1. 磁懸浮列車的磁懸浮列車的懸浮、制導及驅動方式
磁懸浮列車主要由懸浮系統、推進系統和導向系統三大部分組成。盡管可以使用與磁力無關的推進系統,但在目前的絕大部分設計中,這三部分的功能均由磁力來完成。 (1)磁浮有3個基本原理。第一個原理是當靠近金屬的磁場改變,金屬上的電子會移動,並且產生電流。第二個原理就是電流的磁效應。當電流在電線或一塊金屬中流動時,會產生磁場。通電的線圈就成了一塊磁鐵。磁浮的第三個原理我們就再熟悉不過了,磁鐵間會彼此作用,同極性相斥,異極性相吸。現在看看磁浮是如何作用的:磁鐵從一塊金屬的上方經過,金屬上的電子因磁場改變而開始移動 (原理一)。電子形成迴路,所以接著也產生了本身的磁場(原理二)。圖 1 以最簡單的方式來表達這個過程,移動中的磁鐵使金屬中出現一塊假想的磁鐵。 這塊假想磁鐵具有方向性,因是同極性相對,因此 會對原有的磁鐵產生斥力。也就是說,如果原有的磁鐵是北極在下,假想磁鐵則是北極在上;反之亦然。因為磁鐵的同極相斥(原理三),讓磁鐵在一塊金屬上方移動,結果會對移動中的磁鐵產生一股往上推動的力量。如果磁鐵移動得足夠快,這個力量會大得足以克服向下的重力,舉起移動中的磁鐵。 所以當磁鐵移動時,會使得自己浮在金屬上方,並靠著本身電子移動產生的力量保持浮力。這個過程就是所謂的磁浮,這個原理可以適用在列車上。下面介紹常導磁吸式(EMS)和超導磁斥式 (EDS)列車的具體運行原理。
常導磁吸式(EMS) 利用裝在車輛兩側轉向架上的常導電磁鐵(懸浮電磁鐵)和鋪設在線路導軌上的磁鐵,在磁場作用下產生的吸引力使車輛浮起,見圖2所示。車輛和軌面之間的間隙與吸引力的大小成反比。為了保證這種懸浮的可靠性和列車運行的平穩,使直線電機有較高的功率,必須精確地控制電磁鐵中的電流,使磁場保持穩定的強度和懸浮力,使車體與導軌之間保持大約10 mm的間隙。通常採用測量間隙用的氣隙感測器來進行系統的反饋控制。這種懸浮方式不需要設置專用的著地支撐裝置和輔助的著地車輪,對控制系統的要求也可以稍低一些。
超導磁斥式(EDS) 此種形式在車輛底部安裝超導磁體(放在液態氦儲存槽內),在軌道兩側鋪設一系列鋁環線圈。列車運行時,給車上線圈(超導磁體)通電流,產生強磁場,地上線圈(鋁環)與之相切與車輛上超導磁體的磁場方向相反,兩個磁場產生排斥力。當排斥力大於車輛重量時,車輛就浮起來。因此,超導磁斥式就是利用置於車輛上的超導磁體與鋪設在軌道上的無源線圈之間的相對運動,來產生懸浮力將車體抬起來的。如圖3所示。由於超導磁體的電阻為零,在運行中幾乎不消耗能量,而且磁場強度很大。在超導體和導軌之間產生的強大排斥力,可使車輛浮起。當車輛向下位移時,超導磁體與懸浮線圈的間距減小電流增大, 使懸浮力增加,又使車輛自動恢復到原來的懸浮位置。這個間隙與速度的大小有關,一般到100km/h時車體才能懸浮。因此,必須在車輛上裝設機械輔助支承裝置,如輔助支持輪及相應的彈簧支承,以保證列車安全可靠地著地。控制系統應能實現起動和停車的精確控制。 磁懸浮列車利用電磁力的作用進行導向。現按常導磁吸式和超導磁斥式兩種情況簡述如下。
常導磁吸式的導向系統與懸浮系統類似,是在車輛側面安裝一組專門用於導向的電磁鐵。車體與導向軌側面之間保持一定間隙。當車輛左右偏移時,車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用,使車輛恢復到正常位置。控制系統通過對導向磁鐵中的電流進行控制來保持這一側向間隙,從而達到控制列車運行方向的目的。
超導磁斥式的導向系統可以採用以下 3 種方式構成: ①在車輛上安裝機械導向裝置實現列車導向。這種裝置通常採用車輛上的側向導向輔助輪, 使之與導向軌側面相互作用(滾動摩擦)以產生復原力,這個力與列車沿曲線運行時產生的側向力相平衡,從而使列車沿著導向軌中心線運行。②在車輛上安裝專用的導向超導磁鐵,使之與導向軌側向的地面線圈和金屬帶產生磁斥力,該力與列車的側向作用力相平衡,使列車保持正確的運行方向。這種導向方式避免了機械摩擦,只要控制側向地面導向線圈中的電流,就可以使列車保持一定的側向間隙。 ③利用磁力進行導引的「零磁通量」導向系鋪設「8」 字形的封閉線圈。當列車上設置的超導磁體位於該線圈的對稱中心線上時,線圈內的磁場為零;而當列車產生側向位移時,「8」字形的線圈內磁場為零,並產生一個反作用力以平衡列車的側向力,使列車回到線路中心線的位置。 ——美國聖迭戈:美國通用原子公司在聖迭戈建造了一條長120米的磁懸浮軌道,目的是為聯合太平洋鐵路公司將要在洛杉磯建造的一條8公里的運載線路提供測試。
——德國埃姆斯蘭縣:Transrapid擁有31.5公里的軌道,定期運行的速度最高達420公里每小時。
——日本JR磁浮:日本研發的超導體磁浮列車由東海旅客鐵道(JR東海)和鐵道總合技術研究所(JR總研)主導。首列實驗列車JR-Maglev MLX01從1970年代開始研發,並且在山梨縣建造了五節車廂的實驗車和軌道。在2003年12月2日最高速達到581km/h(361 mph)。在2015年更創下了603/h的速度,創下有車廂車輛的陸地極速。
——美國聯邦運輸管理局(FTA)城市磁浮技術示範(UMTD)計劃
——中國西南交通大學:2003 年,西南交大在四川成都青山磁懸浮列車線完工,該磁懸浮試驗軌道長 420 米,主要針對觀光遊客, 票價低於出租轎車費。 ——日本東部丘陵線
——中國上海磁浮示範運營線
——韓國仁川機場磁懸浮線 ——美國喬治亞州:Powder Springs:AMT Test Track
——日本 :東京-名古屋-大阪 中央新干線
——中國長沙:長沙中低速磁浮線
——中國北京:S1 號線 1971年:西德,Prinzipfahrzeug,90 km/h
1971年:西德,TR—02(TSST)—164 km/h
1972年:日本,ML100,60 km/h,(載人)
1973年:西德,TR04,250 km/h(載人)
1974年:西德,EET—01,230 km/h(無人)
1975年:西德,Komet,401.3 km/h(由蒸汽火箭推進,無人)
1978年:日本,HSST—01,307.8 km/h(由蒸汽火箭推進,日產汽車製造,無人)
1978年:日本,HSST—02,110 km/h(載人)
