机组设计范文（精选11篇）
机组设计 第1篇
1 柴油发电机组机房的选址
一般柴油发电机房宜设置在用电负荷中心,这样可以避免因线路过长而增加的电缆投资,以及为保证供电电压质量而增加的投资。柴油发电机房位置的选择还应考虑柴油发电机组运行过程中多方面因素:一方面是保证机组本身的运行环境,即机组运行中的通风、排风、排烟。这里我们仅考虑燃烧柴油作为燃料,因为就目前市场上大部分工程都是采用柴油作为燃料,燃料的供应及储存也是机房设置需要考虑的因素。柴油发电机组在运行过程中,由于柴油的燃烧会产生大量的烟,同时柴发机组本身运行产生气体和热量,这些烟、气和热量不仅不利于柴发机组本身的运行,也给人活动的场所造成了环境污染。所以,柴发机房选择位置时需考虑能很好的将这些烟、气和热量排送到远离室内和人员进出口的位置,并同时能给机房引入新风,形成良好的散热、通风环境。另一方面柴油发电机组运行时会振动并产生噪声,这就要求机房在选址时考虑振动及噪声对所在环境的影响,必要时应采取合理的减振及降噪的措施。综合以上需要考虑的因素,一般条件允许时,可将柴发机房设于项目附近的室外,并背离出入口,人员密集的地方。当条件不允许时,现在许多项目也都设于地下层,通过有效的通风、排风、排烟以及减振、降噪等措施,也运行良好,并取得较好的经济效益。
2 柴油发电机组容量的选择
一般在方案或初步设计阶段,我们没有办法知道具体的负载情况,这时,柴油发电机组的容量按配电变压器总容量的10%~20%考虑,这在规范和专业的技术措施中都有说明。在施工图设计阶段,我们确定所需柴油发电机组的容量时,首先要确定柴发所带的负载类型,柴发被使用的情况,即柴发是作为纯备用负荷使用,还是还需正常负荷在市电断电时也使用柴发作为正常负荷的供电电源。这里前一点所说的备用负荷是指柴发使用项目中由于消防要求、供电保障性要求所必须要求设置备用电源的负荷。供电负荷的确定是考虑到供电的可靠性、经济性等多种因素,在权衡利弊后得出的一个合理的方案。当一个项目的供电负荷确定后,才可以进一步确定柴发机组的容量。柴发机组容量的计算公式在JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范中有详细说明,这里就不再引用了。
3 柴油发电机组与供配电系统的设计
根据柴油发电机组的台数,所带负载的性质、功能及供电要求,采用柴油发电机组作为备用电源的供电系统有许多种。目前实际应用中常用的典型的供电系统有:发电机组直接为普通负载供电;多台发电机组并联为普通负载供电;单机组作为备用电源与市电分别给负载供电;多台机组、多个转换开关分别对负载供电;作为常用电源中的中、高压简单发电机使用的配电系统;多台发电机与市电电源采用母联或并联向负载供电的中高压系统;低压发电机采用升压变压器后向低压或中压配电系统供电等。具体采用什么样的供电方式应当根据当地电网的供电情况,结合负载使用的实际情况而定。其中单机组作为备用电源与市电分别给负载供电,多台机组、多个转换开关分别对负载供电更是许多工程中常用的低压供电配电系统。当确定的柴油发电机组容量较大,一般不小于800 k W时,宜设置两台同容量的柴油发电机组,这两台机组可分别带起部分负载,也可并机使用向所有负载供电。同时,设置两台柴油发电机组也可互为备用,当一台出现故障或需定期维修时,可先用另一台作为备用电源,向部分需要最优先或强制必须保障的负荷供电。一般柴油发电机组是不允许与市网并列运行的。主要是考虑如果柴发机组发生故障,将有可能波及到市网,从而扩大了故障影响面。所以,通常采用连锁来使用柴发与市电,以防止二者并列运行。
柴油发电机组的启动方式及要求也要根据所带负载的性质及供电方案确定。机组的控制柜等一般由厂家成套提供。由于柴油发电机组的启动一般采用电启动,需要充电机、蓄电池等启动设备所必须的市电电源,所以,柴油发电机房也是需要设置市电电源的。在使用柴油发电机组作为应急备用时,当正常电源即市电发生故障停电时,市电—柴发机组转换控制系统发出信号启动柴发机组;当市电恢复时,控制系统发出信号,柴油发电机组停机,恢复正常市电供电。无论转换市电—柴发机组转换控制系统核心采用PLC控制还是采用集成控制单元控制,一般都要求具有过负荷和短路保护等保护功能。当柴油发电机组容量不足时,能够卸掉次要负荷,当市电恢复正常时能够恢复被卸掉的负荷。
4 柴油发电机组的冷却系统设计
目前市场上的柴油发电机组的冷却方式分为风冷式和水冷式两种,风冷式又称封闭自循环水冷却方式。具体采用哪种冷却方式,一般是由暖通专业根据现场条件及机组配合确定。冷却方式的选择也有可能影响到柴油发电机房的位置、大小及布局等。
除了冷却系统,还有通风也很重要。一台柴油发电机组的柴发机房燃料燃烧产生的热量中大约有20%是被冷却液系统散发的,有30%是排出的废气热量,有3%~8%是交流发电机产生的热量,有5%是机组本身热辐射到机房的,最多有36%是作为电能输出的。根据以上不同形式的热量采用相应的方法将其从柴发机房内消除,这样才能保障发动机的正常运行温度。
5 柴油发电机房与土建专业的配合
当柴油发电机组容量确定后,就可以考虑柴油发电机房的施工图设计。根据柴油发电机组的容量,可参考市场上现有产品的尺寸,一般在没有确定产品的情况下都按较大尺寸来设计。柴油发电机房内机组与各方位墙、门等的距离要求,在国家规范中都有详细规定,这里不再重复引用。需要说明的是,柴油发电机房设计时不应仅考虑机组尺寸,还应考虑到控制柜位置,控制柜的检修及操作间距;应考虑机组的通风、排烟风道的位置;应考虑燃油的输送或储备房间;根据机房设置的位置及确定的机组的冷却方式考虑是否用水箱及其位置等因素。当机组的布置确定后,就可以确定机组的基础设计。柴油发电机组的典型隔离减振基础应高出地面150 mm,基础应采用钢筋混凝土基础,设置于至少200 mm的砂土或砾石层上。现在市场上采用一体式隔离措施的发电机组,可使发电机的隔离减振效率减到60%~80%。有关油路、电路的敷设方式及路径,不同厂家的接口位置都不同,所以,柴油发电机房的基础及管件预埋等工作在施工图设计阶段可仅预留下房间,待厂家确定后根据产品的接口位置,与设计院确定动、静荷载后,由有资质厂家自行确定及施工。总之,柴油发电机组设计时需要考虑各方面因素,要设计出一个经济、合理、舒适以及高效的柴油发电机组,需要不断实验、探索、总结。这里仅仅根据以往设计柴发的经验总结了一些需要注意的部分,给刚刚涉入的同行一些参考,不足之处,还需不断的补充、完善,不断的积累经验。
摘要：简要介绍了柴油发电机组的设计方法,着重对建筑电气设计专业在设计柴油发电机组时的相关内容进行了阐述,并提出了设计要点,以期设计出一个经济、合理、舒适以及高效的柴油发电机组。
关键词：柴油发电机组,机房,供配电系统
参考文献
[1]JGJ16-2008,民用建筑电气设计规范[S].
