① 要求写一篇有关煤矿管理的论文
一、井下局部通风机
目前,我国煤矿用局部通风机生产企业90家,主要分布在重庆、山东、山西、河南、江苏、湖南、江西等19个省(区、市)。技术力量、设备条件、管理水平、执行标准状况和经营思路各不相同,产品质量、技术性能差异较大。产品质量、性能指标和技术水平不容乐观。
1.JBT、YBT系列单级轴流式局部通风机是我国20世纪50、60年代引进前苏联的产品,体积小、价格低,但噪音大,全压效率低,风压偏低。其全压效率约60%~73%左右,噪声103~111dB(A),有的甚至达到l27dB(A)。风机效率低,造成了能源的严重浪费。噪声主要集中在中、高频率范围,刺耳的尖叫声严重影响了工人的正常作业和身心健康,并且掩盖了一定距离内行车声、机械运转声和信号电铃声,易引起伤亡事故。
近两年,个别企业与高校或科研院所合作,对YBT产品进行了技术改造,在小型号上改善了风机叶型和加装了消音器,取得了较好的效果。但大部分产品不符合现代生产环境的要求,属于应该被淘汰的产品。
2. 斜流式(也称:昆流式)局部通风机是20世纪90年代初期发展起来的新型 风机,具有空气轴向流动、高效运行区域宽、噪音小等优点。但风压偏低,在效率指标上形同虚设,生产工艺、技术还不成熟,目前国内生产企业约有4家,规格型号和使用量较少,未形成批量和系列化生产。
3. 对旋式局部通风机是20世纪80年代末、90年代初研制并迅速发展、推广 的一种局部通风机。目前机号有No4.0至No10.0等;装机功率有1.lkW×2至75kW×2等;工作方式有压入式、抽出式和压抽式等;叶片材料有钢叶、铜叶片、铝合金铸造叶片和塑料叶片等。
对旋式局部通风机一般由容量相同的隔爆电动机驱动,两个风叶轮采用不同的叶片数,一级叶轮的叶片安装角大于二级叶轮的叶片安装角。二级叶片还兼备普通轴流式风机中的静叶功能。测试证明:对旋式局部通风机的通风效率比前置静叶型两级普通轴流式通风机高约8%~10%, 比后置静叶型高约4%~5%;具备良好的逆风性能,逆向风量可达60%~70%。
目前,对旋式局部通风机均采用了外包复式消声器结构,有效地降低了噪 声。实验证明:噪声频率越高,吸声系数越高。在125Hz~500Hz时,吸声系数只 有0.3~0.5左右,在1000Hz以上吸声系数可达0.8以上,4000Hz时可达0.95。
近年来,部分高校和科研院所对矿用通风机技术进行了深入的研究,先进的理论、计算方法和结构优化等得到较好地应用,促进了矿用通风机产品行业技术水平的提高。
4. 小型煤矿用抽出式轴流通风机产品的质量状况。20世纪80年代末、90年代初,新疆煤炭工业学校和山西省运城地区矿山节能防爆风机厂分别推出了外 置电动机型和内置电动机型小主扇,在小型煤矿很快得到推广、应用,并迅速发展成型号、规格齐全的系列产品。
电动机内置型小主扇为目前常用的一种机型,电动机安装在隔流腔内,与流道内的气流完全隔离,并有孔道与大气相通,以保证隔流腔中的电动机在新鲜风流中启动和运行。小主扇动叶轮大部分安装在通风机出气口侧(即叶轮后置式), 结构较为合理,隔流腔处于流道中气流的负压区域,对小主扇安全性有利,也便于调整叶片安装角度。
目前,我国小主扇生产企业约40家。近年来,部分国内高校和科研院所对小主扇进行了较为深入的研究,在通风机涉及和提高产品性能方面取得了较大的进展。新的涉及理论、设计方法及加工方式被部分企业接受和应用,小主扇风量、压力及效率有明显提高。
二、井下轻合金材料
由于轻合金材料质量轻、塑性好,经过适当的工艺处理后,能达到很高的强度,而且有机械加工容易,耐腐蚀等优良特性。所以,随着科学技术的进步和煤矿生产机械化程度的提高,轻合金材料在矿井中的应用越来越广泛,如煤矿井下支柱、提升、通风设备及携带式仪表、工具等。但轻合金材料与其他钢质材料冲击摩擦产生火花,很容易点燃可燃性气体,引起爆炸事故。如1986年9月28日,徐州矿务局庞庄煤矿-370m水平的718掘进面,因相装机钢丝摩擦产生火花引起煤尘爆炸事故,死亡26人,重伤2人,殃及巷道1509米。l987年12月,安徽省某矿角联巷道中发生一起特大爆炸事故,死亡45人,重伤4人,轻伤6人,经济损失199万元。其原因是小绞车运行时,手闸和绳轮之间摩擦火花引起沼气爆炸。国外轻合金材料摩擦、冲击产生火花引燃沼气爆炸事故也比较多。如1950年,英国诺克切斯矿用铝合金外壳的煤电钻掉到钢支架上引起沼气爆炸。爆炸危险环境中机械摩擦火花的危险性已引起煤矿安全部门的高度重视。
世界上许多国家,如英国、德国、前苏联、日本、波兰、捷克等,很早就对机械摩擦火花及轻合金在矿井中应用的安全性进行了较系统的研究,并建立了相应的试验装置,制定了检验规则。美国主要研究采煤机截隔火花安全性及预防措 施,Ralla冶金研究中心的D.H.Desy 等人设计建造了模拟通风机叶片与机壳摩擦火花工况,对金属材料火花点燃沼气的安全性进行研究。在20世纪80年代初对轻合金摩擦火花的研究,重点是对煤矿井下常用的轻合金,并建立了先进的实验室,制定了JISC-0901 标准和JISM-7002通用规则。
20世纪80年代中期,我国也开始对金属材料摩擦火花安全性方面的研究。当时建立的高速冲击、自由落锤冲击和旋转摩擦3个试验装置和相应的检测 、控制系统,是目前国内惟一的金属材料摩擦火花安全性研究和试验检测系统。
国外井下矿用工具 、设备材料基本都作摩擦火花试验,国内一般只注重设 备用材料作火花试验,在工具用材料的火花试验方面没有建立相应的实验及标 准。随着我国煤矿开采深度的加大,开采强度的不断增强,井下工作的危险性越来越大,对井下火源的控制力度也必须增强,对材料摩擦火花的研究和实验也应更加深入。
瓦斯及突出灾害的研究
一、瓦斯灾害
煤矿瓦斯事故发生的原因是多方面的,影响因素众多。有的原因具有潜在 性、突发性,而事故本身具有破坏性和灾难性。但煤矿瓦斯灾害事故的发生也有其一般的规律,只有掌握了灾害发生、发展的规律性,才能有效地避免事故的发生和发展。煤矿灾害事故发生的原因,除了与矿井本身的自然条件、开采工艺、管理水平、安全意识及员工素质等有很大关系外,技术装备水平仍然是极为关键的因素。煤矿井下工作场所是动态变化的,影响灾害发生的因素也是变化的。现有监测技术仅仅是监测部分安全参数,不能做到实时预测分析和监控,难以预先得知瓦斯灾害事故可能发生的地点及波及区间,也难以预先制定和执行有效预防灾害的措施,使得瓦斯灾害事故难以显著下降,灾害危害程度难以有效控制,灾害事故原因难以调查清楚。
我国所有煤矿均为瓦斯矿井。大中型煤矿中,高瓦斯矿井占20.34%, 瓦斯突出矿井占19.77%。小型煤矿中,高瓦斯矿井占15%左右。随着开采深度的不断增加,机械化程度的不断提高,开采强度的不断增强,瓦斯涌出量还会进一步增大,瓦斯灾害的治理越来越成为煤矿灾害防治的重点。
传统的矿井瓦斯管理主要是由管理人员凭主观意识和经验进行工作。这种 管理模式,由于受管理人员的知识 、经验和责任心的限制,很难适应矿井瓦斯灾害事故的复杂多变条件,这也是瓦斯灾害事故多发的原因之一。实现现代化管理,用科学方法管理矿井瓦斯,应建立矿井瓦斯灾害事故数据库、知识库和专家系统,对矿井瓦斯灾害进行科学预测,以便掌握矿井瓦斯动态,正确识别和评价瓦斯事故灾情,及时提出抗灾对策。
我国在瓦斯防治方面提出:加强煤矿瓦斯的基础理论研究,掌握瓦斯灾害 事故发生的机理及其演化过程,在瓦斯防灾、抗灾和救灾的理论和技术难题上取得巨大突破,为煤矿瓦斯治理的全面好转提供理论和技术基础;建立和健全完善的煤矿安全科技创新体系和科技服务体系,研究矿井瓦斯事故发生、救灾的有效技术,并制定科技成果的推广和转化机制;建立和健全完善的煤矿安全监察技术支撑体系,借鉴外国的经验,在各省内部实现监察联网。监察人员每次执法都现场无线上网,并存入省局服务器,便于全省统一调度和指挥监察。
二、煤与瓦斯突出灾害
随着我国煤矿开采深度的加大,开采强度的不断增强,煤与瓦斯突出的危险性也在增加,突出危险区域也在扩大,部分原无突出危险的煤矿也开始出现突出现象,部分未划分为突出矿井的煤矿也不得不按突出煤矿管理。我国煤与瓦斯突出危险矿井数目和突出强度、频度 将随着开采深度的延深、开采强度的增大而逐渐增多,危险性随煤层厚度的增大而增大。
研究和统计表明,突出煤层中真正具有突出危险的区域只占煤层总面积的 20%~30%。突出危险预测预报的最大意义在于找出和划分煤层突出危险性区域,节省防突费用,使防治措施更据针对性。我国从20世纪70年代开始研究煤层突出危险性区域预测,国家“七五”期间重点研究了综合指标预测技术。按照我国目前的开采速度和进度,煤与瓦斯突出将是煤炭行业将要面临的一个重大课题。如何有效地预防和控制突出,也将是下一步减少煤矿事故的一项重要内容。国家应该在此领域投入充足的力量去研究相关理论,并开发有效产品,在这种危险来临之前,找出解决问题的有效办法和手段。
