成套设备选型（共12篇）
成套设备选型 篇1
摘要：根据项目存储设备选型的实际经历, 对磁盘阵列的基本概念和常用的磁盘阵列种类, 对企业级存储设备主要指标进行了分析。主要介绍了在磁盘阵列选型中需要考虑的部分要点。
关键词：存储技术,SAN,控制器,链路,磁盘
笔者在项目核心存储设备选型时, 对当前市场主流的SAN、NAS、CAS存储设备进行了分析比对。对SAN+CAS、SAN+NAS、全SAN三种方案进行了技术分析和成本估算。前两种方案存在着管理复杂、对基础网络要求高、共享性低等特点;基于项目采用Windows 2008平台下SQL Server 2008数据库的FILESTREAM管理大数据量, 经过认真调研, 通过仔细对照, 对行业企业级存储设备:包括SUN ST6000系列、HP EVA8000系列、EMC CX4系列、NETAPP FAS3000系列、HDS AMS2000系列进行综合分析后, 存储区域网 (Storage Area Network, 简称为SAN) 成为项目的首选。
1 磁盘阵列
市场主流磁盘阵列分为软件和硬件两种, 软件磁盘阵列指的是用一块SCSI卡与磁盘连接, 硬件磁盘阵列指的是阵列柜中具有背板的阵列。硬件磁盘阵列是一 个完整的磁盘阵列系统与系统相接, 内置CPU, 与主机并行动作, 所有的I/O都在磁盘阵列中完成, 减轻主机的负担, 增加系统整体性能, 加速数据的存取与传输。
SAN是一种通过光纤交换机等连接设备将磁盘阵列、磁带等存储设备与相关服务器连接起来的高速专用子网。
旨在对主流的企业级磁盘阵列产品控制器冗余设计、断电保护技术、缓存大小、磁盘阵列的扩展性、前后端链路设计、存储带宽、IOPS大小、磁盘链路设计、存储的管理灵活性、磁盘阵列支持的协议、磁盘阵列的兼容性、远程磁盘阵列维护管理的支持、服务能力等进行综合分析。
2 主要指标分析
2.1 控制器
在采用光纤磁盘阵列, 一般都采用带智能磁盘控制器的磁盘阵列。磁盘控制器是介于主机和磁盘之间的控制单元, 配置有专门为I/O进行过优化的处理器以及一定数量的Cache。控制器上的CPU和Cache共同实现对来自主机系统I/O请求的操作和对磁盘阵列的RAID管理。控制器磁盘阵列释放了大量主机资源, 来自主机的I/O请求由控制器接受并处理, 阵列上的Cache则作为I/O缓冲池, 能够大大提高磁盘阵列的读写响应速度, 显著改善磁盘阵列的性能。一般中高端光纤盘阵都采用双控制器, 而高档阵列多采用多控制器, 从而充分发挥光纤磁盘的高可用特性, 可以配置成为Active/Active模式或者Active/Passive模式。
Active/Passive意味着一个控制器为主动处理I/O请求, 而另外一个处于空闲状态, 以备用于在主控制器出现故障或者处于离线状态时接管其工作。而Active/Active存储系统包含一个由电池支持的镜像缓存, 控制器中缓存中的内容被完整的镜像至另外一个控制器中, 并能够保证其可用性。
磁盘阵列体系结构, 如图1所示, 对比了单控制器、双控制器和多控制器磁盘阵列性能和成本投入之间的相对关系, 企业应根据业务重要性和预算投资情况进行选择。
2.2 通道数量和带宽
磁盘阵列作为数据的存储设备, 供前端应用系统使用, 需要磁盘阵列提供接口, 主要利用光线交换机与服务器主机或其他网络设备相连接。现在大多数外接主机通道均基于SAN连接具有FC接口, 接口速率大小为2G、4G, 部分可支持8G FC接口。
磁盘阵列后端区别为FC、SAS链路, FC链路市场主流依然是4G或8G链路;而在中高端产品中使用3G的SAS链路, 还受单条8m的长度制约, SAS 2.x规范已在考虑超过20m的连接距离, 并为扩展到12Gb/s的SAS-3做准备。
磁盘阵列有单主机通道磁盘阵列和多主机通道磁盘阵列之分。单主机通道磁盘阵列只能接一台主机, 多主机通道磁盘阵列可接多个主机系统, 并同时使用, 有很大的灵活扩充能力, 可以群集 (Cluster) 的方式共用磁盘阵列。前端主机通道数越多表示可接主机数量越多, 支持带宽越大;而后端通道数量越多, 表示该阵列可扩展性就越高。
2.3 磁盘类型
SATA (Serial Advanced Technology Attachment) 一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口, 是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盘接口规范。 在数据传输的过程中, 数据线和信号线独立使用, 并且传输的时钟频率保持独立。
SAS (Serial Attached SCSI) 即串行连接SCSI, 是新一代的SCSI技术, 和现在流行的SATA硬盘相同, 都是采用串行技术以获得更高的传输速度, 并通过缩短连结线改善内部空间等。SAS的接口技术可以向下兼容SATA。SAS可以和SATA以及部分SCSI设备无缝结合。中端磁盘阵列对扩展性和端对端数据完整性的要求更高, 与SATA比较SAS 2.0的参数更为合适, 而且, 与4Gb/s FC相比, 6Gb/s SAS在速度规格上更具优势, 电气兼容性也更好。
较之500G/750G/1TB硬盘, 在单盘容量上, SSD还有很多研发工作要做;在可靠性上, SSD每个存储单元的连续擦写寿命也是厂家在新的技术、新的纠错能力上需要提高的;更重要的, 还是价格, 相对其他传统硬盘SSD的价格还不是一般应用所能接受。
如表1所示比较了四类磁盘类型适用的应用场景, 供读者参考。
2.4 最大可用容量
中高端磁盘阵列产品中, 可扩展磁盘数最大可达到960块, 最小磁盘数也能达到300盘左右, 而市场上主流单盘容量为FC 300G或450G 15Kr/min磁盘, 最大存储容量是指磁盘阵列设备所能存储数据容量的极限, 通俗的讲, 就是磁盘阵列设备能够支持的最大硬盘数量乘以单个硬盘容量就是最大存储容量, 即960×450/1024=422T, (1TB = 1024GB) 。实际上这个数值还取决于所使用RAID的级别和数据热备盘的比例。采用不同的RAID级别和热备盘数量, 有效的存储容量也就有所差别, 如果采用7D+1P的RAID5级别加上10%热备盘数量, 可用容量最大可达316T, 这完全满足对目前非数据中心的应用需要。
如表2所示, 从单盘容量、磁盘扩展能力测算磁盘阵列的最大存储容量和可供应有系统使用最大可用容量。
2.5 IOPS (每秒输入输出次数)
在同等情况下, 100%顺序读、100%顺序写、100%随机读、100%随机写这四种IOPS中, 100%顺序读的IOPS最高。因此, 很多厂商公布的那些非常高的IOPS数据实际上是将被测存储系统配置了尽量多的小容量、高转速磁盘且每个磁盘装载数据量不多、设置为RAID-10时测出的100%顺序读 (Sequential Read) IOPS的最大值。
决定IOPS的主要取决与阵列的算法, cache命中率, 以及磁盘个数。阵列的算法根据不同的阵列而不同。cache的命中率取决于数据的分布、cache size的大小、数据访问的规则以及cache的算法。如果一个阵列, 读cache的命中率越高表示它可以支持更多的IOPS。
每个物理硬盘能处理的IOPS是有限制的, 如表3所示。
如果一个阵列有150块15Kr/min的光纤盘, 最大IOPS理论值为150×150=22500, 如果超过这个值, 硬盘的响应就会变的非常缓慢而不能正常提供业务。
假定一个业务iops是10000, 读cache命中率是30%, 读iops为60%, 写iops为40%, 磁盘个数为150, 那么在raid5与raid10的情况下, 单个磁盘的iops为:
raid5: (10000* (1-0.3) *0.6+2* (10000*0.4) * (1-0.3) + 2 * (10000*0.4) ) /150
= (4200 + 5600 + 8000) /150
= 119
raid10: (10000* (1-0.3) *0.6 + 2* (10000*0.4) ) /150
= (4200 + 8000) /150
= 81
可以看出, 因为raid10对于一个写操作, 只发生2次io, 所以, 同样的压力, 同样的磁盘, 每个盘的iops只有81个, 远远低于磁盘的极限iops。
2.6 存储带宽
吞吐量主要取决于阵列的构架, 光纤通道的大小以及硬盘的个数。阵列的构架与每个阵列不同而不同, 他们也都存在内部带宽, 不过一般情况下, 内部带宽都设计的很充足, 不是瓶颈的所在。
光纤通道的影响还是比较大的, 如数据仓库环境中, 对数据的流量要求很大, 而一块4Gb的光纤卡, 所能支撑的最大流量应当是4Gb/8 (小B) =500MB/s的实际流量, 2块光纤卡才能达到1GB/s的实际流量。
当光纤通道的瓶颈不存在的时候, 就需要分析硬盘的个数, 如表4, 比较了不同的硬盘流量大小。
那么, 一个150块15Kr/min的光纤硬盘阵列, 硬盘上最大的可以支撑的流量为150×13=1950MB/s, 就需要4块4Gb的光纤卡。 这对于主流的前端支持8条4Gb的光纤通道的中高档阵列来说, 超过150块15Kr/min磁盘的应用, 就需要支持8条以上前端通道的扩展能力。
2.7 其他
对中高端磁盘阵列, 主要用于大中型企业核心数据存储, 存储的管理如卷的灵活配置、LUN的MAPPING等日常维护工作以及磁盘阵列的兼容性, 比如, 对主流操作系统的支持, 对集群软件的支持;磁盘阵列远程可维护管理的支持、阵列可支持的快照、复制等功能以及容灾的支持级别等;作为在逻辑上SAN的核心, 光纤通道交换机连接着主机和存储设备, 其功能和稳定性决定整个SAN网络内数据安全以及设备厂商的服务能力都是在设备选型中必须要考虑。
3 结束语
SAN允许独立地增加它们的存储容量, 也使得管理及集中控制更加简化。而且, 光纤接口提供了10 km的连接长度, 这使得物理上分离的远距离存储变得更容易。通过SAN存储网络可以方便实现:大容量存储设备数据共享、高速计算机与高速存储设备的高速互联、灵活的存储设备配置要求、数据快速备份以及提高数据的可靠性和安全性。
参考文献
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成套设备选型 篇2
1、机电科所需要的各种机电设备，必须先向经营矿长提出书面申请报告后，由经营矿长进行平衡调度，确定购买的设备由主管科长、机电矿长、矿长、经营矿长及相关部门调研论证选型，提出购置计划，会供应处根据资金使用情况，报主管领导及部门批准购置。
2、设备选型应遵循下列原则：（1）应注意通用化、系列化、标准化的定型产品，技术先进，高效节能，可靠性高、维修方便、价格经济；（2）选购的设备必须“三证、一标志”齐全（生产许可证、产品合格证、防爆合格证、煤矿矿用产品安全标志）；（3）新产品及大型成套设备的选用，必须进行考察和论证，采取招标的方式确定生产厂家。
3、对大型主要设备的购置，由主管领导或机电副矿长主持召集有关部门负责人进行技术论证，提出购置报告报矿主管领导批准执行。
4、一般生产设备购置，由使用单位提出购置计划，报经营矿长审核，经主管领导批准后执行。
