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架空輸電線是輸電網(wǎng)建設(shè)的重要材料,我國正在不斷地完善其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。隨著架空輸電線的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)不斷成熟,我國的制造水平與創(chuàng)新能力已達(dá)世界前列。由于架空輸電線路所跨越的距離遠(yuǎn),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(yīng)該防止環(huán)境污染。新型的架空輸電導(dǎo)線除了應(yīng)有良好的導(dǎo)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(jìn)架空輸電線路節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用技術(shù),促進(jìn)輸電線制造業(yè)的發(fā)展。本文對架空輸電線路節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行分析,介紹當(dāng)前架空輸電線路節(jié)能的發(fā)展現(xiàn)狀并提出改進(jìn)我國架空輸電線路節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用技術(shù)的對策,以此來規(guī)范節(jié)能導(dǎo)線標(biāo)準(zhǔn)及工程應(yīng)用技術(shù)。
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(dá)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(shè)拉動以及制造業(yè)的需求增加,架空輸電線路節(jié)能導(dǎo)線的運用越來越普遍。其對應(yīng)的生產(chǎn)工藝裝置也不斷更新。架空輸電線節(jié)能導(dǎo)線整體來說,使用的技術(shù)相對傳統(tǒng),技術(shù)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(dǎo)線技術(shù)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(wù)風(fēng)險較大。對于特種架空導(dǎo)線很少有企業(yè)投入前期產(chǎn)品研發(fā)和市場應(yīng)用開發(fā),致使技術(shù)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(wù)與導(dǎo)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(dá)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(fù)雜,這就需要架空輸電線能夠適應(yīng)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(dǎo)線的多樣化。隨著2008年南方大雪災(zāi)害,我國更加注重架空輸電線路節(jié)能導(dǎo)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(shè)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(dǎo)線具有其優(yōu)越性和重要使用價值??箯?fù)雜環(huán)境型導(dǎo)線(包括自阻尼導(dǎo)線、防冰雪導(dǎo)線、低電暈導(dǎo)線、低風(fēng)音導(dǎo)線、耐腐蝕導(dǎo)線等)對于復(fù)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(dǎo)線運用逐步擴大、節(jié)能效果更佳。我國架空導(dǎo)線的發(fā)展近些年也取得了一定的成就,尤其在新型導(dǎo)線的研發(fā)方面。新型導(dǎo)線注重對“新技術(shù)、新材料、新工藝”的應(yīng)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(dǎo)線的直流電阻決定。因此新型導(dǎo)線是對架空導(dǎo)線進(jìn)行處理,降低導(dǎo)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(dǎo)線的材質(zhì)。目前我國新型導(dǎo)線的材質(zhì)主要包括鋁合金芯鋁絞線、鋼芯高導(dǎo)電率硬鋁絞線、中強度鋁合金絞線三類節(jié)能型導(dǎo)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(dǎo)線要實現(xiàn)輸電線路全過程、全壽命周期的低輸電線建設(shè)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(luò),以改善運行環(huán)境,實現(xiàn)電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變。電網(wǎng)建設(shè)“兩型三新”的注重與實施,將會極大促進(jìn)輸電線新產(chǎn)品、新技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
三、提升架空輸電線路節(jié)能導(dǎo)線應(yīng)用的對策分析
(一)注重節(jié)能產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、創(chuàng)造品牌價值。普通的鋼芯鋁絞線架空輸電導(dǎo)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)?;蛔?。架空輸電導(dǎo)線企業(yè)需要通過整合、重組等等方式,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),形成規(guī)?;?chuàng)造品牌效應(yīng)。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(jié)構(gòu)調(diào)整的當(dāng)務(wù)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(yīng),集中企業(yè)資源在主導(dǎo)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(dǎo)線、特種導(dǎo)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(guān)停并轉(zhuǎn),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(yīng)方針,規(guī)范市場。企業(yè)應(yīng)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(shù)、新材料。運用新工藝、新技術(shù)、新材料來降低架空輸電線的能量與材料消耗,同時提高設(shè)備的生產(chǎn)率。在導(dǎo)線生產(chǎn)過程中,可以通過提高導(dǎo)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(jìn)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(dǎo)線應(yīng)用的過程中,可以運用復(fù)合技術(shù)、導(dǎo)線制造技術(shù)、導(dǎo)線長期運行性能和工程應(yīng)用技術(shù)等研究新型導(dǎo)線,使架空輸電線更加高效節(jié)能。
(三)提高架空導(dǎo)線技術(shù)能級、開進(jìn)一步提高工藝技術(shù)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(shù)與規(guī)模,還應(yīng)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(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù),對架空導(dǎo)線的性能不斷進(jìn)行改善,使其節(jié)能效果更好。
四、結(jié)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(shù)將成為電力技術(shù)的重點領(lǐng)域。
“電力技術(shù)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(yīng)盡可能把一次能源轉(zhuǎn)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(wù)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(zhuǎn)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(shù)將成為電力技術(shù)的重點領(lǐng)域。以下將對若干電力前沿技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景進(jìn)行簡單評述。
