高压系统（共12篇）
高压系统 篇1
我国社会经济的高速发展使电力系统运行中的负荷也越来越大, 电力企业为了确保电力系统的供电性能可以满足社会各领域生产、生活需求, 开始将一大批高压用电设备来提高电力系统的整体安全性、稳定性, 保障电力系统电气设备在运行中可以满足社会对电力资源的需求。
1 电力系统高压试验概述
电力系统高压试验是指电力企业根据相关规范要求, 在高压条件下对电力系统电气设备的运行情况, 以及使用中的各项性能进行全方位检测, 帮助技术人员对电力系统电气设备运行状态进行诊断分析, 从而在基础上有效提高电力系统的整体性能。根据相关的高压试验分析发现, 电力系统中的电气设备通过高压试验后, 电力系统的利用率、使用寿命以及综合性能等方面有了很大提高, 所以电力系统在运行过程中必须科学、合理的进行高压试验。
(1) 电力系统的高压试验主要针对高压电气设备的原材料、型号以及使用性能进行测试, 并要依照相关标准来判断高压电气设备是否可以满足电力系统运行要求, 技术人员可以通过对高压试验结果的分析来判断电力系统设备的运行情况, 如果在高压试验中发现不合格的高压电气设备要立即停止使用。
(2) 电力系统在进行大修后技术人员也需要对高压电气设备进行高压试验, 通过对电力变压器等高压电气设备绝缘性能的试验检查, 来判断维修过程中是否对高压电气设备的绝缘性能产生影响, 如果发现问题则需要及时采取合理措施进行处理。
(3) 电力系统运行中采用高压试验可以对各电气设备的运行状态进行检测, 并可以采用一些预防性技术措施来对电气设备进行质量检测, 避免电力系统运行中因受到电气设备影响而产生事故, 这对提高电力系统整体运行使用效率有着重要意义。
2 高压试验对电力系统的高压影响分析
电力企业在供电网络建设中的防雷工作是极为艰巨的, 高压电气设备在运行中一旦损坏, 则会导致整个供电系统无法正常进行供电, 会给社会生产领域、电力企业自身造成巨大的经济损失。因此, 在变电站设计过程中必须要注重电力系统的安全稳定, 确保电力系统供电过程中的安全性、稳定性以及经济性。
2.1 高压防雷
电力系统中的电离装置主要通过裸导线架空线路的方式进行电力输送, 而架空线路一般设置在距离地面6~18m左右的空间范围内, 如果在雷雨天气因雷电入侵波产生的雷电过压, 会导致线路和高压电气设备在运行中出现绝缘击穿的事件, 这会对电力系统产生极大破坏。电力系统在建设中采用高压防雷技术可以有效解决这一问题, 其通过给线路或高压电气设备人为的制造绝缘薄弱点即间隙装置, 间隙装置的击穿电压比线路或高压电气设备的雷电冲击绝缘水平相对较低, 所以在电力系统正常运行电压下的间隙装置处于隔离绝缘状态, 当雷电发生时过于强大的雷电过压会使间隙装置击穿, 从而通过接地保护作用来避免电力系统线路或高压电气设备受到损毁。
2.2 间隙保护技术
间隙保护技术就是电力系统变压器中性点间隙接地保护装置, 其线路大体上是由两极由角形棒组成, 一极固定在绝缘件上连接带点导线而另一极直接进行接地, 当雷电过压将间隙击穿后会在角形棒间上升拉长, 当电弧电流变小的时候便可以自行息弧。间隙保护技术在实际应用中最大的特点就是结构简单、运行维护量小, 但是该技术在应用中一旦电弧电流大于几十安, 则会导致其无法自行进行息弧, 而且间隙动作过程中会产生一定的截波, 会在一定程度上影响到变压器自身的绝缘性能。
2.3 避雷器保护技术
避雷器是电力系统中进行雷电流泄放通道的技术, 其本质上也是一种等电位连接体, 在电力系统线路上并联对地的进行安装, 避雷器在电力系统正常运行下处于高阻抗状态, 而当雷电发生时避雷器则会将雷电电流迅速泄入到大地中, 从而使大地、高压电气设备、线路等电力系统设施处在等电位上, 从而避免电力系统受到强电势差的损害。避雷器技术在实际应用中也存在较多缺陷, 由于避雷器的选用会受到电力系统安装地点等因素限制, 则会导致其在受到雷击过程中的能量相对较大, 依靠单一的避雷器很难将雷电流全部导入到大地中, 这样便会导致避雷器在应用中容易发生损毁。
3 电力系统高压试验中应注意的问题
3.1 注意触电
电力系统高压电气设备在进行高压试验过程中不仅要切断一切可能通电的电源, 还要使用试验电源给被测试高压电气设备加强电压来达到试验目的, 高压电气设备在加压前后要不断进行拆接线操作, 针对一些电容较大或有静电感应的高压电气设备, 在高压试验技术后需要对其进行放电或接地处理。再者, 电力系统高压电气设备在高压试验中需要承受高于运行电压的几倍, 且试验中所使用的导线都是裸露的, 这便导致电力系统高压电气设备的高压试验具有很大危险性, 试验中如果没有将被测设备与其他电力设备隔开, 则会导致操作人员会由于误接触带电设备而发生触电事故。高压试验中如果操作人员在连接和叫唤导线时违规操作, 也会因剩余电流未全部导除而使其发生触电事故;高压试验中闲置电容设备未短路接地, 加压试验倒换接线时调压器没有退至零位等也会导致操作人员容易出现触电伤害事件。
3.2 注意火灾、爆炸
电力系统高压设备在进行短路测试过程中会由于回路电流增大, 导致短路处容易产生强烈的火花和电弧, 会导致短路处周围的可燃物被引燃, 从而导致高压试验中具有发生火灾的风险。再者, 电源线、母线、开关触头以及输配电线路接头处, 都存在接触电阻, 在电流较大的情况下会使其接触处温度骤然升高, 所以在高压试验中容易导致上述部位发生火灾事件。电力系统的电抗器和变压器等油侵式高压电气设备如果发生内部短路, 则会使该类高压电气设备的内部形成畅通的放电通道, 而其所产生的电弧容易分解油质而生成大量的乙炔气体, 电气设备内部邮箱压力上升则会释放阀喷油泄压, 从而导致上述高压电气设备在运行中会有发生爆炸的风险。如果高压电气设备在该种情况下没有及时泄压, 则会使其具有箱体爆炸的可能性, 雷击、过电压、短路以及外界火源等, 都会导致该类高压电气设备发生油品火灾。
4 结语
总而言之, 电力系统的高压试验是一项涉及范围广泛的工作, 而且在实际操作中所涉及到的技术工序也十分复杂, 为了确保电力系统在运行中的经济性、安全性以及稳定性, 电力企业必须通过合理的技术手段对电力系统设备进行高压试验, 从而推动我国电力企业在新形势下的健康、稳定的发展。
参考文献
[1]张桂木.电力系统高压试验中要注意的问题及措施[J].科技与企业, 2012 (6) .
[2]于鑫龙.浅析电力系统高压试验过程及注意事项[J].科技创新与应用, 2013 (24) .
高压系统 篇2
大家上午好！
今天是个难忘的日子,是我第一次面对大家进行竞聘演讲。我首先感谢领导给我这次展示自我的机会，对此我十分珍惜，我将客观地说明作为一名高压副班长我所具备的应聘能力，悉心地接受各位领导和评委的指正。
我充满激情，但个性随和、做事稳重；我为人正直，但不固执。我自2009年12月担任高压班副班长以来一直勤勤恳恳，不断进取，在思想上和工作能力上都有了很大的进步。在工作中我不怕吃苦，敢于勇挑重担，为了不影响基层单位春检工作，在春检开始前不到一个月的时间里，我与班组同志加班加点，完成了近1万余件绝缘安全工器具的试验工作，虽然当时非常辛苦，系统软件还出现了这样那样的问题，但是我没有因此而气馁，而是积极与厂家技术人员沟通解决，不但没有耽误试验进度，还发现软件在大批量试验工器具时的漏洞和不足，将其升级改进加以完善。在春检刚刚开始时，班长外出学习，那时我还刚刚上任副班长职务，在班长不在的情况下，我每天早出晚归，按照春检计划与大家提前几天将工作票、任务单、试验仪器准备妥当，并合理安排作业组成员，积极与主任、专工沟通汇报，出色完成了柳一变1号主变单元、建一变66KV改造等各项试验任务。在开展各项工作的同时，我时刻不忘安全，今年公司开展了“三个不发生百日安全活动”和“安全大检查活动”，不管日常工作再苦再累，我都坚持组织班组同志每周开展安全活动，认真准确的学习上级下发的各种快报、简报、月报及安全文件，并举一反三，结合自身实际及时进行整改。在作业现场，我更是以身作则，严格执行标准化作业，对于班组人员发生的习惯性违章坚决予以制止，对于每月的工作票我更是认真自查，发现问题绝不隐瞒，如实上报安全员。每月对班组库房、拉力室、高压室配备的安全工器具、灭火器材、电动葫芦、液压升降机等进行严格检查，排除隐患，根据当前形势我又详细制定了班组应急管理体系，随时准备对突发事故设备进行抢修。近一阶段公司的p-MIS系统已经全面单轨运行，我虽然没有参加过专门的培训班，但是我认为作为一名副班长我有责任也有能力熟练的掌握运用它，并向班组同志传授，使其尽快应用到日常生产管理、发挥最大作用，为此我一有机会就向检修班的姜立业、罗宏远请教，他们给了我无私的帮助与指导，现在我基本已经掌握了这项新的软件，并正在向班组负责人讲解与传授中。在科技立项方面我也一直积极探索，今年我申报的带电工具专用试验模具，解决了公司带电班10KV带电工具的试验方法问题，为其每年专门到沈阳电科院进行试验节约了大笔经费。
在担任高压班副班长的同时，我还担任了工区工会的文体委员，对于工区举办的各种活动我都积极的参与组织策划，去年春节前我协助书记、主席成功的举办了变电检修工区2010年春节联欢活动，在今年的五.四期间我与团支部书记共同策划组织工区团员青年开展了“青春伴我行，绿色环保从我做起活动”。前一段时间公司开展了“关爱生命、重视安全”主题演讲比赛，我积极备稿，虽然最终没有取得什么名次，但我感觉从语言表达、自身胆量方面自己都有了很大提高。
领导的悉心培养加上自身的努力使我在担任高压班副班长职务期间取得了一些成绩，先后获得了“省公司优秀青年”称号和“供电系统高压专业竞赛第一名”的荣誉，并光荣的成为了一名中国共产党的预备党员。
高压电力系统调度及运行分析 篇3
【关键词】高压电网；调度运行
1.引言
电力产业是国民经济和社会发展的基础性战略产业，电力发展的好坏直接关系到国家能源安全，关系到我国经济社会能否实现可持续发展。近年来电力工业的快速发展，满足了工农业生产和人民生活的需求，有力地支持了国民经济和社会的发展，而电力系统中的骨干——高压电力系统则为城市中的电车、飞机以及新型交通工具高铁的安全运行提供了可能。与之俱来的是，高压电力系统的调度和运行管理愈发得到重视。因此对于如何加强高压电力系统的调度与管理已经成为我们所关注的话题。
