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中图分类号:TN141.9 文献标识码:B
The Design of Autmatic Feeding Machine in LCM Production
MA bing, LI Xiao-guang
(CETC No.2 Research Institute, Taiyuan Shanxi 030024, China)
Abstract: LCM automatic feeding machine is the substitution of artificial LCM from the tray conveying to the lines for the next step in LCM production. This paper introduces the automatic feeding machine's main structure, working principle, working process, technical requirements, and the design of control system.
Keywords: LCM; autmatic feeding machine; equipment
引 言
LCM(LCD Module)即LCD(液晶)显示模组,是将LCD器件、连接件、IC、控制驱动电路和PCB线路板、背光源、结构件装配在一起的组件,广泛应用于通讯设备(手机、电话)、家用电器(空调)、消费电子(MP3、电子游戏机)、教育电子(电子辞典、PDA)、仪器仪表(电表、万用表)、税控设备(加油机、收款机)等诸多领域。
1 LCM自动上料机
1.1 开发背景
近年来,随着液晶显示技术的发展,液晶显示被应用到各个行业中,特别是移动通讯设备的迅速发展,使得LCM呈供不应求现象,而招工难,人力成本过高,成为制约LCM生产商提高利润的最大障碍。而LCM自动上料机在LCM生产中可显著提高效率,节约人力资源,必将被广泛应用。
1.2 设备基本结构介绍
LCM自动上料机示意图如图1所示。
1.2.1 料盘吸取机构①
气缸+真空吸嘴,通过真空吸嘴吸附料盘,实现料盘的传递。
1.2.2 料盘传送机构②
步进马达+同步带轮+导轨,可沿Y向做步进运动,步进距离可设置,与机械手机构共同完成模块的搬运。步进马达保证移动精度,导轨可使该机构平稳运行。该机构有料盘定位装置,可保证运行过程中料盘不会偏移。
1.2.3 料盘供给机构③
交流电机+同步带+丝杆+导向轴,做Z向运动。可将装满模块的料盘传送至一定高度,每取走一个料盘,即可向上运行至一定高度准备好下一料盘的取出,丝杆+导向轴保证运行平稳,传感器感应确定起停位置。
1.2.4 空料盘收集机构④
与料盘供给机构结构相似,取完模块的空料盘放入其中,每放入一料盘,可自行下降至一定高度以准备接收下一料盘,直到空料盘积累到一定高度提示取出。
1.2.5 机械手机构⑤
步进马达+同步带轮+导轨,做X向运动,从料盘中抓取模块至指定位置,步进马达可保证吸取位置精度,抓取方式采用双气缸+真空吸嘴,双气缸可提高搬运效率。
1.3 自动上料机工作原理及工作流程
自动上料机是将模块存储料盘中的模块通过机械手搬运至指定位置以进行下一道工艺加工,工作流程如图2所示。
1.4 控制系统介绍
该控制系统由可编程控制器PLC及输入输出模块、触摸屏和常规继电器等元件组成,实现功能有:
(1)全自动运行:自动模式,设置好相关参数后,只需人工装入和取出料盘;
(2)手动模式:由人在触摸屏上给出操作指令,指令由PLC自动执行;
(3)报警功能:自动运行过程中发生错误,可自行停止并发出报警;
(4)暂停功能:自动运行过程中,可随时点击暂停键停止动作;
(5)急停功能:发生异常情况时按下急停键,停止所用动作。
2 设备特点
(1)搬运效率高,与人工上料相比效率可提高一倍;
(2)自动化程度高,节约人力;
(3)可为多种LCM设备提供进料;
(4)采用PLC控制,动作可靠,操作简单。
参考文献
中图分类号:C39 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2012)0210176-01
0 引言
如今电动机已广泛地应用于工农业生产和日常生活中。实际工作中经常遇到长时间运转造成的轴颈磨损,检修后装配不合理或者多次拆卸使轴与孔的间隙配合过大造成的轴颈磨损,轴承质量问题或者损坏造成轴承内圈与轴颈磨损造成的轴颈磨损等。如果不能及时修复,将造成设备停转,从而影响到正常生产。据资料统计这类故障约占电动机故障的20%~25%[1]。
1 常见的修理方法
1.1 用粘接剂胶粘法
先将轴颈表面清洗干净,在上面均匀的涂上镁特铁胶,然后将轴承加热后安装,热装后依靠轴承的温度固化达到粘接要求。
此种方法简单易行处理的轻微磨损能达到很好的效果,但处理严重磨损侧比较复杂需要先加工一个轴套,在轴颈表面涂上镁特铁胶,然后把轴套加热套在轴颈上等固化后再装上轴承。
1.2 电焊补焊法
