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中图分类号:TU85文献标识码: A
1.机电安装工程图纸深化的基本概念
1.1图纸深化工作的定义
图纸深化包括各专业的施工图纸深化及所有专业的综合施工协调图纸制作、设计及校核性计算、吊顶图上各功能点综合布置安排等。
2.图纸深化工作的具体内容
综合图纸制作的主要任务就是对各专业管线的现场合理排布,一般按专业划分,包括但不限于以下管道:
2.1空调系统
各种管径的空调水管(包括保温厚度)和冷凝水管;送风、排风、排烟用风管及送、回风口位置;安装在吊顶中的盘管风机、薄型空调、风机等以及电动阀及其它调节阀门的位置。
2.2蒸汽系统
由于蒸汽管道保温层较厚,坡度要求明确,较长管线要求有疏水装置,施工时焊接要求高,施工完成后需探伤,并且运行后的表面温度较高,不宜接触供电线槽、易燃材料等要求,应该全部绘制出隐蔽部位的走向。
2.3给排水系统
各种管径的排水管、雨水管、透气管,排水管应注意将横管上的检修口及弯头上的阀门位置标出;>DN50的给水管;给水管道上的阀门、水表等附件。
2.4消防系统
消防、喷淋主管;主管上的控制阀、喷淋湿式报警阀、减压阀等;若喷淋管道穿梁安装时,一般不需将穿梁的喷淋支管表示在综合图中,在施工时喷淋支管根据现场情况安排。若喷淋管道安装在梁下,则需将较大直径的喷淋支管表示出来,统一考虑。
2.5强、弱电系统
高压线槽、母排、各种强电线槽、托盘、电缆桥架、配电柜及控制柜、弱电线槽等;电管一般不需在图中表示出来;因可用软管连接到位,所以吊顶上灯的定位可不用考虑。
2.6各类机房内的设备
各类机房内设备、工艺管道、支架的合理布置及设备参数、支架的校核计算。
3.图纸深化工作的着手点
不同的项目,图纸深化及综合的内容和要求是不同的,具体的工作方法及着手点也不相同。
3.1从初步设计着手的深化图纸制作,需要设计院参与
业主提供的工程图纸多为境外设计的初步设计图纸或扩大初步设计图,尚不具备施工图纸要素。如暖通专业的图纸只表示了风管道的大致走向,设备参数表示不全,设备厂家及型号没有表示,无施工节点图、无关键部位剖面图,另外,图例及标注习惯不同于国内、初步设计图纸与建筑、装修的配合程度也不够深。
3.2从施工图纸着手的图纸深化工作
目前,国内的很多工程都是由国内设计院设计的。国内设计院设计的图纸更符合国内的相关规范要求。但设计院出图深度一般到施工图为止,对机电系统复杂的项目,现场施工时仍需要施工单位对各机电专业进行综合协调性质的深化工作。
4.图纸深化工作通常的工作方法:
建筑内的公用走道、核筒体周围、管井内等空间,是各专业管线密集的区域,是图纸工作的重点,虽然具体的工程实际情况千变万化,也能总结出一些通常的做法做参考:
1螺栓联接问题
当开展机电装置的安装活动的时候,针对螺栓以及螺母开展的联接活动是最基础的活动,其关键是用到电气项目里的传导电流,所以,在开展安装活动的时候要综合的论述机械效应等的干扰。螺栓、螺母联接过松引起部件间的装备松动,使得接触电阻变大,导致通电后发热,严重时会烧断熔联接处,产生短路问题。螺栓、螺母联接过紧,使得其在长期的机械力和电磁力的双重影响下,容易导致金属疲劳,从而引发不同程度的剪切以及螺牙滑丝等问题。
2电气设备问题
断路器弧触指和触头的装配不当,使得接触压力、插入行程、分合闸速度以及同期性满足不了其要求,使得触点过热,延缓熄弧的时间,引发绝缘介质的分解,压力急剧升高,严重时会引起爆炸。安装检修马虎粗心,可能会引起电流互感器的一次绕组断开,会产生极高的电压,严重威胁设备和人员的自身安全。在装配载调压装置的调节装置的机构时出现装配的错误,一些杂物掉入会卡住机构,导致事故的产生。在安装主变压器的主变吊芯和高压管时,由于杂物、器身,套管内残留的水分以及密封装置的安装不当等,都会不同程度上降低了主变压器的绝缘强度,引起局部被击穿,从而引发事故。
建筑机电设备安装施工中常见问题的应对措施
1关于安装建设时期要关注的原则理念