1979年12月12日:日本,ML—500R,504 km/h(無人)第一次突破500 km/h
1979年12月21日:日本,ML—500R,517 km/h(無人)
1987年:西德,TR—06,406 km/h(載人)
1987年:日本,MLU001,400. km/h(載人)
1988年:西德,TR—06,412.6 km/h(載人)
1989年:西德,TR—07,436 km/h(載人)
1993年:德國,TR—07,450 km/h(載人)
1994年:日本,MLU002N,431 km/h(無人)
1997年:日本,MLX01,531 km/h(載人)
1997年:日本,MLX01,550 km/h(無人)
1999年:日本,MLX01,548 km/h(無人)
1999年:日本,MLX01,552 km/h (載人/5輛編組) 吉尼斯世界紀錄認可
2003年:中國,Transrapid SMT(德國提供技術所建設,第一條商業運行路線),501.5 km/h
2003年:日本,MLX01,581 km/h(載人/3輛編組)吉尼斯世界紀錄認可
2015年: 日本,L0,590 km/h(載人/7輛編組)
2015年4月: 日本,L0,603 km/h(載人/7輛編組) 超導排斥型磁懸浮列車是利用超導磁鐵和低溫技術,來實現列車與線路之間懸浮運行,其懸浮間隙大小一般在100mm左右,這種磁懸浮列車低速時並不懸浮,當速度達到100 km/h 時才懸浮起來。它的最高運行速度可以達到1000km/h當,然其建造技術和成本要比常導吸引型磁懸浮列車高得多。
(2)按懸浮技術,磁懸浮列車按懸浮方式有電磁吸引式懸浮(EMS)和永磁力懸浮(PRS)及感應斥力懸浮(EDS)兩種。 高速磁懸浮在全球的推廣之路異常坎坷,但是,中低速磁懸浮線路卻另闢蹊徑,相關推廣大有燎原之勢。
第一個國家是日本。2005年3月6日建成名古屋市區通向愛知世博會會場的磁懸浮線路,全長約9公里,全程無人駕駛,最高時速為100公里。
第二個國家是韓國。韓國磁懸浮的發展過程經歷了獨立研發(1985年—1993年)、對外合作(1994年—1998年)和商業化嘗試(1999年至今)3個階段。2014年7月,韓國仁川國際機場至仁川龍游站磁懸浮線路投入運營,全長6.1公里,列車由韓國自主研發,無人駕駛,最高時速可達110公里。
中國是世界上第三個擁有中低速磁懸浮技術的國家。2000年之後,中國的中低速磁懸浮推廣就有多種傳言,包括北京八達嶺線、成都青城山項目、北京東直門到首都機場線、滬杭磁懸浮線等,但都無疾而終。
奧運會之後,中國的中低速磁懸浮開始加速。2008年5月,唐山客車廠建成了一條1.547公里的中低速磁懸浮列車工程化試驗示範線。2012年1月,中國南車株機公司研製的中低速磁懸浮列車下線,最高時速100公里,最大載客600人。
2014年5月16日,長沙高鐵站至黃花國際機場磁懸浮工程開工建設,預計2015年年底建成,這是我國第一條完全自主研發的商業運營磁懸浮線。
2015年4月21日,北京中低速磁浮交通線路S1線暴力開工建設。
中國在實現高鐵輪軌技術的快速發展,磁懸浮已經被廢除。
目前有三種典型的磁懸浮技術:一種是德國發明的電磁懸浮技術,上海磁懸浮列車、長沙和北京在建的磁懸浮列車均應用此類技術;第二種是日本發明的低溫超導磁懸浮技術,如日本在建的中央新干線磁浮線;第三種是高溫超導磁懸浮,與低溫超導磁懸浮的液氦冷卻(零下269攝氏度)不同,高溫超導磁懸浮採用液氮冷卻(零下196攝氏度),工作溫度得到了提高。
西南交通大學牽引動力國家重點實驗室超導技術研究所副教授鄧自剛在接受《中國科學報》記者采訪時透露,2000年,西南交通大學超導技術研究所教授王家素和王素玉在世界上首先研製成功載人高溫超導磁懸浮實驗車。但因受經費限制,從2001年到2011年的10年時間里,高溫超導磁懸浮幾乎沒有大的應用進展。
北控磁浮公司副總經理武學詩在接受《中國科學報》記者采訪時表示,技術的應用不僅會考慮技術的成熟度,還會考慮運營維護等問題。
「相較而言,超導磁懸浮的維護還是比較麻煩。所謂高溫超導也只是相對高溫,溫度還是很低的,在維護方面離實際應用相對較遠。而電磁懸浮技術之所以應用較廣,是因為在應用的可行性上已經得到了證實。」武學詩說。
采訪中,鄧自剛承認,目前高溫超導磁懸浮技術尚不夠成熟,在應用前還需要進行中試線研究。
「德國的電磁懸浮技術,從發明到實現商業化應用,用了66年。日本的低溫超導磁懸浮用了45年,我估計高溫超導磁懸浮要用30年左右。我們已經研究了16年,所以對於高溫超導磁懸浮來說,未來5到10年非常關鍵。」鄧自剛說。
鄧自剛表示,目前國際競爭非常激烈。2011年,德國建成了80米的高溫超導磁懸浮環形線,今年巴西即將建成200米的實驗線。「如果國家的支持和投入再不跟上,我國的高溫超導磁懸浮技術必定會被國外趕超。」
《中國科學報》 (2014-05-28 第4版 綜合) 所謂真空磁懸浮,就是在一個真空的鋼管裡面鋪設磁懸浮線路,然後讓列車在真空管道中跑。由於沒有了空氣阻力乘客不能逃生,真空磁懸浮時速可達3000—4000萬公里,能耗不到民航客機的二分之一,而噪音、廢氣排放接近於零。
中國專家張耀平與美國約翰·霍普金斯大學,均提出了真空磁懸浮方案。
通常情況下,民用飛機的空中巡航速度在每小時850公里左右,對於超過18000公里以上的旅行,乘坐飛機耗費的時間與經濟成本是比較高,並會因為排放污染環境。真空磁懸浮的提出就是為了競爭這個盈利。
中國西南交通大學的張耀平教授主持的「真空管道高速磁浮交通基礎研究項目編號50678152)」,2007年獲得了國家自然科學基金項目的支持。張耀平已經調入陝西省西京學院,專門組建了真空管道運輸研究所,正全力推進這一「運輸體系。
2014年5月7日,西南交通大學科研人員稱,現已搭建全球首個真空管道超高速磁懸浮列車原型試驗平台,希望通過建造真空環境,減少空氣對磁懸浮列車的阻力。
西南交通大學牽引動力國家重點實驗室超導技術研究所副教授鄧自剛在接受《中國科學報》記者采訪時表示,目前研製的高溫超導磁懸浮實驗線採用環形結構,以實現循環加速,線路總長45米,彎道半徑為6米,直線電機驅動段為3米。實驗車在載人情況下最高速度可達25公里/小時,低壓真空環境下為50公里/小時。
