国产处理器（共9篇）
国产处理器 篇1
随着计算机技术的高速发展和信息战的愈演愈烈,计算系统的研究面临的关键问题已不再仅仅局限于运算性能、接口的丰富程度等方面,可信性等方面的研究已变得日益重要,很多军用领域所用的计算机系统已经趋向于使用国产处理器以保证系统的安全性,但是从可信性的角度来讲,仅使用国产处理器是不够的,本文针对这一趋势,对可信系统进行了研究,实现了基于国产龙芯处理器的可信系统构建。
1 基于国产处理器的可信系统架构
构建一个可信系统首先需要构建一个信任根,再建立一条信任链,信任的传递从信任根开始至硬件平台的BootLoader,再到操作系统,最后到应用程序,一级认证一级,一级信任一级,进而扩展到整个计算机系统,基于国产龙芯处理器的可信系统体系结构主要分为四层:可信系统硬件层、可信Boot-Loader层、可信操作系统层和安全应用程序层,如图1所示,其中信任根包含在可信BootLoader层内。本文主要介绍可信系统硬件层、可信BootLoader层、可信操作系统层的构建及整个系统的启动过程和信任链建立的过程。
1.1 可信系统硬件层
可信系统的硬件层如图2所示,包括主处理器(龙芯2F芯片)、存储器系统、I/O系统、可信平台模块TPM等,主处理器通过LPC总线与可信平台模块TPM进行通信,TPM由输入和输出、密码协处理器、存储单元等组件构成,是一个可以独立进行密钥生产与加解密的安全微控制器。
1.2 可信BootLoader层
可信BootLoader层由可信PMON与CRTM组成,如图3所示。
其中CRTM(Core Root of Trust Measurement)是信任度量核心根,简称信任根,是整个可信计算机的核心测量部分,同时也是可信计算机的整条信任链的起点,在可信计算机上电启动后最先运行,主要负责启动TPM、校验可信PMON的完整性、与可信PMON通信。可信PMON除了作为整个系统的启动引导程序外还具有与CRTM通信以及校验操作系统内核完整性的功能。
1.3 可信操作系统层
操作系统的可信性问题一直是业内的一个难点,目前现有的可信产品中所使用的可信操作系统大多是在通用操作系统中加入可信软件栈TSS,以解决操作系统上的应用程序与TPM的通信问题。本文提出的可信操作系统层构建如图4所示。
可信软件栈TSS是对可信系统提供支持的软件,它的设计目标是对应用TPM功能的应用程序提供一个唯一的入口,并提供对TPM的同步访问管理。可信软件栈TSS具体可以分为如下4层:
(1)TPM驱动程序层(TDD)。该模块主要负责把TDDL传入的字节流发送给TPM,然后把TPM的返回数据发送回TDDL。TDD模块的设计与TPM制造商和操作系统有关,它和TPM在物理层进行通信,依赖于TPM的访问接口和操作系统的驱动编写模型。由于TPM一次只能处理一个请求,所以TDD只允许一个进程进行访问,由TCS层负责对多个请求的同步管理。
(2)TPM驱动程序库(TDDL)。由TPM制造商提供,位于TCS和TDD之间,TDDL提供了一个用户态的接口。该接口是标准的C接口,可以使不同的TCS很容易地在平台之间移植。由于TDD只允许一个进程进行访问,因此TDDL在同一时刻只允许被一个进程打开。
(3)TPM核心服务层(TCS)。在一个平台操作系统上只能有一个TCS,TCS接口(TCSI)被设计用来提供一种直接而简便的方法来控制和请求TPM服务。TCS提供了一个公共的服务集合,可以为多个TSP使用。TCS提供的功能包括TPM命令的组包拆包、日志、审计、密钥证书的管理,以及协调多个应用程序对TPM的同步访问等。
(4)TPM服务提供层(TSP)。该模块位于TSS的最上层,为应用程序提供TPM服务。该模块和应用程序都位于用户层,并且在同一进程空间内,为应用程序与TPM之间的数据传输提供保护,可以为应用程序提供TPM安全平台的所有功能。
2 可信系统启动过程和信任链的建立
基于龙芯处理器的可信系统基于TPM建立了一条完整的信任链,整个平台的启动过程和信任链工作方式如图5所示。
(1)在计算机终端加电后,信任根CRTM首先启动初始化TPM;
(2)TPM运行起来后,信任根度量可信PMON的完整性,将度量值存入TPM;
(3)可信PMON运行,初始化龙芯2F计算机主模块硬件部分;
(4)信任根将控制权交给可信PMON,由可信PMON度量操作系统的完整性,将度量值存入TPM;
(5)可信PMON将控制权交给操作系统,操作系统度量应用程序完整性,将度量结果报告TPM;
(6)TPM将完整性度量值经过内部加密处理生成完整性序列值报告给操作系统,操作系统将序列值和已存储在TPM芯片内部的完整性验证码进行比较,如果发现有修改,则操作系统运行中断;如果没有修改,则操作系统正常启动,并进入可信运行环境。
本文构建了基于国产龙芯处理器的可信系统,整个系统的核心器件龙芯2F处理器和TPM全部为国产器件,它的实现对于军用、金融等保密领域具有极其重要的意义,但是目前尚存在部分关键技术需要攻克,如硬件集成技术、动态可信测量技术及I/O的安全技术等,且目前可信领域的权威组织TCG(可信计算组织)仅给出了可信系统的相关技术规范,可信操作系统、可信数据库、可信应用软件的相关技术规范还有待于进一步完善。
参考文献
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[10]Wind River.General purpose platform,VxWorks Edition Migration Guide 3.6[S].2010.
国产处理器 篇2
年国产液晶电视质量排行榜之长虹
长虹生产生的液晶电视机以创新为导向，不断的提高液晶电视机的生产技术能力，致力于为消费者提供高品质的产品。长虹目前大力的实施品牌的国际化的战略，提高长虹在行业中的竞争力。
2017年国产液晶电视质量排行榜之海信
在十大国产液晶电视机中排名第二的是海信液晶电视机，海信集团是一个大型的电子信息产业的集团信息。海信拥有六大产业布局，该公司主要致力于数字多媒体系统和终端产品的的研发、制造和销售。
2017年国产液晶电视质量排行榜之康佳
康佳在2017年国产液晶电视质量排行榜中排名第三，该公司是改革开放之后的第一家中外合资企业，如今的康佳集团以创新为企业的动力，以成为现代化高科技的企业为目标，不断的打造自己的品牌，向世界品牌进军。
2017年国产液晶电视质量排行榜之海尔
海尔在十大2017年国产液晶电视质量排行榜中排名第四，海尔的产品引领着现代生活的新潮流，海尔不被现如今家电的发展方式所束缚，它以独创的方式优化着现代的生活，最终成为了全球家电的第一品牌。
2017年国产液晶电视质量排行榜之TCL
在2017年国产液晶电视质量排行榜中TCL液晶电视机排名也是不错的。TCL集团股份有限公司是全球性消费类的电子企业，而公司旗下形成了多媒体、通讯、家电、部品四大产业，其设计的产品也受大众所青睐。
2017年国产液晶电视质量排行榜之创维
创维液晶电视机以其丰富的产品，为消费者带来了高质的生活享受。同时，创维以“专注健康科技为理念”一直引领着健康家电的发展。所以相对的，其企业实力也是不容小觑的。
2017年国产液晶电视质量排行榜之清华同方
同方公司是由清华大学控制的高科技公司，清华同方的发展是以自主核心技术为基础，注重产品质量的提高，现如今清华同方公司已经具有了国内领先的技术，并且在市场上占有较大的份额。
2017年国产液晶电视质量排行榜之易美逊
易美逊液晶电视机生产的产品一直坚持品牌的理念和行业的准则，为用户提供优质的服务和高品质的产品。创造亲民的价格和产品强烈的视觉体验成为了易美逊的品牌承诺和使命。
国产处理器 篇3
主控微处理器集成电路LA863348是该机工作的控制中心，它采用42脚双列直插式塑封结构。其内部除包括CPU外，还有存储器（RAM、ROM）、D/A转换器和A/D转换器，多个I/O接口和I2C总线接口及内部计时器/计数器等。要使遥控系统中的中央控制单元电路LA863348进入正常的工作状态（开机或待机）。首先要保证微处理器集成电路正常工作必备的3个条件：一是供给IC001的12脚+5V工作电源（Vdd）；二是微处理器在每次工作前必须先进行清零复位；三是为IC001提供准确可靠的时钟振荡脉冲，作为微处理器各单元电路统一工作的时基标准，以协调中央控制单元电路工作的步调。这部分电路的实用电路如图3所示。
