱逐舰构成。编队所有驱逐舰均装有球鼻首声纳(作用距离可达30链)，以及“阿斯洛克”反潜导弹和MK-46反潜鱼雷(反潜导弹总数达124枚、反潜鱼雷总数48枚)。而且，除了16DDH直升机驱逐舰和2艘防空驱逐舰外，其余4艘舰上还装有新型的拖曳式线列阵声纳系统。

日本的舰壳声纳原来主要是OQS-3型以及更新型的OQS-5型，是日本以美国SQS-23型为基础研制的改进型，采用的工作方法是海底反射法和会聚区法，能探测搜索较远距离和深水层潜艇。而拖曳声纳主要是sQR-18型和OQR-1改进型可变深度甚低频拖曳阵列声纳，由水下听音器组成48×8阵列，通过捕捉潜艇发出的超声波，即可测定目标方位和距离，一般与直升机投掷的声纳浮标配合使用效果更好。

即将服役的16DDH则装有0QS-21大型舰壳低频声纳。该声呐由正面的圆柱状阵列和侧面的平面阵列组成，水声探测能力更加出色。不过16DDH并没有配备拖曳声呐，但应该不会对整个舰队的反潜作战产生太大影响。毕竟，其所搭载的反潜直升机才是真正的反潜尖兵。

新型SH-60K直升机加装了日本自行研制的先进低频主动声呐，其性能超过美国海军MH-60R直升机使用的AQS-22低频声响。该机还将配备逆合成孔径雷达，这种雷达通过解析目标反射的雷达波多普勒偏移，可以识别目标形状，并得到类似照片质量的高分辨率，对水面舰艇目标的搜索距离超过250公里。SH-60K入役后，肯定会显著提高海上自卫队空中对潜侦搜能力。

水下火网

按照日本海上自卫队公布的新“八·八舰队”构成方案，16DDH服役后将用于替换原有的直升机驱逐舰，现有3个层次的反潜作战体系得到保留，主要区别在于反潜兵力密度增加以及由此而产生的反潜能力的提升。

编队反潜的第一层为舰载直升机，这也是变化最大的层次。全编队22架SH-60K担负搜潜、攻潜任务。其最大速度250公里/小时，最大航程1110公里，续航时间约4小时，可携带总计44枚MK-46-5型或日产97式鱼雷，以及550枚声纳浮标。其中97型鱼雷采用双航速(搜索阶段为低航速、攻击时为高航速)攻击高速，深潜目标。该型鱼雷增强了在浅水区

作战能力，而且其声制导系统可根据其他大型反潜平台的声呐反馈信号确定目标，有效地对付装有消声瓦的现代安静型潜艇。

第二层为“阿斯洛克”反潜导弹。“八·八舰队”的所有舰艇均装备有“阿斯洛克”反潜导弹，承担编队中程反潜任务，“阿斯洛克”的战斗部是MK-46-5鱼雷。导弹采用MK-112八联装箱式发射或MK-41系统垂直发射，飞行速度约0.8马赫，箱式发射型射程1.6-10公里，垂直发射型射程15-20公里。在16DDH、金刚、高波和村雨级驱逐舰上装备的“阿斯洛克”均为垂直发射型。金刚级有90个发射单元，一般装备反潜导弹16枚，高波级有32个单元，备弹16枚，村雨级的16个单元全部装备“阿斯洛克”，新型16DDH驱逐舰有16个发射单元，备弹12枚。其他驱逐舰和护卫舰则装备1座MK-112发射箱，备弹16枚。整个“八·八舰队”装备反潜导弹124枚。

第三层为MK-46型鱼雷。“八·八舰队”各舰都装有2具三联装鱼雷发射系统。MK-46鱼类根据航速和深度不同可攻击600-12000米深度范围内的水下目标。全编队共携带反潜鱼雷约48枚。

反潜作战时，新添了16DDH直升机驱逐舰的“八·八舰队”将一如既往采用舰机联合的搜潜方式对潜搜索。为了能够快速大面积搜索和攻击，反潜直升机一般3机为1组，其中2架负责搜潜，另1架随时准备攻潜。负责搜潜的三机呈倒三角队形，一般位于编队前3—10海里区域，有敌情威胁的翼侧搜索。声纳吊放时，反潜直升机悬停高度约13米，正常情况下悬停搜索26分钟后即飞向下一个悬停点。如果提供的情报准确，一般有4-5个回合即可测出目标位置。每组留空搜索时间2小时，一架直升机搜索的有效宽度正常为5海里，整个编队1小时就能清扫3000—4000平方海里海域，较之原先800-1000平方海里增加约3倍。发现判明敌潜艇后，引导另一架直升机或载舰实施攻潜，编队的机载或舰载反潜武器一次齐射的弹药数量，理论上即可将该潜艇击毁。

被动：伴随护航反潜

首先需要明确的是，海上自卫队护卫舰队最核心的作战任务是战时确保东南、西南两条1000海里海上交通线的安全畅通，最主要的作战样式是对两条1000海里远洋国际航线的反潜护航作战。从历年的训练演习看，护卫舰队保交护航的基本反潜作战形式有两种，即伴随护航反潜和区域护航反潜。

伴随护航反潜是保护远洋航线最主要的方式，主要目的是在被保护目标周围形成无敌潜艇空间，而该空间是连续机动的。这就要求防御方向不能存在空白区，防御纵深要大，梯次要多，尤其在严重威胁方向。“八·八舰队”是日本海上自卫队实施伴随护航反潜最主要的兵力。

从理论计算和海上自卫队历年来的演习看，在实施伴随护航反潜时，日本海上自卫队一般将50艘左右的运输船只编成一个船队，再根据反潜兵力的数量和敌情威胁的大小，派出一定数量的舰艇组成编队(水面舰艇一般以“八·八舰队”建制出动)和反潜飞机一起伴随船队行动。通常情况下，一般是由P-3C大型反潜机在船队预定航线前方约100海里实施航线预警，由舰载反潜直升机编队在船队前方约40海里做前导搜索，水面舰艇在船队四周或前方组成半圆或环形警戒队形。有时，还在船队的前方或易受潜艇、飞机袭击的一侧增派一个舰艇搜索警戒编队。所有护航舰只的间隔都保持在舰用声纳和防空导弹的有效作用距离内。

16DDH服役后，将作为整个“八·八舰队”的楱心反潜力量，能够利用其先进的指挥控制系统和大量直升机组织严密的反潜网。在一般情况下，整个编队除了采取前置伞式和围置圆式护航队形外，将更多地采取由直升机参与的多层疏散式反潜队形。在这种队形内，舰与舰之间距离增大，相对于整个编队中心的阵位不是一个点，而是一个区域，区域之间的海域由拖曳阵列声纳侦测范围覆盖，从而减少警戒同一半径的圆周所需舰艇数量。节省下来的舰艇将用于加强威胁严重的方向，从而形成大纵深、多梯次的反潜防御空间。为了增大反潜纵深，降低敌潜艇占领武器发射阵位，和提高抗击敌潜射反舰导弹的概率，16DDH及其它各舰所搭载的直升机将在编队外侧巡逻警戒。

原先“八·八舰队”每次用于前导搜索的直升机数量仅为2-3架，如果敌潜艇威胁程度较高或数量较多，一般只能采取遭遇点搜索或扇形搜索，很难保证准确捕捉目标。16DDH服役后，整个护卫队群的直升机数量将由原先的8架增加为22架，在不改变原有数学模型的基础上，未来将可派出6--9架直升机，除了遭遇点搜索或扇形搜索外，还可采取范围更广的圆形搜索，搜索区将扩大3-4倍，发现潜艇的概率也随之大幅上升。

当编队发现敌人潜艇征候与敌潜艇遭遇时，“·八舰队”将会立即抽调部分兵力组成搜索攻击小队实施反潜搜索，另一部分舰只继续护卫船队前进，或者船队停止前进，除留少数警戒兵力外，其余兵力迅速驶往目标区搜索攻击，并召唤附近海区的反潜飞机临空支援。

当反潜飞机发现可疑目标时，立即投放声纳浮标，对其跟踪搜索、识别定位和攻击。在向编队报告情况的同时，召唤附近海区的水面反潜舰艇实施联合反潜。在反潜兵力实施反潜搜索时，船队可依据敌情采取规避措施(如转向、变速或改走备用航线等)。当判定目标被击沉或消失时，攻击兵力迅速返回原阵位，继续护卫船队航行。

16DDH服役后，整个“八·八舰队”直升机数量高达22架，同时由于直升机的反应速度要高于水面舰艇，而1架直升机难以有效跟踪常规动力潜艇，2架直升机难以跟踪核动力潜艇，且2架以下的直升机难以占据有力的攻潜态势并获取较高毁伤概率，因此编队仍然将以3架反潜直升机为1个作战单元，但届时将派出数量最多可达3个机队共9架直升机前往目标区域，在很大程度上减少了对水面舰艇的需求，可以确保护航船队的安全。

主动：区域护航反潜

伴随护航虽是一种有效的护航手段，但终究是被动的防御性护航而且需要庞大的兵力。因此，在大量装备反潜巡逻机和载机驱逐舰，尤其是金刚级(包括改进型)驱逐舰的服役基本上解决了防空问题后，日本海上自卫队即开始着手加强区域护航作战能力。

一般情况下，区域护航反潜主要由反潜巡逻机与潜艇配合“八·八舰队”实施。潜艇通常设置固定的巡逻区，建立水下反潜幕，主要负责重点海区的水下反潜和巡逻控制，巡逻机则充分发挥速度快、机动性好、控制范围大的特点，负责对敌潜艇可能活动的海区和航线密集海域实施广域扫荡。“八·八舰队”则组成反潜突击群，负责对航线所经海域的海权控制和机动反潜。

在区域护航作战中，日本海上自卫队特别重视充分发挥现有的固定水下声监测设备、反潜巡逻机、反潜直升机、潜艇和水面舰艇的综合作战能力，充分利用岛链、海峡、水道等地形，建立有效的反潜封锁屏障。一旦发现敌情，以高速数据链联通调动相关反潜体系，迅速集中附近海

区的海空兵力协同作战，以确保敌方兵力不能进入舰船航行医，从而保障海一交通线安全。

16DDH服役后，虽然不会对现有区域护航作战战法构成颠覆。但是技术手段的改进在很大程度上将会改变具体战术运用。由于反潜直升机数量剧增，因此“八·八舰队”可根据作战需要灵活编组，同时避免了大范围搜潜时兵力捉襟见肘的窘境。比如将22架直升机分成3个机群，每个机群2支机队，每机队3架飞机，同时留有4架直升机作预留兵力，可以进行3个方向上的数次连续扇形搜索，或者1个方向上的反复高强度圆形搜索，提高整体搜潜攻潜能力。