鄧自剛表示,這輛新實驗車被命名為「超級磁懸浮」,採用高溫超導磁懸浮車技術。超高速磁懸浮車主要是考慮到未來在真空管道中的超高速應用。25公里/小時的速度主要受實驗場地和線路所限,如果是長距離直線,且在低壓環境中,速度設計會高得多。不過,真空管道超導磁懸浮的應用要在高溫超導磁懸浮商業化之後才有可能。
《中國科學報》 (2014-05-28 第4版 綜合)
2. 磁懸浮如何平衡
列車上有懸浮架的。四點支撐。肯定能平衡啊。兩邊也有導向裝置。
3. 暖通上的動態平衡閥和靜態平衡設計圖上的符號分別是怎樣的
太專業了吧,一般的是靜態平衡閥,用於回水干管上面,圖例標志是普通的閘閥標志下面有兩豎線
4. 靜態平衡閥的如何調試
靜態平衡閥按設計抄支管流量襲進行設置,抬起鎖定機構,將閥的頂部調節機構選擇到設定流量,然後鎖定機構即可。壓差調節器按設計資用壓力設置,將閥頭上的彈簧機構的調節螺桿旋轉到設定值即可。不同品牌的閥門調節方式差不多
5. 如何製作磁懸浮裝置
兩對磁鐵,同性排斥的原理
6. 誰有磁懸系統控制這方面的資料
磁懸浮技術的概述
磁懸浮技術是起源於德國,早在1922年德國工程師赫爾曼·肯佩爾就提出了電磁懸浮原理,並於1934年申 磁懸浮列車原理示意圖
請了磁懸浮列車的專利。1970年代以後,隨著世界工業化國家經濟實力的不斷加強,為提高交通運輸能力以適應其經濟發展的需要,德國、日本、美國、加拿大、法國、英國等發達國家相繼開始籌劃進行磁懸浮運輸系統的開發。 利用磁力使物體處於無接觸懸浮狀態的設想是人類一個古老的夢,但實現起來並不容易。因為磁懸浮技術是集電磁學、電子技術、控制工程、信號處理、機械學、動力學為一體的典型的機電一體化技術(高新技術)。隨著電子技術、控制工程、信號處理元器件、電磁理論及新型電磁材料的發展和轉子動力學的進展,磁懸浮技術得到了長足的發展.. 目前(2009年)國內外研究的熱點是磁懸浮軸承和磁懸浮列車,而應用最廣泛的是磁懸浮軸承。它的無接觸、無摩擦、使用壽命長、不用潤滑以及高精度等特殊的優點引起世界各國科學界的特別關注,國內外學者和企業界人士都對其傾注了極大的興趣和研究熱情。
編輯本段空間電磁懸浮技術
隨著航天事業的發展,模擬微重力環境下的空間懸浮技術已成為進行相關高科技研究的重要手段。目前的懸浮技術主要包括電磁懸浮、光懸浮、聲懸浮、氣流懸浮、靜電懸浮、粒子束懸浮等,其中電磁懸浮技術比較成熟。 電磁懸浮技術(electromagnetic levitation )簡稱EML技術。它的主要原理是利用高頻電磁場在金屬表面產生的渦流來實現對金屬球的懸浮。 磁懸浮列車工作示意圖
將一個金屬樣品放置在通有高頻電流的線圈上時,高頻電磁場會在金屬材料表面產生一高頻渦流,這一高頻渦流與外磁場相互作用,使金屬樣品受到一個洛淪茲力的作用。在合適的空間配製下,可使洛淪茲力的方向與重力方向相反,通過改變高頻源的功率使電磁力與重力相等,即可實現電磁懸浮。一般通過線圈的交變電流頻率為104—105Hz。 同時,金屬上的渦流所產生的焦耳熱可以使金屬熔化,從而達到無容器熔煉金屬的目的。目前,在空間材料的研究領域,EML技術在微重力、無容器環境下晶體生長、固化、成核及深過冷問題的研究中發揮了重要的作用。 目前世界上有三種類型的磁懸浮。一是以德國為代表的常導電式磁懸浮,二是以日本為代表的超導電動磁懸浮,這兩種磁懸浮都需要用電力來產生磁懸浮動力。而第三種,就是中國的永磁懸浮,它利用特殊的永磁材料,不需要任何其他動力支持。
編輯本段歷史
國際
20世紀60年代,世界上出現了3個載人的氣墊車實驗系統,它是最早對磁懸浮列車進行研究的系統。隨著技術的發展,特別是固體電子學的出現,使原來十分龐大的控制設備變得十分輕巧,這就給磁懸浮列車技術提供了實現的可能。1969年,德國牽引機車公司的馬法伊研製出小型磁懸浮列車系統模型,以後命名為TR01型,該車在1km軌道上時速達165km,這是磁懸浮列車發展的第一個里程碑。 在製造磁懸浮列車的角逐中,日本和德國是兩大競爭對手。1994年2月24日,日本的電動懸浮式磁懸浮列車,在宮崎一段74km長的試驗線上,創造了時速431km的日本最高記錄。1999年4月日本研製的超導磁懸浮列車在實驗線上達到時速552 km,德國經過20年的努力,技術上已趨成熟,已具有建造運營線路的水平。原計劃在漢堡和柏林之間修建第一條時速為400 km的磁懸浮鐵路,總長度為248 km,預計2003年正式投入營運,但由於資金計劃問題,2002年宣布停止了這一計劃。
中國
對磁懸浮列車的研究工作起步較遲,1989年3月,國防科技大學研製出中國第一台磁懸浮試驗樣車。1995年,中國第一條磁懸浮列車試驗線在西南交通大學建成,並且成功進行了穩定懸浮、導向、驅動控制和載人運行等時速為300 km的試驗。西南交通大學這條試驗線的建成,標志中國已經掌握了製造磁懸浮列車的技術。
編輯本段中國的磁懸浮技術
2006年8月17日,「中華01號」永磁懸浮路車模型在大連舉行的2006中國國際專利技術與產品交易會上亮相。該模型是大連3000米永磁懸浮試驗線路的模擬微縮,專為城市之間的區域交通設計。列車在高架的磁軌上運行,設計時速230公里,既可貨運,又可客運,適用於大都市圈的交通運輸。據半島晨報報道 只有在小說、科幻電影中才能見到的「空中懸浮」列車馬上就要出現在大連人身邊了。記者從昨日的專交會上了解到,3000米永磁懸浮試驗線擬定年底在開發區建設。2006年8月17日上午,在大連世界博覽廣場舉辦的 運行中的磁懸浮列車
「2006年中國國際專利技術與產品交易會」上,「中華01號」1/10槽軌永磁懸浮微縮路-車格外引人注目。該車按照1/10比例微縮,幾何尺寸按實車微縮;路橋結構、軌道結構、車輛結構與懸浮功能為模擬微縮。在技術人員的操作下,懸浮在槽軌上的微縮列車十分輕巧「跑」起來,啟動、剎車十分靈活並且悄無聲息。據了解,目前世界上有3種類型磁懸浮技術,即日本的超導電動磁懸浮、德國的常導電磁懸浮和中國的永磁懸浮。永磁懸浮技術是中國大連擁有核心及相關技術發明專利的原始創新技術。據技術人員介紹,日本和德國的磁懸浮列車在不通電的情況下,車體與槽軌是接觸在一起的,而利用永磁懸浮技術製造出的磁懸浮列車在任何情況下,車體和軌道之間都是不接觸的。中國永磁懸浮與國外磁懸浮相比有五大方面的優勢:一是懸浮力強。二是經濟性好。三是節能性強。四是安全性好。五是平衡性穩定。槽軌永磁懸浮是專為城市之間的區域交通設計的,列車在高架的槽軌上運行,設計時速230公里,既可客運,又可貨運。大連磁谷科技研究所有限公司蘇珣總經理告訴記者,3000米永磁懸浮列車線路預計在今年年底建設,地點擬定在開發區。2010年4月8日,中國首輛高速磁懸浮國產車在成都交付。該樣車由中航工業成都飛機工業(集團)有限公司製造,標志著該企業已經具備了磁懸浮車輛國產化、整車集成和製造能力。該高速磁浮列車可以達到每小時500公里。中航工業成飛此次交付的車輛是參照德國轉讓技術,按照上海磁浮公司的改進方案要求研製的第一輛工程化樣車,在上海編組成列後,投入上海示範線的商業營運,並有望在世博會期間投入使用。