高压电力系统调度的主要内容包括采集数据、传输信息、数据处理、人机联系等，主要任务是组织、指挥、指导和协调高压电网安全、优质、经济运行，满足经济建设和人民生活的用电需求。高压电力系统作为一种重要的现代化监测、控制与管理手段，在社会的发展过程中起着不可替代的作用。由于高压输电具有污染小、容量大、能耗低、占地少、经济性能好等优势，因此，做好高压电网的调度运行工作，对于促进清洁能源建设、减少传统能源消耗带来的环境污染，优化能源资源配置、保障我国的能源供应安全，实现能源输送的高效利用、增强我国的自主创新能力具有重要意义[1]。
2.高压电力系统调度及运行存在的问题
近年来，虽然我国的高压电网建设获得了突飞猛进的发展，取得了可喜可贺的成绩，高压电力系统也在不断的完善，但是仍然存在一些问题，主要体现在以下几个方面：
（1）规划管理不到位
一是规划与管理不相适应。高压电网的规划更多的是注重技术性和经济性因素，较少考虑公众因素和管理细节，容易导致管理起来不方便，有时出现服务质量低下、管理不规范的现象；二是自动化管理相对滞后。在国外高压电网信息自动化管理发展成熟的背景下，我国高压电力系统中信息管理系统的运用与客观需求、电子技术的发展不相适应，而且已经建立的自动化信息管理系统在巨大投入后所得到的回报并不明显。不同地域、不同单位之间高压电力的自动化管理发展也存在着不平衡性，尤其是一些县级电力企业的信息管理系统在开发和应用上处于相对滞后的位置。
（2）高级人才缺乏
一是高压电力系统高级人才匮乏。无论是规划设计人员、还是架线操作人员，高压电人才队伍的规模与社会需求相比存在很大的缺口，人才结构分布也不均衡。二是高压电力系统现职人员素质水平有待提高，缺少系统的培训背景和专业知识，不能完全胜任高压电的调度运行工作。三是高压电力系统激励机制不健全，这也是很多高压电工作人员积极性不高的原因。
（3）创新能力不足
高压电技术的创新性不足除了观念、管理方面，主要还是体现在研发能力上，无论是高压电新技术的开发、高压电主要设备的研制，还是高压电站的运行抢修技术及保障服务水平，我国的创新性与国外都还有相当大的差距。例如，飞机场高压电力系统的设备制造、运营管理能力还不是很强。
3.高压电力系统调度及运行管理的建议
要想提高国民经济水平，抓好电力调度尤其重要。随着科学技术的发展，经济的不断提高，为做好高压电网调度运行工作，建议采取以下措施：
（1）加强规划管理
管理是做好高压电力系统调度及运行工作的重要保障。对于高压电网而言，电网调度计划主要指发、输、变、配设备的停电检修计划。各级调度的科技发展规划是各级电网科技发展规划的重要组成部分，要实现高压电力系统正常有效的调度和运行，必须加强规划管理。
一是统筹规划、科学谋划，通过召开高压电网调度运行会议的形式检查项目完成情况，讨论新的研究课题。规划时不仅要考虑管理中的实际应用问题，而且要考虑用户需求，多从实际出发，真正做到为民服务；二是加强智能电网调控中心建设[2]。通过信息收集、分类、整理、抽取和融合，实现配电网的数字化运营，不断提高调度安全管控水平，严防大面积停电事故和调度人员责任事故发生，确保重大活动保电“零失误”，全力保障电网安全稳定运行和电力可靠供应。
（2）加强人才队伍建设
人才是做好高压电力系统调度及运行工作的发展关键。21世纪最重要的就是人才资源，电力企业的竞争，归根结底是人才之间的竞争。在高压电力系统正常有效的调度和运行管理过程中，最亟需的还是人才的挖掘和建设。
一是要重视吸纳掌握高新技术人才，充分发挥他们的智慧和技术优势，建设一批文化素质高、技术水平高的人才队伍。二是有计划地培训现职人员。开展实用性技术培训是提高人员整体素质、防止人员误操作、对危险点有效预防和控制的重要手段。因此，要定期培训专业人员，制定一整套符合高压电力系统的培训规范，并将其贯穿于设计、勘探、运营以及治理的全过程。此外，还应建立有效的激励机制，提高员工的学习力，鼓励工程技术的创新和管理创新，对电网调度系统有突出贡献的专家要进行表彰和奖励。
（3）加强创新
创新是做好高压电力系统调度及运行工作的不竭动力。高压电技术先进与否、科技含量高低与否，在很大程度上决定了高压电力系统能否安全运行、能否可持续发展。为此，要高度重视高压电技术的研发与创新，高度重视先进高压电设备的研发与制造。
一是加大科技资金的投入，保证每年科技项目费用的落实，集中解决高压电调度生产中急需解决的重大技术问题。二是要加强国际交流与合作，学习借鉴国外先进的高压电管理经验以及人才培养模式。三是积极促进电网调度系统设备的国产化[3]，可引进和消化国际先进的技术创新成果，大力倡导应用具有自主知识产权、符合中国电网实际的技术和产品。
高压电力系统的调度及运行是一个复杂的过程，不是一蹴而能完成的，需要多个方面的共同努力。我们在以后的工作过程中要从实际出发，不断总结经验，既要保证高压电力系统正常的调度和运行，也要大力开展高压电技术的研发和自主创新。我相信，通过不懈的努力，高压电力系统一定能够更好的满足工农业生产和人民生活的需要。
参考文献
[1]徐建芳.浅析电力系统的安全运行管理[J].城市理论建设研究，2012（5）.
[2]赵辉.电力调度运行管理及相关问题分析[J].城市理论建设研究，2011（29）.
浅谈稳高压给水系统 篇4
上海罗氏制药有限公司将在上海浦东现场筹备一系列的厂房扩建项目。项目名为上海罗氏制药扩建项目, 位于张江高科技园区。建设内容包括新建楼群:21号、22号办公楼、31号质量大楼, 扩建04号仓库。以及现有大楼改造:02号办公楼, 03号楼实验室改造, 04号仓库东侧新取样中心, 07和08号门卫楼, 06号工程楼, 19号消防泵房等。罗氏项目包括04号仓库现有消防系统的扩建, 02号和03号建筑消防系统修改;21, 22号新办公楼以及31号质量大楼的消防设计。室外消火栓系统也会随着场地情况修改。根据原有厂区的消防现状, 并结合现有的消防规范的要求, 本扩建项目, 将取消原有的消防水池, 采用市政自来水作为消防水源。从龙东大道和李时珍路上的DN300的自来水管上, 分别引入两根DN300的供水管, 并在厂区内新布置DN300的常压消防环管, 与两根引入管相连。此消防环管将作为室外消火栓环管, 并给消防泵提供水源。
通过学习《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》、《上海市民用建筑水灭火系统设计规程》, 可以了解到我国消防安全管理与消防供水能力, 本文中就针对该项目展开分析。
二、稳高压给水系统的命名起源
稳高压给水系统的起源主要是以将安装有消防给水系统, 拥有高压给水技术的, 称之为稳高压给水系统。当前认为最初的给水系统拥有4种不同的起源说法:高压供水系统的发展、临时高压给水系统的发展由来、准高压给水系统的不断发展和稳高压给水系统的缓慢发展。高压给水系统的主要发展在于可以推动消防管理的便利性与安全性, 防范消防水泵供水不足的缺点, 高压供水可以解决高层建筑的消防问题。消防用水的水压与流量必须要符合建筑要求, 还要保证其建设规划的正确性, 保障高压给水系统的准确发展, 提供足够的动力, 满足压力要求。临时高压给水系统的发展, 主要是通过装置消防主泵作为出发点, 考虑到消防用水与给水的水压流量, 还要考虑到消防主泵的启动过程的安全性。准高压给水系统与稳高压给水系统的来源说法, 主要观点认为给水系统可以通过建设高压供水主泵, 提高稳压装置, 发生停电需要认真对待供水动力的问题。消防用水水压要合理考虑, 满足消防用水的最基本需求, 而且还要确定准高压与稳高压对给水的影响, 要始终满足消防用水的需求。通过高压给水系统的发展, 在建设主泵的后期保障给水系统的稳定性。另外, 还要确保高压与临时高压给水系统的有效使用, 实现稳高压与临时高压的快速发展。稳高压供水系统要突出解决好现实中的消防安全问题, 因此从实质上该系统发挥了整体性消防供水的作用
三、本项目稳高压给水系统按稳压装置
1. 设稳压泵的稳高压给水系统
在准备工作状态下, 必须要建立消防用水的水压服务措施。保障稳压水泵的积极效用发挥, 强化稳压水泵的有效供水系统的能力, 稳压泵本身的流量需要控制, 最好要大于管网漏水水量。室外消火栓沿道路布置约每120 m左右布置一个, 室外消火栓从DN200的环上接出, 消火栓采用DN150地上式消火栓。
2. 设气压水罐的稳高压给水系统
通过准工作状态的消防用水水压建立合理的气压水罐的压力工作保障, 提高了气压水罐的压力有效控制的能力, 保证了各项配套设施的水泵的动力提供, 气压水罐的供水量一般情况下都大于管网的漏水量。
3. 新建室外消火栓
室外消火栓系统将采用低压消防系统, 每个室外消火栓的出口压力必须大于1.0 bar。现在厂区外的市政供水管压力大于2.0 bar。在考虑了沿程水头损失和局部损失之后, 室外消火栓的每个栓口的压力可以满足1.0 bar的规范要求。原有的室外消火栓仍然可以使用, 但需要和DN300的消防管网连接。在消防管网上, 每隔一定距离设置阀门井。同时, 也为以后的扩建建筑预留消防接口。现有所有建筑中除了门卫室都有室内消火栓系统。3号生产大楼的室内消火栓系统和生活用水系统合用, 其它为独立系统从DN200的环上接出。由于市政水压无法满足室内消火栓要求, 因此室内消火栓将使用19号楼泵房的消防泵组供水, 采用稳高压消防给水系统, 水嘴静压力不低于2.5 bar。建筑物内每层均应布置室内消火栓, 消火栓应尽量布置在走廊, 楼梯间等明显位置。每个消火栓的保护半径为30 m。并且, 保护区域内的任何地点, 都必须在两个不同的消火栓的保护半径内。21/22号楼北面尽端楼梯间使用双阀双出口消火栓。每个消火栓箱内, 布置25米的DN65消防卷盘, DN19水枪和2具5公斤的磷酸铵盐手提式灭火器。