1.分布式電源
當(dāng)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?xì)廨啓C(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?xì)廨啓C
微型燃?xì)廨啓C(MicroTurbine),是功率為幾千瓦至幾十千瓦,轉(zhuǎn)速為96000r/min,以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃?xì)廨啓C,工作溫度500℃,其發(fā)電效率可達(dá)30%。目前國外已進(jìn)入示范階段。其技術(shù)關(guān)鍵是高速軸承、高溫材料、部件加工等??梢?,電工技術(shù)的突破常常取決于材料科學(xué)的進(jìn)步。
1.2燃料電池
燃料電池是直接把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)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(jì)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(fù)極)轉(zhuǎn)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(fù)氧離子通過2極間離子導(dǎo)電的電解質(zhì)到達(dá)陽極與氫離子結(jié)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(hù)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(yīng)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(shù)成熟、已商業(yè)化的燃料電池。現(xiàn)在已能生產(chǎn)大容量加壓型11MW的設(shè)備及便攜式250kW等各種設(shè)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(yīng)可以在內(nèi)部進(jìn)行,可用于規(guī)模發(fā)電,現(xiàn)在正在進(jìn)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(dá)100%。熔融碳酸鹽燃料電池,實際效率可達(dá)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(dá)到80%以上。燃料電池發(fā)電效率與規(guī)?;緹o關(guān),小型設(shè)備也能得到高效率。(2)處于熱備用狀態(tài),燃料電池跟隨負(fù)荷變化的能力非常強,可以在1s內(nèi)跟隨50%的負(fù)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(yīng)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(shù)關(guān)鍵和研究課題
燃料電池的技術(shù)關(guān)鍵涉及電池性能、壽命、大型化、價格等與商業(yè)化有關(guān)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(gòu)成材料的腐蝕;電極細(xì)孔構(gòu)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(gòu)成材料及其加工有特殊要求。為了得到高溫下化學(xué)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(yīng)盡可能減少電解質(zhì)薄膜厚度。通常采用熔射法、燒結(jié)法和電化學(xué)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(jìn)的已達(dá)到0.01mm。這樣薄的電解質(zhì)陶瓷材料除應(yīng)當(dāng)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(dǎo)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(dǎo)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(shù)的應(yīng)用硅片引起的“第
2.1大功率電力電子器件的重大進(jìn)展
電力電子學(xué)(PowerElectronics)的應(yīng)用已經(jīng)有多年的歷史。電力電子學(xué)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(shù)。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(yīng)用于電力的一次系統(tǒng)。可控硅(晶閘管)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(yīng)用于靈活的交流輸電(FACTS)、定質(zhì)電力技術(shù)(CustomPower)以及新一代直流輸電技術(shù)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(yīng)用,將成為電力研究前沿。
2.2靈活交流輸電技術(shù)(FACTS)
靈活交流輸電技術(shù)是指電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)結(jié)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(fù)荷調(diào)變壓器抽頭、開關(guān)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(guān)動作時間長、響應(yīng)慢,無法適應(yīng)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(jìn)了靈活交流輸電這項新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。
在我國最開始的廣播電視系統(tǒng)中,由于轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(xué)技術(shù)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(zhuǎn)播發(fā)射系統(tǒng)就滿足不了正常轉(zhuǎn)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(zhuǎn)播模式,而是設(shè)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(jìn)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(dá)國家引進(jìn)了固體化廣播電視發(fā)射設(shè)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(jìn)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(jìn)一步擴大。但是,由于開始的時候我國引進(jìn)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(yán)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(shù)維護(hù)工作的難度。而發(fā)展的現(xiàn)在,數(shù)字化技術(shù)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(shù)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(shè)。同時,廣播電視播放系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)的實現(xiàn),也極大的帶動了圖像、信息、聲音等傳輸技術(shù)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(shù)維護(hù)工作應(yīng)用的特點
2.1系統(tǒng)越來越復(fù)雜
隨著數(shù)字化廣播電視播放技術(shù)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(jìn)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(dǎo)致系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜,極大的增加了系統(tǒng)維護(hù)的工作難度。