編輯本段原理
磁懸浮技術的系統,是由轉子、感測器、控制器和執行器4部分組成,其中執行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。假設在參考位置上,轉子受到一個向下的擾動,就會偏離其參考位置,這時感測器檢測出轉子偏離參考點的位移,作為控制器的微處理器將檢測的位移變換成控制信號,然後功率放大器將這一控制信號轉換成控制電流,控制電流在執行磁鐵中產生磁力,從而驅動轉子返回到原來平衡位置。因此,不論轉子受到向下或向上的擾動,轉子始終能處於穩定的平衡狀態。
編輯本段應用
國際上對磁懸浮軸承的研究工作也非常活躍。1988年召開了第一屆國際磁懸浮軸承會議,此後每兩年召開一次。1991年,美國航空航天管理局還召開了第一次磁懸浮技術在航天中應用的討論會。現在,美國、法國、瑞士、日本和中國都在大力支持開展磁懸浮軸承的研究工作。國際上的這些努力,推動了磁懸浮軸承在工業上的廣泛應用。 國內對磁懸浮軸承的研究工作起步較晚,尚處於實驗室階段,落後外國約20年。1986年,廣州機床研究所與哈爾濱工業大學首先對「磁力軸承的開發及其在FMS中的應用」這一課題進行了研究。此後,清華大學、西安交通大學、天津大學、山東科技大學、南京航空航天大學等都在進行這方面的研究工作。 目前在工業上得到廣泛應用的基本上都是傳統的磁懸浮軸承(需要位置感測器的磁懸浮軸承),這種軸承需要5個或10個非接觸式位置感測器來檢測轉子的位移。由於感測器的存在,使磁懸浮軸承系統的軸向尺寸變大、系統的動態性能降低,而且成本高、可靠性低。此外,由於感測器的價格較高,從而導致磁懸浮軸承的售價很高,大大限制了它在工業上的推廣應用。 2009年8月,參觀者在北京看磁懸浮列車軌道,北京城建設計研究總院的總工楊秀仁透露,北京正在做一條磁懸浮線的長期規劃———通往門頭溝的S1軌道線路正在籌劃,計劃採用中國自主研發的磁懸浮技術。而由北京控股磁懸浮技術發展有限公司和國防科技大學合作的中低速磁浮列車,是中國唯一具有完全自主知識產權的磁懸浮列車。
編輯本段前景
隨著電子元件的集成化以及控制理論和轉子動力學的發展,經過多年的研究工作,國內外對該項技術的研究都取得了很大的進展。但是不論是在理論還是在產品化的過程中,該項技術都存在很多的難題,其中磁懸浮列車的技術難題是懸浮與推進以及一套復雜的控制系統,它的實現需要運用電子技術、電磁器件、直線電機、機械結構、計算機、材料以及系統分析等方面的高技術成果。需要攻關的是組成系統的技術和實現工程化。 磁懸浮軸承面向電力工程的應用也具有廣闊的前景,根據磁懸浮軸承的原理,研製大功率的磁懸浮軸承和飛輪儲能系統以減少調峰時機組啟停次數;進行以磁懸浮軸承系統為基礎的振動控制理論的研究,將其應用於汽輪機轉子的振動和故障分析中;通過調整磁懸浮軸承的剛度來改變汽輪機轉子結構設計的思想,從而改善轉子運行的動態特性,避免共振,提高機組運行的可靠性等,這些都將為解決電力工程中的技術難題提供嶄新的思路。
編輯本段磁懸浮和電懸浮
磁懸浮和電懸浮的作用是利用磁場力或電場力使一物體沿著或繞著某一基準框架的一個軸或幾個軸保持固定位置。這種懸浮通常是靜態不穩定的。穩定可以通過如下兩種辦法來實現,一是連續地或斷續地測量物體的位置,通過伺服裝置迅速地控制力場,使物體相對其要求位置的縮移不超過允許的范圍,二是通過調整激磁電路本身的參數。伺服控制懸浮叫做有源懸浮,而由調整其激磁電路參數來實現固有穩定的懸浮叫做無源懸浮(無源磁懸浮)。 對於有源懸浮(有源磁懸浮),測量物體位置的方法很多,諸如各種電氣或機械探鍘器,電橋網路中電參數或磁參數的變化、光束或其它方法。為了提高無源懸浮的剛度,或者,因為無源懸浮僅在偏離要求位置的一定范圍內是穩定的,可以將伺服控制疊加在無源懸浮上。永磁懸浮至少可以沿一個軸以推斥方式穩定,因而是無源懸浮,但是本書中將不討論這種懸浮。不管是無源懸浮還是有源懸浮,韶可能出現振盪,這種振盪根據情況,可以採用伺服裝置,機械阻尼,電磁阻尼肚夏參數調態等方法來控制。
編輯本段磁懸浮列車
磁懸浮列車概述
利用「同性相斥,異性相吸」的原理,讓磁鐵具有抗拒地心引力的能力,使車體完全脫離軌道,懸浮在距離軌道約1厘米處,騰空行駛,創造了近乎「零高度」空間飛行的奇跡。世界第一條磁懸浮列車示範運營線——上海磁懸浮列車,建成後,從浦東龍陽路站到浦東國際機場,三十多公里只需6~7分鍾。 中華6號懸磁浮列車
上海磁懸浮列車是「常導磁斥型」(簡稱「常導型」)磁懸浮列車。是利用「同性相斥」原理設計,是一種排斥力懸浮系統,利用安裝在列車兩側轉向架上的懸浮電磁鐵,和鋪設在軌道上的磁鐵,在磁場作用下產生的排斥力使車輛浮起來。就是說,軌道產生磁力的排斥力與列車的重力在一個相應平衡的數據時,列車就會懸浮起來。 列車底部及兩側轉向架的頂部安裝電磁鐵,在「工」字軌的上方和上臂部分的下方分別設反作用板和感應鋼板,控制電磁鐵的電流使電磁鐵和軌道間保持1厘米的間隙,讓轉向架和列車間的排斥力與列車重力相互平衡,利用磁鐵排斥力將列車浮起1厘米左右,使列車懸浮在軌道上運行。這必須精確控制電磁鐵的電流。 懸浮列車的驅動和同步直線電動機原理一模一樣。通俗說,在位於軌道兩側的線圈裡流動的交流電,能將線圈變成電磁體,由於它與列車上的電磁體的相互作用,使列車開動。講得更通俗直白一點,相當於電動機轉子和定子之間的旋轉運動變成了磁懸浮列車和軌道之間的直線運功。磁懸浮列車相當於電動機的轉子,而軌道相當於電動機的定子。 列車頭部的電磁體N極被安裝在靠前一點的軌道上的電磁體S極所吸引,同時又被安裝在軌道上稍後一點的電磁體N極所排斥。