先用手工电弧焊在磨损处均匀补焊一层,补焊时要保证焊接质量,粘接牢固表面平整规则不得有气孔、夹渣、裂纹等。然后在机床经过粗车、精车使轴颈达到安装要求[2]。
此种方法虽然检修质量高但是工艺复杂对电焊工、车工技术水平要求较高,不能在现场处理。而且费时、费力、费钱。
1.3 更换电动机转轴
先将电动机转子表面加热到100°C左右,用液压或者千斤顶将转轴从转子中取下来,再将新轴压进去。
此种方法检修质量很高但操作起来很麻烦,甚至需要返厂更换。操作中费时、费力,费用也比较高。
1.4 用洋冲打麻花
就是在轴颈表面用洋冲均匀的在上面敲打,在轴颈表面形成麻花状或者蜂窝状痕迹。
此种方法简单易操作、节约时间和金钱但是只能处理一些轻微的轴颈磨损和端盖轴承室磨损。而且检修质量不高很容易再次发生磨损[3]。
1.5 磨损处垫薄铜皮
就是在轴颈磨损处垫上一层薄铜皮然后将轴承加热装上。
此种方法简单易操作但检修质量不高容易引起其他故障,所以只能用在小型、微型或不太重要的电动机上。
2 电焊机镀铜修复方法
2.1 焊接材料及工具选择
选用紫铜做电焊条,最好有φ4mm粗细的紫铜条,若没有可以自己加工,用4平方或者6平方的紫铜线去皮将线芯绕成麻花状即可,长度要比正常电焊条短,因强度不够,太长不易操作。
电焊机选用交流弧焊机或直流电焊机,电压26V~28V,电流240A~280A,电流可以在试焊中进行调节,以焊点均匀平整不粘连为宜。也可选用火焊,效果更好。
2.2 焊镀工艺
清洗:焊前要将焊镀部位清洗干净,不得有油污、水分和杂物、以保证焊接时焊条与母体能很好的融合。
焊镀:将加工好的紫铜焊条夹入焊钳,调好电流后就可以在需要修复处焊接了。焊接时可以采用连续焊接,也可以采用点焊,要根据电动机大小、磨损程度综合来考虑。磨损较轻,直径相差≤0.2mm时易采用点焊法,这时不需要在整个工作面上焊接,表面上形成无数个铜钉即可。磨损直径>0.2mm时应采用连续焊接,在工作面上均匀的镀上一层紫铜。焊接时要注意监视转子温度,对绕线式转子应在距焊区100mm处用红外线测温仪监测,温度超过100℃时停止焊接。温度下降后再进行焊接,不能进行强制冷却以免影响焊接质量。同时要及时清理焊接表面焊渣,避免在焊区产生气孔、夹渣、裂纹等。
2.3 焊后加工
为了满足实际使用,需要焊镀后要对轴进行必要的加工,以达到装配尺寸要求。
首先用手锤在焊区进行击打使表面变得更加平整光滑,同时也可以将焊接不牢固地方去除,以免运行中脱落影响电动机安全。然后用细锉刀粗修理一边再用砂纸进行打磨。处理中要保证安装轴承处圆柱度符合尺寸要求还要控制好过盈量,因此在加工过程中不断用游标卡尺和千分尺进行测量保证留有0.2mm的过盈量。最后用软钢丝刷将打磨下来杂质除去。
这种方法工序简单容易操作,不像补焊那样需要专业的车、铣加工所以就地就可以完成修复工作,省时、省力。而且不需要返厂检修或者运到专业机修厂,所以更省钱。唯一的缺点就是强度差一点,再次装卸轴承后刚性配合会降低,容易再次发生轴颈磨损。
实例:2004年某工厂一台800KW电动机,由于轴承损坏没及时更换造成电动机轴颈磨损。运到专业机修厂采用补焊的方法进行修理,但运行两天后轴颈处温度不断升高且电动机震动超过规定值,保护动作跳闸,电动机解体检查发现轴承内圈破裂。分析原因为轴与轴承间配合过盈量超标。再次返回机修厂进行车削加工,回来运行一月有余巡检中发现温度又高于正常值,轴承处有断续的“沙沙”声。为了不损坏电机再次解体检查,发现轴颈处又有磨损。由于这是一台很重要的窑尾引风机停运后损失很大,领导决定用镀铜的办法先处理。处理后加强巡视检查没发现任何异常,一年后利用大修的机会打开端盖进行检查,修过的轴颈完好如初。
3 结束语
使用镀铜的方法不但可以修复轴颈磨损对端盖轴承室的磨损修复效果同样理想。多年来用此方法修复了不少中小型电动机的轴颈磨损和轴承室磨损故障,保证了设备的正常运行。
参考文献:
[1]张庆达,《维护电工实用技术手册》,南京;江苏科技出版社.
[2]王广惠,《电机与拖动》(第二版),中国电力出版社.
中图分类号:S776 文献标识码:A文章编号:
Abstract: this article with cnooc and electric meter installation project platform as an example, the influence of the electric meter installation quality to make an analysis of the factors, this paper expounds the electric meter installation basic requirements, installation procedures and electric meter in the specific content of the system commissioning, the hope can give similar electrical instrument installation engineering professionals with some reference.