5、购置新设备必须选用有生产许可证和产品合格证，矿用设备必须有矿用产品煤安标志和防爆合格证的生产厂家的产品。
6、设备到货后由机电科、供应处会同相关单位及专业人员验货，对与合同和标准不符的设备按合同及技术协议要求退货或更换。
7、设备到货验收合格后，由机电科将新购设备的报告批准手续，合同书、合格证、装箱单、技术文件，专用工具及备用品配件，附属设备等进行登记，建立台帐并负责保管和存档。
8、矿井供电系统、通风系统、压风系统、主排水系统各环节的运行和维护都必须责任到人，实行包机制。矿井上下机电科负责制定运
行维护责任制、包机制度和实施办法。并认真组织实施，包机制度要严密细致，不留死角，各系统发生问题要严格按照包机制追究责任。
9、机电科负责供电系统、通风系统、压风系统、主排水系统等的运行、维护、检修和检验，并负责全矿机电设备的中、小修和检验。其它机电设备的运行、维护由矿自行合理安排。
10、机电科必须认真做好供电系统、通风系统、压风系统的维护和管理工作，保持设备性能良好、各种安全保护装置灵敏可靠。
11、机电科的所有职工都必须认真学习技术业务知识，严格按各项规章制度约束个人工作行为，有权拒绝违章指挥，个人坚决不违章作业。个人年累计违章两次以上的，必须调离机电岗位。
12、建立隐患排查和故障分析制度，实行岗位工、维修人员、班组长以及机电管理人员的隐患排查、分析、逐级汇报和处理的责任制。
13、机电副科长每天将所辖范围内的关键机电设备巡视一遍，并收集、汇总隐患向相关领导汇报。负责日检修项目的验收和月检修项目的实施。
14、机电技术人员负责对本单位职工的安全技术培训、考核，制订机电设备（月、季、年）检修计划和安全措施，负责机电设备更新改造的技术工作。
15、矿井固定设备的停产检修应集中处理主要问题，凡平时能检修处理的，不应放在停产检修时间。
16、设备超过规定使用年限，磨损严重或遭到意外灾害一次修复费用超过设备购置价值80%以上者，可以申请报废。
17、设备的报废，要组织机电、财务、供应、调度等部门的领导干部、工人、技术员组成的鉴定小组参加，组织鉴定、签字、提出意见，填写报废申请表，报总公司机电部、财务处批准，报废手续批回后，做财务处理并在设备台帐上注销。
简述矿井通风设备的选型与计算 篇3
【关键词】矿井通风设备；选型；计算
矿井通风设备是向矿井下输送空气的重要设备，是保障人员生命安全的关键设备。矿井通风设备的选型，关系着整个矿井的电力能耗、成本等各方面，要求矿井通风设备具备可靠、运行效率高、节能等特点。
0.概述
在地下开采矿藏，伴随着的通常是大量有毒气体的逸出，煤炭类矿藏更是会喷发易爆的煤尘，对操作人员及矿井的安全都有重大威胁。为了保证安全，我国严格且详细规定了井下有毒气体浓度、矿井所需要的通风量、井中最高风速、采掘环境的最高温度等数据。
按照我国有关规定，为了保证清洁空气的充足，必须按照井下作业人员的最多人数计算，每分钟每人供风量不少于4立方米，井下采掘工作地点进风体积计算含氧不少于20%，二氧化碳不得超过0.5%，要求其他有毒气体必须达到无危险程度，工作面风速低于每秒4米，工作温度低于26度，否则将影响到井下采掘作业。
井下采掘生产，就要求矿井通风设备不间断工作，由于矿井通风设备电力耗能巨大。结合现场实际情况，选择经济型、可靠的通风机的型号，对保证正常通风有着重要意义。
1.矿井通风基本任务和工作方式
其基本任务是要保证井下作业面空气质量能符合国家相关安全与卫生规范、标准，确保作业人员生存一直有足够的氧气，稀释、排除井下有毒气体和易爆粉尘，调节气温，提供良好的作业环境，保障井下各类设备正常的运行、井下作业人员生命安全，达到安全生产的目标。
1.1矿井自然通风
矿井自然的通风是指利用矿井内外温度差；出、进风口高差而形成的压力差，使空气自然流动。自动通风风压较小，并受到季节、气候等各类自然因素影响较大，无法保证井下作业时所需要的风压、风量。我国煤矿安全规定，矿井作业必须采取机工通风的方法。
1.2矿井机械通风的工作主要有三种
1.2.1抽出式
主通风机装在回风井口，在抽出式通风机的作用之下。整个井下作业通风系统一直处在低于当地气压的负压状态。当主通风机因故障或其他因素停止作业时，井下风压增高，保证安全。
1.2.2压入式
主通风机位于入风井口，在压式入通风机作用下，其产生的作用与抽出式通风设备相反，使井下作业通风系统处于高于当地气压的正压状态。压入式通风设备通过塌陷区向外排出井下的各类有毒气体及易爆粉尘。当主通风机停止作业时，井下风压降低。
1.2.3压抽混合式
采取上述两种通风设备混合安装的方法，在回风井口、入风井口分别安装抽出式通风设备和压入式通风设备。使通风系统在相应的位置分别处于正压与负压状态，采用这种混合式通风设备的，井下作业面通常处于中间，两边正、负压均较小。其缺点也显然易见，设备繁多，管理过于复杂。
2.矿井通风设备的要求
2.1我国煤矿安全规程对矿井通风设备的要求
（1）主通风机必须在地面安装，装机的井口封闭严密，外部漏网率无提升时不得超过5%，有提升时不超过15%。
（2）保證主通风机连续运转。
（3）必须安装使用和备用的两套同能力的主通风机装置。
（4）禁止采用局部通风或风机群当主通风机使用。
（5）安装主通风机的出风井安装防爆门，并定期检测维修。
（6）对主通风机进行定期检查。
（7）新的主通风机使用前，进行性能测试和试运转，按计划定期进行性能测试。
2.2其他要求
遵循可靠、经济、安全的原则运行和使用通风设备，以保证矿井生产安全。根据实际情况选择可靠、稳定的通风设备，并进行测试调节，使之能在高工况条件下运行正常，建立健全维护与定期检修制度，做好相关记录。
3.矿井通风设备选型的计算方法
试以某能源公司沙坪煤矿为例，设计生产能力300万t/a。煤层稳定，分成东区与西区，布置带区共六个。走向长度>7公里，近水平煤层，无自然着火危险，含有爆炸性煤尘，瓦斯量小，井下风量大，矿井通风前、后期分别选择分区对角式、中央分列式方法。
阻力计算。
矿井通风设备的选型主要以通风阻力数据为依据，在选择矿井主扇前，必须先要计算通风阻力。阻力产生的方式不同，大致分为摩擦和局部阻力。其中摩擦阻力为选择主风机的主要参数。其工作风压必须满足最大阻力，因此先要确定两类极端状态下（容易、困难）最大阻力路线。
通过确定矿井最大阻力路线与通风网络的前提下，开始计算矿井通风阻力。计算摩擦阻力公式：hfr=ɑLUQ2/S3
公式从左至右分别表示摩擦阻力，摩擦阻力系数，巷道长度，巷道周长，井巷风量，净断面积，得出摩擦阻力值。另外，通过其他计算公式，可计算得出其通风总阻力、总风阻和总等积孔等数值，为矿井主通风机的选型提供数据依据。
4.矿井通风设备主扇选型
根据煤矿安全相关规定，主风机必须安装两部同能力的通风机械，其中一部为备用，它必须在10分钟内正常开动。主通风机必须具备反风设备，能在10分钟内改变巷道风流方向。改变风向后，供风量不得小于正常供风量的60%。
依据前面的计算，结合现场实际情况，用风机的特性曲线来选择主扇风机。要考虑到自然风压、主扇工作风压、主扇实际通风量、工况点等因素，并计算出上述因素的数据系数，以按需选择风机主扇。
另外主风机功率较大，选择输出及输入功率能够满足主扇转速的，在两个极端状态下同一型号的同步电动机。
最终，通过矿井通风阻力的计算，确定容易、困难时期主风扇运转工况点，加以计算主风扇实际通风量，结合实际情况与矿井通风需要，为该矿井前后期均选择了2K60-NO28，n=600r/min的对旋轴流风机，同步电动机则选用同一款型号为T118/44-8的电动机。
5.结语
矿井通风设备在矿藏采掘作业中不仅关系到矿井安全生产，更关系到井下作业人员的生命安全，只有在严格符合我国矿井通风设备安装相关规范条例、法律法规的前提下，结合当地实际情况，将井下各类影响因素考虑全面并按相关公式计算出井下相关通风数据后，科学、合理的选择矿井通风设备的型号，才能全面保证矿井安全生产、作业人员生命安全，保障我国社会经济发展有序进行。
【参考文献】
［１］刘玉兰.矿井通风设备的选型.[J].科技情报开发与经济.2008,18(21).
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［３］余露.矿井通风设备的选型计算.[J].山西煤炭.2011,31(2).
校园网设备选型探究 篇4
1.1 主流交换机产品
目前, 在中国交换机市场上流行的交换机品牌种类繁多, 不同品牌的交换机又包含多种不同型号的产品。根据互联网消费调研中心所作的2010-2011年中国交换机市场研究年度报告可以看出, 2010年中国交换机市场上品牌关注度较高的交换机品牌分别是H3C、思科、TP-LINK和D-Link, 其品牌关注度均超过10%, 明显领先于其他品牌。而IP-COM、华为和腾达的品牌关注度虽然较为接近10%, 但也与排名前四的品牌有一定差距。
1.2 交换机选择的主要性能指标
1.2.1 转发数率
包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包 (最小包) 的个数作为计算基准的。以千兆以太网端口为例, 其计算方法如下:1 000 000 000 bps/8bit/ (64+8+12) byte=1 488 095pps。当以太网帧为64byte时, 需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。由此可见, 线速的千兆以太网端口的包转发率为1.488Mpps。而快速以太网的线速端口包转发率, 则为千兆以太网的十分之一, 即0.1488Mpps。例如, 对于一台拥有24个千兆端口的交换机而言, 其满配置吞吐量应达到24×1.488Mpps=35.71Mpps, 才能够确保在所有端口均线速工作时, 实现无阻塞的包交换。
1.2.2 端口速率
从端口速率看, 主要有100Mbps和1000Mbps两种。常见的搭配形式有n*10/100Mbps、n*1000Mbps+m*100Mbps和n*1000Mbps三种。端口吞吐量反映交换机端口的分组转发能力, 通常可以通过两个相同速率的端口进行测试, 吞吐量是指在没有帧丢失的情况下, 设备能够接受的最大速率。
1.2.3 背板带宽
带宽越大, 提供给各端口的可用带宽越大, 数据交换速度越快。即背板带宽决定着交换机的数据处理能力, 背板带宽越高, 所能处理数据的能力就越强。因此背板带宽越大越好, 特别是对那些汇聚层交换机和中心交换机而言。若欲实现网络的双全工无阻塞传输, 必须满足最小背板带宽的要求。背板带宽计算公式:背板带宽=端口数量*端口速率*2。Cisco Catalyst 6500系列交换机依据插槽数量的不同, 其背板带宽分别为32Gbps、256Gbps和720Gbps。根据上述公式计算, 256Gbps的背板只能满足128个1000Mbps端口的无阻塞并发传输。
2 路由器的选择
2.1 主流路由器产品
近年来, 中国路由器市场硝烟四起, 众多品牌在这一重要的网络设备市场展开了激烈的竞争。2011年1月, 互联网消费调研中心在《2010-2011中国路由器市场研究年度报告》中给出了2010年中国路由器市场品牌关注度比例分布情况。
2.2 路由器选择的主要性能指标
2.2.1 吞吐量