如果反潜区域较大，则将整个编队作为一个整体检查搜索，也可将编队划分为2-3个小队，甚至给每艘舰艇指定区域，按区域进行网格坐标式搜查。若没有发现可疑目标，则在反潜区域外建立巡逻线，防止敌潜艇渗入。如果反潜区域不大，且护航目标较为重要，则应以16DDH为主派出直升机检查搜索区域，其余舰艇于反潜区域外建立巡逻线。

麻雀的内部结构微调

日本海上自卫队的“八·八舰队”是各国海军中最为典型的、以非航母水面舰艇为主的海上舰艇编队，具有相对固定的结构。目前其基本编成是1艘白根级驱逐舰；金刚级防空驱逐舰或旗风级、太刀风级防空导弹驱逐舰1艘；村雨级、高波级、朝雾级多用途驱逐舰共6艘。整个“八·八舰队”的专用防空、反潜、多用途战舰的比例为1比1比6，其中多用途驱逐舰主要也是承担反潜任务，因此反潜作战兵力所占比重达到7/8，结构相对失衡。

随着以16DDH直升机驱逐舰和爱宕级(金刚改进型)防空驱逐舰的建成服役，新型护卫舰队典型的战术队形应为：金刚级防牵驱逐舰居前，16DDH直升机驱逐舰任指挥舰居中，5艘多用途驱逐舰呈扇形配置在左右两侧，1艘爱宕级防空驱逐舰殿后，舰与舰之间距离保持20链，以保证舰载声纳可靠发现敌潜艇。

16DDH服役后，虽然反潜作战兵力所占比重仍然占到3/4，但是整个编队的搜潜攻潜将主要由反潜直升机担负，多用途驱逐舰则使用拖曳阵列声纳进行目标初步搜索和概略判别，这样水面舰艇的反潜作战压力大大减少，可以有效执行其他诸如反舰、近程防空等作战任务，应对更加激烈的海空对抗。

警惕“鼠”还是警惕“猫”

2008年3月26日，日本防卫省智库防卫研究所发布了一份题为《东亚战略概览2008》的，年度报告。该报告着重分析了日本周边的安保环境。报告认为，“中国最早可能于2010年建成航母”，中国海军战略正从面向日本列岛、台湾和菲律宾一线的第一岛链以内海域的“近海防御”，转向包括印度洋在内的“远海防御”。报告中特别强调中国潜艇部队近年来日益壮大，俄罗斯向中国已交付多艘基洛级潜艇，令日本“寝食不安”。

这种被美国海军点名警告“具有极高危险性”的潜艇噪音非常小，号称“大洋黑洞”。目前，除了美国特有的超低频声纳和水下声纳基阵之外，几乎难有其他手段探测到它的行踪。日本防卫省认为，如果不在大陆架浅水区寻找到基洛级潜艇的方位，一旦这种潜艇进入浩瀚的太平洋，再想搜寻将根本无从下手。

同时，在这份报告中日本防卫省还指出中国自身设计的宋级和元级常规潜艇正在批量建造，再加上093和094型新一代核潜艇，“水下作战力量已经远超日本”。防卫省认为，以目前日本护卫舰队的实力，应对数量庞大且技术不断提升的周边潜艇威胁已经力不从心了。

16DDH型直升机驱逐舰的陆续服役，以及更加先进的19DD多用途驱逐舰的研制，将极大地改善目前日本护卫舰队的作战能力。但即便如此，要想以4个护卫队群去直接挑战数十艘先进常规潜艇，甚至是技术更加先进的核潜艇，难度将是相当大的。因此，日本海上自卫队将主要把以16DDH为核心的护卫队群分置在几个关键水道，以单位海域上的反潜兵力密度覆盖来达成战略上封锁潜在对手的企图。

变频调速典型控制系统(一) 篇7

早期的电动机调速是直流电动机调速(简称直流调速)的天下,自20世纪80年代以来,随着电力电子变频技术、数字控制技术的发展和高性能交流电动机调速方法的发明,现在已经基本上实现了以交流电动机调速(简称交流调速)取代直流调速。在众多的交流调速方法中,变频调速是唯一能在调速性能及效率上与直流调速竞争,实现高性能调速的方法。本讲座只介绍变频调速的典型控制系统,它的许多控制策略也适合用于直流传动。

在变频调速系统中,变频器可以放在电动机定子侧,也可以放在双馈异步电动机 (绕线异步电动机)转子侧。变频器放在双馈异步电动机转子侧的系统称转子侧变频调速系统。依据变频器工作的象限数不同,转子侧变频调速又分2类:若变频器只能单象限工作,转差能量从电动机转子流向电网,则该系统称串级调速,转速只能从额定转速向下调;若变频器能4象限工作,转差能量可以在电动机转子和电网间双向流动,则该系统称双馈调速,转速可以在额定转速上、下调节。在转子侧变频调速系统中,变频器的容量按转差功率选取,转差变化范围小时变频器容量可以比电动机功率小很多,它是这种调速系统的主要优点,转差变化范围大后该优点就没了,所以这种调速系统的调速范围一般小于2。串级调速主要用于节能调速,对调速性能要求不高场合,双馈调速主要用于风力和水力发电,由于应用范围较窄本讲座将不涉及它们。变频器在电动机定子侧的系统即通常说的是变频调速系统,它应用最广泛,是本讲座研讨的对象。

本讲座的内容安排如下:第1讲为调速系统分类和变频调速用电动机、变频器及其控制系统概述;第2讲为通用机械的节能调速;第3讲为工艺调速的典型转速控制系统;第4讲为多电动机转速控制系统;第5讲为张力控制系统;第6讲为位置控制系统。

第1讲 调速系统分类和变频调速用电动机、变频器及其控制系统概述

1.1 调速系统分类[1,2]

1.1.1 按调速的应用领域分类

可粗分为4大类。

1)通用机械的节能调速。通用机械指风机、泵、压缩机等类机械,量大、面广,应用于各行各业,它们的用电量占全国总发电量的1/3。这类机械过去都采用不调速的交流电动机驱动,风量和流量靠挡板及阀门调节,浪费大量能源。把这类机械的交流传动系统由不调速改为调速,取消挡板及阀门调节,平均可节电30%~40%,故称这类调速系统为节能调速系统。改调速后,由于风量和流量可以连续、平滑和快速精确控制,给工艺(或燃烧)过程的优化创造了条件,有助于提高产品产量和质量;由于减少了管道和阀门的压力,可以提高设备寿命,减小维修量。节能调速对调速性能要求不高,调速范围通常不大于2。

2)工艺调速。由于机械设备的工艺需要,要求驱动电动机必须调速运行的传动系统称为工艺调速系统,不调速便不能生产,例如金属加工、造纸、提升等机械的传动系统。工艺调速是高性能调速的主要应用领域,长期以来在这个领域里,都采用直流调速,现过渡到以交流调速为主。

3)车辆牵引和船舶推进调速。各种电动车辆及船舶等运输机械的电驱动系统,也要求在运行中及时调速,这类传动系统称为牵引和推进调速系统。它们属工艺调速范畴,也是高性能调速的应用领域,但由于装在移动机械上,又有许多不同于一般机械的特殊要求,例如供电电源、设备尺寸和重量、散热及防护要求等。过去这类传动系统都采用直流调速,现在也改用交流调速。由于牵引和推进机械对传动设备的尺寸、重量和防护有严格要求,而在这些方面交流比直流占优势,所以交流牵引和推进调速取得更快发展。

4)特殊调速。某些应用场合,用户对调速有特殊要求,满足这些特殊要求的调速系统属特殊调速系统。例如转速6000r/min以上的高速系统,直流电动机满足不了这个转速要求,只能使用交流调速。又比如调速范围为1∶50000~1∶100000的极宽调速系统,用普通直流或交流电动机都有困难,只有采用特殊的永磁交流电动机才能实现。

1.1.2 按调速方式分类

有4种按调速方式分类方法。

1)开环调速和闭环调速。电动机的转速给定被设置后不能自动纠正转速偏差的调速方式称为开环调速;具有自纠偏能力,能根据转速给定和实际值之差自动校正转速,使转速不随负载、电网波动及环境温度变化而变化的调速方式称为闭环调速。

2)无级调速和有级调速。无级调速又称连续调速,指电动机的转速可以平滑调节,特点是转速变化均匀,适应性强,易实现自动化,因此在工业装置中被广泛应用;有级调速又称间断调速或分级调速,它的转速只有有限的几级,调速范围有限且不易实现自动化。在数字控制的调速系统中,它的转速给定被量化后是间断的,严格说属于有级调速,但由于级数非常多,级差很小,仍认为是无级调速。

3)向上调速和向下调速。在额定工况运行(施加额定频率的额定电压,带额定负载)的电动机的转速称额定转速,也称基本转速或基速。从基速向提高转速方向的调速称向上调速,例如弱磁调速;从基速向降低转速方向的调速称向下调速,例如降压调速。

4)恒转矩调速和恒功率调速。在调速过程中,若在流过额定电流条件下(电动机发热情况不变),电动机产生的转矩维持额定值不变,则称这种调速方式为恒转矩调速,这时电动机输出的功率与转速成正比;若在流过额定电流条件下,电动机输出的功率维持额定值不变,则称这种调速方式为恒功率调速,这时电动机产生的转矩与转速成反比。

恒转矩和恒功率调速方式的选择应与生产机械负载类型相配合。 如果恒转矩调速方式用于恒功率类型的负载,电动机功率需按最大转矩和最高转速之积来选择,导致电动机功率比负载功率大许多(恒功率负载最大转矩出现在低速,高转速时转矩小,转矩和转速的乘积远小于最大转矩和最高转速之积)。 如果电动机的恒功率调速范围和负载要求的恒功率范围一致,电动机容量最小。如果负载要求的恒功率范围大,电动机的恒功率调速范围受到电气条件的限制不能满足时,只能适当放大电动机容量,扩大调速系统的恒转矩调速范围,以弥补恒功率调速范围的不足。

1.2 变频调速用电动机

变频调速使用的交流电动机主要有笼形异步电动机、励磁同步电动机和永磁同步电动机3大类。笼形异步电动机结构简单、便宜、可靠、维护工作量小(没有滑环和电刷)、不需要励磁装置、控制简单,所以得到最广泛应用。笼形异步电动机也有一些缺点,它的应用受到一些限制:

1)异步电动机功率因数<1,在同样输出功率下用于异步电动机的变频器容量比同步电动机大10%~15%;

