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架空輸電線是輸電網(wǎng)建設的重要材料,我國正在不斷地完善其技術標準。隨著架空輸電線的應用標準不斷成熟,我國的制造水平與創(chuàng)新能力已達世界前列。由于架空輸電線路所跨越的距離遠,因此減少輸電過程中的電損耗可以極大的降低成本。此外,一般架空輸電線路的施工會產(chǎn)生無線電干擾、噪聲、對地方的磁場照成影響。因此,在輸出過程中,要注重安全節(jié)能的同時,還應該防止環(huán)境污染。新型的架空輸電導線除了應有良好的導電率以及一定的機械強度外,還要滿足地方的環(huán)境要求。隨著人們對節(jié)能意識的提升,有必要改進架空輸電線路節(jié)能導線應用技術,促進輸電線制造業(yè)的發(fā)展。本文對架空輸電線路節(jié)能導線應用技術進行分析,介紹當前架空輸電線路節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀并提出改進我國架空輸電線路節(jié)能導線應用技術的對策,以此來規(guī)范節(jié)能導線標準及工程應用技術。
二、我國架空輸電線發(fā)展現(xiàn)狀分析
(一)產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大、產(chǎn)品差異小。我國架空輸電線路產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到400多家,通過三峽工程及其他工程、以及近年來發(fā)展起來的直流輸電線路的建設拉動以及制造業(yè)的需求增加,架空輸電線路節(jié)能導線的運用越來越普遍。其對應的生產(chǎn)工藝裝置也不斷更新。架空輸電線節(jié)能導線整體來說,使用的技術相對傳統(tǒng),技術相對成熟。對于仍屬發(fā)展中國家的中國,與世界前列的架空輸電節(jié)能導線技術上仍然有一些差距,而我國還有大片的市場有待開發(fā)。我國產(chǎn)業(yè)集中度相對較低,企業(yè)間產(chǎn)品差異化很小,企業(yè)的財務風險較大。對于特種架空導線很少有企業(yè)投入前期產(chǎn)品研發(fā)和市場應用開發(fā),致使技術相對成熟的架空輸電線路長期處于低價位競爭。我國產(chǎn)業(yè)規(guī)模雖然很大,但目前架空輸電線的企業(yè)并沒有形成自己的品牌優(yōu)勢,產(chǎn)品差異小,特色品牌較少,服務與導線質(zhì)量差異太小。
(二)地區(qū)發(fā)展不平衡、地形氣候變化大。架空輸電線路發(fā)展不平衡,地形差異很大。西部地區(qū)范圍較廣,山區(qū)較多。而不發(fā)達地區(qū)人口稠密,線路走廊比較緊張。在地勢上,我國有高原、高山、平原、長河大川等等。此外,在氣候上,溫度差異較大,自然條件非常復雜,這就需要架空輸電線能夠適應不同地方氣候與地形,自然環(huán)境差異與地形差異要求架空輸電線路導線的多樣化。隨著2008年南方大雪災害,我國更加注重架空輸電線路節(jié)能導線的發(fā)展,這將是一種長期趨勢。我國自然地形與電網(wǎng)建設均具有高原與高壓的“兩高”特點以及西北與西南地區(qū)電網(wǎng)的電壓等級高、線路長、輸送容量不大的特點,這就使得擴徑導線具有其優(yōu)越性和重要使用價值??箯碗s環(huán)境型導線(包括自阻尼導線、防冰雪導線、低電暈導線、低風音導線、耐腐蝕導線等)對于復雜環(huán)境條件下特定線路區(qū)段和區(qū)域予以選用,對于提高線路的穩(wěn)定、安全、可靠運行能力,具有重要意義。
(三)新型導線運用逐步擴大、節(jié)能效果更佳。我國架空導線的發(fā)展近些年也取得了一定的成就,尤其在新型導線的研發(fā)方面。新型導線注重對“新技術、新材料、新工藝”的應用。輸電線路損耗主要由電暈損耗和電阻損耗組成。在電暈損耗基本相同的情況下,輸電線路損耗主要由導線的直流電阻決定。因此新型導線是對架空導線進行處理,降低導線的直流電阻,減少輸電線路的電阻損耗,提高其節(jié)能的效果,因此需要改變導線的材質(zhì)。目前我國新型導線的材質(zhì)主要包括鋁合金芯鋁絞線、鋼芯高導電率硬鋁絞線、中強度鋁合金絞線三類節(jié)能型導線,其節(jié)能效果與傳統(tǒng)的鋼芯鋁絞線比較而言更好。新型導線要實現(xiàn)輸電線路全過程、全壽命周期的低輸電線建設和運行成本以及建立“環(huán)境友好和資源節(jié)約”的高壓輸電網(wǎng)絡,以改善運行環(huán)境,實現(xiàn)電網(wǎng)建設發(fā)展方式的轉變。電網(wǎng)建設“兩型三新”的注重與實施,將會極大促進輸電線新產(chǎn)品、新技術的廣泛應用。
三、提升架空輸電線路節(jié)能導線應用的對策分析
(一)注重節(jié)能產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整、創(chuàng)造品牌價值。普通的鋼芯鋁絞線架空輸電導線制造產(chǎn)品的附加值偏低、原材料成本占較高,產(chǎn)業(yè)集約化與規(guī)模化不足。架空輸電導線企業(yè)需要通過整合、重組等等方式,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構,形成規(guī)?;?chuàng)造品牌效應。鑒于輸電工程的重要性及施工運行的特殊性,提高行業(yè)集中度,將是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的當務之急,也是行業(yè)發(fā)展壯大的必由之路。大型企業(yè)要依仗品牌和規(guī)模效應,集中企業(yè)資源在主導產(chǎn)品上做強,形成規(guī)模經(jīng)濟,這樣會降低單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本和市場銷售成本。中型企業(yè)要集中優(yōu)勢力量做專做精,如在鋁合金導線、特種導線、電力光纜等,這樣會提高產(chǎn)品附加值和經(jīng)濟運營質(zhì)量。小型企業(yè)盡可能關停并轉,因為這類企業(yè)很難具備較強的市場競爭力。此外,我國地區(qū)發(fā)展部不平衡,要想形成統(tǒng)一規(guī)劃還需要一定的時間,更需要政府、企業(yè)的共同努力。政府要制定相應方針,規(guī)范市場。企業(yè)應該不斷創(chuàng)新,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
(二)注重節(jié)能降耗、加強新材料研究。隨著能源日益緊缺,制造成本的提升,節(jié)能減耗已經(jīng)成為國內(nèi)制造生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向,架空輸電線也不例外。架空輸電線未來的發(fā)展趨向是新工藝、新技術、新材料。運用新工藝、新技術、新材料來降低架空輸電線的能量與材料消耗,同時提高設備的生產(chǎn)率。在導線生產(chǎn)過程中,可以通過提高導線制造集中度、提高生產(chǎn)效率、增加連續(xù)生產(chǎn)時間、改進加熱方式、提高熱交換效率、盡可能利用余熱等方面來降低制造成本。在導線應用的過程中,可以運用復合技術、導線制造技術、導線長期運行性能和工程應用技術等研究新型導線,使架空輸電線更加高效節(jié)能。
(三)提高架空導線技術能級、開進一步提高工藝技術來降低生產(chǎn)成本從而增加工程使用量。一是要提升企業(yè)生產(chǎn)隊伍的產(chǎn)品生產(chǎn)能力,要有一支熟悉運作的專業(yè)隊伍和輸變電工程承包的專業(yè)聯(lián)盟。二是要不僅著眼于生產(chǎn)制造技術與規(guī)模,還應特別注重國際市場競爭能力和輸電工程總承包能力的加強。三是加強對中強度鋁合金、超耐熱鋁合金等新型品種產(chǎn)品研究,以滿足工程使用需求。四是利用新工藝,學習國外先進技術,對架空導線的性能不斷進行改善,使其節(jié)能效果更好。
四、結語
【論文摘要】:電能高效潔凈地生產(chǎn)、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為電力技術的重點領域。