Keywords: electrical instruments, meters commissioning, instrumentation construction
中海油平台中电气仪表安装施工所涉及到安装范围广、电气仪表设备和材料型号繁多、对安装施工队伍的技术水平要求较高。在电气系统的安装过程中,如何确保整个安装过程的质量成为当务之急。
所谓电气仪表工程安装,就是把电气设备、仪表设备、附属设备和电缆等各个独立的部件,根据设计标准和出厂说明的要求组成系统或回路,并通过检测、调试、验收等工作的过程。电气仪表工程的安装与调试过程比较复杂,其中每个环节都很重要,安装不当会对其后所有环节产生重要的影响。这就要求整个工程安装过程中的每个环节都要严格按照施工规范进行,然后通过调试工作及时解决安装过程中出现的问题,避免电气设备在投入使用时出现故障和意外,从而为项目自身带来更大的经济效益[1]。
1、工程概况
本工程电气仪表工程安装包括变配电、照明、动力、防雷接地、设备接地、自控仪表的安装配管、电缆敷设、桥架安装、平台导航系统等内容。针对某项目的实际情况,电气施工的重点应该是做好与钢结构、平台施工的配合协调,并确保危险场合对电气施工的要求,并满足所有电气施工的规范和准则。
2、当前影响电气仪表安装质量的因素
当前在电气仪表安装过程影响其安装质量的因素繁多。实现施工质量管理目标需要从电气安装过程中常见的影响施工质量的重点问题做出分析并找出原因。常见诱发电气仪表安装质量问题的因素如下图1所示:
图1:电气仪表安装质量因果图
1)人员因素。由于参建施工人员素质参差不齐,有些施工人员无证上岗甚至未经培训,直接上手安装,导致电气设备安装质量出现问题。另外施工人员的技术责任心与技术业务素质也是影响电气安装工程施工的必要条件之一。
2)施工技术方案不匹配。电气设备安装工程不断涌现新设备、新技术和新材料,而设备安装施工方法和工艺没有跟上时代的发展,脱离了实际的需要,无法有效保障施工质量。
3)土建设施未严格按图纸施工。如果预埋件、预留孔的数量、位置、坐标、标高、尺寸等与实际图纸不符,对电气设备安装工程的质量、能否安全可靠地运行都受到影响。
4)天气恶劣。平台经常遇到大风大浪,施工环境有时候极为恶劣。气温过低或者过高对设备、材料都有直接的影响。在设备施工过程中要注意避免不利的气候条件,并创造有利于保证施工质量的环境条件。
5)工种之间缺少配合。由于存在多工种交叉作业,各专业工作队相互之间缺乏配合,直接导致对前期工作面造成损害。
6)采购的电气设备存在质量缺陷。电气仪表设备出厂质量不合格,或者经过运输不当、未妥善保管导致设备损害,从而影响电气仪表运行质量。
3、电气仪表安装基本要求
在电气仪表安装工程过程为了保证其施工质量, 安装施工队必须严格执行相关规范及电气仪表设计图纸进行施工和设计。其安装施工基本原则要求如下[2]:
1)电气仪表的安装位置应按设计图纸要求进行施工。电气仪表设备安装固定后应平正、牢固;电气仪表设备安装过程中禁止敲击、震动;设备间的连接及固定部位应受力均匀。
2)如果仪表是直接安装在管道上,首先应该对管道吹扫后进行安装,防止出现遗留杂物或灰尘,导致仪表运行出错。
3)如果现场环境潮湿、多尘或存在腐蚀性气体或爆炸和火灾危险等, 安装队应根据设计图纸要求选择合适的设备及密封环境下施工。
4)压力表或变送器的安装标高,应与设计要求的取压点高度一致;节流件的安装方向,必须使流体从节流件的上游端面流向节流件的下游端面;孔板的喷嘴曲面侧应迎着被侧流体的流向。
4、电气仪表安装步骤
4.1仪表控制室仪表盘的安装
首先根据设计图纸要求加工制作仪表盘基础槽钢,当基础槽钢完成之后完成对仪表操作台、仪表盘的组装。电气工程师仔细核对图示的预留孔、预埋件的数量和位置,对照施工图纸对管路进出控制室的标高及连接方式进行核对,防止出现较大的位置标高偏差。
4.2工艺管路、 设备的安装
当仪表控制室的仪表安装后,电气工程师组织工人进行下一道工艺管路、设备及非标准件的安装。在此施工安装过程中,工程师需要核对管路及设备安装的数量、位置、标高等,严格按照施工图纸设计进行施工,防止非标准件安装时出现问题。
4.3仪表的完好性检验
为了保障安装使用仪表的完好性,在系统仪表安全之前工程师应该组织一次仪表的完备性检验。
4.4现场仪表配线及保护箱的安装
电气仪表设备现场组装之后, 电气安装施工队要及时进行仪表保护箱及仪表箱固定支架的安装,以防止其他施工部门施工过程中对已经安装仪表造成损坏。电气仪表安装负责人应该合理分配劳动力及器具组织流水施工,一方面对安装配线和气动管等, 同时进行安装仪表保护箱等,提高配线工作及各种管路安装的速度。
4.5 现场清理
电气仪表设备现场组装之后,项目负责人组织相关人员进行现场清理工作, 要对仪表管路进行吹扫和试压及电气仪表盘柜的清盘。
5、电气仪表调试方案
电气仪表设备现场组装之后,电气工程师就可以组织相关人员将现场系统与控制系统连接,执行公司对项目“三查四定”工作,通过在试运行期间校验和调试把电气仪表控制系统完善[3]。
5.1自动化仪表安装调试及注意事项
1)在进行信号测试时,需要减少电气仪表受强电磁场的干扰,信号测试地点应该远离高压输电线路、动力电缆、变频器等高磁场。
2)在电气仪表安装施工阶段,需注意避免发生接线箱的接线端子松动,接收信号失真的情况的发生。
4)选择最佳现场位置以确保检测信号的真实、准确性,减少调试误差。
5.2电气仪表调试流程及内容
电气仪表设备安装结束后,按照规范要求对仪表设备进行初次调试来经验安装质量。第一步对所有安装设备进行通电检查;第二步设备进行空载和带负荷下进行调整试验;最后设备在正常、过载工况下检查设备能否正常运作。电气仪表安装调试流程图如下图2所示:
图2:仪表安装调试流程图
电气仪表安装项目负责人组织安装工程调试之前,首先编制电气仪表调试方案。工程师应该认真记录图纸会审纪要,认真学习规范和规程,确保仪表调试工作正常运行。
1)根据施工图纸检查仪表设备、元器件的现场分布,电气系统连接线路是否符合图纸要求。编制的调试方案应该表明调试依据和内容,罗列仪表调试流程、方法,制定调试过程中应该执行的安全质量保证措施。
6、结语
综上所述,电气仪表设备施工过程中协作单位多、设备配件品种多、数量大,对电气仪表安装质量的控制和管理相对来说难度大,在进行电气仪表工程施工安装及调试的过程中,电气工程师根据有关工程规范和规章制度编制安装及调试方案,严格遵守设计图纸准确接线,及时采取合理的维护措施,确保设备安装质量。
参考文献
[1]张晓东.电气仪表安装及维护[M].海口: 海南工业机械出版社,2004,3.