列車前進時,線圈裡流動的電流方向就反過來,即原來的S極變成N極,N極變成S極。周而復始,列車就向前賓士。 穩定性由導向系統來控制。「常導型磁斥式」導向系統,是在列車側面安裝一組專門用於導向的電磁鐵。列車發生左右偏移時,列車上的導向電磁鐵與導向軌的側面相互作用,產生排斥力,使車輛恢復正常位置。列車如運行在曲線或坡道上時,控制系統通過對導向磁鐵中的電流進行控制,達到控制運行目的。 「常導型」磁懸浮列車的構想由德國工程師赫爾曼 肯佩爾於1922年提出。 「常導型」磁懸浮列車及軌道和電動機的工作原理完全相同。只是把電動機的「轉子」布置在列車上,將電動機的「定子」鋪設在軌道上。通過「轉子」,「定子」間的相互作用,將電能轉化為前進的動能。我們知道,電動機的「定子」通電時,通過電磁感應就可以推動「轉子」轉動。當向軌道這個「定子」輸電時,通過電磁感應作用,列車就像電動機的「轉子」一樣被推動著做直線運動。 上海磁懸浮列車時速430公里,一個供電區內只能允許一輛列車運行,軌道兩側25米處有隔離網,上下兩側也有防護設備。轉彎處半徑達8000米,肉眼觀察幾乎是一條直線;最小的半徑也達1300米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內裝有目前國際上最先進的隔離裝置。上海線路將最終延伸到杭州。並且直接為世博會服務。
磁懸浮列車優點
磁懸浮列車有許多優點:列車在鐵軌上方懸浮運行,鐵軌與車輛不接觸,不但運行速度快,能超過500 千米/小時,而且運行平穩、舒適,易於實現自動控制;無噪音,不排出有害的廢氣,有利於環境保護;可節省建設經費;運營、維護和耗能費用低。它是21 世紀理想的超級特別快車,世界各國都十分重視發展磁懸浮列車。目前,中國和日本、德國、英、美等國都在積極研究這種車。日本的超導磁懸浮列車已經過載人試驗,即將進入實用階段,運行時速可達500 千米以上。 到目前可以講,磁懸浮列車軌道技術在中國,磁懸浮列車技術仍在德國,引進產品是引進不來技術的。中國的輪軌鐵路技術有近百年的歷史,形成了專門從事機車設計、科研創新的產業大軍,擁有數十年設計、製造、運營、維修配套的四十多萬人的產業鏈。磁懸浮技術掌握在少數專家、教授手中,是不具備應用條件的。磁懸浮列車需要高架,高架梁的撓度必須小於1毫米,因此,高架橋跨一般要小於25米,橋墩基礎要深30米以上。因此,在上海到杭州的地面上要形成一道200多公里的擋牆。此外,由於運行動力學的影響,軌道兩側各100米內是不允許有其他建築物的。修建滬杭磁懸浮,佔地多,對環境影響比較大。
磁懸浮列車缺點
2006年,德國磁懸浮控制列車在試運行途中與一輛維修車相撞,報道稱車上共29人,當場死亡23人,實際死亡25人,4人重傷。這說明磁懸浮列車突然情況下的制動能力不可靠,不如輪軌列車。在陸地上的交通工具沒有輪子是很危險的。要克服很大的慣性,只有通過輪子與軌道的制動力來克服。磁懸浮列車沒有輪子,如果突然停電,靠滑動摩擦是很危險的。此外,磁懸浮列車又是高架的,發生事故時在5米高處救援很困難,沒有輪子,拖出事故現場困難;若區間停電,其他車輛、吊機也很難靠近。
編輯本段上海磁懸浮
上海磁懸浮列車設計時速431公里/小時,實際時速約380公里/小時,轉彎處半徑達8000米,上海磁懸浮列車肉眼觀察幾乎是一條直線,最小的半徑也達1300米。乘客不會有不適感。軌道全線兩邊50米范圍內裝有目前國際上最先進的隔離裝置。磁懸浮列車的車窗是減速玻璃,乘客可以更好的觀賞窗外的風景。減速玻璃在與車體接觸的邊緣處有弧度變形,正因為這個弧度可以使車外景物在透過弧度時發生變形,從而影響車內乘客的視覺,產生減速的效果。並且在擋風玻璃邊緣都有漸淡的點狀黑色裝飾邊,同樣也起到一定效果。 上海磁懸浮列車是世界上第一段投入商業運行的高速磁懸浮列車,設計最高運行速度為每小時430公里,僅次於飛機的飛行時速。 磁懸浮列車上裝有電磁體,鐵路底部則安裝線圈。通電後,地面線圈產生的磁場極性與列車上的電磁體極性總保持相同,兩者「同性相斥」,排斥力使列車懸浮起來。鐵軌兩側上海磁懸浮列車也裝有線圈,交流電使線圈變為電磁體。它與列車上的電磁體相互作用,使列車前進。列車頭的電磁體(N極)被軌道上靠前一點的電磁體(S極)所吸引,同時被軌道上稍後一點的電磁體(N極)所排斥——結果是一「推」一「拉」。磁懸浮列車運行時與軌道保持一定的間隙(一般為1—10cm),因此運行安全、平穩舒適、無雜訊,可以實現全自動化運行。磁懸浮列車的使用壽命可達35年,而普通輪軌列車只有20—25年。磁懸浮列車路軌的壽命是80年,普通路軌只有60年。此外,磁懸浮列車啟動後39秒內即達到最高速度。目前的最高時速是日本磁浮火車在2003年達到的581公里/小時。據德國科學家預測,到2014年,磁懸浮列車採用新技術後,時速將達1000公里。而目前中國的輪軌列車運營速度最高時速為486公里 (法國 TGV 電氣火車最高時速在2007年的測試中達到過574.8公里/小時)。
編輯本段磁懸浮潛水電泵
磁懸浮潛水電泵是經多年實踐研製而成的專利產品,它實現了世界潛水電泵領域重大突破,有效解決了傳統潛水電泵的種種弊端:如轉換效率偏低、耗電過高、揚程受限、軸承易損、檢修頻繁等。廣泛應用於工礦企業的供排水、農田灌溉及高原、山區供水等領域。 磁懸浮潛水電泵是世界首創的專利技術產品,它以獨有的專利技術改變了潛水電泵的製造工藝,轉換效率達到令人震驚的新水平,創造了巨大節能降耗效益。 磁懸浮潛水電泵解決了制約世界潛水電泵領域發展的軸向力問題,潛水電泵的揚程有了突破性提高,填補了超高揚程(單機揚程設計到上千米)和超大流量(高承載)潛水電泵的市場空白;揚程、流量曲線趨於平緩。其轉換效率、單機最高揚程均居世界領先地位。 磁懸浮潛水電泵是新一代潛水電泵,它實現了立軸磁懸浮(在不同工況下保持高效率)、不磨損,使用時間及檢修周期延長數倍,省去頻繁的定期檢修工作,可連續運轉數萬小時,節省維修、檢修費用。 磁懸浮潛水電泵通過了國家級試驗室、山東省泵類產品質量檢測中心檢測。試驗數據證明,磁懸浮潛水電泵的轉換效率超過傳統潛水電泵,用戶使用情況結合實驗數據及領域內對比,進一步證明其高效節能、轉換效率世界領先、單機揚程世界領先及高承載、超大流量、免檢修、長壽命等特點!