结合不一样的规定选取对应的装置。经由科研工作者的技术探索,保证装置的使用性以及优秀的利润的背景滞洪,选取优秀的装置,确保安装活动能顺畅的开展。预定计划实施,总体布置,安装主次分明。科学、合理的计划机电设备的安装顺序,确保设备安装的连续性。施工前,对变电所、压风机等主要的设备进行总体布置,保证安装的顺利进行。同时,在安装井架、提升绞车等设备时,按照主次分明的原则,有目的,有计划的安装,从而保证了施工的工程质量。结合设计规定开展安装工作。该项安装要切实的结合技术规定而开展,要降低安装活动偶读用时以及物质的损耗等。保证建设者的综合素养优秀。安装项目的工作者要具有非常优秀的专业理论,在建设之前的时候,要对其开展岗前培训活动,要了解有关的安装内容以及建设规定等,进而确保建设活动的品质以及安全。像是,相关装置的安装活动都要由有关的工作者来切实的开展,当安装完成之后要对其开展测试,进而能够及时的察觉存在的不利现象,进而使用合理地应对方法。
2安装建设时期的品质管控活动
设置综合化的建设流程图纸,合乎建设的规定。为了确保建设活动能够顺畅的开展,就要综合化的布局,在建设的时候要始终遵循着先进行有难度的,然后进行容易的。先进行大的然后进行小的,先进行高的然后进行低的。建设前期的品质管控活动。在建设之前,要对项目开展好前期的准备活动。比如要明确设计内容,要对所有的文件资料清楚,而且要检查有关的机械等。最后要明确相关的活动规定。开展好技术交底活动。建设时期的品质管控。在安装的时候要切实的结合图纸和相关技术规定开展,建设时期如果得知图纸有问题的话,要认真的修整,坚持执行“三检”制,重要的安装部位要有旁站监督;编制合理的质量控制程序,最后完成施工的相关记录。通电调试刚出厂的设备和已用过的设备,安装完成后,都要尽早的进行通电调试的操作。此外,新增、自制、改造的机械设备使用之前也需要进行调试,同时,在施工现场还要进行空负荷和负荷的测试,确保其各项功能都达到有关的技术要求。关于验收。当项目完成之后,要对其开展综合化的自评活动,保证项目没有问题之后告知监理机构,尤其开展预验活动,当达标之后告知建设方。
关键词:鲁地拉水电站、汛期、厢式满管、经济、入仓
中图分类号:TV文献标识码: A
1、概况
金沙江鲁地拉水电站主体工程设计开挖总量为877.6万m3,混凝土总量283.85万m3,其中大坝工程(不含进水口坝段)开挖量389.7万m3,碾压混凝土量153.75万m3,常态混凝土量43.26万m3;引水发电系统开挖量487.9万m3,常态混凝土86.84万m3。
鲁地拉大坝共分29个坝段,从左到右依次为左岸挡水坝段、左底孔泄水坝段、表孔坝段、右底孔坝段、右岸挡水坝段、右岸进水口坝段。其中右岸挡水坝段为18#~20#坝段,坝基右岸坡较陡(15°~45°),由于2011年汛期采用“导流洞+大坝缺口(13#~16#坝段)”过流的方式度汛,导致 17#~20#坝段碾压混凝土无良好的入仓手段。根据工程工期安排,综合比较后,决定在右岸斜坡上安装两条厢式满管进行辅助混凝土入仓。
2、厢式满管的设计安装及应用
2.1结构断面设计
根据工程施工经验,目前国内主流厢式设计断面尺寸均为800mm×800mm,标准节长1.5m,非标准节体型及长度根据地形、角度等条件进行设计。
2.2厢式满管整体布置
根据现场实际地形,从左岸拌合楼有施工道路可以直接到达大坝右岸中线公路,结合右岸开挖地形,在坝下0+009.83m和下0+029.00m分别安装一条厢式满管。其中1#满管布置在右坝段EL.1119m~EL.1191m间,制安总重量约55.3吨。最上部安装20m³进料斗,在EL.1180m、EL.1154.7m、EL.1130m安装3个双排支撑立柱,另外斜坡沿线安装有19个单排支撑立柱并相互连接,桁架安装在支撑立柱和支撑架上,单排支撑架与锚杆焊接,满管安装在桁架上,上部进料斗和满管出料口安装有液压弧门卸料。1#满管全长86.7m,由1.5×56节直管、上部2节变形节、顶部弧门和底部1节弧门节组成。2#满管布置在右坝段EL.1133m~EL.1189m间,在EL.1189m、EL.1154.87m、EL.1130m安装3个双排支撑立柱,另外斜坡沿线安装有14个单排支撑立柱并相互连接,桁架安装在支撑立柱和支撑架上,单排支撑架与锚杆焊接,满管安装在桁架上,上部进料斗和满管出料口安装有液压弧门卸料。2#满管全长约68.5m,由1.5×44节直管、顶部弧门和底部1节弧门节组成。
图1:满管供料线平面布置图