1.引言
六氟化硫(SF6)气体因其高耐电强度和良好的理化特性,是迄今为止最理想的绝缘和灭弧介质[1],其耐电强度是均匀电场中空气耐电强度的2.5倍左右,灭弧能力是空气的100倍以上。因此,六氟化硫(SF6)气体广泛应用于35kV及以上电压等级断路器和组合电器(GIS)等电气设备中。
六氟化硫(SF6)气体化学性质及其稳定,但是当其中混入杂质或水分增大,在电力设备运行中经电晕、火花和放电作用,就会分解产生各种有毒或腐蚀性气体。这些分解物含有SO2、H2S、HF等近十种产物[2],分解物含量的增加会降低六氟化硫(SF6)气体耐电强度,直接影响电力设备的安全运行,从而导致电气故障,影响设备安全,造成不可弥补的损失。
因此,通过对SF6气体成分含量的检测,对于发现设备的潜伏故障和正确判断设备的运行状态起到了相当重要的作用。尤其是在状态检修和带电检测技术不断推进过程中,对以SF6气体为绝缘、灭弧介质处在运行状态的电气设备的六氟化硫(SF6)气体成分检测已经成为其中一项必不可少的检测项目。
2.SF6气体成分测试技术概述
目前,SF6气体成分检测方法主要有气相色谱法、色谱一质谱联用法、红外吸收光谱法、检测管法、电化学传感器法等。这些方法的测量原理各异,适用于不同场合、检测SF6气体的不同组分。由于电化学传感器法具有检测灵敏度高、耗气量小、稳定性强、响应速度快、操作简单等优点,在SF6气体成分的检测设备中得到广泛使用。在实际检测过程中,SF6气体从设备充气口经导气管进入测试仪器、流入传感器进行检测,经分析处理后将分解物浓度转换成相应的电信号,并以数值的形式直接显示的操作仪器上。然后,在根据IEC 60480-2004标准中的SF6气体成分正常值参考指标进行参考比较,就可以对该六氟化硫设备的运行状态进行准确的评估,见表1。
表1 SF6气体成分正常值参考指标
设备类型 气体成分体积分数(μL/L)
SO2+SOF2 H2S
断路器 ≤2.0 ≤1.0
其他设备 ≤1.0 ≤0.5
3.SF6气体成分测试实际应用
3.1 问题介绍
山西长治某变电站一台LW25-126型SF6断路器于2000年12月投产后,截至到2008年4月一直运行良好。
2008年4月28日春检例行试验中,发现其SF6气体微水含量超标,为518μL/L(标准≤300μL/L),于是进行了SF6气体的更换处理,处理后的微水含量为65μL/L。
2011年3月31日,在SF6断路器气体成分带电检测中,发现该断路器微水含量较大,为182μL/L,虽然在合格范围内,但是比2008年换气后的气体微水含量有较大幅度的增长。
2012年3月29日,又对其进行气体成分综合测试时,发现其微水含量为482μL/L,比2011年有较大变化,而且已经超出标准。
连续两次的带电测试均采用北京合众普瑞HZCA300型SF6综合测试仪对断路器气体进行了带电测试,随后的两个月又对其进行了两次SF6气体成分带电测试。该断路器历次微水和成份试验数据如表所示。
3.2 故障处理和断路器解体情况
该断路器在2008年4月28日换气处理后,微水仍不断增大,超出标准,而且产生了H2S气体与SO2气体,已不能参与运行,在同厂家协调后,于2012年7月12日对其三相极柱进行更换处理,7月30日故障断路器在西开厂三相逐一解体。
(1)A相打开后发现绝缘拉杆与灭弧室动端拉杆连接销处有黑色粉尘附着,拆下轴销发现有明显放电灼烧痕迹,B、C相未见缺陷情况。如图1,图2所示。
图1 A相拉杆连接处有黑色粉尘附着
图2 B、C相拉杆连接处洁净
(2)经测量对比发现,A相轴销轴孔发生明显变化。
a.正常轴销直径为12.45mm,A相轴销最小直径为11.20mm。
图3 B、C相(左数第1、2个)
完好轴销与A相(左数第3个)有烧蚀轴销
b.B、C相灭弧室动端拉杆轴孔直径为12.50mm,A相轴孔扩大为14.50mm。
图4 A相动端拉杆轴孔与轴销配合存在明显间隙
(3)B、C相动静触头表面较为洁净,而A相动静触头表面大量黑色粉尘,但主触头导电部分完好无损,没有电腐蚀痕迹,动、静弧触头有轻微灼烧痕迹。
图5 B、A相动触头对比(有粉尘者为A相)
图6 A相静触头
图7 A相静弧触头、主触头
(4)下法兰与瓷套连接处的密封胶和静触头与瓷套连接部位的密封胶都有灼烧痕迹。
图8 下法兰与瓷套连接处