四、本项目稳高压给水系统的特点与优势
1. 稳高压给水系统的特点
稳高压给水系统指的是拥有稳定高压输送水量, 通过消防给水系统, 建立的稳高压给水系统。通过稳高压消防给水系统的可持续性使用, 实现稳高压的特殊性供水能力, 保障火灾发生时水压的稳定性。通过大流量的控水与供水, 负责灭火。系统稳压泵主动控制水流大小, 建设的配套设施可以稳定管网本身的压力, 满足灭火用水量。稳压装置通常拥有稳压泵、气压水罐、高位消防水箱, 这些都是稳高压输送水及灭火的主要保障。
(1) 供水速度快, 灭火成功率高
传统消防给水系统管线由于泄漏或其它用途平时存水很少, 灭火作战时, 系统供水速度缓慢, 无法满足火灾初期灭火要求。而稳压系统平时处于满水状态, 消防给水泵启动后, 系统压力会立即提高到灭火要求。因此, 同传统消防给水系统相比, 稳高压系统供水速度要快得多。
传统消防给水系统在准工作状态时, 由于消防用水的水压和流量不能完全满足, 因此一旦发生火灾, 不能有效、及时地扑灭。而稳高压给水系统不论在准工作状态还是消防时, 对火灾初期和发展阶段, 都能满足相应的消防用水的水压和流量要求, 其灭火成功率高于传统消防给水系统。
(2) 稳高压给水系统的优势
经过以上比较, 可以认定稳高压给水系统既有别于高压给水系统, 也有别于临时高压给水系统, 是介于两者之间的消防给水系统。对于稳高压给水系统, 在现行规范中是将它纳入临时高压给水系统的。我们觉得有必要将它从临时高压给水系统中分离出来, 不仅是由于它在实质上与高压和临时高压给水系统有区别, 还在于它具有无可替代的优点和在许多技术问题方面有别于其它消防给水系统的不同处置方法。高压给水系统在准工作状态和消防时都要完全满足消防用水的水压和流量要求。而稳高压给水系统只需配置消防主泵和稳压装置就可实施, 相比之下, 就容易兑现。临时高压给水系统在准工作状态时, 由于消防用水的水压和流量不能完全满足。因此一旦发生火灾, 不能有效地、及时地扑灭。而稳高压给水系统不论在准工作状态时, 对火灾初期和发展阶段, 都能满足相应的消防用水的水压和流量要求, 其灭火成功率高于临时高压给水系统。而增加的设施仅仅只有稳压装置, 所耗费用不多。
当前, 在我国国家标准之中, 必须要实现对稳高压给水系统的建设观念的转变。不能长期坚持稳高压的一般性发展, 要持续发挥出稳高压给水系统的自身优势, 提供足够的稳高压能力输送, 保证稳高压给水管理水平达到国际先进水平。在灭火与火灾发生的状况中, 可以有效地提升自身的灭火动力, 实现正确地灭火方向。对于电力供水的系统存在的一些缺陷, 电力供应系统本身由于受到电力的影响, 会导致灭火难度的加大。然而柴油机压力水泵的输送方式过于传统化和陈旧性, 不能保障压力输送的高度。在现阶段超高层建筑的建设之中, 这些方法都已经完全淘汰。管理消防水泵, 必须要实现定期的检查与维护, 提高消防泵的安全性与可靠性。消防水泵在材料与结构的设计上也需要改进, 要更加符合消防安全的需求, 实现消防可靠性。消防水泵在材质与结构上要实现稳定, 通过消防水泵的研制与开发, 提高稳高压的供水系统的可行性。
五、稳高压给水系统的技术问题
稳高压给水系统, 不论其为独立的、或是集中的、还是区域的, 都曾在消防工程中实施过。问题在于, 过去将稳高压给水系统的技术问题或按高压给水系统对待、或作为临时高压给水系统来处理, 对它的一些特有情况并未深究。而在实施上, 稳高压给水系统的技术问题的处置与高压、临时高压给水系统都有所不同。针对稳高压给水系统的论述, 笔者认为不能只从理论角度出发, 要分析技术问题。更多的需要利用稳高压给水系统的实际应用情况, 提出相应的具有研究性的技术问题。针对稳高压给水系统的减压方式, 水网的供给情况, 提出相应的稳高压给水系统的有效技术发展, 保障准工作状态的技术应用的有效性。
稳高压给水系统的给水网络技术一般有两种:第一, 消防泵与高位水箱的应用。凭借消防水力的有效供应, 提高灭火设施的可用性, 保证管道内部水的流动性。压力就是水流的动力, 利用动力熄灭火焰;第二, 稳高压的准工作状态。这种状态下, 稳高压没有进入工作状态, 而是以气压保持水罐的气压, 保持消防水罐的供水稳定性。消防水罐不能存在漏水的现象与问题, 其消防灭火压力要保持在动态压力与静态压力之间。
加强水泵设计规范与标准性, 常规的压力可以改变为静止的压力输送, 在管网之中渗漏现象很正常。但是要满足水流量与供给量大大超过渗漏量, 动力压力太强会导致渗漏, 但是转变为静压就可以有效实现渗漏量变小的情形。渗漏量的变小, 推动了静压输送稳高压水泵的主流设计标准, 提高了稳压泵启动的安全性。这种静压输送其实是一种有效地转变, 减压孔板或者节流管可以有效地隔绝火源的氧气。灭火设施的强大压力给予灭火一定的帮助, 管网的减压设施限制了减压控流, 采用静压的减压阀, 可帮助灭火设施的水压达到最高、更好地灭火。
常规的压力可以改变为静止的压力输送。在管网之中渗漏现象很正常, 但是要满足水流量与供给量大大超过渗漏量, 动力压力太强会导致渗漏。但是转变为静压就可以有效实现渗漏量变小的情形, 渗漏量的变小, 推动了静压输送稳高压水泵的主流设计标准, 提高了稳压泵启动的安全性。这种静压输送其实是一种有效的转变, 减压孔板或者节流管减少火灾发生可能性。灭火设施的强大压力给予灭火一定的帮助, 管网的减压设施限制了减压控流。采用静压的减压阀, 帮助灭火设施的水压达到最高、更好地灭火。
六、稳高压给水系统的几种措施
1. 设稳压泵
项目建设中现有的消防泵房设有一台消防电泵、一台柴油泵及一台稳压泵。本次对消防泵房的改造包括在原有系统上增加一台稳压泵及一个稳压罐, 将室内喷淋及消火栓水系统改造为稳高压系统;增加消防控制柜的两路供电, 并对泵房内的控制线路进行重新设计, 以满足现行的消防验收要求。通过消防泵房的改造工作, 消防控制系统最终实现的系统功能为通过稳压泵使整个消防系统压力稳定在0.55 Mpa, 当系统压力低于0.50 Mpa时, 稳压泵自动启动;当系统压力达到0.55 Mpa时, 稳压泵自动停止;当系统压力低于0.45 Mpa时, 启动电动消防泵;当系统压力低于0.40 Mpa时, 启动备用柴油泵。
稳压泵运行在喷头和消火栓未曾出流时, 其特点是流量小、扬程高。只保证压力, 不保证流量, 即保证消防管网平时渗水失压后得到及时的补压 (又称补压泵) , 火灾时也具有自动启动主消防泵的功能。稳压泵的控制是通过压力管上的电接点压力计实现的, 根据管网控制点设计基准压力确定管网平时压力波动的上下限。当管网压力因渗漏下降到稳压下限时, 稳压泵自动启动向管网内充水补压;当压力达到稳压上限时, 自动停泵。如此往复, 达到维持系统高压的目的。此外, 当管网出水量因消防而大于稳压泵补水量、压力骤降达到启动定压点时, 即自动发出启动主消防泵的信号。主消防泵投入运行后, 稳压泵接到反馈信号自动停泵。在达到维持系统高压、满足扬程要求的同时, 稳压泵的流量也是重要的设计参数。它既要满足管网正常渗漏时的补压要求, 又不能设置过大。如果流量设置过大, 平时可能造成稳压泵启动频繁, 管网内水击严重。而且火灾时, 消火栓和自动喷淋喷头出水, 稳压泵启动后仍能满足初期火灾时的用水要求。压力不能迅速下降达到启动定压点, 主消防泵则不能启动, 以致影响系统的正常运行。
2. 设气压水罐
该项目中气压罐内储存的水应分为三部分:第一部分为残留水, V残=0.1 V消;第二部分为消防水, V消=0.5 m3, 保证一支水枪1.5 min的水量;第三部分为安全水量, V安=0.15~0.20 m3, 维持10~20 mm的垂直罐体高度, 便于水位控制。由于气压罐有储压作用, 气压罐内的空气压力使管网处于高压状态。初期火灾发生时, 在任何时刻都能达到规定值的水量和水压, 因而这种系统完全满足要求。准工作状态时的消防用水水压靠气压水罐的压力保证, 气压水罐的压力由配套设置的水泵来提供。气压水罐的最低工作压力应满足最不利处灭火设施水压, 气压水罐的供水量应大于管网漏失水量。
3. 变频调速恒压供水
恒定压力供水是稳高压设备的一种, 在项目设计前, 其恒定压力供应就是一个优点。根据自身水量供给应用与水量产生的变化不同, 提高了压力的信号反馈, 改善了恒压系统的控制能力, 恒压控制系统本身的供水能力与管理能力都通过对水泵的管理体现出来。通过电机的转动, 提升水压的可持续动力, 强化了水泵的管网作用。水泵的高效运营, 实现了工作流量的控制通过变频技术的调速, 可以达到节能减排的作用。还可以通过设置屋顶大型水箱, 延长整体设备的使用寿命, 帮助变频压力速度调节器更好地控制灭火供水压力, 保证灭火压力的稳定性。然而变频装置的产品质量需要定期检查, 消除风险隐患。
在实际发展状况之中, 稳高压给水系统需要采用稳压泵、气压罐、高位水箱几种有效地稳压给水方式。但是单一地采用其中一种设施, 显得过于单薄。比如单一使用稳压泵, 显得整体性供水系统的不足, 导致水击压力过大。整个泵磨损就很严重, 对稳压泵输送水带来了障碍。解决这类问题, 必须要将所有设施一起使用, 加强稳定性, 实现整体系统的发展。建立风险最小, 安全性最高的稳高压供水系统。虽然投资大, 但是相对后期风险更小。
七、结语
通过针对上海罗氏制药有限公司项目扩建的消防设施高压给水系统建设的分析, 根据上述观点, 在未来应该大力加强稳高压给水技术的发展与应用, 实现高层建筑与超高层建筑稳高压给水系统的可持续发展能力, 保障稳高压给水系统在建筑领域发挥强大的功效。减少火灾发生的可能性, 降低人民自身与财产因为火灾而损失的风险。
参考文献
[1]杨琦.稳高压与临时高压消防给水系统的主要区别[J].中国给水排水, 2003 (10) .
[2]宋江红.消防系统设计中的几点体会[J].山西建筑, 2005 (10) .
[3]张波.试论稳高压给水系统的实际运用[J].中国科技信息, 2010 (02) .
[4]何朝辉.浅谈稳高压给水排水系统[J].黑龙江科技信息, 2010 (01) .