“電力技術是通向可持續(xù)發(fā)展的橋梁”,這個論斷已經(jīng)逐漸成為人們的共識。研究表明,為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,應盡可能把一次能源轉換為電能使用,提高電力在終端能源中的比例。因為,在保證相同的能源服務水平的前提下,使用電力這種優(yōu)質(zhì)能源最清潔、方便,易于控制、效率最高。如果能將大量分散燃用的化石燃料都高效潔凈地轉換為電力使用,人們賴以生存的環(huán)境和生活質(zhì)量就會大大改善。因此,電能高效潔凈地生產(chǎn)、傳輸、儲存、分配和使用的技術將成為電力技術的重點領域。以下將對若干電力前沿技術的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景進行簡單評述。
1.分布式電源
當今的分布式電源主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機(IC)、微型燃氣輪機(Microtur_bines)和各種工程用的燃料電池(FuelCell)。因其具有良好的環(huán)保性能,分布式電源與“小機組”已不是同一概念。
1.1微型燃氣輪機
微型燃氣輪機(MicroTurbine),是功率為幾千瓦至幾十千瓦,轉速為96000r/min,以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機,工作溫度500℃,其發(fā)電效率可達30%。目前國外已進入示范階段。其技術關鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等。可見,電工技術的突破常常取決于材料科學的進步。
1.2燃料電池
燃料電池是直接把燃料的化學能轉換為電能的裝置。它是一種很有發(fā)展前途的潔凈和高效的發(fā)電方式,被稱為21世紀的分布式電源。
1.2.1燃料電池的工作原理
燃料電池的工作原理頗似電解水的逆過程。氫基燃料送入燃料電池的陽極(電源的負極)轉變?yōu)闅潆x子,空氣中的氧氣送入燃料電池的陰極(電源的正極),負氧離子通過2極間離子導電的電解質(zhì)到達陽極與氫離子結合成水,外電路則形成電流。
通常,完整的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池堆、燃料供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統(tǒng)組成。其中,電池堆是核心。低溫燃料電池還應配備燃料改質(zhì)器(又稱為燃料重整器)。高溫燃料電池具有內(nèi)重整功能,無須配備重整器。磷酸型燃料電池(PAFC)是目前技術成熟、已商業(yè)化的燃料電池?,F(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11MW的設備及便攜式250kW等各種設備。第2代燃料電池的溶融碳酸鹽電池(MCFC),工作在高溫(600~700℃)下,重整反應可以在內(nèi)部進行,可用于規(guī)模發(fā)電,現(xiàn)在正在進行兆瓦級的驗證試驗。固體電解質(zhì)燃料電池(SOFC)被稱為第3代燃料電池。由于電解質(zhì)是氧化鋯等固體電解質(zhì),未來可用于煤基燃料發(fā)電。質(zhì)子交換膜燃料電池是最有希望的電動車電源。
1.2.2性能和特點
燃料電池有以下優(yōu)點:(1)有很高的效率,以氫為燃料的燃料電池,理論發(fā)電效率可達100%。熔融碳酸鹽燃料電池,實際效率可達58.4%。通過熱電聯(lián)產(chǎn)或聯(lián)合循環(huán)綜合利用熱能,燃料電池的綜合熱效率可望達到80%以上。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)?;緹o關,小型設備也能得到高效率。(2)處于熱備用狀態(tài),燃料電池跟隨負荷變化的能力非常強,可以在1s內(nèi)跟隨50%的負荷變化。(3)噪音低;可以實現(xiàn)實際上的零排放;省水。(4)安裝周期短,安裝位置靈活,可省去新建輸配電系統(tǒng)。
目前燃料電池大規(guī)模應用的障礙是造價高,在經(jīng)濟性上要與常規(guī)發(fā)電方式競爭尚需時日。
1.2.3技術關鍵和研究課題
燃料電池的技術關鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業(yè)化有關的項目,主要涉及新的電解質(zhì)材料和催化劑。熔融碳酸鹽電池(MCFC)在高溫條件下液體電解質(zhì)的損失和腐蝕滲漏降低了電池的壽命,使MCFC的大型化及實用化受到限制。需要解決電池構成材料的腐蝕;電極細孔構造變化使電池性能下降等問題。固體氧化物燃料電池(SOFC)使用固體電解質(zhì)且工作溫度很高,對構成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學性穩(wěn)定和致密性(不通過氣體)的電解質(zhì),在氧化鋯中加入Y2O3生成釔穩(wěn)定氧化鋯。為了降低工作溫度,應盡可能減少電解質(zhì)薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結法和電化學蒸發(fā)涂層法制備電解質(zhì)薄膜。實用的電解質(zhì)膜的厚度為0.03~0.05mm。比較先進的已達到0.01mm。這樣薄的電解質(zhì)陶瓷材料除應當有足夠的機械強度外,必須具有高度的氣體致密性,否則將喪失燃料電池的性能。燃料極使用鎳鋯等耐熱金屬陶瓷,鎳還用作燃料重整的催化劑,空氣極在運行中處在高溫氧化中,難以使用一般金屬。鉑的穩(wěn)定性好,但費用昂貴,需要尋找替代材料,可用電子導電陶瓷。為了降低工作溫度,另外一個重要的研究方向是尋找低溫的質(zhì)子導電的電解質(zhì)。工作溫度倘若能降低到700℃以下,SOFC的造價就可以大幅度降低。
2.大功率電力電子技術的應用硅片引起的“第
2.1大功率電力電子器件的重大進展
電力電子學(PowerElectronics)的應用已經(jīng)有多年的歷史。電力電子學器件用于電力拖動、變頻調(diào)速、大功率換流已經(jīng)是比較成熟的技術。大功率電子器件(HighPowerElectronics)的快速發(fā)展也引起了電力系統(tǒng)的重大變革,通常稱為硅片引起的第。
近年來,大功率電子器件已經(jīng)廣泛應用于電力的一次系統(tǒng)??煽毓瑁ňчl管)用于高壓直流輸電已經(jīng)有很長的歷史。大功率電子器件應用于靈活的交流輸電(FACTS)、定質(zhì)電力技術(CustomPower)以及新一代直流輸電技術則是近10年的事。新的大功率電力電子器件的研究開發(fā)和應用,將成為電力研究前沿。
2.2靈活交流輸電技術(FACTS)
靈活交流輸電技術是指電力電子技術與現(xiàn)代控制技術結合以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)電壓、參數(shù)(如線路阻抗)、相位角、功率潮流的連續(xù)調(diào)節(jié)控制,從而大幅度提高輸電線路輸送能力和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平,降低輸電損耗。超級秘書網(wǎng)
傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)電力潮流的措施,如機械控制的移相器、帶負荷調(diào)變壓器抽頭、開關投切電容和電感、固定串聯(lián)補償裝置等,只能實現(xiàn)部分穩(wěn)態(tài)潮流的調(diào)節(jié)功能,而且,由于機械開關動作時間長、響應慢,無法適應在暫態(tài)過程中快速靈活連續(xù)調(diào)節(jié)電力潮流、阻尼系統(tǒng)振蕩的要求。因此,電網(wǎng)發(fā)展的需求促進了靈活交流輸電這項新技術的發(fā)展和應用。
在我國最開始的廣播電視系統(tǒng)中,由于轉播的頻道和渠道都比較少,所以廣播電視控制系統(tǒng)也相對比較簡單,僅僅依靠簡單的轉播系統(tǒng)就可以完成廣播電視的正常播出,并且在播放的過程中極少會出現(xiàn)故障問題,即使出現(xiàn)問題,由于系統(tǒng)原理、結構都比較簡單,也能夠在最短的時間內(nèi)將其解決,以保證廣播電視的正常播出。后來,隨著科學技術的不斷發(fā)展以及廣播電視播出頻道的增加和傳播方式多樣化,傳統(tǒng)的廣播電視轉播發(fā)射系統(tǒng)就滿足不了正常轉播需求了,于是衍生出了后來的多頻道播控系統(tǒng)。多頻道播控系統(tǒng)改變了以往的單一系統(tǒng)的單一傳統(tǒng)的轉播模式,而是設立了智能化的總控制系統(tǒng),通過播控系統(tǒng)對多套頻率的節(jié)目進行播控,保證了廣播電視的正常播放,并且由于廣播電視內(nèi)容的增加,一時間極大的豐富了人們的精神文化生活。后來,又經(jīng)過一段時間的發(fā)展,為了能夠使廣播電視播出信號覆蓋范圍更加廣泛,更好地豐富人們的精神文化生活,我國又從國外發(fā)達國家引進了固體化廣播電視發(fā)射設備,通過傳播功率更大更強的廣播電視信號,對廣播電視播出多套節(jié)目進行控制的同時使更多的人能夠收聽和收看到廣播電視節(jié)目,是廣播電視的普及使用范圍得到進一步擴大。但是,由于開始的時候我國引進的急速還不夠成熟,不僅耗費成本巨大,還極為容易發(fā)生問題,嚴重影響了廣播電視系統(tǒng)的正常播放,也加大了廣播電視技術維護工作的難度。而發(fā)展的現(xiàn)在,數(shù)字化技術已經(jīng)成為廣播電視發(fā)展的主流,以往的模擬信號漸漸的都被數(shù)字化技術所取代,并且,廣播電視的監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)以及播放系統(tǒng)都逐漸實現(xiàn)了數(shù)字化建設。同時,廣播電視播放系統(tǒng)數(shù)字化技術的實現(xiàn),也極大的帶動了圖像、信息、聲音等傳輸技術的發(fā)展,使得廣播電視播放功能越來越多,質(zhì)量也越來越好,全面豐富了人們的精神文化生活。