风力发电机组的设计理念 第2篇
1.系统效率问题
风力发电机的风轮转子的风能利用效率对风力发电机组的系统效率起着决定性作用。由风力发电机系统效率公式η系=η转·η控·η逆·η电·η蓄可知，系统效率除与风轮转子的气动效率有关外，还与发电机效率、控制器效率、逆变器效率、蓄电池的充电效益有关。要大幅度提高后者的效率值，不但技术难度大，而且经济上不可取。水平式风力发电机最大风能利用系数理论值为0.593。市场上现有的微小型风力发电机CP值为0.25~0.35，与最大值0.593还有很大差距,仍有很大的潜力可挖。利用最新的二维机翼在大功角时风洞试验的研究成果，借鉴大、中型风力发电机现有技术成果。根据风力机既具有外流机翼特性，又具有内流叶轮的工作特点。采用先进的设计手段、设计方法和优化技术以及采用新材料、新技术、新工艺等综合手段来提高风轮转子风能利用系数，使之达到中型风力发电机的CP值为0.42的水平。从而降低单位每百瓦发电量的材料消耗量，同时减少了重量和体积，为新材料、新技术、新工艺的应用打下了良好的基础。
2.安装，维护问题
一般使用离网型独立运行的微小型风力发电机组的用户往往地处交通不便，无常规能源输送的边远地区、深山、草原牧区、边防哨所、微波站以及沿海海岛、航标灯站等等。受材料采购困难，配件供应不畅和维护技术等因素的限制。我们的设计目标：使风力发电机成为一种安装方便、免维护、保护功能完善的傻瓜型产品。
3.成本问题
据统计，到目前为止，我国尚有7656万无电人口、16个无电县、828个无电乡和29783无电乡村，它们地处交通不便，无常规能源供应的边远地区、深山、沿海岛屿。那里经济、文化较为落后，收入较低，但当地的风能、太阳能资源往往较为丰富。如果能提供一种物美价廉、可靠性高的风力发电机产品，对解决他们的日常生活用电，丰富他们的文化生活无疑是一大福音。另外，沿海近海的滩涂养殖场、内陆湖泊渔民、沿海地区居民等，虽然该地区经济较为发达，且有常规能源供应，如果能提供一种性价比高、投资回收期短、外观美的风力发电机产品，则能为风力发电机的推广普及创造良好条件。这样，就能减轻日趋紧张的城市电网的供电压力。用风能替代一部分使用石化燃料发电的电能，既符合我国能源的可持续发展战略，又减少了对地球不可再生资源的开采和对大气环境的污染。我们的设计目标：使风力发电机成为人人用得起，个个用得好的优秀产品。
4.振动和噪音问题
微小型风力机往往安装在住宅的附近、楼顶、花园、停车场、高速公路灯上，要求振动小、噪音低。如果风力发电机噪音大，会严重干扰居民的日常正常生活；如果风力发电机振动大，易造成紧固件脱松和材料的疲劳损坏，对的人身、财产安全构成极大的危害。我们的设计目标：使风力发电机在正常运行时达到近乎无振动、无噪音状态，使风力发电真正成为绿色环保的清洁能源。
5.寿命、可靠性问题
风力发电机组由风轮转子、三相永磁交流发电机、控制器、逆变器、蓄电池组等部件组成。风轮转子的功能：接受风能，并将风能转变为机械能；三相永磁交流发电机的功能：将机械能转变为电能；控制器的功能：将三相交流电整流、稳压为电压恒定的直流电；逆变器的功能：将直流电逆变为三相200V50HZ的正弦交流电；蓄电池的功能：储存电能以供用户在所需时使用。设计制造风力发电机涉及的学科较广，有材料力学、空气动力学、电机学、微电子学、电化学等学科，兼之使用者所处的地区，经济欠发达，文化相对落后，交通运输不便，无常规能源供应，缺乏必要维修能力。我们的设计目标：使风力发电机具有结构简单、寿命长、可靠性高的特点。
综合以上五点所述，新设计的风力发电机组应具有风能利用系数高、体积小、重量轻、外观美、噪音低、振动低、安装方便、免维护、寿命长、可靠性高、性能价格比高、保护功能齐全的特点。做到人人用得起，个个用得好，为用户和社会创造良好的经济利益和社会利益。在“敢于开拓，敢于创新；创一流企业，争天下第一”的云攀精神激励下，凭借着“保护人类唯一的赖以生存的地球”信念的支持下，云攀人以顾客为关注的焦点；以市场为导向；以保护地球，匹夫有责为己任；时刻牢记“光明使者”的重任，通过对现有市场上的微小型风力发电机产品的技术状态、使用状况和顾客呼声、愿望、抱怨、投诉进行充分的市场调查，并对收集的资料进行科学的汇总、分类、统计分析，找出其优点和存在缺陷。针对传统小型风力发电机组存在的问题，我们第一步设想：利用大、中型风力机桨叶失速控制技术移植到微小型风力机中，同时利用发电机的饱和特性来替代微小型风力机的偏侧调速机构，以达到限制转速、限制功率的目的。从而将原有的三个转动部件（对风装置，发电装置，偏侧调速限功装置）减少为二个。第二步：采用组合叶素理论和动量理论，利用二维机翼在大功角下的风洞试验研究结果，修正大攻角失速后的空气动力学数据，考虑了轴向和切向诱导速度沿轴向的变化，计及了叶尖损失、风切变、尾流等影响风力机效率的因素来设计失速叶片的气动外形和结构，在制造过程中选用高强度工程塑料，采用精密注射工艺成型。在确保叶片强度、刚度、疲劳寿命前提下解决成本与性能问题。同时利用“锥角效应”解决叶片振动、噪音问题。第三步，将电动机的碳刷、滑环机构移植到微小型风力机中，解决电缆缠绕问题。第四步，制造一个集整流、稳压、报警、指示、蓄电池保护功能于一身的控制器，解决蓄电池欠压、过充问题，从而延长蓄电池的寿命。第五步，制造一个智能型正弦波逆变器，并具有过载、短路自动保护功能，解决常规逆变器的带感性负载时易产生运转噪音、效率低、寿命短和可靠性差的问题。第六步，借鉴电器接插件结构形式设计电连接器解决发电机与控制器连接的隐患问题；利用密封胶解决电机密封问题；利用多种防松方法，如防松胶、转向与螺纹旋向相反自紧的原理、非金属嵌件锁紧螺母等多种形式解决紧固件松动问题。为实现我们制订的目标，云攀人经过不懈努力、屡败屡战、精益求精，皇天不负有心人，终于变美梦成真。集微电子技术、永磁电机技术、计算机技术、电力电子技术、空气动力学技术于一身的具有高
科技含量、最新一代的风力发电机组横空出世。
控制器特点
1.采用铝合金挤压成型的外壳，外形美观，兼起散热器自散热作用，减少了利用轴流风扇进行强迫冷却而引起附加电能消耗。2.利用可控硅半控桥式整流，移相稳压控制技术（或二极管桥式整流，PWN直流斩波控制技术）制成的整流、稳压电路，其稳压精度高、效率高、电源质量好、可靠性高。3.具有风轮转子发电指示；三相永磁交流发电机的充电指示；蓄电池欠压、过充状态指示功能以及蓄电池的欠压、过充自动保护功能。4.配备光伏电池组输入端子。方便用户将风力发电系统扩充为风—光互补型风电系统。5.引入切入风速控制系统。其工作原理为风轮转子起动并连续旋转后，由于风轮转子维持风速低于起动风速，在发电机电压未达到蓄电池充电电压时，使风轮转子空转。一旦达到充电电压时，即转换为正常充电工作状态。这样使风轮转子能更有效吸地收风能。6.根据三相交流发电机绕组自身特点配以先进吸收电路设计的制动装置。一方面确保风力发电机安装时人员的人身安全，另一方面在台风来临时保护机组免受损坏。
风轮转子的特点
１、选用玻璃纤维增强型工程塑料，经精密注射工艺成型的风轮叶片，表面喷涂耐侯性能极佳的专用面漆，在确保叶片满足强度、刚度要求的前提下，减轻了叶片重量。在确保叶片满足复杂气动外形尺寸精度的前提下，提高了生产效率，降低了生产成本．
２、根据风力发电机叶轮转子既具有外流机翼类似的特性，又具有开式旋转机械的特点，采用组合叶素理论和动量理论，考虑了轴向和切向诱导速度沿轴向的变化，计及了叶尖损失、尾流损失、风切变、尾流与塔架位势干扰等影响风力机效率的因素，利用二维机翼在大功角下风洞试验成果来修正大攻角失速后气动数据以及空气动力学的最新研究成果来设计风轮转子叶片的气动外形和结构，并根据叶片最佳外形尺寸要求进行优化设计，兼顾起动性能和工作性能两者之间的关系，既使风轮转子具有重量轻、转动惯量小、对风速的变化响应速度快的特点；同时又使风轮转子具有转换效率高、Ｃp-l曲线形状好即曲线平顶范围较宽。从而降低了起动风速，增加了年发电量。
３、利用“锥角效率”优化设计风轮参数，使风轮转子在正常运转时近乎无振动、无噪音。４、利用失速叶片的失速特性来限速、限功，简化了结构，减少了零部件的数量。永磁交流发电机的特点
１、采用专利技术的径向式永磁磁路转子结构，使转子单位每百瓦稀土永磁材料消耗量低、效率高、比功率大、重量轻、体积小，由于风轮转子直接套在发电机的转轴上，使风轮转子对风速变化的响应速度快。其转子工作转速最高可达１００００转/分。
２、采用ＣＡＤ技术、有限元分析技术对电机定子进行优化设计，重点是如何降低发电机的阻转矩，如定子铁心采用斜槽结构、定子绕组采用分数槽绕组、槽楔采用磁性槽楔、合理选择定、转子的槽数和极数配合。
３、根据风轮转子的功率——风速曲线、转速——风速曲线来设计发电机功率——转速曲线。使两者具有良好的匹配特性即在一定风速、一定风轮转子转速的前提下风轮转子的机械功率应略大于发电机的输入功率。过大，会出现大马拉小车现象，白白浪费风能并造成机组年发
电量的下降；过小，会造成风轮转子转速突然下降并产生冲击现象，使风轮转子在偏离最佳叶尖速比状态下运行，同样降低了机组的年发电量。
４、发电机的电流——转速曲线形状好，即能兼顾低、中、高速时发电机输出特性。
５、采用ＩＰ５４全密封防护等级，前、后端盖止口与机座止口、支承座止口接合处，采用密封胶密封。前端盖与叶片连接法兰接合外，采用新型防水结构，避免风沙、雨水、雪水入侵。
６、采用宽系列橡胶双密封非接触式进口轴承，使发电机在-30C°~+50C°工作环境下可靠使用。
７、连接件、紧固件全部采用不锈钢材料，并采用厌氧胶进行防松处理。