图中，当电视机接通电源后，开关电源启动工作。无论是在开机或待机状态，稳压电路IC601（7805）的输出端都有+5V的电压，经CA007、C014、C009及C010滤波后，把纯净的+5V直流电压加到微处理器IC001的Vdd端(12脚)上，保证LA863348正常供电。IC001的17脚是LA863348的复位端（REST）。当接通+5V电源电压，且逐渐上升时，D003一旦导通，Q006便处于饱和导通状态，此时，+5V电压加到17脚，使微处理器开始执行程序。当电源断开时，+5V电压逐渐下降，当下降到复位工作电压时，D003截止，使Q006截止。因此，IC001的17脚电压突变到0V，迫使程序停止执行。这样，微处理器免受干扰的影响，处于复位状态，IC001的10脚与11脚（XTF1、XTF2）之间外接晶体X001，晶体与10、11脚内电路构成振荡电路，产生32kHz振荡信号，作为微处理器的主时钟信号。
3.选台电路
该机的主控微处理器LA863348采用电压合成调谐选台，它的选台电路由频段转换、调谐电压形成、同步信号和AFT信号的输入等4部分组成。其具体电路见图4所示。
调谐选台实际上是确定频段及频段的具体频道，选出欲接收的电视频道节目。首先频段的选择是由IC001（LA863348）的42、41、40脚输出频段切换信息，经由Q003、Q002、Q001开关管组成的频段译码电路来完成。在接收VHF-L频段的电视节目时，IC001的42脚输出低电平，经R006使Q003（PNP）饱和导通，使接在发射极上的+9V电压经（e-c）结加到高频调谐器的BL端。而IC001的41、40脚处于高电平，Q002、Q001均截止，使高频头上的BH、BU端电压为0V，使高频头工作在VHF-L频段。在接收VHF-H频段的电视节目时，IC001的41脚输出低电平，经R004使Q002（PNP）饱和导通，使接在发射极上的+9V电压经（e-c）结加到高频调谐器的BH端。而IC001的42、40脚呈现高电平，Q003、Q001均截止，使高频头上的BL，BU端电压为0V，使高频头工作在VHF-H频段。在接收UHF频段的电视节目时，IC001的40脚输出低电平，经R002使Q001（PNP）饱和导通，使接在发射极上的+9V电压经（e-c）结加到高频调谐器的BH端。而IC001的42、41脚呈现高电平，Q003、Q002均截止，使高频头上的BL、BH端电压为0V，使高频头工作在UHF频段。图中C105、C103、C101电解电容器为+9V滤波电容。
IC001的8脚为调谐选台脉冲（PWM）输出端，内接14bit（D/A）变换器，可组成214级PWM脉冲输出，可把32V的调谐电压分成16384个等级，所以可视为连续变化的调谐电压。又由于IC001的8脚输出为反码，故8脚外部需接倒相器进行倒相才能正确调谐选台。由图可以看出开关电源输出的115V（B1）电压，经R061降压，D002稳压，C006滤波得到+33V稳定的直流电压，再经R020加至Q005的集电极。而主控微处理器IC001的8脚输出的5~0.2V调宽脉冲信号，经C005滤除高频成分后加到Q005基极，使其集电极输出0~30V调宽脉冲电压。该电压经R019、C003、R018、C002滤波，形成0~30V的直流调谐电压，再经隔离电阻R017加到高频调谐器的TU端，实现频道调谐。
IC201（LA76810）的22脚输出的同步信号脉冲，经R073加到微处理器IC001的33脚，作为电台识别信号，即电视机在调谐选台时，当调谐到电台TV信号时，由TV信号处理器LA76810输出同步脉冲（SYNC）给微处理器，CPU一旦识别到已接收到电台信号，就会自动将搜索速度减慢，以便进行下一步的精确调谐。这时IC201的10脚输出频率微调信号（AFT），经C016、R008加到微处理器IC001的14脚，经CPU的运算处理后，通过调整IC001的8脚输出PWM脉冲，使欲接收的电台信号精确地调谐在频道上。
另外，IC201的4脚输出的RF·AGC电压，通过C104滤波，加到高频调谐器的AGC端，以便自动调谐高频头的增盖。
4.屏显电路
该机的屏显电路由微处理器IC001（LA863348）、TV小信号处理电路IC201（LA76810）及其接口电路组成。其具体电路如图5所示.
预先写在微处理器LA863348内部存储器中的字符信号，从IC001的22、23、24脚输出RGB信号，此信号分别通过R010、R009、R008电阻网络加至TV信号处理电路IC201（LA76810）的14、15、16脚。屏显信号和视频信号在数据矩阵电路中混合。IC001的25脚输出的屏显高速消隐信号，通过R007直接加至IC201的17脚，作为屏显信号和视频信号间的切换信号。
IC001的20、21脚为屏幕显示定位用行同步信号和场同步输入端。行同步信号取至整机扫描电路中行输出变压器T302的4脚的行回扫脉冲，经Q007倒相放大后输入到IC001的21脚。场同步脉冲取自场输出电路IC301（LA7840）的7脚，经Q008倒相放大加至IC001的20脚。
5.开关量控制电路
该遥控系统利用微处理器IC001的35、37、38、7、2脚的高低电平变化（开/关）对制式切换、AV/TV、AV1/AV2、电源待机及SECAM制识别等进行控制。其控制电路如图6所示。
（1）第一伴音中频特性曲线的制式切换控制
图中，在高频调谐器IF输出端接有由C2、C3、C4、C5、L103、L104组成的陷波电路。该电路的接通与断开受控于微处理器IC001的39脚控制的开关管Q102的导通与截止。此电路的作用是改变调谐器的IF输出曲线，使其满足第一伴音中频NTSC/PAL制的接收特性。当接收的电视制式为NTSC/M制时，IC001的39脚输出高电平，使Q102饱和导通，CL陷波电路接入电路，以满足NTSC/M制的窄带曲线的要求；当接收的信号为PAL制时，IC001的39脚输出低电平，Q102截止，LC陷波电路不接入电路，不影响IF信号的宽带特性。
(2)伴音AV/TV的切换控制
IC001的37脚为伴音AV/TV输出切换电路的控制端。当电视机工作在TV状态时，该脚呈现低电平，Q404截止，其集电极呈现高电平，加至伴音功放电路IC402、IC403（LA4285）的SW端的4脚，此时IC402、IC403输出电视伴音。当电视机工作在AV状态时，IC001的37脚为高电平，Q404饱和导通，使集电极处于低电平（接地），IC402、IC403的4脚接地，此时IC402、IC403输出AV伴音信号。
（3）AV1/AV2切换控制
IC001的38脚为AV1/AV2控制端。该脚电平的高、低变化，使开关管Q403导通与截止，从而控制AV1/AV2切换电路IC401（TC4053）控制端的10脚的电平变化，达到AV1/AV2强制性的切换。
（4）待机控制
微处理器IC001的7脚为电源开关端。当按压遥控器上的“POWER”键时，该机呈现低电平，Q610截止，Q612也截止，开关电源输出的18V电压因Q612（e-c）结开路，使由Q609、Q610组成的8.2V稳压电路无输出，使供行振荡电路的8.2V电压消失，行扫描停振。另外，IC001的7脚的低电平使Q611截止，其集电极呈现高电平，IC603的光电电流激增使开关电源处于轻微截止状态，各路输出电压是正常输出的1/3左右，使电视机处于待机状态。
（5）SECAM制识别输入
IC001的2脚是SECAM制信号识别输入脚。它与SECAM制色信号解调电路IC202（LA7642）的13脚相连。0V时，非SECAM制信号；5V时，为SECAM制信号，电视机自动切换到AV状态。
（6）音量控制电路
由于从IC201（LA76810）的音频输出端的1脚输出的音频信号的幅度是固定不变的，因而音量的控制是通过图7所示的电路来完成的。
国产嵌入式微处理器的探索与开拓 篇4
以耕耘者的姿态定位市场
国产CPU在计算机时代由于国家的支持, 已取得不少成果, 虽然在市场上尚未打开局面, 但也造就了一批早期的耕耘者。随着市场对CPU嵌入式应用需求的猛增, 北京君正就是抓着这个时机, 于2005年创建。尽管起步并不被看好, 但既然抱定成为中国领先的嵌入式处理器芯片及解决方案提供商, 君正坚持以掌握核心技术为先导, 以市场化推广为手段, 开始了脚踏实地的耕耘。
在谈到君正所具有的核心技术时, 周总特别强调君正拥有全球领先的嵌入式处理器技术和低功耗技术。君正选择的是MIPS处理器架构, 虽然其市场表现与A R M内核有所差距, 但其突出特点在于处理通讯协议的超强能力, 因此在服务器和网络设备中广泛使用。经过创造性地推出独特的微处理器技术XBurst, 使得其微体系结构能够在极低功耗下高速发射指令, 使主频、功耗、多媒体性能和成本比业界已有32位RISC微处理器内核更具有优势, 君正的CPU得以问世。