粉尘灾害的研究
目前,煤矿井下劳动条件差、尘毒 危害严重的局面尚未根本扭转,煤尘爆炸事故不断发生,尘肺病人逐年增加,严重危害工人生命健康,直接影响安全生产。
一、煤尘爆炸
我国多数煤矿所产生的粉尘具有爆炸性。据统计,我国国有煤矿中90%的矿井的煤尘具有爆炸的危险。
对单一煤尘来说,其爆炸下限浓度为30mg/m3~50mg/m3, 上限浓度为1000mg /m3~2000 mg/m3 时,爆炸力最强的浓度为300g/m3~500g/m3时。煤尘爆炸的引爆温度一般为650℃~990℃。粒度越小,单位煤尘质量的表面积越大,越容易产生爆炸。发生爆炸时,粒度小于1mm的煤尘都能参与爆炸,但爆炸的主体是小于75μm的煤尘。井下空气中如果有沼气和煤尘同时存在,能增加沼气、煤尘爆炸的危险性,并能相互降低各自爆炸的下限浓度。当存在有沼气,且浓度达到 3.5%时,空气中的煤尘浓度只要达到6.lg/m3时,就可能发生爆炸。正常空气中的氧含量为20.9%, 在井下作业环境空气中由于其他气体的混合,氧含量降低,则影响煤尘的着火温度,使着火温度升高,当氧含量低于17%时,煤尘就不会发生爆炸。
煤尘爆炸可放出大量热能,爆炸火焰温度可高达2000℃甚至更高,产生破坏性很强的高温。在发生爆炸的地点,可能连续发生第二次爆炸,造成更大的灾 害。煤尘爆炸时,爆源l0m~30m内的破坏程度较轻,即爆源附近的破坏力较弱,离爆源较远处爆炸压力较高,破坏力强。煤尘爆炸传播时,冲击波传播的速度大于火焰传播速度。这样,巷道中沉积的煤尘先被冲击波扬起,随即被到达的火焰点燃发生爆炸,且不断向远处蔓延。煤尘爆炸气体中含有大量CO和CO2爆炸区空气中CO的含量可高达8%, 这是造成人员死亡的主要原因之瓦斯煤尘爆炸的控制技术分为预防爆炸发生技术和抑制爆炸传播技术两个方面。预防爆炸发生的方法主要是采取措施控制瓦斯积聚、煤尘的产生或飞扬以及火源的产生:抑制瓦斯煤尘爆炸传播的方法主要是采取措施将已发生的瓦斯煤尘爆炸限制在一定区域,尽量控制灾害损失。其措施主要是设置被动式隔爆装置和自动抑爆装置。被动式隔爆装置是借助于爆炸冲击波的作用来喷洒消焰剂,而本身无喷洒动力源:自动抑爆装置是利用传感器探测爆炸信号,触发自带的动力源喷洒消焰剂,形成抑制带。
被动式隔爆装置最早采用撒布岩粉和设置普通岩粉棚,虽然防止爆炸传播 效果较好,但岩粉暴露在潮湿空气中,极易受潮而失去消焰剂功效,且频繁更换 岩粉的工作量较大,因此我国煤矿现在几乎已不采用这两种方法。但国外仍有些国家还普遍使用。在20世纪90年代,煤科总院重庆分院开发的隔爆水槽(脆 性) 和隔爆水袋,以水作为消焰剂,方便了煤矿安装和使用,在全国得到了广泛推广应用,其中隔爆水袋的使用最为普遍。
矿井瓦斯煤尘爆炸灾害绝大多数是由于局部瓦斯燃烧或爆炸引起沉积煤尘 飞扬参与爆炸传播造成的,因此,在爆炸初期的抑制相当重要。
二、煤矿尘肺
煤矿尘肺有3种:砂肺,即长期吸入游历SO2含量较高的岩尘,所发生的尘肺,其发病工龄较短,砂肺病变的进展较快,掘进工砂肺的患病率较高;煤肺,即长期在高浓度的煤尘环境里工作,所发生的尘肺,其发病、患病率都很低,发病工龄一般较长,尘肺病变的进展缓慢,发展成为严重三期者为数极少,该病主要发生在采煤工作面的工人中;煤砂肺,即长期接触两种粉尘的工人所患上的坐肺,该病主要发生在既进行掘进、又从事采煤的工人中。
尘肺患病除与粉尘的性质有关外,还与粉尘的浓度直接相关。工作面的粉尘浓度越高,吸入并沉积到肺内的粉尘量也越大,掌握工人工作环境的粉尘浓度及工人接尘时间,可以大致估算接尘工人肺内的粉尘沉积量。5Og煤尘在肺内可能会导致尘肺,12g岩坐在肺内足以形成较严重的砂肺病变。
据卫生部统计,2002年底,中国尘肺病累计病例达到万人,其中仍然存活者 44万多人。2002年,全国共报尘肺病患者12448例,其中煤矿系统的尘肺病例占 47.6%(仅为原国有重点煤矿病例数,不包括地方煤矿和乡镇煤矿)。每年尘肺病造成的直接经济损失达80亿元人民币。2003年,全国产煤17.4亿吨,其中地方煤矿和乡镇煤矿占9亿吨,占一半多。专家认为,全国估计有120多万尘肺病患者,这意味着每1000个中国人中就有一个尘肺病患者。
随着国家改革开放的深入,国际上通行的职业健康体系也逐步在我国得到 推广。职业病的危害也日益被广大从业者、社会、政府所重视。在各个工作现场都采用了减少粉尘产生、降尘、排尘、 除尘、个体防尘等措施,相信我国煤矿尘肺病患者会越来越少。
② 有哪些电机系统的节能措施
电动机被广泛地应用于各个领域,电动机的用电量在世界各国的总用电量中都占有相当大的比重。在中国,电动机的用电量已经占到社会总用电量的60%以上。
为满足不同机械设备传动和动力的需要,我国小型电动机产品品种已发展到一百四十余个系列,六百多个品种,五千余个规格;广泛用于化工、石化及煤炭工业的小型防爆电动机已生产一百三十个系列、两千余个规格,其中02系列、Y系列、Y2系列和YX、YX2系列是中国电动机应用市场的主要组成部分。
根据中国电器工业协会电机分会的统计数据,2001年中国大、中、小型交流电动机市场总容量约为4.4万兆瓦,其中大型电动机占7.3%,中小型电动机占92.7%,小型电动机占总量的71.5%,中型电动机占总量的21.2%。在这些品种中,小型电动机是中国电动机市场的主导产品。
我国已具备生产高效电动机的技术条件(YX、YX2、Y2E等高效系列),但由于市场条件不够成熟,产量和市场容量都较小。1998年高效电动机市场主要是出口美国符合NEMA标准的电动机,产量比例还不到2%。1999年高效电动机市场为2%;2000年为4.7%;2001年也只有6.5%。其中70%以上为出口,用于中国市场的产品很少。
电动机能效水平的提高对于节约能源、环境保护以及资金节约都具有重要意义。我国2001年实际发电量为1.5万亿千瓦时,其中约有50%的电能由电动机转换成机械能,因此,电动机的输入电能为7325亿千瓦时,如果电动机效率提高2%,就可节约146亿千瓦时的电能,相当于两个100万千瓦电站的年发电量,从而可以大大减少一次能源的消耗和二氧化碳的排放,并可相应节省电站建设的投资和电动机用户的电费支出,因此电动机能效水平的提高有着重要的社会意义和经济意义。
高效电机的节能
由于世界各国的电动机用电量都占到了其全国发电量的大部分,所以提高电动机的效率对节约电能意义重大。
那么,怎样才算是高效电动机呢?它的指标又是多少呢?在我国,人们通常所指的高效电动机是高效率三相异步电动机,也就是效率水平达到或超过国家标准所规定的节能评价值的电动机。其总损耗比Y系列电动机降低20%~30%,效率提高2%~3%。
在美国,按照美国“全国电气设备制造商协会标准”规定,高效电动机要比标准电动机效率提高2%~6%,损耗下降20%~30%。此外,美国还出现了超高效电动机,其效率高于上述标准的电动机0.8%~4%。
企业应用的异步电动机,依工作状况可分为频繁启动、间断工作和连续工作三类。为了提高电动机的运行效率,要尽可能使生产机械在各种状态下所需要的能量与电动机输入能量相等,有效利用电能。在设计制造部门,要设法降低电动机内部的功率损耗,提高电动机效率。功率和功率因数高是高效节能电动机的主要特点。
一般常规电动机的效率曲线是不平坦的,随负载的减小,效率降低幅度较大,使用中的电动机,都在低于额定效率下运行。因此,高效节能电动机应满足以下几点:
(1)按额定功率计算,功率损耗应减少30%。
(2)效率曲线应尽可能平坦。
(3)轴的中心高和额定尺寸,应符合国家标准规定。
高效节能电动机,用料较多,成本较高,因此只有在负载率和利用率较高使用条件下运行,才能在较短时期内回收投资。
高效电动机的运用
高效电动机最佳的节能效果是将其应用于连续工作定额、负载稳定且无特殊要求的设备上,特别是用于负载率较高(如70%以上)和连续运行时间较长(如年运行时间在3000小时以上)的设备上。
机械设备配套是电动机的主要用户类型。高效电动机在机械配套中主要分布在泵、风机和气体压缩机上,其次是石化设备、石油设备、矿山机械和冶金机械等。
另外,九大工业行业用电共占全社会总用电量的35%,其中,化工、建材、电力和冶金是耗电大户,同时也是节能潜力最大的市场,而且电动机的用电量占全企业用电量的68.9%。从各行业的电动机使用情况来看,主要是Y/Y2系列电动机,还有相当部分的JO系列电动机,YX高效电动机则主要应用于石油和城市给排水行业。