突破传统界限，创造一个新时代
综合利用电机技术、电力电子技术、微机技术、空气动力学技术等综合技术创造出一个近乎完美的小型风力发电机组。
特点：
1.体积小、重量轻、外形美观；
2.起动风速低、系统效率高、设备利用率高；
3.正常运行接近无振动、无噪音，真正的绿色环保、清洁能源；
4.无电缆 缠绕的烦恼；
5.结构简单、安装维护方便；
6.寿命长，可靠性高；
7.智能型正弦波逆变器，具有过载、短路自动保护功能；欠压、过充保护功能；
水轮发电机组继电保护系统设计 第3篇
【关键词】水轮发电机组；继电保护；水电站
0.概述
随着国家经济高效快速的发展，对能源的需求也是与日俱增，特别是水力发电行业的发展越来越受到人们的重视，近几年在水资源丰富的地区兴起了修建水电枢纽工程的热潮。继电保护系统是水电站计算机监控系统的重要组成部分。继电保护设备的可靠性直接影响系统的可靠性。水轮发电机组作为发电厂中最重要的设备，继电保护的选择关系到水轮发电机组运行的安全性。在水轮发电机组设备发生故障时，相关的继电保护设备可靠动作，切断故障元件或故障线路，减少故障损失，防止事故扩大，所选择的继电保护设备的可靠性、灵敏性、选择性对水电站运行的安全稳定起着决定性的作用。
1.设备选择及设计原则
继电保护设备选型上采用AREVA（阿海珐）设备作为水电站元件保护。该公司是全球发电设备及服务的三大供应商之一，在提供全方位服务方面具有独到的专业优势，所提供的设备现已占全球总装机容量的20%。该公司为中国水电领域的重大项目提供设备，成为包括三峡工程（分包商）、万家寨发电厂、以及最近的青海尼那、贵州乌江渡电厂增容改造、湖南凤滩 （发电机）、广西红花（发电机）等项目的主要供货商。
在保护系统可靠性的设计上，对于重要元件按照主保护，后备保护分开的原则进行配置。主、后备保护分开不仅功能上分开，而且在物理上完全独立。并有不同的供电回路实现保护设备的供电。当主保护由于某种原因退出运行时，后备保护仍可作为设备的后备保护运行。
2.微机保护配置及功能
水轮发电机组作为水电站最重要的元件，以MiCOM P343、MiCOM 127、MX3IPG2A作为保护装置，配置发电机保护。
该配置的发电机微机保护系统具有以下功能：
2.1发电机纵联差动保护
发电机保护装置MiCOM P343来实现发电机的纵联差动保护，作为发电机定子及引出线相间短路故障的主保护。MiCOM P343全数字微机保护装置中设计有二套不同原理的差动保护，即双折线的比率制动原理和高阻抗原理（通过定值软件选择），高阻抗原理（在区外故障时有很高的灵敏度），二套不同原理的差动保护在运行时用户可以选择，该保护具有比率制动特性和高阻抗特性，电流互感器饱和或断线不会引起误动，保护瞬时动作于跳闸、停机和灭磁，发事故信号。比例差动保护动作时间不大于30ms，差动速断保护动作时间不大于20ms。
①具有防止区外故障误动的制动特性。
②具有CT断线判别功能，能闭锁差动或报警，当电流大于额定电流1.2～1.5倍时自动解除闭锁，同时CT断线时能发信号。
③在同一相上出现两点接地故障（一点区内、一点区外）时，保护正确动作。
④拐点电流：1～1.1In。
⑤比例制动系数：0.3～0.7可调。
⑥起动电流：0.1～1In可调。
⑦整定值允许误差±5%。
2.2发电机带电流记忆的低压过流保护
由MiCOM P127保护装置实现。本保护用于反映发电机外部相间短路，为发电机、变压器主保护的后备保护。保护带有二段时限，动作于发电机跳闸、停机和灭磁，发事故信号。
2.3定子绕组定时限和反时限的过负荷保护
该保护由发电机保护装置MiCOM P343来实现。作为发电机负荷过高时的保护，由定时限和反时限两部分组成。保护元件有二段独立的分相过流保护，每段均具有定时限和反时限延时特性，用户可根据机组的过负荷特性选择9种反时限特性中的任意一种。发电机定子绕组过负荷保护能反应发电机过负荷引起的定子绕组过热，以防止发电机定子绕组在全相运行时受到过负荷的损害。保护由定时限和反时限两部分组成，定时限按发电机长期允许电流下能可靠返回；反时限部分动作特性按定子绕组过负荷能力确定。
动作时间：Ⅰ段：0～10s可调
Ⅱ段：可延长至1000S
动作情况：Ⅰ段动作于发预告信号；
Ⅱ段动作于跳发电机出口断路器、停机、灭磁、发事故信号。
2.4 100%定子一点接地保护
作为发电机绕组单相接地时的保护。保护装于中性点接地配电变压器二次负载电阻侧和机端电压互感器开口三角侧。
MiCOM P343保护装置将采集机端零序电压，其零序电压可以根据用户的要求由机端PT计算得出，也可直接由开口三角测量，同时还可以由中性点PT测量，上述零序过电压保护可以保护机组的95%定子绕组；其余的5%定子绕组接地保护由中性点配电变压器的三次谐波电压取得，在定子单相接地时，当接地点由机端向中性点侧移动时，在机端实测的三次谐波电压是逐渐增加的，而中性点的三次谐波电压逐渐衰减的，其整定可以选择机端三次谐波过电压，因为在机组正常运行时也有三次谐波电压，其过电压定值很难整定；采用中性点的三次谐波低电压，低电压的灵敏度当然比过电压的高，可以很好的保护5%定子绕组。
动作时间：0～20s可调
动作情况：跳发电机出口断路器、停机、灭磁、发事故信号。
2.5转子一点接地
作为发电机励磁回路发生一点接地故障时的保护。采用向发电机转子绕组回路注入低频交流电压的原理，LD-3保护装置完全达到设计的要求。保护装置能有效消除励磁回路中交、直流分量的影响，并且在同期并列、增减负荷、系统振荡等暂态过程中，保护不误动，保护延时动作于报警。
①转子绕组不同地点发生一点接地时，在同一整定值下，其动作值误差为：当整定值为1kΩ-5kΩ时允许误差±0.5kΩ，整定范围为0.2kΩ-4kΩ。
②接地电阻整定值允许误差不大于±10%。
③返回系数不大于1.3。
2.6失磁保护
作为发电机励磁电流异常下降或完全消失的失磁故障的保护，由MiCOM P343实现的失磁保护包含二个动作元件，阻抗元件和功率因数报警元件，当然还有转子低电压和高压侧低电压判据及相关的PT断线闭锁。在传统的异步圆的基础上增加快速动作圆，当机组运行在失磁条件下能快速动作，切断发电机组。一般同步发电机稳定运行时，其滑差可能达到同步转速的0.1-0.2%，这时发电机从系统吸收无功功率，保持20-30%的额定有功功率运行，在这种条件下发电机可以运行一段时间，而发电机转子不会损坏，但长时间运行在低功率区对发电机转子将造成损坏。传统的阻抗元件不会检测到上述故障，而MiCOM P343中的失磁保护提供了一个功率因数报警元件，当发电机运行在上述条件下时，发出报警信号，保护发电机组。
保护发电机在发生失磁或部分失磁时，防止危及发电机安全及电力系统稳定运行的保护装置。其主要功能和技术要求如下：
①具有检测机组稳态异步边界的功能。
②具有检测系统电压崩溃的功能及机端电压能否维持带厂用电的功能。
③具有检测不同负荷下各种全失磁和部分失磁的功能。
④机组正常运行，系统振荡时不误动。
⑤根据不同的失磁情况发出信号、切换厂用电、解列或全停。
⑥系统振荡及故障切除过程中、PT回路断线等不误动。
⑦具有励磁电压通道检测功能。
⑧整定范围：转子低电压：0.00～500V
系统及机端低电压：50～100V
⑨阻抗整定值允许误差±5%，其他整定值允许误差±2.5%。
⑩固有延时不大于70ms。
2.7定子绕组过电压保护
由发电机保护装置MiCOM P127来实现。本保护用于发电机定子过电压故障的保护，保护延时动作于跳闸、灭磁，发事故信号。
2.8定子负序过电流保护
作为发电机不对称过负荷、非全相运行及外部不对称短路引起的负序过电流的保护，检测由于发电机不对称负荷、非全相运行及外部不对称短路产生的负序电流，当此电流超过发电机长期允许的负序电流值时动作发告警信号，反时限部分按照I·t做判据。MiCOM P343保护装置提供二段负序电流保护，一段定时限报警或跳闸，一段带热特性的跳闸。
动作时间：Ⅰ段：0～5s可调
Ⅱ段：可延长至1000S
动作情况：Ⅰ段发预告信号；
Ⅱ段动作于跳发电机出口断路器、停机、灭磁、发事故信号。
2.9发电机逆功率保护
发电机逆功率保护由MiCOM P343装置来实现，该装置具有两段保护。动作情况：解列、灭磁、发事故信号。
2.10轴电流保护
轴电流保护由主机厂家提供装配于大轴的轴电流互感器、以及装配于发电机保护屏的轴电流保护装置构成。轴电流保护装置动作时，第一时限发预告信号；第二跳发电机出口断路器、灭磁，发事故信号。同时轴电流保护的动作信号也可传至MiCOM P343的二进制输入端，实现发信号或跳闸，并进行事件记录。
2.11电压互感器断线闭锁
由发电机保护装置MiCOM P343来实现。本装置用于检测保护用电压互感器的原边或副边断线（包括熔断器熔断），其动作于报警，并闭锁由于失去电压可能造成误动作的保护。
2.12电流互感器断线保护
由发电机保护装置MiCOM P343来实现。装置设有延时TA断线报警及瞬时TA断线时发预告信号报警，并闭锁差动保护功能。
2.13发电机频率保护
发电机频率保护由MiCOM P343装置来实现，该装置具有两段过频率保护和四段低频率保护组成，每一段均可设置成定时限特性。动作情况：跳发电机出口断路器、灭磁，发事故信号。
除具上述保护功能外，该发电机保护装置还可以测量和储存大量的数据。所有的事件、故障和故障录波都带有时间标记，时间分辨率为l毫秒。一个可选的IRIG-B接口还可实现精确的时间同步。如果保护电源故障，备用锂电池可以保证实时时钟正常工作，并保证全部事件记录不丢失。该电池受监视并很容易从保护正面进行更换。