2.2
图2:1#满管供料线安装示意图
图3:2#满管供料线安装示意图
2.3厢式满管安装
厢式满管安装前检查所有锚杆验收情况,必须全部100%合格才能施工安装;检查吊索具配置正确、完好才能施工安装;安装排架、平台牢固可靠,安全防护齐全有效才能进行施工安装。安装的吊装采用缆机和汽车吊车,自上而下的安装方式进行。具体安装流程详见下图4:
图4:满管供料线安装流程图
桁架的安装采用自上而下,分段安装的方式进行,吊装前先把桁架的栏栅、爬梯等焊接好,吊装采用缆机吊装。安装第一榀桁架时,先合理选择好吊索具、吊点,采用三个吊点起吊,起吊时用葫芦调整桁架的角度接近于47°,并正确绑好晃绳。吊装就位后必须与立柱、支撑架以及上部的锚杆焊接牢固后才能取钩,再进入下一榀桁架的安装。
由于该方案中满管整体结构较长,最长达86.7m,满管运行过程中满载混凝土,满载混凝土时自重较大,为了保证安全运行,当桁架安装好后,进行拉紧防滑措施。拉紧防滑措施采用Φ28,L=3m的螺纹钢做成锚环,锚环入岩2.5m(外露部分弯曲成环,并将接触点焊接牢固)。锚环的安装位置与满管轴线的垂直距离不应小于1.5m,每6m设置1道锚环。锚环施工好后,采用Φ25的圆钢做拉撑体,拉撑体一头弯曲成钩,一头平直弯折(弯折长度不小于100mm)。将弯钩一端与地锚锚环连接,将平直弯折一端与桁架下平联型钢连接(弯钩一端在上,平直弯折一端在下),将拉撑体与桁架之间的角度调整好(角度尽量小),然后将拉撑体两端分别与锚环和桁架型钢焊接牢固。桁架两侧均进行拉紧防滑。
为防止满管运行或堵料时压垮桁架,先在桁架上平联上焊接[20槽钢,槽钢每3米设置1道,其焊接位置应该是设在能正好抵住满管吊耳的位置上,这样先把满管定住,然后用φ16圆钢弯成反Z字形的固定体(固定体两端不应小于100mm),两端分别与满管侧壁和桁架上平联型钢连接(固定体每1.5米设1道),调整好角度后焊接牢固。满管两侧均进行固定。满管和桁架固定好后,对满管进行拉紧,其做法同桁架拉紧防滑的做法。
3、厢式满管的应用
鲁地拉大坝右岸混凝土入仓方案采用:自卸汽车+进料斗+满管+仓面内汽车转运。混凝土首先由自卸汽车倒入20m³进料斗中,进料斗底部由DG-J110C-E1型液压装置弧门控制启闭。满管底部出料口处也由两套DG-J110C-E1型液压装置控制弧门启闭。
(1)满管应用技术要求
施工过程中根据仓面大小合理配置自卸汽车数量,自卸汽车将混凝土倒入料斗后开启料斗弧门使满管中充料,当满管中充满混凝土后通过液压启闭装置打开满管底部的控制弧门,此时要通过控制自卸汽车的卸料速度,保证料斗存储的混凝土量不小于料斗容量的1/4。通过控制料斗弧门和满管出口弧门的开启大小情况,使满管的整体出料速度保持匀速状态,减少骨料分离。
(2)满管技术改进
满管在使用全过程中都充满混凝土,一旦发生堵料问题,将导致整个桁架承担巨大的自重,很有可能发生垮塌现象。为了保证满管的正常使用,需要熟练的技术工人进行满管弧门启闭操作。另外,根据施工经验,满管供料线是全封闭运行,入料时满管节内形成巨大的空气压,从而造成部分满管初次装料不满,需要在满管节顶部每隔一节开口,便于排气。排气孔用δ5钢板三面保护。具体开孔图如下:
在满管长期使用过程中,虽然满管设计有一定的坡度,但是受混凝土与金属结构自身性能影响,每次送料的最后一部分混凝土会少量“残留”在满管壁上。为保证满管的正常使用和混凝土的浇筑质量,在底节满管上增加混凝土平板振捣器进行适当振捣,可减轻甚至避免上述状况。振捣器的型号可根据混凝土配合比和实际使用需要进行选择。
4、应用总结与经济分析
在鲁地拉大坝混凝土浇筑过程中,根据施工部位及结构特点分别采用过缆机入仓、自卸汽车入仓、固定式布料机入仓、胶带机入仓、移动式布料机入仓、溜管+MYBOX入仓及满管入仓等多种入仓手段,具体入仓方式详见下表1:
表1:鲁地拉水电站大坝工程分区分仓及入仓方式表
序号 区号 入仓方式 浇筑部位 运距(m) 工程量(m3) 最大仓面面积(m2)
坝段 高程
1 ①-1 自卸汽车直接入仓 13~16#坝段 1093.50~1110.00 1200 33810 7396
2 ① 13~16#坝段 1110.00~1120.00 1200 66160 10260