吞吐量是核心路由器的数据包转发能力。吞吐量与路由器的端口数量、端口速率、数据包长度、数据包类型、路由计算模式 (分布或集中) 以及测试方法有关, 一般泛指处理器处理数据包的能力, 高速路由器的数据包转发能力至少能够达到20Mpps以上。吞吐量包括整机吞吐量和端口吞吐量两个方面, 整机吞吐量通常小于核心路由器所有端口吞吐量之和。
2.2.2 路由表能力
路由器通常依靠所建立及维护的路由表来决定包的转发。路由表能力是指路由表内所容纳路由表项数量的极限。由于在Internet上执行BGP协议的核心路由器通常拥有数十万条路由表项, 所以该项目也是路由器能力的重要体现。一般而言, 高速核心路由器应该能够支持至少25万条路由, 平均每个目的地址至少提供2条路径, 系统必须支持至少25个BGP对等以及至少50个IGP邻居。
2.2.3 时延
时延是指数据包第一个比特进入路由器到最后一个比特从核心路由器输出的时间间隔。该时间间隔是存储转发方式工作的核心路由器的处理时间。时延与数据包的长度以及链路速率都有关系, 通常是在路由器端口吞吐量范围内进行测试。时延对网络性能影响较大, 作为高速路由器, 在最差的情况下, 要求对1518字节及以下的IP包时延必须小于1ms。
3 服务器的选择
3.1 主流服务器
网络服务器的品牌众多, 目前在国内比较流行的网络服务器品牌主要有IBM、Dell、HP、Compaq、联想、浪潮、曙光、方正、华硕等。根据互联网消费调研中心2011年1月所做的《2010-2011中国服务器市场研究年度报告》可以看出, 2010年, IBM、Dell、HP这三个品牌在中国服务器市场的关注度之和超过了75%, 其他品牌的关注度相对较小, 中国服务器市场竞争呈现少数品牌垄断市场的寡头趋势。
3.2 服务器选择的主要性能指标
3.2.1 磁盘子系统
磁盘子系统主要指硬盘的指标参数, 首先就是硬盘的接口标准。当今主流硬盘的接口界面有两种:EIDE和SCSI, 当然此外还有IEEE 1394接口、USB接口和FC-AL (Fibre Channel-Arbitrated Loop) 光纤通道接口的产品, 但是很少见。现在几乎所有的微机普遍采用基于Ultra DMA/33/66/100标准的IDE接口的硬盘, 它的优势在于能提供较低价格, 普及率很高。
3.2.2 内存
在小型用户环境中, 内存通常得不到重视, 用户往往花费更多的时间关注CPU的性能。如今常用的服务器内存主要有SDRAM和DDR二类, 还有另一种RAMBUS内存, 是一种高性能、芯片对芯片接口技术的新一代存储产品。现在刚兴起的DDR2, 也逐渐延伸到服务器内存。请牢牢记住, 提高内存容量通常是提高服务器性能的最有效的方法。
3.2.3 CPU
通常不会成为系统瓶颈。但对于需要CPU进行密集型的运算, 如数据库类应用, CPU的作用就很巨大。如果再增加一颗CPU, 内存容量要同时加倍, 才能有效发挥CPU的性能。
3.2.4 网卡
低端应用环境中, 100Mbps网卡足够了。至翔899的网卡还支持网络冗余 (ALB) 功能。有兴趣的用户可以另买一款同型号的Intel 82559网卡进行网卡绑定, 既提高网络子系统的吞吐量, 又保证了线路冗余。
4 数据库的选择
典型的数据库的对比:
MYSQL的优势是免费, 最有理的运行平台是LINUX, 不过在WINDOWS上也完全兼容。MSSQL SERVER功能强大, 管理方便, 只能运行在WINDOWS中。ACCESS小巧, 但难以支持大型应用, 只能运行在WINDOWS中。
Access是一种桌面数据库, 只适合数据量少的应用, 在处理少量数据和单机访问的数据库时是很好的, 效率也很高。但是它的同时访问客户端不能多于4个。access数据库有一定的极限, 如果数据达到100M左右, 很容易造成服务器iis假死, 或者消耗掉服务器的内存导致服务器崩溃。
SQL Server是基于服务器端的中型的数据库, 可以适合大容量数据的应用, 在功能上管理上也要比Access要强得多。在处理海量数据的效率, 后台开发的灵活性, 可扩展性等方面强大。因为现在数据库都使用标准的SQL语言对数据库进行管理, 所以如果是标准SQL语言, 两者基本上都可以通用的。SQL Server还有更多的扩展, 可以用存储过程, 数据库大小无极限限制。
SQL Server特点:真正的客户机/服务器体系结构;图形化用户界面, 使系统管理和数据库管理更加直观、简单;丰富的编程接口工具, 为用户进行程序设计提供了更大的选择余地;SQL Server与Windows NT完全集成, 利用了NT的许多功能, 如发送和接受消息, 管理登录安全性等。SQL Server也可以很好地与microsoft Back Office产品集成;具有很好的伸缩性, 可跨越从运行Windows95/98的膝上型电脑到运行Windows 2000的大型多处理器等多种平台使用;对Web技术的支持, 使用户能够很容易地将数据库中的数据发布到Web页面上;SQL Server提供数据仓库功能, 这个功能只在Oracle和其他更昂贵的DBMS中才有。
My SQL是一个开放源码的小型关系型数据库管理系统, 开发者为瑞典My SQL AB公司。目前My SQL被广泛地应用在Internet上的中小型网站中。提供由于其体积小、速度快、总体拥有成本低, 尤其是开放源码这一特点, 许多中小型网站为了降低网站总体拥有成本而选择了My SQL作为网站数据库
My SQL特点:My Sql的核心程序采用完全的多线程编程。线程是轻量级的进程, 它可以灵活地为用户提供服务, 而不过多的系统资源;My Sql可运行在不同的操作系统下。简单地说, My Sql可以支持Windows95/98/NT/2000以及UNIX、Linux和SUN OS等多种操作系统平台;My Sql有一个非常灵活而且安全的权限和口令系统。当客户与My Sql服务器连接时, 他们之间所有的口令传送被加密, 而且My Sql支持主机认证;My Sql支持ODBC for Windows。My Sql支持所有的ODBC 2.5函数和其他许多函数, 这样就可以用Access连接My Sql服务器, 从而使得My Sql的应用被大大扩展;My Sql支持大型的数据库。虽然对于用Php编写的网页来说只要能够存放上百条以上的记录数据就足够了, 但My Sql可以方便地支持上千万条记录的数据库;My Sql拥有一个非常快速而且稳定的基于线程的内存分配系统, 可以持续使用面不必担心其稳定性;强大的查询功能。My Sql支持查询的SELECT和WHERE语句的全部运算符和函数, 并且可以在同一查询中混用来自不同数据库的表, 从而使得查询变得快捷和方便;PHP为My Sql提供了强力支持, PHP中提供了一整套的My Sql函数, 对My Sql进行了全方位的支持。
5 防火墙的选择
5.1 防火墙的主要品牌
品牌是品质的保证。作为校园网信息安全保护最基础的硬件, 防火墙在校园网网络整体防范体系中占据着重要的地位。一款反应和处理能力不高的防火墙, 不但保护不了企业的信息安全, 甚至会成为安全的最大隐患, 许多黑客就是重点对防火墙进行攻击的, 一旦攻击得逞, 就可以在整个系统内为所欲为。因此, 选购防火墙需要谨慎, 应购买具有品牌优势, 质量信得过的产品。目前市场上的防火墙产品虽然众多, 但有品牌优势的并不多。大致说来, 国外的主要品牌有思科、赛门铁克、诺基亚等, 国内的主流厂商则有天融信、启明星辰、联想网御、清华得实、瑞星等。近年来, 国内防火墙技术发展非常迅速, 已具备一定实力, 特别在行业低端应用上, 与国外不相上下, 而价格与服务上明显优于国外。对于在高端功能应用不多的中小企业来说, 选择国内品牌, 性价比更高。
5.2 防火墙选择的主要性能指标
5.2.1 并发连接数
以每个用户需要10.5个并发连接来计算, 一个中小型用户网络 (1000个信息点以下, 容纳4个C类地址空间) 大概需要10.5×1000=10500个并发连接, 因此支持20000~30000最大并发连接的防火墙设备便可以满足需求。为较低需求而采用高端的防火墙设备将造成用户投资的浪费, 同样为较高的客户需求而采用低端设备将无法达到预计的性能指标。利用网络整体上的并发连接需求来选择适当的防火墙产品可以帮助用户快速、准确的定位所需要的产品, 避免对单纯某一参数愈大愈好的盲目追求, 缩短设计施工周期, 节省用户的开支, 从而为用户实施最合理的安全保护方案。
5.2.2 吞吐量
吞吐量的大小主要由防火墙内网卡, 及程序算法的效率决定, 尤其是程序算法, 会使防火墙系统进行大量运算, 通信量大打折扣。因此, 大多数防火墙虽号称100M防火墙, 由于其算法依据软件实现, 通信量远远没有达到100M, 实际只有10M-20M。纯硬件防火墙, 由于采用硬件进行运算, 因此吞吐量可以达到线性90-95M, 是真正的100M防火墙。对于中小型用户来讲, 选择吞吐量为百兆级的防火墙即可满足需要。
5.2.3 安全过滤带宽
安全过滤带宽是指防火墙在某种加密算法标准下, 如DES (56位) 或3DES (168位) 下的整体过滤性能。它是相对于明文带宽提出的。一般来说, 防火墙总的吞吐量越大, 其对应的安全过滤带宽越高。
6 结语
校园网的设备选型既要经济实用, 满足各方面的要求, 又不能造成资源闲置和资金浪费;同时, 还要考虑到网络今后的发展, 在铺设网络时还要为以后的扩容留有余地。
参考文献
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防爆电气设备选型的原则 篇5
1.设备选型原则
选择爆电气设备必须与爆炸性混合物的危险程度相适应。
所谓爆炸性混合物的危险程度是指爆炸性混合物的传爆级别、点燃温度的组别而言。选用的防爆电气设备必须与爆炸性混合物的传爆级别、组别、危险区域的级别相适应，否则就不能保证安全。此外，如同一区域内存在两种以上不同铖险等级的爆炸性物质时，必须选择与危险程度最高的爆炸等级及自然温度等级相适应的防爆结构。
在非危险区域中，一般都是选用普通的电气设备，但是，装有爆炸性物质的容器置于非危险区域时，在异常的情况下，亦存在危险的可能性。比如，或因容器腐蚀溢出危险性物质，或因运转工人误操作放也危险性物质，或因异常反应而形成高温高压，使装置、容器受到破坏而泄漏出爆炸性物质等。
因此，必须考虑意外发生危险的可能性。
2.选择合适的防爆类型
选择防爆结构必须适用于危险区域。什么性质的危险区域就必须采用什么样的防爆结构。防爆性能是因结构的不而不同，故必须根据爆炸性物质的种类，设备的种类、安装场所的危险程度等选择相适应的防爆类型，
3.适应于环境条件
本文章提到的防爆性能都以标准环境作为基本条件。防爆设备有“户内使用”与“户外使用”之分。户内使用的设备用于户外，环境温度为40℃就不合适了。户外使用的设备要适应露天环境，要求采取防日晒、雨淋和风砂等措施。
另外，也有些设备在有腐蚀性或有毒环境、高温、高压或低温环境中使用，而在选用防爆设备时，应考虑适应这些特殊特环境的特殊要求。
4.要便于维修
防爆电气设备使用期间的维护和保养极为重要。选择防爆电气设备的结构越简单越好，同时注意管理方便，维修时间短，费用少，还要做好备品和备件的正常储存。
5.要注意经济效益
采煤工作面机电设备的选型与配套 篇6
【关键词】采煤工作面；机电设备；回采