图9 静触头与瓷套连接处
(5)灭弧室附着大量的灰白色粉末。
图10 灭弧室瓷套
3.3 故障原因分析
LW25-126型的SF6断路器绝缘拉杆上端金属杆与动触头装配连杆的连接处使用的是轴销配合连接结构,如图1所示。断路器合闸运行时,绝缘拉杆上端的金属杆与动触头装配连杆应为同一电位,实际运行过程中,轴销方式总是存有一定的活动间隙,而且间隙的大小和部位在断路器每次操作后都可能不同。当轴销工艺质量不佳时,加之断路器分合闸时的操作冲击,使得轴销和轴孔的配合间隙增大。如果存在间隙,绝缘拉杆上端的金属杆和轴销处于带电的动触头及连杆的交变磁场中,此处就会带有悬浮电位,产生悬浮放电。伴随着放电释放的能量腐蚀和断路器操作过程中的冲击,轴销和轴孔的形状和尺寸随之发生着变化。配合间隙逐渐增大,放电量也会逐渐变大。SF6气体在放电作用下与水分和其他杂质产生了一系列复杂的化学反应,如:
SF4+H2OSOF2+2HF
SOF2+H2OSO2+2HF
SO2+H2OH2SO3
SiO2+4HFSiF4+2H2O
SiO2+SF4SiF4+SO2
SiO2+SOF2SiF4+2SO2
SF6+CuSF4+CuF2
3SF6+W3SF4+WF6
2SF6+Cu+W2SF2+CuF2+WF6
4SF6+Cu+W4SF4+CuF2+WF6
4SF6+Cu+3W2S2F2+CuF2+3WF6
最终造成了SF6气体H2O、SO2和H2S等成分的产生,并且明显超标。
4.防范措施
(1)在该型号断路器绝缘拉杆上端金属杆与动触头装配连杆的连接轴销两侧加装等电位连接片,避免悬浮电位的产生。如图11所示。
图11
(2)继续开展SF6电气设备的气体成分带电检测工作,特别加强该型号,同批次SF6断路器的SF6气体成分带电检测工作,检测到异常情况,缩短检测周期,有必要时进行停电大修或返厂检修。
(3)开发其他气体成分的带电检测技术,丰富SF6气体成分检测手段。供电基层检修试验单位使用的SF6气体成分综合分析测试仪,只能检测SO2和H2S两种气体成分,而且最高量程很低,影响了对运行中的SF6电气设备运行状态的准确评估。所以,现实应用中就需要配置性能优异,检测成分多样,量程精准的测试仪器,不断提高带电检测方法技能,有助于及时、准确发现SF6气体电力设备的异常,超前防控事故的发生,提高设备的可靠性,保证电网的安全与稳定。
参考文献
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中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)18-0117-02
接地系统的作用在于保护低压电气装置,具体地说就是在电气设备不论是在正常情况下,还是在发生事故的状况下或者是外部环境突变如雷电等发生的情况下,能够将大地作为一个元件,将大地与电气装置组成一个接地的电流回路,以此来保护电气设备安全和人们的生命财产安全。
1 需要保护接地的低压电气装置范围
1.1 可导电的底座和外壳
如变压器、可携带的电器用具、移动电器、电机、等电气设备的底座和外壳以及发电机中性点的外壳等要进行保护接地。
1.2 电气设备中金属材质或者金属组成部分
这一范围包括电气设备中的各种各样的金属构架和金属支架等,如电气箱体操作台如配电箱等的金属框架、电线电缆金属以及穿线用的金属管、封闭式的组合电器箱体、具有金属箱体的箱式变电站、封闭型发电机母线的金属保护层以及用来安装配电装置所使用的金属构架。
1.3 其他需要保护接地的装置和设备
如互感器的二次绕组、电气设备传动装置等电气设备等,另外安装有避雷线的电力线路杆塔、安装在配电线路杆塔上具有控制作用的开关电气设备等。
2 不需要保护接地的低压电气装置范围
2.1 绝缘类的设备装置
非导电区域的地板和墙体是对地绝缘的电阻,电气装置安装在这类区域时可不比采用接地保护。另外电气装置设备的绝缘底座和外壳,如电气测量仪表的外壳、继电器的外壳以及其他电器的外壳等,当这些绝缘底座和外壳的绝缘功能遭到破坏时,如果所在的支持物不会对人身财产安全造成影响,也不需要安装接地保护。
2.2 其他不需要保护接地的设备装置