[5]程真化, 吴东, 王文斌, 程丽霞.轻烷罐区消防稳高压给水系统设计[J].工业用水与废水, 2009 (06) .
[6]王丽存, 熊静志, 荣秀春, 冯占伟, 高海波.哈尔滨市轨道交通一号线太平桥车辆段消防给水系统设计[J].铁道勘查, 2012 (02) .
高压系统 篇5
悬浮抱杆组立杆塔技术是新时期电力系统高压输电线路施工的关键技术之一，悬浮抱杆组立杆塔，首先，需要进行抱杆的组立。如果抱杆组立的地形不够理想，通常可以用倒落式“人”字式进程抱杆上段的组立，在铁塔组立达到一定的程度时，再运用倒装提升进行其余各段的接装。其次，要进行塔腿的吊装。通常情况下，塔腿的安装会采用单根吊装的方式，部分安装过程也会用到分片扳立的方法。关于吊装方法的选择，要依据塔腿的相关要素以及材料、场地等条件来进行。再次，抱杆提升，一般来说，由于抱杆较重，往往需要提升机械组来进行抱杆的提升与控制。而在横担、曲臂吊装的过程中，是依据抱杆的承载以及现场施工的条件来进行单侧吊装或两侧曲臂平衡吊装以及前后分片平衡吊装或横担整体吊装的选择的。最后，要进行抱轩的逐段拆除。[1]
2.2飞行器悬空展放导引绳技术
飞行器悬空展放导引绳技术是新时期电力系统高压输电线路施工的重要技术手段。随着市场经济的深入发展，人们的权利、环保以及法律意识愈发强烈。电力系统高压输电线路施工过程中，青苗损坏的补偿问题，已经成为了阻碍施工的一大困扰。而线路的架设与作物的种植时间冲突性比较强，要想提高施工效率，就必须解决这一问题。而飞行器悬空展放导引绳技术的应用就可以在很大程度上解决这一困扰。具体来说，就是利用具有飞行器功能的设备，进行导引绳的悬空展放。新时期，全过程高空架线的应用愈发广泛，离地行进的模式不仅解决了青苗损坏赔偿问题，而且与传统方式相比，速度更快，质量更高，准确性以及安全性也有一定的保障。
2.3挂胶放线滑车放置导线技术
挂胶放线滑车放置导线法同样是新时期电力系统高压输电线路施工过程中比较常用的技术。在挂胶放线滑车放置导线技术应用的过程中，对滑车的性能、数量以及放线的.长度都有着明确的要求，滑车的性能是降低导线磨损的关键，放线长度一般保持在6～8km为最佳，滑车数量一般不可以超过20辆，只有这样，放线的质量才能得以保证。在具体的实施过程中，接触位置一般需要放置橡胶，来降低导线的不必要磨损。一相导线一般采取一辆滑车支撑在一基铁塔上的模式进行，但有时还需要进行有支撑杆间隔滑车的放置。
2.4八分裂子导线同步展放技术
八分裂子导线同步展放技术是电力系统高压输电线路安全稳定性的关键技术。该技术有同步展放同相8根子导线以及一次展放同相八根子导线两种形式，前者一般需要用两套一牵四张、牵机组进行同步的放线。后者一般采用一台牵引机与两台四线张力机进行配合的方式，进而使得一牵八走板和九轮放线滑车之间相互配合，从而达到同步放线的目的。利用八分裂子导线同步展放技术，不仅可以有效地减少导线变形或弯曲现象的发展，还可以通过作用力的平均分配，在很大程度上避免力度不均所带来的线路稳定性以及安全性的不良影响。[2]
3结语
综上所述，新时期，相关技术人员加强对电力系统高压输电线路施工关键技术的认识，对施工质量以及效率的提升有着重要的影响，对电力系统高压输电线路的稳定性以及安全性的提高也有着很大的意义。
参考文献:
[1]夏礼.电力工程高压输电线路的施工管理及质量控制[J].科技风，(29):183.
高压共轨系统的研究与应用 篇6
【关键词】柴油机；燃油喷射系统；高压共轨；发展趋势
1.绪论
1.1项目背景
由于发动机柴油混合气形成时间极短，只占15°-35°的曲轴转角，燃烧室各处的混合气成分很不均匀，所以需要柴油发动机的燃油供给系统拥有良好的匹配。而传统的柴油机完全通过机械间的作用来完成这一匹配，就导致了大家印象中的冒黑烟，大噪声的出现，而且柴油发动机燃油经济性的优势也被埋没。随着科技的进步，特别是当共轨技术成功运用于柴油发动机上后，柴油发动机燃油经济性的优势立马体现出来，而冒黑烟之类的弊病也不再存在。越来越多的车辆都开始使用高压共轨系统。经过多年的发展完善，柴油电控喷射系统已由第一代的位移控制到第二代的时间控制一直发展到了现在的压力时间控制，也就是大家所熟知的共轨喷射技术，作为第三代的柴油机电控喷射技术，共轨系统放弃了传统使用的直列泵系统，供油泵建立一定油压后送到各缸公用的高压油管（也就是所说的共轨），再由共轨将柴油送入各缸的喷油器。这样一来，共轨柴油喷射系统的喷油压力就与喷油量无关，也不受发动机负荷和转速的影响，能根据要求任意改变压力水平，这样不仅提高了发动机输出功率，改善了汽车的燃油经济性，而且使氮氧化物和颗粒物排放都大为降低。
1.2我公司设备现状及存在的问题
我公司目前车辆339台，其中高压共轨车辆12台（其中沃尔沃客车4台、宇通客车2台、35吨北起多田野吊车6台）。
目前的维修技术力量主要集中在欧Ⅰ、欧Ⅱ排放车辆的修理上，对欧Ⅲ及以上的电控共轨车辆维修仅仅停留在机件和电路的常规维修上，而对电控高压共轨系统的修理技术缺乏，因此一直以来都是委托外部人员进行修理，随着电控高压共轨车辆的不断发展，势必面临电控维修技术缺乏的境地，界时将严重影响公司的生产经营。
1.3预计实施的解决方案
为降低车辆故障发生率，提高车辆工作率，减少维修成本，提高车辆运行效益，专门成立共轨技术攻关小组，对汽车电控高压共轨系统维修技术进行攻关。
2.高压共轨电控燃油喷射系统及基本单元
它主要由电控单元、高压油泵、蓄压器（高压共轨管）、电控喷油器以及各种传感器等组成。低压燃油泵将燃油输入高压油泵，高压油泵将燃油加压送入高压油轨（蓄压器），高压油轨中的压力由电控单元根据油轨压力传感器测量的油轨压力以及需要进行调节，高压油轨内的燃油经过高压油管，根据机器的运行状态，由电控单元确定合适的喷油定时、喷油持续期由电液控制的电子喷油器将燃油喷入气缸。
3.共轨式电控燃油喷射技术的原理
在共轨式蓄压器喷射系统中，ECU通过接收各传感器的信号，借助于喷油器上的电磁阀，让柴油以正确的喷油压力在正确的喷油点喷射出正确的喷油量，保证柴油机最佳的燃烧比、雾化和最佳的点火时间，以及良好的经济性和最少的污染排放。
4.高压共轨系统的技术特点
电控高压共轨技术是指在高压油泵、共轨管、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此分开的一种技术，由高压油泵把高压燃油输送到共轨管，通过对共轨管内的油压进行闭环控制，喷压独立可调。这种系统具有以下特点：
4.1可靠性
对轻型车来说系统零部件成熟且有长期使用考核验证、中型比较成熟；但是对重型柴油机使用寿命未经验证（单体泵供应商声称100万公里，而共轨供应商尚无一敢承诺30万公里）。
4.2继承性
结构简单，安装方便。
4.3灵活性
共轨油压独立于发动机转速控制、整车控制功能强，适应轻型车特别是乘用车的要求。
4.4优化噪声
预喷技术可以降低怠速噪声。
4.5喷油规律
共轨系统的初始喷射率太高，不符合柴油机燃烧所需要的先缓后急的规律，不利于排放控制。
4.6喷油压力
一代共轨喷油压力1350-1450bar，二代做到1600bar，总体来说比单体泵和泵喷嘴要低，所以在油耗上有3%左右的劣势；将来做到1800bar以上但是需要采用增压共轨技术，还没有成熟，成本增加较大。
4.7多次喷射
可以实现多次喷射，目前最好的共轨系统可以进行6次喷射；共轨系统的灵活性好，但是势必带来匹配工作的难度。时间和技术人员的水平，决定了一定阶段在中国使用太灵活的系统不一定能达到预期的效果。
5.柴油共轨系统的发展
柴油共轨系统已开发了3代，它有着强大的技术潜力 。
第一代共轨高压泵总是保持在最高压力，导致能量的浪费和很高的燃油温度。第二代可根据发动机需求而改变输出压力，并具有预喷射和后喷射功能。
由于其强大的技术潜力，今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代—压电式共轨系统，压电执行器代替了电磁阀，于是得到了更加精确的喷射控制。
“电控”是指喷油系统由电脑控制， ECU（俗称电脑）对每个喷油嘴的喷油量、喷油时刻进行精确控制，能使柴油机的燃油经济性和动力性达到最佳的平衡，而传统的柴油机则是由机械控制，控制精度无法得以保障。
“高压”是指喷油系统压力比传统柴油机要高出3倍，最高能达到200MPa（而传统柴油机喷油压力在60-70MPa），压力大雾化好燃烧充分，从而提高了动力性，最终达到省油的目的。
“共轨”是通过公共供油管同时供给各个喷油嘴，喷油量经过ECU精确的计算，同时向各个喷油嘴提供同样质量、同样压力的燃油，使发动机运转更加平顺，从而优化柴油机综合性能。而传统柴油发动机由各缸各自喷油，喷油量和压力不一致，运转不均匀，造成燃烧不平稳，噪音大，油耗高。
6.实施情况
6.1综合诊断技术
一般当共轨车辆出现问题时诊断维修步骤如下。
①咨询驾驶员车辆存在何种故障现象。
②检查仪表盘是否有故障显示。