3.结束语
包装机组移动平台的设计 第4篇
移动平台的结构形式和驱动方式有多种, 在这里我们介绍的是电驱动、电转向的移动平台, 在运动中的能源可以是蓄电池, 也可以直接使用交流电。它的主要特点是操作简单、维护方便、安全可靠, 没有液压系统漏油的烦恼。它的用途就是承载包装机组穿行于各个包装位置, 当移动到接近某个料仓出口时, 用微调功能使包装机进料口与料仓出口对正, 对接后就近接上电源, 便可以进行包装工作和蓄电池的充电。
包装平台的对角线长度一般不会小于4.5m, 而包装车间内的立柱间距一般都在6~8m, 决不会允许普通车辆承载这样的庞然大物在迷宫般的车间中穿行, 尤其是转弯。这就要求平台不仅要有普通电车的基本功能, 而且要具备适应环境的特殊运动方式。四个车轮位于平台的四角, 相对独立, 没有前桥和后桥。两个驱动轮呈对角线分布, 另外两个为从动轮, 这种分布形式保证了它的特殊运动方式:纵向 (图1) 、横向 (图2) 、斜向 (图3) 、左右转 (图5) 、自转 (图6) 及停车姿态 (图4) 。横向和纵向功能用于车间通道中的长距离移动, 左右转功能方便了开阔空间中的移动;而斜向和自转功能则有效解决了狭小空间内的微量位置调整问题。包装车间的上方支撑着巨大的料仓, 车间内部房梁跨距小, 有一种立柱林立的感觉。在车间中的立柱之间转弯, 普通的转弯方式是不可能实现的, 这里我们采用的是横向移动和纵向移动的切换, 也就是说平台本身不转, 转动的只有车轮。四个车轮都有转向功能, 转向是通过减速电机实现的 (如图7) , 驱动车轮的减速电机输出轴直接与车轮相联, 在外观上, 就像是减速电机镶嵌在轮毂中。转向减速电机输出轴端带有一个小齿轮, 与之啮合的大齿轮的回转中心位于车轮中心的正上方, 他与车轮之间由推力轴承连接。大齿轮固定在平台主体上, 相对静止, 转向电机驱动小齿轮围绕大齿轮转动, 从而实现了车轮体以自身中心为轴转向的功能。旋转角度范围是210°, 保证了车轮可以处于我们所需要的任何角度姿态, 旋转电位器实时反馈车轮的实际转角, 根据设定角度和实际角度的差值可以随时进行校正。
四个车轮独立运动, 轮与轮之间没有连接, 从而不存在前、后桥, 使包装料袋的输出有一个宽敞的空间, 而且平台的承载面比普通车辆要低得多, 可以不高于200mm, 这就满足了称重系统对于稳定性的要求。尤其是大袋包装, 称重传感器就位于平台的底部, 如果承载支架不稳定, 物料下落时的冲击会直接影响到称重精度, 图4所示的停止时车轮的姿态也是为了满足包装时的稳定要求。
平台的最大载荷允许达到24吨, 而作为移动能源的蓄电池容量并不需要很大, 一般200A.h的蓄电池就可以满足在大型包装车间的使用要求。原因有两个, 一是平台在车间内不需要长距离和快速移动, 二是平台移动到位后接通电源即可充电。在移动平台的上方, 通
常还要安装一个二层平台, 用于承载电子定量秤、金属检测器和除尘器等设备, 因此整个机组的总高度就要达到五米以上。这样, 包装机组进料口和料仓出料口的对接便有很大难度, 因为人站在地面上斜视的目测误差很大。为了解决这个问题, 我们在平台两侧靠近地面的地方各安装了一个接近开关, 在地面对应位置镶嵌上金属块, 当平台移动到正确位置时会自动停车。
与其它车辆的另一个区别是, 它的操控位置不是在驾驶室, 而是在平台台面上或平台周边的任何一个位置。控制器是便携式的, 只要将其引线的插头与平台四个角上的任一个插座连接, 就可以“开车”了。这种设计是为了适应狭窄空间的移动。操作者可以站在车下他认为最需要监控的位置亲自为平台“导航”, 甚至可以移动一段距离换一个操作位置。
简言之, 通过思路的创新, 全新的设计适应了特殊的环境, 简化了操作和维护。
摘要：承载包装机组的移动平台可以在车间狭窄空间内通过多种运动方式灵活移动, 电驱动和电转向使其操作简单、维护方便。
机组设计 第5篇
【摘要】为使超超临界机组烟气脱硫电气供配电系统设计贯彻执行国家技术经济政策，做到保障人身安全、供电可靠、技术先进和经济合理，对目前超超临界火力发电机组脱硫系统的电气接线形式进行技术经济比较，确定合理的电气接线方案。
【关键词】超超临界；电气接线；技术经济；比较
引言
火力发电厂采用超超临界技术是提高汽轮发电机组经济性的有效手段，与同容量亚临界和常规超临界火电机组比较，超超临界机组效率明显提高[1]。脱硫厂用电系统是脱硫的重要组成部分，而且随着环保要求、电厂本身对辅助系统运行可靠要求的提高，脱硫系统必须稳定、可靠运行。新上火力发电机组脱硫系统均与主体同步设计、同时施工和同时投运（“三同时”），因此安全、可靠地向脱硫设备供电是脱硫电气系统的首要任务，合理的电气主接线，对保证脱硫系统安全稳定运行、节省投资起重要作用。
1、脱硫负荷特性分析
宁夏电厂地处西北，计划建设规模为2×1000MW超超临界燃煤间冷机组，并预留扩建2×1000MW机组的条件；该工程是西北电网规划建设的“西电东送”的重点电源点，工程建设可将西北地区优质丰富的煤炭资源转变为电源，变输煤为输电，将能源优势转化为经济优势，符合国家能源产业政策，对促进西北煤炭资源开发、全国能源资源优化配置、偏远地区经济开发和促进民族安定团结将起到重要作用。
此工程采用石灰石-石膏湿法脱硫，按本期两台锅炉BMCR锅炉最大蒸发量工况下全烟气脱硫，脱硫系统可用率≥98%。脱硫工程与主厂房工程同步建设，SO2吸收系统采用单元配置。吸收塔采用逆流喷淋塔，每台炉采用双塔串联配置。脱硫系统不设置旁路烟道。增压风机与引风机合并设置，不设置GGH。
1.1电气主接线设计原则
厂用电系统是脱硫的重要组成部分，合理的电气主接线对于保证脱硫系统安全稳定运行、方便操作和维护、节省投资起重要作用。随着工艺系统改进、电气设备制造水平提高，为厂用电系统接线的优化提供了条件。通过对不同的脱硫中、低压电气主接线方案进行技术经济比较，确定最适合本工程电气主接线方案。
衡量电气主接线是否合理，主要采用以下设计原则：
a）可靠性。保证对重要负荷供电可靠，并满足对电力质量的要求；尽量避免发电厂厂用电全停的可能；设备检修时对系统供电影响最小；
b）灵活性。运行检修方便；
c）经济性。接线力求简单，以节省设备；限制短路水平，降低设备造价；二次接线尽量简洁；设备占用空间小；电能损耗小。
1.2脱硫负荷分类及供电要求
厂用电系统主要设计输入条件就是工艺等各专业负荷供电要求及相应负荷特性等。在整理和分析该工程厂用负荷后，发现厂用负荷有以下一些特性：
a）从工艺流程合理性角度出发，将引风机和增压风机合并设置，并将脱硝一并考虑在内；
b）吸收塔采用逆流喷淋塔，每台炉采用双塔串联配置，循环泵和吸收塔搅拌器、石膏排出泵、氧化风机等设备成倍增加；
c）脱硫工艺系统、SO2吸收系统采用单元配置。
可以看出，工程由于优化工艺系统及脱硫效率要求较高等相关因素，厂用负荷也随之发生变化，工程中压电动机和SO2吸收系统负荷较多。下面分别按机组启动及运行时的厂用负荷分析。
根据工艺、热控等专业厂用电提资，脱硫常用厂用负荷特性如下表1。
2、脱硫电气主接线
2.1主要设计依据
a）DL/T5196-2004《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》[2]第10.1.4条：脱硫中压负荷可设脱硫中压母线段供电，也可直接接于中压厂用工作母线段。当设脱硫中压母线段时，每炉宜设1段，并设置备用电源。每台炉宜设1段脱硫低压母线。10.1.3条：脱硫低压工作电源应单设脱硫低压工作变压器供电，附录条文解释如下：每台炉宜设1段脱硫低压母线；每台炉宜设1段脱硫低压母线包括设2个半段的情况。大量脱硫工程的低压供电采用以下三种方式：（a）每两台炉设两台互为备用的脱硫低压变，每台低压变引接1段脱硫低压母线；（b）每台炉设两台互为备用的脱硫低压变，每台低压变下引接半段脱硫低压母线；（c）每台炉设一台脱硫低压变，由此引接的脱硫低压母线以刀开关分为2个半段，其备用电源从其它地方引接；
b）DL/T1340-2014《火力发电厂分散控制系统故障应急处理导则》[3]中A4.7条：厂用电系统不同母线段，应分配在不同的控制器中；
c）工艺等专业厂用电提资，脱硫系统主要由石灰石浆液供给系统、烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、工艺水及冷却水系统、浆液疏排系统、脱硫废水处理系统等负荷组成。
2.2电气主接线方案描述
2.2.1方案一
两套脱硫系统共设两台低压工作变压器，互为备用，为所有脱硫低压负荷供电；低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段，由两台低压干式变低压侧供电。380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫单元负荷分别接于脱硫A、B段，公用负荷分别接于各段。MCC均采用双回路供电，两路电源互相闭锁。脱硫系统不另设6kV脱硫段，脱硫所需6kV电源均从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式简单清晰，变压器数量少，根据负荷统计但单台变压器容量较大，需选择大容量的PC进线开关及水平母排，短路电流水平较高。
2.2.2方案二