从行业的需求来看,石油、石化、化工、纺织、电力、给排水等行业对高效电动机应有一定的市场需求。耗能越大,节能潜力就越高,高效电动机应用也就更广泛。由于石化、化工和纺织行业耗能大,电动机长期连续运转,所以,它们是使用高效电动机最多的行业;石油工业、电力工业和城市给排水次之。
电机的调速节能
在20世纪70年代以前,工业应用的电力拖动设备大多数采用交流电动机的恒速拖动,所以很久以来,在工业生产中大量应用的风机、泵类等需要进行流量调节控制的电力拖动系统中,人们不得不保留交流电动机的恒速拖动,采用挡板和阀门来调节风速、流量、压力等。这种原始方法不仅增加系统的复杂性而且还造成能源大量浪费。
随着电力电子技术、微电子技术及控制理论的发展,作为交流调速中心的变频调速技术得到了显著的发展,而且已经广泛地应用于工业生产的各项领域。
以风机水泵为例,根据流体力学原理,流量与转速成正比,风压或扬程与转速的平方成正比,所以轴功率则与转速的立方成正比。理论上,如果流量为额定流量的75%,使感应电动机转速控制在额定转速的3/4运行,其轴功率为额定功率的42%,与采用挡板或阀门调节相比,可减少58%的功率;如果流量下降到额定流量的50%,使感应电动机转速在额定转速的1/2运行,其轴功率为额定功率的1/8,与挡板或阀门调节相比,可减少7/8的功率。由于调速转差功率损耗和控制装置的附加功率损耗都比调速减少的功率损耗小得多,实际节电效果是相当明显的。因此,调速技术应用在负载率偏低和流量变动较大的风机和泵类等流体设备的电力拖动上可获得显著的节电效益,这也是风机和泵类为什么是调速技术节电应用的重点对象的主要原因了。
变频调速系统的优点
变频器容易实现对现有的交流电机进行调速控制。在工业生产中,如电厂、矿山和冶金、石油、化工、机械、电子、建材、纺织、轻工等许多行业大量存在需要电机变速及软起动的场合。根据全国第三次工业普查公布的统计数字,我国风机水泵压缩机类通用机械总装机容量为1.6亿千瓦,其中风机约为4900万千瓦,水泵约为1000万千瓦,年耗电3200亿度,占全国耗电总量的1/3,占工业用电量的40%,在国民经济中举足轻重,节能潜力很大。特别是1998年1月1日我国实施的《节约能源法》第四章第三十九条(二)款明文规定:“逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行,发展电机调速的电力电子技术……提高电能利用率”。而且实践证明:通过变频调速来取代利用阀门、挡板控制,节电效果明显,特别是对于大中容量交流电动机拖动的风机、泵类系统,若采用变频调速,节电效果更加明显,而且回收投资期短,一般为1~2年。
调速范围大而且连续
变频调速系统通过连续改变变频器的输出频率来实现转速的连续变化,使电动机工作在转差较小的范围,电动机的调速范围较宽,运行效率也明显提高。一般来说,通用变频器的调速范围可达1∶10以上,而高性能的矢量控制变频器的调速范围可达1∶1000。
容易实现正、反转切换和构成自动控制系统
在电网电压下运行的交流电动机进行正、反转切换时,只需改变相序即可实现。如果在电动机尚处高速时就进行相序切换,电动机内将会产生较大的冲击电流,甚至有烧毁电机的危险。而在变频调速系统中可以通过改变变频器输出频率先使电动机降至低速,再进行相序切换。这样切换电流可以比较小,电动机的功耗和发热也都减小了许多。另外变频器有接口同其他设备一起构成自动控制系统。
起动电流小,可用于频繁起动和制动场合
异步电动机直接起动的起动电流通常为额定电流的5~6倍,电机损耗较大,所需电源容量也很大,因此不宜频繁起、停。采用变频器对异步电动机进行驱动时,可以将变频器的输出频率降至很低时起动,电动机的起动电流很小,因而变频器输入端要求电源配置的配电容量也可以相应减小。另外它还可以采用变频器来实现电气制动。制动时变频器的输出频率先逐步减小,负载所存储的机械能将转换为电能回馈到变频器,通过一定的制动回路将这部分能量或者以热能形式消耗掉,或者回馈给电网。因此变频器驱动交流电机调速系统可以工作在频繁起动和制动场合。
结构简单、运行安全可靠
变频调速系统中异步电机结构简单、坚固耐用,而且通常不需再用齿轮箱等其他变速装置,保养、维修都比较简单,可根据工作环境的不同,选择不同的异步电机,而变频器通常不需改变。因此,变频调速系统能应用于易燃、易爆、腐蚀等恶劣环境中。
鉴于以上所列出的变频调速的部分优点,在交流电机的调速技术中,变频调速是应用面最大、效率最高的。交流变频调速是当代电力电子、微电子、自动控制、传感器、电机等多种先进技术集成起来的一项高新技术。
近20年的理论发展和应用实践表明,它的调速性能好、节能明显,是电气传动的发展方向;它的应用面宽,为企业节能降耗、提高产品质量和生产效率、最终为提高经济效益提供了技术的和物质的手段。因此各工业发达国家都把发展交流电动机变频调速作为技术进步、提高效率和节省能耗的一大措施。已经应用这种技术的单位都取得了很好的节电效益。
变频调速系统的投资成本和利润
投资于节能项目,到底有没有效益,回收期是长是短,这是所有投资者都非常关心的问题。这个问题的答案是肯定的。但是,鉴于近20年来推广应用变频器的经验与教训,有些问题还需要讨论。这些问题的解决和投资量相关,实际上直接涉及投资的成本、利润和回收期。节能、节电是长期的,投资回收后的效益也是绝对的,关键是合理的回收期应该如何确定。投资者应该有信心,也应该知道项目风险之所在。
(1)系统越简单,设备投资额就越少,并不是技术越先进越好。
对于中、小型交流电动机拖动的普通风机、水泵等系统,不需要精确地调节转速,如果变频器与电动机之间距离很近,低压变频器就能够正常工作。
如果输出量不需要调整但起动频繁,可以购置软起动器,以减少起动制动过程的能耗,这样投资也比较少。要根据系统的实际工况选择最合理的调速方案和最经济的系统设备。
(2)变频调速系统是有较多谐波的非线性、非正弦工况,它会在电动机上引起电应力,致使电动机的工作寿命下降。在某些重要应用中,采用变频调速专用电动机是必要的,特别是在1~10千伏的电压中。较大功率的情况下,或者在变频器同电动机之间的馈电电缆很长的时候,应选用专用电动机,或者选用输出为正弦波的专用变频器。这种成本的增高是必要的。
(3)变频器运行中的谐波还对电网造成污染,尤其是较大功率的电动机调速系统,轻的破坏电网的电力品质,严重的会引起供电变压器或电力电容器烧毁,甚至爆炸。而且谐波引起的畸变无功加重,系统的功率因数下降,将按电网规定承受大额罚款。对于低电压中、小功率变频器,采用有源功率因数修正环节也是有必要的。人们不能在庆贺节约有功功率的时候,大量消耗无功功率;更不能在成功节能的时候,破坏了电力系统的安全。一定要考虑周全采取正确的治理措施。
(4)许多家用电器的电动机调速,电动机功率只有几十瓦或几百瓦,最大的单机1~2千瓦。在这样的情况下,采用常规的三相交流异步电动机实施变频调速,其成本偏高,不见得是最好的节能调速方法。在这里调速成本比较低的永磁无刷电动机或改进的开关磁阻电动机能派上比较大的用处。
(5)采用交流电动机变频调速系统后,不仅能取得节能效益,往往还会形成产量上升、质量提高、劳动生产率增加、环境改善等综合效果。所以在统计系统利润的时候,也要看其综合效益。作为用户,常常是因为有更大的非节能效益的存在,才有更大的决心和动力来实施变频调速的技术改造。用户应该在这个时候尊重客观规律,同时还要治理谐波等电力公害。
总而言之,采用交流电动机变频调速节能系统,能否在较短期间回收投资,要看综合投资与综合效益(利润)的总体考虑。变频器的价格大致在每千瓦800~1500元。
为使这样一项高效节能技术长久地运行,一些配套技术和产品应计入成本。该省钱的地方应该省下来,不该省钱的地方则应该果断地花出去。正确的“技术——经济”综合决策,正是推广应用交流电动机变频调速节能技术的困难所在。让我们在互相借鉴的实践中,不断总结经验教训,增强对这项技术的深入认识,使其迅速地推行到节能的前沿。
电动机变频调速技术
为达到提高生产效率和节约能量的目的,必须正确选择系统配置,特别是选择这种系统中的电动机和变频器,它涉及可靠性、性能和价格三方面的因素。
变频调速系统主要包括异步电动机、变频器、控制环节、负载及传动机构。
在选择电动机时不仅要考虑驱动机械负载和使其加速所需的电机容量,还应根据生产环境选择相应的电机防护等级。另外,由于这时电机不是由电网供电,而是由变频器供电(即在变频调速运行时,大部分时间里该电动机不是工作在该电机设计制造的额定工况),会带来谐波、电磁干扰,也许会出现局部过电压、过电流等问题。同时让变频器尽量减少谐波、电磁干扰等带来的影响也是应该考虑的。
电动机的正确运用
合理选择和使用电动机,确定最佳运行方式降低电动机的能量损耗是提高电动机运行效率的最基本的方法。在选用电动机时,应首先选择电动机形式和功率及各种技术参数,使它具备与其所拖动的生产机械相适应的负载特性,能在各种状态下稳定地工作。