3 ⑥-1 13~16#坝段 1120.00~1160.00 1700 184120 9472
4 ②-1 11~12#坝段 1113.00~1128.00 1000 61221 5684
5 ②-3 7~11#坝段 1144.00~1155.00 1500 63942
6 ② 12#坝段 1141.50~1151.60 1700 28225
7 ③-1 17~19#坝段 1113.00~1133.00 1000 79390
8 ③-3 18~20#坝段 1186.00~1191.00 2500 9655
9 ④ 4~9#坝段 1186.00~1190.00 850 14400 3780
10 ⑥ 10-11#坝段 1150.60~1153.00 850 5400 2612
11 ③ 自卸汽车+满管入仓+仓面转运 17~19#坝段 1133.00~1151.60 2500 88612 4760
12 18~20#坝段 1151.60~1180.00 2500 67290 2322
13 ③-2 自卸汽车+胶带机入仓+仓面转运 9~11#坝段 1128.00~1144.00 850 59706 4900
14 ④ 4~9#坝段 1155.00~1186.00 850 105949 3622
15 ⑤ 2~3#坝段 1204.00~1226.00 2800 8751 516
16 ③-2 18~20#坝段 1180.00~1186.00 1300 10689 2700
17 ⑧ 18~20#坝段 1191.00以上 4000 50232 1680
18 ⑥-2 13~16#坝段 1160.00~1172.00 1300 43090 4000
19 ⑥-3 12~17#坝段 1172.00~1191.00 850 65460 5040
20 ⑥ 10-11#坝段 1153.0~1183.5 850 24573 2400
21 ⑥-4 自卸汽车+缆机 12~17#坝段 1191.00~1199.00 850 27242 1920
22 ⑨ 自卸汽车+满管入仓+仓面转运 10~11#坝段 1183.5~1213.50 850 68117 1500
23 ⑦ 4~9#坝段 1190.00~1226.00 2400 70885 3600
24 常态 自卸汽车+自行式布料机 消力戽、护坦 1100 58430.7
25 常态 自卸汽车+自行式布料机 溢流坝段反弧段 1100 9581.6
26 常态 自卸汽车+溜槽 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 1200 4940.4
27 常态 自卸汽车+长臂挖机 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 1200 39522.9
28 常态 自卸汽车+缆机 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 2800 39522.9
29 常态 罐车+混凝土泵 垫层、消力戽底板 各坝段垫层和消力戽底板 1200 14821.1
30 常态 自卸汽车+缆机+长臂挖机 左底孔、生态孔 1130.00~1180.00 2400 25032.8
31 常态 罐车+泵送 左底孔、生态孔 挖机、缆机无法浇筑部位 1500 37590.5
32 常态 罐车+混凝土输送泵 左底孔 钢衬周边及下0+37.5下游 1000 19616
33 常态 自卸汽车+缆机 右底孔 17#坝段0+099.0桩号上游1150.6m至1172.00m 2400 29028.9
34 常态 自卸汽车+缓降器溜管 右底孔 钢衬内侧(靠近17#坝段)及闸门槽部位 2300 6500
35 常态 自卸汽车+胶带机+固定式布料机 右底孔 下0+70~下0+152.74 2000 12000
36 常态 罐车+混凝土泵 右底孔 钢衬周边及下0+36~ 0+70EL1164~EL1180 2000 3116
37 常态 自卸汽车+胶带机+固定式布料机 表孔闸墩及溢流面 1180.00~1224.00 4000 15032.17