2數(shù)字廣播電視技術維護工作應用的特點
2.1系統(tǒng)越來越復雜
隨著數(shù)字化廣播電視播放技術的實現(xiàn),廣播電視節(jié)目的數(shù)量和頻道一直在不斷的增加,而為了保證對所有的頻道和節(jié)目進行靈活控制,保證廣播電視節(jié)目播放的穩(wěn)定性和安全性,數(shù)字化廣播電視播放系統(tǒng)也跟著不斷地改革和更新,導致系統(tǒng)變得越來越復雜,極大的增加了系統(tǒng)維護的工作難度。
2.2系統(tǒng)傳輸容量不斷擴大
自從進入二十一世紀以來,科學技術就一直在飛速發(fā)展,各行各業(yè)的技術也跟著不斷進行提升,而廣播電視播放技術同樣如此,播放系統(tǒng)的播放手段一天比一天先進,數(shù)字壓縮量和系統(tǒng)傳輸容量越來越大,于是,對廣播電視播放系統(tǒng)的精細化要求也越來越高。
2.3廣播電視播放系統(tǒng)實現(xiàn)信息化和智能化
二十一世紀是一個信息化時代,也是一個互聯(lián)網(wǎng)技術全面普及的時代,在這種時展形勢的帶動之下,廣播電視信號的傳輸也逐漸的實現(xiàn)了信息化和智能化。所以,為了能夠迎合廣播電視播放技術的發(fā)展,在數(shù)字廣播電視技術維護工作中應用的維護系統(tǒng)也應該逐漸實現(xiàn)信息化和智能化。
2.4提升數(shù)字廣播電視傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性
雖然廣播電視播放系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)字信息化,播放和傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性也得到了有效提升,但是,非法入侵信號以及外來干擾風險也跟著有了大幅度的增加,所以,在日常的維護工作中,維護人員除了要重視對系統(tǒng)的維護和檢修工作之外,還要對來自外界的非法入侵和干擾進行嚴格監(jiān)控,以全面提升數(shù)字廣播電視傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
2.5保證設備安全和播放安全
想要有效保證廣播電視信號傳輸安全以及設備運行安全,首先就要保證設備和播放的安全性。因此,在數(shù)字廣播電視技術維護工作中,除了對播放系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)進行維護和檢修之外,還要保證設備運行的安全性以及廣播電視播放系統(tǒng)運行的安全性,避免在廣播電視播放過程中發(fā)生安全事故,影響廣播電視播放的穩(wěn)定性和安全性。
3數(shù)字廣播電視技術維護工作應用對策
3.1明確設備和系統(tǒng)工作原理,及時有效解決故障
想要做好數(shù)字廣播電視技術的維護工作,首先就要對數(shù)字廣播電視播放的設備以及播放系統(tǒng)的工作原理進行詳細了解,一旦數(shù)字廣播電視播放真的出現(xiàn)問題,盡可能保證在第一時間找到故障所在,并對故障進行有效解決,降低停播率,最大限度的降低對人們精神文化生活影響。通常情況下,在對故障進行檢查的過程中,首先要根據(jù)電路運行以及數(shù)字技術的特點,在結合設備以及播放系統(tǒng)運行原理的基礎上對故障發(fā)生的部位進行初步判斷。然后,再利用專業(yè)的設備儀器對故障進行詳細的檢測,確定故障發(fā)生的位置并對故障進行合理解決。
3.2對設備和系統(tǒng)進行定期檢修
跟所有系統(tǒng)的維護工作一樣,對數(shù)字廣播電視播放設備以及播放系統(tǒng)進行定期檢修具有十分重要的影響作用。尤其是對于一些比較容易受到損害,比較容易受到溫度影響的設備和元件的維護,更是會直接關系到廣播電視播放系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性,以及故障發(fā)生的頻率。所以,在對數(shù)字廣播電視技術進行維護的工作中,一定要做好設備和系統(tǒng)的定期檢查工作,以此來降低故障發(fā)生的可能性,把隱患消除在萌芽狀態(tài),對數(shù)字廣播電視播放設備和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行形成更好的保障。
3.3對設備以及系統(tǒng)運行狀態(tài)和所發(fā)生故障進行詳細記錄
在日常的維護工作中,一定要做好設備以及系統(tǒng)運行狀態(tài)和所發(fā)生故障的記錄,這樣就使維護工作人員可以對設備以及系統(tǒng)運行特點進行詳細了解,有針對性的做好設備和系統(tǒng)的維護工作。如此一來,當維護工作人員能夠對設備的運行狀態(tài)以及經(jīng)常發(fā)生的故障擁有一個詳細的了解之后,一旦出現(xiàn)故障,維護人員就可以第一時間對故障發(fā)生的位置進行初步確定。并且,在遇到相同故障的情況下,維護工作人員就可以在參考紀律檔案的基礎上及時發(fā)現(xiàn)問題,合理排除故障,更好的保障廣播電視節(jié)目播放的穩(wěn)定性和可靠性。
3.4加強自身學習,提高工作能力
隨著科學技術的不斷發(fā)展,數(shù)字廣播電視播放技術也在不停的改革和更新,作為維護工作人員,如果不能夠通過學習和總結來提高自身的工作能力,就會因為自身能力所限而滿足不了數(shù)字廣播電視維護工作需求,進而導致廣播電視不能夠穩(wěn)定、可靠進行播放。所以,在日常的維護工作中,維護人員一定做好通過對每一種故障出現(xiàn)以及解決情況的記錄,并對其進行不斷摸索和學習,提高自身的工作能力,一旦日后發(fā)生相同或者是相似的問題,能夠在最短的時間內(nèi)進行合理解決。除此之外,維護人員還要加強自身的學習,了解最新最先進的數(shù)字廣播電視播放系統(tǒng)的工作原理,學習最高效的維護管理方法,并通過不斷的實踐和總結對所學知識和技術進行驗證和鞏固,最終實現(xiàn)能夠完美勝任數(shù)字廣播電視技術維護工作的目標。
4結束語
(一)配電電壓驟然下降電力系統(tǒng)在運行的過程中,由于電壓和電流頻率偏差和既定的標準有一定的差距,會造成電力系統(tǒng)的損壞,從而最終影響到電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。電壓驟降是指在持續(xù)的時間之內(nèi)電壓的有效值突然降低。產(chǎn)生電壓突然驟降的主要原因主要有荷載突然增大、大型的電機啟動、沖擊性負荷的投切和電力系統(tǒng)突然出現(xiàn)故障等。電壓驟降對用電設備的正常運行會產(chǎn)生很大的影響,嚴重了會造成用電設備的損壞。比如,導變頻調(diào)速設備如果出現(xiàn)跳閘的話,就有可能使得計算機發(fā)生紊亂的現(xiàn)象。電壓驟升是指在一定的時間內(nèi),電壓突然增加的現(xiàn)象。造成電壓驟升的原因很多,一般主要是由于負荷突然降低或者電力系統(tǒng)突然出現(xiàn)故障所引發(fā)的。電壓驟升一般不很常見,但它造成的損壞往往會更大。如果電壓驟升超過60秒的話,就成了過壓,這樣很容易造成用電設備的損壞或者引發(fā)火災等大型事故。
(二)配電電壓突然發(fā)生中斷電壓瞬間中斷主要是指在二分之一周期內(nèi)到3秒之間,電力由于某種原因突然中斷。中斷的可分為短時中時以及長時,短時中時一般持續(xù)3—60s,長時大約會持續(xù)1分鐘左右。電壓的瞬時中斷會中斷一些企業(yè)的生產(chǎn)流程,比如一些大型的石化企業(yè)以及制造業(yè)等。如果出現(xiàn)瞬時中斷,那么就會造成大量的材料浪費,進而給企業(yè)增加不小的生產(chǎn)成本。