③连接解码器，读取故障码，查看并记录当前和历史故障信息，然后进行清除故障码，如果故障未清除，则说明故障为当前故障。
④读取数据流，有时候故障显示并不准确，需要与数据流对比方能判断其好坏。
⑤根据解码器诊断结果实施修理，在进行检修过程中，主要判断电器元件、线路。
6.2取得的效果
2012年通过公关小组的不断研究与学习，累计排除故障汽车电控系统故障33项，故障问题全部得到排除，恢复了车辆性能，累计产生经济效益约38.37万元，主要是节约的修理费、材料费用，高效、快速的解决了共轨系统故障。
6.3存在的问题
传统的柴油滤清器只能过滤10微米以上的颗粒，3微米的颗粒过滤效率很差。高压共轨系统要求滤清器提供95%的水分离效率和98.6%的3-5微米的颗粒过滤效率。目前满足该性能要求的柴油滤清器均被国外公司或外资企业在国内的投资工厂生产垄断。
目前高压共轨系统部件成本昂贵，如果未按使用说明定期更换滤清器，会造成喷油器，高压泵损坏，维修成本相当昂贵。
高压共轨系统的维修，不仅是电工、机修、配修等单方面的工种维修，而是一项三方面全面考虑维修的技术，而目前国内这方面的维修人员较少。
7.结论
高压系统 篇7
近年来随着科学技术的飞速发展,高压超高压技术的发展应用也越来越广泛,同时也在不断地由大型化向小型化发展,从而促使了小容腔高压超高压技术的应用研究。如在小型轻武器弹膛受压检测过程中,由于弹膛是比较小的容腔,对其进行爆破压力的模拟就涉及了高压超高压的升压控压技术。为了能够较真实地模拟爆破的环境,准确地控制升压的压力,因此,就需要一个能够实现对小容积高压超高压的控压系统。
1增压系统的工作原理和组成
本系统采用隔膜压缩机压缩气体,并采取二级增压的方式,每级的最高压缩比可达15∶1,其最大容积排量为11.3 m3/min,可实现连续的压缩气体的输出;与此同时控制系统通过输入信号和检测元件的反馈数据之差来综合控制各类元器件,从而确保了在二次增压后小容腔内的气体达到所需压力。其最大输出压力为180 MPa,压力控制精度≤±0.2%FS(量程)。气压控制原理图如图1所示,其中,实线为管路,虚线为PLC控制线。
整个压力控制系统主要由3部分组成:①增压系统主要由隔膜压缩机、气控阀、单向阀、减压阀、电磁阀、流量控制器、微调气路、小容腔等组成;②控制系统主要由压力传感器、温度传感器、PC机、数据采集器、PLC控制器、传输电缆等组成;③辅助元件主要有高压管道、爆破片、过滤器、温度表、压力表、回收气罐等。
2系统压力控制原理
在整个压力控制系统中,压力设定值从人机接口输入给PLC控制系统,控制系统综合控制各类元件和执行机构对小容腔进行充气,并与压力传感器反馈的实时气压值进行比较,将二者相减得出的实时偏差作为控制器的输入信号。为防止小容腔内的气体压力超调,采用气体质量流量控制器精确控制充入到小容腔内的气体,考虑到泄漏问题,在计算流量时,应乘以一个修正系数A,A的取值范围为1～2。
1-气源;2-减压阀;3-单向阀;4-过滤器;5,14-压力表;6,13-电磁阀;7-压力传感器;8-气控阀;9-隔膜压缩机;10-消音器;11-流量控制器;12-爆破片;15-一级气罐;16-温度表;17-蓄能器;18-微调气路;19-小容腔;20-温度传感器;21-稳压器;22-快速泄压阀;23,24-回收气罐
微调气路主要由两个不同公称直径的双脉冲电磁阀组成,大范围调压时,采用双管道工作;小范围调压时,采用单管道独立工作的方式,再结合特定的控制策略,这样既达到快速调节的作用,又可以满足较高精度的压力控制要求,如图2所示。
另外,本系统在二次增压气路上带有安全装置——爆破片,可以保证系统在极限的压力和温度下工作,从而也保证了设备和操作人员的安全。
3系统控制部分的设计
控制系统主要是以PC机结合PLC可编程控制器,根据输入信号、传感器的反馈信号实现对流量控制器、隔膜压缩机、微调气路和各类阀件的控制。控制系统结构框图如图3所示,主要分为上、下两级控制。
上位机采用PC机,利用C++结合MATLAB来编写整个控制系统的控制程序。MATLAB拥有经大量优化后的数学函数的函数库,同时提供了 对C++语言的函数接口, 可以方便地在C++的集成开发中调用。但MATLAB的应用程序接口不是很强大, 它只能传输数值数据, 而C++进行复杂计算的能力差,因此,将两者结合起来协同工作,可提高软件的开发效率,并通过串口通信完成对下位机的指令控制。下位机采用PLC来实现对传感器的数据采集和各类阀件的自动控制。
3.1 基于C++的PLC与PC机之间的通信
本系统采用自由通信口模式,PLC为S7-200系列的CPU224XP,其自带的通信口RS485采用半双工通信,只需两根数据线TXD和RXD来发送和接收数据,采用软件握手的通信方式保持数据的同步传输;整个通信由上位机开始,PC机通过COM口发送指令到PLC的PORT0(或PORT1)口,PLC通过RCV接收指令,然后对指令进行译码,并调用相应的读/写程序实现指令要求的操作,回馈指令执行的状态信息。
下位机在通信前,应将PLC端通过改写SMB30或SM130来选择通信模式,设定波特率以及数据长度和校验位;在通信过程中,采用专用的数据接收和发送指令,并利用中断来实现数据的接收和发送之间的转换。
上位机的软件部分利用C++提供的通信控件MSComm,该控件封装了使用RS232开发串行通信软件的细节,使用事件驱动方式来解决开发通信软件中遇到的问题。对事件发生的跟踪和处理在通信控件中用onComm来实现,其作用包括检测和处理通信错误以及数据的处理显示等。
3.2 控制方法的选择
本控制系统主要是通过电磁阀、气体质量流量控制器等元件综合控制气体的流量和质量,经隔膜压缩机二次增压后,利用微调气路实现对小容腔内气体压力的精确控制,其控制系统原理如图4所示。其中,r(n)为输入信号,y(n)、p(n)为数字信号,e(n)为输入信号与反馈信号之差,p(t)、y(t)为模拟信号,x(t)为输出信号。
压力控制回路采用模糊PID与PWM相结合的控制方式,模糊PID在运行中,通过不断检测偏差和偏差变化率,根据模糊控制原理对PID参数进行在线修改,以满足不同的要求,从而使被控对象有良好的动、静态性能。而PWM利用占空比控制阀门的开关,且占空比的大小可以不断调整,从而改变脉冲电磁的开关时间。将二者结合起来,可以实现对微调气路分阶段的控制,达到对小容腔内气体压力实时精确调节的目的。
4动态模型的建立与仿真
假设气体流经节流口为等熵流动,容腔内气体压力、密度分布均匀,且为绝热容腔。以小容腔为研究对象建立升压时小容腔内气体压力的数学模型:
undefined。 (1)
undefined。 (2)
其中:Aε为节流口的有效面积;p为压力;T为温度;a、b为范德瓦尔常数;Qm为流量;V为小容腔体积;v为气体比体积;u为气体内能;h0为气体的初始焓;CV为气体定容比容;R为气体常数。
运用MATLAB软件对式(1)的压力动态模型进行仿真,模型的主要参数为:容腔的体积为5×10-4 m3,孔口流通直径为Φ2×10-3 m,节流口收缩系数为0.7,初始温度为298 K,R为287.1 J/(kg·K),CV为741 J/(kg·K),a=108.9 MPa·m6/kg2,b=1.09 m3/kg。当目标压力分别为50 MPa和180 MPa时的仿真如图5、图6所示。
由图5、图6可知,压力随时间逐渐递增,不同压力所需的时间也不同。初始阶段小容腔内气体较少,压力上升较快,当小容腔内压力达到一定值后,压力随时间缓慢增加,并逐渐达到平稳,即所需目标压力。以上是单纯的对数学模型的仿真,实际中的充气时间会比理论时间长一点,这就需要在具体的实际操作中来校正。
5结论
本控压系统可以实现高压超高压气体的压缩和输出,利用MATLAB软件对小容腔内气体升压的数学模型仿真后得到的曲线与实际预期的基本吻合,即初始时压力快速上升,之后随时间增长压力逐渐达到平衡。在增压过程中,采用气体质量流量控制器控制隔膜压缩机二次增压时输出气体的质量,可防止小容腔内气体的超调;在充气过程中采取模糊PID结合PWM的控制方式,达到对小容腔内气体压力的准确控制。
摘要：基于对高压超高压技术的研究,建立了小容腔的高压超高压控压系统,并对系统的增压部分和控制部分进行了设计。系统的升压采用二次增压的方式,在二次增压时建立了小容腔内气体升压的数学模型,利用MATLAB软件仿真后得到了比较理想的曲线,并进行了误差分析。
关键词：高压超高压,小容腔,增压,控压系统,PLC
参考文献
[1]李娟,刘鸿飞.高压气体压力及流量控制系统[J].仪表技术与传感器,2007(5):35-36.
[2]甘才军.MATLAB C++应用开发[M].北京:清华大学出版社,2010.
[3]许勇.计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2008.
[4]王积伟,章宏甲.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2008.