2)异步电动机气隙小(气隙大则电机功率因数和效率会降低),低速大容量电机(特别是工作于冲击振动场合的电机)制造困难;(对于额定转速>150r/min或200r/min,容量<3或4MV·A,无冲击振动要求的电动机,笼型异步机比同步机便宜;若额定转速>300r/min,容量达9MV·A,异步机也便宜;如果超出上述范围,则同步机便宜)

3)异步电动机额定转矩过载倍数<2.5,在恒功率(弱磁)调速区,最大转矩按升速倍数的平方下降,因此不适合用于恒功率调速范围大(>2)及要求过载倍数大的场合;

4)异步电动机转子时间常数大,不适合用于要求快速弱磁调速场合。

在上述不适合异步电动机工作的场合,宜采用励磁同步电动机,主要是低速大功率、冲击负载及要求恒功率调速范围大等场合。永磁同步电动机和异步电动机一样结构简单、可靠、维护工作量小、不需要励磁装置、控制简单,但受永久磁体昂贵影响使得电动机造价高,影响其推广应用。永磁同步电动机比异步电动机体积和重量小、效率高、调速性能好,所以主要用于对体积、重量和性能有特殊要求的场合。永磁同步电动机调速的最大问题是恒功率弱磁调速困难,只有内置式永磁同步电动机才能弱磁,表面式永磁同步电动机不能弱磁。

除上述3类电动机外,还有一类开关磁阻电动机,它简单、结实,但噪声和转矩脉动较大,调速精度也不理想,应用较少,本讲座不介绍它的调速系统和专用变频器。

1.3 调速用变频器[3]

变频调速系统采用的变频器种类很多。按使用的电力电子器件及控制、换流方式分,有基于半控器件晶闸管(thyristor)移相控制、自然换流的变频器及基于全控器件IGBT,IGCT,IEGT等PWM控制、自关断换流的变频器2大类。按变流次数分有交-交直接变频器及交-直-交间接变频器2大类。依照中间直流回路中贮能元件不同,交-直-交变频器又分电压型(直流贮能元件为电容)及电流型(直流贮能元件为电感)2类。按输出电压等级分有低压变频器(<1kV)和中压变频器(1~10kV,少数超过10kV)。现在使用的变频器有:晶闸管交-交变频器(CC)——大功率(2MW以上),低速(600r/min以下);晶闸管交-直-交电流型变频器(LCI)——大功率(5MW以上),中高速(600r/min以上); IGBT交-直-交电压型低压变频器——690V以下,中、小功率(2MW以下);IGBT交-交变频器(又称矩阵变频器MC)——低压小功率,研发阶段;交-直-交电压型中压变频器——中压(2.3~10kV),大、中功率(1MW以上);交-直-交电流型中压变频器——中压(6.9kV),大、中功率(1MW以上)。早期人们还使用过基于晶闸管强制关断的交-直-交变频器、基于大功率双极型晶体管(功率BJT,早期称GTR)和可关断晶闸管(GTO)的交-直-交变频器,现均已经淘汰,本讲座不再涉及。

基于晶闸管的变频器(CC和LCI)的优点是:便宜、可靠;可以4象限运行,能把电动机的再生能量(电机制动时的动能或下放重物时的势能)回馈至电网。CC和LCI相比,CC性能优于LCI,但CC受输出频率<20Hz限制而LCI无此限制,所以它们的应用场合不同:CC适合用于低速(600r/min以下)、负载波动大、对调速性能要求高的场合;LCI适合用于高速(600r/min以上)、负载平稳、对调速性能要求一般的场合。它们的缺点是电网侧功率因数低、谐波大,需要庞大的电网补偿及谐波吸收装置,因此正逐渐被交-直-交PWM变频器取代。

基于自关断器件的交-直-交电压型PWM变频器网侧功率因数高、谐波小,应用最广泛。其中的低压变频器只有一种两电平结构,使用的开关器件主要是IGBT及少量功率MOSFET(电压低于200V的中小功率变频器)。广泛应用的中压变频器有三电平中点钳位(3L-NPC)及H桥级联(HBC)2种结构,使用的开关器件有低压IGBT、高压IGBT、IGCT和IEGT。两种中压变频器的适用场合如下:

1)HBC适合用于6kV和10kV电动机及不要求再生能量回馈的传动(它也能实现回馈,但需付出较大代价),特别是有“旁路运行”要求的场合(在变频器故障时切除变频器,电动机直接联到电网,恒速工作)。主要应用领域是风机、泵和压缩机等节能调速传动,它们量大、面广。

2)3L-NPC输出电压达不到6kV,适合用于无“旁路运行”要求的场合(不调速就不能生产,电动机不能恒速工作,这时电动机电压不必和电网一样) ,特别是要求再生能量回馈的场合。主要应用领域是工艺调速及车辆牵引和船舶推进等传动。

交-直-交电压型低压变频器和3L-NPC中压变频器的交-直整流电源有多种型式供选用。

1)不可控整流电源(DFE)。不可控整流电源主要指二极管整流电源。有时为了限制开机时贮能电容的充电电流,改用晶闸管可控整流电源,但在充电结束后维持触发延迟角α=0°,由于这时已不控制,所以它也属于不可控整流电源类。它最简单、经济、可靠,应用最广,但不能把再生能量回馈至电网。如果要求电动机再生工作(电气制动或下放重物),则需在直流母线加装制动单元和制动电阻,吸收再生能量。

2)整流/回馈电源。整流/回馈电源基于可逆整流,其特点是:既能整流,向直流母线供能,又能回馈,把再生能量送回交流电网,适合用于再生能量大,制动频繁场合。有2种整流/回馈电源:晶闸管整流/回馈电源和IGBT整流/回馈电源。

晶闸管整流/回馈电源基于晶闸管可逆整流,由2套晶闸管桥构成,一套整流,一套逆变。它简单、便宜、应用最多,问题是存在回馈桥逆变失败的可能,若在回馈桥工作期间突然交流电源故障,进线电压降低过多,将导致逆变颠覆,直流电源短路,烧熔断器。这种故障曾在现场多次发生。

为克服晶闸管整流/回馈电源的上述缺点,Siemens公司在它的SINAMICS-S120系列产品中推出一种改进方案——IGBT整流/回馈电源。它的主电路与下面介绍的PWM整流相同,由反并联了整流二极管的IGBT三相整流桥构成,但不釆用PWM调制,在一个电源周期中每个IGBT只导通和关断一次,在三相桥式整流的自然换流点(导通延迟角α=0°处)开始导通,持续120°后关断。它既可整流也可逆变(回馈),在交流电源故障或进线电压降低过多时,关断所有IGBT,二极管桥阻止逆变电流流通,从而避免逆变颠覆发生。这种整流/回馈电源比晶闸管整流/回馈电源贵(用IGBT取代晶闸管),但比IGBT的PWM整流电源便宜(控制简单,进线电抗小)。

3)电压型PWM整流电源(又称有源前端AFE)。电压型PWM整流电源(AFE)的主电路与前述IGBT整流/回馈电源相同,但釆用PWM调制,其特点是:①电网侧输入电流为正弦波,无功从感性到容性连续可调(包括功率因数=1);②双方向功率流,既可整流,又可回馈再生能量;③可在不稳定的电网中可靠工作:在电网电压大幅度波动时仍维持直流母线电压不变;在电网故障(电压降低超出允许范围或完全掉电) 时立即关断所有IGBT,AFE变成二极管整流桥,不存在逆变颠覆问题,不会出事故。

尽管AFE有许多优良的性能,但因价格比普通整流电源贵许多(约等于逆变器价格),不宜大量使用,主要用于对调速回馈性能及电网质量要求高的场合。

4)公共直流母线。如果在1个工作面或1条生产线上有多台电动机需要变频调速,宜采用公共直流母线供电方式,即由1套大的整流电源向多套逆变器供电,见图1。

采用公共直流母线的优点:①整流器容量小。

由于不可能所有变频调速电动机同时全速、满载工作,整流器的容量小于各逆变器容量之和(整流器容量是按电动机有功功率来选择,不是按电动机电流来选择,如果电动机电流大,转速和电压不高,需要的整流容量不大)。②解决再生回馈问题容易。若公共母线下的1台或几台电动机再生工作,而其他电动机电动工作,再生的能量可以通过直流母线流入正在电动工作的电动机,大大减小需要吸收或回馈的功率。另外由于只有1条直流母线,仅需1套能量吸收或回馈装置就能解决所有电机的再生制动问题。③安装尺寸小。因为电网侧元件,如熔断器、接触器、进线电抗等可以集中采用一次,比多套电网侧元件分散安装尺寸小。

1.4 变频器调速控制系统[3]

调速的任务是控制转速,转速通过转矩来改变,转矩不只和电流有关还与磁链有关,电动机的转速、转矩和磁链耦合在一起,要想实现高性能调速必须解开耦合,实现转矩和磁链的分别控制。直流电动机的整流子帮助它实现了解耦,调速性能好;交流电动机本身不解耦,调速性能不如直流电动机,需要用某种控制策略帮它解耦,才能在调速性能上与直流电动机竞争。变频调速的控制策略有2类:按电动机稳态模型控制的调速系统和高性能调速系统。前者简单但不解耦,调速性能(主要是动态性能)差;后者解耦,实现了转矩与磁链的分别控制,性能好。按电动机稳态模型控制的调速系统通过控制电动机定子电压(或电流)幅值和频率来控制转速,它们都是标量,又称标量控制系统。这类控制系统有2种:压频比(V/f)控制和转差频率控制。前者广泛用于一般调速场合,后者主要用于电流型变频,现在很少使用,本讲座不涉及它。高性能调速通过控制定子电压电流矢量(幅值和相角)来分别控制转矩和磁链,从而控制转速。它主要有2种:矢量控制和直接转矩控制。近年来为解决高压开关器件开关频率低带来的特殊问题,从矢量控制基础上又演变出一种新控制策略——定子磁链轨迹控制,它不同于常规矢量控制和直接转矩控制,而性能优于它们。

1.4.1 压频比(V/f)控制

压频比(V/f)控制是按电动机稳态关系进行控制的开环系统,它的控制量是交流电动机的定子电压幅值us和频率fs,它们都是标量。电动机的电势幅值es≈us,磁链幅值为Ψ,采用相对值计算时,在稳态

Ψ≈us/fs (1)

由式(1)知,通过电压和频率比可以控制磁链幅值。在V/f控制系统中电压和频率按图2中虚线所示关系控制(图2中实线是es与fs的关系,低频段虚线与实线之差用来补偿定子电阻压降)。