38 常态 罐车+胶带机+固定式布料机 表孔闸墩及溢流面 1180.00~1224.00 4000 28712.3
39 常态 自卸汽车+缆机 表孔闸墩 左边墩EL1180.00~EL1224.00 2800 11000
40 常态 自卸汽车+溜槽 表孔闸墩 右边墩EL1180.00~EL1224.00 4000 11000
41 常态 自卸汽车+缆机 坝顶混凝土 1224.00~1226.00 2800 9424.8
42 常态 门库 1213.5~1218.0 2800 7074
根据实际统计数据,鲁地拉水电站大坝施工期间,共通过右岸满管输送碾压混凝土155902m³,实际使用过程中,满管底部仅局部发生磨损(未磨穿),单条满管实际入仓速度最大可达400m³/h。通过经济对比分析,采用满管组合形式入仓,平均每方混凝土入仓输送单价仅为1.196元,为鲁地拉水电站大坝输送混凝土最经济方式之一。
【关键词】电动机;安装调试;运行维护;安全保护
中图分类号: TM32文献标识码: A
电动机原理是通过线圈转动产生电磁感应效力使得机器产生转动的动力,形成机械能,这一过程是电能转化为机械能的过程,是将电功率转化为机械能功率的过程。电动机将转化的机械能为人类的生产和生活提供源源不断的动力。随着生产技术的发展,特别是精密机械加工过程的进步,对电力拖动在起动,制动,正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求,所以20世纪以来,在可逆,可调速与高精度的拖动技术领域中,相当时期内几乎都是采用直流电力拖动,而交流电力拖动则主要用于恒转速系统,这些不同种类的电动机具有不同的性能、特点和作用。根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动机。本文就以交流电动机为例,详细分析电动机从安装调试过程中的质量控制到生产运行过程中的维护保养以及在应用过程中的安全保护措施。
(一)、电动机在安装调试过程中应注意的事项
电动机安装之前要进行检查,出现异常要进行仔细排查。常用的实验方法是直流感应法,通过检测确定连接正确排除故障隐患。确保电机能正常运行后开始安装,对所有操作要做到细致谨慎,线路的连接牢固,对于有特殊要求的接点做好相应的处理。电机的固定很重要,还要确保电机与底座的稳定。安装结束后进行电机的测试。按交接试验标准测量电机的各项参数,并与设备出厂实验报告比对分析,对于超出的项的数据要分析原因,最终保证电机安装调试能够符合规范要求,保证电动机运行的安全。
(二) 电动机启动前的准备
1.为了保证电动机正常安全地启动,一般启动前应作好下述准备:
(1)检查电源是否有电,电压是否正常,电源的波动是否在允许的范围之内,若电源电压过高或过低,都不宜启动。
(2)启动器是否正常,零部件有无损坏,使用是否灵活,触头接触是否良好,接线是否正确、牢固。变频和软起参数是否设置完毕等。
(3)熔丝规格大小是否合适,安装是否牢固,有无熔断或损伤。
(4)电动机接线板上接头有无松动或氧化。
(5)检查传动装置,如皮带松紧是否合适,连接是否牢固,联轴器的螺丝、销子是否紧固等。
(6)传动电动机转子和负载机械的转轴,看其转动是否灵活。
(7)检查电动机及启动电器外壳是否接地,接地线有无断路,接地螺丝是否松动、脱落等。
(8)检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。
上述要求均已检查完毕,下一步就是电机的启动调试,启动调试应在空载情况下进行,调试过程中要对电机的旋转方向进行观察,并对电机发出的声音进行分辨。注意电机的稳定性,对过高的温度,过于强烈的震动以及不正常的声音都应该给与足够的重视,通过现场情况和故障经验来判断电机的工作情况,电机一旦出现异常必须立即停车进行检查。测量电机参数,并与正常数据比对分析,对于超出额定数值过多的数据要分析原因。通过不断的分析和调节最终使电机能在最佳状态下运行。
(三).电动机的常见故障分析
电动机在现代人们生产生活中使用相当普及,不管是工业生产,还是生活家居就会涉及到它,已经成为生产生活的必需品。电动机在使用过程中,由于安装、违章操作、运行环境以及生产工艺等原因,电动机难免出现故障,导致电动机故障发生的因素多种多样,主要有以下几类:
(1)电动机短路
短路因素包括定子绕组的相间短路和一相绕组的匝间短路,还包括供电线路的短路。
(2)电动机缺相
变压器一次侧缺相、电动机绕组或供电线路一相断线。
(3)电动机单相接地
电动机及供电线路因受潮而使绝缘电阻下降,漏电电流增加。
(4)电动机轴承温度过高,鼠笼式电动机转子断条
(5)电动机定子绕组低电压
(6)同步电动机失步、失磁或出现非同步冲击电流等
(7)供给电动机的电压过高或过低,或频率异常
(8)电动机机械过负荷发生堵转
(四)电动机常用的保护装置
1、热继电器、熔断器和电磁式电流继电器构成的保护
A、热继电器是利用双金属片热效应工作的,双金属片是由不同膨胀系数的两片金属铆合而成,当电流通过时它将产生热量,并向膨胀系数小的一边弯曲,电流的大小和弯曲的程度成正比,当电流超过热继电器整定电流的一定倍数时就会启动其中的脱扣装置从而切断主回路达到保护的目的。
B、电磁式电流继电器具有过载、堵转保护功能,有的还有缺相保护,其过载保护具有反时限特性,但其结构复杂,机械制造精度高,价格高且体积庞大,因而目前已被基本淘汰。
2、采用半导体、集成电路构成的模拟电子式保护
由晶闸管型发展至集成电路型的电子式保护,在上个世纪七八十年代,随着半导体模拟器件的兴起及普及,涌现出了一批性能比较可靠、功能多样化的电子式电动机保护器,为电机的可靠运行提供了较可靠的保障。
3、微机型数字电子式保护
采用微机技术的微机电动机保护方式,这类电动机保护器主要以单片机作为控制器,可实现电机的智能化综合保护。因为采用了单片机就使得在相同硬件条件下集多种功能于一体的综合保护器的出现称为可能。随着微电子技术的发展,电动机保护器正朝着智能化,综合化,高精度,高可靠性方向发展。 主要有以下几种保护:
A、温度保护装置
B、过载保护装置
C、短路保护装置
D、缺相保护装置
E、欠压保护装置,
F、失压保护装置
不管采用何种保护装置,必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。
(五)为了保证电动机正常工作,除了按操作规程正确使用,运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养项目如下:
(1)及时巡视,按规定检查电机的温升以及电机的运行参数,确保各项数据在允许的范围之内。
(2)及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥。
(3)经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。
(4)定期用煤油清洗轴承并更换新油,如有磨损则应更换新的轴承。
(5)定期检查启动设备,看触头和接线有无烧伤,氧化,接触是否良好等。
(6)绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异,所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在,都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏,使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰,发生这种故障,不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。所以电动机在使用中,应经常检查绝缘电阻,还要注意查看电动机机壳接地是否可靠
【关键词】 波浪能发电 不规则波 浮码头
随着传统能源的日益枯竭,开发利用新型能源对于当代社会来说具有非常重要的战略意义,与此同时海洋经济的迅猛发展也预示着开发利用海洋资源将成为未来发展的一种趋势,波浪能便是一种新型海洋能源[1],若能将其大量转换成为对于生产、生活有利的电能,则必将会推动海洋经济的全面发展,并且能够大大缓解能源紧缺的现状。