超高压水射流切割系统 篇8
南京大地水刀股份有限公司成立于1996年, 是中国最早、目前规模最大的专业从事“超高压水射流技术”在切割和清洗应用领域的产品研究、开发和生产的省级高新技术企业, 目前拥有该领域的国家专利40余项。
在制药机械设备制造业, 超高压水切割机用于面板、支架构件及其他部件的切割和成形加工。该类机械设备制造过程中呈现出所需材料多样、产品外观及精度要求较高、非标件多等特点, 传统切割方式在材料材质以及加工方式上多存在一定的弊端, 如小批量加工不经济、切割精度差等, 而超高压水切割技术克服了以上不足, 水切割材料材质不受限制, 可切割各种平面异型图案, 产品精度要求不是很高的工件, 水切割可以一次成型加工, 精度要求高的工件, 水切割加工后易于二次加工。
矿用高压辊磨机电控系统浅析 篇9
1.矿用高压辊磨机历史简介
与在水泥行业取得的巨大成功相比较, 高压辊磨机在矿用加工领域发展的就没那么一帆风顺了, 矿用高压辊磨机受诸多因素掣肘, 发展缓慢。尽管如此, 从1986年首次进入金刚石矿业以来, 高压辊磨机就在矿物加工领域应用得到长足的发展。
纵观发展历程, 可将此新型粉磨设备25年的应用进展分划为3个阶段。
(1) 20世纪80年代中期到90年代末期, 高压辊磨机首先在金刚石矿业和水泥行业得到广泛的应用发展, 而且逐渐成为行业生产流程中标准的设备配置。
(2) 20世纪90年代中期到21世纪头十年初期, 在铁矿加工领域的逐步推广应用与柱钉辊面技术的研发和改进相互促进, 在黄金矿山和铜矿山实现半工业规模和工业规模的实验性应用。
(3) 21世纪头十年中期起, 高压辊磨机在有色和贵金属矿山的硬质矿石破碎流程中得到大规模的发展应用。据不完全统计, 截至2009年底, 全球范围内投入工业应用的高压辊磨机在铁矿加工领域有50台, 在有色和贵金属矿山用于硬质矿石破碎的有35台, 在金刚石行业应用也已超过35台。
自20世纪90年代后期, 高压辊磨机在铁矿石的加工领域得到应用最多, 包括铁矿石的细碎与超细碎及铁精矿球团前的预处理。与传统大型碎矿磨矿设备相比, 高压辊磨机具有处理量大、占地面积小、结构紧凑、粉碎能耗低、介质消耗少等优点。
2.矿用高压辊磨机系统简介
高压辊磨技术的理论基础为层压粉碎, 层压粉碎是指大量颗粒受到高度的空间约束而集聚在一起, 在强大外力作用下互相接触、挤压所形成的群体粉碎。高压辊磨机电控系统以可编程控制器 (PLC) 为核心。在设备正常工作过程中, PLC通过位移传感器, 实时监测活动辊与固定辊之间的距离和平行度, 通过内部逻辑算法, 输出控制指令保持两辊水平度和距离都在系统设定范围内。高压辊磨机润滑站, 液压站内置温度传感器, 压力传感器以及一些电动执行机构, PLC通过这些传感器实时监控设备运行状况。一旦出现与系统设定值不相符的偏差, PLC对电动执行机构发出控制指令, 对运行中的设备进行调节。如果PLC发出的指令没有更改设备错误的运行状态, PLC会发出报警或者停机信号, 以实现对运行中设备的保护。
3.电气系统构成与原理
高压辊磨机电气系统由综合控制柜、机旁操作盒、温度传感器、压力传感器、位移传感器、加热器、温度开关、液位开关、换向电磁阀、冷却电磁阀以及各工作电机等构成。
开启主电机前, 控制系统通过分布在设备各处的传感器和开关量报警点采集各个执行机构状态信息, 检测系统是否满足启动条件。数据经过PLC内部程序处理, PLC可发出允许启动和不允许启动的信号。如果不允许启动, 操作人员可通过电控柜上嵌入的西门子触摸屏查询无法正常启动的原因。在正常工作时, PLC接收设备传感器和开关量报警点的信号, 经过内部程序运算, 输出控制指令给各执行机构, 保证设备平稳运行。当设备运行出现故障时, PLC立即控制声光报警机构发出报警信号, 触摸屏读取PLC内部数据, 显示实时故障信息和历史故障信息。操作人员可通过西门子触摸屏浏览到设备运行参数, 例如液压站和润滑站电机运行状态、油箱温度、系统压力, 辊缝的位移和差值等, 根据监测到数据, 操作者可通过操作触摸屏对PLC发出控制指令, 以调整设备运行状态, 使其回归正常。西门子PLC与触摸屏是整个电控系统的核心, 操作者通过触摸屏既可掌握设备运行所有的信息又可根据显示的信息, 向PLC发出控制指令调整设备运行状态。运用西门子高度发展集成的控制单元使矿用高压辊磨机自动化程度更高, 系统运行更稳定, 开环与闭环控制更精确, 可操作性更强, 操作者及维修人员判断故障原因的过程更也更快捷, 简单。高压辊磨机与DCS通信方式可分为硬连接和软连接。硬连接为无源开关量常开点, 软连接选用西门子现场工业以太网通讯方式。两种连接方式并用大大减少单机与DCS通信故障的可能性, 保证设备正常运行。
4.辊缝动态纠偏
高压辊磨机的破碎单元为固定辊与活动辊。固定辊与活动辊相向转动。物料经过辊缝, 活动辊两侧的推力油缸向活动辊施加巨大压力, 挤压破碎物料。控制系统对活动辊与固定辊之间的辊缝有很高的控制要求, 同时对活动辊与固定辊的水平度要求也非常高。在实际工作的过程中, 由于待破碎的物料物理特性的差异, 辊缝处于实时变化的状态, 高压辊磨机的控制系统通过实时调节推力油缸的压力来调节辊缝, 辊缝动态纠偏是高压辊磨机自动控制的难点与核心。目前国内对于辊缝动态纠偏控制工艺的研究还处于初级阶段。
5.自动控制系统的软件设计
控制系统以可编程控制器PLC为核心, PLC采用西门子工业自动化生产线最新推出的1200系列产品。SIMATICS71200可编程控制器充分满足中小型自动化系统的需求。西门子工业自动化在研发的过程中充分考虑了系统、控制器、人机界面和软件的无缝整合和高效协调的需求。使用户硬件组态与软件编程的过程更简单方便。1200系列PLC安装简单方便, 端子可拆卸, 结构紧凑合理, 节省空间, 该系列PLC数据处理速度更快, 集成度更高, 扩展性更强。程序员了解设备生产工艺后通过梯形图编写程序语言, 内部控制程序通过接收到的数据信号进行运算, 使用比较、置位、计时器等指令判断设备运行情况。通过实时读取的数据, PLC程序可判断设备是否有发生故障的趋势, 如果有故障趋势, PLC程序可控制相应执行机构进行去故障操作, 具有很强的自我纠正能力。当系统检测到无法纠正的故障时, 也可以停机报警, 保护设备安全。该控制逻辑既有闭环控制, 又有开环控制, 自动调节性强, 可靠性高, 可保证设备长期安全, 平稳的运行。
操作界面是人机交互的通道, 是操作者获取设备运行状态, 下达操作指令最重要的渠道。该矿用高压辊磨机人机界面采用西门子精简系列触摸屏, 触摸屏交互程序基于西门子最新平台博图开发。
为了更好地区分主次, 故将触摸屏界面程序分为主界面与分界面。主界面将所有子系统的重要信息归类到一起, 辅以图像元素使操作者更好地理解设备各个部分的功能。分界面是集成各个子系统的详细信息, 包括润滑站操作界面、液压站操作界面、辊缝界面、主电机界面、备妥信息界面、参数设置界面等。分界面的功能是启动电机、电磁阀、加热器等执行机构;显示传感器测得的工程量和设置报警故障范围;显示备妥状态;查询报警信息及查询历史报警记录等。
设计者可使用软件内丰富的元件库实现多种多样的功能。通过棒状图形象生动的显示辊磨机两侧辊缝动态变化及平行度水平。通过图形元素颜色的变化显示设备电机, 电磁阀等执行机构的开关状态。通过按钮可实现控制设备执行机构的启停和触摸屏界面的切换浏览。通过输入/输出域显示设备运行过程中的压力值, 温度值, 辊缝偏差值等参数, 并可以将数据写入PLC内部程序, 修改报警和故障的设定值。通过以组态报警列表, 可查询到设备故障的时间和故障点等详细的信息, 方便操作者快速排查故障。将设备运行中重要的参数进行归档操作, 可将其存储到标准的SD卡中, 方便以后进行数据分析工作。操作者还可以通过趋势图直观的观察已组态数据的动态变化, 分析设备运行状态。
结语
高压辊磨机是90年代发展起来的高新技术产品, 广泛应用于水泥、矿山、冶金、化工等工业部门。从高压辊磨机近几年金属矿山的应用情况来看, 存在的主要问题是辊面磨损问题。导致辊面磨损的原因, 我认为主要有以下几点:
(1) 辊面的结构形式和加工工艺。
(2) 矿石性质对高压辊磨机的适用性。
(3) 辊缝自动纠偏控制工艺。
克服上述问题不仅需从要机械加工工艺寻找突破口, 还需要不断提高高压辊磨机自动化控制程度, 尤其是辊缝自动纠偏控制。GYG1410是我公司开发的首台矿用高压辊磨机产品, 自身性能和控制工艺需要在实际生产中总结经验并不断地提高和完善。相信该矿用高压辊磨机一定能够为我公司开辟新市场, 创造大效益。
参考文献
[1]李维强.高压辊磨机在矿业生产领域的研究及应用[Z].维普网, 2005.
制氧机高压配电系统改造 篇10
某厂制氧机(12 000m3/h)为德国林德公司产品,自1996年投运以来,运行稳定、性能优良,带来了可观的经济效益。但是该制氧机配套的电气系统设备质量较差,特别是高压配电系统的YJN2-10型开关柜在运行中多次发生短路、起火等故障,近年还频繁出现接触不良、过热、启动困难等电气故障,严重影响制氧机的安全稳定运行。
1 制氧机电气系统存在的问题
1.1 高压开关柜存在安全隐患
该制氧机高压配电系统配置的YJN2-10型开关柜为金属封闭型移开式手车柜,手车笨重,推入移出困难,目前已被淘汰。该开关柜在使用中常出现一、二次触头接触不良发热烧坏等问题,多次发生短路、灭弧室爆炸等故障,导致制氧机非正常停机。
1.2 设备配置不合理且老化严重
该YJN2-10型开关柜配置的断路器辅助开关为压接式,运行一段时间后出现变形,断路器动作极易造成辅助开关触点接触不良。手车限位、二次触头等老化变形严重,常因接触不良而造成空压机电机启动困难。同时,空压机额定电流为571A,而其配置的电流互感器变比为600/5,电流互感器容量偏小,出现过热时需重新选用大容量电流互感器。