編輯本段磁懸浮鼓風機
磁懸浮離心式鼓風機是風機的一種,它是將磁懸浮技術和高速電機技術融入傳統風機之中所形成的一種高效、節能、環保的新型鼓風機,廣泛應用於工廠、礦井、隧道等的通風;城市污水處理;風洞風源等工業項目中。
磁懸浮軸承部分的主要功能是實現轉軸的懸浮。它通過內置的徑向感測器和軸向感測器檢測轉軸的位移信號,將得到信號送入磁懸浮軸承控制器進行調 理、運算和放大得到控制電流,再將該控制電流輸入徑向磁軸承和軸向磁軸承,通過電流產生磁場,又由磁場產生吸力,從而實現轉軸的懸浮。 高速電機部分的主要功能是驅動轉軸的旋轉。它通過變頻電源產生頻率可控的交變電流,將此交變電流輸入電機定子產生交變的磁場,帶動轉軸高速旋轉。 風機部分的主要功能是實現鼓風。隨轉軸一同做高速旋轉的葉輪帶動空氣從渦殼的進氣口進入,空氣在渦殼的導向與增壓作用下成為具有一定流速與壓 力的氣體,最後從渦殼的出氣口鼓出,這就實現了風機的鼓風。
7. 磁浮式列車的結構
很早以前,人們就希望列車能與軌道脫離接觸,以解除輪軌車輛的振動與磨損帶來的煩惱。早在1864年,法國就開展了氣墊車的研製工作,通過壓縮空氣使車體與地面脫離接觸。1869年法國巴黎試驗了世界上第一個氣墊車。20世紀60年代,這種研究形成高潮,世界上出現了三個載人的氣墊車實驗系統。隨著技術的進展,特別是固體電子學的出現,使原來十分龐大的控制設備變得十分輕巧,這就給磁懸浮列車技術提供了實現的可能。1969年,德國牽引機車公司(Locomotive Company)的馬法伊(Krauss Maffei)研製出小型磁浮列車系統模型,以後命名為 TR01型。1972年又研製成 TR02型,該車在 l公里軌道上時速達165公里,這是磁懸浮列車發展的第一個里程碑。1973年,馬法伊還研製成氣墊車(命名為TR03)。與磁浮列車相比,氣墊車的技術要復雜得多。此後德國放棄了發展氣墊車的計劃,而著眼發展磁懸浮列車(以下簡稱磁浮列車)。
懸浮與推進的各種方式
磁浮列車從原理上可分為兩種。一種是電磁型(EMS,Electro Magnetic System),也稱吸力型、常導型。另一種是電動型(EDS,Electrodynamic System),也稱斥力型、超導型。
電磁型列車在車體內裝有電磁鐵,路軌為一導磁體。電磁鐵繞組中電流的大小根據間隙感測器的信號進行調節,使車體與路軌間保持一定距離。懸浮力的大小與車速無關,任何車速時均能保持穩定的懸浮力。懸浮氣隙較小,約 l厘米。出於安全考慮,設有應急備用車輪。車身前進的動力由直線感應電機或直線同步電機提供(也可用噴氣推進)。它的懸浮和推進系統消耗的功率很小,一般為 l千瓦/噸。結構、材料簡單,但車體較重。
電動型列車在車體內安裝有超導線圈,軌道上分布有按一定規則排列的短路鋁環。當超導線圈內通電時就產生強磁場,在列車以一定速度前進時,該強磁場就在路軌的鋁環內產生感應電流,兩者相互排斥而產生上浮力。速度愈大這個排斥力就愈大,當速度超過一定值(時速80公里以上)時,列車就脫離路軌表面,最大距離可達數十厘米以上。其懸浮是自穩定的,無須加任何主動控制;由於採用大氣隙懸浮,即使車體有稍許不平衡,或車體與軌道有些許對不準,或軌道上有冰雪之類雜物,均不會影響列車運行的安全性。採用超導線圈雖可減輕線圈結構的重量,但卻要增設超導所需的致冷系統,致冷電源也增加了功耗。這種結構的磁場若不加屏蔽,會增加環境的電磁污染。在低速行駛時,列車還需輪軌系統支撐,側向穩定也要另加控制設備。
除電磁型、電動型之外,還有永磁式半懸浮型、推力與懸浮結合型的磁浮列車。
磁浮列車的驅動方式主要有直線感應電機(LIM),直線同步電機(LSM),以及直線磁阻電機(LRM)和 Z宇型單極直線同步電機。後兩者很少採用。
直線感應電機也稱短定子直線感應電機,主要用在日本的 HSST系列。它的初級繞組裝在車體上,定子由硅鋼片選成,橫向開有許多齒槽,用於安放電機繞組。次級採用低碳鋼實心結構,架設在軌枕上,其上附設一層次級導體(5毫米厚的鋁板)。當初級繞組加上三相交流電之後,在氣隙空間形成一個平移磁場,該磁場切割次級導體,在導體中產生感應電流。該感應電流形成的磁場與初級繞組形成的平移磁場方向相反,從而在路軌與車體之間產生電磁推力。這種電機的速度低於同步速度,一般用於中速(100~200公里/時)磁浮列車。
直線同步電機也稱長定子直線感應電機,主要用在德國的 TR系列和日本的 MLU系列。其初級繞組沿軌道鋪設,故稱長定子,定子線構與短定子類似。次級安裝在車體上,為水磁體或直流繞組,在氣隙空間建立起一個恆定的直流磁場。當初級繞組加上三相交流電後,與次級的直流磁場間產生電磁推力。這種電機的速度等於同步速度,一般用於高速(400~500公里/時)磁浮系統。這種電機需沿軌道鋪設大量導電線圈,並沿線建立許多變電站,用於區間供電。
磁浮列車的優點
由於實現了磁懸浮,車身與軌道脫離接觸,因而產生一系列優點。
(l)速度快。輪軌式列車點接觸壓力的典型數據是48.3兆帕。而磁浮列車是大面積懸浮支撐,單位面積受力的典型數據是6.9~34.5千帕。普通列車的速度主要是受限於輪軌間的粘性力,而磁浮列車的速度則受限於空氣阻力。下面列出各類交通工具速度的典型數據。
高速列車 磁浮EMS 磁浮EDS 汽車 飛機
平均速度(公里/時) 210 380 448 95 485
運行速度(公里/時) 260 400 480 110 852
由上可見,磁浮列車是陸上最快的交通工具,其速度僅次於飛機。
(2)乘坐平穩舒適、噪音低。凡是在西德和日本乘坐過磁浮列車的人,都異口同聲的稱贊乘坐平穩舒適。這是因為車身與軌道之間無接觸,軌道不平度的影響可通過控制系統被濾除。下面列出各種地面交通工具雜訊情況。
高速列車 磁浮列車 汽車