电动机功率的选择
电动机的额定输出功率在理论上讲通常是按最大负载选定,而实际上,部分电动机的输出功率是周期性变化的。电动机的功率损耗大部分为铜损耗,铜损耗与负载电流的平方成正比,当功率因数为一定时,则与输出功率的平方成正比。所以,要想知道包括铜损及负载需要的电动机输出功率,只需计算出负载的均方根植。
对负载率低于50%的电动机,应按经济运行原则选择电动机功率。如未经分析计算就将负载率低于50%的电动机换小,有可能使电动机的效率反而降低使电能损耗增加。
确定电动机需要的输出功率时,应注意以下两个问题:
(1)对计算功率所需要的有关参数值(如摩擦因数、负载、速度、风量、风压等),所留容量不要过大。
(2)所选用的电动机应满足负载所需要的启动转矩、最大转矩和最大负载。
对于运行的电动机,应测定负载率。一般异步电动机的额定效率和功率因数,是按负载率在75%~100%范围内考虑的。异步电动机的效率和功率因数随负载变化的关系见下表所列数据。
异步电动机的效率、功率因数及负载的关系
负载空负载25%50%75%100%功率因数0.20.50.770.850.89效率00.780.850.880.87511.电动机电压等级的选择
对于低压、高压的中型电动机系列,还存在一个电压等级的合理选择问题,只要选择适当,则在保证电动机性能的前提下,能达到节能省损的效果。
我国三相异步电动机常用的电压等级有:220伏、380伏、3000伏和6000伏等。500伏以下称为低压,500伏以上称为高压。下表列出了功率为5千瓦时同极数、不同电压等级规格的双鼠笼三相异步电动机的性能指标。
不同电压等级异步电动机的性能指标
型号功率
/kW电压
/V电流
/A效率
/%功率因
数/cosΦKdKnKmJS125-8
JS126-895
95220/380
3000319/184
24.891
890.85
0.824.57
4.231.2
1.291.81
1.8JS116-6
JS117-695
95220/380
3000305/176
2491
89.50.88
0.865.07
5.551.23
1.782.1
2.33
从上表可知,对于低压、高压的电动机,凡是供电线路短、电网容量允许,且启动转矩和过负载能力要求不高的场合,以选用低压异步电动机为宜。因为这种电动机力能指标高,利于节电;价格便宜,减少一次性投资,维护方便,采用一般低压电器即可。
当然对于那些供电线路长、电网容量有限、启动转矩较高或要求过负载能力较大的场合,应该以选用高压电动机为宜。
电动机负载特性的选择
异步电动机用途很广,它所拖动的负载种类很多。根据负载特性,合理选用电动机,对于提高设备运行时的安全可靠性和节能具有实际的意义。
电动机的运行特性受它所拖动机械负载特性的影响。有些机械,如大部分风机、鼓风机、离心机、压缩机等,要求较小的启动转矩,但启动后所要求的拖动转矩随转速的上升而增加,因此通常选择一般机械特性的电动机。
另外一些机械,如往复式空气压缩机、带负载的传送机等要求有较大的启动转矩,故常选用高转差率的机械特性的电动机。这种电动机也适用于冲击负载或要求频繁启动的负载,如冲床、油井泵和起重机械。所以要想满足节能、安全运行的标准就只有电动机的机械特性和它所托动的负载特性合理匹配。
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电机基本知识介绍
防爆电机
概述
防爆电机是一种可以在易燃易爆厂所使用的一种电机,运行时不产生电火花。
防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外,在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备,通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。
随着科技、生产的发展,存在爆炸危险的场所也在不断增加。例如,食用油生产过去是用传统的压榨法工艺,20世纪70年代以后,我国开始引进国外先进的浸出油工艺,但此工艺中要使用含有己烷的化学溶剂,己烷是易燃易爆物质;因此浸出油车间就成了爆炸危险场所,需要使用防爆电机和其他防爆电气产品。又如,近年来我国公路发展迅速,一大批燃油加油站出现,也给防爆电机提供了新的市场。
产品分类
(1). 按电机原理分
可分为防爆异步电机、防爆同步电机及防爆直流电机等。
(2). 按使用场所分
可分为煤矿井下用防爆电机及工厂用防爆电机。
(3). 按防爆原理分
可分为隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机及粉尘防爆电机等。
(4). 按配套的主机分
可分为煤矿运输机用防爆电机、煤矿绞车用防爆电机、装岩机用防爆电机、煤矿局部扇风机用防爆电机、阀门用防爆电机、风机用防爆电机、船用防爆电机、起重冶金用防爆电机及加氢装置配套用增安型无刷励磁同步电机等。此外,还可以按额定电压、效率等技术指标来分,如高压防爆电机、高效防爆电机、高转差率防爆电机及高起动转矩防爆电机等。本文按防爆原理分类介绍。
产品系列及其特点
1. 隔熄型电机
它采用隔爆外壳把可能产生火花、电弧和危险温度的电气部分与周围的爆炸性气体混合物隔开。但是,这种外壳并非是密封的,周围的爆炸性气体混合物可以通过外壳的各部分接合面间隙进入电机内部。当与外壳内的火花、电弧、危险高温等引燃源接触时就可能发生爆炸,这时电机的隔爆外壳不仅不会损坏或变形,而且爆炸火焰或炽热气体通过接合面间隙传出时,也不能引燃周围的爆炸性气体混合物。
我国当前广泛应用的低压隔爆型电机产品的基本系列是YB系列隔爆型三相异步电机,它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.1—83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.2—83《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”,》的规定;电机功率范围为O.55—200kW,相对应的机座号范围是机座中心高为80—315nun;防爆标志为dI、dIIAT4、dIIBT4,分别适用于煤矿井下固定式设备或工厂IIA、IIB级,温度组别为T1—T4组的可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所;主体外壳防护等级为IP44,也可制成IP%4,接线盒防护等级为IP54;额定频率为50Hz,额定电压为380、1660、1140、380/660、660/140V;电机绝缘等级为F级,但按B级考核定子绕组的温升,具有较大的温升裕度。低压隔爆型三相异步电机派生系列的主要型号有:YB系列(dIIcT4)(机座中心高为80—315mm),YBSO系列(小功率,机座中心高为63—90mm),YBF系列(风机用,机座中心高为63—160mm),YB—H系列(船用,机座中心高为80~280mm),YB系列(中型,机座中心高为355—450mm),YBK系列(煤矿用,机座中心高为100—315mm),YB—W、B—TH、YB—WTH系列(机座中心高为80—315mm),YBDF—WF系列(户外防腐隔爆型电动阀门用,机座中心高为80—315mm)及YBDC系列(隔爆型电容起动单相异步电机,机座中心高为71—100mm)和YBZS系列起重用隔爆型双速三相异步电机。另外,还有YB系列高压隔爆型三相异步电机(机座中心高为355~450mm,560—710mm)。行业联合设计的YB2系列已于1四年底通过了全国鉴定,将逐步取代YB系列,成为我国隔爆型三相异步电机的基本系列。YB2系列共15个机座号(机座中心高为63、355nmm),功率范围为O.12—315kW。
其主要特点是:
(1) 功率等级、安装尺寸及转速的对应关系与DIN42673一致,同时考虑到与YB系列 的继承性和Y2系列的互换性,作了必要调整,更加有效和适用。
(2) 全系列采用F级绝缘,温升按B级考核。
(3) 噪声限值比YB系列低,接近YB系列的I级噪声,振动限值与YB系列相当。
(4) 外壳防护等级提高到IP55。
(5) 全系列选用低噪声深沟球轴承,机座中心高在180mm以上电机设注排油装置。
(6) 电机散热片有平行水平分布和辐射分布两种,以平行水平分布为主。
(7) 主要性能指标达到20世纪90年代初国际先进水平。
2.增安型电机