在国外发达国家，全机械化采煤已经实现，而世界第一采煤大国的中国，依旧处于，人工采煤，半机械化采煤共同进行的基本国情。而导致这种现象的发生的主要原因就是对煤炭的需求。首先，我国发电系统主要是火力发电，其能源直接利用就是燃煤蒸汽机发电机组，而美国普遍使用的是内燃机发电机组，这就导致了两国对煤炭需求的根本不同。针对这些，近年来，国家对十几家煤与瓦斯突出矿井重点进行了预抽瓦斯使用发电的技术革新改创，然而我国的基本国情仍旧无法改变，这将是长期困扰我国对煤炭需求的根本因素。而如何发展，首先就机械采煤中对机电设备的选型来讲，实现现代化机械采煤的重大改革，还是对设备配套选型上的。
1.煤矿机电设备配套的原则
首先来说，坚持生产能力的相互配套，根据采煤的实际情况决定采煤机械的选取，而应用最广的就是割煤机、凿岩机、落煤系统和皮带系统等。割煤机的使用最为广泛，人机一体，其对煤炭的利用率上远高于人工开采。针对煤层断面宽厚煤质较硬的煤层，我们可以选择轴壁式凿岩机，其功率大，采煤效率高，在回采工作面加上皮带运输系统将落煤回采至井底煤仓。轴壁式凿岩机的缺点在于对煤炭的回采率较低，往往还要配上人工挖采来提高煤炭回采率。落煤即直接顶落煤，和放煤轨道运输，可以一定程度上减少人工的数量和工作量，而针对放煤回采方式，其缺点就在于放煤漏斗对煤炭的天然浪费和对回采煤的品质影响。
其次，坚持设备性能的配套，回采工作面机电设备的性能配套方面要能够一定程度上确保设备之间的协调作用，从而保证各机电设备之间的紧密配合。一边确保回采面的安全性，一边确保回采作业的工作效率。
然后，我们要坚持空间配套的原则，就如最开始说的那样，高效采煤工艺配合回采率高的人工采，这样即保证了工作的有效进行，又保障了采煤的回采效率。而空间配套在另一方面也体现在对回采区的采煤方式和留空方式。例如，留煤柱的空间位置，往往导致回采等的有序进程。
最后，维持采煤机械的寿命配套，要跟班推进，确保采煤机械的利用周期，从而进行有序的作业。一般井下采煤工作面的机电设备都是国标防爆型机械，有专门的电力配送中心，在维修中一定确保其安全性。
2.回采工作面“三机”的选择
（1）对于采煤机的选择，首先采煤机的选择，要針对煤层赋存条件来决定采煤机截割高度，采煤机截割深度以及煤壁硬度抗剪强度进行参照开产；然后选用较为简便、维修方便、价格便宜的采煤机；其次，选择功能最为健全的采煤机；最后采煤机要满足本煤层的进尺工作强度，使作业能够有序进行。
（2）对于刮板输送机的选择，首先要确保设备能够满足工作面落煤量的需求，其最大工作能力应该满足1.2倍采煤机生产能力；其次，刮板输送机的特征应该针对工作面的倾斜角度，根据铺设的长度等方面进行选择；最后所选择的刮板输送设备要完全能与采煤机配合使用，刮板输送机的结构及使用维护要方便。
（3）液压支架的选择一般来讲，首先要考虑的是所要支护的地质条件，确定支护的强度；其次结合液压支架的支护面对通风口的空间位置，进行配合，确保在采风量达标的情况下完成支护工作；然后，根据煤层赋存，选择价格合适的液压支架；最后液压支架的选择要和采煤机与刮板输送机相互配合，支架的宽度要和刮板输送机溜槽长度相等，这样在一定程度上才能完成回采工作面的生产任务。
3.机械选型
第一，采煤机的选型要考虑到采煤机的切割速度，结合实际情况在提高采煤的同时，根据煤矿开采的进度来选择合适的采煤机。而这个时候我们还应该考虑到采煤机的额定生产能力，根据我们采煤机的能力计算方程：Q=60VHBP（H是开采高度，V是进尺速度，B是滚筒横截面宽，P是所采煤质的密度），来确定采煤机的选型。采煤机的功率大小一般取决于煤层硬度和开采厚度和采煤机牵引速度决定，在我国还没有确切的计算采煤机功率的计算方法，而上面的方程也只是粗略的计算，国外先进国家，因为其高度机械化，其计算也比较合理，其推算出的数值也更为精确。
第二，液压支架的选型上，根据工作面的围岩压力进行选择，其中要考虑到的因素有巷道标高，围岩压力系数，顶板岩层垮塌率，底板冒底系数，煤层瓦斯储存量。这些都是我们选择液压支架的一项重要表准，是保证液压支架能在服务年限内正常工作的一项参照数据。而液压支架的支护强度计算公式，我们通常用的就是Q=K1H1og*0.001cosα（K1指的是支架上部顶岩厚度系数，Q是说所需支护强度，H指才高最大值，α就是煤层倾角）。根绝这个结算方法，计算出我们回采工作面所需要的是哪一类液压支架然后进行安排。
第三，采煤工作面刮板输送机的选择上，近年来综合采煤技术的进程不断加快，综合采煤即机械采和人工采的配合采煤法，所以对刮板输送机的要求也与日俱增，主要仍旧是刮板输送机的负载量和额定输送功率的不断增加，导致了对刮板输送机的选择。随着综合机械化装备技术和综合管理水平的提高，对刮板输送机的输送长度有了新的标准，所以在选型上就有了新的参数标准。
4.创新几点设备开发和使用
在采掘进程中，会有很多的临时性突发事件，针对这些，我们要做的还有很多，例如：
4.1采煤机的防滑处理
首先在采煤机开机过程中，现场需要对采煤机牵引组、行走组、液压制动组、运输机组等机组进行检查，看是否需要维修。
然后在割煤过程中，采用合适的回采工艺流程进行规范化的作业，进行轨道移驾，运输机弯曲尽量靠近采煤机。其中表现突出的就是双翼双向上行割煤，此割煤的时候，滚筒上下全部落地。
针对倾角较大的采煤工作面，通过对采煤机的PLC程序的调整，可以启动采煤机进行割煤进程，应当先牵引后松闸，从而防止机器下滑。而采煤机要及时检查实心花键轴是否需要更换，防止大倾角采煤中出现滑轨事件的发生。
最后，采用具有制动能效的四项变频技术进行采煤机的控制，可实现在恶劣作业环境下的均速割煤，启动前要检查制动系统的弹簧是否需要更换，从而确保采煤机的制动正常。
4.2液压支架的防滑处理
若要保障回采工作面的顺利和安全，防止液压支架的倒塌尤为重要，在实践中我们通过以下的有序操作和技术工艺来完成防倒滑工作。
首先对于支架底部进行防倒滑处理，一般采用在下侧锚链加固，顶部进行稳定点支撑，中间进行螺丝加固。
然后是工作面的机巷超前风巷回采，在根据回采工作面倾斜角度变化的情况下，不断的调整机巷的超前量，进而保证支架运输机的稳定。
再然后跟顶跟底回采，第一次来压和断层褶曲面以及严重冒底片帮区时，采高应该严格控制。
最后加强工程质量，嚴格控制顶底板切割线划分，同时保证液压支架和运输机的固定，进而保证各项作业不滞后。而针对顶底板起伏不稳定的地区，适当做出修正工作，确保液压支架的防滑工作。
4.3刮板输送机的安全治理措施
为实现有效的溜煤输送，在刮板输送机的刮板上适当的改进，应对大倾斜角度的运煤进程，而大倾斜角度的运输，往往是上下山运输，那么上坡时的功率就会加大，此时刮板输送机功率加大，就可能导致机械老化，或者起火，其液压润滑油要保证其充足，而电机负荷量应当在应对此类情况而进行更换，从而保证运输的安全性和稳定性。
刮板输送机严禁站人，此项制度在井下作业中已经提出了好些年了，期间对工人的伤害也不是一例两例，输送机皮带载人，不仅加重了皮带的符合，还会影响到所载人的生命安全。刮板输送机中部煤岩破碎装置，可以减小煤块大小，从而使输送机的负载降低。从而保障刮板输送机的安全进程。
5.结语
成套设备选型 篇7
随着国民经济的快速发展, 广大高海拔地区中压成套电气设备的需求量也逐年增加, 而目前市场上按照IEC62271、GB3906设计的中压成套开关设备是按照海拔高度1 000 m及以下使用条件设计制造的, 市场上暂无海拔3 000 m及以上标准产品[1]。通过采用增大电气间隙、增加爬电距离、采用复合绝缘等方法能够满足高海拔地区的中压开关设备外绝缘强度的要求, 但过多的采用复合绝缘或加大爬电距离的方法, 随着时间推移及长期处于强烈的紫外线环境下, 绝缘件老化速度较快, 设备的可靠性也会大打折扣[2]。
本研究从现有技术文献着手, 在充分考虑高海拔地区环境对产品电气性能的影响基础上, 通过产品试验的验证, 对高海拔地区中压成套开关设备的设计及选型问题进行进一步的分析。
1 高海拔环境对开关设备电气性能的影响
在高海拨地区, 海拔高度每上升1 000 m, 相对空气压力大约降低12%, 空气密度降低约10%, 绝对湿度随海拔高度的升高而降低[3]。空气压力和空气密度的下降, 引起设备外绝缘强度的降低;空气密度降低导致设备散热性能下降而影响温升效果;平均绝对湿度降低时, 设备外绝缘强度随之降低;太阳日间辐射强度较大, 加快了电气设备绝缘材料的老化速度;环境温差加大, 电气设备表面易形成凝露, 容易发生沿面闪络放电的现象, 导致绝缘件强度及机械性能大大减弱, 并对产品的机械性能产生不良的影响[4,5]。
1.1 对绝缘水平的影响
在工况条件下, 电气设备的可靠运行的主要表现为, 其带电导体与接地部件之间的电气间隙 (空气或复合绝缘间隙) 不被击穿。由巴申定律 (Paschen's Law) 可知, 两平行导体间的击穿电压与导体间气体的压力和距离的乘机有关, 见下式[6]:
式中:a, b—实数;p—压力;d—极间距离。
试验表明:海拔每升高1 000 m, 平均气压则降低7.7 k Pa~10.5 k Pa, 由公式可知, 电气间隙一定时, 随着海拔高度的增加, 大气压力降低, 击穿电压也随之下降, 当气压下降到临界值时, 击穿电压开始上升, 绝缘水平增加。
巴申曲线如图1所示。对采用真空灭弧的开关设备, 其电气间隙一定, 应用于海拔高度低于4 000 m及以下时, 由图1可知, 其外绝缘水平随空气压力下降而降低。内绝缘水平随着气压降低, 真空度上升, 击穿电压大幅提高, 因此可忽略外部大气条件对其的影响, 无需采用特别的措施。
因此, 开关设备安装在高于海拔1 000 m时, 其外绝缘耐受水平应为额定绝缘水平乘以修正系数, 目前, 修正系数计算有两个主要标准可以参考。
1.1.1 GB/T 11022—2011
修正系数Ka可由图2[7]查询确定。
也可按照公式 (2) [7]计算:
式中:H—海拔高度;对于工频、雷电冲击和相间操作冲击电压, m=1, 对于纵绝缘操作冲击电压, m=0.9, 对于相对地操作冲击电压, m=0.75。
1.1.2 GB/T 311.1—2012
新的国家标准不再沿用以线性化方程来处理的计算方法, 而采用与IEC标准相同的曲线查找或公式计算的方式[8], 使得国家标准中, 对海拔修正系数的计算得到统一。
1.2 对温升的影响
采用空气作为散热介质的中压开关设备, 空气压力或空气密度的降低引起空气介质冷却效应的降低, 对于以自然对流、强迫通风或空气散热器为主要散热方式的电工产品, 因散热能力的下降, 导致设备温升增加。
交流系统的设备温升按式 (3) [9]进行修正:
式中:温升的高海拔校正系数, H—海拔高度。
由式 (3) 计算可知, 在海拔1 000 m~5 000 m范围内, 每升高1 000 m, 温升修正系数如表1所示。
本研究取开关设备温升最严酷部位-动、静触头啮合处的温升指标, 通过查询GB/T 1100—2011可知, 在空气中, 采用镀银铜触头的温升允许值为65 K, 按照表1由式 (3) 确定的系数修正, 海拔高度每升高1 000 m, 温升增加约2 K。
高海拔地区, 在无外部热源及遮护的情况下, 空气温度随海拔高度的增高而降低, 一般研究所采集的温度与海拔高度的关系如表2所示。