2.2系統(tǒng)傳輸容量不斷擴大
自從進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,科學(xué)技術(shù)就一直在飛速發(fā)展,各行各業(yè)的技術(shù)也跟著不斷進(jìn)行提升,而廣播電視播放技術(shù)同樣如此,播放系統(tǒng)的播放手段一天比一天先進(jìn),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(xì)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(jì)是一個信息化時代,也是一個互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)的發(fā)展,在數(shù)字廣播電視技術(shù)維護(hù)工作中應(yīng)用的維護(hù)系統(tǒng)也應(yīng)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(fēng)險也跟著有了大幅度的增加,所以,在日常的維護(hù)工作中,維護(hù)人員除了要重視對系統(tǒng)的維護(hù)和檢修工作之外,還要對來自外界的非法入侵和干擾進(jìn)行嚴(yán)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(shè)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(shè)備運行安全,首先就要保證設(shè)備和播放的安全性。因此,在數(shù)字廣播電視技術(shù)維護(hù)工作中,除了對播放系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和檢修之外,還要保證設(shè)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(shù)維護(hù)工作應(yīng)用對策
3.1明確設(shè)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(shù)的維護(hù)工作,首先就要對數(shù)字廣播電視播放的設(shè)備以及播放系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行詳細(xì)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(jìn)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(jìn)行檢查的過程中,首先要根據(jù)電路運行以及數(shù)字技術(shù)的特點,在結(jié)合設(shè)備以及播放系統(tǒng)運行原理的基礎(chǔ)上對故障發(fā)生的部位進(jìn)行初步判斷。然后,再利用專業(yè)的設(shè)備儀器對故障進(jìn)行詳細(xì)的檢測,確定故障發(fā)生的位置并對故障進(jìn)行合理解決。
3.2對設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行定期檢修
跟所有系統(tǒng)的維護(hù)工作一樣,對數(shù)字廣播電視播放設(shè)備以及播放系統(tǒng)進(jìn)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(shè)備和元件的維護(hù),更是會直接關(guān)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(shù)進(jìn)行維護(hù)的工作中,一定要做好設(shè)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(shè)備和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行形成更好的保障。
3.3對設(shè)備以及系統(tǒng)運行狀態(tài)和所發(fā)生故障進(jìn)行詳細(xì)記錄
在日常的維護(hù)工作中,一定要做好設(shè)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(hù)工作人員可以對設(shè)備以及系統(tǒng)運行特點進(jìn)行詳細(xì)了解,有針對性的做好設(shè)備和系統(tǒng)的維護(hù)工作。如此一來,當(dāng)維護(hù)工作人員能夠?qū)υO(shè)備的運行狀態(tài)以及經(jīng)常發(fā)生的故障擁有一個詳細(xì)的了解之后,一旦出現(xiàn)故障,維護(hù)人員就可以第一時間對故障發(fā)生的位置進(jìn)行初步確定。并且,在遇到相同故障的情況下,維護(hù)工作人員就可以在參考紀(jì)律檔案的基礎(chǔ)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(xué)習(xí),提高工作能力
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)字廣播電視播放技術(shù)也在不停的改革和更新,作為維護(hù)工作人員,如果不能夠通過學(xué)習(xí)和總結(jié)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(hù)工作需求,進(jìn)而導(dǎo)致廣播電視不能夠穩(wěn)定、可靠進(jìn)行播放。所以,在日常的維護(hù)工作中,維護(hù)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(jìn)行不斷摸索和學(xué)習(xí),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(jìn)行合理解決。除此之外,維護(hù)人員還要加強自身的學(xué)習(xí),了解最新最先進(jìn)的數(shù)字廣播電視播放系統(tǒng)的工作原理,學(xué)習(xí)最高效的維護(hù)管理方法,并通過不斷的實踐和總結(jié)對所學(xué)知識和技術(shù)進(jìn)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(shù)維護(hù)工作的目標(biāo)。
4結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(shè)備的正常運行會產(chǎn)生很大的影響,嚴(yán)重了會造成用電設(shè)備的損壞。比如,導(dǎo)變頻調(diào)速設(shè)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(fù)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(shè)備的損壞或者引發(fā)火災(zāi)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(jìn)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(yīng)不足導(dǎo)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(yán)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(biāo)。
二、定制電力技術(shù)及其應(yīng)用分析探討
針對當(dāng)前配電側(cè)電能質(zhì)量出現(xiàn)的問題,依靠現(xiàn)代電子技術(shù)以及現(xiàn)代控制技術(shù),定制電力技術(shù)應(yīng)運而生。下面對定制電力技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析。
(一)定制電力技術(shù)和傳統(tǒng)的做法相比較,定制電力技術(shù)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(jìn)行考慮。定制電力技術(shù)依靠現(xiàn)代電力電子技術(shù)以及現(xiàn)代控制技術(shù)科計算機技術(shù),將它們應(yīng)用到配電系統(tǒng)中去,從而形成了電能質(zhì)量補償控制設(shè)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(shù)對用戶的電力設(shè)備也有很高的要求,要求用戶方能夠?qū)ε潆娤到y(tǒng)的運行狀態(tài)做出實時的反應(yīng),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(guān)來確保用戶電力裝置快速動作。當(dāng)前,伴隨著GTO等大功率開關(guān)器件應(yīng)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(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸的普遍化。除此之外,微機控制技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)以及光纖通信技術(shù)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(shù)的實施奠定了技術(shù)上的基礎(chǔ)。