它是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险高温的电机结构上,再采取一些机械、电气和热的保护措施,使之进一步避免在正常或认可的过载条件下出现电弧、火花或高温的危险,从而确保其防爆安全性。
我国当前应用的低压增安型的基本系列是YA系列增安型三相异步电动机,它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.1—83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.3—83《爆炸性环境用防爆电气设备增安型电气设备“e”》的规定;功率范围为O.55~90kW,相对应的机座中心高为80—280mm; 防爆标志为eIITl、eIIT2、eIIT3,分别适用于工厂中具有温度组别为Tl—T3组爆炸性混合物并具有轻微腐蚀介质的场所;主体外壳的防护等级为IP54,接线盒防护等级为IP55;额定频率为50Hz,额定电压为380V;电机采用F级绝缘。
低压增安型电机派生系列的主要型号有:YASO系列小功率增安型三相异步电机(机座中心高为56—90mm),YA—W、YA—WFl系列户外、户内防腐增安型三相异步电机(机座中心高为80—280mm)。
目前,已完成YA2、系列的行业联合设计工作,并正在组织试制,以取代YA系列。YA2全系列共15个机座号(机座中心高为63—355mm),功率范围为0.12—400kW,将使我国增安型电机达到国际上同类产品20世纪80年代先进水平。
高压(6kV)增安型三相异步电机系列有:YA355—450,功率160—450kW;YA560—900,功率500—1800kW;YAm355—630水冷,功率220—2500kw;YAKK355~630空—空冷,功率185—2000kW。1999年试制生产的TAKW4000—20/2600、4000kW增安型无刷励磁同步电机,是适应炼油厂石油深加工加氢装置需要而发展的新型防爆电机。
其特点是:
(1)满足增安型防爆电机的要求,采取一系列可靠的防止火花、电弧和危险高温的措施,可以安全运行于2区爆炸危险场所。
(2)采用无刷励磁,设置旋转整流盘和静态励磁柜,励磁控制系统可靠;顺极性转差投励准确,无冲击;励磁系统失步保护可靠,再整步能力强;线路设计合理,放电电阻在工作中不发热;励磁电流调节范围宽。
(3)同步机、交流励磁机及旋转整流盘同轴。整流盘位于主电机和励磁机之间,或置于轴承座之外。
(4)外壳防护等级为IP54。
(5)采用F级绝缘,温升按B级考核。
(6)改变传统的下水冷为上水冷,即水冷却器置于电机上部。
(7)设增安型防潮加热器,固定在电机底部的罩内,用于停机时加热防潮用。
(8) 选优质原材料,电气及机械计算留有较大裕度,能满足运行可靠性和增安型电机的温度要求。
(9)设置有完善的监控措施;主接线盒内设置用于差动保护的增安型自平衡电流互感器;定子绕组埋设工作和备用的铂热电阻,分度号为Pt100;设漏水监控仪,监控水冷却器的泄漏;两端座式滑动轴承分别设现场温度显示仪表和远传信号端子。
3.正压型电机 是正压型电气设备的一种。
其结构特点是:
(1) 配置有一套完整的通风系统,电机内部不存在可能影响通风的结构死角。
(2) 外壳和管道由不燃材料制成,并具有足够的机械强度。
(3) 外壳及主管道内相对于外界大气保持足够大的正压。
(4) 电机须有安全保护装置(如时间继电器和流量监测器),以保证足够的换气量, 还必须有壳内气压欠压的自动保护或报警装置。
(5) 外壳上的快开门或盖须有与电源联锁的装置。我国目前尚无统一的正压型电机系列产品。
4.无火花型电机 是指在正常运行条件下,不会点燃周围爆炸性混合物,且一般又不会发生点燃故障的电机。与增安型电机相比,除对绝缘介电强度试验电压、绕组温升、te(在最高环境温度下达到额定运行最终温度后的交流绕组,从开始通过起动电流时计起至上升到极限温度的时间)以及起动电流比不像增安型那样有特殊规定外,其他方面与增安型电机的设计要求一样。
无火花型电机符合GB3836.1—83和GB3836.8—87《爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n”》的规定。设计上注重电机的密封措施,主体外壳防护等级为IP54、IP55,接线盒为IP55。额定电压在660V以上的电机,其空间加热器或其他辅助装置的连接件应置于单独的接线盒内。
目前,国内已研制、生产了YW系列无火花型电机产品(机座中心高度为80~315mm)。防爆标志为nIIT3,适用于工厂含有温度组别为T1—T3组的可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的2区场所。额定频率为50Hz,额定电压为380、660、380/660V,电机采用F绝缘,但按B级考核定子绕组的温升限值,具有较大的温升裕度及较高的安全可靠性,功率为0.55~200kW。
5. 粉尘防爆电机:指其外壳按规定条件设计制造,能阻止粉尘进入电机外壳内或虽不能完全阻止粉尘进入,但其进入量不妨碍电机安全运行,且内部粉尘的堆积不易产生点燃危险,使用时也不会引起周围爆炸性粉尘混合物爆炸的电机。其特点是:
(1) 外壳具有较高的密封性,以减少或阻止粉尘进入外壳内,即使进入,其进入量也不致于形成点燃危险。
(2) 控制外壳最高表面允许温度不超过规定的温度组别。目前,已用于国家粮食储备库的机械化设备上。粉尘防爆电气设备的国家标准为 GBl2476.1—90《爆炸性粉尘环境用防爆电气设备》。
发展趋势
1. 矿用防爆电机
(1) 发展大功率电机:目前世界上采煤机的最大装机容量已超过1200kw,其驱动电机功率达600kW;相适应的采区工作面刮板输送机的最大装机容量已超过1500kW,其驱动电机功率已达725kW。国内目前的采煤机驱动电机最大功率是400kW,刮板输送机驱动电机最大功率是315kW。
(2) 发展3.3kV、6kV和IOkV级电压的矿用电机:这是因为普及综合机械化采煤机组后采区走向加长,导致电压降增大,同时大功率电机的使用也要求提高电压等级。
(3) 发展矿用双速电机:为了适应煤矿输送机低速起动和高速运行的工作需要,国外矿用刮板输送机都是采用双速电机驱动的。但目前国产矿用双速电机的功率范围、性能指标及配套控制开关的性能等与国外先进水平相比均有一定差距。
(4) 提高矿用电机的可靠性:矿用防爆电机的工况条件较差,电机频繁大负荷起动、负荷变化大、电压波动大、环境温度高且有一定的腐蚀性等,这些都影响电机的使用可靠性和寿命。
(5) 加快矿用防爆电机的更新换代。
(6) 统一矿用防爆电机的标准。
2. 石化系统用防爆电机
(1) 增安型和无火花型电机的需求将呈上升趋势。石化系统的用户在使用实践中;已认识到发展我国增安型和无火花型电机的必要性。此外,大量20世纪70年代弓[进装置中配套的增安型、无火花型电机目前已到了采用合适的国产品替代的时候。
(2) 防爆电机的可靠性已越来越被石化系统用户关注。石化企业发展日趋装置大型化、运行连续化,要求系统运行实现长周期、免维修或少维修。因此,防爆电机就成为保证上述要求的关键设备。
(3) 防爆和高效变频调速电机已成为石化用户迫切要求开发的节能产品。近年已系列生产了YBx、YAX防爆高效电机,投入市场后很受用户欢迎。防爆电机节能有两方面工作:一是研制高效率防爆电机产品,二是大量开发各种防爆调速电机的专用产品,尤其是将具有巨大节能潜力的风机、泵和压缩机配套的电机设计为调速电机。
(4) 沿海石化企业的发展带来的新要求。我国沿海一带将建一批炼油厂,原油均需进口,而进口原油含硫量高、腐蚀性严重,因而要求防爆电机提高防腐性能;另外进口原油均需海运,其储油罐就需要配套高扬程大流量油泵的防爆电机。
(5) 我国西部石油工业的大发展,要求开发适于沙漠干热环境的防爆电机产品。加氢装置配套用的中大容量的增安型无刷励磁同步电机的市场需要将逐年增长
八、稀土永磁电机技术发展趋势分析
稀土永磁同步电机的开发与应用扩大了永磁同步电动机在各个行业的应用,稀土永磁电机最显著的性能特点是轻型化、高性能化、高效节能。高性能稀土永磁电机是许多新技术、高技术产业的基础。它与电力电子技术和微电子控制技术相结合,可以制造出各种性能优异的机电一体化产品,如数控机床,加工中心,柔性生产线,机器人,电动车,高性能家用电器,计算机等等。随着稀土永磁电机技术的不断发展其行业逐渐呈现以下发展趋势。
向高效节能方向发展
稀土永磁电机又是一种高效节能产品,平均节电率高达10%以上,专用稀土永磁电机可高达15%~20%。