在基速以下(fs fsN)维持us恒定,Ψ与fs成反比,恒功率调速(弱磁调速)。在V/f控制系统中,根据期望的转速,通过V/f曲线发生器,产生定子电压和频率给定信号(us*和fs*),经PWM发生器去控制变频器。

注意:

1)受高速时电动机功率因数降低影响,异步电动机的最大转矩Td.max随n升高按平方关系减小

Td.max≈Td.max.N(nN/n)2 (2)

在选择电动机容量时需校验恒功率调速段最大转矩是否够用(留30%裕量),这是异步电动机不宜用于恒功率调速倍数大于2场合的原因。

2)同步电动机V/f控制调速系统的最大转矩受失步限制,这是同步电动机V/f控制系统不宜用于冲击负载和经常加减速场合的原因。

V/f控制存在下述缺点:

1)启动电流不好控制。启动电流由V/f特性初始电压和定子电阻决定,初始电压是开环设定的,设大了启动电流太大,设小了电动机启动不起来。定子电阻相对值很小,微小的电压变化会引起大的电流变化,启动电流控制困难。随电动机容量加大,定子电阻相对值减小,这问题更严重。

2)启动初期电流有直流分量,阻碍启动。由于定子电阻小,PWM电压波形中微小的直流分量会引起较大定子电流直流分量,产生阻力矩,阻碍转子转动。电动机容量越大,定子电阻越小,这问题越严重。

3)磁场建立慢,启动转矩小。启动之初,定子电压和频率同时施加,由于转子绕组的阻尼作用,要经过3倍转子时间常数后磁链才能达到稳态值,磁场弱则启动转矩小。电动机容量越大,转子时间常数越大(达s级),这问题越严重。

4)空载运行时,在个别频率段会出现振荡现象。

V/f控制系统虽然有上述缺点,但因其简单,性能也能满足一般调速要求,因此应用最广泛,特别是异步电动机系统。随电动机容量加大,V/f控制系统的缺点更加明显,这时在变频器总成本中控制系统所占比例已很小,所以越来越多的大容量变频器改用无转速传感器的高性能控制系统,即使被拖动机械对调速性能要求不高。

1.4.2 高性能基础调速系统

为满足种类繁多的生产机械和千变万化的工艺要求,设计了众多的基于高性能调速的工艺控制系统,它们有一个共同的核心——基础调速系统,所有具体系统都是在它的基础上衍生出来的。

基础调速系统是一个由转矩内环和转速外环构成的双环系统,框图见图3。

图3中,ASR为转速调节器;ATL为转矩控制环;INV为逆变器;PG为编码器;F/D为频率/数字变换。

虽然调速的任务是控制转速,但调速的关键是转矩控制,只有在能快速、准确控制转矩的条件下才能获得好的调速性能。转矩内环ATL的任务就是控制转矩,在接收到转矩给定信号T*后,通过ATL的控制使电动机实际转矩T快速、无振荡地达到给定值,响应时间只有几ms到几十ms。有无转矩控制环是高性能调速系统与普通标量控制系统区别的标志。

由于电动机转矩不仅与电动机电流有关,还与磁链有关,只有在能分别控制磁链和转矩条件下才能有好的转矩控制效果,因此在图3的ATL中还包含有磁链控制环节。一个调速系统的全部调速范围分2段:基速以下是恒转矩调速,磁链恒定;基速以上是恒功率调速,磁链与转速成反比,转速越高磁链越小,又称弱磁调速。2种调速用电动机电压幅值来控制:在它低于额定电压时,维持磁链恒定;在它达到额定电压后,维持电压恒定,随转速升高自动弱磁。这自动弱磁控制环节也含ATL在内,不另外画出。对于不弱磁的调速系统,由于磁链恒定,可用电流环代表转矩环。

ATL的实现可以采用矢量控制(含定子磁链轨迹控制)系统或直接转矩控制系统,在许多书籍和文献中都有详细介绍,这里不再重复。对于工艺控制而言,需要解决的是转速外环问题,转矩内环只要好用就行,并不介意它具体是什么系统,所以在本讲座介绍各种工艺控制框图时用一个方框表示转矩环,不指明它的具体内容。

转速外环的核心是转速调节器ASR,它是一个比例-积分(PI)调节器,输入是转速给定n*和实际值n之偏差,输出是转矩给定T*。若转速偏差n*-n≠0,在调节器比例和积分的作用下,输出转矩给定T* 就要变化,经ATL控制,电动机实际转矩T随之变化,从而改变转速,减小转速偏差,直至n*-n=0,实现转速稳态无差。ASR输出有最大和最小值限制,它也就是电动机最大转矩Tmax和最小转矩Tmin限制。基础调速系统的机械特性绘于图4。

依照转速实际值信号的来源不同,有2类转速控制系统:有转速传感器系统——转速反馈信号n来自转速传感器(编码器+脉冲/数字变换);无转速传感器系统——转速反馈信号n来自ATL中的转速观测器。有转速传感器系统的静态转速精度取决于转速检测精度,在采用编码器+脉冲/数字变换检测时,检测精度取决于标准时钟脉冲精度及一个采样周期中标准时钟脉冲个数,精度可以做到很高。当转速降到低速(n<5%)时,转矩环ATL中的电动机模型从电压模型过渡到电流模型,受电动机参数变化影响变大(对于异步电动机系统主要是转子电阻变化),定向精度降低,整个调速系统的静态转速精度也受影响,要适当降低,这个问题对于矢量控制和直接转矩控制都一样。无转速传感器系统主要用于异步电动机系统,它的转速观测器工作原理基于电压模型和电流模型的比较,受电流模型中转子电阻等参数变化影响,观测精度不可能做到很高,因此整个调速系统的静态转速精度要比有转速传感器系统低很多。当转速降到低速(n<5%)时,由于电压模型不能正常工作,转速观测器无法正确观测转速,所以许多变频器的无转速传感器系统在低速时都被改造成转速开环的电流-频率系统,稳态转速精度降低到电动机本身的转差率。由于这时的无转速传感器系统已不是高性能控制系统,而是标量控制系统,所以低速的转矩出力也受影响。西门子公司Masterdrives系列变频器的静态转速精度如下:有转速传感器系统,n>10%时转速精度0.0005%,n<5%时转速精度0.001%;无转速传感器系统,n>10%时转速精度0.1fslip,n<5%时转速精度fslip (fslip是转差频率相对值,电动机功率越大,fslip越小,对于功率≥30kW的电动机,fslip<2%)。这不是最高水平的指标,但从中我们可以看出2种系统在2种转速下调速精度的差别。无转速传感器同步电动机系统,电动机工作无转差,观测器被用来观测磁场瞬时位置,同样由于低速时电压模型不能正常工作,调速系统也被转成电流-频率标量系统,转矩出力受影响。了解上述差别,可以帮助我们选用系统:有转速传感器系统适合用于要求调速精度高,启动转矩大,有稳定低速运行工况的场合;无转速传感器系统适合用于要求调速精度中等,启动转矩一般,无稳定低速运行工况的场合。

参考文献

[1]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M].第2版.北京:机械工业出版社,2005.

[2]中国电气工程大典:第15卷,(电气传动自动化)[M].北京:中国电力出版社,2009.

变频调速典型控制系统(二) 篇8

节能调速主要用于风机、泵、压缩机等通用机械的传动。它们原本不调速,交流电动机直接接电网,恒速工作。在工厂设计时电动机及机械设备容量按最大可能的压力和流量选取,并为今后发展预留适当余量,工作时通常不需要这么大,只好借助阀门或挡板来把它们调到需要值,浪费了大量能量。改用调速传动后,可以把阀门或挡板开到最大,通过降低电动机转速来调节压力或流量,把阀门或挡板浪费的能量省下,从而实现节能。改用调速传动后,节能效果取决于电动机的负荷率,负荷率越低,节能效果越好,据统计平均节能1/3,效果显著,因此被广泛推广应用。

这类传动的负载转矩与转速平方成比例,功率与转速3次方成比例,当转速降到1/2时,负载转矩只有1/4,功率仅剩1/8,所以它对调速范围的要求一般≤2。这类传动原本不调速,流量和压力调节过程较慢,负载也比较平稳,因此它对调速的精度和响应的时间也没什么特殊要求,只要能调速就行。针对这不高的调速要求,通常采用V/f控制的标量控制系统,对于大功率传动,为改善启动性能,有时也用无转速传感器的高性能调速系统(在大功率变频器中,增加少许控制的复杂性已不影响设备成本)。

虽然这类传动对调速性能要求不高,但它对生产的连续性要求较高,需要一些特殊控制环节,分述于后。

2.1 “旁路变频器”

由于这类传动原本是不调速的,而它对生产的连续性要求又较高,所以希望在变频器故障时旁路变频器,让电动机直接接电网,转速回到额定转速,仍用阀门或挡板调节压力和流量,维持生产。“旁路变频器”主电路示于图1。

图1中K1和K2是交流接触器。变频器正常工作时K1闭合、K2分断,电动机接变频器,按调速模式工作。在需要“旁路变频器时”,先分断K1,隔离电动机与变频器,延时toff时间后K2闭合,电动机接电网,加速至额定转速后按恒速模式工作。在K1断开至K2闭合之间设置一段完全断电时间toff的原因是等待电动机消磁。电动机断电后,定子电流虽然为零,可磁链不能马上消失,因为在磁链减弱过程中,转子绕组会感生电流阻碍磁链减小,需经3倍转子时间常数Tr后才能使它降到零。在消磁过程中,由于旋转磁场还存在,在定子绕组中仍感生电压,若在这个感生电压与电网电压反相时合上开关K2,会造成大的定子电流冲击。为避免这冲击,要求toff >3Tr。异步电动机的toff和Tr可以从样本和铭牌数据估算得出:

式中:Lr,Rr分别为转子全电感和转子电阻(测量值);UN,IN,I0分别为定子额定线电压、电流和空载电流(有效值);fN,sN分别为额定频率和额定转差率。

下面给出几个经验数据供参考:电动机功率(kW) 10 … 50 … 500,toff (s) 0.7 … 1.6 … 3.6。

2.2越过暂时失电功能和最高直流母线电压Ud.max控制

在出现电网短时失电故障时,为保持生产的连续性,希望电压型逆变器不停止工作,通过降低电动机转速,把部分动能回馈至它的直流贮能电容,维持一个较低的直流母线电压,使控制电路继续工作(逆变器控制电源来自贮能电容电压),待电网电压恢复后电动机重新加速到原转速,这功能被称之为越过暂时失电(ride-through),又称动能缓冲。