市场才是处理器架构成功与否的试金石, 君正毅然接受严峻的考验。2006年, JZ4730作为第一颗芯片在指纹识别应用上初露锋芒, 开启生物识别市场;2007年, 与步步高成功合作, 在教育电子应用上崭露头角;2008年, 由于MP3/MP4/Real解码表现出色, 在媒体播放器应用上异军突起;2009年, 其电子书应用更是独领风骚。JZ4740作为一颗单片系统 (So C) 产品, 在人脸识别考勤机上的应用显示出国产处理器的威力, 争夺了TI曾经风靡一时的通用媒体处理器DM642的市场份额。之后又推出JZ4750、JZ4760, 至此, JZ47xx系列芯片在壮大, 这得益于君正准确的市场定位。不过, 过于狭窄的应用领域也影响迈上新的台阶。
以先行者的视野创新技术
进入2010年, 君正宣布正式进入移动互联网领域并催生更多的新型应用, 年出货量一举超过千万颗量级, 对此周总自豪地说, 君正率先成为国内出货量最大、应用领域最广的自主CPU芯片, 而这一切都在于对通用处理器核心精髓的消化与吸收, 并力求突破和创新。
纵观CPU发展的历史, 所以成功都与生态系统息息相关。移动互联设备的特色就是智能化, 这就为嵌入式CPU平台提出了更高的要求, 包括CPU的性能和支持操作系统的能力, 因此需要一个完整的开发生态环境支撑以提供更好的服务。君正很好地解决了嵌入式CPU与嵌入式操作系统的兼容性问题, 使之成熟可靠, 且具有很好的系统扩展度、软件兼容性。首先在Linux上实现, 然后移植到安卓系统 (Android) , 在国内芯片公司中第一家推出了Android智能手机方案, 并在很短的时间内出货几十万台。然而, 在智能手机市场君正很快遇到了软件生态问题。
相对于教育电子等特定市场, 智能手机这个巨大的市场却总是呈现出红海的特征。君正清醒地认识到了这点, 并没有在手机市场继续下去, 而是将目光放到更具有价值的市场而确立蓝海策略, 将精力投入到打造软硬件平台结合的方案。
尽管移动互联市场ARM核心和安卓的绑定无比风光, 然而CPU需要有多样化的空间。在得到Google以及Android平台对其处理器核心的有力支持之后, 君正的So C方案重点支持厂商推出了高性价比的平板电脑产品, 其中飞利浦为首家采用君正处理器推出7英寸屏幕平板的国际品牌。
君正于2011年深圳挂牌上市, 完成了一次华丽的蜕变。面对数字信息产品的移动智能化的需求, 君正加紧产品的布局规划工作, 进行嵌入式行业芯片的变革。JZ4775是一款为行业定制的单核XBurst芯片, 还增加了FPU (浮点处理器) 功能, 有效提高数值计算的精度, 尤其对语音编解码影响明显。强化的E-paper IF支持彩屏电子纸, 最大分辨率可达4096×4096。进一步巩固了该芯片在智能手表、生物识别、教育电子、电子书、游戏机应用领域的优势, 无论在用户体验还是产品安全等方面都有上佳表现。
继JZ4760成为全球首款进入平板电脑和智能手机领域的非ARM架构移动处理器芯片, JZ4770获评第六届中国半导体创新产品和技术奖, JZ47800以双核So C芯片强大性能, 成功应用于具有4G功能的平板电脑, 在数据、音视频传输及播放方面, 无论速度、质量, 还是流畅性上都获得了较大提升。为表彰北京君正在国产嵌入式CPU上的创新, 《电子产品世界》特别授予“2012年度电子产品世界编辑推荐奖-最佳本土企业”。但是, 单一的产品线必然束缚未来的发展, 策略调整势在必行。
以开拓者的情怀把握未来
随着物联网潮流的来临, 大量智能硬件应用对低功耗和高性能的嵌入式CPU平台近乎苛求, 为此君正推出M系列芯片, 成为全球首个实现量产的低功耗可穿戴方案。M系列包含M200, 并规划M300, 采用双核架构, 并集成GPU和VPU, 及丰富的外设接口。对于手表和眼镜对功耗极为苛刻的产品, M200可以做到休眠时功耗0.2m W, 正常使用也只有65~80m W, 即便CPU全速运转, 也仅150m W。
为了进一步推进产业发展, 君正以知名科学家的名字为代号推出系列标准参考设计平台。其中牛顿平台将智能手表的机芯及手表所需功能都在开发板上实现, 包含CPU、WIFI、蓝牙、e MCP等等, 尺寸小于1元钱硬币。对比Apple Watch, 同样场景下君正方案40小时续航, 超过18小时续航时间。与谷歌眼镜相比, 君正方案在成本、尺寸、续航、摄像、温度等方面更具优势, 因此获得了奥图、果壳、智器、映趣、土曼等智能手表商的青睐。目前使用君正方案的智能眼镜厂商已经达到十多家。
面向更广阔物联网市场, 君正推出全新的X系列芯片。第一款是X1000系列, CPU主频达到1GHz, 集成32MB LPDDR, 这将是业界最低功耗的Linux平台。相比MCU其计算能力提升十倍, 存储容量提升五十倍。以X1000为基础的开发系统为哈雷平台, 仅有一个CPU处理器、一个蓝牙平台、加一个Flash, 主要器件十颗以内, 整个板子加起来不到五十颗器件, 利于量产, 性价比高。未来君正将会面向物联网领域推出一系列哈雷平台。
为了更好地把握未来, 君正与国内顶级互联网公司具有密切的合作, 开拓更加广阔的市场。君正在今年成为腾讯合作伙伴, 为腾讯TOS操作系统提供面向可穿戴标准硬件参考设计方案;已取得百度语音引擎对其平台的全面支持;与阿里的合作也在进行中。然而, 来自国际公司的竞争还更加激烈, 国内厂商任重而道远。
结语
物联网时代将是一个长期的阶段, 承载智能化硬件的平台无外乎嵌入式CPU、无线模块, 以及传感器的不断整合, 其中以君正为代表的国产嵌入式CPU的优势将集中表现在支持超低功耗、高度软硬件结合、及早推出紧贴市场需要的特色产品。物联网正在从1.0走进2.0时代, 恰逢中国制造也正在升级为中国智造, 面对行业不仅在国内, 也面向全球, 这才是国产嵌入式CPU的未来之路。
参考文献
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国产处理器 篇5
随着国产遥感数据种类的不断增加, 农业遥感监测的数据源得到了有效保障。但是, 针对国产遥感数据的快速预处理与融合应用平台的建设, 还不能满足目前大区域农业快速监测的实际需求。因此, 基于国产遥感数据的快速处理技术的研究对促进国产遥感数据的推广应用具有重要意义。
1 研究目标
研究基于物联网的国产环境卫星农业专用数据自动处理技术, 耦合物联网中农田生态环境传感器获取的农田土壤、气象数据, 提高国产环境卫星数据绝对定标精度;研究建立基于影像几何校正控制点库和控制点区域特征点样本库的影像批处理方法, 实现国产环境卫星影像海量数据的几何校正智能自动化处理;耦合气象因素传感器获取的农田辐射数据, 完成影像辐射校正自动处理;建立基于环境卫星高光谱数据的三种主要农作物的光谱库;研发国产环境卫星农业专用数据自动处理系统, 实现近实时提供主要农作物 (水稻、玉米和大豆) 归一化植被指数 (NDVI) 、温度植被干旱指数 (TVDI) 、植被缺水指数 (CDWI) 、亮度温度、植被含水量产品数据等农业专用数据产品, 为农作物灾害监测、预警与防治决策提供基础数据。
2 研究内容及技术路线
基于国产高分一号和环境一号卫星数据以及Landsat8 OLI影像构建农业专用数据自动处理系统平台, 系统的自动处理功能包括自动几何校正、自动辐射校正、真彩色数据自动合成;应用环境一号卫星影像和Landsat8OLI研发归一化植被指数、增强型植被指数 (EVI) 、叶面积指数 (LAI) 、温度植被干旱指数、植被缺水指数、地表温度 (LST) 产品的反演算法, 构建高精度的农作物灾害监测所需要的农业专用数据产品。应用时空连续的农业专用数据产品制作算法和海量农业专用数据产品成批生产技术, 近实时地、正确无误地生产垦区长时间序列的各种农业专用数据产品。农业专用数据自动处理系统平台技术路线如图1所示。
2.1 数据自动几何校正系统
针对海量卫星影像几何校正控制点手动选取耗费大量的人力、时间、地物连续性受到破坏、精确性不高等诸多因素导致数据产品生产精度低、产品提供实时性无法满足农业灾害监测的问题, 从全程快速自动获取GCP控制点、高精度匹配GCP控制点区域样本特征的要求出发, 开发智能、自动的国产环境卫星农业专用数据几何校正系统。
采用具有快速自动搜索控制点、同名特征区域特征提取、特征匹配等功能的自动几何校正系统;利用金字塔式的匹配方法优化搜索控制点过程, 利用仿射不变特征提取方法提取同名特征区域的样本特征, 利用序贯相似度检测算法完成同名特征区域的样本特征匹配, 利用多项式校正法完成被校正影像的自动几何校正。该系统可完成海量环境卫星影像数据的快速、自动、成批、高精度几何校正, 近实时地生产该卫星影像数据的几何精校正产品。