电动机的节能分两个方面。一方面是改革异步电动机的结构,提高效率和其他性能,异步电动机以其结构简单、价格便宜、适应各种工况条件等优点被广泛应用于工业生产各个领域。其次是发展永磁同步电动机,可以取得更高的节电效果。
国外提高电动机效率的主要途径,是通过对异步电动机的优化设计,增加铜、铝、电工钢板等有效材料用量,降低绕组损耗和铁耗;采用较好的磁性材料和工艺,以降低铁耗:合理设计通风结构和选用高性能轴承,降低机械损耗;通过改进设计和工艺,降低杂散损耗,国外己开发出高效异步电机。根据我国国情,高性能的稀土永磁材料已实现产业化,钕铁硼的产量现已居世界第一位,钕铁硼的价格也趋向合理。所以发展永磁同步电动机是新世纪电机工业技术发展趋势之一。
向机电一体化方向发展
要提升传统机电产品的水平,必须紧紧抓住机电一体化这个环节。实现机电一体化的基础,是发展各种机电一体化需用的各种高性能稀土永磁电机,如数控机床用伺服电机,计算机用VCM音圈电机。一台60把刀加工中心,要配备30台伺服电机。变频调速稀土永磁同步电机和无刷直流电机是机电一体化的基础。
向高性能方向发展
现代化装备向电机工业提出各种各样的高性能要求,如军事装备要求提供给各种高性能信号电机,移动电站,自动化装备用伺服系统及电机,航空航天用高性能、高可靠性永磁电机,化纤设备用高调速精度变频调速同步电动机,数控机床、加工中心、机器人用高调速比稀土永磁伺服电机,计算机用高精度摆动电机及主轴电机等等。
向专用电机方向发展
电机所驱动的负载千变万化,如全部采用通用型电动机,在某些情况下,技术经济很不合理。因此国外大力发展专用电机,专用电机约占总产量的80%,通用电机占20%。而我国恰恰相反,专用电机只占20%,通用型电机占80%。专用电机是根据不同负载特性专门没计的,如油田用抽油机专用稀土永磁电机,节电率高达20%。这方面的节能潜力很大。电机工作者不仅要研究电机本身,更应当研究所驱动负载的特性,设计出性能先进、运行可靠、价格合理的稀土永磁电机产品。
向轻型化方向发展
航空航天产品,电动车辆、数控机床、计算机、视听产品、医疗器械、便携式光机电一体化产品等,都对电机提出体积小、重量轻的严格要求。永磁同步电动机以其体积小、 节能、 控制性能好、 又容易做成低速直接驱动, 消除齿轮减速装置, 可通过频率的变化进行调速等优点, 在电梯技术上得以开发应用。相信随着电子技术和控制技术的发展,稀土永磁同步电机技术会朝着高效节能、机电一体化、高性能、专用电机、轻型化的方向发展并日趋完善。
九、无刷直流电机与开关磁阻电机的比较
1.无刷直流电机转子上嵌有高性能永磁材料,产生用于电机做工的主磁场,电机运转时不用从电网中吸收电能励磁,而开关磁阻电机转子上没有永磁体,电机需要从电网中吸收电能励磁,产生主磁场,造成能量消耗,因而无刷直流电机节能效果好。
2.无刷直流电机定子采用多槽结构,转子磁场与转子磁场几乎同步运转,电机运转平稳性好,震动小;开关磁阻电机定转子均开有少数的齿槽,电机转动时齿槽效应较大,电机震动较大、噪声大。
3.无刷直流电机永磁转子磁场强度高,在电机启动时很小的电流就能长生足够大的转矩,这是其它任何形式的电机所不能比拟的;开关磁阻电机的转矩来自于磁阻效应,起动转矩远不如无刷直流电机大。
4.因无刷直流电机转子上具有超强的磁场,在需要能量反馈的场合,如车辆新型刹车和下坡滑行时,该电动机马上变为发电机给电瓶充电,而不需要任何励磁电流,反馈性能优良;开关磁阻电机转子上既无磁钢又无可加励磁电流的线圈,只能靠磁阻效应发电,反馈性能很差。
5.开关磁阻电机转子既没有任何线圈或磁钢,电机本身的可靠性较高,电机成本较低。
综上所述无刷直流电机与开关磁阻电机相比具有以下特点:
☆电机转速平稳、振动小,增加系统可靠性。
☆系统效率提高20%以上,能使电网品质因数极大提高。
☆启动转矩大、启动电流小。
☆制动性能好,制动电流小。
☆回馈性能好,回馈线路简单。
☆成本较高、本身可靠性稍低。
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④ 防爆空调一般价格是多少
防爆空调呢,是近几年新出的一款产品,是根据国标GB3836标准要求:按照防爆工艺要求和原理,分别采用隔爆,胶封,本安等工艺技术是将普通空调所有控制元器件做防爆处理,并配置防爆专用电机,加上优质碳钢焊接而成的保护箱,防爆空调本身整机电控绝对安全,不是不会成为爆炸的起爆源,为危化品仓库,军工企业等保驾护航提供控温保障。
⑤ 防暴电机与普通电机有什么区别呀
防爆电机是一种可以在易燃易爆厂所使用的一种电机,运行时不产生电火花。
防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业。此外,在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用。防爆电机作为主要的动力设备,通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械。
随着科技、生产的发展,存在爆炸危险的场所也在不断增加。例如,食用油生产过去是用传统的压榨法工艺,20世纪70年代以后,我国开始引进国外先进的浸出油工艺,但此工艺中要使用含有己烷的化学溶剂,己烷是易燃易爆物质;因此浸出油车间就成了爆炸危险场所,需要使用防爆电机和其他防爆电气产品。又如,近年来我国公路发展迅速,一大批燃油加油站出现,也给防爆电机提供了新的市场。
产品分类
1. 按电机原理分
可分为防爆异步电机、防爆同步电机及防爆直流电机等。
2. 按使用场所分
可分为煤矿井下用防爆电机及工厂用防爆电机。
3. 按防爆原理分
可分为隔爆型电机、增安型电机、正压型电机、无火花型电机及粉尘防爆电机等。
4. 按配套的主机分
可分为煤矿运输机用防爆电机、煤矿绞车用防爆电机、装岩机用防爆电机、煤矿局部扇风机用防爆电机、阀门用防爆电机、风机用防爆电机、船用防爆电机、起重冶金用防爆电机及加氢装置配套用增安型无刷励磁同步电机等。此外,还可以按额定电压、效率等技术指标来分,如高压防爆电机、高效防爆电机、高转差率防爆电机及高起动转矩防爆电机等。本文按防爆原理分类介绍。
产品系列及其特点
1. 隔熄型电机
它采用隔爆外壳把可能产生火花、电弧和危险温度的电气部分与周围的爆炸性气体混合物隔开。但是,这种外壳并非是密封的,周围的爆炸性气体混合物可以通过外壳的各部分接合面间隙进入电机内部。当与外壳内的火花、电弧、危险高温等引燃源接触时就可能发生爆炸,这时电机的隔爆外壳不仅不会损坏或变形,而且爆炸火焰或炽热气体通过接合面间隙传出时,也不能引燃周围的爆炸性气体混合物。
我国当前广泛应用的低压隔爆型电机产品的基本系列是YB系列隔爆型三相异步电机,它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.1—83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.2—83《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”,》的规定;电机功率范围为O.55—200kW,相对应的机座号范围是机座中心高为80—315nun;防爆标志为dI、dIIAT4、dIIBT4,分别适用于煤矿井下固定式设备或工厂IIA、IIB级,温度组别为T1—T4组的可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的场所;主体外壳防护等级为IP44,也可制成IP%4,接线盒防护等级为IP54;额定频率为50Hz,额定电压为380、1660、1140、380/660、660/140V;电机绝缘等级为F级,但按B级考核定子绕组的温升,具有较大的温升裕度。低压隔爆型三相异步电机派生系列的主要型号有:YB系列(dIIcT4)(机座中心高为80—315mm),YBSO系列(小功率,机座中心高为63—90mm),YBF系列(风机用,机座中心高为63—160mm),YB—H系列(船用,机座中心高为80~280mm),YB系列(中型,机座中心高为355—450mm),YBK系列(煤矿用,机座中心高为100—315mm),YB—W、B—TH、YB—WTH系列(机座中心高为80—315mm),YBDF—WF系列(户外防腐隔爆型电动阀门用,机座中心高为80—315mm)及YBDC系列(隔爆型电容起动单相异步电机,机座中心高为71—100mm)和YBZS系列起重用隔爆型双速三相异步电机。另外,还有YB系列高压隔爆型三相异步电机(机座中心高为355~450mm,560—710mm)。行业联合设计的YB2系列已于1四年底通过了全国鉴定,将逐步取代YB系列,成为我国隔爆型三相异步电机的基本系列。YB2系列共15个机座号(机座中心高为63、355nmm),功率范围为O.12—315kW。