每套脱硫系统各设两台低压工作变压器，互为备用。每套脱硫系统的低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段。四台低压干式变成对设置，380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫系统不另设6kV脱硫段，脱硫负荷所需6kV电源均从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式较方案一复杂，变压器数量成倍增加但单台变压器容量减少，短路电流水平降低，供电可靠性更高、对单元性负荷供电更有利。
2.2.3方案三
每套脱硫系统各设两台低压工作变压器，互为备用。每套脱硫系统的低压PC采用单母线分段，设380V/220V脱硫A、B段。四台低压干式变成对设置，380V/220V脱硫A、B段之间分别设联络开关。脱硫系统设两段6kV脱硫段，之间设置联络开关；脱硫6kV段电源从主体引接。
此方案特点：低压厂用接线形式同方案二。由于设6kV脱硫段，较方案二增加脱硫6kV开关柜、减少6kV馈线电缆，但脱硫6kV段的进线需选择较大截面的电缆，且单根进线电缆路径也比较长。
方案一、二、三电气主接线图如图1～图3。
3、技术经济比较
3.1方案一和方案二设备投资比较
脱硫系统均不设6kV脱硫段，低压电气主接线方案设备投资经济比较见表2。
由表2可知，方案一接线能满足脱硫供电可靠性要求，接线简单、清晰，投资少。方案二接线可靠性更高，接线单元性增强，但投资略高。
由于方案二的单元性更强，更有利于厂用电系统不同母线段分配在不同控制器中，便于减少故障面，增强电厂分散控制系统故障应急处理能力；由于保安MCC段采用三进线，相比方案一（双进线）可靠性更高；此方案中单体变压器容量减小，短路水平降低，但数量增多导致投资较方案一略高（约高36万元）。工程由于采用双塔串联布置比一般的采用单塔布置工艺设备负荷多，采用方案一单台变压器计算容量已达到2500kVA，如负荷增加或考虑湿电负荷，变压器容量还将进一步增大到3200kVA，而一般电厂单台变压器选择均不超过2500kVA，因此综合考虑各种因素，推荐方案二。
3.2方案三和方案二设备投资经济比较
脱硫系统设或不设6kV脱硫段接线方案设备投资经济比较见表3。
由表3可知，方案二因脱硫6kV柜与主体中压柜一同考虑，6kV柜投资相应降低，但动力电缆和控制电缆费用增加。方案三脱硫系统设6kV脱硫段，6kV柜数量增加，馈线电缆减少；综合比较6kV柜和电缆费用，从投资方面考虑方案二比方案三约省79.36万元，因此推荐方案二。另外从表3可知，由于方案二脱硫区不设中压段，主体至脱硫区的6kV电缆对总投资影响较大，比较方案二和方案三的总投资差价，当方案二中主体至脱硫区的6kV电缆长度在489.8m时方案二和方案三总价基本能持平。因此当主体至脱硫区距离较远时（暂估以500m为界），此时应综合各因素并经技术经济比较后选择适宜的电气主接线。
4、结语
针对超超临界火电厂脱硫工艺特性和电厂实际情况，脱硫中压电气主接线推荐采用脱硫不设中压段，脱硫所有中压负荷均直接从主体引接。低压每套脱硫系统各设两台互为备用的脱硫低压工作变压器，即推荐方案二。
参考文献
[1]熊立红.超超临界机组烟气净化设备及系统[M].北京：化学工业出版社，2009.01.
[2]国家电力公司华东电力设计院.DL/T50153-2002火力发电厂厂用电设计设计规定[S].北京：中国电力出版社，2002.
[3]电力规划设计总院.DL/T5455-2012火力发电厂热工电源及气源系统设计技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.
作者简介
重型低压起重机组的电气设计方法 第6篇
钢铁企业的原料场车间、出铁场车间、铸铁机车间、炼钢车间以及轧钢车间等一般都有多台起重机分时或同时工作,如图1所示,它们在同一对轨道上滑行,共用同一组供电干线和滑触线。这些起重机单台功率大,一般在300 kW以上。根据钢铁企业电力设计规范,功率在200 kW以上的电机原则上采用3 kV或6 kV的中高压电机。但是近年来,很多钢铁厂对这种大功率的起重机要求选用380 V的低压交流异步电机,一个直接的后果就是运行电流和冲击电流都很大,从而给电气设计带来一定的麻烦。
起重机本身就是一种较特殊的用电设备,一台起重机设备通常包括2个主钩提升电机,1个副钩提升电机,若干个大车行走电机,若干个主小车行走电机,若干个副小车行走电机。各类电机工作制度不一致,容量相差悬殊,尤其是2个主钩提升电机功率约占起重机总功率85%以上。所以,起重机与常规用电设备的配电设计方法也存在着较大的差异。现有的设计方法一般将每台起重机的所有电机功率相加当成单台电机来处理,结果会使得供电干线和滑触线的选型规格偏大许多,造成不必要的浪费。
本文给出了起重机组电气设计的计算流程,包括负荷计算,尖峰电流计算,滑触线选型计算;最后按照起重机组允许的电压降来对滑触线选型结果进行校验,以保证设备正常启动和运行。
2 负荷计算
常用的负荷计算方法有需要系数法、二项式法和利用系数法等。用电设备铭牌标明的额定功率(容量),系厂家规定工作条件下的额定输出功率(容量)。各种设备规定的工作条件不完全相同,故负荷计算时应将其换算为统一规定工作条件下的功率(容量),即设备功率(容量)。连续工作制电机的设备功率等于额定功率,而对于断续周期工作制的设备功率应当采用需要系数法和二项式法,计算时应统一换算到负载持续率为25%时的额定功率,当采用利用系数法时应统一换算到负载持续率为100%时的有功功率。
由于起重机各电机容量相差较大,起重机的负荷计算应采用二项式法。如果在同一条干线上有多台起重机,那么则将每台起重机的所有电机分为一组,然后进行计算。二项式法将负荷分为基本部分和附加部分,后者系考虑一定数量大容量设备的影响。
计算方法如下:
Pjs=(cPn)max+ΣbPs (2)
Qjs=(cPn)maxtg φn+Σ(bPstg φ) (3)
式中:Ps为设备功率,kW;Pe为额定功率,kW;FCe为额定负载持续率;FC25为负载持续率的25%;Pn为用电设备组中功率最大的n台设备的设备功率之和,kW;c,b为二项式系数;Pis为有功功率;Qis为无功功率;Sis为视在功率;Ijs为计算电流。
如果在同一条干线上有多台起重机,则将每台起重机的所有电机分为一组,然后进行计算。
3 尖峰电流计算
电动机或其他用电设备启动或加冲击性负载时所出现的一定时间的最大负荷电流称为尖峰电流。低压配电网络的尖峰电流是计算低压网络电压波动或电压损失,选择和整定自动开关保护元件,确定熔断器规格的依据。对于起重机组来说,尖峰电流是干线和滑触线设计选型的依据,是判断起重机能否正常启动的重要依据。尖峰电流为
式中:ΣIe为各台电动机额定电流之和,A;Iemax,K分别为具有最大启动电流电动机的额定电流,该电机的启动电流倍数。
同一条滑触线上的起重机可能会同时工作,但一般情况下不会在同一时刻启动,但是同一台起重机的2个主钩会在同一时刻启动。因此,计算起重机组的尖峰电流时只需考虑最大容量的一台起重机的2个主钩电机。
4 滑触线选型与验算
电线和电缆的允许载流量应不小于线路的负荷计算电流,即:
Ixn≥Ijs
式中:Ixn为电线、电缆按发热条件所允许的长期工作电流,A;Ijs为线路计算电流,A。
根据发热条件选择的电线和电缆,还须按照用电设备允许的电压降来进行校验,以保证设备正常启动和运行。
图2是起重机组的供电单线系统图,电源通过供电干线从中控楼负荷中心柜引至起重机组开关箱,再由开关箱引至刚体滑触线。
对于起重机组来说,启动产生尖峰电流时干线电缆的电压降为
式中:Ue为额定线电压,kV;R0为单位长度电缆的交流电阻,Ω/km;X0为单位长度电缆的交流电抗,Ω/km;φ为功率因数角;ΔUa为线路电压损失,%/(A·km);lg为干线电缆长度,km;n为电缆根数。
滑触线压降为
式中:Zh为单位长度滑触线阻抗,Ω/km;lh为滑触线计算长度,km。
若滑触线全长为L,那么端部单点供电时lh=L;中部单点供电时lh=L/2;两端部同时供电时lh=L/4;在滑触线两端端部距L/6处两点供电时lh=L/6。
总压降为
ΔU%=ΔUg%+ΔUh% (9)
根据起重机组启动要求,验算干线和滑触线选型时,应保证总电压降不超过12%。
5 设计实例
上述设计方法同样适用于单台起重机的电气设计,下面以河北某钢铁企业铸铁机车间280 t起重机为例进行配电计算和设计,起重机参数如表1所示。
额定线电压:
Ue=380 V
功率最大的3台电机的设备功率之和:
有功功率:
无功功率:
Qjs=Pjstg φ=895×1.73 kvar
=1 549 kvar
视在功率:
计算电流:
尖峰电流:
根据计算结果,我们选择12根ZR-YJV截面为3×185+1×95的电缆做为配电干线,长度为100 m;并选用2段铜导体钢基复合刚体滑触线JGHX-700,长度为36 m,并在刚体滑触线的基础上添加两根辅助电缆,组成低阻抗滑触线,而且采用两端部同时供电的方法。
干线压降为
ΔUg%=ΔUa%Ijflg/n
=0.055%×6 488×0.1/12
=2.974%
滑触线压降为
总压降为
ΔU%=ΔUg%+ΔUh%
=4.667%<12%
满足设计要求。
6 结论
本文结合实例详细介绍了重型低压起重机组的电气设计方法,与常规设计方法相比,本文的方法既可靠实用,又不会因为供电干线和滑触线规格选型过大而造成不必要的材料浪费,但本文方法的计算工作比较繁琐。
参考文献
[1]王洪才,陈延镖,陆乃城,等.钢铁企业电力设计手册[M].北京:冶金工业出版社,2008.