(三)瞬時脈沖現(xiàn)象瞬時脈沖現(xiàn)象對于高精密儀器的影響非常大。它出現(xiàn)的主要原因由于電力供應不足導致的。瞬時脈沖是指在極為短暫的時間里,電壓或者電流突然出現(xiàn)增高的現(xiàn)象。瞬時脈沖持續(xù)的時間一般很短,雖然如此,但這在極短的時間里,電壓或者電流的變化率是非常大的。這種變化率對精密儀器的沖擊是非常嚴重的。精密儀器對電壓電流是很敏感的,如果遭受瞬時脈沖,那么精密儀器很容易被損壞。因此,瞬時脈沖也是評價電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的一個很重要的指標。
二、定制電力技術及其應用分析探討
針對當前配電側電能質(zhì)量出現(xiàn)的問題,依靠現(xiàn)代電子技術以及現(xiàn)代控制技術,定制電力技術應運而生。下面對定制電力技術及其應用進行詳細的分析。
(一)定制電力技術和傳統(tǒng)的做法相比較,定制電力技術主要是從用戶的角度出發(fā)的,以用戶所能感受到的影響為依據(jù),同時還從電能的可靠性以及供電質(zhì)量兩個方面進行考慮。定制電力技術依靠現(xiàn)代電力電子技術以及現(xiàn)代控制技術科計算機技術,將它們應用到配電系統(tǒng)中去,從而形成了電能質(zhì)量補償控制設備。它對消除電壓波動以及供電短路等現(xiàn)象具有非常重要的作用,大大提升了供電的可靠性以及電能的質(zhì)量。定制電力技術對用戶的電力設備也有很高的要求,要求用戶方能夠對配電系統(tǒng)的運行狀態(tài)做出實時的反應,同時能夠快速的把電能質(zhì)量調(diào)整到所需要的程度上,這就需要使用專業(yè)的固態(tài)開關來確保用戶電力裝置快速動作。當前,伴隨著GTO等大功率開關器件應用逐漸普及,制造成本也在不斷的下降,這就使得定制電力技術在電力系統(tǒng)中的應用逐漸的普遍化。除此之外,微機控制技術、數(shù)字信號處理技術以及光纖通信技術等也隨著社會的發(fā)展而逐漸走向成熟,這也為定制電力技術的實施奠定了技術上的基礎。
(二)定制電力技術在配電側電能質(zhì)量中的應用使用傳統(tǒng)的方法來提升配電側電能質(zhì)量的方法主要是調(diào)壓以及局部并聯(lián)電容器等方法。這些方法的優(yōu)點在于比較簡便快捷,同時也存在著無法克服的缺點,比如傳統(tǒng)的調(diào)壓不能克服變壓器運行不穩(wěn)定的問題以及局部并聯(lián)電容器所使用的范圍比較有限等。使用定制電力技術能夠有效的克服上面的幾個問題。
1、備用的儲能設備所謂的備用儲能設備就是指備用電源,它可以在電力系統(tǒng)供電無法滿足用電需求的情況下,對用戶進行供電。備用儲能設備主要包含靜態(tài)電源切換開關、儲能模塊以及交流器模塊等。
2、靜態(tài)切換開關設備的應用靜態(tài)切換開關設備是依據(jù)切換開關的原理而產(chǎn)生的,這種靜態(tài)切換開關設備的主要功能在于確保重要的負荷不受到外在因素的影響,從而可以非常有效的把負荷從出現(xiàn)故障的電路上切換到備用的電路上面來。這種開關的優(yōu)點在于可以確保主電源以及備用電源一直都是出于一個工作狀態(tài)上面,這種靜態(tài)切換開關是一種比較特殊的機械切換開關,它能夠使得在正常運行的狀態(tài)下主電源工作出于正常的狀態(tài),而替換電源是處于備用狀態(tài)的。如果需要用到備用電源,替換電源就會成為主電源,原來的主電源就處于備用電源的狀態(tài)。較差電流的產(chǎn)生與否主要取決于電壓水平以及相位的狀態(tài)。
3、靜態(tài)串聯(lián)補償器的應用靜態(tài)串聯(lián)補償器作為使用非常廣泛的一種定制電力技術,其設計的主要目標是為了解決電壓驟降以及電壓驟斷現(xiàn)象,它使用的是串聯(lián)的方式,可以在配電主電路器上直接應用,進而保持供電的持續(xù)性和穩(wěn)定性。除上面的功能之外,靜態(tài)串聯(lián)補償器還可以用做備用的補償器,從而確保電力系統(tǒng)一直處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。然而,靜態(tài)串聯(lián)補償器也有其弱點,就是工作的范圍比較小,只能在電壓突然下降50%的情況下使用。如果電力系統(tǒng)的電壓發(fā)生變化,那么靜態(tài)串聯(lián)補償器可以向電力系統(tǒng)注入電壓,從而保證電壓不出現(xiàn)波動的情況。因此,與傳統(tǒng)的補償方式相比較的話,靜態(tài)串聯(lián)補償器的效率是非常高的。
4、靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)器的應用和傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)器相比,靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)器能夠在很短的時間對對電壓進行校正,同時可以實現(xiàn)50%以上電壓由于驟降而得到的補償。其內(nèi)部使用了諧波消除設備,所以不會出現(xiàn)諧波污染問題。另外,在電壓處于額定電壓之下的時候,靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)器能夠實現(xiàn)從供電側系統(tǒng)向配電側系統(tǒng)進行電能的補充。
三、結束語
1.網(wǎng)絡課件
網(wǎng)絡課件是電工技術與電子技術網(wǎng)絡系統(tǒng)的自主學習型課件,其通過利用網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫管理技術以及多媒體技術,將動畫演示、例題、案例等以知識單元的形式展現(xiàn)在該模塊中。該網(wǎng)絡系統(tǒng)中時,通過相應的教學目標,準確的了解該章教學的學習要求以及教學重點和難點,再通過和課程教學相配套的應用超文本語言HTML制作相應的網(wǎng)頁式課件,將課堂中講授的知識以及其他相關的內(nèi)容加載到網(wǎng)絡課件中,當學生進入到該網(wǎng)絡系統(tǒng)中時,實現(xiàn)了在教師的指導下的學生自主學習的教學模式。此外,通過交互動能,網(wǎng)絡課件中還根據(jù)教學中的疑難點以及關鍵點進行多種形式的解析,保證不同認知水平以及不同層次的學生都能夠正確的理解和掌握網(wǎng)絡課件中的內(nèi)容。
2.網(wǎng)絡輔導
網(wǎng)絡輔導系統(tǒng)是針對學生復習課堂講述的知識點、解答學生疑問以及監(jiān)測學生自身的學習成果而設計的,該系統(tǒng)中的教學內(nèi)容可以分為電工技術和電子技術兩個方面,其中包含了20個學習單元,并且每一個單元中都包含了該單元的學習目標、學習難點、學習重點、學習方法、例題練習、問題解析等內(nèi)容,該輔助系統(tǒng)中涉及的內(nèi)容全部都是電工技術與電子技術教學中多年的學習重點與教學難點,通過總結各方面的經(jīng)驗與知識點,對相應的難點以及問題提出了相應的解析方法,引導和啟發(fā)學生進行學習,進一步的強化對教學內(nèi)容的掌握和理解。
3.課件點播
在電工技術與電子技術網(wǎng)絡系統(tǒng)中,在可能網(wǎng)絡教學以及多媒體教學的基礎上,通過利用網(wǎng)絡技術和多媒體技術,將攝制的教師江河的電子教案、音頻信息、視頻信息等轉化成同步的視頻課件,然后將這些課件傳輸?shù)骄W(wǎng)絡中,學生們通過登錄該網(wǎng)絡系統(tǒng),就能夠點播相應的課件,這種供學生隨時點播的網(wǎng)絡課件,使學生如同在教室中聆聽教師的教誨,達到相應的教學效果。
4.模擬實驗
電工技術與電子技術網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的模擬實驗,是通過借助計算機技術模擬軟件,以一種模擬的空間來模擬現(xiàn)實中的實驗環(huán)境,通過在網(wǎng)絡環(huán)境中演示實驗的整個過程,能夠緊緊的抓住學生的眼球,提高學生學習實驗的興趣,并且在演示的過程中將試驗的理論、概念、重點以及難點等都標注出來,方便學生能夠準確的掌握實驗教學的所有內(nèi)容,這種模擬實驗能夠定量的分析電力以及系統(tǒng)的性能,加深學生對相關實驗內(nèi)容的理解。
5.在線檢測