(二)定制電力技術(shù)在配電側(cè)電能質(zhì)量中的應(yīng)用使用傳統(tǒng)的方法來提升配電側(cè)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(shù)能夠有效的克服上面的幾個問題。
1、備用的儲能設(shè)備所謂的備用儲能設(shè)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(jìn)行供電。備用儲能設(shè)備主要包含靜態(tài)電源切換開關(guān)、儲能模塊以及交流器模塊等。
2、靜態(tài)切換開關(guān)設(shè)備的應(yīng)用靜態(tài)切換開關(guān)設(shè)備是依據(jù)切換開關(guān)的原理而產(chǎn)生的,這種靜態(tài)切換開關(guān)設(shè)備的主要功能在于確保重要的負(fù)荷不受到外在因素的影響,從而可以非常有效的把負(fù)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(guān)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(guān)是一種比較特殊的機械切換開關(guān),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(yīng)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(shù),其設(shè)計的主要目標(biāo)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(yīng)用,進(jìn)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(yīng)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(jìn)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(shè)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?qū)崿F(xiàn)從供電側(cè)系統(tǒng)向配電側(cè)系統(tǒng)進(jìn)行電能的補充。
三、結(jié)束語
1.網(wǎng)絡(luò)課件
網(wǎng)絡(luò)課件是電工技術(shù)與電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自主學(xué)習(xí)型課件,其通過利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)以及多媒體技術(shù),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(luò)系統(tǒng)中時,通過相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo),準(zhǔn)確的了解該章教學(xué)的學(xué)習(xí)要求以及教學(xué)重點和難點,再通過和課程教學(xué)相配套的應(yīng)用超文本語言HTML制作相應(yīng)的網(wǎng)頁式課件,將課堂中講授的知識以及其他相關(guān)的內(nèi)容加載到網(wǎng)絡(luò)課件中,當(dāng)學(xué)生進(jìn)入到該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中時,實現(xiàn)了在教師的指導(dǎo)下的學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。此外,通過交互動能,網(wǎng)絡(luò)課件中還根據(jù)教學(xué)中的疑難點以及關(guān)鍵點進(jìn)行多種形式的解析,保證不同認(rèn)知水平以及不同層次的學(xué)生都能夠正確的理解和掌握網(wǎng)絡(luò)課件中的內(nèi)容。
2.網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)
網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)系統(tǒng)是針對學(xué)生復(fù)習(xí)課堂講述的知識點、解答學(xué)生疑問以及監(jiān)測學(xué)生自身的學(xué)習(xí)成果而設(shè)計的,該系統(tǒng)中的教學(xué)內(nèi)容可以分為電工技術(shù)和電子技術(shù)兩個方面,其中包含了20個學(xué)習(xí)單元,并且每一個單元中都包含了該單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)難點、學(xué)習(xí)重點、學(xué)習(xí)方法、例題練習(xí)、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(shù)與電子技術(shù)教學(xué)中多年的學(xué)習(xí)重點與教學(xué)難點,通過總結(jié)各方面的經(jīng)驗與知識點,對相應(yīng)的難點以及問題提出了相應(yīng)的解析方法,引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí),進(jìn)一步的強化對教學(xué)內(nèi)容的掌握和理解。
3.課件點播
在電工技術(shù)與電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中,在可能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)以及多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)上,通過利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和多媒體技術(shù),將攝制的教師江河的電子教案、音頻信息、視頻信息等轉(zhuǎn)化成同步的視頻課件,然后將這些課件傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中,學(xué)生們通過登錄該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),就能夠點播相應(yīng)的課件,這種供學(xué)生隨時點播的網(wǎng)絡(luò)課件,使學(xué)生如同在教室中聆聽教師的教誨,達(dá)到相應(yīng)的教學(xué)效果。
4.模擬實驗
電工技術(shù)與電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的模擬實驗,是通過借助計算機技術(shù)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(luò)環(huán)境中演示實驗的整個過程,能夠緊緊的抓住學(xué)生的眼球,提高學(xué)生學(xué)習(xí)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(biāo)注出來,方便學(xué)生能夠準(zhǔn)確的掌握實驗教學(xué)的所有內(nèi)容,這種模擬實驗?zāi)軌蚨康姆治鲭娏σ约跋到y(tǒng)的性能,加深學(xué)生對相關(guān)實驗內(nèi)容的理解。
5.在線檢測
在電工技術(shù)與電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)中,還設(shè)置有在線自測題庫,通過ASP技術(shù)管理相應(yīng)的測試題庫,該測試題庫中包含了電工技術(shù)與電子技術(shù)的所有教學(xué)內(nèi)容,測試題目的難度分為高級、中級、初級三個部分,由學(xué)生根據(jù)自己的實際水平,選擇合適的測試題目,ASP技術(shù)能夠根據(jù)學(xué)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(dāng)測試結(jié)束后,該系統(tǒng)能夠自動的將試題的測試結(jié)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(jié)果,然后將正確的答案以及答案的解析提供給學(xué)生,幫助學(xué)生加深對測試內(nèi)容的;理解和記憶。
二、結(jié)束語