谈风电机组基础设计与构造要求 第7篇
1 设计资料
1.1 厂商提供的风电设备资料
1) 风电设备的型号、规格、功率、转速及轮毂高度等的图纸, 包括风电设备底部形状、高程、大小及埋设螺栓的位置和螺栓大小。
2) 厂商提供的风电设备荷载工况及设备重量等。
3) 与设备有关的基础环预埋, 孔洞的位置及大小。厂商对风电机组设备基础的其他相关要求。
1.2 工程地质资料
1) 风电机组所在位置地基压缩层厚度内的土壤类别、土壤的物理性质指标及地下水的变化对基础的侵蚀影响, 场地的稳定性以及场址的工程地质评价等。2) 地基土动态性质, 包括土壤的动态剪力模数 (G) 、剪力波速 (Vs) 及动态波生比 (υ) 等。3) 地基土或者基桩承载力。
2 风电机组基础底面尺寸的初步确定
风电机组基础底面尺寸应根据所收集的设备资料和地质情况确定。设计时要注意静力分析、构造规定以及满足有关部门的检查校核。
风电机组基础底面尺寸在初步确定时可以参照以下几点:
1) 基础板应维持相当的刚度。一般来说, 根据FD 003—2007风电机组地基基础设计规定 (试行) 之规定, 对于扩展基础、桩基础承台及岩石锚杆基础的底面宽度或者直径宜根据轮毂的高度确定, 控制在其高度的1/5~1/3, 基础高度宜控制在轮毂高度的1/30~1/20, 基础边缘高度宜为底面宽度或者直径的1/20~1/15, 且应不小于1 m。2) 基础底部应搁置在具有相当承载力的地基上, 如地基承载力不满足设计要求, 可以根据情况对基础进行优化或采取其他措施进行地基处理。3) 通过以上方法初步确定基础底面尺寸以后, 在地基受力层范围内存在软弱下卧层时, 注意对软弱下卧层地基承载力的验算。
3 基础设计与构造
3.1 基础形式选择
当前风电机组基础常用的基础形式有扩展基础、桩基础和岩石锚杆基础。基础形式的选择也是基础设计的重要内容, 具体采用哪种基础形式应根据场址地基条件和风电机组的上部结构对基础的要求确定。有时还应进行试算和技术经济比较, 来确定适用的基础形式。基础形式的选择较大程度上决定了基础的造价, 因此应综合考虑。
3.2 基础设计
1) 风电机组地基基础设计应进行的计算和验算有:a.拟定基础尺寸, 根据荷载情况计算判断基础尺寸拟定的合理性;b.计算基底反力, 复核地基承载力;c.在地基受力层范围内有软弱下卧层时, 要验算软弱下卧层的承载力;d.复核基础的沉降和倾斜变形;e.对基础进行抗滑稳定和抗倾覆稳定计算;f.对基础的内力、配筋计算;g.对基础进行抗冲切、疲劳强度和裂缝宽度等的验算。对于承载力、变形和稳定性的要求, 应严格按照FD 003—2007风电机组地基基础设计规定 (试行) 之规定。2) 基础静力计算。基础设计中应首先确定极端荷载工况和正常运行荷载工况下风电机组荷载和最不利组合。由于风电机组的主要荷载风荷载的随机性较大, 在计算地基承载力和稳定性时, 上部结构传至塔筒底部与基础环交界处的荷载, 应该采用经荷载修正安全系数 (K0) 修正后的荷载修正标准值, 这里的K0取1.35。往往极端工况在基础设计中起控制作用, 计算中所涉及的基础倾斜度和基底脱离地基土的指标是控制基础安全的关键, 计算中应加以注意。3) 疲劳强度。对于扩展基础和桩基承台进行疲劳强度验算, 均须满足相关规范的要求。基础疲劳强度不是基础设计的控制因素, 往往在基础设计时忽略掉此项, 对于设计整体而言就不完整。
3.3 基础构造
风电机组基础设计除了满足设计计算要求外, 还要满足构造要求。1) 混凝土强度要求。基础应采用钢筋混凝土, 混凝土的强度等级不宜低于C25, 垫层混凝土强度等级不应低于C15。有抗冻要求的混凝土, 抗冻等级应按照相关规范标准的规定确定。基础设计时还要考虑地下水、环境水、基础周围土壤对基础的腐蚀性, 采取相应的防腐措施。2) 确保基础完整性。所有构件必须构筑于同一基础板上, 基础混凝土应一次浇筑完成。对可能存在的施工缝应采取凿毛、高压冲洗、铺浆和采取设插筋等措施进行处理。施工缝的位置及施工方式应根据设计图纸说明, 不可随意设置施工缝。3) 足够均匀之配筋量。基础板所有平面必须配置钢筋, 基础底板顶面钢筋的计算应符合GB 50010的规定。基础底板单侧钢筋的最小配筋率不应小于0.20%, 且底板每米内的钢筋截面面积不得少于2 500 mm2。若基础厚度大于2 000 mm, 宜在基础底板中间部位配置与板面平行的双向钢筋网。4) 回填及夯实。对于扩展基础、桩基础承台和岩石锚杆基础周围及上部的回填土, 应满足上覆土设计密度的要求。故基础施工应特别注意基础开挖及回填工作, 设计时应对于回填材料及夯实度予以特别要求。5) 对可能受洪 (潮) 水影响的地基基础, 在基础环与台柱混凝土间应设置止水结构。基础底板中的预埋管道应采取防水和止水措施。在基础周边一定范围内应采取可靠的防冲刷等保护措施。
4 结语
风电机组基础的设计是工程中一项比较复杂的课题, 其基础设计涵盖了岩土工程和结构工程等专业领域, 设计时要注意综合不同专业的标准和规范。结构设计人员要认真收集相关资料, 综合考虑各个环节, 严格按照相关标准规范及厂商要求, 以达到设计出经济、合理、安全稳妥的风电机组基础。
参考文献
[1]FD 003—2007, 风电机组地基基础设计规定 (试行) [S].
[2]JGJ 79—2002, 建筑地基处理技术规范[S].
[3]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].