此外海上运输的需求量日益增加,为了适应这种新的发展趋势,船舶向着大型化发展。在现有船舶保有量中,大型船舶数量约占30%[2],由于大型船舶的吨位较大,因此靠岸时的靠泊能量也较大。同时我国各大港口码头的吞吐量呈逐年上升之势,以南京港为例,随着龙潭港保税物流中心的正式封关运营以及客货航线的不断增加,南京港的年吞吐量保持快速的增长[3],因此大型港口码头每年积累的靠泊能量也较为可观。
1 基于不规则波的岸边式波浪能发电装置的构想
1.1 背景
近年来,各国学者对于波浪能发电进行了大量的研究尤其是北欧的一些国家[4],并且也发明出了大量的波浪能发电装置,但传统的波浪能发电装置结构都较为复杂,发电效率普遍不高,并且适应性较差,无法适应恶劣的海域环境抑或是在恶劣的条件下无法正常工作,能量转换效率大为降低,这也成为了波浪能发电装置研究的一个瓶颈。简化波浪能发电装置结构,提高其发电效率并使其能在恶劣条件下正常工作成为了波浪能发电装置研究的一个重要趋势。
此外近岸的波浪大多为杂乱的不规则波,少见有孤立波,更少见有传统理论上的微幅波[5],然而目前与波浪能发电有关的装置大多是基于微幅波理论[5](即波浪的形状为余弦曲线,波峰与波谷关于静水面对称)与实际情况大相径庭,因此实用性较差。
1.2 具体构想方案
设想若能将波浪能发电装置的主体部分设在受海域环境影响较小的岸边,则可使波浪能发电装置免受恶劣海况的影响,提高波浪能发电装置的适应性。
如下图1所示,基于不规则波的岸边式波浪能发电装置由迎浪板、滚球、弧形导轨、水平连杆、传动杆、大棘轮、小棘轮、发电机、浮球、传动杆、铰支套筒、传动固定珠、大棘轮、小棘轮、发电机等组成。迎浪板通过滚球安装于弧形导轨上,且迎浪板可在弧形导轨上自由运动,弧形导轨通过水平连杆与堤岸相连。大棘轮通过传动杆与迎浪板相连,小棘轮安装于大棘轮的旁侧,且与大棘轮相啮合。发电机安装于小棘轮的旁侧且发电机的上下齿轮与小棘轮相啮合。浮球漂浮于海水的表层,可随波浪做机械运动,能够有效地将波浪能转换为电能。浮球的末端连接有传动杆,传动杆从铰支套筒中穿过,其可在铰支套筒中自由运动。铰支套筒固定于岸边,可绕其转动轴自由转动。传动固定珠安装于传动杆的末端,并固定于大棘轮之上,当传动杆运动时,可通过传动固定珠带动安装于岸边的大棘轮转动。小棘轮安装于大棘轮的旁侧,其齿轮与大棘轮的齿轮相啮合。发电机安装于小棘轮的旁侧,其上下齿轮与小棘轮相啮合。
1.3 解决方案
当不规则波向迎浪板冲击时,迎浪板通过滚球在弧形导轨上作往复运动。开始时滚球位于弧形导轨最低点,传动杆固定于大棘轮的一端位于最低点;当传动杆固定于大棘轮的点运动至最右端时,滚球运动至弧形导轨的最高点,之后迎浪板及滚球将在弧形导轨上向右下方运动,传动杆固定于大棘轮的一端将因为惯性继续向上运动;当滚球再次位于弧形导轨最低点时,传动杆的一端运动至最高点,之后迎浪板及滚球继续向左上方运动,传动杆的位于大棘轮的一端将向下运动;当迎浪板及滚球运动至初始位置时,传动杆固定于大棘轮的一端恰好运动至最低点,至此完成一个周期的运动,之后将不断重复这种运动直至迎浪板停下。在此过程中,迎浪板通过传动杆带动大棘轮转动,进而带动与其啮合的小棘轮转动,从而带动与上下齿轮与小棘轮啮合的发电机转动发电。
在迎浪板作往复运动的过程中,其后方会产生规则波(可近似看作微幅波)。假设波浪如图1所示的方向前进,则当波峰来临是,浮球会随波浪做机械运动,因此会被抬起并且向右侧运动。此时,浮球会带动传动杆在铰支套筒中向右并向上运动。传动杆运动后会通过传动固定珠带动大棘轮绕其转动轴转动。安装于大棘轮旁侧的小棘轮由于其齿轮与大棘轮的齿轮相啮合因而也会被带动转动。由于发电机的上下齿轮与小棘轮相啮合,因此当小棘轮转动后其上下齿轮会被带动而发生相对转动,从而实现发电。
当波谷来临时,浮球会随波浪发生机械运动从而向下向左运动,此时传动杆会被浮球带动而在铰支套筒中向下向左运动。传动杆运动后会通过传动固定珠带动大棘轮绕其转动轴转动,安装于大棘轮旁侧的小棘轮由于其齿轮与大棘轮的齿轮相啮合而被带动转动。发电机的上下齿轮由于与小棘轮相啮合而会被其带动发生相对转动,进而实现了发电的功能。
1.4 方案优点
实用性强,考虑的原理和实际情况吻合度高。本波浪能发电装置基于不规则波,与实际的近岸波浪情况相符,与传动基于微幅波理论的波浪能发电装置相比具有较强的实用性。