在電工技術與電子技術網(wǎng)絡教學系統(tǒng)中,還設置有在線自測題庫,通過ASP技術管理相應的測試題庫,該測試題庫中包含了電工技術與電子技術的所有教學內(nèi)容,測試題目的難度分為高級、中級、初級三個部分,由學生根據(jù)自己的實際水平,選擇合適的測試題目,ASP技術能夠根據(jù)學生選擇的項目,實現(xiàn)對測試題目的快速組合,并且其還具有自動批閱以及分析問題的功能,當測試結束后,該系統(tǒng)能夠自動的將試題的測試結果,其中包含測試的時間、試題的正確率、答題率以及測試的最終結果,然后將正確的答案以及答案的解析提供給學生,幫助學生加深對測試內(nèi)容的;理解和記憶。
二、結束語
一、電力電子技術的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展方向,是從以低頻技術處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。
1、整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導體廠家就是那時的產(chǎn)物。
2、逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關鍵技術是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)?。這時的電力電子技術已經(jīng)能夠實現(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
3、變頻器時代
進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展奠定了基礎。將集成電路技術的精細加工技術和高壓大電流技術有機結合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術不斷向高頻化發(fā)展,為用電設備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術基礎。
二、電力電子技術的應用
1、一般工業(yè)
工業(yè)中大量應用各種交直流電動機。直流電動機有良好的調(diào)速性能,給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置。近年來,由于電力電子變頻技術的迅速發(fā)展,使得交流電機的調(diào)速性能可與直流電機相媲美,交流調(diào)速技術大量應用并占據(jù)主導地位。大至數(shù)千kW的各種軋鋼機,小到幾百W的數(shù)控機床的伺服電機,以及礦山牽引等場合都廣泛采用電力電子交直流調(diào)速技術。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風機等近年來也采用了變頻裝置,以達到節(jié)能的目的。還有些不調(diào)速的電機為了避免起動時的電流沖擊而采用了軟起動裝置,這種軟起動裝置也是電力電子裝置。電化學工業(yè)大量使用直流電源,電解鋁、電解食鹽水等都需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。電力電子技術還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合。
2、交通運輸
電氣化鐵道中廣泛采用電力電子技術。電氣機車中的直流機車中采用整流裝置,交流機車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中,電力電子技術更是一項關鍵技術。除牽引電機傳動外,車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術。電動汽車的電機靠電力電子裝置進行電力變換和驅動控制,其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機,它們也要靠變頻器和斬波器驅動并控制。飛機、船舶需要很多不同要求的電源,因此航空和航海都離不開電力電子技術。如果把電梯也算做交通運輸,那么它也需要電力電子技術。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng),而近年來交流變頻調(diào)速已成為主流。3、電力系統(tǒng)
電力電子技術在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應用。據(jù)估計,發(fā)達國家在用戶最終使用的電能中,有60%以上的電能至少經(jīng)過一次以上電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進程中,電力電子技術是關鍵技術之一??梢院敛豢鋸埖卣f,如果離開電力電子技術,電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化就是不可想象的。直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢,其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置。近年發(fā)展起來的柔流輸電(FACTS)也是依靠電力電子裝置才得以實現(xiàn)的。無功補償和諧波抑制對電力系統(tǒng)有重要的意義。晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器(TSC)都是重要的無功補償裝置。近年來出現(xiàn)的靜止無功發(fā)生器(SVG)、有源電力濾波器(APF)等新型電力電子裝置具有更為優(yōu)越的無功功率和諧波補償?shù)男阅?。在配電網(wǎng)系統(tǒng),電力電子裝置還可用于防止電網(wǎng)瞬時停電、瞬時電壓跌落、閃變等,以進行電能質(zhì)量控制,改善供電質(zhì)量。
在變電所中,給操作系統(tǒng)提供可靠的交直流操作電源,給蓄電池充電等都需要電力電子裝置。
4、電子裝置用電源
各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設備中的程控交換機所用的直流電源以前用晶閘管整流電源,現(xiàn)在已改為采用全控型器件的高頻開關電源。大型計算機所需的工作電源、微型計算機內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關電源。在各種電子裝置中,以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電,由于高頻開關電源體積小、重量輕、效率高,現(xiàn)在已逐漸取代了線性電源。因為各種信息技術裝置都需要電力電子裝置提供電源,所以可以說信息電子技術離不開電力電子技術。
5、家用電器
照明在家用電器中占有十分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源,通常被稱為“節(jié)能燈”,它正在逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈。變頻空調(diào)器是家用電器中應用電力電子技術的典型例子。電視機、音響設備、家用計算機等電子設備的電源部分也都需要電力電子技術。此外,有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應用了電力電子技術。電力電子技術廣泛用于家用電器使得它和我們的生活變得十分貼近。
6、其他
1.1煤礦機電安裝技術
煤礦機電安裝的主要發(fā)展方向是機電安裝技術的創(chuàng)新。隨著煤礦開采的大型機械化,采用先進的機電安裝技術是科學發(fā)展的需要,也是煤礦機電安裝創(chuàng)新的主要路徑?!翱茖W技術是第一生產(chǎn)力”,煤礦機電設備采用大量新工藝、新材料和新技術的狀態(tài)下,煤礦機電安裝技術的創(chuàng)新必須選用先進的機電安裝技術,用現(xiàn)代化的技術含量高的安裝手段代替落后的、傳統(tǒng)的安裝手段。
1.2提高專業(yè)人員的素質(zhì)
煤礦機電安裝創(chuàng)新的命運取決施工技術人員,煤礦機電安裝技術取決于高素質(zhì)的施工人員。高素質(zhì)的施工技術人員和施工人員的配合決定著煤礦機電安裝創(chuàng)新的成敗。因此,具備深厚專業(yè)知識的施工技術人員和施工人員是煤礦機電安裝創(chuàng)新動力的源泉。所以,有必要全面提高施工技術人員和施工人員的綜合文化素質(zhì)。理論與實際相結合,為煤礦機電安裝獲取更大的發(fā)展空間,最終在煤礦安裝技術領域達到先進國家水平。
1.3煤礦機電安裝技術管理創(chuàng)新