2.2 数据自动辐射校正系统
农作物灾害监测每天都需要处理多景卫星影像数据, 但实际获得的影像数据多数情况下因成像、感测、传输及显示等过程造成多景影像上的相同地物会有不同程度的辐射能量损失, 因此有必要对海量数据进行快速批量辐射校正。针对国产环境一号卫星影像绝对定标精度低、海量数据预处理工作效率低等问题, 从准确性、可操作性、可解释性的角度出发, 开发国产卫星农业专用数据自动辐射校正系统。
采用具有影像数据并行处理技术、批处理技术以及绝对定标和相对定标两种辐射校正方法等服务功能的遥感数据辐射校正系统;数据并行的实现模式和批处理技术用于海量遥感数据和地面传感器数据的快速成批处理;基于地面气象因素传感器获取的辐射参数的绝对辐射校正方法是采用地面气象因素传感器获取的辐射参数, 对比国产环境一号卫星影像的辐射定标后的数据进行辐射量的修正, 从而解决该影像绝对定标精度低的问题;基于时间序列环境一号卫星影像的相对辐射校正, 选择均一的地物目标计算经太阳高度角校正后各时相影像的绝对辐射亮度差异, 并以此为标准选取进行标定的关键影像, 最后用多项式模型标定时间序列中环境一号卫星影像的相应函数, 从而完成长时间序列环境一号卫星影像的相对定标。
2.3 真彩色数据自动合成系统
针对遥感卫星影像色彩不是地物自然颜色的映射、与农田视频传感器获取的图像视觉差异大、农作物种类判读标志不稳定等问题, 从可读性、合理性、稳定性等角度出发, 进行国产环境卫星影像真彩色数据自动合成系统开发。
采用具有影像合成波段选择、无缝拼接、自动匀色等服务功能的国产环境卫星影像真彩色数据自动合成系统;通过波段选择确定用于R、G、B波段组合的谱段, 以信息量最大的合成方案为目标;通过无缝拼接将多景具有部分地物重合的影像进行无缝拼合, 生成垦区范围内的全景真彩色影像;自动匀色时用色度学理论计算地物的色度坐标, 用色度坐标表示地物的真彩色影像, 实现影像色彩向自然色彩的逼近, 在影像的视觉上和信息含量上有一个双重突破。
2.4 农业专用数据产品自动生成系统
针对目前农业应用中缺少近实时的同时具备高时间分辨率和高空间分辨率的且可获取性强的遥感影像以及国产卫星影像的应用中缺少农业专用数据产品的问题, 开发基于网格技术的农业专用数据产品近实时自动生成系统, 该系统基于经过几何校正和辐射校正预处理的国产环境卫星影像, 耦合地面传感器获取的数据, 近实时生产表征农作物生态环境、群体特征和长势情况的农业专用数据产品。具体产品类型包括归一化植被指数产品、增强型植被指数产品、叶面积指数产品、温度植被干旱指数产品、植被缺水指数产品、地表温度产品, 可满足农业干旱遥感监测、主要农业病害遥感监测和农业低温冷害遥感监测的应用需求。其中, 叶面积指数产品算法原理参考PROSAIL机理模型, 根据不同的参数组合建立查找表, 确定叶面积指数、叶绿素含量 (LCC) 、结构参数 (N) 、干物质含量 (Cm) 以及等效水厚度 (Cw) 后建立代价函数, 通过优化反演得到叶面积指数;植被缺水指数产品算法参考蒸散模型, 算法既考虑土壤的水分蒸发, 又考虑植被的蒸腾, 通过建立地表缺水指数和地面传感网实测土壤水分之间的关系, 提取土壤水分含量。
3 结束语
目前国产遥感数据的推广应用遇到的主要问题不是数据的质量, 而是数据的快速获取、预处理与融合应用。通过该平台的建设将会实现多源数据的快速预处理和融合应用, 为保证农业遥感监测数据的时效性和准确性提供保障, 同时也将大大降低对遥感数据应用人员预处理技术水平的要求, 更好地促进国产遥感数据的推广应用 (005)
摘要：针对目前国产遥感数据在农业监测中应用的实际需求, 提出了构建国产遥感数据快速预处理平台的研究目标和具体研究内容, 并简要阐述了研究内容的需求背景和基本思路。
国产处理器 篇6
关键词：发电机,氢冷器,漏氢,排查
1 简介
商丘裕东发电有限责任公司总装机容量2×300 MW, 2台QFSN-300-2型发电机组系上海汽轮发电机公司生产, 采用水氢氢冷却方式。正常运行中额定氢压0.31 mpa, 氢温40℃~46℃, 漏氢量小于10 m3/d。#2机组自2005年元月投产以来运行保持平稳。
2011年5月9日#2机结束备用启动以来, 运行中发现#2机补氢量较正常情况明显偏大。停机前#2机各项参数运行平稳, 氢气系统运行正常。漏氢量折算到正常大气压, 合格的冷热氢气温度及额定氢压的情况一般保持在3 m3/d左右。然而机组启动以来通过连续监测#2发电机漏氢, 发现24 h漏氢量稳定在20 m3左右。由于发电机漏氢量较大, 对机组的安全运行造成了严重的安全隐患, 公司立即组织相关专业人员进行氢气查漏分析。
2 发电机漏氢原因分析
发电机漏氢主要有外漏和内漏2种途径。外漏主要指氢气从发电机密封油系统、氢冷器系统及发电机端盖等不严密处漏入大气。对此类漏点可以通过对发电机接合面处涂抹肥皂水观察及通过氢气检测仪对发电机本体进行检查。内漏主要集中在以下几个方面: (1) 密封油装置调节系统灵敏度不高或者失灵造成发电机内氢气漏入油系统甚至漏入大气; (2) 定子线圈冷却水管路或接头处泄露, 因运行中发电机内氢压高于定冷水水压, 造成氢气沿破损处漏入定冷水系统致使定冷水箱压力升高; (3) 氢气冷却器内部泄露造成氢气进入循环冷却水系统; (4) 由于密封原因造成氢气漏入发电机出口封闭母线系统; (5) 由于补氢或排氢阀门不严内漏及氢气相关监测装置泄露造成氢气泄露。
3 漏氢排查经过
经过对#2发电机连续多天的排查结果, 基本排除发电机本体氢气外漏发生的可能性。排查期间对比观察#2发电机停机前后密封油系统工作正常, 空侧密封油箱及主油箱排烟风机出口处也没有检测到异常氢气含量;针对#2发电机之前曾经发生过因定子线圈泄露造成的氢气泄漏, 为了避免类似事故再次发生, 对发电机定冷水系统进行了重点的排查。经过仔细检查对比停机前后发电机定子线圈温度、定子线圈出水温差, 定冷水进出口压力、定冷水箱压力及水箱上部煤气表读数等均没有发现异常。针对发电机补排氢阀门及通过隔离氢气干燥器、湿度仪等设备进行排查均没有发现异常。排查期间发电机漏氢一直保持在20 m3/d左右。
结合前期排查分析, 确定漏氢部位可能是由发电机氢冷器内漏引起。为此对发电机处于运行期间专门制定了氢冷器排查方案。由于机组运行负荷较高, 为此每次隔离单个1/8组氢气冷却器进行检查, 排查期间维持#2机负荷尽量保持不变;依次隔离A~H组氢冷器 (见图1) , 每次隔离前先充氢至0.31 Mpa, 根据发电机漏氢公式换算出每天的漏氢量。最后发现在隔离E、F组氢冷器时漏氢明显下降, 同时隔离E、F组发电机漏氢基本恢复至停机前正常漏氢范围。由此确定发电机E、F组氢冷器发生内漏, 由于机组运行中暂时无法处理。于是恢复发电机氢冷器正常运行待停机处理。为确保机组漏氢期间的安全运行, 特针对机组运行中可能发生的危险点制定了相关的应急处理预案, 同时严密监视发电机漏氢变化趋势及时补氢。
4 漏氢处理及防范措施
2011年10月20日#2机停机后, 及时对发电机进行了气体置换, 隔离氢冷器冷却水运行, 对E、F组氢冷器进行查漏。检查发现, 漏点由氢冷器水侧密封垫腐蚀破损造成发电机内氢气沿破损密封垫进入冷却水。于是对氢冷器密封垫进行了更换, 同时检查其他3组冷却器密封垫, 正常后并且对氢冷器进行通水查漏, 正常后对氢冷器进行恢复。按规定对电机进行风压试验, 用压缩空气充风压至0.31 mpa, 同时全开发电机氢冷器冷却水观察24 h, 发现发电机密封正常。10月29日#2机组启动后检查发电机漏氢恢复到正常范围内。
随着机组运行时间增加, 机组设备相关零部件逐渐发生老化, 尤其是处于恶劣工况下运行的设备, 应该根据设备的使用寿命周期, 及时利用停机时间进行检查修复, 必要时进行更换以确保机组长周期安全运行。由于发电机氢冷器冷却水, 采用机组循环水经开式泵加压后的开式水冷却, 水质得不到保障, 长期运行便会对氢冷器管壁内部及密封垫等相关部件产生腐蚀, 一旦发生腐蚀泄露就会对机组安全产生不利影响。针对此次漏氢, 促使我们在工作中应加强对设备台账的建立健全工作, 对于长周期运行的处于设备内部隐蔽部位的易损部件也应该建立台账进行定期检查更换, 及时清除影响机组安全运行隐患的发生。
参考文献
[1]李滔, 杨勇.发电机漏氢量大原因分析及处理[J].热电技术, 2006 (1) .