100(公里/時)82分貝 67分貝 76分貝
250(公里/時)92分貝 82分貝
磁懸浮列車的雜訊屬於低水平雜訊。
(3)佔地面積小。磁浮列車路軌佔地面積與普通列車相近,比高速公路佔地面積要小得多。每公里的佔地面積,六車道高速公路為4.28萬平方米,四車道的為2.86萬平方米;而單向磁浮路軌僅為1.43萬平方米,若是高架路軌,則幾乎不佔地面。此外,磁浮列車爬坡能力強,可達10%,轉彎半徑比普通列車小,例如 TRO6軌道時速216公里的曲率半徑為1000米,可適應修建磁浮路軌的地段多,因而可減少隧道和山谷橋架等建築費用。
(4)能耗較低。據加拿大的一項研究,按行駛6O0公里左右核算,各種交通工具的能耗指標(瓦特·時/坐位·公里)數據如下。
高速火車 磁浮EMS 磁浮EDS 汽車 飛機
35.4 73.1 136 144 352
這里未考慮速度,單看能耗,似乎磁浮列車要比普通列車大,如果計及速度因素,考慮在不同速度下的功能指標,結論就不一樣了。當時速達220公里左右時,普通列車與磁浮列車的功耗基本上一致。再提高時速,磁浮列車的優越性就明顯了,而普通列車已無法達到。
(5)安全可靠。磁浮列車(EMS型)懸浮高度大約 l厘米左右,萬一懸浮系統失效,應急車輪能支撐列車繼續行進。另外,磁浮列車車體兩側像鉗子一樣卡住路軌,不易出軌,比普通列車安全。
(6)壽命長、維修費用低。這是顯而易見的。
從綜合效益考慮,磁浮列車是很有前途的一種交通工具。
德、日、美等國的研製概況
在世界上,重視磁浮列車研製並形成自己研製系列的國家是德國和日本。
德國是最早開始研究磁浮列車技術的國家,其研究主要集中在 EMS型磁浮列車技術上, 目前在技術上佔有優勢。它的 EMS型磁浮列車發展計劃稱為 TRASPAID,相應的車型均用 TR加編號命名。世界上第一台 EMS型磁浮樣車誕生在德國,它是1969年德國馬法伊研製的模型車 TR0l。世界上第一台有載人能力的磁浮列車也誕生在德國,即1971年由德國航空公司(MBB)研製成功的全尺寸7噸車,有人也把它稱為 TRO2(一般 TRO2是指馬法伊1971年研製的12噸車,時速164公里)。 目前 TR系列已發展到 TRO7(其中TRO3是氣墊車), TRO4以前的曾用火箭推進,從 TRO5開始改用直線同步電機驅動。TRO5軌長 l公里,最高時速90公里,載乘70人,1974年在漢堡國際博覽會上展出,歷時3周,載客4萬餘人次,未發生任何故障。
此後,德國實施TVE計劃,建造 TRO6和拉騰鎮的愛姆斯朗(Emsland)試驗場,以試驗列車的轉彎、爬坡、行進速度等功能。試驗場的環形軌道長31.5公里,傾角1.2度,坡度10%,設有高4.7米,跨度25米的高架路軌和三個道岔的試驗線。起動時間約1分鍾,時速200公里,全程運行時間12分鍾,最高時速412.6公里,1690米彎道運行時速256公里。
後又建造 TRO7,它是 TRO6的改進型,1988年投入試運行。到1989年底,包括商業運行在內共試運行1.2萬公里,軟硬體耐久試驗達5萬小時,在隧道進行了各種雷擊試驗。
在 EMS型磁浮列車技術已成熟的基礎上,德國還計劃實施漢堡至柏林的磁浮線路工程。1996年正式動工,2001年交付使用。線路全長287公里,設計時速500公里,全程運行時間53分鍾。每列車由4節車廂組成,共332個座位,每10分鍾發 l列車,全天運行95列車。
德國西門子公司也曾發展過 EDS型磁浮列車技術,並在1976年獲得時速12O公里的結果。由於其在能耗指標、強磁污染、發展風險等方面,都明顯不如 EMS型,自1979年起,德國終止了 EDS型的研究。德國快速運輸試驗公司的試驗專務理事布勒富克(F. Blefuk)說:"我們在1977年之前曾就超導和常導兩種方式進行了研究,兩種方式的優缺點的綜合對比分析結果表明,常導方式更合適。"德國研製EDS型的有關技術已用於其他方面,如核磁共振技術、直線同步電機等。
日本地少人多,歷來重視鐵路技術的發展。日本航空公司(JAL)1974年開始 EMS型磁浮列車的設計研究工作,先後研製出HSST-01、02、O3等型號。HSST-03於1985年和1986年分別在日本築波和加拿大溫哥華展出,共進行349天載人運行。在 HSST-03的基礎上改進, JAL又建造了 HSST-04和 HSST-05,運行可*性分別達到96.2%和99.8%。HSST系列均屬 EMS型,在低速下(比如時速100公里)行駛,雜訊很低,很適於作市內交通工具。
日本國有鐵路(JNR)則致力於 EDS型研製,於60年代中期就起步研究。1972年研製成的 ML100是世界上第一台 EDS型磁浮列車。1979年又研製成功 ML5O0,時速517公里,是陸面交通工具移動速度的世界紀錄。若在東京與成田機場架設這樣的線路,單程僅需10分鍾,由東京到大販也僅需 l小時。日本很重視 EDS型技術的開發,並把它與高溫超導材料的研究聯系在一起,以求更快發展。
英國是最早進行磁浮列車商業運營的國家,連接伯明翰車站與機場的900米運行線1984年投入運營,採用 EMS型,時速48公里,尚在使用,但研究進展不大。
美國地廣人稀,公路網和空中航線四通八達,長期忽視鐵路發展。進入9O年代後,美國科技界、工業界對磁浮列車技術表現出十分濃厚的興趣,大有急起直追之勢。1993年5月,第12屆國際磁浮列車會議在美國舉行。美國國會擬定撥款7.25億美元支持磁浮列車技術的發展,美國政府也成立 NMI組織(NationalMaglev Initiative),擬分四個階段發展此項技術。現已進行系統概念定義(SCD)研究。 SCD方案中,三個為 EDS型,一個為 EMS型。EMS型的懸浮與推進系統原理上與德國的TRASPAID類似,但採用超導型的概念(追求技術新),懸浮間隙為4厘米(德國為 l厘米),時速超過500公里(追求速度快)。1993年7月開始概念設計,1995年進入工程實驗階段,1997年7月以後開始第四階段,建造應用線路。