其主要特点是:
(1) 功率等级、安装尺寸及转速的对应关系与DIN42673一致,同时考虑到与YB系列 的继承性和Y2系列的互换性,作了必要调整,更加有效和适用。
(2) 全系列采用F级绝缘,温升按B级考核。
(3) 噪声限值比YB系列低,接近YB系列的I级噪声,振动限值与YB系列相当。
(4) 外壳防护等级提高到IP55。
(5) 全系列选用低噪声深沟球轴承,机座中心高在180mm以上电机设注排油装置。
(6) 电机散热片有平行水平分布和辐射分布两种,以平行水平分布为主。
(7) 主要性能指标达到20世纪90年代初国际先进水平。
2.增安型电机它是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险高温的电机结构上,再采取一些机械、电气和热的保护措施,使之进一步避免在正常或认可的过载条件下出现电弧、火花或高温的危险,从而确保其防爆安全性。
我国当前应用的低压增安型的基本系列是YA系列增安型三相异步电动机,它是Y系列(IP44)三相异步电机的派生产品。防爆性能符合GB3836.1—83《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》和GB3836.3—83《爆炸性环境用防爆电气设备增安型电气设备“e”》的规定;功率范围为O.55~90kW,相对应的机座中心高为80—280mm; 防爆标志为eIITl、eIIT2、eIIT3,分别适用于工厂中具有温度组别为Tl—T3组爆炸性混合物并具有轻微腐蚀介质的场所;主体外壳的防护等级为IP54,接线盒防护等级为IP55;额定频率为50Hz,额定电压为380V;电机采用F级绝缘。
低压增安型电机派生系列的主要型号有:YASO系列小功率增安型三相异步电机(机座中心高为56—90mm),YA—W、YA—WFl系列户外、户内防腐增安型三相异步电机(机座中心高为80—280mm)。
目前,已完成YA2、系列的行业联合设计工作,并正在组织试制,以取代YA系列。YA2全系列共15个机座号(机座中心高为63—355mm),功率范围为0.12—400kW,将使我国增安型电机达到国际上同类产品20世纪80年代先进水平。
高压(6kV)增安型三相异步电机系列有:YA355—450,功率160—450kW;YA560—900,功率500—1800kW;YAm355—630水冷,功率220—2500kw;YAKK355~630空—空冷,功率185—2000kW。1999年试制生产的TAKW4000—20/2600、4000kW增安型无刷励磁同步电机,是适应炼油厂石油深加工加氢装置需要而发展的新型防爆电机。
其特点是:
(1)满足增安型防爆电机的要求,采取一系列可靠的防止火花、电弧和危险高温的措施,可以安全运行于2区爆炸危险场所。
(2)采用无刷励磁,设置旋转整流盘和静态励磁柜,励磁控制系统可靠;顺极性转差投励准确,无冲击;励磁系统失步保护可靠,再整步能力强;线路设计合理,放电电阻在工作中不发热;励磁电流调节范围宽。
(3)同步机、交流励磁机及旋转整流盘同轴。整流盘位于主电机和励磁机之间,或置于轴承座之外。
(4)外壳防护等级为IP54。
(5)采用F级绝缘,温升按B级考核。
(6)改变传统的下水冷为上水冷,即水冷却器置于电机上部。
(7)设增安型防潮加热器,固定在电机底部的罩内,用于停机时加热防潮用。
(8) 选优质原材料,电气及机械计算留有较大裕度,能满足运行可靠性和增安型电机的温度要求。
(9)设置有完善的监控措施;主接线盒内设置用于差动保护的增安型自平衡电流互感器;定子绕组埋设工作和备用的铂热电阻,分度号为Pt100;设漏水监控仪,监控水冷却器的泄漏;两端座式滑动轴承分别设现场温度显示仪表和远传信号端子。
3.正压型电机是正压型电气设备的一种。
其结构特点是:
(1) 配置有一套完整的通风系统,电机内部不存在可能影响通风的结构死角。
(2) 外壳和管道由不燃材料制成,并具有足够的机械强度。
(3) 外壳及主管道内相对于外界大气保持足够大的正压。
(4) 电机须有安全保护装置(如时间继电器和流量监测器),以保证足够的换气量, 还必须有壳内气压欠压的自动保护或报警装置。
(5) 外壳上的快开门或盖须有与电源联锁的装置。我国目前尚无统一的正压型电机系列产品。
5. 无火花型电机:是指在正常运行条件下,不会点燃周围爆炸性混合物,且一般又不会发生点燃故障的电机。与增安型电机相比,除对绝缘介电强度试验电压、绕组温升、te(在最高环境温度下达到额定运行最终温度后的交流绕组,从开始通过起动电流时计起至上升到极限温度的时间)以及起动电流比不像增安型那样有特殊规定外,其他方面与增安型电机的设计要求一样。
无火花型电机符合GB3836.1—83和GB3836.8—87《爆炸性环境用防爆电气设备无火花型电气设备“n”》的规定。设计上注重电机的密封措施,主体外壳防护等级为IP54、IP55,接线盒为IP55。额定电压在660V以上的电机,其空间加热器或其他辅助装置的连接件应置于单独的接线盒内。
目前,国内已研制、生产了YW系列无火花型电机产品(机座中心高度为80~315mm)。防爆标志为nIIT3,适用于工厂含有温度组别为T1—T3组的可燃性气体或蒸气与空气形成的爆炸性混合物的2区场所。额定频率为50Hz,额定电压为380、660、380/660V,电机采用F绝缘,但按B级考核定子绕组的温升限值,具有较大的温升裕度及较高的安全可靠性,功率为0.55~200kW。
6. 粉尘防爆电机:指其外壳按规定条件设计制造,能阻止粉尘进入电机外壳内或虽不能完全阻止粉尘进入,但其进入量不妨碍电机安全运行,且内部粉尘的堆积不易产生点燃危险,使用时也不会引起周围爆炸性粉尘混合物爆炸的电机。其特点是:
(1) 外壳具有较高的密封性,以减少或阻止粉尘进入外壳内,即使进入,其进入量也不致于形成点燃危险。
(2) 控制外壳最高表面允许温度不超过规定的温度组别。目前,已用于国家粮食储备库的机械化设备上。粉尘防爆电气设备的国家标准为 GBl2476.1—90《爆炸性粉尘环境用防爆电气设备》。
发展趋势
1. 矿用防爆电机
(1) 发展大功率电机:目前世界上采煤机的最大装机容量已超过1200kw,其驱动电机功率达600kW;相适应的采区工作面刮板输送机的最大装机容量已超过1500kW,其驱动电机功率已达725kW。国内目前的采煤机驱动电机最大功率是400kW,刮板输送机驱动电机最大功率是315kW。
(2) 发展3.3kV、6kV和IOkV级电压的矿用电机:这是因为普及综合机械化采煤机组后采区走向加长,导致电压降增大,同时大功率电机的使用也要求提高电压等级。
(3) 发展矿用双速电机:为了适应煤矿输送机低速起动和高速运行的工作需要,国外矿用刮板输送机都是采用双速电机驱动的。但目前国产矿用双速电机的功率范围、性能指标及配套控制开关的性能等与国外先进水平相比均有一定差距。
(4) 提高矿用电机的可靠性:矿用防爆电机的工况条件较差,电机频繁大负荷起动、负荷变化大、电压波动大、环境温度高且有一定的腐蚀性等,这些都影响电机的使用可靠性和寿命。
(5) 加快矿用防爆电机的更新换代。
(6) 统一矿用防爆电机的标准。
2. 石化系统用防爆电机
(1) 增安型和无火花型电机的需求将呈上升趋势。石化系统的用户在使用实践中;已认识到发展我国增安型和无火花型电机的必要性。此外,大量20世纪70年代弓[进装置中配套的增安型、无火花型电机目前已到了采用合适的国产品替代的时候。
(2) 防爆电机的可靠性已越来越被石化系统用户关注。石化企业发展日趋装置大型化、运行连续化,要求系统运行实现长周期、免维修或少维修。因此,防爆电机就成为保证上述要求的关键设备。
(3) 防爆和高效变频调速电机已成为石化用户迫切要求开发的节能产品。近年已系列生产了YBx、YAX防爆高效电机,投入市场后很受用户欢迎。防爆电机节能有两方面工作:一是研制高效率防爆电机产品,二是大量开发各种防爆调速电机的专用产品,尤其是将具有巨大节能潜力的风机、泵和压缩机配套的电机设计为调速电机。
(4) 沿海石化企业的发展带来的新要求。我国沿海一带将建一批炼油厂,原油均需进口,而进口原油含硫量高、腐蚀性严重,因而要求防爆电机提高防腐性能;另外进口原油均需海运,其储油罐就需要配套高扬程大流量油泵的防爆电机。
(5) 我国西部石油工业的大发展,要求开发适于沙漠干热环境的防爆电机产品。加氢装置配套用的中大容量的增安型无刷励磁同步电机的市场需要将逐年增长。
⑥ 最新电脑装机硬件配置及价格堪戚墩