国产处理器 篇7
关键词：350 MW机组,汽轮机,调试
0 引言
瑞金电厂一期(2×350 MW)工程、东方电厂一期(2×350 MW)工程,均采用哈尔滨汽轮机厂(哈汽)首批生产的350 MW超临界机组。瑞金电厂1、2号机组分别于2008年12月15日和12月20日通过168 h试运行,东方电厂1号机组于2009年6月20日通过168 h试运行,以上几台机组已进入商业运行阶段。本文介绍了对瑞金电厂和东方电厂汽轮机调试过程中出现的问题进行的分析处理,可供该系列汽轮机组的调试、运行以及故障诊断借鉴。
1 机组概况
哈汽自主研发生产的350 MW超临界、一次中间再热、凝汽式、单轴、两缸两排汽汽轮机,设有8级不调整回热抽气,型号为CLN350-24.2/566/566。该型机组主轴分为3段,分别为高中压转子、低压转子、发电机转子,均为整锻实心转子。盘车位于低压缸与发电机之间,采用低速盘车,转速为3.5 r/min。该型机组启动方式为高压缸启动,瑞金电厂旁路系统为35%B-MCR容量的大旁路,东方电厂为35%B-MCR容量的两级旁路。
机组的DEH系统采用新华控制工程有限公司的DEH-ⅢA型数字电液调节控制系统。机组跳闸保护由哈汽配套的ETS控制系统实现,该系统由前轴承座上的隔膜阀、4个AST电磁阀和2个OPC电磁阀组成,与ETS控制柜一起实现对机组的超速保护及危急遮断控制。跳闸回路有2套,1套由隔膜阀控制低压保安油实现遮断,1套由AST电磁阀控制高压保安油实现遮断。
2 调试中出现的问题及分析处理
2.1 吹管阶段除盐水补水流量低
锅炉补给水系统设置有2台高11 m的1 500 t除盐水箱,1台流量为240 t/h、扬程为60 m的除盐水输送泵,2台65 t/h、扬程为32 m的除盐水补水泵,没有配置凝补水箱,机组的铭牌工况最大补水率为3%。
在机组吹管过程中,发现除盐水泵电流远小于额定电流,出口压力为0.45 MPa,偏离泵的正常工作点,但除盐水泵振动正常,转动部分无异音,因此初步排除泵质量原因引起工作点偏移。由于除盐水泵出口流量变送器故障,故通过计算获得实际补水流量,约为145 t/h,流量明显偏小,无法满足吹管阶段补水要求。按照设计,机组正常运行补水只会启动65 t/h的除盐水泵,考虑到机侧其余补水用户以及泄漏损失,很可能无法满足机组铭牌工况下的最大补水要求。检查发现管道没有明显泄漏而且出口门已经全开,不会对流量造成如此大的影响,因此怀疑管道通流能力限制了泵出力。
通过计算得出,在理想工况下,除盐水补水流量为311 t/h,说明通流能力不存在问题。检查管道施工图时发现补水管在凝汽器入口截面变径。凝汽器厂家提供的喷水接口直径为90 mm,且装有22个直径为5 mm的喷嘴,由于节流作用造成流量偏低。去掉喷嘴,并在补水进口处加装导流挡板后除盐水泵工作正常,补水量基本满足吹管补水要求。
本机组为国产化350 MW超临界首批机组,之前的国产化300 MW级机组均为亚临界汽包炉,故哈汽辅机厂对凝汽器沿用了亚临界汽包炉补水量偏小的设计。鉴于此,建议对同类型的机组,在吹管前检查凝汽器补水管路接口管径以及喷嘴,并采取相应的措施。
2.2 小机调试中出现的问题
东方电厂给水泵小汽轮机,遮断系统通过低压保安油失压去动作隔膜阀和高压保安油失压后靠弹簧联关主汽门2套系统来实现遮断,在动态调试中,切换主油泵引起小机异常跳闸。
跳闸过程中,小机高压保安油与低压保安油均失压,高、低压保安油控制电磁阀均未动作,故排除逻辑跳闸的可能。就地按事故按钮,观察切换油泵中油压变化过程,低压保安油在切换油泵瞬间油压有较大的波动而润滑油母管压力变化不大,波动过程中低压保安油不到1 s时间即降至跳机值以下,润滑油母管油压变化过程见表1。
初步判断小机低压保安油压力偏低(哈汽要求低压保安油压不低于0.49 MPa),就地低压保安油压力表指示为0.56 MPa,调整低压保安油压力至0.72MPa,切油泵进行试验,小机跳闸,原因同上。分析认为,小机低压保安油取自主油泵出口,经滤油器及2个节流孔(节流孔前管径为10 mm),正常运行过程中,节流孔基本没有流量,一旦油压发生波动,会对原本油量偏小的低压保安油系统引起较大的油压波动,继而造成隔膜阀因保安油压低动作。通过调研,发现哈汽同类型小机在切换油泵过程中都发生此类跳闸现象。分析认为,在低压保安油管路中,没有设计蓄能器对汽泵过程中的油压变化进行补偿,切换油泵的过程中,压力的波动造成小机异常跳闸[1]。
根据蓄能器的油量、充氮压力及蓄能器容积等条件,最终确定该厂至少需要2台80 L、充氮压力为0.6 MPa的蓄能器。蓄能器入口采用直径为10 mm的不锈钢管,为了保证油量及补油速度,其出口采用直径为50 mm的不锈钢管。在蓄能器的布置上,应选择尽量靠近小机隔膜阀的位置。由于工期限制,试运期间没有能够对小机油系统进行改造,只能运行2台主油泵来保证小机安全运行[2]。建议对此类机组小机低压保安油管路加装蓄能器,其系统图如图1所示。
2.3 润滑油母管压力偏低
(1)瑞金电厂润滑油系统调试中,润滑油母管压力低,交流润滑油泵运行时母管压力为0.085 MPa,交流油泵出口压力为0.42 MPa,油泵额定扬程为44 m。检查润滑油滤网,发现滤网干净,切换冷油器,切换冷油器前后压降没有变化。排查完外部系统后,检查集装油箱内部各法兰并确认各轴承进油分配情况:在集装油箱内发现2号射油器出口可调节逆止门法兰端面存在较大漏点,该法兰螺栓未紧固,观察各轴承的回油发现5、6号轴承回油量偏大,查找轴承安装记录,发现5、6号轴承未按厂家要求安装节流孔。更换所有法兰垫片,紧固法兰螺栓、加装节流孔后,启动交流油泵,润滑油压升至0.098 MPa。机组启动运行至3 000 r/min后各轴承温度正常,分析认为还可缩小5、6号轴承进油管上节流孔。停机后将5、6号轴承进油管节流孔改为25 mm,启动交流油泵后汽机润滑油压升为0.103 MPa,汽轮机转速在3 000 r/min主油泵投入工作正常后,机组各轴承温度正常,润滑油压为0.108 MPa[3]。