1.3 氧压机电机保护不完善
按规范要求,额定功率超过2 000kW的电机需增设差动保护。然而,氧压机电机尾端电流互感器接线箱电缆头过热着火烧坏后一直未恢复,造成氧压机电机一直缺少差动保护,影响氧压机电机安全运行。
1.4 元器件老化
空压机等高压设备的继电保护装置均采用老式电磁式继电器,运行近20年后运行稳定性、可靠性、准确性都有所降低,常出现不能正常启闭情况,严重影响单体设备及制氧机的稳定与安全。所有继电器集中安装在值班室继电器屏上,电机的高压开关柜、励磁屏、低压设备等与仪控系统DCS等间的保护控制联锁多,接线交叉转接多,问题出现时查找困难。
1.5 电缆头运行时间长存隐患
制氧机高压设备或线路高压电缆头运行近20年,本次改造将电缆从高配室抽拉至底层电缆室过程中,会损坏电缆头,影响制氧机运行安全。
2 改造方案
结合制氧机电气系统存在的问题和实际控制需要进行改造。
(1)本次改造范围为原6kV配电室及电缆室,土建部分不动,保持原电缆走向不变;6kV系统主接线仍采用单母线分段接线方式,分别供制氧机6kV高压电机、动力变压器、公辅系统循环水泵等;6kV配电设备由YJN2-10型开关柜更换为KYN28A-12型金属铠装抽出式开关柜,室内双面布置。
(2)高压断路器选用VYG系列固封式高压真空断路器。VYG真空断路器开断能力强、可靠性高,可满足电网正常或事故状态下的各种操作,包括关合和开断负荷电流及短路电流;采用弹簧操作机构,布局清晰、简洁,传动平稳、可靠,可确保辅助触点接触良好。
(3)二次系统采用微机综合自动化监控系统,综保装置分散安装在各高压柜上。控制室设1套后台监控站,对高压配电室各设备实现保护、遥测、遥信、遥控、遥调等功能,并具有处理顺序事件的记录、故障录波、预告报警指标打印等功能。
(4)将空压机变比为600/5的电流互感器更换为变比为800/5的电流互感器。氧压机电机尾端电流互感器接线箱损坏后氧压机一直无差动保护,因此为氧压机电机新增1个电流互感器接线箱,并在电流互感器箱中配置3只电流互感器,以完善氧压机电机差动保护。
(5)本次改造中高压电缆、控制电缆全部利旧。由于电缆运行近20年,且本次改造中需将电缆全部抽出至电缆室,会造成电缆头损伤,因此电缆头全部更换。
3 安装及调试中问题处理
3.1 励磁装置接线确认
本次改造图纸按原林德励磁屏保护控制原理设计,而实际已改用国产TWL-D5型励磁装置,因此图纸与实物不符。鉴于此,校核励磁接线时需结合原林德励磁屏保护控制原理校核确定设计图纸中的励磁接线,同时结合新励磁控制原理,确定新励磁屏内接线,综合后重新确定新高压柜、仪控等与新励磁屏实际接线,以确保新励磁屏与高压柜、仪控等接线正确。
3.2 空压机比率差动保护跳闸
第一次启动时,比率差动跳闸,跳闸信息显示故障类型为C,动作值Idc=17.02A(CT变比800/5)。经查,接入空压机差动保护装置的机尾侧电流应是同名端,而实际是异名端,造成差动保护动作跳闸。将空压机电源柜3TA电流互感器的同名端与异名端接线倒换后,再次启动正常。
3.3 氧压机比率差动保护跳闸
检查电流回路发现,氧压机电机尾端5TA电流互感器电流接线接至测量电流端子。该电流互感器为新增差动保护用电流互感器,电缆及接线都是新敷设的,接线时却误接入测量电流端子。将电机尾端5TA电流互感器电流接线接至保护电流端子后,电机启动正常。
4 结束语
高压变频器在除尘系统的改造 篇11
1.引言
在高炉出铁的过程中，出铁场会产生大量的灰尘，烟气以及一些有害物质，除尘系统将这些有害物质进行处理。根据炼铁工艺，高炉每天平均出铁12炉，在出完铁20---30分钟后，出铁场基本没有灰尘，烟气。安钢炼铁厂1号高炉除尘风机采用160KW电机拖动，除尘风机在生产过程中处于工频状态运行，风机启动后电机按额定转速运行，通过调节风门挡板的开度来调节风量，以满足生产工艺要求。除尘风机的使用率大约70%左右，对于电量的需求非常的大，造成了很大的浪费；另外，风机在启动的过程中会造成巨大的振动，电机启动电流可能达到额定电流的3-7倍，对于电网会造成非常大的冲击。所以对出铁场除尘风机进行高压变频技术改造。
2.变频改造
2.1变频器的选型：安钢炼铁厂选用的是荣信RHVC系列高压变频器。荣信高压变频器是采用目前世界上先进的IGBT功率单元串联多电平技术，数字控制技术，SPWM脉宽调制技术及超导热管散热技术研制而成的系列高压电机节能调速产品。此产品具有高效节能、高功率因素及高可靠性等特点，结束了传统方法造成的能源和人力的浪费，延长了电机等设备的使用寿命，方便电机的保养和维护。
荣信RHVC系列变频器采用IGBT变频功率单元串联多重化叠加技术，属于高—高电压源型变频器，高压直接输入输出，无需输出变压器，效率高，输出频率范围宽。高压变频器实现了电机的软启动，启动电流小，而且可以连续调速，选择最佳速度，还可以根据用户的速度曲线图完成自动控制，既节约能源，又提高了生产效率，还可以实现远程监控和网络化控制，可以和用户现场灵活接口，满足用户的不同要求，采用光纤通讯技术，使系统抗电磁干扰的性能增强，运行更加安全可靠。
2.2变频器的安装：荣信RHVC高压变频器主要由功率柜、移项变压柜和旁路柜组成。在现有的高压配电室东面在建一个配电室，规格要求在14*10*4米，新的配电室内的装备有PLC控制柜、变频单元柜、变压器柜和旁路柜，对电机的控制实现本地和远程DCS两种控制方式。对于电机转速的控制是由变频装置来进行的，远程的DCS向变频装置发送相应的速度调节信号就能够实现对电机转速的控制，同时DCS还可以实现对电机运行情况的实时监控。DCS就是远程配电箱，运用DCS可以实现对变频器的远程控制。采用DCS装置时线路也要进行更改，电机启动柜的出现由最初的接入电机更改为经过新增的变频柜接入电机。其中旁柜的主要作用是进行变频运行和工频运行之间的切换。移项变压器可以有效的消除输入谐波，对变压器可以采用本地控制和DCS远程控制这两种方式来控制器启停，远程的DCS向变频装置发送相应的速度调节信号就能够实现对电机转速的控制，同时DCS还可以实现对电机运行情况的实时监控。DCS就是远程配电箱，运用DCS可以实现对变频器的远程控制，采用远程配电箱可以对变频器进行各种操作，包括启停、调速等。操作人员的所有操作都可以通过DCS来完成。
3.改造后的效果：
3.1带来经济效益 进行改造后，电机的运行更加稳定，频率维持在45Hz，一次侧电流也有原来的30A降到了现在的18A，这样就可以实现31%以上的节能，可以为企业带来一定的经济效益。
3.2延长电机使用寿命 改造后电机在启动和加速的过程中所受的冲击更小，同时电机运行也更加的平稳，噪音也小。采用DCS对电机的其他和加速仅需控制，电机的启动是缓慢的，加速是逐步进行的，因此电机在启动和急速过程中所受到的机械扭矩的冲击就会减小，电机不易受到损伤，电机的寿命得以延长。同时电机的运行更加的平稳，电机内各零部件的使用寿命也会延长。
3.3电网所受冲击变小 经过改造后，电机实现了软启动，电机的启动时间变长，加速也更加均匀，电机的启动电流也会相应的减小，电网所受到的冲击也会减小很多。
3.4电网污染减少 改造后，电机网侧功率因素大于0 .9 6，并且变频器输入输出谐波含量非常低，电网污染很容易就可以达到国家的制定的相应标准。
3.5降低操作人员的工作强度 改造后，操作人员运用DCS可以实现对变频器的远程控制，采用远程配电箱可以对变频器进行各种操作，包括启停、调速等。操作人员的工作强度进一步降低，工作效率也更高。
4、设备运行情况
4.1运行稳定，安全可靠。在改造之前，对电机的启停进行控制使用的是液力耦合器，这一做法的缺点是轴承的磨损特变大，平均40天左右就要进行一次更换，每次更换轴承都需要半天时间，在这半天中必须要停炉，所造成的经济损失是巨大的。但是是使用HARSVERT-A06/076变频器对电机进行控制和监控后，因为其具有免维护的特点，保养工作只是对通风滤网进行清洗就可以完成，而且不需要停炉，生产的连续性得到了保障。HARSVERT-A06/076变频器自从tourism使用以来一直保持正常的运转，在使用过程中也没有出现故障。
4.2节能效果好吨钢电耗明显降低。
4.3 HARSVERT-A06/076变频器的使用使电机的启停更加缓慢，同时变频器为电机提供的无谐波干扰和正弦波电流保证了电机运行的稳定，故障率明显降低。同时，变频器设置共振点跳转频率，电机在启动和急速过程中所受到的机械扭矩的冲击就会减小，电机不易受到损伤，电机的寿命得以延长。同时电机的运行更加的平稳，电机内各零部件的使用寿命也会延长。
4.4对于电机的保护方面，变频器要比继电器的保护效果更好。
4.5变频器对于电网的适应能力极强，就算是处于6.7KV的电网电压下，变频器仍能正常的工作。
4.6在改造之前，对电机的启停进行控制使用的是液力耦合器，采用这一方式对电机进行控制使得电机的运行噪音比较大，而使用变频器可以有效的降低电机的运行噪音。同时使用变频器对电机进行控制不需要定期的更换轴承，因为更换轴承而造成的环境污染问题也得到了有效的解决。
5、结束语
几个月的实践应用表明， HARSVERT-A06/076高压大功率变频器的性能比较稳定，同时使用效果也非常好，对于企业的节能、正常生产等都有非常大的帮助。我公司也在其他的风尘机中使用这一设备。
参考文献：
[1]刘凤袖. 高压变频器在广州发电厂给水系统改造中的应用[D].华南理工大学，2012.
[2]朱思国. 6KV-900KW功率单元级联型高压变频器的研制[D].湖南大学，2007.
[3]吴加林. IGBT直接串联高压变频器[J]. 电工技术杂志，2003，02：1-4.