越过暂时失电(动能缓冲)功能用Ud.min控制实现,框图示于图2a,Ud.min控制波形示于图2b。Ud.min控制的核心是Ud.min调节器1AUdR,它的输入是逆变器直流母线电压Ud与其最小值设定U*d.min之差,输出是高性能调速系统转矩环ATL的附加转矩输入ΔT*1。正常工作时Ud >U*d.min,1AUdR本应输出正值,但由于调节器正限幅=0,所以ΔT*1=0,对调速系统工作无影响,电动机工作在电动状态,转矩T>0。在t=t1时,电网开始失电,Ud开始下降。在t ≥t2后,Ud 略小于U*d.min,1AUdR退出正限幅,ΔT*1<0,Ud.min控制开始工作,把转矩T从正值拉到负值,电动机从电动状态转入再生状态,电动机和被拖动机械的部分动能回馈至直流贮能电容,维持Ud ≈U*d.min不变,使逆变器控制系统能继续工作。在t=t3时电网恢复,来自电网中的能量使Ud升高,Ud >U*d.min,1AUdR又正限幅,ΔT*1=0,Ud.min控制退出工作,逆变器恢复正常,转速回升至给定值。图2b中TRT是失电跨越时间。如果调速系统是V/f控制系统,则1AUdR的输出是V/f曲线发生器的附加频率输入Δf*1,在1AUdR工作期间,减小逆变器输出的电压和频率,使电动机工作于再生状态,维持Ud ≈U*d.min。如果没有Ud.min控制环节,在电网失电后,Ud将下降至Ud.off,逆变器停止工作,电动机自由停车,如图2b中Ud波形之虚线所示。

在电动机减速时,电机和负载的动能将回馈至直流母线,使其电压Ud升高。如果减速较快及电机和负载转动惯量大(例如风机传动),送到直流母线的能量不能全部被吸收或馈回电网,则

Ud将升至过压保护动作值,导致停机。为保持生产的连续性,许多现场希望避免这种非事故停机发生,为此引入最高直流母线电压Ud.max控制环节,示于图3。Ud.max控制的核心是Ud.max调节器2AUdR,它的输入是逆变器直流母线电压Ud与其最大值设定U*d.max之差,输出是高性能调速系统转矩环ATL的附加转矩输入ΔT*2。正常工作时Ud<U*d.max,2AUdR本应输出负值,但由于调节器负限幅=0,所以ΔT*2=0,对调速系统工作无影响。在Ud 升至略大于U*d.max后,2AUdR退出负限幅,ΔT*2>0,Ud.max控制开始工作。电动机减速时,转矩为负值,加入Δ T*2后,减速转矩值下降,回馈至直流母线的能量减小,维持Ud ≈U*d.max,从而避免过压保护动作导致的非事故停机发生。如果调速系统是V/f控制系统,则2AUdR的输出是V/f曲线发生器的附加频率输入Δf*2,在2AUdR工作期间,减小逆变器输出电压和频率的下降速率,使电动机工作于再生状态,减小回馈至直流母线的能量,维持Ud≈U*d.min。

2.3转速跟踪启动

转速跟踪启动功能用于启动正在旋转中的电动机。泵和风机传动有时会遇到在变频器投入工作前电动机已在旋转的情况,例如:启动前在风道或管道中存在压力,推动电动机旋转;大型风机的机械惯量大,自由停车时间很长,在电动机尚未停止前又需要恢复工作;“旁路变频器”后,变频器故障排除,希望恢复调速工作模式等。电动机在这种情况下接至变频器,如果变频器的输出频率与电动机转速不匹配,转差率大,将导致电流冲击。要解决这问题,需根据转速来设置变频器的初始频率,而泵和风机传动通常都无转速传感器,因此希望变频器能自动检测电动机的实际转速,据此设置初始频率,这就是转速跟踪启动。

自动检测转速任务通过频率搜索实现,其工作原理是:在逆变器输出频率与转速相匹配时(fs=np/60,p为电动机极对数),电动机功率最小。频率搜索框图见图4,图4中SFS是搜索频率给定,输出一个从1.0(对应于50 Hz)逐渐降至0的频率给定信号f*(t),经V/f曲线发生器得到定子频率和电压给定fs*和us*,为防止搜索过程中电流太大,令(5%～20%)us*作为PWM发生器的电压输入。在搜索过程中检测逆变器直流输入电流或用电动机电压、电流瞬时值计算功率,当它们小于某门槛值时便停止搜索,并把这频率值设置为逆变器初始频率。从最高工作频率开始搜索的原因是,在频率高于转速对应值时转差率为正,电动机工作于电动状态,不必担心再生功率使直流母线电压升高问题。如果正方向搜索没找到所需频率,则需从反方向最高频率开始反向搜索。

注意,为防止搜索过程中过电流,要求原V/f控制系统中的电流限制环节有效工作。

2.4效率优化控制

对于泵和风机传动,随转速降低,负载转矩按平方减小,低速时电动机工作于负载转矩非常小的工况,这时若仍维持额定磁链,铁损大,效率低。如果随转速降低,适当减小电动机磁链,能降低铁损,提高效率,电动机噪声小。

减小磁链后,铁损减少,铜损增加,磁链减弱多少合适,有个优化问题。从损耗分析知,若磁链与转速成比例,能取得效率优化结果为

Ψ=n (2)

式中:Ψ,n为磁链和转速相对值。

由于定子电压相对值us≈Ψn,所以

us≈n2 (3)

当转速从额定转速(n=1.0)降至半速(n=0.5)时,磁链也应从额定(Ψ=1.0)减弱至一半(Ψ=0.5),定子电压从额定(us=1.0)减至1/4(us=0.25)。

效率优化控制的实现方法:对于高性能调速系统,按式(2)设置磁链给定值(图5a);对于V/f控制调速系统,按式(3),把V/f曲线从线性改为二次曲线(图5b)。

注意:节能调速的调速范围一般≤2,即nmin≥0.5,图5中n*(或f*)≤0.5段不用;效率优化控制只用于负载较平稳,变化慢的场合。

2.5工艺闭环控制

某些节能调速传动要求工艺闭环控制,例如:挤压机传动要求压力闭环控制;泵传动要求液位闭环控制;风机传动要求风量闭环控制等,为此在许多通用变频器中都设有供自由选用的工艺控制功能块,示于图6。

工艺控制功能块的核心是工艺调节器TCR,它是1个PID调节器,其输入是工艺设定量和工艺反馈量。工艺设定量可人为设定或来自上级数字控制器,一般是数字量。反馈量来自工艺参数传感器,例如压力计、液位计、流量计等,一般是4～20 mA的模拟量或数字量。TCR的输出是附加转速给定Δn*,它与转速主设定n*相加后,送至调速系统转速给定输入端。

参考文献

[1]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M].第2版.北京:机械工业出版社,2005.

[2]中国电气工程大典,第15卷(电气传动自动化)[M].北京:中国电力出版社,2009.

典型控制 篇9

近年来, 太阳能光伏发电的研究和应用有了突飞猛进的发展, 成为新能源的研究热点之一。当前制约太阳能光伏发电系统进一步发展的主要因素有高昂的制造成本和较低的转换效率。为了有效地利用太阳能, 需要对太阳能电池供电系统进行最大功率点跟踪[1]。本文按照控制理论的出发点以及MPPT控制方法的发展过程, 对常用的MPPT控制方法进行了分类总结并分析比较了各种方法的优缺点。在此基础上开展了利用直流斩波电路 (DC-DC变换电路) 实现太阳能电池供电系统最大功率点跟踪理论、仿真、实验比较研究。

2 光伏阵列MPPT原理

光伏组件的输出存在着功率最大点, 在特定的温度和光照条件下, 组件能否工作在最大功率点取决于组件所接负载。光伏发电系统中, 光伏阵列和负载之间多采用PWM脉冲控制的DC/DC变换器, 主要原因是调节PWM脉冲的占空比D可以调节变换器的输入/输出关系, 实现阻抗匹配, 从而实现光伏阵列的MPPT控制。如图1所示为光伏阵列的P-D特性曲线, 其中P为光伏系统输出功率, D为DC-DC变换器开关管PWM信号占空比, 并且当d P/d D=0时, 输出功率达到最大。通过扰动占空比D来获得输出功率P的变化方向[2]。

当光伏阵列与负载之间接Boost变换器时, 如果负载为纯电阻, 变换器效率为100%, 忽略变换器电感自身电阻的情况下, Boost变换器的等效输入阻抗为

式中:RL为负载阻抗;R'为Boost变换器等效输入阻抗, D为Boost开关管PWM占空比。

由式 (1) 可知光伏阵列所接的等效负载是DC-DC变换器占空比D和其所带负载的函数, 调节变换器的占空比即可达到改变光伏阵列等效负载的目的, 使之在不同的外部环境下始终跟随光伏阵列的内阻变化, 两者动态负载匹配时就可以获得光伏组件的最大输出功率, 从而实现最大功率点跟踪。

本论文直接把占空比信号作为控制变量, 只需要控制一个参数, 从而使控制器简单且便于实现, 有利于降低系统成本[3]。

3 典型MPPT算法研究

目前已有多种光伏发电MPPT跟踪算法, 它分别是恒定电压法、扰动观察法、增量电导法、模糊控制法、神经网络法等。恒定电压简单但跟踪效果较差, 所以现在已较少使用。模糊控制法和神经网络法跟踪效果较好, 但其算法原理复杂且实现困难。扰动观察法和增量电导法同为光伏发电MPPT经典算法, 具有较高的性价比, 在光伏发电系统中获得广泛应用[4], 论文将通过Matlab仿真这对两种算法性能作进一步对比, 为算法选择提供参考。

3.1 扰动观察法

3.1.1 扰动观察法跟踪原理。

扰动观察法原理是每隔一定的时间增加或者减少光伏阵列输出电压, 这一过程称为“干扰”, 并观测之后其输出功率变化方向, 若ΔP>0, 说明参考电压调整的方向正确, 可以继续按原来的方向“干扰”;若ΔP<0, 说明参考电压调整的方向错误, 需要改变“干扰”的方向。其跟踪流程如图2所示, 当光照或者温度突然变化时, 采用扰动观察法可能会产生误判现象, 影响了最大功率跟踪效果。

3.1.2 扰动观察法仿真分析。

根据扰动观察法原理在Matlab/Simulink中建立仿真模型如图3所示, 其中光伏电池和Boost变换电路均采用嵌入函数的形式[5], 控制算法的输入是系统工作电压和工作电流, 控制算法输出是Boost电路PWM占空比。

设置仿真时间为1s, 仿真算法为变步长ode45, 光照为1000W/m2, 温度为30℃, 负载电阻为120Ω, 分别选择占空比扰动步长为极大值 (0.02) 和极小值 (0.001) , 得到系统输出功率曲线如图4和图5所示。