煤礦的實際操作中,個別礦井因礦井種種原因,很多實際操作與原有理論并不相符合,在實際操作過程中要采用相應措施,最終達到煤礦管理創(chuàng)新。同時也適應煤礦機電安裝企業(yè)政策法律環(huán)境、新技術采用、市場變化、新材料的更新?lián)Q代、新裝備的大量應用等客觀實際。為建立完善的、科學的現(xiàn)代化的煤礦機電安裝制度,需要在煤礦機電安裝的質(zhì)量管理、成本管理、安全管理、施工工期的管理和控制等全過程實現(xiàn)整體的創(chuàng)新,落實創(chuàng)新責任制,在煤礦機電安裝企業(yè)內(nèi)部大力營造創(chuàng)新的規(guī)范化、制度化、經(jīng)?;⒎諊?,使煤礦企業(yè)機電安裝保持活力。
1.4提高煤礦機電安裝技術水平
機電安裝的未來發(fā)展趨勢取決于安裝技術水平的高低。煤礦機電安裝的技術水平主導著煤礦企業(yè)的創(chuàng)新水平。在提高煤礦機電安裝技術水平上采取相應措施,建立獎罰機制,促進作業(yè)人員不斷提高煤礦機電安裝技術水平,煤礦機電安裝技術水平才能不斷提高,將創(chuàng)新進行到底。
1.5煤礦機電安裝中存在的問題
1.5.1工程設計不合理
工程的設計決定著施工的進度與難度、機電設備是否正常運作以及整個機電安裝工程的費用,起著主導作用。目前,一些煤礦機電安裝工程的設計往往不夠合理,沒有起到效益最大化,從而造成設備與材料的使用不得當,增加工程的造價。甚至有的設計還缺乏可行性,所以就很難根據(jù)設計進行施工,影響到煤礦的正常生產(chǎn),造成理論與實際不符。
1.5.2施工質(zhì)量及管理的控制不足
在復雜的機電安裝施工過程中,影響安全、質(zhì)量的因素很多。因此,要建立健全完善的管理體系,保證機電安裝工程中人員安全、質(zhì)量可靠,管理人員必須按章指揮,提高施工操作人員自身安全意識及技術素質(zhì)。加強施工方法和原材料的質(zhì)量管理,施工工序要符合規(guī)程制度。然而,一些煤礦存在機電安裝工程的管理人員管理意識弱,專業(yè)能力不足,安全意識薄弱存在經(jīng)驗主義。因專業(yè)知識的薄弱,而難以發(fā)現(xiàn)一些不規(guī)范的作業(yè)人員,使工程存在較大的隱患,由此常常造成機電設備事故,更甚造成人員傷亡,難以保證煤礦安全生產(chǎn)。
1.5.3施工技術落后
在技術上出現(xiàn)的問題比較多,落后的施工技術與方案的,直接影響著工程質(zhì)量及進度?,F(xiàn)代的煤礦機電安裝工序較復雜,安裝工程發(fā)展速度較快,相對落后的施工單位,已經(jīng)滿足不了工程的需要,往往造成安裝工程的施工方法不規(guī)范、錯誤操作裝備機電設備等問題,導致機電設備的損壞增加維修量及工程質(zhì)量不達標,為煤礦安全生產(chǎn)埋下重大隱患。
1.5.4機電設備安裝的錯誤操作
施工現(xiàn)場的機電設備安裝普遍存在不按出廠說明書規(guī)定的承載能力、使用條件、技術性能和相關規(guī)程的有關規(guī)定作業(yè),使用極不合理,超載作業(yè)或更改使用范圍,安全裝置出現(xiàn)問題,不定期檢測的相關儀表等經(jīng)常出現(xiàn)問題,常常引起機電設備事故的發(fā)生。
2煤礦機電管理技術創(chuàng)新
2.1煤礦機電設備設施質(zhì)量的管理
煤礦機電技術基礎管理要有規(guī)范性、科學性、有序性。煤礦機電設備設施正式使用前,按照相關的規(guī)定對其應用數(shù)據(jù)作系統(tǒng)的統(tǒng)計,對使用前的機電設備進行多次調(diào)試,保證使用時不出現(xiàn)問題,達到基礎管理規(guī)范化。管理是煤礦機電技術的主體,為此,有必要加強管理人員的專業(yè)技能和專業(yè)素質(zhì)及其服務理念,最終達到煤礦生產(chǎn)的安全、高產(chǎn)、高效。煤礦機電設備安裝實施都要根據(jù)實際的生產(chǎn)情況進行相應的籌劃,計劃出有序、合理的方案進行安裝,達到生產(chǎn)效益最大化,確保投入成本的合理性,充分發(fā)揮煤礦機電設備設施的功能,保障人員、設備安全?,F(xiàn)代化礦井機電設備是主要勞動力,管理人員要認真負責的把好設備質(zhì)量關,仔細檢查進入礦井的新型設備,在購買設備或者更換零件的時候,拒絕貪圖小便宜而選擇規(guī)模較小,質(zhì)量差及信譽無法保障的廠家,首選信譽度高的生產(chǎn)機構,尤其是采購一些重要設備,更要嚴把入礦前質(zhì)量關,確保設備符合本區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)需要,確保設備正常運作。
2.2培養(yǎng)專業(yè)人才的素質(zhì)
定期對專業(yè)職工進行再教育,強化各崗位的職工素質(zhì)。將較高專業(yè)理論水平和豐富實踐經(jīng)驗的機電技術人才安排在重點崗位上。在培養(yǎng)機電技術人才時,培訓形式可采用理論學習基礎與員工實踐經(jīng)驗相互交流,繼而現(xiàn)場操作,做到理論學習、實驗講解與案例分析相結合的學習方式,其方式能夠明顯提高培訓的效果。注重培養(yǎng)優(yōu)秀人才。目前各個市場中人才的競爭非常的激烈,人才才是一個企業(yè)不斷發(fā)展的動力源泉,才是提高企業(yè)效益的重要基礎,因此領導者必須重視對人才的培養(yǎng),注重人才隊伍的建立,重視對員工的尊重,不僅為員工提供良好的工作氛圍,還要關心員工的個人生活,盡力解決其在生活中遇到的問題,從而有效的激發(fā)員工的工作熱情!另外,每個員工也有著不同程度的學習能力,對那些創(chuàng)新意識強"學習能力高的員工作為重點培養(yǎng)對象,要知道,不可能所有的員工都能成為一個獨當一面的優(yōu)秀人才,領導者要做的就是從中挑選有潛力的員工進行特殊的培訓方式,從而不斷加強其專業(yè)能力和專業(yè)素養(yǎng),不斷完善自身。
2.3提高信息化管理水平
改善職工的工作、學習、生活,完善職工的辦公室、學習室,為職工配備相關的書籍。為專業(yè)技術人員配備電腦、打印機等學習、工作用品,實現(xiàn)辦公信息化。
3煤礦自動化產(chǎn)品發(fā)展研究
現(xiàn)代煤礦自動化產(chǎn)品擁有很多種類的傳感器,對煤礦生產(chǎn)作業(yè)執(zhí)行實時監(jiān)控。利用高精度的傳感器是現(xiàn)代煤礦自動化產(chǎn)品的主要特征,并且有很高的穩(wěn)定性、可靠性和耐久性,采集的數(shù)據(jù)信息真實可靠。隨著當前科學技術的不斷進步,傳感器的種類越來越多,各種傳感器配合起來對周圍環(huán)境的進行監(jiān)控能夠準確的預防礦井災害,確保礦井安全生產(chǎn)。
4煤礦自動化產(chǎn)品的發(fā)展趨勢
在飛速發(fā)展的機電技術、計算機技術以及通信技術中,煤礦自動化產(chǎn)品的高科技含量不斷提高,我國與先進技術國家相比,我國煤礦自動化產(chǎn)品的技術含量低下,沒有較強的市場競爭力,發(fā)展煤礦自動化產(chǎn)品已勢在必行。
4.1處理能力不斷加強
隨著當前計算機科技不斷的超越及硅電子技術的發(fā)展,計算機處理的速度越來越快,必須接受新事物,適應新環(huán)境的同時確保設備的正常功能。
4.2獨有化的通信方式
在設計煤礦自動化產(chǎn)品的過程中,結合煤礦實際情況,根據(jù)煤礦生產(chǎn)需要,既要保證穩(wěn)定性的同時,又要保證其傳輸速度。
4.3產(chǎn)品的可靠性
產(chǎn)品的接口處和機械部分尋求突破。
4.4規(guī)范自動化產(chǎn)品
自動化產(chǎn)品的發(fā)展過程中,需建立起煤礦自動化產(chǎn)業(yè)的標準。
4.5煤礦自動化產(chǎn)品的智能化水平需提高
在礦井控制程序方面,要充分結合礦井實際環(huán)境,根據(jù)獲取各項環(huán)境的準確參數(shù),判斷設備的運轉狀態(tài),并在設備最良好的工作狀態(tài)下,采集各項數(shù)據(jù)進行全面的分析和運算,準確地進行故障方面的預測。
4.6傳感器的研發(fā)
煤礦生產(chǎn)作業(yè)具有產(chǎn)生各種有毒、有害氣體的特性,結合這些特點,研發(fā)出煤礦生產(chǎn)所需的傳感器。
4.7新科學技術在煤礦自動化產(chǎn)品中的應用
當前,紅外方面、光纖方面、雷達方面以及煤礦機電一體化方面的新技術已涉及到先進煤礦,煤礦自動化產(chǎn)品應用這些先進的技術有很明顯的效果,但有些不能很好地被應用,強行與煤礦自動化產(chǎn)品結合會適得其反,經(jīng)濟效益降低,對煤礦實際生產(chǎn)作業(yè)的貢獻度微乎其微。
5結語
前導0計數(shù)器電路實現(xiàn)的功能:從數(shù)據(jù)的高位往低位計算連續(xù)0的個數(shù),若出現(xiàn)1,則停止計數(shù).