车载小功率双机组电站风道设计 第8篇
1 风道设计
对于风冷机组,只有新鲜空气才能供给柴油机冷却和燃烧之用,在设计时应注意不能吸入热风和废气;所有风道要避免转弯过多,要以最短通风管路将热风和废气排出,不要让热风和废气在舱内形成短路,将废气吸入柴油机会影响机组运行;排气管应缠绕石棉层,再用玻璃纤维布包裹住[4]。
以某系统为例,整个舱体分为独立的油机舱和工作舱,油机舱内装载两台6 kW柴油发电机组,发电机组技术数据见表1。要求柴油发电机组尽量采用车上关门使用工作方式。要达到使用要求必须加装合理的进排风道,油机舱内部尺寸为1 200 mm×2 282mm×1 858 mm(长×宽×高),由于两台柴油发电机组在舱体内占用空间大,加上空调机组和燃油加热器的风道以及吊装设备和附属设备所占空间,舱内空间不可能提供足够的空间设置较为复杂的风道结构,使得在电站总体结构设计中进排风道的布置非常困难,为了在有限的空间内完成电站的结构布局并满足电站的通风散热及日常维护,采用通过强制空气冷却手段的进排风道的结构设计示意图如图1所示。
两台机组同向放置,为方便维修,在舱体两侧各设一扇门,保证机组的维修操作。采取两侧舱门开百叶窗进风,燃烧空气的风量全部由两侧舱门百叶窗进入,百叶窗置于舱门下部对准机组的轴线并加装过滤网,百叶窗开口面积为0.24 m2,能保证新鲜冷空气进入舱内,每台机组斜上方安装一台轴流风机,强制抽风,形成一个L型的冷却风道,抽风的特点是风量大、风压小、各部分风量比较均匀,当机组工作时,风机工作,将机组工作时产生的热空气排出舱外。在强迫流动时,空气会沿着线路最短、阻力最小的路径流动,低进高出的布置可以避免进风口吸进排风口热气、废气的现象,由于两机组的排风道相互独立,无论是单机工作还是双机同时工作,都不会出现“抢风”和“倒灌风”的情况。另外在两机组中间处安装一过渡风道并在对应的舱壁位置加装一台轴流风机辅助排风[5]。
2 通风散热分析
轴流风机是风道设计中必不可少的,轴流风机的特点是风量大、噪声小,便于维修,风机的作用是将舱内的热空气排出舱外,改善舱内的温度环境,更有利于机组的工作。舱内热空气来源主要包括柴油机、发电机和排烟管道的散热量,由于排烟管必须做保温处理,散发到舱内的热量很少,可以忽略不计[6]。
2.1 柴油机的发热量
柴油机发热量通常计算公式为
式中,Q1为柴油机发热量(k J/h);Pn为柴油机额定功率(kW);B为柴油机的耗油率[kg/(kW·h)];q为柴油机燃料发热值,通常取q=10 000×4.18 k J/kg;η1为柴油机散至空气中的热量系数(%)。
该型号柴油机额定功率为10.5 k W,耗油率≤0.29 kg/(k W·h)散发至空气的热量系数从柴油机热平衡图中查得为5%～7%,但柴油机运转能够造成舱体内部积聚大量的热能,主要是由于废气排放管路在舱体内的部分较长,通过该管路额外辐射的热量达到总能量的20%左右,所以将热量系数修正为20%,根据式(1)可得到
2.2 发电机的发热量
发电机发热量通常计算公式为
式中,Q2为发电机散至空气中的热量(k J/h);Pn为发电机额定输出功率(kW);η2为发电机效率(%);该型号发电机额定输出功率为6 k W,效率为80%,根据式(2)可得到
2.3 冷却通风量
电站内冷却通风量计算公式为
式中,L为冷却通风量(m3/h);Q为总热量(k J/h);C为电站进风、排风比热[kJ/(kg·℃)];γ为电站进风、排风密度(kg/m3);i1、i2为电站进风、排风热焓(kJ/kg);t1、t2为电站进风、排风温差(℃)。
空气中的总热量为Q1+Q2=30 848 k J/h,空气比热取1.004 kJ/kg·℃(55℃时),空气密度取1.077 kg/m3(55℃时),内外温差取30℃,根据式(2)可得到
单台机组所需通风量为951 m3/h,两台机组需通风量为1 902 m3/h,计算所得的通风量只是理论上没有任何损失的数值,并不是轴流风机所需提供的流量,在实际的结构中,风道是有损失的。为在舱体内能够形成气压差,保证热气能有效地排出舱体,并考虑到风压的损失,需选用大于两台机组所需总风量2～3倍的交流轴流风机。现选用S2D300-AP02-31型轴流风机,额定风量为3 130 m3/h,风压为200 Pa,该风机能在70℃温度下工作;由于使用三台交流轴流风机排风,两侧百叶窗自然进风,舱内已形成足够的负压,已能够满足通风散热要求[7]。
3 试验验证
两侧舱门完全关闭,3个风机全部为排风状态,在机组1负载为5.4 kW,机组2负载为5 kW的条件下,进行了连续工作的加电试验,没有出现过热保护自动停机的现象,测试结果见表2。
(℃)
测试结果表明,此风道结构设计完全能满足双机组同时工作时通风散热的需要。
4 结束语
良好的风道设计,是决定电站能否正常提供电力保障的重要环节,通过对强迫空气冷却风道的设计分析与验证,会对今后的设计、研究工作有所借鉴,通过不断的试验研究,小功率风冷电站的风道技术会越来越成熟,结构更加合理,风机选型更科学,本电站方舱的研制成功,为今后小功率风冷型电站在车载系统上应用提供了新的技术依据。
摘要：电站是车载系统的重要组成部分,由于系统的可靠性、机动性的要求越来越高,车载小功率电站的需求也越来越多,常常需要电站与系统共用同一承载平台,介绍一种车载双机组小功率风冷型电站的通风散热设计,通过进排风道的结构设计、电站内部散热量计算及轴流风机的选择思路,为今后小功率风冷电站在车载系统上的应用提供技术依据。
关键词：风冷型电站,风道设计,通风散热
参考文献
[1]袁任光,林由娟.柴油发电机组选用与安装维护[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]魏存海.系统配装小功率低噪声电站的结构分析[J].移动电源与车辆,2011(1):8-10.
[3]邱成悌,赵惇殳,蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社,2001.
[4]容江峰,魏存海,汪雅红.低噪声风冷小功率电站风道设计[J].移动电源与车辆,2007(1):15-16.
[5]张芳,达棣.低噪声双机组电站风道设计[J].移动电源与车辆,2010(2):6-8.
[6]王中华,孙亚平,贾一兵.厢式风冷型电站的散热结构设计[J].移动电源与车辆,2009(3):12-15.
巴西350MW机组通流优化设计 第9篇
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司为巴西卡迪奥塔火电厂二期设计的350MW机组。其结构为单轴、两缸、两排汽、一次中间再热、凝汽式，工作转速为3600r/min，高中压缸采用合缸结构，低压缸采用1017mm末级长叶片双分流结构。机组采用模块式设计，并对通流部分运用CFX软件进行全三维优化设计，使机组有较高的效率。
2 高中压缸通流部分设计特点
高中压缸采用成熟的亚临界350MW机组模块进行优化设计。高压缸采用Ⅰ+9级模块形式，中压缸采用7级模块形式。与原有的亚临界350MW机组高中压缸相比，此机组高中压缸具有效率高、制造成本低、加工周期短的优势，其高中压缸具有以下特点：
2.1 调节级
喷嘴采用新型子午面收缩通道，由于调节级焓降远大于压力级，采用新型子午面收缩通道对减少二次流损失、提高高压缸效率十分重要，经实验验证采用新型子午面收缩通道可使调节级效率提高1.7%;动叶片采用已经在实际中有运行经验的先进的三联体三叉三销结构，此结构在亚临界350MW机组中广泛应用，有较高的效率和安全可靠性。
2.2 高中压叶片结构设计
高中压动静叶片均采用马刀叶片系列[1]，导叶采用弯扭叶片，动叶采用扭叶片，通过优化设计，有效地调整了流场分布，减少了端部二次流损失，提高了机组效率。
动叶采用自带围带结构，机组运行到一定转速后叶片形成整圈，叶片的摩擦阻尼作用，有效地降低了叶片的动应力。目前哈汽的汽轮机组动叶片大部分都采用自带围带结构，提高了机组的安全可靠性。
高中压动叶片叶根形式采用高强度枞树型叶根，这种叶根圆弧大，齿间距也大，可以大幅度地减少应力集中，减小最大应力，提高叶片的安全可靠性。
3 低压缸通流部分设计特点
低压缸前几级采用具有先进运行经验和高效的600MW机组低压缸模块进行模化设计，模化比为1/1.2，可以有效地保证低压缸的安全性和高效性。动、静叶片型式也是采用新型的马刀型叶片，这样可以有效地保证低压缸的效率。低压末级采用由哈汽专门为60Hz机组设计的1017mm叶片。
低压末级叶片是汽轮机组的一个主要部件，末级叶片设计的好坏直接关系到低压缸的效率及整个机组的效率，这里主要讨论末级叶片的设计。
3.1 末级静叶片
末级静叶片应用弯扭联合技术，使静叶片成为根部弯曲、顶部少许弯曲的变截面弯扭叶片，采用这种变截面弯扭静叶片可以减低静叶片损失、提高了低压末级的级效率，同时使动叶片根部反动度在适当范围内，满足了设计要求。
3.2 末级动叶片
1017mm末级叶片是哈汽专门为350MW/60Hz设计的末级叶片。动叶采用先进的跨音速叶型并沿叶片高度反扭。通过CFD计算分析，动静叶片气动性能匹配良好，沿叶高方向的参数分配合理，端部二次流损失小，没有分离现象出现，激波损失也很小[2]。设计中将根部反动度提高到27%左右，防止机组在低负荷运行时出现负反动度，有利于机组的变工况运行。
1017mm动叶片采用枞树型斜叶根，自带围带，凸台拉筋结构。应用强度分析软件对末级动叶片进行了非线性强度分析，并且在出厂时进行了动调频试验(如图1所示)，叶片频率完全避开了三重共振点，表明末级动叶片具有高度安全性。
3.3 低压末级叶片防侵蚀措施[3]
对于60Hz机组的叶片而言，由于叶顶圆周速度更高，因此湿蒸汽对末级叶片的冲蚀更严重。为保证叶片安全，同时降低通流的湿气损失，必须采取一些去湿和防侵蚀设计措施。在设计中采取了以下措施：
(1)在低压末级静叶片采用槽内去湿，通过在静叶片上半部靠近出汽边的内弧部分表面开出专用的去湿槽，把流道表面水膜中的水份导走。
(2)末级动叶片上半部出气边背弧焊接司太立合金片，增强末级动叶片的防侵蚀能力。
(3)适当加大末级动、静叶片间的轴向距离。在不影响级间气动性能的情况下尽可能减弱水滴对叶片的冲蚀。
4 结语
通过为巴西卡迪奥塔火电厂设计的350MW/60Hz汽轮机的通流部分的设计分析可知，该机组具有性能好，经济性和安全性高等特点：
(1)高中压部分采用的模块化设计，大大缩短了机组设计时间，有效地提高了机组设计效率;
(2)采用先进高效的刀马叶片系列，有效提高了机组级效率;
(3)采用自带围带叶片和具有高强度、安全性的枞树型斜叶根，提高了叶片的安全可靠性;
(3)低压末级叶片的全三维流场设计，动叶片自带围带、凸台拉筋设计，防侵蚀技术的运用，可保证低压末级叶片的安全。
350MW/60Hz机组的设计填补了HTC60Hz机组设计制造的空白，为公司以后设计更大功率的60Hz机组奠定了坚实的基础，同时也为公司扩展海外市场打下了良好基础。
参考文献
[1]张晓霞,等.新一代引进型300MW~350MW汽轮机的优化设计[J].热力透平,2004(2):73-76.