高压舱快速加减压系统设计 篇12
随着潜水和航空技术的发展, 加压系统和减压系统变得日益重要。高压舱系统可以模拟潜水员在水下几百米的气压状态, 减压系统可以模拟航空航天人员在海拔几万米高度训练的气压状态[1,2]。在医学研究领域也需要应用加压系统和减压系统, 如将动物放置在其中的高压舱室或低压舱室中, 可以观测其在高压或低压条件下的生理参数变化。通过对上述生理参数变化的研究, 可以更好地了解、救治和保护处于极端条件下的人类或其他动物。在实际的生产实践中, 设计快速、安全、可靠的加减压系统, 有利于人类更好地展开科学研究。
1 总体设计概述
高压舱一般包括加压和减压2部分控制系统[3]。如图1所示, 常规的加压系统包括加压舱和调压舱。其中, 加压舱通过调压舱 (包括压力传感器和参数测量装置) 的加压阀向调压舱中输入气体以加大调压舱中的压力[4]。加压舱的压力远远大于调压舱需要达到的压力值。调压舱中的参数测量装置可以与实验动物相连, 以获取不同压力条件下实验动物的生理参数信息。压力传感器用于获取调压舱的实时压力值。在对调压舱进行压力调节时, 工作人员通过压力传感器获取调压舱当前的压力, 根据当前压力与目标压力的差值, 人为调节加压阀的开启度, 以使调压舱的压力增加到目标压力。
常规的减压系统的设计与加压系统类似, 即把加压舱替换成减压舱。为了更符合实际情况, 需要使调压舱中的压力在较短的时间加压或减压到目标压力。但是通过人为调节则不能满足时间要求, 且调节不准确, 容易存在很大的偏差, 最终影响实验结果。在其他压力调节系统中, 也存在相同的问题。
本文设计的加压系统、减压系统和加/减压系统, 可以实现高压舱的快速加减压, 都是通过压力传感器获取调压舱的实际压力, 通过输入装置输入调压舱的目标压力及对应的时间, 进而由控制器根据调压舱的目标压力和实际压力, 调节加压阀或减压阀的开启度, 从而使得调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。通过选择性能优越的控制器和压力传感器, 就可以保证压力控制的高速性、准确性和安全性[5]。
系统中包括各种检测装置如温度传感器、湿度传感器、生理参数测量器、氧气浓度传感器或二氧化碳传感器[6], 从而可以进一步在对调压舱进行压力调节的过程中, 获取调压舱中温度、湿度、动物的生理参数、氧气体积分数或二氧化碳体积分数的信息[7]。
2 加压系统设计
2.1 快速加压系统
快速加压系统如图2所示, 其部件包括: (1) 调压舱:设置有一个或多个加压阀; (2) 一个或多个加压舱:通过对应的加压阀向调压舱中输入气体以增大调压舱的压力; (3) 检测装置:至少包括设置在调压舱中的压力传感器, 用于获取调压舱的实际压力; (4) 输入装置:用于输入调压舱的目标压力及对应的时间; (5) 控制器:连接检测装置、输入装置和加压阀, 根据调压舱的目标压力和实际压力, 调节所述加压阀的开启度, 使调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。
加压系统通过压力传感器获取调压舱的实际压力, 通过输入装置输入调压舱的目标压力及对应的时间, 进而由控制器根据调压舱的目标压力和实际压力调节加压阀的开启度, 从而使得调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力, 保证了加压的高速性、准确性和安全性。
调压舱是待调节压力的舱室。实验中将实验动物放在调压舱中, 以此模拟实验动物潜入深水中的压力情况。具体来说, 大气的压力为一个标准大气压 (即0.101 33 MPa) , 每下潜10 m就需要增加一个标准大气压。本设计中加压系统包括3个加压舱, 分别为第一加压舱、第二加压舱和第三加压舱。相应的, 调压舱包括3个加压阀, 分别为第一加压阀、第二加压阀和第三加压阀。3个加压舱分别通过对应的加压阀向调压舱中输入气体以增大调压舱的压力。
每个加压舱的压力远远大于调压舱的目标压力, 如第一加压舱的压力可以为300 MPa, 调压舱的目标压力为1.5 MPa。为了简单起见, 由于加压舱向调压舱供气后变化的压力与加压舱的原压力相比可以忽略不计, 因此, 可以假定各个加压舱中的压力恒定。
每个加压舱中的气体可以为空气、氧气、氮气、惰性气体、二氧化碳中的一种或任意组合。每个加压舱中的气体可以相同, 也可以不同, 从而可以进行不同气体含量情况下的相关实验。在加压舱通过加压阀向调压舱输入气体的过程中, 加压阀的开启度越大, 加压舱向调压舱中输入的气体越多, 调压舱的压力上升越快。各个加压阀的开启度可以相同, 也可以不同。
由于本设计中包括多个加压舱, 相比于只有一个加压舱的情况, 可以更快速地实现加压过程。为了实现更精确的控制, 本设计中的3个加压阀可以分别为DN20、DN32和DN40, 从而可以实现不同速率、不同组合方案的加压。需要说明的是, 在保持加压舱的数量和加压阀的数量相同的前提下, 加压舱或加压阀的数量还可以为1个、2个或4个以上。
2.2 检测装置
本文设计的检测装置还可以包括以下器件中的一种或多种 (如图3所示) 。
(1) 设置在调压舱中的温度传感器, 用于获取调压舱的温度信息; (2) 设置在调压舱中的湿度传感器, 用于获取调压舱的湿度信息; (3) 设置在调压舱中的生理参数测量器, 用于获取调压舱中动物的生理参数信息; (4) 设置在调压舱中的氧气浓度传感器, 用于获取调压舱中氧气的体积分数信息; (5) 设置在调压舱中的二氧化碳浓度传感器, 用于获取调压舱中二氧化碳的体积分数信息; (6) 设置在加压舱中的压力传感器, 用于获取加压舱的压力信息; (7) 设置在加压舱中的温度传感器, 用于获取加压舱的温度信息。
压力传感器可以采用霍尼韦尔高压压力传感器, 其内部具有自动温度补偿校正, 且反应速度较快、安全性较高。温度传感器和湿度传感器可以集成为一体, 具体可以采用瑞士盛世瑞恩HT1系列数字温湿度变送器, 从而可以数字量输出温度及湿度信号, 检测精度高、反应速度快。生理参数测量器可以是现有技术中任意一种生理参数监测仪器, 用于测量调压舱内实验动物的心电、血压、脉搏率、血氧饱和度、呼吸速率、体温等生理参数。
2.3 控制部分
检测装置在获取上述测量信息后发送给控制器。
输入装置用于获取调压舱的目标压力及对应的时间关系, 如调压舱中的压力随时间呈直线增长或呈指数增长等。调压舱中的压力还可以保持不变一段时间, 如调压舱升压一段时间后, 静止一段时间, 然后继续升压、保持等步骤。
当调压舱中的压力随时间呈直线增长时, 满足以下关系式:
其中, P0是调压舱加压前的压力, Pt是加压t时刻之后调压舱的压力, t为加压时间, K为加压的速率比值, 即加压直线的速率常数。
当调压舱中的压力随时间呈指数增长时, 满足以下关系式:
其中, P0是调压舱加压前的压力, Pt是加压t时刻之后调压舱的压力, t为加压时间, T为压力翻倍要求的时间常数, 可以取4~30 s。
由于动物的生理曲线符合指数曲线, 因此, 本文选用指数增长模式, 调压舱的压力可以与时间呈任意关系。
输入装置可以为键盘、鼠标、语音输入装置或触摸输入装置等。控制器可以选用工业级监控便携式计算机, 从而可以方便、准确地实现对加压阀开启度的控制。控制器从输入装置获取调压舱的目标压力, 从压力传感器获取调压舱的实际压力, 根据所述目标压力和实际压力计算加压阀需要调压的开启度, 进而调节所述加压阀的开启度, 以使调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。
可以在控制器中采用高级语言编写与检测相关的程序以提高运行速度, 且在控制器中采用汇编语言编写与计算控制相关的程序以确保控制的准确性和安全性。
参考图2所示, 本文设计的加压系统可以包括以下装置中的一种或任意组合: (1) 输出装置:连接控制器, 用于至少输出加压过程中加压阀的开启度、调压舱的目标压力、调压舱的实际压力; (2) 存储装置:连接控制器, 用于至少对加压过程中加压阀的开启度、调压舱的目标压力、调压舱的实际压力进行存储; (3) 报警装置:连接控制器, 用于至少当加压阀的开启度或调压舱的实际压力大于阈值时, 发出语音、灯光或文字警报。
由于控制器通过检测装置还可以获取调压舱的温度信息、湿度信息、实验动物的生理参数信息、氧气体积分数信息、二氧化碳体积分数信息、加压舱的压力信息和温度信息, 因此, 输出装置也可以将上述信息中的一种或任意多种一并输出。输出装置可以为语音输出装置、打印输出装置或显示输出装置中的一种或任意组合。存储装置可以为任意存储器, 如U盘、闪存或硬盘等。存储装置在存储调压舱压力信息的同时, 还可以存储调压舱的温度信息、湿度信息、实验动物的生理参数信息、氧气体积分数信息、二氧化碳体积分数信息、加压舱的压力信息和温度信息。报警装置可以为语音报警装置、灯光报警装置或显示报警装置等, 从而当检测装置获取的任意一种信息不符合正常条件时, 都可以发出对应的警报信息, 以及时告知工作人员, 保证加压的安全性。
3 减压系统设计
减压系统的结构和加压系统类似, 包括: (1) 调压舱, 设置有减压阀; (2) 减压舱, 通过所述减压阀从调压舱中输出气体以减小调压舱的压力; (3) 检测装置, 至少包括设置在调压舱中的压力传感器, 用于获取调压舱的实际压力; (4) 输入装置, 用于输入调压舱的目标压力及对应的时间; (5) 控制器, 连接检测装置、输入装置和减压阀, 根据调压舱的目标压力和实际压力, 调节所述减压阀的开启度, 使调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力。
本设计中的减压系统通过压力传感器获取调压舱的实际压力, 通过输入装置输入调压舱的目标压力及对应的时间, 进而控制器根据调压舱的目标压力和实际压力调节减压阀的开启度, 从而使得调压舱的实际压力在对应的时间内达到目标压力, 保证减压的高速性、准确性和安全性。
如图4所示, 减压系统包括2个减压舱, 分别为第一减压舱和第二减压舱。相应的, 调压舱包括2个减压阀, 分别为第一减压阀和第二减压阀。第一减压舱通过第一减压阀将调压舱中的气体输出以降低调压舱的压力, 第二减压舱通过第二减压阀从调压舱中输出气体以降低调压舱的压力。
每个减压舱的压力远远小于调压舱的目标压力, 如调压舱的目标压力为1.5 MPa, 第一减压舱的压力可以为0.1 MPa。在减压舱通过减压阀从调压舱中输出气体的过程中, 减压阀的开启度越大, 调压舱向减压舱输出的气体越多, 调压舱的压力下降越快。各个减压阀的开启度可以相同, 也可以不同。所述减压舱可以为大气系统, 以进一步降低减压系统的复杂度和成本。
将快速加压和减压装置整合为一体, 即可设计为快速加减压系统, 如图5所示。
4 实验及分析
实验采用直径1.00 m、长2.00 m的动物加压舱进行, 选择10、60、100、150 m 4个深度加压方案[8]进行验证, 增压速率按Pt=P0·2t/T公式进行, 平衡时间不大于4 s, T值分别选用20、20、12、7[9], 压力平衡后采用匀速减压速率3~3.5 m/s。实验结果显示, 各方案的加压方案实际完成度很好, 曲线符合度高, 加减压过程平稳, 无震荡、超调现象, 如图6所示。
通过实验中各不同深度增压值下实际加压时间与预案加压时间误差率 (见表1) 的数据实验结果分析, 误差均小于3%, 可见快速加减压系统可以快速、准确地进行加减压控制。
5 结论
本研究设计的高压舱快速加减压系统适用于多种高低压舱的快速加减压控制, 可通过不同的模块组合, 实现不同环境条件下多种气体的压力控制。该系统可广泛应用于医疗、科研、工业等多个领域, 通过高性能的自动系统和多气源方式控制加减压, 使调压舱中的压力在更精确的时间加压或减压到目标压力, 调压过程更符合实际情况需要, 增加了高压舱的操控性, 可提高工业生产效率和医疗安全性及科学研究的准确性。
参考文献
[1]龚锦涵.潜水医学[M].北京:人民军医出版社, 1985:50-67.
[2]龚锦涵.重视饱和潜水技术的发展为海洋开发事业服务[J].中华航海医学与高气压医学杂志, 2003, 10 (1) :3-5.
[3]赵鸿佐.环境模拟装置压力调节的设计计算[J].建筑技术通讯, 1980 (4) :5-10.
[4]HUANG Zhong-hua, LIU Shao-jun, JIN Bo.Isobaric technique based on accumulator for deep-sea microbe sampling[J].China Ocean Engineering, 2006, 20 (2) :235-242.
[5]Husnu D M, Akdemir E.Computer aided modelling of flexible forming process[J].Journal of Materials Processing Technology, 2004, 148:376-381.
[6]陈海庭, 陈锐勇, 杨涛, 等.模拟480 m氦氧饱和潜水实验的舱室环境控制[J].海军医学杂志, 2011, 32 (6) :408-410.
[7]陈惠平.饱和潜水中舱压和氧分压的自动控制[J].海洋技术, 1989 (3) :29-34.
[8]王文波.模拟153 m深度快速上浮脱险的医学保障研究[J].中华航海医学与高气压医学杂志, 2004, 11 (3) :129-133.