由上述仿真图形可以看出扰动观察法跟踪步长设置是一个两难的问题, 且较难找到平衡点, 当步长设置较大时系统能快速找到最大功率点, 但稳态时剧烈振荡, 存在一定的功率损失;当步长设置较小时, 系统跟踪速很慢, 但跟踪十分平滑, 达到最大功率处振荡非常小, 实际控制时选择较为折中的步长0.005, 其功率曲线如图6所示。

为检验当外界环境发生变化时, 系统是否能够准确跟踪到新的最大功率点, 将图3中光照和温度信号源由常量信号换成阶跃信号。使光照强度在0.3s时刻由600W/m2突变为1000W/m2, 温度在0.5S时刻由0℃突变30℃, 仿真得功率曲线如图7所示, 并将功率突变局部放大如图8所示。

观察仿真图形可知, 在光照突变的0.3s和温度突变的0.5s系统均可以找到新的最大功率点, 由于扰动观察法本身的特点, 稳定时在最大功率点附近存在小幅的振荡, 同时在0.5s时发生了一个短时的误判, 好在下一个跟踪周期能够重新调整到正确跟踪方向上来[6]。

3.2 增量电导法

3.2.1 增量电导法跟踪原理。

增量电导法是根据光伏阵列P-V曲线为一条一阶连续可导的单峰曲线的特点, 利用一阶导数求极值的方法, 即对P=UI求全导数, 可得d P=Id U+Ud I, 两边同时除以d U, 可得d P/d U=I+Ud I/d U, 令d P/d U=0, 可得d I/d U=-I/U即为达到光伏阵列最大功率点所需满足的条件。这种方法是通过比较输出电导的变化量和瞬时电导值的大小来决定参考电压变化的方向。

增量电导法流程图如图9所示, Un、In为本次采样值, Un-1、In-1为上一次采样值, d U=0、d I=0条件在实际使用中经常用一个小的阈值来代替为0的条件[7]。

3.2.2 增量电导法仿真分析。

在Matlab/Simulink中, 根据图9所示流程图建立增量电导法仿真电路如图10所示, 其中光伏电池模型和Boost电路等效模型均采用嵌入函数的形式。

设置仿真时间为1s, 仿真算法为变步长ode45, 光照为1000W/m2, 温度为30℃, 负载电阻为120Ω, 分别选择占空比扰动步长为极大值 (0.02) 和极小值 (0.001) , 得到系统输出功率曲线如图11和图12所示。

由上述仿真图形可以看出, 和扰动观察法一样, 增量电导法步长设置同样对系统动态性能和稳态性能产生很大影响, 步长较大则动态性能好, 反之则稳态性能好, 二者不可兼顾, 实际应用时选择较为折中的步长0.005, 其功率曲线如图13所示。

同样为检验外部环境突变时系统能否进行最大功率跟踪, 设定在0.4s时光强由800W/m2突变为1000W/m2, 0.6s时温度由25℃突变为0℃, 仿真结果如图14所示。

由仿真曲线可见在光强发生变化的0.4s和温度发生变化的0.6s, 系统均能迅速跟踪到最大功率点, 跟踪速度比较快, 稳态误差也要小一些, 同时光照和温度发生突变的时没有产生误判现象, 说明增量电导法较之扰动观察法要更为准确一些。

3.3 两种算法性能对比

对上述仿真结果进行分析对比可以得出如下结论:

3.3.1 由上述系统仿真图形可知, 特定的光照强度和工作温度条件下, 采用扰动观察法与增量电导法均能实现光伏发电系统最大功率点跟踪, 两种算法跟踪步长的设置均会影响到系统的动态性能和稳态性能, 且较难找到平衡点。

3.3.2 对比图4和图11、图5和图12、图6和图13的仿真结果图形, 增量电导法无论是跟踪延时还是功率波动都要小于扰动观察法, 提取图8和图15的仿真数据可知, 在跟踪步长同为0.005时, 增量电导法较扰动观察法跟踪延时和功率波动分别减少了20.8%和3.2%。

3.3.3 对比图7和图14仿真结果, 在光照和温度突变时, 扰动观察法和增量电导法都能快速地跟踪到最大功率点并趋于稳定。但扰动观察法很容易产生误判现象, 影响了跟踪效果, 而增量电导法没有产生误判现象, 达到稳态的振荡也小。

由以上分析可知, 增量电导法明显优于扰动观察法, 但是其控制算法复杂, 对系统硬件要求高, 特别是需要高精度的电压、电流传感器和高分辨率A/D转换器。如果系统不是很复杂, 精度要求不高, 可以选用扰动观察法。如果系统精度要求高, 硬件能够满足控制要求, 则可以选用增量电导法。

4 结论

论文分析了光伏发电MPPT原理, 提出了一种基于占空比扰动的MPPT控制方法, 在Matlab中建立扰动观察法和增量电导法仿真模型, 仿真结果显示两种算法均能实现光伏系统最大功率点跟踪, 扰动步长的设置均会对系统的动态性能和稳态性能产生影响, 增量电导法性能要优于扰动观察法, 但控制较为复杂, 因此如果系统精度要求不高, 可以选择扰动观察法, 如果系统精度求较高, 硬件能够满足控制要求, 则可以选用增量电导法。

参考文献

[1]郑蕾, 黄克亚.模糊控制技术与神经网络法相结合实现光伏发电系统最大功率点跟踪[J].制造业自动化, 2011, 33 (8) :41-45.

[2]周习祥, 李加升.基于自适应占空比扰动算法的光伏发电系统MPPT控制[J].电气传动, 2012, 42 (8) :24-28.

[3]黄克亚.独立光伏发电系统最大功率点跟踪原理分析及仿真研究[J].电工电气, 2011 (2) :22-25.

[4]黄克亚.太阳能电池板输出功率智能控制装置设计[J].机床电器, 2012, 20 (1) :44-47.

[5]李维波.MATLAB在电气工程中的应用[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[6]黄克亚.光伏发电系统最大功率点跟踪算法研究及实现[D].苏州:苏州大学, 2010.

余热锅炉典型顺序控制逻辑的研究 篇10

1 概述

孟加拉西莱特工程, 是由常见的二台6B燃机, 二台双压、立式、强制循环余热锅炉, 一套冷凝式、无再热、无抽汽汽轮发电机组及它们的辅助系统所构成的“二拖一”模式 (即两台燃气轮机各带一台余热锅炉, 并通过蒸汽母管向一台蒸汽轮机供汽[2]) 的联合循环电站, 其发电容量约90MW, 燃机设计燃料为天然气。

燃气轮机为美国GE公司6581B型燃气轮机, 其配套的控制系统为Mark-VI。余热锅炉 (HRSG) 为韩国斗山 (DOOSAN) 重工生产的强制循环双压余热锅炉。蒸汽轮机为中国南京汽轮发电机集团生产的单压单进汽凝汽式汽轮机, 汽机数字电液控制 (DEH) 随主机设备成套供货。

该工程通过分散控制系统 (DCS) 实现对联合循环机组及其辅助公用系统 (如空压站、循环水泵等) 的监视和控制。

2 DCS系统功能

机组分散控制系统 (DCS) 网络覆盖的范围如下: (1) 余热锅炉及其辅助系统控制; (2) 汽机及其辅助系统控制; (3) 发/变组及机组厂用电源控制。

机组DCS主要功能包括数据采集系统 (DAS) 、模拟量控制系统 (MCS) 、顺序控制系统 (SCS) 、电气监控系统 (ECS) 。为了防止操作人员的误操作事故, 减少值班员的劳动强度, 必须提高DCS的控制水平, 而顺序控制系统 (SCS) 作为DCS的一部分, 完成余热锅炉、汽轮机及其辅机系统、辅助公用系统、发电机/变压器组及厂用电源系统的启停顺序控制, 因此提高顺序控制系统 (SCS) 的水平是提高整个机组控制水平的关键环节。

机组顺序控制系统 (SCS) 系统功能应划分为4级: (1) 驱动级; (2) 子组级; (3) 功能组级; (4) 厂级 (或称机组级) 。

子组级是实现单个设备以及与该设备相关联的逻辑控制, 如实现一台给水泵及其出、入口电动门等逻辑功能。功能组级是由几个相关的功能子组级组成, 它是将几个功能子组级连接起来, 完成一个完整的工艺系统的程序控制逻辑, 如实现两台给水泵和他们相关设备的控制连锁逻辑等。机组级顺序控制是实现整个机组的整组启动和停机的控制, 机组级顺序控制系统也就是机组的自动启动和停止控制系统即APS系统。功能子组级、功能组级和机组级顺序控制三者的关系是:功能子组级控制是实现功能组控制的基础, 依照工艺过程, 不同功能组的顺控逻辑相连接, 构成了机组级顺序控制。

该文将对余热锅炉的DCS子组级的顺序控制逻辑进行说明。

3 HRSG本体范围内汽水系统逻辑

3.1 过热蒸汽管道疏水排气

锅炉冷态启动期间, 打开设置在管道的疏水、排气电动门, 排出管道的凝结水和积聚的气体。对于锅炉温态、热态启动期间, 排汽管道的排气电动门将处于关闭状态[3]。

高压疏水电动门:HRSG启动前, 吹扫期间打开 (至少3 min) ;当高压汽包压力≥0.5 bar (g) 时, 开疏水电动门5min后关闭;当5 min后关闭后, 疏水电动门投入自动控制方式。监视疏水罐温度, 当对应高压汽包压力饱和温度的过热度≤30K时, 开疏水电动门;当对应高压汽包压力饱和温度的过热度≥50 K时, 关疏水电动门。且在高压汽包压力≤15 bar (g) 时, 这个电动门疏水时可全开;高压汽包压力≥15 bar (g) 时, 这个电动门疏水时开20%。

高压排气电动门:当高压汽包压力≥0.5 bar (g) 时, 开排气电动门5 min后关闭;当高压汽包压力=3 bar (g) 时, 关闭排气电动门。

低压排气电动门:当低压汽包压力≥0.5 bar (g) 时, 开排气电动门;当低压汽包压力≥1.5 bar (g) 时, 关闭排气电动门。

3.2 锅炉汽包连续排污电动门

锅炉连续排污主要控制T.D.S及汽包水的硅含量。操作员根据蒸汽的品质, 手动操作排污电动门的开关。

高压连续排污电动门:当高压汽包压力≥20 bar (g) 时, 开排污电动门。

低压连续排污电动门:当低压汽包压力≥2 bar (g) 时, 开排污电动门。当高压/低压汽包水位低于正常水位500 mm时, 保护动作, 关闭排污电动门。

3.3 锅炉汽包定期排污电动门

在锅炉启动期间, 锅炉汽包定期排污电动门用于控制汽包水位。当汽包水位高于正常水位时, 定期排污电动门将打开, 排至定期排污扩容器。

3.3.1 高压定期排污电动门

根据高压汽包压力的大小, 确定高压定期排污电动门的开度:

高压汽包压力<15 bar (g) 时, 全开;高压汽包压力>15 bar (g) 时, 开20%。

高压定期排污电动门允许开的条件:启动低负荷期间 (负荷≤30%M.C.R) , 高压汽包水位≥正常水位;正常运行期间 (负荷≥30%M.C.R) , 高压汽包水位≥正常水位+100mm。当汽包水位低于上述水位时, 高压定期排污电动门将关闭。

3.3.2 低压定期排污电动门

低压定期排污电动门允许开的条件:启动低负荷期间 (负荷≤30%M.C.R) , 低压汽包水位≥正常水位;正常运行期间 (负荷≥30%M.C.R) , 低压汽包水位≥正常水位+100 mm。当低压汽包水位低于上述水位时, 低压定期排污电动门将关闭。当高压/低压汽包水位低于正常水位500 mm时, 保护动作, 关闭排污电动门。

3.4 高/低压循环泵

每台HRSG配置两台高压循环泵、两台低压循环泵。一台运行, 另一台备用。锅炉启动前, 锅炉上水已达到汽包启动水位, 循环泵启动运行。

3.4.1 高压循环泵

(1) 高压循环泵启动允许条件:高压汽包启动水位在包启动水位;高压循环泵轴承温度<高I值 (如果有) ;高压循环泵电动机线圈温度<高I值 (如果有) 。

(3) 高压循环泵停止:高压汽包启动水位≤正常水位-635 mm;高压循环泵轴承温度≥高II值 (如果有) ;高压循环泵电动机线圈温度≥高II值 (如果有) ;循环流量低II值 (三取二) 。

3.4.2 低压循环泵

(1) 低压循环泵启动允许条件:低压汽包启动水位在包启动水位;低压循环泵轴承温度<高I值 (如果有) ;低压循环泵电动机线圈温度<高I值 (如果有) 。

(2) 备用低压循环泵启动条件:运行泵故障跳闸;循环流量低I值 (三取二) , 即流量≤89 m3/hr。

(3) 低压循环泵停止。

低压汽包启动水位≤正常水位-5 6 0mm;低压循环泵轴承温度≥高II值 (如果有) ;低压循环泵电动机线圈温度≥高II值 (如果有) ;循环流量低II值 (三取二) , 即流量≤74 m3/hr。

3.5 三通烟气分流档板

三通烟气分流档板是液压驱动。当HRSG启动投入运行时, 三通烟气分流档板按要求的程序打开。控制功能在DCS系统实现, 系统包括:三通烟气分流档板;液压油系统;密封风系统。

液压油系统设置两台高压油泵, 一台运行一台备用。分流档板的正常驱动油压大于25 MPa, 小于28 MPa。正常运行期间, 当供油母管压力≤25 MPa时, 油泵将启动;当供油母管压力油压≥28 Mpa时, 运行泵将停止。

当GT、HRSG投入运行前, 烟气分流档板密封风系统必须投运, 给烟气分流档板供密封、冷却风, 防止烟气外漏。密封风系统设置两台密封风机, 互为备用。风机出口设置炉侧电动隔离档板和旁路电动隔离挡板。当三通烟气分流挡板开启、密封风机投入运行时, 旁路电动隔离档板连锁开;当三通挡板关闭、密封风机投入运行时, 其炉侧电动隔离档板连锁开。

4 HRSG保护

余热锅炉 (HRSG) 设置下列保护:高压汽包水位高/低II值保护 (当高压汽包水位高II值, 即正常水位+230 mm;当高压汽包水位低II值, 即正常水位-635 mm) ;低压汽包水位高/低II值保护 (当低压汽包水位高II值, 即正常水位+230 mm;当低压汽包水位低II值, 即正常水位-560 mm) ;过热蒸汽温度高保护 (当过热蒸汽温度高II值, 即温度≥480℃) ;高压循环水流量低保护 (当高压循环流量低II值, 即流量≤200 m3/hr) ;低压循环水流量低保护 (当低压循环流量低I I值, 即流量≤74 m3/hr) ;给水泵全跳闸;燃机跳闸;旁路故障。当发生上述条件之一时, 跳闸HRSG, 关闭烟气档板。

5 结语

燃气-蒸汽联合循环机组在我国的发展历时不长, 相对于单循环燃机而言其控制系统更为复杂, 安全性和可靠性要求也更高。该文通过对已投产的联合循环机组余热锅炉主要顺序控制逻辑的总结, 希望为今后同类型工程提供设计参考[4]。对于具体的工程, 应根据制造厂和工艺专业的资料进行控制逻辑设计。

参考文献

[1]杨伟良, 徐栋梅, 吕震宇, 等.燃气-蒸汽联合循环余热锅炉概述[J].锅炉制造, 2001, 5 (2) :12-15.

[2]王荣.燃气-蒸汽联合循环电站中的余热锅炉调节系统分析[J].燃气轮机技术, 1998, 3 (1) :30-34, 44.

[3]刘世秀.PG9171E型燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉的控制和运行[J].科技资讯, 2008 (28) :81-82.

[4]赵振宁.400MW级同轴燃气-蒸汽联合循环机组余热锅炉的蒸汽吹管[J].中国电力, 2006 (10) :65-68.

[5]胡伟.燃气蒸汽联合循环机组余热锅炉与中小型老电站的改造[J].发电设备, 2000 (3) 9-13.

典型控制 篇11

四川师范大学教授钟华发表在《文艺研究》2007年第11期上的一篇书评竟然让被批评者、北京师范大学教授季广茂在博客上对钟华“大爆粗口”。笔者登陆季教授的博客时，那些不堪入目的文字已经被删除，季教授本人也已经向学界表达了歉意(其中并不包括钟华)。究竟是什么样的学术批评让这位研究文艺学的地地道道的文化人竟然做出这种斯文扫地、贻笑大方的举动呢?

笔者抱着好奇心特意从期刊网上下载了钟教授的书评文章。说实话，笔者没有拜读过季教授的大作，而且笔者的专业和两位教授的也相隔十万八千里。根据季教授的标准，在下实在是没有能力和资质对季教授的大作和钟教授的批评发表任何专业意见。但是，笔者自恃也接受过学术训练，也撰写和发表过书评，所以也斗胆来凑凑热闹，发表一孔之见。

钟教授的书评乍一看是很规范的学术批评，条分缕析，有理有据。但是仔细拜读后才愕然发现，对于学术界来说这竟是一篇和季教授在网络上大爆粗口同样惊世骇俗的“非典型”的学术批评。钟教授的书评洋洋洒洒一万多字，对季教授“呕心沥血”的成果竟然没有一个字的肯定，甚至连一点廉价的客套话都没有。钟教授首先批评季教授的研究范式不知所云，然后历数了作品内容的“七大罪状”，最后干脆脱离文本直接质疑季教授的学术能力和品质，甚至直言季教授的作品根本达不到出版的资格。这哪里是一篇书评?简直就是一篇宣布季教授作品“死刑”的判决书!对一个自称视学术为生命、甚至为捍卫“学问”不惜辱没斯文的学者来说，确实没有什么比这样的“学术批评”更加令人难以忍受了。在学者们养尊处优，学术批评已经慢慢蜕变为“学术表扬”的当代中国学术界，钟教授这样丝毫不留情面，全盘否定式的批评当然会引起轩然大波，以至于季教授大发“诛心之论”——这根本不是学术批评，而是“有策划”地向他“泼粪”。

学术批评本来属于正常的学术交流，是学术进步的重要推动力量。没有学术批评，特别是高质量的学术批评，学术界就容易自满，就会固步自封。所以在学术发展史上，学术批评，尤其是高质量的论战往往具有里程碑式的意义。以笔者较为熟悉的西方国际关系理论来说，贯穿学科发展史的就是三场大的论战(理想主义Vs现实主义、行为主义VS传统主义、新现实主义vs新自由主义)，直至今天主流理论和非主流理论还在不断较劲。在这个过程中，虽然论敌之间有时候也会有尖刻的语言，但是很少对对方的作品全盘否定或者质疑对方的学术能力和品质，更不会发生因为遭到批评就肆意辱骂对方的事情。在笔者看来，学术批评的良性发展有三个很重要的前提：第一，对批评的对象有客观公正的评价，敢于肯定批评对象的学术贡献。如果只是一味地吹捧，那就丧失了学术批评的本义。如果完全否定，一棍子打死，认为没有任何学术价值，那根本也就不需要学者耗费时间和精力为“学术垃圾”撰写什么书评了。以国内知识界耳熟能详的“文明冲突论”为例，自1992年“文明冲突论”问世以来就不断遭遇到学术界的激烈批评。曾经有出版社将国内学者的批评结集出版，学者们的批评可谓五花八门，但是没有人否认亨廷顿的这个研究范式是一项重要的学术贡献。第二，学术批评需要互动，允许被批评者进行辩解，允许被批评者进行反批评，否则学术批评就可能沦为学术霸权的话语工具。1986年基欧汉(R0bert keohane)主编了《新现实主义及其批评者》(NeroM-ism and its Critics)的论文集，邀请持不同观点的学者进行辩论。尽管基欧汉本人就是新现实主义的批评者，但还是在书的最后为新现实主义的代表人物华尔兹留下了辩解和回应的空间。这次大辩论也就成为了西方国际关系理论史上重要的一页。第三，学术批评是有边界的，应该就文本论文本，不宜对被批评者的学术操守随意发表意见，更不宜就此评判被批评者的人格。否则会降低学术批评的学术性，招致不必要的麻烦。同样以亨廷顿的“文明冲突论”为例，批评者可以质疑他的观点和论据，但是显然不可以据此质疑甚至否定他的学术能力和品质。学术质量的优劣和学者人格的高下不宜混为一谈。钟教授的书评既违反了国内学界“学术表扬”的潜规则，也不符合学术批评良性发展的要求，实在是一篇“非典型”的学术批评。当然，发表钟教授文章的《文艺研究》编辑部对于这场风波也难辞其咎。在笔者看来，发表钟教授这种“非典型”的书评理应慎重，至少可以在发表之前将文章与被批评者见面，甚至可以考虑邀请季教授撰写反批评的文章，与钟教授的批评文章同时发表。这样不但可能避免一场不必要的风波，或许还能推进相关问题研究的进步，从而达到学术批评的真正目的。