由上可見,盡管磁浮列車有明顯的優點,但由於各國情況不同,所以對它的重視程度和發展路線也各不相同。除上述國家外,法國、鍛國、韓國也都有研究計劃。考慮到勞動力價格愈來愈高,往返時間將成為商品生產中非常關鍵的因素。在未來的市區至機場、市中心至衛星城之間的短程交通(50公里以內),城市間的中程交通(50~100公里),作為交通走廊的遠程交通(lO0~100O公里)中,磁浮列車都是有競爭力的。
最初,發展磁浮列車技術就是追求高速。當時, HSST-01的目標就是為時速超過300公里提供技術,即使電機推不上去,也要用火箭推上去。但發展至今,由於 HSST系列結構簡單、雜訊低、研製周期短、軌道造價低,對於城區、城郊的公共交通有明顯的優越性,人們反而對它的中低速(時速在200公里以內)性能感興趣。
磁浮列車技術在中國前景廣闊
中國幅員遼闊,人口眾多,經濟正處起飛階段,交通問題十分緊迫。
就陸路交通而言,中國可耕地面積僅占國土面積的17%,可耕地十分寶貴,因此不宜大量發展佔地面積大的交通設施。據統計,津塘高速公路每公里佔地8.1萬平方米,而鐵路每公里僅佔地1.63萬平方米,普通路基的磁浮列車佔地與鐵路相當,而高架的磁浮列車佔地要少得多,即使是雙軌的,佔地面積也僅為高速公路的5%。可耕地寶貴是中國一項重要的基本國情,由此出發,中國應優先發展鐵路。
據1989年統計,中國鐵路總長5.26萬公里,人均鐵路擁有量在世界上排在100位之後,按國土面積平均排在世界70位之後,然而所完成的客貨周轉量卻居世界第3位,幾乎與美國總長30萬公里的鐵路所完成的相等。中國鐵路主要干線的貨運只能滿足社會需求量的50%~70%,客車超員高達50%~100%。因此,中國再造10倍以上的鐵路也不為過。磁浮列車作為一種採用高技術的鐵路運輸工具,其單位能耗不僅比飛機、汽車低,與其他鐵路運輸工具相比,也是最低的。它的造價也只略高於電氣化鐵路。在中國鐵路發展的廣闊天地中,磁浮列車技術有自己的用武之地。
經濟的起飛帶來城市的繁榮,在人口集中的大城市,市內公共交通以及市區與城郊的交通問題變得更為嚴峻。中國的城市軌道列車,全國總計也不足50公里。修建地下鐵路,造價昂貴,按中國的國力,近期不可能大規模發展。修建中低速的高架磁浮列車,造價要合理得多,而且雜訊小,佔地面積小,是解決城市交通問題的理想方案。
因此,磁浮列車技術的研究在中國也受到充分重視。自80年代初開始磁懸浮運行技術的探討和基礎研究,其中包括懸浮控制技術研究、小型磁浮模型車和模型裝置的研製和理論分析,以及18噸載人磁浮列車方案設計等。中國第一台磁浮列車原理模型誕生於1989年,該車屬 EMS型,類似日本的 HSST結構,車體重80千克,由 LIM系統推進,運行速度可達10米/秒,曾在長沙、北京展出多次。現在,磁浮列車技術的研究已列入國家八五科技攻關項目,重點發展 EMS型,初步決定建立磁浮試驗線路。在資金和價格合理的條件下,還考慮引進國外較為成熟的關鍵技術,以促進磁浮列車技術在中國的發展。
磁浮列車的核心技術是懸浮與推進,並需要一套復雜的自動控制系統。它的實現需要運用電子技術、電磁器件、直線電機、機械結構、計算機、材料以及系統分析等方面的高技術成果,因而國際上把磁浮列車列為高技術產品。但對於已比較成熟的 EMS型磁浮列車來說,它是高技術產品,卻並非高價產品。它所依據的基礎技術均屬已成熟的技術,也不需要等待某一項技術的突破或某種特殊材料與器件的出現,所有材料與器件都是國內市場上可買到的商品。需要攻關的關鍵是組成系統的技術和實現工程化。可以相信,一旦磁浮列車在中國某地的交通網路中出現,讓人們實際體驗到它的優越性,它在中國大地上的發展將是無可限量的。
8. 平衡球磁力懸浮永動機是什麼
磁力永動機,是磁動機的別稱。其工作原理是由永久磁鐵南(S)北(N)兩磁極的同名版相斥或異名相吸原理所權引發的機械運動。但磁動機也是建立在能量守恆理論上的,並沒有脫離物理定律。該類型永動機並不是可以永久運動下去的機器,只是相對其他不可能實現的永動機來說,其產生的做功更持久。
永磁能可以做功,當然可以製作動力機器,只是磁力永動機即磁動機並不是真實意義上的永動機。因為只有創造能量的機器才是永動機,轉換能量的機器並不是永動機。
9. 靜態平衡閥原理圖
靜態平衡閥亦稱平衡閥、手動平衡閥、數字鎖定平衡閥、雙位調節閥等,它是通過改變閥芯與閥座的間隙(開度),來改變流經閥門的流動阻力以達到調節流量的目的,其作用對象是系統的阻力,能夠將新的水量按照設計計算的比例平衡分配,各支路同時按比例增減,仍然滿足當前氣候需要下的部份負荷的流量需求,起到熱平衡的作用。
動態流量平衡閥亦稱:自力式流量控制閥、自力式平衡閥、定流量閥、自動平衡閥等,它是跟據系統工況(壓差)變動而自動變化阻力系數,在一定的壓差范圍內,可以有效地控制通過的流量保持一個常值,即當閥門前後的壓差增大時,通過閥門的自動關小的動作能夠保持流量不增大,反之,當壓差減小時,閥門自動開大,流量仍照保持恆定,但是,當壓差小於或大於閥門的正常工作范圍時,它畢竟不能提供額外的壓頭,此時閥門打到全開或全關位置流量仍然比設定流量低或高不能控制。
靜態平衡閥操作復雜,調節時需配備智能儀表,即使有專業的技術人員用戶流量的藕合現象也很難使用戶達到平衡狀態。利用閥門KV值及閥門曲線來確定閥門開度的方靜態平衡閥是常用的老水力平衡產品,它適合以熱源為主變流量的系統。調節時各用戶間流量相互藕合作用,真正的把龐大的熱用戶調節平衡是很難實現的。
動態平衡閥是使末端流量不會因為管網壓力波動受影響,適用於異程管路,變流量水系統 。