结构简单,发电效率高。本波浪能发电装置是由迎浪板、浮球及机械传动装置组成,结构非常简单,因而在将波浪能转换为电能的过程中能量的损失比较少,同时利用浮球将迎浪板往复运动产生的规则波的波浪能转换为机械能的效率较高。
适应性较强,能够适应恶劣的海域环境。由于本波浪能发电装置的主体部分集成于岸边,因此受海域环境的影响较小,因而能够较好地适应各种恶劣的海域环境。
2 立体组合式发电浮码头
2.1 背景
上文提供了一种岸边式波浪能发电装置的初步构想,在实际工程中浮码头是一种用能够随水位变化而变化的码头,其亲水性强,构造简单,拆装方便,是波浪能及碰撞能发电装置的优良载体。同时船舶在靠泊前需要通过与码头碰撞才能完全静止,之后才能进行相关作业。由于大型船舶的吨位较大,因此其与码头相撞时的动能也较大。若能将船舶与码头碰撞时的能量转化为电能储存起来,那么不仅可以有效地缓解能源压力同时还能减少船舶靠泊时对于码头的冲击,有效地延长码头的寿命。
2.2 具体方案
如下图2所示,立体组合式发电浮码头由钢结构浮箱、传动杆、铰支套筒、传动固定珠、大棘轮、小棘轮、发电机等组成。钢结构浮箱为浮码头的主体部分,漂浮于海水的表层,可随波浪做机械运动,能够有效地将波浪能转换为机械能。钢结构浮箱的末端连接有传动杆,传动杆从铰支套筒中穿过,其可在铰支套筒中自由运动。铰支套筒固定于岸边,可绕其转动轴自由转动。传动固定珠安装于传动杆的末端,并固定于大棘轮之上,当传动杆运动时,可通过传动固定珠带动安装于岸边的大棘轮转动。小棘轮安装于大棘轮的旁侧,其齿轮与大棘轮的齿轮相啮合,当大棘轮转动时可通过齿轮之间的传动作用带动小棘轮转动。发电机安装于小棘轮的旁侧,其上下齿轮与小棘轮相啮合,当小棘轮转动时可带动发电机的上下齿轮相对转动,进而发电。
2.3 具体运行方法
假设波浪如图2所示的方向前进,则当波峰来临是,钢结构浮箱会随波浪做机械运动,因此会被抬起并且向右侧运动。此时,钢结构浮箱会带动传动杆在铰支套筒中向右并向上运动。传动杆运动后会通过传动固定珠带动大棘轮绕其转动轴转动。安装于大棘轮旁侧的小棘轮由于其齿轮与大棘轮的齿轮相啮合因而也会被带动转动。由于发电机的上下齿轮与小棘轮相啮合,因此当小棘轮转动后其上下齿轮会被带动而发生相对转动,从而实现发电。
当波谷来临时,钢结构浮箱会随波浪发生机械运动从而向下向左运动,此时传动杆会被钢结构浮箱带动而在铰支套筒中向下向左运动。传动杆运动后会通过传动固定珠带动大棘轮绕其转动轴转动,安装于大棘轮旁侧的小棘轮由于其齿轮与大棘轮的齿轮相啮合而被带动转动。发电机的上下齿轮由于与小棘轮相啮合而会被其带动发生相对转动,进而实现了发电的功能。
当船舶驶向浮码头进行靠泊时,船舶与钢结构浮箱相撞,从而使钢结构浮箱向右作机械运动,此时钢结构浮箱会带动传动杆在铰支套筒中向右并向上运动。传动杆运动后会通过传动固定珠带动大棘轮绕其转动轴转动。安装于大棘轮旁侧的小棘轮由于其齿轮与大棘轮相啮合因而也会被带动转动。由于发电机的上下齿轮与小棘轮相啮合,因此当小棘轮转动后其上下齿轮会被带动而发生相对转动,从而实现发电。
2.4 方案优点
能够立体式利用波浪能进行发电,同时还能有效地利用船舶靠泊时的碰撞能进行发电,有效地开发利用了新能源。由于浮码头的主体部分钢结构浮箱会随波浪做机械运动从而带动机械传动装置工作,进而带动发电模块发电,因此可将波浪能转化为电能,且既能提取波浪能中的水平波浪能又能提取波浪能中的竖直波浪能,实现了立体式开发利用波浪能。此外当船舶靠泊时由于冲击力作用会使钢结构浮箱发生机械运动,从而带动机械传动装置工作,进而发电,因此可将船舶靠泊时的碰撞能转化为了电能。
能够适应恶劣的海域环境,亲水性强。由于该新型浮码头的发电模块主要安装于岸边,因此可以有效地避免恶劣海况对发电效率的影响,同时浮码头的亲水性较强,拆装方便。
3 结语
本文通过分析当前波浪能发电装置存在的问题提出了一种基于不规则波的岸边式波浪能发电装置的构想同时将其应用于浮码头中,提出了一种立体组合式发电浮码头并作出了结构示意图,之后通过分析对比得出了改进后方案的优点,即结构简单,实用性强,在理论上具有较高的发电效率并且能够较好地免受恶劣海况的影响。
参考文献:
[1]蔡浩然.我国海洋能源的利用,1988.
[2]茅宝章.大型船舶靠泊能量计算,2009.
[3]吴歆,方志耕,刘远,刘思峰.南京港港口吞吐量预测,2006.