一、電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)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(jìn)了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)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(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進(jìn)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(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)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(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)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(dǎo)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(guān)鍵技術(shù)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(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)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(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(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(jìn)入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)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(dǎo)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(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)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(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)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(shù)基礎(chǔ)。
二、電力電子技術(shù)的應(yīng)用
1、一般工業(yè)
工業(yè)中大量應(yīng)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(shù)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(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)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(shù)。一些對調(diào)速性能要求不高的大型鼓風(fēng)機等近年來也采用了變頻裝置,以達(dá)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(xué)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(shù)還大量用于冶金工業(yè)中的高頻、中頻感應(yīng)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(shù)。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(shù)更是一項關(guān)鍵技術(shù)。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(shù)。電動汽車的電機靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)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(qū)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(shù)。如果把電梯也算做交通運輸,那么它也需要電力電子技術(shù)。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(shù)在電力系統(tǒng)中有著非常廣泛的應(yīng)用。據(jù)估計,發(fā)達(dá)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(jìn)程中,電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。可以毫不夸張地說,如果離開電力電子技術(shù),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(jìn)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(shè)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(guān)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(guān)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(guān)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(shù)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(shù)離不開電力電子技術(shù)。
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(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子。電視機、音響設(shè)備、家用計算機等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外,有些洗衣機、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。電力電子技術(shù)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(shù)
煤礦機電安裝的主要發(fā)展方向是機電安裝技術(shù)的創(chuàng)新。隨著煤礦開采的大型機械化,采用先進(jìn)的機電安裝技術(shù)是科學(xué)發(fā)展的需要,也是煤礦機電安裝創(chuàng)新的主要路徑。“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”,煤礦機電設(shè)備采用大量新工藝、新材料和新技術(shù)的狀態(tài)下,煤礦機電安裝技術(shù)的創(chuàng)新必須選用先進(jìn)的機電安裝技術(shù),用現(xiàn)代化的技術(shù)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(shù)人員,煤礦機電安裝技術(shù)取決于高素質(zhì)的施工人員。高素質(zhì)的施工技術(shù)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(shù)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(shù)人員和施工人員的綜合文化素質(zhì)。理論與實際相結(jié)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(shù)領(lǐng)域達(dá)到先進(jìn)國家水平。
1.3煤礦機電安裝技術(shù)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(yīng)措施,最終達(dá)到煤礦管理創(chuàng)新。同時也適應(yīng)煤礦機電安裝企業(yè)政策法律環(huán)境、新技術(shù)采用、市場變化、新材料的更新?lián)Q代、新裝備的大量應(yīng)用等客觀實際。為建立完善的、科學(xué)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(zé)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諊姑旱V企業(yè)機電安裝保持活力。
1.4提高煤礦機電安裝技術(shù)水平
機電安裝的未來發(fā)展趨勢取決于安裝技術(shù)水平的高低。煤礦機電安裝的技術(shù)水平主導(dǎo)著煤礦企業(yè)的創(chuàng)新水平。在提高煤礦機電安裝技術(shù)水平上采取相應(yīng)措施,建立獎罰機制,促進(jìn)作業(yè)人員不斷提高煤礦機電安裝技術(shù)水平,煤礦機電安裝技術(shù)水平才能不斷提高,將創(chuàng)新進(jìn)行到底。
1.5煤礦機電安裝中存在的問題
1.5.1工程設(shè)計不合理