在已经接地的金属支架和金属构架的设备上安装的套管,因为其主体设备已经接地,所以不需要另外安装接地保护。另外,用电设备如果采用的是电气隔离保护的供电方式,当每个隔离变压器设备中的每个绕组对应一个单独的设备时,不需要进行接地保护,但是当变压器的每个绕组给多台设备供电时,应采取不接地的方式保证各个设备之间的电位联结。最后,超低电压的用电设备也不需要接地保护。
3 低压电气装备保护接地系统简介
3.1 TT接地系统
TT接地系统的是对低压电气设备的金属外壳采用直接接地的方式形成的保护接地系统。TT接地系统的特点是电力系统中性点直接接地,并且负载设备外露不与带电体相接的金属导电部分而与大地直接联接。这种接地系统的优点是电气设备的金属外壳由于和大地直接联接,减少了触电事故的发生。缺点是TT接地系统的低压断路器在发生情况时不一定能跳闸导致漏电设备的外壳对地电压高于安全电压,并且系统会消耗较多的工时和材料。
3.2 TN-C接地系统
TN-C系统的一大特点就是把工作零线兼作接零保护线,也可以叫做保护中性线。这种接地系统会产生由于三相负载不平衡导致工作零线上出现不平衡电流,这样就会导致与保护线相连接的电气设备金属外壳带有一定的电压,另外,工作零线断线,也会导致保护接零的漏电设备外壳带电。除了这两种基本的接地方式以外,结合实际需求,还有其他不同的保护接地方式。
4 低压电气装置保护接地系统中存在的常见问题
4.1 TT接地系统中性线接地带来的问题
首先造成电能损失,对变压器的中性线也进行接地操作后,会导致一部分正常负荷电流随着接线流回大地,由于中性线接地会导致剩余电流动作保护器不能正常地投入使用,造成电能损失。另外,由于中性线接地造成总保护无法装设,在这种情况下,一旦触电事故或者在单相接地时发生故障,就会无法及时断开电源,从而造成触电伤亡事故。更严重的是,在某些单位采取强行将变压器的中性线接的断开的方法来解决低压电气设施设备的总保护器的投入运行问题,这种做法存在极大的隐患并且是严重违反规定的做法和行为。其次,中性线接地也会无意中将TT系统间接地转变成了TN-C系统。从接地系统的形式上看,如果将中性线进行重复接地操作,本质上就是将TT系统变成了TN-C系统,因为中性线的重复接地将两个系统中的两个接地电阻连成了并联电路,这种并联电路是TN-C系统与TT系统区别的实质,这种改变不仅对系统的原本功能产生影响,也没有办法发挥TT系统的作用,而且还增加了实际成本。
4.2 TT接地系统中性线断线带来的问题
实际生活中,许多电力企业在电网改造的过程中,针对中性线断线和短路问题没有采取有效的应对和防范措施,造成许多问题。首先,TT系统没有将N线与相线两者的截面统一,造成中性线不具有应有的机械强度,导致中性线没有能力承受压力,当外部施加一定的应力作用时,就会酿成事故。其次,在施工时没有注重N线的连接,从而为中性线的断线事故埋下了隐患,而且间接地浪费了物力和人力,并且提高了安全风险。最后,由于缺乏对低压电气装置定期的检验和维修保养,对于出现的问题和隐藏的问题不能及时发现,造成许多不必要的损失。
4.3 采用TN-C系统造成的问题
有些企业为了减少成本和人力物力,将低压电能表的外壳和变压器的中性线连接在一起,从而间接采用了TN-C系统,但是这个捷径为以后的使用造成许多负面影响。首先,TN-C系统不能利用剩余电流动作保护装置,也就没有办法防止接地故障造成的各种不确定因素,如接地电弧火灾故障等。其次,无法在关键时刻切断NPE线,这就造成工作人员在进行电气检测和维修时发生的触电事故时无法保证其人身安全。再次,存在于TN-C系统内的三相回路,由于NPE线中断会失去等电压连接,并且在三相回路电荷不平衡时还会产生短路,直接导致单相设备的损坏甚至更严重的事故。最后,NPE线不平衡时产生的电流电压会导致整个低压电气设备内部产生电位差以及杂乱的电流,进而引起大火,并且杂乱的电流会干扰电子设备,影响相关设施设备的性能。
5 结语
尽管我国出台了相关规定来规范低压电气设备接地系统的操作标准,并且保护接地系统的重要性越来越引起人们的重视,但是在实际操作过程中,总会有一些企业和单位为了一些利益或者是由于技能掌握不到位等原因造成接地系统存在问题,对人们的财产安全和人身安全造成损失。因此要认真分析这些问题出现的原因,并遵循一定的原则和规范,采取相应的措施进行解决。
参考文献
[1] 吴维宁.低压电气装置保护接地系统中存在的问题[J].北京电力高等专科学校学报(自然科学版),2011,(4).