(2)东方电厂润滑油系统调试中也发现润滑油压低,交流油泵启动后,泵出口压力为0.42 MPa,润滑油母管油压为0.080 MPa。根据瑞金电厂经验,排查外部系统后,检查油箱内交流油泵出口节流孔及逆止阀的安装情况,对集装油箱内部各联结法兰进行紧固,更换法兰垫片。考虑到哈汽机组油系统在2个射油器出口均布置有可调摇板式逆止阀,而该逆止阀在安装中一旦卡涩或者水平度控制不好,容易引起交流油泵出口压力油倒流入射油器,往往会引起润滑油压偏低。活动逆止阀并调节摇板水平度,保证动作灵活。处理后交流油泵运行时,润滑油母管压力升至0.095 MPa,汽轮机定速3 000 r/min主油泵投运后母管压力为0.104 MPa。
2.4 低加疏水不畅
(1)瑞金电厂在升负荷过程中,6号低压加热器正常疏水阀全开,其加热器水位不能维持。检查疏水阀,门杆动作正常。检查沿途管线布置时,发现疏水管路沿途高差过大。在满负荷阶段,6段油气、7段抽汽压差仅0.07 MPa,而输水管路有5 m高差,加上沿途管程损失,使得疏水不畅。从6号低压加热器运行情况分析,当机组负荷低于250 MW时,需要开启危急疏水;负荷大于250 MW时,压差增大,疏水能正常控制。采取临时措施,在6号低压加热器正常疏水阀加直径为57 mm的旁路管及手动阀门,带负荷过程中机组负荷升至300 MW左右时,6号低压加热器旁路手动门及正常疏水阀均全开,基本能保持6号低压加热器水位正常,但不能满足满负荷疏水的需要。停机后将6号低压加热器正常疏水阀旁路管及手动阀门直径改为108 mm,带至满负荷时,6号低压加热器水位正常[4]。
(2)东方电厂在低负荷阶段同样出现6号低压加热器水位不能维持的现象。对比瑞金电厂低压加热器管线的布置情况,东方电厂高差跨度比瑞金电厂要低2 m左右。根据6号低压加热器运行情况的分析,负荷升至180 MW左右,正常疏水阀即可控制水位,低于此负荷点,则疏水只能走危急疏水阀。此问题属于管线布置不合理,可通过对6号低压加热器正常疏水加装手动旁路得到解决。
2.5 其他问题的处理
(1)瑞金电厂冲转至并网过程中,低压轴封母管处温度一直保持在170℃,减温水调节阀全关,低压轴封测点温度分别为110℃、98℃,哈汽厂低压轴封温度要求为120～177℃。分析管路布置情况,认为低压轴封温降大的主要原因是低压轴封汽经排汽缸引入低压轴封处时温度下降较大,约60℃左右,而在15%额定负荷前低压缸喷水常开而且正好在此位置。此外,对低压轴封母管减温水调节阀逻辑检查发现,该调节阀控制温度点取自低压轴封母管温度,并非取自减温器后低压轴封体进汽温度。对排汽缸内部低压轴封管道加装保温棉并套装不锈钢皮,将减温水调节阀温度控制点取为低压轴封体进汽温度,低压轴封温度得到有效控制。
(2)瑞金电厂汽动给水泵组试运期间,当小机转速升至3 000 r/min时发现汽动给水泵推力瓦最高温度升至78℃,测温仪就地测得推力瓦外端盖温度与DCS基本相同,排除测点误差原因。检查汽泵油系统,发现汽泵推力瓦及1号径向轴承回油总量小于2号径向轴承回油量,回油量明显偏小。与厂家沟通后,将汽泵推力瓦直径由5 mm改为8 mm并取消回油节油孔后,汽动给水泵推力瓦回油量明显增大,机组带满负荷,汽泵转速约5 200 r/min时推力瓦最高温度为45℃。
(3)东方电厂在升降负荷过程中,出现负荷过调现象,过调幅度为20 MW。此过程中炉侧给水及煤量均未发生突变,且电气设备无异常现象。在升降负荷过程中,CCS(协调控制方式)负荷指令即汽机调门开度在负荷过调之前并无突变,在负荷过调后,CCS会继续给出一个对应目标负荷的调门开度指令来修正当前负荷值。排除CCS指令突变的原因后,判断在CCS模式下负荷的突然变化很可能由汽机调门异动引起。就地观察高调门,发现3、4号高调门在升降负荷阶段有异音,判断高调门门芯与油动机连杆松动。紧固3、4号高调门阀体联轴器后再次进行升降负荷试验,负荷调节平稳。
(4)瑞金电厂进行小机静态调试中,小汽机高、低压调节汽门出现卡涩。初步判断为油质量引起伺服阀进回油管路不畅,更换伺服阀后,依然卡涩。检查EH油管路,发现高压油进回油管道采用不锈钢管直接对接,增大了高、低压调节汽门动作阻力,而高、低压调节汽门开关时油动机应留有一定自由活动量。将高、低压油动机高压油管更换为高压软管连接后,小汽机高、低压调节汽门动作正常。
3 结论及建议
(1)对于此类机组,应充分考虑补水能力以及制水能力对吹管进度的影响,可在公用系统上增加凝补水箱,这样:1)可以充分缓解制水能力对进度的影响;2)在冷态冲洗过程中不但可实现大流量冲洗而且能直接控制凝汽器液位。
(2)小机在切油泵过程中异常跳闸,其原因是低压保安油无法躲过切泵瞬间的油压波动。哈汽对小机的低压保安油系统没有设计蓄能器,无法对油压瞬间的波动进行补偿。由于试运进度的制约,多数厂都是在经历过数次小机事故跳闸引起非停后才开始技术改造,希望提出的技术改造方案,能对该类型小机用户有一定借鉴作用。
(3)机组润滑油压偏低,在将原设计的5、6号轴承节流孔径由26 mm改为25 mm后,润滑油压才勉强达到厂家要求的下限值0.1～0.18 MPa。通过2台机组满负荷阶段的检验,从轴温以及回油温度看,节流孔依然有改进余地。由于是首台350 MW超临界机组,哈汽可根据实际运行情况对各轴瓦的进油量进行重新分配。
大型汽轮机组设备存在问题及解决的方法通常具有普适性,希望本文能够对同类型机组用户有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]柴业森.皮囊式蓄能器在管路系统中的应用[J].管道技术与设备,2000,(4):14-16.
[2]魏洪波.小汽轮机润滑油系统及保安系统的改进[J].华中电力,2002,(3):64-65.
[3]陈冀平,高彦庭.300 MW汽轮机润滑油压低的处理与建议[J].河北电力技术,1995,14(5):1-5.