工程的設(shè)計決定著施工的進(jìn)度與難度、機電設(shè)備是否正常運作以及整個機電安裝工程的費用,起著主導(dǎo)作用。目前,一些煤礦機電安裝工程的設(shè)計往往不夠合理,沒有起到效益最大化,從而造成設(shè)備與材料的使用不得當(dāng),增加工程的造價。甚至有的設(shè)計還缺乏可行性,所以就很難根據(jù)設(shè)計進(jìn)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(fù)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(shù)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?qū)I(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(shè)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(shù)落后
在技術(shù)上出現(xiàn)的問題比較多,落后的施工技術(shù)與方案的,直接影響著工程質(zhì)量及進(jìn)度?,F(xiàn)代的煤礦機電安裝工序較復(fù)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(shè)備等問題,導(dǎo)致機電設(shè)備的損壞增加維修量及工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo),為煤礦安全生產(chǎn)埋下重大隱患。
1.5.4機電設(shè)備安裝的錯誤操作
施工現(xiàn)場的機電設(shè)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(shù)性能和相關(guān)規(guī)程的有關(guān)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(guān)儀表等經(jīng)常出現(xiàn)問題,常常引起機電設(shè)備事故的發(fā)生。
2煤礦機電管理技術(shù)創(chuàng)新
2.1煤礦機電設(shè)備設(shè)施質(zhì)量的管理
煤礦機電技術(shù)基礎(chǔ)管理要有規(guī)范性、科學(xué)性、有序性。煤礦機電設(shè)備設(shè)施正式使用前,按照相關(guān)的規(guī)定對其應(yīng)用數(shù)據(jù)作系統(tǒng)的統(tǒng)計,對使用前的機電設(shè)備進(jìn)行多次調(diào)試,保證使用時不出現(xiàn)問題,達(dá)到基礎(chǔ)管理規(guī)范化。管理是煤礦機電技術(shù)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(wù)理念,最終達(dá)到煤礦生產(chǎn)的安全、高產(chǎn)、高效。煤礦機電設(shè)備安裝實施都要根據(jù)實際的生產(chǎn)情況進(jìn)行相應(yīng)的籌劃,計劃出有序、合理的方案進(jìn)行安裝,達(dá)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(shè)備設(shè)施的功能,保障人員、設(shè)備安全?,F(xiàn)代化礦井機電設(shè)備是主要勞動力,管理人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)的把好設(shè)備質(zhì)量關(guān),仔細(xì)檢查進(jìn)入礦井的新型設(shè)備,在購買設(shè)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(gòu),尤其是采購一些重要設(shè)備,更要嚴(yán)把入礦前質(zhì)量關(guān),確保設(shè)備符合本區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)需要,確保設(shè)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(jìn)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(shù)人才安排在重點崗位上。在培養(yǎng)機電技術(shù)人才時,培訓(xùn)形式可采用理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與員工實踐經(jīng)驗相互交流,繼而現(xiàn)場操作,做到理論學(xué)習(xí)、實驗講解與案例分析相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式,其方式能夠明顯提高培訓(xùn)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(chǔ),因此領(lǐng)導(dǎo)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(guān)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(xué)習(xí)能力,對那些創(chuàng)新意識強"學(xué)習(xí)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(dāng)一面的優(yōu)秀人才,領(lǐng)導(dǎo)者要做的就是從中挑選有潛力的員工進(jìn)行特殊的培訓(xùn)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(xué)習(xí)、生活,完善職工的辦公室、學(xué)習(xí)室,為職工配備相關(guān)的書籍。為專業(yè)技術(shù)人員配備電腦、打印機等學(xué)習(xí)、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(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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(jìn)行監(jiān)控能夠準(zhǔn)確的預(yù)防礦井災(zāi)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(shù)、計算機技術(shù)以及通信技術(shù)中,煤礦自動化產(chǎn)品的高科技含量不斷提高,我國與先進(jìn)技術(shù)國家相比,我國煤礦自動化產(chǎn)品的技術(shù)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(dāng)前計算機科技不斷的超越及硅電子技術(shù)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(yīng)新環(huán)境的同時確保設(shè)備的正常功能。
4.2獨有化的通信方式
在設(shè)計煤礦自動化產(chǎn)品的過程中,結(jié)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(biāo)準(zhǔn)。
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(jié)合礦井實際環(huán)境,根據(jù)獲取各項環(huán)境的準(zhǔn)確參數(shù),判斷設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀態(tài),并在設(shè)備最良好的工作狀態(tài)下,采集各項數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析和運算,準(zhǔn)確地進(jìn)行故障方面的預(yù)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(jié)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(xué)技術(shù)在煤礦自動化產(chǎn)品中的應(yīng)用
當(dāng)前,紅外方面、光纖方面、雷達(dá)方面以及煤礦機電一體化方面的新技術(shù)已涉及到先進(jìn)煤礦,煤礦自動化產(chǎn)品應(yīng)用這些先進(jìn)的技術(shù)有很明顯的效果,但有些不能很好地被應(yīng)用,強行與煤礦自動化產(chǎn)品結(jié)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(xiàn)度微乎其微。
5結(jié)語
前導(dǎo)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(shè)計理論本文設(shè)計一個108位前導(dǎo)0計數(shù)器電路,采用2位分組的并行計數(shù)算法,電路設(shè)計原理如下:如圖2所示,前導(dǎo)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(dǎo)0個數(shù)進(jìn)行計算,在下一級計數(shù)邏輯對上面兩個計數(shù)器結(jié)果進(jìn)行匯總.當(dāng)n=2時,相當(dāng)于4位前導(dǎo)0計數(shù)電路;當(dāng)n>2時,相當(dāng)于2n位前導(dǎo)0計數(shù)電路.