从表2中可以看出:一般情况下, 海拔高度每升高1 000 m, 最高环境温度会下降5℃, 平均温度也降低5℃。
通过以上比较可知, 开关设备温升随海拔上升而增加的数值不大于环境温度随着海拔升高而降低的数值, 二者可以抵消, 因此产品设计时一般不考虑海拔高度对温升的影响。
1.3 对开断能力的影响
空气压力或空气密度的降低, 使得以空气为绝缘介质的开关设备灭弧性能降低、开断能力下降及电寿命缩短。对于采用真空灭弧的开关设备, 是使用旋弧触头产生的磁场吹灭电弧, 海拔高度对其开断能力的影响较小, 但随着海拔高度的增加, 应选用有较大爬距的灭弧室, 并对其外绝缘进行加强。
1.4 对机械性能的影响
高海拔地区昼夜温差较大, 对成套设备内部机械传动部件, 如断路器操作机构、接地开关、脱扣器等, 需要考虑因温度变化而造成的材料变形对公差的影响。在结构尺寸关系上, 要考虑和预留出基于海拔因素下的更大的尺寸。同时绝缘件、互感器外壳容易龟裂以及密封结构也易破裂, 选型时要多加注意, 尽量选择通过环境试验的元器件。
2 高海拔中压成套设备的设计要点
针对高海拔环境对电气性能的影响, 本研究在目前市场上成熟的KYN61-40.5开关设备的基础上, 完成了应用于海拔高度3 000 m的开关设备的试制, 其主要技术参数及设计要点如下。
2.1 电气间隙确定
电气间隙是以开关设备所能承受的耐压水平来确定的, 对于定型的中压成套设备而言, 其电气间隙已经确定, 以空气作为绝缘介质开关设备内各相间及对地空气净距如表3所示。
随着海拔高度的增加, 设备击穿电压降低, 要想使开关设备在高原环境使用时有足够的耐击穿能力, 必须增大电气间隙, 对应用于高海拔地区的开关设备, 电气间隙的确定需要考虑的因数较多, 如满足绝缘要求、铜排的加工工艺、是否绝缘包封、污秽等级等, 按照理想状态下, 裸导体的空气净距一般按照海拔高度每增加1 000 m, 电气间隙增加10%考虑, 电气间隙修正系数如下式:
式中:电气间隙修正系数, H—海拔高度。
应用于海拔高度3 000 m时, 由式 (4) 计算可得, 修正系数为1.21, 修正后设备最小电气间隙如表4所示。
2.2 爬电距离确定
爬电距离与除了与绝缘类型有关外, 还与微环境污染等级 (污秽等级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) 、材料的绝缘性能、工作电压等密切相关, 对纯瓷及有机绝缘件的外绝缘爬电比距及相应值的应用范围规定如表5[10]所示。
注:爬电距离=最高电压×爬电比距
应用于高海拔环境下时, 必须对爬电距离进行修正, 目前国标对如何计算修正没有明确规定, 长期的试验研究发现, 绝缘介质的湿闪或污闪电压与其爬电距离有接近线性的关系, 且通过反复试验验证, 发现海拔每升高100 m, 爬电距离增加1%可以有效降低沿面的闪络发生, 保证绝缘件的绝缘性能。
在一般情况下, 当海拔高度在1 000 m~2 000 m时, 开关柜柜内的一次元件可以按照II级污秽条件来设计其外绝缘爬电比距, 即瓷质为18 mm/k V;有机绝缘为20 mm/k V (个别污秽较重地区可按有机绝缘25 mm/k V考虑) , 目前市场上的中压成套设备采用的全工况、加强绝缘型绝缘产品产品, 其外绝缘尺寸相对来说有一定的裕度, 基本上能满足海拔高度3 000 m条件下的运行要求。
2.3 复合绝缘方案
针对海拔高度不大于1 000 m而设计的成套设备, 其配套元器件尺寸受安装条件限制, 电气间隙往往不能满足高海拔的绝缘要求, 而重新设计柜型的成本较大, 这时可以采用复合绝缘等加强绝缘型工艺措施来解决绝缘问题:
(1) 采用进口制作的自粘硅胶带对导体搭接处进行包封, 防止出现仅靠热缩套盒包封出现的问题。
(2) 母排搭接处采用绝缘包封护套, 且要求与母排紧贴、无气泡。
(3) 金属活门对带电体一侧和活门上下边缘硫化处理或采用绝缘材料活门。
(4) 相间或相对地之间增加绝缘隔板。
(5) 选用带双屏蔽的穿墙套管, 改善套管安装位置的电场分布, 提供局部放电电压, 应尽量选用受温差影响变化不大及防老化程度高的绝缘材料 (如SMS或DMC模塑料) 。
(6) 断路器采用加强绝缘型固封极柱, 增大爬电距离, 提高绝缘水平。
DL/T 404—2007 5.106要求:“以空气和绝缘板组成的复合绝缘作为绝缘介质的金属封闭开关设备和控制设备, 带电梯与绝缘板之间的最小空气间隙应满足上述要求:对3.6 k V、7.2 k V和12 k V设备应不小于30 mm;对24 k V设备应不小于45 mm;对40.5 k V设备应不小于60 mm。”本研究结合高海拔地区产品制造和运行经验, 提出了表6所列数据, 且选用的绝缘材料厚度不应小于3 mm, 并需考虑绝缘件固定件的位置及材料, 并优先选用老化后的绝缘材料。
2.4 辅助措施应用
针对高海拔地区气温低、个别地区湿度大的气候特性, 开关设备常采用温湿度控制器和加热元件来降低凝露, 温湿度控制区可以控制加热元件长期投入或自动投入, 对开关设备进行除湿和防潮, 并在温度过低时, 通过升温对开关设备内其他元器件起到加热作用。
2.5 导体及柜体加工工艺
一般说来, 均匀电场和稍不均匀电场的平均击穿场强比极不均匀电场间隙的要高的多, 因此, 通过改进导电体的形状、增加电极的曲率半径来改善带电导体周边的电场分布, 提高气隙的击穿电压是非常有效的方案, 导体的选择及加工工艺尤其重要, 导体应尽量选用R型、D型或圆角等边缘带圆角外形结构, 同时还须尽可能地消除电极上的飞边毛刺、锐缘、焊缝、棱角等, 提高电极表面的光洁度, 消除局部场强, 避免尖端放电。
开关设备柜体, 特别是与带电导体距离较近的部位, 应采用多重折弯工艺, 避免板材切割及制作过程中形成的毛刺、尖端及焊缝, 改善电场分布, 尽量避免不均匀电场的形成。
3 试验及结果分析
2013年12月, 笔者所在公司进行了KYN61-40.5开关设备的样机试制, 并按照表7所示的试验参数进行了绝缘试验, 试验参数按照式 (2) 计算的系数进行修正。
在试验过程中发现, 仅靠在现有成型柜的基础上部分改动来满足高海拔环境下的绝缘要求, 需要大量采用复合绝缘来弥补电气间隙不足带来的绝缘问题, 但随着绝缘材料老化的增加, 对产品的可靠性也留下很大的隐患。
对12 k V开关柜而言, 产品经过了国内几十年的设计改进及运行, 元器件及加工工艺已较成熟, 应用于海拔3 000 m时, 其也能可靠运行, 而40.5 k V开关设备, 通过本次试验发现还需进一步提高绝缘水平的薄弱环节, 特别是绝缘件爬距小及互感器的绝缘水平较低, 接地开关的开距小及刀头电场不均匀等, 还需进行大量的设计研究工作。
4 结束语
本研究从现有的技术文献着手, 根据国内高海拔中压开关设备的设计制造经验, 设计制造了样机一台, 为今后高海拔地区中压成套开关设备的设计选型提供了依据。试制过程中, 发现导体的加工工艺、绝缘件的选择、接地开关的空气净距等是影响样机成败的关键因素, 因试验条件的限制, 无法模拟高海拔的环境条件, 对产品的其他性能未能进一步验证。
目前高海拔环境下中压成套设备存在的问题, 需要各个学科共同努力, 还需总结行业设计及运行经验, 加快研究适用特殊环境条件下的技术措施, 研发新材料、新工艺、新技术应用于产品生产, 建立统一的技术标准和完善的试验方法, 为高海拔地区提供更多优质、可靠的开关设备。
本文引用格式:
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电力设备的供应与选型 篇8
1 选型原则
1.1 对设备的选择
应选择成熟、可靠、先进、适用、少维护且易维护、通用性好的设备, 并追求系统设备全寿命周期内的成本最小化。其中, 全寿命周期内的成本最小化是设备选型的关键。设备若经常发生缺陷甚至故障, 必定要有额外的抢修支出, 同时影响售电量, 降低电网的安全性, 造成运行成本的上升。即使设备的初期投资较低, 也会导致运行成本的上升。所以, 全寿命周期内的成本应该是设备的初期投资和运行成本的总和, 而运行成本往往在设备选型时容易被忽略。设备的初期投资决定于设备供货商在应标书中提供的报价, 而设备的运行成本则与设备的技术性能密切相关。设备在额定工况下的使用寿命、不检修连续运行时间 (即供货商建议的设备检修周期) 、备品备件的消耗量及其成本、缺陷及故障率、设备的自动化程度对减少人工的影响等构成了设备的运行成本, 在设备选型时应当与设备报价同等重视。
1.2 对供货商的选择
注重设备供货商的信誉和规模, 建立与供货商的长期战略合作伙伴关系, 由供货商提供长期的技术支持和服务, 对于使用量大、价值高的设备更应该重视这一点。设备除产品本身以外, 还包括设备供货商所能提供的相应服务, 这些服务包括现场安装调试时必要的技术指导、备品备件的长期供应、设备在运行和检修或故障中的技术指导等。这些都是贯穿于设备整个生命周期内的技术支持, 缺乏信誉和规模的设备供货商很难提供这种长期的支持。为此, 供货商与设备本身同样重要。
2 设备供应技术性能的要求
设备在招投标时供货商提供的技术规范书中所列的技术条件, 都是设备满足安全可靠运行条件的基本要求。技术性能对选型的最终结果的影响有2种情况:一种是否决性的, 不满足不可采用;另一种是非否决性的, 这些技术性能的高低可能会影响到设备的安全裕度、使用寿命、扩展性、兼容性等, 进而影响到设备的运行成本。如何正确地评价这些技术性能对设备运行成本的影响, 是设备选型工作的关键。尤其是对不具规模、没有研发能力的二次保护设备厂商的设备不能采用。
3 建立设备质量和运行成本的评价体系
为了客观、正确地评价设备的质量和运行成本, 科学地指导设备选型, 需要对设备的安装、调试、检修和运行情况进行大量的数据汇总和分析。这些工作包括以下几方面: (1) 结合生产以及检修导则、检修作业指导书等技术标准, 建立关于检修、操作异常情况、缺陷处理、故障情况和巡视异常情况等的数据库, 作为对产品质量评价的基础数据; (2) 因检修、维护、消缺等工作发生的人工、材料费用、电量损失等应计入设备的运行成本; (3) 记录操作、检修的耗时, 计入设备因本身检修、消缺等原因对供电可靠性造成的影响; (4) 统计备品备件的购置、存放及维护成本。
4 设备选型的系统性
在设备选型中, 除了注重单个设备以外, 更应注重由这些单个设备组成的系统。首先, 系统中设备的参数及标准的选择应匹配、合理, 避免出现浴盆效应。其次, 相关联的设备必须有良好的兼容性, 保证系统整体的可靠性。一次、二次和远动通信设备构成了整个系统, 在选型时不能简单割裂, 应树立系统的概念。性价比最优的单个设备组合在一起, 性价比未必最优。目前, 保护和远动设备种类较多, 而各自不同的组合又会衍生出不同的系统, 若再考虑通信等其它辅助系统, 变数则更多。从实际的安装、调试、检修和运行等环节中反映出的情况来看, 保护装置的相对封闭性, 给系统的搭建造成了阻碍。而等待保护装置完全开放其规约, 也只是被动地受制于人。所以, 设备选型应根据现有的经验, 列出若干经过考验比较成功的“套餐”组合。只有这样, 方可真正实现设计图的标准化, 减少在出图、审图和改图等方面的投入, 提高工作效率。减少图纸中出现的错误, 减少安装、调试中可能出现的接口不兼容问题, 为确保系统的安全运行提供保障。设备在选型时还应考虑到为今后实行优化检修, 回路中设备的检修、校验和预试周期应尽可能一致或成倍数关系。这样在安排设备检修时, 能较大程度上减少因周期不一致造成的重复停电和多次检修, 造成检修成本的增加。通过引人“套餐”的概念及其相关的4个结合, 为提高工作效率、减少运行成本, 创造有利的条件。一次、二次和远动通讯设备最佳匹配 (设备套餐) 即:典型设计与设备“套餐”相结合;设备“套餐”与框架协议相结合;设备“套餐”与回路设备检修周期的一致性相结合;设备“套餐”与检修费用的预算相结合。