机组设计 第10篇
关键词：AP1000；CPR1000；标准对比
1.引言
AP1000为单堆布置两环路机组，设计寿命60年，由美国西屋公司在已开发的非能动先进压水堆AP600的基础上开发的，其主要安全系统采用非能动设计，布置在安全壳内。
作为此次探讨的AP1000常规岛部分，则有14个核辅助系统布置设置在内部，这是与CPR1000机组不同之处。为确保消防安全，常规岛消防设计主要遵循和参照的法规宜与核岛保持一致。常规岛灭火系统设计以常规岛火灾危险分析为基础，满足《Standard for Fire Protection for Advanced Light Water Reactor Electric Generating Plants》NFPA 804，参照《核电厂防火准则》EJ/T1082、《核电厂常规岛设计防火规范》GB 50745（以下简称《核电火规》）、《建筑设计防火规范》GB50016规定要求进行。国内外标准有差异之处应按标准高者设计。
2.常规岛主要火灾风险
常规岛的主要火灾风险危险物料分为固态可燃物料、液态可燃物料和气态可燃物料三种类型。根据上述三类可燃物料的分布情况，常规岛主要火灾危险位于下列区域：
(1)汽轮机厂房的电缆夹层、电缆竖井；(2)汽轮机厂房的各类油管；(3)汽轮机厂房的各油站、油箱；(4)重要水泵、油泵（凝结水泵、电动给水泵装置及油箱）；(5)主变压器、厂用变压器、备用变压器和辅助变压器；(6)化学危险品储存间；(7)汽机发电机、励磁机轴承；(8)电子、仪控设备间。
3.消火栓系统
设计方案：常规岛厂房及其附属建筑在一定间隔内均设有消防立管，在常规岛首层、运行层、配电开关层和除氧层都配有减压稳压消火栓，每个消火栓配有1根直径65mm、长25m带有快速接头及直流/喷雾水枪的消防水带、一个用于自救的消防软管卷盘。所有的消火栓都布置在建筑物或平台层的通道边上。每个消火栓附近都设有手动报警按钮。连接多个消火栓的立管管径最小为DN100，连接单个消火栓的为DN65，消火栓间隔不大于30m。常规岛室内外消火栓用水量按45L/s考虑，火灾延续时间按2小时设计。变压器的消火栓用水量按10L/s考虑，火灾延续时间按2小时设计。汽轮机厂房外侧靠近消防车道处设置消防水泵接合器。
分析：在室内消火栓系统上，NFPA14《Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems》规定，室内消火栓系统分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级。需要在楼梯间设置Ⅰ级消火栓，配有DN65（2.5英寸）水龙带接口，由经过训练的消防人员使用。在汽机房其他区域设置Ⅲ级消火栓，配有DN40（1.5英寸）和DN65（2.5英寸）两种水龙带接口，分别由工作人员和经过训练的消防人员使用。另外在NFPA850规定，在带电设备附近的水龙带上应装设可关闭的且已注册用于电气设备上的水喷雾水枪。目的为保证直流水枪在扑灭电气火灾时消防人员人身安全。在国内市场上已经有直流、喷雾两用切换的水枪出现，现已经过国家权威部门检测，在这一点上，设置为上述国有化消防设备可以满足规范要求。
关于消防水量的计算，是美标与国标之间最大的差异。如设计方案中所述，NFPA804要求汽轮机厂房室内外消火栓用水量总和为31.55L/s，火灾延续2小时。而根据现行《核电火规》主厂房室外消火栓水量为30L/s。在此规定下，消火栓用水量室内为15L/s，室外为30L/s，总和大于NFPA规定的31.55L/s。火灾延续时间则一致为2小时。
变压器周围的消火栓用水量在国标里明确说明不应小于10 L/s，火灾时间2小时。在NFPA804明确指出，变压器消火栓用水量按15.77L/s考虑，火灾延续时间为1小时。
根据上面的比较，在针对消火栓灭火方面，《核电火规》规定更为明确，消防用水量较高，在AP1000消火栓水量应以国标为准，而水枪设备也可以利用目前国产设备。
4.水喷雾灭火系统
设计方案：水喷雾灭火系统用于扑救固体火，闪点高于60℃的液体火灾和电气火灾。并可用于可燃气体和甲乙丙类液体的生产、储存装置或装卸设施的防护冷却。每套水喷雾系统由雨淋阀组、配水管网、水雾喷头、火灾探测控制系统组成，具有自动/手动喷水灭火保护，并报告火灾危险和反馈报警阀组状态等功能。
本工程汽轮机厂房内的汽轮机主油箱间、抗燃油装置、氢密封油装置、汽机运转层及中间层油管道、发电机轴承、主变压器、厂用变压器、备用变压器及辅助变压器，凝结水泵、电动给水泵及油站均设置水喷雾灭火系统。
汽机房内水喷雾强度20 L/min•m2，变压器区域水喷雾20L/min•m2，油池水喷雾强度6 L/min•m2，火灾延续时间按2小时考虑。
分析：与CPR1000比较仍为最大的差异点，同时贮油箱的室外布置也是AP1000中特有的。变压器方面，《核电火规》中规定，油浸式电力变压器设计喷雾强度20 L/min•m2，变压器集油坑设计喷雾强度6.0L/min•m2，持续喷雾时间2小时。NFPA15《Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection》中规定，变压器水喷雾强度不低于10.2L/min•m2，集油坑水喷雾强度不低于6.1L/min•m2，火灾延续时间为2小时。对于上述2种标准的不同，《水喷雾灭火系统设计规范》附条说明3.1.2中也做了详细的解释，但我们作变压器构筑物消防水量计算时，同时还要考虑室外消火栓的水量，总水量国标规定较高。
汽机房内的水喷雾区域，如上述方案中的主油箱间、抗燃油装置、氢密封油装置、汽机运转层及中间层油管道、发电机轴承等区域，主要考虑液体油类易燃物外泄或贮存物高温引起的火灾。在国标《水喷雾灭火系统设计规范》中，针对闪点60-120℃的液体火灾，定义设计喷雾强度为20 L/min•m2，持续喷雾时间2小时。NFPA804要求规定这些区域水喷雾强度不低于12.2 L/min•m2，火灾延续时间为2小时。按照2个规范的解释条文，国标的原则是采用大强度喷雾，将火灾在初始阶段就灭掉，而且仅将大型油储罐列入防护冷却范围；这样明显看出国标标准无论是严谨还是水量需求，都是较高的，常规岛作为核电厂运行的重要厂房，发生火灾后的控火更加重要。
综上所述，在水喷雾灭火设计方面，以国标《核电火规》为准。
5.预作用喷水灭火系统
设计方案：电缆夹层设置预作用喷水灭火系统，该系统由预作用报警阀组、配水管网、闭式喷头（易熔合金）、火灾探测控制系统组成。系统的配水管网内平时不充水，发生火灾时由比闭式喷头更灵敏的火灾报警系统联动预作用报警阀组和消防水泵，在闭式喷头开放前完成管道充水过程，转换为湿式系统，使喷头能在开放后立即喷水。系统持续运行，直到手动将供水阀门关掉为止。
根据NFPA804，喷水强度为喷水强度为12.2L/min•m2，作用面积为232.2m2，火灾延续时间按2小时设计。
分子泵机组控制系统的设计 第11篇
空间滤波器由一对共焦正透镜和共焦的滤波小孔组成, 基本结构见 (图1) , 清洁空气的击穿阈值为107w/cm2, 当激光的功率密度超过109w/cm2时, 需要抽高真空至1×10-3Pa, 在不进行全系统烘烤的情况下, 分子泵组全速运转一段时间后系统真空度可达10-5Pa, 过高的真空度会加速管道内部电缆、润滑脂的蒸发, 进而影响光学元件表面的洁净度, 因此我们需要研制相应的控制系统, 将真空度控制在一定范围内, 既要保证激光器系统的正常运行, 又能减小内部各类材料的蒸发量。
2 方案设计
为了实现高真空度的可控, 最简单的办法就是降低高真空泵对真空腔体的抽速, 可以采用以下两种方案:
(1) 在泵体与管道间增加一台开启量可控阀门, 通过控制阀门开启的大小来控制系统抽速;
(2) 不增加其他设备, 仅调节分子泵的转速来控制系统抽速。
比较后我们选用了第二种方案, 由于真空计和分子泵控制器均自带RS485通讯端口, 利用真空计监测管道内真空度, 由工控机实时读取真空值, 当读数超过设定值时, 工控机控制分子泵控制器调节转速, 由此形成闭环控制系统, 见 (图2) 。
3 控制流程设计
(图3) 首先需要为控制系统设定3个参数:稳定运行所需的真空值、每次条件判断后调整的转速值和延迟时间, 需要注意的是, 由于分子泵达到10-3Pa后真空值下降非常缓慢, 对泵体调速后观察到真空值变化也需要一定时间, 所以t的设定需要经过多次测试才能满足使用要求, 减小真空值的波动。
4 实验
TV551系列分子泵最小的可调转速为1000rpm, 为了保证控制精度, 我们就取其最小值, 空间滤波器日常运行所需真空值设定为2×10-3Pa, 每次设定t值后观察24小时内真空值的变化量, 结果显示, 当延时设定在15min时, 系统真空值变化量最小 (表1) 。
5 结语
通过对分子泵机组控制系统的设计, 并经过测试不断改进参数值, 我们成功实现了对空间滤波器内部真空值的稳定控制, 误差波动范围在±10%以内, 满足了整个装置正常运行的要求。
摘要：在高功率激光器系统中, 使用空间滤波器是抑制光束高频成分的非线性增长、改善光束传输质量的有效措施之一。激光束在到达滤波器小孔位置时会发生空气击穿, 因此管道内必须达到一定的高真空, 通过对选用的分子泵机组内部控制电路的研究分析, 设计了一套控制方案, 很好地满足了空间滤波器特定的使用要求。
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