CPU i3 3220散装 680
散热 九州风神冰凌MINI旗舰版 40
主板 技嘉b75m-d3v 450
内存 威刚 DDR3 1600G 4G 170
硬盘 希捷 500G/7200转 320
显卡 迪兰恒进hd7750 恒金版 650
机箱 先马奇迹3 90
电源 全汉蓝海400 (额定330w) 200
显示器 AOC E2250Swd 750
差不多3400左右,主流标配。如果要配的话都按上面的型号来,不要换,特别是电源和显卡。
⑦ 防爆电动机的防爆电动机
防爆电动机
拼音:fangbaodiandongji
英文名称:explosion-proof motor 它采用隔爆外壳把可能产生火花、电弧和危险温度的电气部分与周围的爆炸性气体混合物隔开。但是,这种外壳并非是密封的,周围的爆炸性气体混合物可以通过外壳的各部分接合面间隙进入电机内部。当与外壳内的火花、电弧、危险高温等引燃源接触时就可能发生爆炸,这时电机的隔爆外壳不仅不会损坏或变形,而且爆炸火焰或炽热气体通过接合面间隙传出时,也不能引燃周围的爆炸性气体混合物。
其主要特点是:
⑴功率等级、安装尺寸及转速的对应关系与DIN42673一致,同时考虑到与YB系列
的继承性和Y2系列的互换性,作了必要调整,更加有效和适用。
⑵全系列采用F级绝缘,温升按B级考核。
⑶噪声限值比YB系列低,接近YB系列的I级噪声,振动限值与YB系列相当。
⑷外壳防护等级提高到IP55。
⑸全系列选用低噪声深沟球轴承,机座中心高在180mm以上电机设注排油装置。
⑹电机散热片有平行水平分布和辐射分布两种,以平行水平分布为主。
⑺主要性能指标达到20世纪90年代初国际先进水平。 它是在正常运行条件下不会产生电弧、火花或危险高温的电机结构上,再采取一些机械、电气和热的保护措施,使之进一步避免在正常或认可的过载条件下出现电弧、火花或高温的危险,从而确保其防爆安全性。
其特点是:
⑴满足增安型防爆电机的要求,采取一系列可靠的防止火花、电弧和危险高温的措施,可以安全运行于爆炸危险场所。
⑵采用无刷励磁,设置旋转整流盘和静态励磁柜,励磁控制系统可靠;顺极性转差投励准确,无冲击;励磁系统失步保护可靠,再整步能力强;线路设计合理,放电电阻在工作中不发热;励磁电流调节范围宽。
⑶同步机、交流励磁机及旋转整流盘同轴。整流盘位于主电机和励磁机之间,或置于轴承座之外。
⑷外壳防护等级为IP54。
⑸采用F级绝缘,温升按B级考核。
⑹改变传统的下水冷为上水冷,即水冷却器置于电机上部。
⑺设增安型防潮加热器,固定在电机底部的罩内,用于停机时加热防潮用。
⑻选优质原材料,电气及机械计算留有较大裕度,能满足运行可靠性和增安型电机的温度要求。
⑼设置有完善的监控措施;主接线盒内设置用于差动保护的增安型自平衡电流互感器;定子绕组埋设工作和备用的铂热电阻,分度号为Pt100;设漏水监控仪,监控水冷却器的泄漏;两端座式滑动轴承分别设现场温度显示仪表和远传信号端子。 它是正压型电气设备的一种。
其结构特点是:
⑴配置有一套完整的通风系统,电机内部不存在可能影响通风的结构死角。
⑵外壳和管道由不燃材料制成,并具有足够的机械强度。
⑶外壳及主管道内相对于外界大气保持足够大的正压。
⑷电机须有安全保护装置(如时间继电器和流量监测器),以保证足够的换气量,
还必须有壳内气压欠压的自动保护或报警装置。
⑸外壳上的快开门或盖须有与电源联锁的装置。中国目前尚无统一的正压型电机系列产品。 它指其外壳按规定条件设计制造,能阻止粉尘进入电机外壳内或虽不能完全阻止粉尘进入,但其进入量不妨碍电机安全运行,且内部粉尘的堆积不易产生点燃危险,使用时也不会引起周围爆炸性粉尘混合物爆炸的电机。其特点是:
⑴外壳具有较高的密封性,以减少或阻止粉尘进入外壳内,即使进入,其进入量也不至于形成点燃危险。
⑵控制外壳最高表面允许温度不超过规定的温度组别。目前,已用于国家粮食储备库的机械化设备上。粉尘防爆电气设备的国家标准为GBl2476.1—90《爆炸性粉尘环境用防爆电气设备》。
防爆电动机的发展趋势
⒈矿用防爆电机
⑴发展大功率电机:目前世界上采煤机的最大装机容量已超过1200kw,其驱动电机功率达600kW;相适应的采区工作面刮板输送机的最大装机容量已超过1500kW,其驱动电机功率已达725kW。国内目前的采煤机驱动电机最大功率是400kW,刮板输送机驱动电机最大功率是315kW。
⑵发展3.3kV、6kV和IOkV级电压的矿用电机:这是因为普及综合机械化采煤机组后采区走向加长,导致电压降增大,同时大功率电机的使用也要求提高电压等级。
⑶发展矿用双速电机:为了适应煤矿输送机低速起动和高速运行的工作需要,国外矿用刮板输送机都是采用双速电机驱动的。但目前国产矿用双速电机的功率范围、性能指标及配套控制开关的性能等与国外先进水平相比均有一定差距。
⑷提高矿用电机的可靠性:矿用防爆电机的工况条件较差,电机频繁大负荷起动、负荷变化大、电压波动大、环境温度高且有一定的腐蚀性等,这些都影响电机的使用可靠性和寿命。
⑸加快矿用防爆电机的更新换代。
⑹统一矿用防爆电机的标准。
⒉石化系统用防爆电机
⑴增安型和无火花型电机的需求将呈上升趋势。石化系统的用户在使用实践中;已认识到发展中国增安型和无火花型电机的必要性。此外,大量20世纪70年代弓[进装置中配套的增安型、无火花型电机目前已到了采用合适的国产品替代的时候。
⑵防爆电机的可靠性已越来越被石化系统用户关注。石化企业发展日趋装置大型化、运行连续化,要求系统运行实现长周期、免维修或少维修。因此,防爆电机就成为保证上述要求的关键设备。
⑶防爆和高效变频调速电机已成为石化用户迫切要求开发的节能产品。近年已系列生产了YBx、YAX防爆高效电机,投入市场后很受用户欢迎。防爆电机节能有两方面工作:一是研制高效率防爆电机产品,二是大量开发各种防爆调速电机的专用产品,尤其是将具有巨大节能潜力的风机、泵和压缩机配套的电机设计为调速电机。
⑷沿海石化企业的发展带来的新要求。中国沿海一带将建一批炼油厂,原油均需进口,而进口原油含硫量高、腐蚀性严重,因而要求防爆电机提高防腐性能;另外进口原油均需海运,其储油罐就需要配套高扬程大流量油泵的防爆电机。
⑸中国西部石油工业的大发展,要求开发适于沙漠干热环境的防爆电机产品。加氢装置配套用的中大容量的增安型无刷励磁同步电机的市场需要将逐年增长。
⑧ 液力耦合器的工作原理及内部结构图
液力耦合器的工作原理
当发动机运转时,曲轴带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动,泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转。
在离心力的作用下,液压油被甩向泵轮叶片外缘处,并在外缘处冲向涡轮叶片,使涡轮在液压冲击力的作用下旋转;
冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动,返回到泵轮内缘的液压油,又被泵轮再次甩向外缘。
液压油就这样从泵轮流向涡轮,又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。
优点
(1)具有柔性传动自动适应功能。
(2)具有减缓冲击和隔离扭振功能。
(3)具有改善动力机启动能力,使之带载荷或空载启动功能。
(4)具有在外载荷超载时保护电机和工作机不受损坏的过载保护功能。
(5)具有协调多动力机顺序启动、均衡载荷和平稳并车功能。
(6)具有柔性制动减速功能(指液力减速器和堵转阻尼型液力耦合器)。
(7)具有使工作机延时缓慢启动功能,能平稳地启动大惯量机械。
(8)对环境的适应性强,可以在寒冷、潮湿、粉尘、需防爆的环境下工作。
(9)可以使用廉价的笼型电机替代价格昂贵的绕线式电机。
(10)对环境没有污染。
(11)传递功率与其输入转速的平方成正比,输入转速高时,能容量大,性能价格比高。
(12)具有无级调速功能,调速型液力耦合器可以在输入端转速不变的条件下,通过在运行中调节工作腔的充液量而改变输出力矩和输出转速。
(13)具有离合功能,调速型和离合型液力耦合器,可以在电机不停止转动的条件下,使工作机启动或制动。
(14)具有扩大动力机稳定运行工作范围功能。
(15)具有节电效果,能降低电机的启动电流和持续时间,降低对电网的冲击,降低电机的装机容量,大惯量难启动机械应用限矩型液力耦合器和离心式机械应用调速型液力耦合器节能效果显著。
(16)除轴承、油封外无任何直接机械摩擦,故障率低,使用寿命长。
(17)结构简单,操作维护简便,不需要特别复杂的技术,养护费用低。
(18)性能价格比高,价格低廉,初始投资少,投资回收期短。