5 建立与供应商的长期战略伙伴关系
试行框架协议, 电力公司才能建立与供货商的长期战略合作伙伴关系, 这也是国外大型电力公司惯用的做法, 双方在长期的合作过程中建立起来的默契, 能减少在技术要求和理解上的差异造成的在人力、物力上的浪费。
建立与设备供应商的长期战略伙伴关系可以获得下列受益: (1) 减少购置成本。通过长期订货合同, 厂家在有一定数量保证的产品生产计划下, 可以大大节省制造成本, 同时用于产品设计联系、验收等的商务费用也能大大节省, 因此能提供低于市场价较大幅度的价格。 (2) 及时得到产品的反馈信息。作为长期的战略伙伴, 供货商能及时将产品在制造和其他产品用户的运行情况及时反馈, 从而在第一时间进行必要技术反措, 保证设备的正常运行。 (3) 获得更好的服务甚至检修。制造商因为对设备的结构、性能等情况掌握最全面, 因此是最佳的设备检修者。在制造商充当检修者的情况十分普遍, 这对提高检修质量十分有利。同时, 还能根据产品的实际运行情况制定适宜的检修策略, 减少检修开支。 (4) 明确设备的发展方向。制造商通过与电力公司的长期合作, 能更深层次的了解对产品的需求, 有助于制造商通过改进设计, 制造出更符合要求的产品。 (5) 备品的经济性。零库存是所有制造型企业所追求的目标, 将制造商的仓储和生产计划数据库融入物资备品数据库, 实现数据和实物的共享。
相关链接
电力设备集中监造管理模式
集中监造模式有别于传统的设备监造项目监理, 它在集中招投标的基础上, 力图保障电网建设所需的设备的过硬质量, 并如期交货, 具有集约化、统一化、规范化、专业化特点, 是国家电网公司的一项管理创新。
集约化就是在国家电网公司对330kV及以上电压等级的设备实施集中招标的基础上, 对各中标企业的4大主设备 (变压器、电抗器、断路器、GIS) 的制造环节实施全方位全过程监造, 而不同于只是项目单位针对某一台设备、某一厂家分别进行监造, 改变了以往的分散性的模式。
统一化就是受国家电网公司委托, 中国电力技术进出口公司 (以下简称中电技) 对集中监造工作进行统一管理;设立华北、东北等五大监造区域代表处。各代表处向本区域内被监造厂家派驻监造组。监造组统一程序地就设备关键材料、部件型号、关键工序等进行重点监造, 督促制造企业按期履约, 并和本代表保持定时沟通、汇报。各代表处就本区域内监造情况及时向中电技定期汇报, 做到信息的有效快速传达。
规范化就是中电技、各区域代表处、监造组人员都要依据《监造大纲》、《集中监造业务管理办法》等规则开展监造工作, 实现规范化管理。同时, 对于被监造设备的制造过程关键点都依照统一的监造实施细则进行监督见证, 避免工作过程中出现纰漏和失误或不规范行为。
专业化就是聘请熟悉设备专业技术及制造工艺的专家和现代管理手段的人员, 组成监造组成员, 驻厂进行持续的全方位、全过程监造。他们熟谙设备监造的关键点, 能够确保设备的制造质量。同时, 中电技以及各区域代表处定期交流经验, 对监造人员进行培训, 不断提高监造人员专业技能, 强化监造人员的责任意识, 避免监造工作流于形式。
在监造工作中, 监造人员及时发现了一些在制造过程中存在的质量漏洞, 防止了带有瑕疵的设备出厂, 为制造企业和业主挽回了几近出现的损失。同时, 为保障设备制造企业按时履约, 监造人员也做了大量卓有成效的工作, 保障了电网建设的按期进行。
高原制氧车设备选型论证研究 篇9
急进高原极易引发急性高原反应,甚至危及生命[1]。吸氧是解决急性和慢性高原病最有效和最直接的方法[2,3]。中国是世界上高原面积最大的国家,其中号称“世界屋脊”的青藏高原就约占国土面积的1/4,平均海拔超过4 500 m[4]。驻守高原的官兵身处缺氧环境,其身心健康备受关注。如今西部高原又迎来了经济建设的大发展。面对高原环境下开展军事作业、野外施工和灾害救援等高强度体力劳动的官兵,亟待研制一种具备自行能力和电力自我保障的高机动性高原制氧车,伴随野外作业,实施现场制氧和供氧的应急机动保障。本文依据高原制氧车的功能需求和作业能力,分析其系统构成,针对制氧机、空压机、发电机组和底盘等主要设备,通过参数计算、性能比较和高原应用分析等方法,在充分论证的基础上,提出选型方案。
1 功能需求与设备配置
1.1 功能需求
根据应用需求和使用环境,高原制氧车应具有如下功能和作业能力:
(1)现场快速制氧:根据实际用氧需求,现场快速展开,随用随制,及时提供医疗和保健用氧。制氧量≮6 Nm3/h,氧气体积分数≮90%,启动时间≯30 min,额定的最高海拔高度5 000 m。
(2)现场供氧保障:保障现场周边作业人员随时吸氧,缓解急性高原反应。供氧压力0.2~0.35 MPa可调。
(3)现场压氧充瓶:保障现场周边应急医疗救治机构手术、急救和病房的医疗用氧。海拔3 000~5 000 m时,最大压氧充瓶压力应≮10 MPa。
(4)自行能力:适应野外作业时的制供氧伴随保障需求,提高机动性。整车行驶性能应适应高原路面要求,如爬坡度、转弯直径等。
(5)自供电能力:适应野外作业时电力保障不确定的应用特点,实现供电自我保障。额定输出功率应满足制压供氧设备在高原环境下的启动和正常运行要求。
1.2 设备配置
根据总体设计方案,其技术路线如下:
(1)现场快速制氧:采用分子筛变压吸附(pres-sure swing absorption,PSA)制氧技术。该技术以空气为原料,利用分子筛加压吸附、减压解吸的吸附特性,实现氮氧分离,制取医用氧气。
(2)现场供氧保障:采用管道集中供氧方式,在驾驶室、车内工作间、车下地面等相应位置设置固定和移动式吸氧终端,通过湿化瓶和吸氧管现场实时供氧,满足各类人员随时随地吸氧需求。
(3)现场压氧充瓶:将现场制取的氧气通过氧压机灌装至氧气瓶内,形成瓶氧之后送周边用氧单位,通过减压器向高原病患者或手术、急救用仪器供氧。
(4)自行能力:采用适应高原大气环境和高原路面行驶的越野汽车底盘,通过副车架与厢体固定,形成整车,实施机动伴随保障。
(5)自供电能力:采用适应高原环境的柴油发电机组,并进行低温启动功能的辅助装置改进,保障制压供氧设备用电和照明用电。
由上述技术路线可知,该车由越野汽车底盘、厢体和上装设备等构成,上装设备主要有制氧、压氧、供氧设备和发电设备。制氧设备包含制氧机、空压机、空气压缩后处理装置、储罐等;压氧设备包含全无油高压氧压机、自动充氧装置、氧气瓶等;供氧设备包含自动供氧装置、供氧管道、吸氧终端、移动供氧器、湿化瓶、吸氧管等。在上述设备中,对整车性能起关键作用的主要设备是制氧机、空压机、发电机组和底盘等,因此,本文重点阐述这些设备的选型论证研究。
2 设备选型
2.1 选型原则
根据高原制氧车的高原应用环境,该车设备选型基本原则如下:
(1)满足作业指标要求。所选设备的作业能力应达到总体技术方案的设计指标要求,如制氧机的产氧量、空压机的排气量、发电机组的额定输出功率、底盘的长度和承载能力等。
(2)性能可靠。所选设备均应可靠运行,任何一个分设备出现故障都必将影响整车的性能。
(3)高效节能。基于整车设计方案可行性要求,制氧设备应采用高效的PSA制氧流程,减少所需空气进气量,以便选用功耗更低的空压机,从而对发电机组的额定输出功率要求更小,同时可有效降低空压机、发电机组的体积和质量,最终实现对上装设备用电量、体积和质量的可控,使车内布局和底盘承载设计方案可行。同时,还能有效降低用户运行成本。
(4)高原适应性好。海拔每升高1 000 m,大气压下降约11.5%,空气密度减小9%,发电机功率下降10%左右[5,6]。同时,海拔高度对制氧设备的产氧量、氧气体积分数也有很大影响[7]。此外,高寒缺氧、道路崎岖等因素对底盘的影响也很大。
(5)零配件供应渠道顺畅,并有充裕的货源,便于今后设备的维护保养和维修。
2.2 制氧机选型
目前,医用制氧技术主要有PSA、深冷分离、膜分离等物理制氧技术和过氧化物-催化剂-水混合产氧(化学产氧器)、氯酸盐氧烛热分解(氧烛)等化学制氧技术。其中,PSA制氧技术以空气为原料,在常温、低压下工作,因此,具有原料来源广泛、成本低廉,现场随用随制,且安全、无污染、制氧量大等特点,非常适合野战条件下使用。PSA制氧技术已在医疗行业中得到广泛应用。本车制氧设备拟选用PSA医用制氧设备。
PSA制氧效率对空压机和发电机组体积、质量的影响如图1 所示。空压机是整车用电量最大的设备,约占总用电量的81%,对发电机组额定输出功率的确定起关键作用。发电机组是所有上装设备中外形尺寸最大、质量最重的设备,其次是空压机。因此,发电机组和空压机尺寸和质量对车内布局和上装质量影响显著。
不同吸附床数量的制氧流程对PSA制氧机氧收率有重要影响,有文献表明,二吸附床和四吸附床PSA制氧机氧收率分别为30%和40%[8],六吸附床氧收率可达58%[9]。目前市场上常见的大型PSA医用制氧设备不同制氧流程的技术特点见表1。
综合分析,本研究选用六吸附床制氧机。由军事医学医学院卫生装备研究所研制的PSA-YY系列六吸附床式高原高效医用制氧机主要技术特点如下:
(1)高效节能:采用六吸附床PSA制氧流程技术,与二吸附床比较,氧收率高近1 倍,功耗可降低近40%,便于空压机、发电机组等上装设备的选型,且运行成本低。
(2)运行稳定可靠:流程控制采用六吸附床多通旋转分配阀,该阀在功能上替代了常规方式的30 个气动电磁阀才能实现的六吸附床制氧流程功能,气体分配结构简单,运行稳定可靠。
(3)操作简单,维修方便:采用可编程序控制技术和触摸屏技术,实现制氧过程全自动控制和人机在线实时对话,采用一键式操作方式,使用简单,具有故障自检功能,维修方便。
(4)高原适应性好:就高原空气稀薄、低温寒冷等因素对制氧设备的影响进行了针对性的研究和改进[10,11],有效地提高了高原适应性,现已在高原得到广泛应用。
2.3 空压机选型
2.3.1 气量计算
六吸附床制氧流程最大氧收率为58%,采用冗余设计,氧收率取50%,100 000 m高空以下氧气在空气中的体积分数均为20.9%。由式(1)计算在海拔5 000 m点位作业时所需的空气进气量:
式中:Q空5 000为空压机在5 000 m海拔高度时应达到的排气量,单位为m3/min;为制氧机在5 000 m海拔高度时应达到的制氧量,单位为m3/h;为制取的氧气体积分数;V空为大气中的氧气体积分数;R为制氧机氧收率;P5 000为5 000 m海拔高度的大气压,单位为h Pa;P0为海平面的大气压,单位为h Pa。
经计算,所需空气进气量为1.78 m3/min。因此,所选空压机的排气量应≮1.78 m3/min,才能保证制氧设备在海拔5 000 m的地方制氧量达到设计要求。
2.3.2 选型