1.24位前導(dǎo)0電路設(shè)計如圖3所示,Count[1:0]可以表示Data[3:0]不全為0時前導(dǎo)0個數(shù);當(dāng)Data[3:0]全為0時,前導(dǎo)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(dāng)Data[3:0]全為0時,前導(dǎo)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(jìn)制計數(shù)值,為3′b100,正好可以表示Data[3:0]全為0時前導(dǎo)0的個數(shù)4.
1.38位前導(dǎo)0電路設(shè)計8位前導(dǎo)0電路是在兩個4位前導(dǎo)0得出的計數(shù)結(jié)果后再做一次選擇,對前面兩個4位前導(dǎo)0的計數(shù)結(jié)果進(jìn)行匯總.8位前導(dǎo)0的電路結(jié)構(gòu)如圖4所示.圖4中,左上方電路計算高4位前導(dǎo)0個數(shù),右上方電路計算低4位前導(dǎo)0個數(shù).當(dāng)高4位全為0時,則需將高4位前導(dǎo)0個數(shù)與低4位前導(dǎo)0個數(shù)相加;當(dāng)高4位不全為0,則只需輸出高4位前導(dǎo)0個數(shù)即可.當(dāng)Data[7:0]不全為0,Count[2:0]即可表示前導(dǎo)0的個數(shù);當(dāng)Data[7:0]全為0,則Count[2:0]=3’b0,Z=1,構(gòu)成二進(jìn)制1000可以表示成8個0.從8位前導(dǎo)0電路結(jié)構(gòu),再結(jié)合4位前導(dǎo)0電路結(jié)構(gòu),由此找出前導(dǎo)0電路設(shè)計規(guī)律,為108位前導(dǎo)0電路設(shè)計提供結(jié)構(gòu)的拓展.將8位前導(dǎo)0電路結(jié)構(gòu)進(jìn)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(dǎo)0電路設(shè)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(dǎo)0電路設(shè)計將64位、32位和12位這三個前導(dǎo)0電路進(jìn)行拼接,組成的108位前導(dǎo)0電路結(jié)構(gòu)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(gòu)成Count樹,Count樹由MUX2D邏輯單元構(gòu)成.由于MUX2D標(biāo)準(zhǔn)單元存在傳輸管,導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)單元延時大,以及單元驅(qū)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(jìn)行邏輯換算和重組,優(yōu)化之后的邏輯結(jié)構(gòu)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(qū)動的需要,也可以用來減少面積.于是進(jìn)一步優(yōu)化之后的電路結(jié)構(gòu)如圖10所示.
2.3單元尺寸優(yōu)化在同一級有關(guān)聯(lián)的相鄰兩個模塊,由于扇出不同造成負(fù)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(dǎo)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?dāng)?shù)字依次增大的順序,依次進(jìn)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(jìn)行單元尺寸的調(diào)整.
3性能比較
在108位前導(dǎo)0電路設(shè)計完成過后,提取電路設(shè)計的網(wǎng)表進(jìn)行PT分析,通過PT分析獲得到時序和面積結(jié)果.然后分別與傳統(tǒng)前導(dǎo)0計數(shù)器的RTL級代碼[6]進(jìn)行DC綜合的結(jié)果,以及8位分組的RTL級代碼進(jìn)行DC綜合的結(jié)果進(jìn)行比較,如表1所示.通過比較發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)前導(dǎo)0的RTL級代碼進(jìn)行DC綜合的時序和面積都太大,相對而言8位分組前導(dǎo)0的RTL級代碼進(jìn)行DC綜合的時序卻要比它要好得多,這也是當(dāng)前一直使用8位分組前導(dǎo)0的RTL級代碼的原因.然而本文設(shè)計的2位分組的108位前導(dǎo)0電路,進(jìn)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(guān)重要的,在面積相差不大的情況下這個電路設(shè)計仍然是非常成功的.