1.引言
自从飞机开始进入电气化以来,飞机布线所承担的任务也就越来越多,不仅担负着传统的输配电功能,还需担负着飞控、发动机、起落架、航电等重要系统的信息传输功能。电磁兼容性(EMC)的定义:在同一电磁环境中,系统能够不因其他系统的干扰而影响正常工作,同时也不对其他系统产生影响工作的干扰。因此,布线系统必须具有抵抗外界电磁干扰的能力,同时也要能够防止内部传输信号向外界的能量辐射。
2.导线束及导线的识别
导线是电气线路的最基本元件,可以说,哪里有电气线路,哪里就有导线。
2.1 导线、电缆和导线束的定义和区别
导线:包裹在同一层绝缘材料之下的单一实心导体或扭绞导体,就称为导线。
电缆:其结构符合下列任何一种定义的导线,都可称为电缆。
(1)包裹在同一外套之下的两根和两根以上的独立绝缘导体构成的多导体导线;
(2)扭绞在一起的两根和两根以上的独立绝缘导体构成的扭绞导线;
(3)用金属编织屏蔽层包裹的一根或多根独立绝缘导体构成的屏蔽导线;
(4)单一绝缘中心导体和金属编织外导体构成的射频导线。
2.2 导线的线规号
导线的线规号是一个表征导线的导体截面积大小的号码。通常用“美国线规”(AWG)号表示。线规号越大,导体的截面积就越小。线规号越小,导体的截面积就越大。
2.3 导线的颜色
导线的颜色一般仅用在两根或两根以上的扭绞导线的识别中,它的目的是方便工作者从多根扭绞在一起的导线中识别要找的导线。导线的颜色代码,大部分用该颜色英文第一个字母表示,如“B”(Blue)表示蓝色,“G”(Green)表示绿色,“K”(Black)表示黑色,“O”表示橙色,“R、W、Y”分别表示红色、白色和黄色。
2.4 导线束号码
每一导线束(Wire Bundle)号码都是由英语字母W加上一组派生自导线束图纸号的四位数码构成。因此,导线号的第一部分是“WXXXX”。其中,四位数码“XXXX”为“0000”“8999”。“9001”至“9999”保留给客户自己命名新的导线束号之用。
2.5 导线序列号
导线的序列号表示一根导线在一束导线束中的序列号,一般来说,单根导线与双根或多根绞合导线,序列号的第一个数字是不同的。单根导线序列号的第一个数字是“0”,双根绞合导线序列号的第一个数字是“2”,以此类推,三绞线和四绞线的第一个数字分别是“3”和“4”。
导线的序列号根据导线束导线数量的多少决定是四位数还是三位数。对于不同的飞机来说,导线序列号的规定方法有所不同。
3.导线的分类及布线方法
导线的分类,是根据每一根导线的干扰特性对其进行分类组合。考虑到现代化的飞机上导线安装密度大,应在有效地控制干扰耦合的条件下,导线的类别应最少。导线按其结构、性能和用途可以分为六类:Ⅰ类(一次电源线)、Ⅱ类(二次电源线)、Ⅲ类(控制线)、Ⅳ类(低电平敏感线)、Ⅴ类(隔离线)及Ⅵ(系统布线)。
导线的布线方法有很多种,存在以下几点:
载有近似相同的干扰电平及相似干扰类型的电线成束;
b.干扰大的电线束与干扰小的电线束要相互隔离开来;
c.使用空间分离来隔离某一类电线与另一类电线;
d.当不同类型的电线或电缆不得不敷设在一起时,(如穿过隔框同一个孔时)电线、电缆应在隔框孔各侧尽量按要求隔离开;
e.所有电线电缆要尽量分散一定距离,并注意电缆的走向与敷设,以便使干扰耦合控制到最小。如:可利用飞机金属结构和安装在机内中的设备为之提供屏蔽作用;
f.飞机主要电源电路中,若有备份电缆时,则备份电缆的敷设要尽量远,若可能最好在机身各侧;
g.所有电源线(Ⅰ、Ⅱ类)电缆以及大于5安培的任何电缆,尽量靠近金属蒙皮;
h.电源线、敏感线、隔离线不可靠近电磁干扰发射线,所有、敏感线、隔离线以及天线馈线布线,要远离飞机蒙皮的开口处或非金属结构部位;
i.当敏感线、隔离线不得不靠近电源线敷设时,尽可能使电缆敷设成直角。不同类的电缆尽可能从不同方向进入设备内;
j.在同一电连接器上,不应采用不同类的电线。尤其是隔离线和敏感线,不应和电源线、干扰线使用同一电连接器;
k.应采用多根电源线从主电源给一个设备中的部件分别供电,以便降低部件间的相互作用;
l.抑制直流-150KHz的辐射或感应磁场,应采用扭绞线,扭绞率应不低于每米23转(仅在正线与回流线扭绞使用才有效);
m.凡是要求隔离返回电流的地方,应该用双芯扭绞线或同轴线;
n.采用扭绞线时,扭绞线要保持到终端。如直到电连接器、拐弯、接线板、接线盒处;
o.若电源线路只允许使用单芯电线布线时,则相线或正线尽量靠近中线或直流回线敷设;
p.电线布线,为了防止损坏而分成两组或多组分开敷线时,需用下标字母给予合理的标识,并满足航标《飞机电路功能代号与电线颜色》要求;
q.机内安装的所有电线、电缆除满足GJB1014(飞机布线通用要求)的标识外,线束还应有电磁兼容性类别的标识。