1.1設計理論本文設計一個108位前導0計數(shù)器電路,采用2位分組的并行計數(shù)算法,電路設計原理如下:如圖2所示,前導0計數(shù)電路將數(shù)據(jù)位寬平分為高半位和低半位兩個部分,然后分別對兩部分前導0個數(shù)進行計算,在下一級計數(shù)邏輯對上面兩個計數(shù)器結果進行匯總.當n=2時,相當于4位前導0計數(shù)電路;當n>2時,相當于2n位前導0計數(shù)電路.
1.24位前導0電路設計如圖3所示,Count[1:0]可以表示Data[3:0]不全為0時前導0個數(shù);當Data[3:0]全為0時,前導0的個數(shù)為4,Count[1:0]最多也只能表示3,因此需要Z信號作為Count的拓展位[4].當Data[3:0]全為0時,前導0個數(shù)是4,拓展位Z=1,count[1:0]=2′b00,Z與Count[1:0]組成3位二進制計數(shù)值,為3′b100,正好可以表示Data[3:0]全為0時前導0的個數(shù)4.
1.38位前導0電路設計8位前導0電路是在兩個4位前導0得出的計數(shù)結果后再做一次選擇,對前面兩個4位前導0的計數(shù)結果進行匯總.8位前導0的電路結構如圖4所示.圖4中,左上方電路計算高4位前導0個數(shù),右上方電路計算低4位前導0個數(shù).當高4位全為0時,則需將高4位前導0個數(shù)與低4位前導0個數(shù)相加;當高4位不全為0,則只需輸出高4位前導0個數(shù)即可.當Data[7:0]不全為0,Count[2:0]即可表示前導0的個數(shù);當Data[7:0]全為0,則Count[2:0]=3’b0,Z=1,構成二進制1000可以表示成8個0.從8位前導0電路結構,再結合4位前導0電路結構,由此找出前導0電路設計規(guī)律,為108位前導0電路設計提供結構的拓展.將8位前導0電路結構進行模塊層次化,如圖5所示.圖5所示,淺灰色模塊(四端口模塊)是1個NR2D和1個INVD,深灰色模塊(三端口模塊)是1個AN2D,上一級的白色模塊是3個MUX2D,下一級白色模塊(五端口模塊)是5個MUX2D.在大位寬前導0電路設計中,每向下增加一級模塊,模塊的個數(shù)就會增加一倍,白色模塊的MUX2D就會增加2個,淺灰色和深灰色模塊的邏輯單元不變.
1.4108前導0電路設計將64位、32位和12位這三個前導0電路進行拼接,組成的108位前導0電路結構如圖6所示.如圖6所示,從上到下分別是第一級模塊、第二級模塊、第三級模塊、第四級模塊、第五級模塊、第六級模塊、第七級模塊.各個模塊的內(nèi)部邏輯電路如圖7所示,其中白色模塊n(n≥2)是指模塊的級數(shù)。
2電路優(yōu)化
2.1Z信號樹邏輯優(yōu)化圖6中深灰色模塊(三端口模塊)是Z信號樹邏輯模塊,Z信號樹經(jīng)過優(yōu)化之后如圖8所示.
2.2Count樹邏輯優(yōu)化圖6中白色模塊(五端口模塊)構成Count樹,Count樹由MUX2D邏輯單元構成.由于MUX2D標準單元存在傳輸管,導致標準單元延時大,以及單元驅動能力弱的情況[5].因此需要將傳輸管邏輯單元優(yōu)化成速度快、穩(wěn)定性好的CMOS互補邏輯單元。將MUX2D傳輸管邏輯單元通過邏輯換算,使之成為互補的CMOS邏輯單元,可以有效提高Count樹的計算速度和穩(wěn)定性.根據(jù)Count樹中白色模塊(五端口模塊)所處的模塊級數(shù),分奇偶兩種情況分別進行邏輯換算和重組,優(yōu)化之后的邏輯結構如圖9所示.從圖9發(fā)現(xiàn),優(yōu)化后的邏輯電路中有反相器存在,并且隨著模塊級數(shù)增加,反相器個數(shù)也在增加.因此有必要將反相器提取出來,以一個大尺寸的反相器來代替這些分散的反相器,這樣既可以滿足驅動的需要,也可以用來減少面積.于是進一步優(yōu)化之后的電路結構如圖10所示.
2.3單元尺寸優(yōu)化在同一級有關聯(lián)的相鄰兩個模塊,由于扇出不同造成負載不一樣,因而不同模塊內(nèi)部單元尺寸的調(diào)整順序也不一樣.108位前導0電路邏輯單元尺寸調(diào)整的順序如圖11所示.從圖11可以看出,首先優(yōu)化第1條路徑的尺寸,按照阿拉伯數(shù)字依次增大的順序,依次進行不同路徑的模塊單元尺寸調(diào)整,最后優(yōu)化第13條路徑.每條路徑都是順著箭頭的方向,對各個模塊依次進行單元尺寸的調(diào)整.
3性能比較
在108位前導0電路設計完成過后,提取電路設計的網(wǎng)表進行PT分析,通過PT分析獲得到時序和面積結果.然后分別與傳統(tǒng)前導0計數(shù)器的RTL級代碼[6]進行DC綜合的結果,以及8位分組的RTL級代碼進行DC綜合的結果進行比較,如表1所示.通過比較發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)前導0的RTL級代碼進行DC綜合的時序和面積都太大,相對而言8位分組前導0的RTL級代碼進行DC綜合的時序卻要比它要好得多,這也是當前一直使用8位分組前導0的RTL級代碼的原因.然而本文設計的2位分組的108位前導0電路,進行PT分析的時序比8位分組DC綜合的時序少了19%,但面積卻比8位分組的差了20%.由于計數(shù)器的運算速度對浮點加法的運算是至關重要的,在面積相差不大的情況下這個電路設計仍然是非常成功的.