4結(jié)束語
隨著人們對工業(yè)加工精度和復(fù)雜度的要求提高,對加工設(shè)備的性能要求也越來越高。20世紀(jì)以來,各國紛紛發(fā)展數(shù)控加工技術(shù),以解決復(fù)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(jìn)口國。目前正在提高機械加工設(shè)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(shè)備數(shù)控化水平。但是目前我國整體大型設(shè)備的數(shù)控水平低,機械加工的精度、復(fù)雜度、精度保持度等都遠(yuǎn)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(jìn)口或者合資企業(yè)產(chǎn)品,其技術(shù)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(jìn)水平的距離也很長。目前我國大型加工中心很難達(dá)到0.005mm,國外由于技術(shù)先進(jìn),則可以達(dá)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(dá)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(shù)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(chǔ)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(shè)計。我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代,通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù),“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”,我國數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)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(jìn)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(jìn)口第一大國,2004年中國機床主機消費高達(dá)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(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。我們應(yīng)看清形勢,充分認(rèn)識國產(chǎn)數(shù)控機床的不足,努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù),加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度,以縮短與發(fā)達(dá)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(wù),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(chǔ)科研。因而在機床技術(shù)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(jié)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(shù)在世界上領(lǐng)先,因此其數(shù)控機床的主機設(shè)計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎(chǔ)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(shù)在世界也一直領(lǐng)先。當(dāng)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(xùn)是,偏重于基礎(chǔ)科研,忽視應(yīng)用技術(shù),且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo),致使數(shù)控機床產(chǎn)量增加緩慢,于1982年被后進(jìn)的日本超過,并大量進(jìn)口。從90年代起,糾正過去偏向,數(shù)控機床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?,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(xué)試驗,理論與實際相結(jié)合,基礎(chǔ)科研與應(yīng)用技術(shù)科研并重。企業(yè)與大學(xué)科研部門緊密合作,對數(shù)控機床的共性和特性問題進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jì)80年代開始進(jìn)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(jié)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(shù)上領(lǐng)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(jìn)。
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(luò)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(fù)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(fù)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(jìn)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(fù)雜結(jié)構(gòu)、工藝及精度要求高的大型設(shè)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(zhuǎn)速、進(jìn)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(jìn)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(zhuǎn)、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(xué)方式輸入,加工過程可任意編程,主軸及進(jìn)給速度可按加工工藝需要各自變化,且能實現(xiàn)多座標(biāo)聯(lián)動,易加工復(fù)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(fù)雜件多品種中小批柔性生產(chǎn),適應(yīng)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(jìn)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(shù)特有的優(yōu)點,易于實現(xiàn)信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化,可較易地組成各種先進(jìn)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(lǐng)先水平的數(shù)控操作系統(tǒng)在設(shè)計中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)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(shè)計了比較健全的自我保護(hù)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(jìn)的設(shè)備,保留了其先進(jìn)的全靜壓塊靜壓結(jié)構(gòu)和雙層式床身結(jié)構(gòu),增加了四柱雙驅(qū)的平衡驅(qū)動方式,有效解決了消隙及驅(qū)動平衡的難題,采用斜齒齒輪對,使轉(zhuǎn)臺運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn);采用上壓式鑲條滑塊結(jié)構(gòu),機床轉(zhuǎn)臺自適應(yīng)調(diào)整液壓夾緊裝置使得B軸聯(lián)動旋轉(zhuǎn)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(yīng)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(dá)±0.003㎜,旋轉(zhuǎn)(B)精度可達(dá)±2S”,直線重復(fù)定位精度達(dá)到0.001㎜。產(chǎn)品精度保持度可達(dá)10年以上,大大提高了機械的使用壽命。除此之外,目前先進(jìn)數(shù)控加工設(shè)備還采用很多應(yīng)用性很強的技術(shù)來提高加工精度和難度,保證其可以加工復(fù)雜的曲面件。在提高轉(zhuǎn)臺精度及平穩(wěn)性方面:采用四柱雙驅(qū)技術(shù),由原來的一側(cè)一個齒輪驅(qū)動改為在180°水平方向上按對等夾角兩對雙齒輪驅(qū)動,每對齒輪可自動消隙。機床轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fù)雜曲面配合件的數(shù)控加工工藝
能夠加工復(fù)雜曲面配合件是數(shù)控加工設(shè)備的重要性能之一。下面以一復(fù)雜的曲面加工件為例談?wù)剶?shù)控加工工藝。