国产处理器 篇8
1 国华N厂2号机组绝缘损坏分析与修复
1.1 故障情况
在国华NT2号机组检修中发现汽、励两端定子线棒各有1处绝缘烧损碳化现象,2个故障点在汽励两侧的几何位置相同,都在4号、5号槽上层线棒之间的(距汽、励两侧端部槽口约80 cm)水笼带断口附近,其中5号线棒汽侧主绝缘炭化较严重,主绝缘炭化深度约3 mm,如图1所示。
1.2 发电机绝缘损坏原因分析
1.2.1 故障点清理检查
为查明故障原因,对故障点表面进行清理。首先对线棒故障点烧损炭化物进行铁磁性检查,发现碳化物中无任何铁磁物质存在,说明故障不是铁磁物质发热造成;然后对烧损线棒绝缘表面清理,发现故障线棒绝缘烧损碳化区域只发生在主绝缘外层,绝缘内层无烧损现象,说明烧损碳化过程是从外向内发展的,故障起点是在故障线棒绝缘外部,即热源在线棒表面。
将4号、5号槽上层故障线棒拆除后,对其进行了交流耐压试验,试验电压30 kV/min,并对故障线棒解剖,发现内部绝缘无过热痕迹,进一步证明故障起点在故障线棒绝缘外部,排除线棒导体发热的可能。另外,故障点距离铁心端部80 cm,通过排除法,分别排除了线棒导体发热、铁磁物质影响、铁心发热等可能因素,推出惟一可能是绝缘表面放电发热造成绝缘表面烧损炭化。因此,对线棒的防晕性能进行了检查。
发电机定子端部起晕的原因是裸露或绝缘导体周围的气体在电场作用下,发生局部游离的辉光放电现象。发电机定子绕组在通风槽口、断部出槽口及隔相等处,其绝缘表面的电场分布是不均匀的。当局部场强达到临界场强时,气体发生局部放电(辉光放电),出现蓝色的荧光,这是一种电晕现象。发电机在制造过程中,由于工艺原因,绝缘层间与股线间存在间隙,在温度场作用下,尤其在机组起停引起的温度变化循环作用下,间隙会沿线棒纵向逐渐增大。当工作电压超过绝缘的起始放电电压时,即产生局部放电。由局部放电引起的热效应、机械效应和化学效应逐渐加剧,使定子绝缘性能进一步恶化,最终导致绝缘的损坏。当前各国对测量局部放电量来判定电机绝缘状态的标准尚未取得一致意见,但是起晕试验已被证实是监测和衡量电机绝缘状态好坏的一种有效的手段。
1.2.2 防晕性能检查
首先对单根线棒进行防晕试验,为检验单根线棒的防晕性能,分别挑选了与故障发电机同批次和不同批次的线棒进行了起晕试验和电晕发热试验,起晕试验均合格[1],即30 kV不起晕(标准1.5倍额定电压)。但在电晕发热试验时发现所有试验线棒两侧端部均有发热现象,最高温升24℃左右,具体数据如表1所示。试验条件是模拟额定电压为20 kV,加压1 h。试验仪器是10 kV·A交流耐压装置一套和FLIR红外线成像仪。
A:上层4号槽7号故障线棒;B:上层4号槽7号备品线棒;C:上层5号槽1号备品线棒;D:下层2号备品线棒。
试验线棒的发热点相同,均为中低阻防晕带的搭接处,可能存在防晕缺陷。因为无标准可比,所以电晕发热试验只能作为防晕性能优劣的参考,但测量20 kV涂漆防晕结构线棒电晕发热试验时的最高点温升只有10℃。
对照600 MW发电机上层线圈防晕加工制造的样本,标定单根线棒电晕发热试验的热点位置发现,线棒汽励两端中阻和低阻交界处温升最高,且汽侧高于励侧。测出上层故障线棒5号和1号线棒故障的确切位置,如图2所示。5号线棒汽侧烧损最严重,故障位置距离中低阻发热处约100 mm,说明防晕层发热不是造成绝缘烧损的直接原因。
为检查故障发电机整机防晕性能,将2根故障线棒拆除后,在发电机汽励两侧搭建暗室,进行了分相整机起晕试验,接线方式为试验相加压,其他两相接地。试验结果如表2所示。整机起晕试验结果说明起晕电压很低(10 k V)。
1.2.3 试验小结
根据以上试验结果,判断故障的原因。4号、5号槽上层线棒各处在不同相的高电位区域,线棒之间的电位差约20 kV(整机起晕电压试验证明起晕电压约10 kV),且故障线棒之间存在水龙带出口,加剧了故障处电场畸变,导致5号槽上层线棒故障处产生强烈的局部放电,使线棒表面绝缘材料碳化。绝缘碳化又加强了局部放电,如此恶性循环,最终造成5号槽上层线棒故障处的绝缘受损,并波及4号槽上层线棒对应的绝缘表面。所幸这次故障发现及时,未导致定子绕组相间短路的严重后果。
1.3 故障处理
1.3.1 起晕原因分析
从整机起晕试验、单根线棒起晕试验和电晕发热试验说明虽然单根线棒的起晕电压较高(30 kV以上),但是整机的起晕电压却很低(10 kV)。通过观察发现起晕点集中在隔相的绑带处和线棒间的小间隙处。根据电晕原理分析,隔相的绑带处起晕原因是绑带绑扎工艺差,绑带边缘有飞边、毛刺,并有起层和填充不实,形成尖端或小间隙,造成局部电场畸变,出现电晕放电,而这些尖端、毛刺、线棒间的小间隙全部是由于下线工艺差造成。
1.3.2 故障处理
根据起晕原因分析,将电晕故障发电机上层线棒全部更换,下层线棒做补晕处理,水笼带出口位置由隔相改为同相的线棒间,并确定处理后的整机起晕试验要求为:整机起晕电压标准为1.1倍额定电压(即22 kV)不起晕,交流耐压试验时无金黄色亮点、无灼伤痕迹。对下层线棒进行工艺改进,去除下层线棒两侧端部绑带毛刺、尖角,去除丝状物,并彻底进行清洁。对所有绑带的边缘彻底清理、修整,对绑带边缘补漆。处理后下层起晕试验(22 kV以下不起晕)和耐压(36 k V/min)符合要求。整机起晕试验达到24 kV以下不起晕。该发电机故障处理后正常运行6个月,复查定子端部无电晕放电痕迹。
2 国华T厂发电机组预防性检查
借鉴国华N厂2号发电机故障、检查、试验和处理的经验,国华T厂在2007年相继对7号和8号机组进行了整机起晕检查和防晕处理,避免了发电机定子线棒烧损故障的发生。
2.1 7号发电机起晕试验及处理
国华T厂7号发电机整机起晕试验数据(定子冷却水吹干后试验):气温24℃;机温25℃;湿度54%。
(1)汽、励两侧端部升压至22 kV无起晕亮点,定子绕组各部温升正常。
(2)励侧出槽口11点处有微弱荧光点,经检查为绝缘漆脱落造成。
(3)汽、励两侧绝缘引水管上各有一处微弱荧光点,经检查为脏污造成。
(4)励侧连接线与支架结合处有一荧光点,经检查为毛刺造成。
以上起晕点经清洁、刷低阻绝缘漆干燥处理后试验,定子绕组A,B,C三相试验电压30 kV未见起晕点。可见,7号发电机起晕点处理后,发电机通风槽口、端部出槽口及隔相等处没有辉光放电现象,定子绕组绝缘表面的电场分布均匀。防晕性能合格。
2.2 8号发电机起晕试验及处理
8号发电机整机起晕试验,试验条件为:气温13℃;机温15℃;湿度56%;A,B,C三相加压22 kV,不起晕,但均有三处微弱荧光点。
(1)汽、励两侧端部升压至22 kV无起晕亮点,定子绕组各部温升正常。
(2)A,B,C三相励侧端部各有三处微弱荧光点,经检查为绝缘漆脱落造成。
对以上微弱荧光点进行清洁、刷低阻绝缘漆干燥处理后试验,A,B,C三相加压30 kV,不产生荧光点。8号发电机起晕点处理后,发电机通风槽口、端部出槽口及隔相等处没有辉光放电现象,定子绕组绝缘表面的电场分布均匀。设备防晕性能合格。
3 结束语
综上所述,定子线棒绝缘表面防晕层压制工艺粗糙,线棒表面褶皱及毛刺多是造成整机起晕电压低的主要原因。国华T厂7号、8号发电机定子线圈起晕性能略优于国华N厂2号机性能。
目前电力行业的交接试验标准和预试标准均无起晕试验内容,发电机制造行业只对单根线棒的起晕电压有明确要求,还没有整机起晕电压标准的国标和行业标准。建议整机起晕标准为:整机起晕电压不低于24 kV,交流耐压时无金黄色亮点、无灼伤痕迹;整机起晕试验安排在夜晚。试验条件为在搭建发电机起晕试验暗室,用肉眼和紫外呈像仪同时观察。发电机整机起晕试验不仅可以有效判断发电机的防晕性能,而且还可发现线棒之间间隙小、绑带绑扎差、绑带边缘有飞边毛刺及填充不实等工艺质量问题。整机起晕试验也可作为检验发电机制造和检修质量的一个新判据,值得同类机组借鉴和推广。
参考文献
国产处理器 篇9