4結束語
隨著人們對工業(yè)加工精度和復雜度的要求提高,對加工設備的性能要求也越來越高。20世紀以來,各國紛紛發(fā)展數(shù)控加工技術,以解決復雜件的加工問題,比如對曲面配合件的加工。
1.1國內(nèi)現(xiàn)狀
2003年開始,中國就成了全球最大的機床消費國,也是世界上最大的數(shù)控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數(shù)控化率,國家十一五科技發(fā)展規(guī)劃也明確提出,提高大型設備數(shù)控化水平。但是目前我國整體大型設備的數(shù)控水平低,機械加工的精度、復雜度、精度保持度等都遠低于國際水平。而加工中心作為機床家族的重要組成部分,今年來雖然也越來越受到國人重視,但是多為進口或者合資企業(yè)產(chǎn)品,其技術水平也較低。我國目前各種門類的數(shù)控機床都能生產(chǎn),水平參差不齊,有的是世界水平,有的比國外落后10-15年。在精度方面,國內(nèi)機床水平追趕國外先進水平的距離也很長。目前我國大型加工中心很難達到0.005mm,國外由于技術先進,則可以達到0.003mm。在精度保持度方面,國內(nèi)一般為5年,國外則能夠達到10年。目前國內(nèi)在軸承、絲杠、刀具等決定機械精度的方面技術能力都不夠。而國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)最大的瓶頸在于國內(nèi)系統(tǒng)是基于單板機的基礎上發(fā)展起來的,至今沒有一家是基于數(shù)字邏輯電路的設計。我國數(shù)控技術的發(fā)展起步于二十世紀五十年代,通過“六五”期間引進數(shù)控技術,“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”,我國數(shù)控技術和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年,我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,1998~2004年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為39.3%和34.9%。盡管如此,進口機床的發(fā)展勢頭依然強勁,從2002年開始,中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國,2004年中國機床主機消費高達94.6億美元,國內(nèi)數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯,70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。我們應看清形勢,充分認識國產(chǎn)數(shù)控機床的不足,努力發(fā)展先進技術,加大技術創(chuàng)新與培訓服務力度,以縮短與發(fā)達國家之問的差距。
1.2國外現(xiàn)狀
美國政府重視機床工業(yè),美國國防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務,并且提供充足的經(jīng)費,且網(wǎng)羅世界人才,特別講究“效率”和“創(chuàng)新”,注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創(chuàng)新,如1952年研制出世界第一臺數(shù)控機床、1958年創(chuàng)制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。由於美國首先結合汽車、軸承生產(chǎn)需求,充分發(fā)展了大量大批生產(chǎn)自動化所需的自動線,而且電子、計算機技術在世界上領先,因此其數(shù)控機床的主機設計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎扎實,且一貫重視科研和創(chuàng)新,故其高性能數(shù)控機床技術在世界也一直領先。當今美國生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機床,其存在的教訓是,偏重于基礎科研,忽視應用技術,且在上世紀80代政府一度放松了引導,致使數(shù)控機床產(chǎn)量增加緩慢,于1982年被后進的日本超過,并大量進口。從90年代起,糾正過去偏向,數(shù)控機床技術上轉向實用,產(chǎn)量又逐漸上升。德國1956年研制出第一臺數(shù)控機床后,德國特別注重科學試驗,理論與實際相結合,基礎科研與應用技術科研并重。企業(yè)與大學科研部門緊密合作,對數(shù)控機床的共性和特性問題進行深入的研究,在質(zhì)量上精益求精。德國的數(shù)控機床質(zhì)量及性能良好、先進實用、貨真價實,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數(shù)控機床。德國特別重視數(shù)控機床主機及配套件之先進實用,其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件,在質(zhì)量、性能上居世界前列。日本自1958年研制出第一臺數(shù)控機床后,1978年產(chǎn)量(7,342臺)超過美國(5,688臺),至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位(2001年產(chǎn)量46,604臺,出口27,409臺,占59%)。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng),先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機床,大量出口,占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研,向高性能數(shù)控機床發(fā)展。日本FANUC公司戰(zhàn)略正確,仿創(chuàng)結合,針對性地發(fā)展市場所需各種低中高檔數(shù)控系統(tǒng),在技術上領先,在產(chǎn)量上居世界第一。另外還有臺灣和韓國的機床也比中國先進。
1.3數(shù)控加工本身的特點
數(shù)控加工操作系統(tǒng)日益開放、數(shù)控系統(tǒng)向軟數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展、控制系統(tǒng)向智能化方向發(fā)展、向網(wǎng)絡化方向發(fā)展、向高可靠方向發(fā)展、向多軸聯(lián)動方向發(fā)展、向復合型方向發(fā)展的市場趨勢。數(shù)控加工具有柔性好,自動化程度高的特點,對于輪廓形狀復雜的曲線的加工尤其適合。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具,對工件能夠在一定的范圍內(nèi)進行多種加工操作的數(shù)控機床。本產(chǎn)品屬于大型加工中心,主要用來加工復雜結構、工藝及精度要求高的大型設備部件的數(shù)控加工工具。其特點是:被加工零件經(jīng)過一次裝夾后,數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同的工序自動選擇和更換刀具;自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能,連續(xù)地對工件各加工面自動地進行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削及刨削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序,避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機床的調(diào)整時間及工件周轉、搬運和存放時間,大大提高了加工效率和加工精度,所以具有良好的經(jīng)濟效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。利用數(shù)學方式輸入,加工過程可任意編程,主軸及進給速度可按加工工藝需要各自變化,且能實現(xiàn)多座標聯(lián)動,易加工復雜曲面。對於加工對象具有“易變、多變、善變”的特點,換批調(diào)整方便,可實現(xiàn)復雜件多品種中小批柔性生產(chǎn),適應社會對產(chǎn)品多樣化的需求。利用硬件和軟件相組合,能實現(xiàn)信息反饋、補償、自動加減速等功能,可進一步提高機床的加工精度、效率、自動化程度;數(shù)控機床是以數(shù)字控制為主的機電一體化機床,充分發(fā)揮了微電子、計算機技術特有的優(yōu)點,易于實現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡化,可較易地組成各種先進制造系統(tǒng),如FMS、FTL、FA,甚至將來的CIMS,能最大限度地提高工業(yè)的生產(chǎn)率、勞動生產(chǎn)率。
1.3.1數(shù)控系統(tǒng)與加工能力
目前處于世界領先水平的數(shù)控操作系統(tǒng)在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝、各個控制板高度集成,使可靠性有很大提高,而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設計了比較健全的自我保護電路。PMC信號和PMC功能指令極為豐富,便于工具機廠商編制PMC控制程序,而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS232C接口,以太網(wǎng)接口,能夠完成PC和機床之間的數(shù)據(jù)傳輸。FANUC系統(tǒng)性能穩(wěn)定,操作界面友好,系統(tǒng)各系列總體結構非常的類似,具有基本統(tǒng)一的操作界面。FANUC系統(tǒng)可以在較為寬泛的環(huán)境中使用,對于電壓、溫度等外界條件的要求不是特別高,因此適應性很強。
1.3.2機械系統(tǒng)與加工能力機械系統(tǒng)
目前以德國最好。目前較為先進的設備,保留了其先進的全靜壓塊靜壓結構和雙層式床身結構,增加了四柱雙驅的平衡驅動方式,有效解決了消隙及驅動平衡的難題,采用斜齒齒輪對,使轉臺運轉更加平穩(wěn);采用上壓式鑲條滑塊結構,機床轉臺自適應調(diào)整液壓夾緊裝置使得B軸聯(lián)動旋轉加工精度更高,更加穩(wěn)定;機床主軸采用液壓氮氣平衡,確保機床的快速響應速度,使機床運行更加平穩(wěn)可靠。具有智能數(shù)字刨銑工能,可加工直角、銳角孔及異形斜面樣條溝槽。該機床正式投產(chǎn)后機床直線精度(X\Y\Z)可達±0.003㎜,旋轉(B)精度可達±2S”,直線重復定位精度達到0.001㎜。產(chǎn)品精度保持度可達10年以上,大大提高了機械的使用壽命。除此之外,目前先進數(shù)控加工設備還采用很多應用性很強的技術來提高加工精度和難度,保證其可以加工復雜的曲面件。在提高轉臺精度及平穩(wěn)性方面:采用四柱雙驅技術,由原來的一側一個齒輪驅動改為在180°水平方向上按對等夾角兩對雙齒輪驅動,每對齒輪可自動消隙。機床轉臺精度長久保持性:使用12個獨立的高耐磨銅靜壓塊代替原來的貼塑耐磨條工藝,因靜壓幾乎無磨損而長期保持精度。溫度對機床精度的影響方面:使用溫度補償功能,在機床內(nèi)部安置溫度傳感器,利用激光干涉儀測出其溫度變化時機床在各溫度下的變化值,然后再機床參數(shù)中補正。刨銑功能開發(fā)(直角孔槽加工):利用機床CS功能,使主軸與X、Y、Z軸移動的同時,主軸按刀具切線方向控制轉角。機床慣量的控制:使用液壓氮氣組合平衡方式代替配重鐵平衡方式,減少機械運動質(zhì)量和運動中的動量慣量。
2、復雜曲面配合件的數(shù)控加工工藝
能夠加工復雜曲面配合件是數(shù)控加工設備的重要性能之一。下面以一復雜的曲面加工件為例談談數(shù)控加工工藝。