虽然季教授已经偃旗息鼓，但是学术批评演变为公共事件还是给季教授本人乃至整个学术界带来了很大的负面影响。网民们大多对季教授嗤之以鼻，学界中人则多痛心疾首，直陈这场风波暴露了中国学者的病灶——“一捧就笑，一骂就跳”。这个评价实在是入木三分!笔者关注这一风波多时，也搜集了相关的资料，包括舆论对季教授的批评，特别登陆了季教授的博客，以求兼听则明。笔者得出的一个基本结论是：非典型的学术批评暴露的是国内学界典型的学术生态。这一学术生态的“灾难”之处主要是学术等级制下的话语霸权和学界同行评价体制的缺失。

细读季教授与媒体的对话可以发现，真正让季教授耿耿于怀的还不是钟教授的文章本身，而是公开发表这篇文章的《文艺研究》。“我国的国家级文艺杂志只有两家，一个是《文学评论》，一个是《文艺研究》。在《文艺研究》这么重要的一个杂志上发表这种完全无中生有，恶意中伤的文章，对于一个把学术研究作为惟一的生存依据的学者来说伤害太深”(季广茂答《新京报》记者，2008年2月28日)。“他对自己骂人的解释始终只有一个，即：钟华在国家一级学术杂志上发表的一篇恶意书评，玷污了他的学问，给他的杀伤力巨大。同时，他认为钟华不具有资质”(《京华时报》2008年3月3日)。由此看来，钟教授书评的力量还是其次的，真正具有杀伤力的是《文艺研究》，后者才是季教授真正无法言说的梦魇。如果钟教授只是在一个一般的刊物上发表批评季教授的文章，即使文字再苛刻，功成名就的季教授很可能对此付诸一笑，甚至可能根本不知道有这么个人写了这么一篇文章。但是《文艺研究》就不一样了，它是仅有的两家国家级的刊物之一，高高

占据着学术金字塔的顶端。学者以在这类刊物上发表论文为荣耀，以此来证明自己的学术水准和作品的学术价值，而遭到这类刊物的抨击(尽管通常不代表刊物的立场)则无疑是灾难性的。这类“国家级刊物”或“核心刊物”无形中就具有了把人捧上天或致人于死地的魔力。笔者检索了“中国期刊网”，1994年以来季教授还从来没有在《文艺研究》上发表过论文，一个“无名小卒”(尽管也是教授)否定自己学术成果的文章却堂而皇之进了这么神圣的学术殿堂，无怪乎季教授会忍无可忍。更要命的是，钟教授的文章一旦登上了“大雅之堂”就获得了巨大的话语权威乃至霸权，“同行们对某位学者学术水平的判断，一个很重要的方式，就是阅读有关其著作的书评。而且一般人都会相信，在《文艺研究》这样的国家级杂志上，由一位教授撰写的书评，一定是‘免检产品’，质量、成色绝对没有问题，不会质疑”(季广茂答《京华时报》记者，2008年3月3日)。由此看来，季教授面对这一套等级制的话语体系也是有苦说不出，他不敢得罪发表文章的《文艺研究》，才会选择极端的方式把自己的全部不满都发泄到钟教授的身上。在季教授如今的“洁版博客”上，除了他零零散散的反驳文字(其实完全可以写一篇反批评投稿到《文艺研究》)，更多的是对钟教授的批判与奚落。比如嘲笑钟教授作品少(钟教授只有一本专著，而季教授著、编、译共计16本)，钟教授的作品错漏百出等，并且一再声明钟教授不具有评判其作品的资质，很明显对钟教授是不屑一顾的。无奈，这位“不人流”的钟教授却占据了学术的制高点，掌握了话语的霸权，迫使季教授只能用“非传统方式”回应钟教授的“非典型批评”。其实，受到学术等级制压制和凌辱的季教授很可能没有意识到自己也是在“用其人之道还治其人之身”——打压和凌辱学校没自己好，名气没自己大，级别没自己高，成果没自己多的钟教授。如此下来，我们的学术生态只能是恶性循环!

与学术等级制下的话语霸权密切联系的是同行评价体制的缺失。对季教授而言，最大的灾难还不是一个“无名小卒”在国家级刊物上令自己颜面尽失，而在于这篇批评文章可怕的后续效应：“这篇书评发表后，我发现我的世界立刻就变成了另外一个世界，完全不同了。在单位的时候，平时无话不谈的很要好的朋友却要刻意避开这个话题，这本来是很严重的话题，但谁都不谈，我觉得他们看我的眼神也变了。”“还有一位师长，70多岁了，平时对我呵护有加。他看了书评后，就相信了那人贬低我的那些话，立刻就给我打电话，让我书面道歉认错。这篇书评杀伤力如此之大，这是我想象不到的。”(季广茂答《北京青年报》，2008年2月28日)更可怕的是，“这种伤害可能导致的结果是：同行可以蔑视你，学生可以瞧不起你，没有出版社愿意出版你的著作，没有杂志社愿意发表你的文章，没有学术会议向你发出邀请，你无法申请任何课题，一句话，等于被学术界放逐了，一切都前功尽弃。这是一种高明的谋杀，满纸都是我的鲜血”(季广茂答《北京法制晚报》，2008年2月28日)。

显然，钟教授发表在《文艺研究》上的这篇“非典型批评”给季教授带来的影响远远超出普通看官的想象。它不仅涉及学术批评和学者的名誉，而且直接关涉一个学者的学术生命!一篇书评居然可以起到生杀予夺的决定性作用，实在让人不寒而栗!为什么一篇书评具有这么大的能量?即使《文艺研究》在这个学术领域拥有不言而喻的权威性，但是从本质上讲这篇书评只是代表钟教授个人的学术观点而已，并非学术界的公断，甚至也不是《文艺研究》的立场。熊培云先生说季教授太脆弱，但笔者以为学术界更脆弱。在这场引人注目的学术争端激化为社会热点的过程中，不少内行人却也像外行人一样看热闹，然后发表一些只会激化矛盾的道德说辞。很少有学者愿意从专业的角度就事论事进行评判，还季教授一个“公道”。关键时刻，同行评价机制却失语了!季教授曾十分委屈地说：“学界内部隔行如隔山，不同学者研究领域不一样，差别很大，一般人都是通过阅读书评来评价学者的学术水平。”(季广茂答《北京青年报》，2008年2月28日)但是问题在于：难道就没有其他专家认真阅读过季教授的作品吗?季教授的作品作为“教育部人文社会科学重点研究基地资助项目”，在结项时难道不需要专家评审么?季教授的作品列入了北京大学出版社的出版计划，出版前难道不需要提供专家审读意见吗?有这么多专家为季教授的作品把关，而且肯定提供了较好的评价(否则也不可能通过验收甚至出版)，为什么他们不为季教授讲几句“公道话”呢?难道一篇书评就使他们彻底颠覆了自己原来的专业判断了吗?季教授本人又为什么不提供这些专家的评审意见以正视听呢?我们的同行评价机制在哪里?我们的学术共同体又在哪里?在我们这个“不问是非，先看态度”还十分流行的国度里，季教授剑走偏锋，采取如此与自己身份严重背离的“自杀式自救”必定得不偿失。

PLC在电机控制中的典型应用 篇12

可编程序控制器 (PLC, Programmable Logic Controller) 是采用微电脑技术制造的自动控制设备。他以顺序控制为主, 回路调节为辅, 能完成逻辑判断、定时、记忆和算术运算等功能。

随着PLC技术的发展, 其功能越来越多, 集成度越来越高, 网络功能越来越强, PLC与上位PC机联网形成的PLC及其网络技术广泛地应用到工业自动化控制之中, PLC集三电与一体, 具有良好的控制精度和高可靠性, 使得PLC成为现工业自动化的支柱。PLC的生产厂家和型号、种类繁多, 不同型号自成体系有不同的程序语言和使用方法, 本文拟就用日本立石公司生产的OMRON C20p型PLC, 设计几个PLC在三相异步电机控制中的应用, 与传统的继电器控制相比, 具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点, 可作为高校学生学习PLC的控制技术的参考, 也可作为工业电机的自动控制电路。

2 P LC在电机控制中的应用

2.1三相异步电机的正反转控制

要求当按下正转按钮, 电机连续正转, 此时反转按钮不起作用 (互锁) , 按下停止按钮电机断开电源, 按下反转按钮电机连续反转, 正转不起作用。图1所示为三相异步电机的正反转控制原理图。

2.2 三相异步电机的Y—△启动

要求起动时电机接成Y型, 经过一段时间自动转化为△形运行, 要求Y形断开后△形才能启动, 防止Y形未断△形启动造成电源短路。图2所示是三相异步电机Y—△启动控制原理图。

2.3 三相异步电机时间控制

要求第1台电动机M1启动5 s后, 第2台电动机M2自动启动, 只有当第2台M2停止后, 经过5 s延时, M1自动停止。图3所示是三相异步电机时间控制原理图。

3 程序的写入与运行

将PLC联上编程器并接通电源后, PLC电源指示灯亮, 将编程器开关打到“PROGRAM”位置, 这时PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD!这时依次按Clr键和Montr键, 直至屏幕显示地址号0000, 这时即可输入程序。

在输入程序前, 需清除存储器中内容, 依次按Clr、Play/Set, Not, Rec/Reset和Montr键, 即将全部程序清除。按照以上3种控制的梯形图或程序指令将3种控制程序写入PLC, 当上述3部分程序输入到PLC机中后, 用上下方向键读出所写程序, 如程序有错, 可用插入指令和删除指令修改程序。

程序输入正确后, 分别按图1 (a) 和 (c) 连接PLC外部接线及主回路线路实现电机正反转控制, 按图2 (a) 和 (c) 连接线路实现电机Y—△启动, 按图3 (a) 和 (c) 连接线路实现电机的时间控制。此设计可以一次性把3种控制电路的程序全部输入, 同时控制3种电路, 运行时, 按下SBF, SBR电机正反转启动, 按下SB1, SB2控制电机Y—△启动, 按下SB3, SB4电机顺序启动, 互不干扰, 事半功倍, 实现了一台PLC同时控制多种电路形式。

摘要：PLC是一种数字运算操作的电子系统, 是专为在工业环境下应用设计的, 在电机控制中的应用方面十分广泛, 与传统的继电器控制相比, 具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点, 可作为工业电机的自动控制电路, 介绍PLC在电机控制中的几个典型应用。

关键词：PLC,工业环境,电机控制

参考文献

[1]秦曾煌.电工学 (上册) .北京:高等教育出版社, 1999