太原机务段目前支配使用HXD1型 (深度国产化) 机车20台, 全部在太中银线担当货运牵引任务, 自2014年2月正式投入运用以来, HXD1型机车齿轮箱漏油问题屡次发生, 共计7台机车存在不同程度的漏油现象;经了解, 同类问题在迎水桥机务段、兰州机务段也时有发生。针对这一问题, 会同工厂售后维修人员、段技术科专业技术人员以及检修、地勤人员进行了跟踪调研, 发现了齿轮箱漏油的主要处所, 齿轮箱漏油问题也引起了株洲工厂事业部的高度重视, 派出专业技术小组与我段相关人员共同查找产生问题的原因, 并采取有效预防处理措施, 避免齿轮箱漏油问题重复发生, 尽可能减少因机车质量问题对运输生产带来的不利影响。
1 HXD1型机车齿轮箱漏油现象
我段2014年2月正式使用HXD1型 (深度国产化) 机车担当太中银线货运牵引任务, 上线运行6个月后, HXD1-1257、1264、1258等机车相继发生齿轮箱漏油问题, 经了解HXD1型机车同类问题在安康机务段、兰州机务段也时有发生, 外段HXD1-1051、1060、1181、1185、1190、1074、1053等机车先后共计发生8件齿轮箱漏油问题, 其中1件是因齿轮箱裂纹发生漏油, 1件因下箱组装密封不严, 其它6件齿轮箱漏油均为小领圈位置漏油。HXD1型 (深度国产化) 机车齿轮箱漏油问题反馈株洲厂方后, 厂事业部高度重视, 立即组织工程技术人员对漏油问题进行了调查分析, 查找产生问题的原因, 并及时采取有效预防处理措施, 保障机车正常运转。
通过对回库整备机车走行部现状进行调研, 对机车漏油现象进行统计分析, 根据齿轮箱漏油的主要处所, 可分为以下几方面:
1) 齿轮箱上、下箱合箱面漏油。
2) 齿轮箱与电机结合面漏油。
3) 齿轮箱内侧领圈与抱轴箱结合面漏油。
4) 齿轮箱箱体砂眼、裂纹处渗 (漏) 油。
5) 齿轮箱加油孔、放油孔及油位观察玻璃处渗 (漏) 油。
2 HXD1型机车齿轮箱漏油原因分析
通过对齿轮箱漏油故障原因进行深度分析, 查找设备生产工艺存在的缺陷和检修保养过程中存在的安全隐患问题, 认真分析后找出了产生问题的主要原因。
2.1齿轮箱上、下箱合箱面漏油原因
2.1.1合箱面涂密封胶后等待时间过长
HXD1机车检修工艺文件中要求合箱面涂胶后15 min内合箱, 但在实际的生产作业中往往是涂胶后等待3 0~60 min时才开始合箱;特别是在段做二年检时, 检修车间环境相对较差, 合箱面涂胶后长时间暴露在空气中易受污染, 导致合箱面密封效果差。
2.1.2齿轮箱合箱面清洁度较差
齿轮箱合箱面的清洁度非常重要, 合箱面微小异物的存在会直接影响合箱面的贴合密封效果, 这也是产生问题的原因之一。
2.1.3齿轮箱合箱连接螺栓及齿轮箱与电机连接螺栓未按工艺要求紧固
机车检修工艺文件要求齿轮箱合箱螺栓及齿轮箱与电机连接螺栓紧固分为“三步”拧紧:第一步扭力矩10 Nm, 第二步扭力矩40 Nm, 第三步扭力矩70 Nm, 并且要求齿轮箱合箱螺栓按1~1 6序号由内而外对称紧固后再对称紧固齿轮箱与电机连接螺栓。在实际的生产作业中, 未追求生产效率, 往往是使用气动扳手预紧, 这很难做到按工艺要求对螺栓预紧, 再加上不按顺序进行紧固, 必然导致齿轮箱合箱时各部位受力不均匀, 直接影响齿轮箱合箱面密封效果。
2.2 齿轮箱与电机结合面漏油原因
1) 齿轮箱与电机安装面油污、杂质清理不干净, 易造成该面与齿轮箱结合后产生间隙。
2) 密封胶涂装后等待时间过长易使密封胶受污染, 影响密封胶性能。
3) 箱体自由度调整不当。抱轴箱上下两个六角螺栓 (M20×130) 安装时应用百分表来调整齿轮箱的自由度, 该部位的连接是靠齿轮箱上安装的压紧套筒进行预调整, 螺栓紧固达到规定扭力值后, 齿轮箱应仍处于自由状态。否则, 齿轮箱与抱轴箱用螺栓连接紧固后不能保证齿轮箱的自由状态, 就会造成齿轮箱与电机的安装面产生间隙。
4) 电机下部回油孔小O型橡胶密封圈位移。在安装下箱时, 因为O型密封圈在电机下部回油凹槽内未粘牢, 安装时O型密封圈产生位移, 被夹在齿轮箱和电机的结合面之间产生间隙。
2.3 齿轮箱内侧领圈与抱轴箱结合面漏油原因
齿轮箱在合箱时, 由于上下箱领圈结合部位很容易将抱轴箱的O型橡胶密封圈夹在齿轮箱合口结合处, 一旦将其夹在齿轮箱领圈合口处或夹断, 使齿轮箱的上下箱结合不到位就会产生间隙, 必然造成齿轮箱内侧领圈部位漏油。
2.4 齿轮箱砂眼、裂纹处漏 (渗) 油原因
由于齿轮箱本身存在制造缺陷, 机车投入运用后, 受振动影响, 齿轮箱的铸造砂眼、裂纹在一定时间内就会出现, 现场一般采用金属粘接剂处理, 二年检齿轮箱清洗时所补金属粘接剂会被清洗掉, 砂眼、裂纹部位就会漏油。
2.5 齿轮箱加油孔、放油孔及油位观察玻璃处渗 (漏) 油原因
齿轮箱加油孔、放油孔渗油主要是因为加油孔及放油孔螺塞安装时涂胶不充分、安装孔未清洗干净或螺塞安装异常导致;油位观察玻璃处渗油原因一般为齿轮箱生产厂家制造齿轮箱时安装油位观察玻璃不合格, 投入使用一段时间后发生变形产生缝隙后漏油。
3 HXD1型机车齿轮箱漏油预防和处理方法
针对产生齿轮箱漏油问题的主要原因, 结合实际生产作业过程, 针对性制定检修过程卡控办法和整备保养补强措施。
3.1 齿轮箱合箱面漏油预防和处理
1) 齿轮箱组装前对齿轮箱合箱面彻底清理干净。
2) 保证合箱面涂胶后15 min内合箱作业。建议每套齿轮箱组装时再进行涂胶, 批量组装时最多一次性对两套齿轮箱进行涂胶, 避免批量涂胶后因长时间不能合箱影响密封胶性能和可能造成的污染。
3) 齿轮箱合箱螺栓及齿轮箱与电机法兰面安装螺栓预紧固严格按工艺要求“三步走”:第一步10 N·m, 第二步40 N·m, 第三步70 N·m, 并按顺序逐个预紧和紧固, 严格遵守先紧固合箱螺栓, 再紧固齿轮箱与电机连接螺栓工艺步骤;紧固作业时不得使用气动扳手, 必须用扭矩扳手按量值操作。
3.2 齿轮箱与电机结合面漏油预防和处理
齿轮箱组装前彻底将电机结合面清理干净;确保O型橡胶密封圈粘贴牢靠;密封胶涂装后15 min内应合箱;抱轴箱与齿轮箱连接六角螺栓 (M20×130) 安装时应打百分表适时调整, 确保齿轮箱自由度。
3.3 齿轮箱内侧领圈与抱轴箱结合面漏油预防和处理
在O型密封圈合箱位置上涂少量润滑脂, 使上下箱合箱时能润滑过渡;用细扁锉在齿轮箱领圈结合口处稍做倒角, 防止该位置在合箱时压住O型密封圈;在齿轮箱内侧领圈涂一圈乐泰587胶水, 加强密封效果。
3.4 齿轮箱砂眼、裂纹处漏 (渗) 油预防和处理
严格卡控二年检轮对齿轮箱入厂状态, 加强齿轮箱箱体漏油项点的检查;在齿轮箱组装时, 仔细检查合口面的加工状况, 确保储胶花纹均匀到位;各加工面无气孔, 箱内铸造面应无明显凸出砂粒;螺纹孔钢丝螺套安装到位、牢固, 不得凸出合箱面;现场检查发现问题时立即反馈质量技术部门及时采取处理措施。
3.5 齿轮箱加油孔、放油孔及油位观察玻璃处渗 (漏) 油预防和处理
安装加油孔及放油孔螺塞前将螺纹孔清洗干净;加油孔及放油孔螺塞涂乐泰587胶水后安装。针对油位观察玻璃处渗油, 在轮对入厂时需做好该位置的检查;检修过程中, 注意对油位观察玻璃的保护;组装后发现油位观察玻璃处渗油的齿轮箱, 可采取拆卸并重新安装或者更换油位观察玻璃的方法。此外, 在驱动单元组装后进行驱动单元空转试验工序时, 试验人员必须对齿轮箱各部位漏油状态进行全面检查, 试验前确保齿轮箱各部位清洁, 试验过程中发现异常时立即反馈质量技术部门及时进行处理。
4 结语
通过组织机车检修人员、株厂售后维修人员以及工程技术人员共同分析查找HXD1型机车齿轮箱漏油问题原因, 并针对性采取不同整治措施, 从后期对运用机车跟踪检查结果来看, 深度国产化HXD1型机车齿轮箱漏油问题得到有效整治, 同类问题基本没有再发生, 株洲厂售后检修维护压力大大减小, 也保证了我段HXD1型机车正常的整备作业和出入库组织, 没有因此类问题发生责任临修和设备故障, 机车运用安全生产指标取得了很大提高, 为铁路运输组织提供了良好的设备保障。
参考文献
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[2]张曙光.HXD1型电力机车[M].北京:中国铁道出版社, 2009.