由于车内空间尺寸极为有限,为节省占地面积,选用空气压缩及后处理一体化的螺杆空压机。目前,市场上知名品牌的空压机主要有Atlas Copco、Inger-soll Rand、Kaeser、Kobelco、柳州富达,各品牌螺杆空压机主要技术参数见表2。其中,Ingersoll Rand V11-7 不含内置冷干机,且排气量为1.67 m3/min;Kobelco的最小机型是SG280AD-15,其轴功率为15 k W。
注:1 bar=0.1 MPa
根据设计要求,空压机最重要的选型指标是排气量,其次是轴功率和外形尺寸,然后是质量、含油量和噪声等指标。综合比较,选用Atlas Copco公司的GAe11-7.5-FF空压机。
2.4 发电机组选型
2.4.1 额定功率测算
由上述设备选型结果可知,空压机轴输出功率为11 k W。通常,空压机电动机效率取85%,则空压机实际功耗为12.94 k W。制氧机功耗≯0.2 k W,其他用电设备用电量约为3.66 k W,总用电量约为16.8 k W。
海拔高度每升高1 000 m,发电机组效率下降10%,由此可知,在海拔5 000 m环境下作业,发电机组输出功率下降为额定功率的(1-10%)5。GA11 空压机启动方式为Y-△转换,启动电流可控制在正常工作电流的3 倍左右。经计算,发电机组额定功率应≥65.7 k W。
2.4.2 选型
选型中,柴油发电机组除需要满足上述基本选型原则外,还需考虑如下问题:
(1)品牌配置:为便于高原用户维护保养和维修,应采用高原应用广泛的品牌,如康明斯发动机。
(2)结构形式:发电机组按结构分为开架式和静音式。鉴于车内空间有限,采用开架式,借助车厢的厢体结构进行燃烧噪声、进排气噪声、排烟噪声、风扇噪声和机械噪声等的降噪处理。
(3)油箱容积:根据野外作业特点,油箱的储油量一次应能满足发电机组连续运行10~12 h。
目前,市场上柴油发电机组品牌繁杂,本选型研究在咨询专家的基础上进行市场调研,选用了HHC85 型开架式柴油发电机组。
2.5 越野汽车底盘选型
在满足上述基本选型原则的基础上,底盘选型还应满足以下具体要求:
(1)承载能力。依据上装设备、厢体、副车架等质量,越野行驶承载质量应≮8 000 kg。
(2)车架可用长度。依据上装设备外形尺寸、制压供氧工艺流程要求和发电机组工作要求,应用Auto CAD技术进行车内布局,测算其最小空间要求,车架可用长度应≮6 800 mm。
(3)驾驶室乘员数量。高原地域辽阔,野外执行任务时,行驶路线长,通常配备2 名驾驶员。制氧设备作业时,按要求需配备1~2 名相关保障人员。因此,乘员数量应≮3 名,驾驶室最好是双排,后排可供驾驶员休息。
通过市场和高原应用情况调研,对高原应用广泛的SX系列和ZZ2197 系列越野汽车底盘的相关技术参数进行比较,综合考虑,选用ZZ2197M4657J型越野汽车底盘。
3 选型结果
经设备选型论证,所选主要设备基本技术参数见表3。
各部分主要作业能力如下:
(1)制氧机:制氧量≥6 Nm3/h,氧气体积分数≥90%。
(2)空压机:排气量2.0 m3/min,出口压力7.25 bar(1 bar=0.1 MPa)。
(3)发电机组:主用功率68 k W,备用功率75 k W,电气性能达到GB/T 2819—1995《移动电站通用技术条件》Ⅱ级电站要求。
(4)底盘:越野行驶承载质量9 200 kg,车架可用长度7 490 mm,最高车速≮86 km/h,最大爬坡度≮60%,转弯直径≯22.7 m。
4 应用情况与检测结果
首台高原制氧车研制过程中,设备选型时未曾考虑驾驶室乘员数量,试制的样车驾驶室为单排2名乘员。在部队试用过程中,试用单位根据高原道路特点、车辆行驶要求和制供氧作业人员数量要求,提出了驾驶室应为双排2+2 名乘员数量的改进意见。根据部队试用意见,在此后的底盘选型中增设了驾驶室乘员数量要求,据此改进后的高原制氧车已生产多台,并交付部队使用。
2014 年9 月,部队药品仪器检验所在海拔高度4 200 m的青藏线某高原训练场对高原制氧车的作业性能进行了现场检测,主要作业指标要求和检测结果见表4。
高原制氧车多次执行制供氧机动伴随保障任务,其中海拔最高的作业点达到4 800 m。部队使用后认为该车设计合理,制、压、供氧装备性能优良,操作、维修、保养方便,智能化程度高。
5 结语
设备选型研究在后勤装备研制中是一个非常重要的环节,所选设备的功能、性能以及设备相互间的匹配、兼容等都将直接影响到装备的整体作业能力、作业效果以及稳定性、可靠性、可维修性等。本文从技术的可行性、先进性、可靠性、可维修性和高原适应性等方面探讨高原制氧车的设备选型。在实际研究过程中,还应综合考虑选型设备的经济合理性、售后服务质量、高原应用情况等其他因素,目的是为高原制氧车技术方案设计和工程设计提供依据。按本文提出的选型论证方案研制的高原制氧车实现了制氧、压氧、供氧、发电和自行等功能的集成,高原作业性能检验和部队试用结果表明该车性能达到了设计指标要求。高原制氧车已在历次的高原制供氧机动保障任务中发挥了积极的作用。为适应某些高原边远地区更为恶劣的路况,或满足未来更大保障能力的勤务需求,可从制氧流程、工艺结构和高原吸附特性等方面开展制氧关键技术研究,并及时跟踪新型吸附材料的研究进展,探讨其应用的可行性,进而有效提高制氧效率,减少和降低单位制氧量的吸附剂用量和功耗,进一步提升高原制氧车的高原越野性能或作业能力。目前,几乎所有变频器的使用数据都规定海拔高度1 000 m以下适用,随着变频器高原应用技术的成熟,可探讨选用变频空压机的可行性和可靠性,有效降低其启动电流,减小发电机组额定输出功率,使设备稳态运行过程中的用电负荷与发电机组额定输出功率合理匹配,有效减小和减轻发电机组的体积和质量,降低运行成本,这无论是对高原制氧车还是对其他应用于高原的装备而言,都有一定的应用价值。
摘要：目的:为高原制氧车的研制提供设备选型方案。方法:依据高原制氧车功能需求、总体设计要求和高原环境应用特点,分析整车构成,明确设备配置,提出设备选型基本原则;根据制氧量、氧气体积分数、海拔高度等作业指标要求,对制氧机、空压机、发电机组和汽车底盘等主要设备作业需求量进行计算,提出具体的选型指标要求;对符合选型要求的各品牌设备进行性能比较和高原应用情况分析,提出该高原制氧车主要设备的选型方案。结果:该高原制氧车应选用高效的制氧机、综合性能较优的空压机、运行可靠的发电机组和高原适应性好的底盘。结论:经海拔4 200 m的高原现场检验结果表明,该高原制氧车制氧量为6.65 Nm~3/h、氧气体积分数为91.7%,证明该套设备选型方案可行、配置合理,实现了制氧、供氧、压氧、自发电、自行等功能的综合集成。
关键词：高原,制氧车,设备选型论证
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空气加热室设备选型及布置 篇10
一、设计计算温度
室外采暖计算温度等于或低于-4°C地区的进风立井、等于或低于-5°C地区的进风斜井和等于或低于-6°C地区的进风平硐, 应设置空气加热设备。
(一) 井筒空气加热室的室外计算温度应符合下列规定:
1.立井与斜井:取历年的极端最低温度平均值;
2.平硐:取历年的极端最低温度平均值与室外采暖计算温度二者的平均值。
(二) 通过加热器加热后的热风计算温度, 按热风与冷风混合地点及条件可采用下列数值;
1.当在井筒内混合时:立井可取60℃-70℃, 斜井及平硐可取40℃-50℃;
2.当在井口房混合时:热风压入式可取20℃-30℃, 热风吸入式可取10℃-20℃;热风与冷风混合温度应按2℃计。
二、热媒
加热空气的热媒, 宜采用高温水或蒸汽。当采用蒸汽热媒时, 蒸汽压力不应低于0.3Mpa, 并应有可靠的疏水装置, 凝结水利用凝结水回收器送回锅炉房的软化水箱中。
三、富裕系数的确定
依据《煤炭工业矿井设计规范》 (GB50215-2005) 可知:
串片式加热器的富裕系数为1.25～1.35, 绕片式加热器的富裕系数为1.15～1.25, 不同的矿井可根据实际情况选择加热器的类型。空气加热机组不宜少于2组, 不设备用机组。
四、井筒耗热量的计算公式
由《供暖通风设计手册》可知, 井筒耗热量的计算公式为:Q=C×Cp×Qf× (th-tL) 其中:
Q—筒耗热量 (kW)
C—气加热器散热面积的富裕系数
Cp—气比热, Cp=1.01 kW/ m3.℃
Qf—井筒进风量 (m3/s)
th—冷热风混合温度th=2℃ (在井口房内混合)
tL—井筒室外计算温度 (℃)
五、井筒进风量
根据矿井提供的资料获得。
第二部分空气加热器的选型
由于空气加热器加热后的热风在热风道输送的过程中会产生一定的损耗, 所以在设备选型上井筒耗热量考虑1.2的系数, 再结合现场情况及甲方的要求确定空气加热器的形式、型号及台数。
第三部分 实例
下面以金牛煤电有限公司城梁煤矿为例:
1、主斜井:
井筒室外计算温度: (-25.8°C-19°C) /2=-22.4°C
热风送风温度:40°C
冷热风混合温度:2°C
空气加热器散热面积的富裕系数C取1.365
空气比热, Cp=1.01 kW/ m3.℃
井筒进风量:60 m3/s
将上式各数值代入井筒耗热量的计算公式中:
Q=C×Cp×Qf× (th-tL)
Q=1.365×1.01×60×2- (-22.4) =2018 kW
考虑1.2的系数, 即井筒耗热量为:2018 kW×1.2=2421.6kW。
根据上述计算结果确定, 在主井空气加热室中选用KJZ-40 (Q=1050kW, N=7.5kW) 型空气加热器3台。
2、副斜井
井筒室外计算温度:-25.8°C
热风送风温度:25°C
冷热风混合温度:2°C
空气加热器散热面积的富裕系数C取1.365空气比热, Cp=1.01 kW/m3.℃
井筒进风量:125 m3/s
将上式各数值代入井筒耗热量的计算公式中:
Q=C×Cp×Qf× (th-tL)
Q=1.365×1.01×125×2- (-25.8) =4791kW
同理, 井筒耗热量为4791 kW×1.2=5749.2 kW
因此, 在副井空气加热室中选用KJZ-50 (Q=1010kW, N=11kW) 型空气加热器6台。
第四部分空气加热器的设备布置、管道布置
1、空气加热机组采用平行布置。
2、空气加热机组安装位置的四周, 尤其是热媒接管及检修门侧必须留有一定的空间, 供安装、维护机组使用。
3、空气加热机组应放置在高于空气加热室地面150-200mm的水泥或钢制的机座上。
4、空气加热机组蒸汽管道采用并联连接异程式系统。
5、空气加热机组外接热媒接管处应安装控制阀门、疏水器 (蒸汽) , 并用托架托住接管。
第五部分总结
用井筒耗热量计算公式计算出结果后, 一定要再考虑一部分热风在热风道输送的过程中产生的损耗;
空气加热器的形式要结合现场的情况确定;
空气加热室应布置在井筒井口房附近, 以防止热风道距离太长, 导致热量损耗增加, 输送到井筒的热量不足, 而使井筒结冰。
摘要：本文主要阐述了井筒耗热量的计算步骤、计算公式及空气加热室的设备选型, 并论述了空气加热器的设备布置及管道布置。
成套设备选型 篇11
【关键词】变压器；容量；设计
随着社会不断发展，设计人员不断增多，电气设计行业面临着严峻的问题。一方面，设计院、设计公司较多，经验、学识丰富的设计人员却是稀缺资源，因导致行业领域设计质量参差不齐，无法达到精细化、经济化设计水平。另一方面，有些项目图纸并没有经过专业审图公司人员的审核，设计者对所设计内容准确性并不十分确定，并未考虑经济性，导致业主运营、维护方面产生了巨大损失。针对这一现象，对变压器台数、容量选择问题作以下研究，从根本上解决设备损耗大、经济性差的问题。
一、变压器选择影响因素分析
在研究变压器容量选择问题时，若涉及相关名词解释只指出相关规范，在此不作详细介绍。现主要从以下几方面综合考虑变压器容量选择问题：
（一）根据设备运行实际负荷来选择
对于一个整体项目来说，用电负荷众多，功率大小不一，运行时间和周期有所差异，其总负荷功率值波动较为明显。对于变电所、配电所负荷计算，可采用需要系数法进行确定。不仅如此，单台用电设备工作制不同，负荷功率也有所不同。设备运行方式为连续工作制、短时或周期工作制下尚需进行负荷换算。
通过上述内容将负荷进行换算后，由于每台设备搭配运行方式不同，存在一定同时性，在某一时间段负荷功率值波动较大。通常Kp有功功率同时系数取值0.8～1.0，Kq无功功率同时系数取值0.93～1.0。从而得出项目实际计算负荷。
（二）根据负荷等级来选择
在选择变压器容量时，首先应确定站、场负荷按几级考虑。所谓负荷等级及供电要求，在《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）中有所解释。在具体项目设计变压器容量时应参考相应行业负荷等级确认。比如石油化工行业可参考《石油库设计规范》（GB50057-2002）、《油气集输设计规范》（GB50350-2005）等规范中电气部分内容。
当确定负荷级别时，由电气主接线方式决定变压器台数。如果站场负荷为一级时，应由双电源供电，变压器台数宜为两台，电源则由两个不同电源点引入，两者互不影响；若站场负荷为二级时，应由双回路进行供电，变压器宜为两台或者一台变压器、一台发电机；若为三级负荷时，则单电源、单台变压器即可满足规范要求。
如例1所示：某化工厂0.4kV用电负荷中，一级负荷为2500kW，二级负荷为1200kW，三级负荷为1000kW，功率因数cosφ=0.92。
可知，进行变压器容量选择时，化工厂总负荷为4700kW，其中一、二级负荷为3700kW。
根据一、二级负荷确定，单台变压器容量S1≧3700/0.92 =4021.74kVA。
根据总负荷确定，单台变压器容量S2≧4700kW*60%/0.92 =3065.22kVA。
所以所选变压器单台容量应不小于4021.74kVA。
（三）根据变压器运行方式选择
变压器容量主要是根据用电设备视在功率大小而决定。有些地区供电部门对功率因数有所要求，一般按不小于0.92考虑。若负荷等级按一级考虑需两台变压器时，可一用一备或两台同时运行。
若采用一用一备运行方式，虽然相对于变压器本身而言其运行、维护等方面较为简便，但是所需变压器容量较大增大，工程建设投资及运营成本较高。综合考虑下，在实际过程中往往按两台变压器同时运行考虑。根据《35k～110kV变电所设计规范》（GB50059-92），主变压器台数为2台及以上时，当一台变压器断开（故障、日常维修等）时，其余变压器应能满足站场一、二级负荷，且不应低于总负荷的60%。此时需要考虑负荷实际特点来确定。
（四）根据变压器过载能力选择
比如燃煤燃气行业，冬季锅炉设备启用，造成全场负荷偏大，夏季锅炉停止运行，负荷偏小，造成冬季、夏季负荷不同；机械制造行业中加工机床、切割机等设备白天运行，晚上停止，造成白天、夜间负荷差异较大。对于这类情况，需结合负荷最大值，负荷平均值，过载能力、经济性综合考虑，来确定一个相对较为合理的负荷值来进行变压器选择。在实际过程中由于负荷波动较大，持续时间短，因此可考虑不超过1.1倍变压器容量来进行综合考虑。
（五）根据最佳负载率来选择
经济运行时负载率β大小由变压器空载损耗、额定负载功率损耗（根据变压器厂家资料获得）等因素确定。变压器经济运行区域为负载率为0.55～1，最佳经济运行可取范围0.6-0.7。常规要求下一般规定变压器负载率不应大于85%，这一规定主要是考虑到变压器运行时损耗、温升以及5～10年裕量等因素。
但在工作当中设计人员会发现，选择变压器容量时，容量为1600kVA、2000kVA时负载率均在此范围内，这就无可避免让设计人员感到疑惑，不知该如何正确选择变压器容量。此时变压器经济运行问题研究将显得非常重要。参考《工业与民用配电设计手册》相关变压器能效评价内容，并结合相关规范可知，经济运行最佳负载率一般取值0.6～0.7范围最为合适。
例1中，单台变压器容量选择应大于4565.22kVA。变压器容量、负载率确定见表1：
（六）其他因素
除了以上方面选择变压器台数、容量时，还应根据用电负荷特点来进行选择。比如集气站用电，一般井场较多。虽然单台变压器从容量上考虑满足要求，但是变压器有效供电范围却受到限制。0.4kV架空线路或者直埋电缆等使用时，其电缆损耗、用电负荷决定变压器供电半径。
举例如下：某项目有井口有100口，每口井油泵为22kW，每口井之间距离最小为400m，最大为800m。以线路损耗不超过10%时，确定0.4kV架空线截面和供电半径。见表2：
我们知道，用电负荷越大，供电半径越小。根据上述表格数值可知，只设一台变压器，容量为3150kVA变压器进行井场供电不现实，不符合电压损失要求。应根据实际井口分布设计多台变压器，在满足供电半径及电缆截面的情况下进行变压器台数、容量选择。
二、总结
综上所述，针对电气设计中所遇到的变压器优化设计和容量选择问题，具体应从实际计算负荷、负荷等级、变压器运行方式、过载能力、最佳负载率以及负荷分布等情况进行综合分析，进行最优化工业电力设计和变压器选型，从而满足安全、技术、经济要求。
参考文献：
[1]《供配电系统设计规范》（GB50052-2009，中国机械工业联合会，中国计划出版社.
[2]电力工程电气设计手册，能源部西北电力设计院编，中国电力出版社.
民用航空电子设备选型浅析 篇12
关键词：飞机选型,设备选装,层次分析法
1 BFE项目的确定
要进行航空电子设备的选型, 首先要了解什么是BFE项目。Buyer Furnished Equipment, 买方提供的设备, 简称BFE。在BFE项目确定之前, 首先需要确定飞机哪些项目需要选型。飞机制造商为便于航空公司选定飞机系统和设备的配置以满足航空公司的客户化要求, 在取得型号合格证的基础上建立了一套飞机构型文件, 其中的文件之一为标准规范文件或构型规范文件, 即飞机的初始适航必须满足该文件规定的构型和性能要求[1]。
在确定了飞机系统和功能配置后, 就可以进行选型项目的另一个主要部分, 设备选型项目, 其中最重要的就是BFE项目, 即要由航空公司提供的设备, 而航空公司不可能提供此种设备。此类设备有很多, 如电子设备、厨房、座椅、货舱装载系统、发动机等都在BFE项目之内。通常飞机制造商会提供一份符合型号合格证要求的飞机设备选型文件供航空公司参考。航空公司可以通过此文件, 选择合格的设备供应商和自己需要的设备, 通过对供应商服务和设备性能的综合评估, 从中选择最优设备, 完成飞机构型的客户化。此文件中的构型设备都已符合初始适航的要求。由于BFE项目设备不是由飞机制造商提供, 飞机制造商仅在设备交付时完成装机工作, 所以设备价格的谈判与合同的签订也只与设备生产厂进行, 飞机制造商不参与, 但可提供咨询服务。一般BFE项目都是竞争厂家多, 购买数量多, 总价高的设备, 便于航空公司通过谈判节省购机成本。
2 应用层次分析法评估电子设备的基本原理
确定了BFE项目, 也就确定了哪些航空电子设备可以加入选型, 进而可以从这些待选设备中, 使用合适的分析方法选出最合理的设备。层次分析法, Analytic Hierarchy Process, 简称AHP, 是由萨蒂教授于20世纪70年代初提出。是将与最终决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次, 在此基础上进行定性和定量分析的决策方法。引入我国后, 在一些大型工程项目与民航飞机的选型评估中得到了成功的应用。它的一个基本思想, 是把一个复杂的多目标决策问题作为一个系统, 将目标分解为若干个基本的、决定性的评估准则, 进而分解为多指标的若干层次, 利用对这些指标的模糊量化方法对其进行排序, 最终做出方案决策的系统方法。根据需要, 可以建立多层的层次评估模型。并对各准则加以相对权重, 以体现对总目标的影响程度。这样, 我们就可以通过对所建立的层次分析模型中的各项评估指标逐项进行计算, 所得最终权重最大者即为最优方案, 使评估选型变得简单易行。
图1所示的四层层次分析模型为一种通用的航空电子设备分析模型。航空公司可对模型的结构, 按照本公司的飞机型号, 经营方针和系统的复杂程度进行修改。如此, 在进行具体的评估选型时, 就可获得针对性的评估分析模型。
目标函数为层次分析模型的目标层A。在对航空电子设备进行评估选型时, 最终需要的最佳电子系统, 就是从这些预选方案中来选择、确定。评估分析的目标需要从目标函数的定义上得到准确的体现, 公司的策略思想也需要从中得到体现。通过对每个评估指标的对比判断, 可将A比B的优劣用1-9的分值来表示。
根据目标函数 (目标层A) 的定义, 选定以性能B1、可靠性B2、维修性B3、成本B4作为模型的准则层, 这4个评判标准是建立在对航空电子系统的各种要求的反复斟酌的基础上, 是用来判断系统是不是最佳的依据。当然, 根据不同的公司要求, 可以确定不同的评估准则, 但必需能够充分地说明系统的总体性质。
第三层C层为指标层。它是目标层B的子层, 用来细化B层的评估指标, 以衡量设备的性能优劣。同样, 这些下级指标也可以根据不同的情况来调整、设定。在对这些指标进行评估时, 公司的决策部门对于设备的侧重点是通过增减各评估指标的相对权重来实现的。例如, 如果更看重电子设备的性能, 对于成本要求较低, 则前者的权重相对于后者可以更高;反之, 如果成本是首要考虑的因素, 设备性能相对要求较低, 则成本这一准则的权重就可以较高。这样, 公司的战略发展要求等主观因素与设备的标准性能等客观因素就能在同一个层次分析模型中得到体现, 在整个航空电子设备的选型过程中, 航空公司对设备要求的侧重点就能传导到最终的最优方案上。
方案层D是模型的最下面一层。它是由BFE项目确认的几个设备生产厂家, 提出符合航空公司要求的待选设备。航空公司将这几个设备最为初选方案, 通过对B、C层的深入评价, 最终确定出最佳的电子设备。
在实际的评估选型中, 为了保证评估准则的准确性以及相对权重分配的合理性, 可以事先组织各参与选型的部门 (如工程部, 航材处, 选型处等) 讨论, 综合各部门的意见, 使最终的评估准则和相对权重更合理。航空公司的经营理念和发展思路也能得到更好的体现。显然, 由于各航空公司的评估准则和相对权重的不同, 所得出的最终选型决策也是不同的。
应用层次分析模型, 可以有机的结合客观的技术参数与主观的分析判断, 可以把航空公司的经营思想、发展发展方针与电子设备的技术指标结合在一起, 通过计算得出各评估方案的优劣顺序, 使航空公司可以更准确、更客观地决定选用哪个电子设备。对航空公司未来的运营、发展打下良好的基础。
参考文献