4.结束语
本文主要介绍了飞机导线的定义及其识别、分类和布线准则。布线方法是影响飞机系统电磁兼容性的一个重要因素。整架飞机从机头到机尾,从左机翼到右机翼,从垂直尾翼到起落架,无一处没有电气线路。在飞机装配的过程中,良好的布线有效保证飞机电气线路的通畅。具体来说,主要有两个方面的作用:第一,保证飞机各个控制系统的完整性,即保障飞机控制系统的信号传输(Signal Transmission);第二,保证飞机所有用电系统的电能给与,即保障电源系统的馈电(Power Distribution)。
总的来说,良好的布线是飞机装配过程中非常重要的一个环节,它有效保障了飞机系统的完整性、安全性及可靠性。目前我国民用飞机还处于研制阶段,对机装配过程中的布线方法的各项性能指标,还有待于将来逐一得以不断完善与改进。
参考文献
中图分类号:TB497 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)07-0179-01
莱钢炼钢厂1#带钢坯连铸机于2003年改造为近似于小方坯的特殊规格的四机四流带钢坯连铸机,铸机圆弧半径为6 m,生产120 mm×285 mm、120 mm×360 mm、120 mm×435 mm三种规格带钢连铸坯。铸坯表面质量主要是指裂纹、划痕、鼓肚、凹陷等,铸坯表面质量的好坏对产品有很大的影响。1#连铸机二冷水系统升级改造后,铸坯内部质量大大提升,但铸坯表面质量却有所降低,主要是铸坯表面产生划痕。
1 划痕产生的原因
1.1 辊装配周围产生积渣,造成划痕
1#连铸机升级改造二冷水系统改为气雾冷却后,使得铸坯冷却更加均匀,矫直温度处在900℃左右,对铸坯质量提升起到了较大作用。但由于二冷水水量减少,气雾打击铸坯产生的氧化铁皮又增多,同时二冷水带不走氧化铁皮,导致二冷段辊装配周围严重积渣,在水垢的粘结下,二冷段辊装配周围形成了厚实的渣墙;在二冷辊直径磨损到一定量时,辊间距加大,外弧辊面与铸坯接触不够良好,铸坯无法带动支承辊转动,导致辊面、轴承座周围进一步结垢,并在辊面与铸坯形成的三角空间内形成积渣,在铸坯高温烧结下,形成渣瘤粘接在辊面上,使铸坯产生划痕。
1.2 不足,辊子转动不灵活
1#连铸机辊子轴承座原来采用的是甘油,辊子主要是用来支撑铸坯及导向,其所处的工况恶劣,受重载、高温、低速运转、伴有蒸汽,由于甘油中含量最高的基础油稀油在高温下极易渗出从而导致甘油碳化,碳化后甘油失去了对轴承的和密封作用,造成轴承损坏。如果轴承座的密封不好,将有水和氧化铁皮等杂质进入轴承座。剂随水流失的同时,剂中水的含量会增加,这会导致贫油,使滚子等部件产生锈蚀,造成辊子转动不灵活甚至不转。
1.3 扇形段对弧误差过大
连铸扇形段是连接结晶器与固定的二冷段之间的过渡段,扇形段与结晶器及二冷段间对弧精度的高低直接影响着铸坯的质量,铸坯在内外弧辊子间沿弧度运行,理想状态是铸坯的表面与内外弧辊子面紧密接触,但由于装配误差、制造误差等不可避免因素的存在,铸坯表面很难与每个辊子完全接触,这样铸坯表面与辊子表面有一条辊缝,辊缝超过允许值时,容易积渣,划伤铸坯,产生划痕。
2 改进措施
2.1 增设辊面清洗装置
设计安装二冷段辊装配清洗喷嘴,将所有二冷一段、二冷二段辊装配备件加工成带辊面清洗喷嘴的辊装配(如图1主视图,如图2侧视图),布置二冷一段、二冷二段辊装配清洗水、气管道,配上切断阀从主控微机上控制,实现水气,左右双向交替清洗辊面积渣。对零段采用定时吹气清渣:对零段来说,由于其结构十分紧凑,空间有限,辊子布置密,安装水冲洗装置,对铸坯本身冷却将产生较大影响。可采用在外弧辊面增加定时吹气清渣装置,用高压气流吹扫积渣。
图1 主视图
图2 侧视图
2.2 采用油气
利用年修时间将甘油改造为油气。油气系统主要由主站、两级油气分配器、PLC电气控制装置、中间连接管道和管道附件等组成。当油和压缩空气在油气混合块中混合形成油气流后,再通过分配器分配后,以油膜形式粘附在管壁四周,并以缓慢的速度向前移动,在到达油气流出口时,油膜变得越来越薄,且连成一片,最后以极其精细的连续油滴喷射到轴承上,使轴承得到持续的,保证辊子转动灵活,不产生积渣。
2.3 提高对弧精度
经过分析知道,提高对弧精度需要从三个方面做起。一是提高结晶器铜板、足辊的对弧精度;二是提高扇形段支承辊的对弧精度;三是提高扇形段与结晶器及二冷段间的对弧精度。为提高对弧精度,制订了结晶器、扇形段的维修技术标准,组织维修人员学习标准,提高维修人员的维修能力,在线对弧采用对弧样板,塞尺等工具,确保对弧的精度。
3 结论
以上方案实施后,铸坯表面出现划痕的情况大大降低,铸坯内部质量也有所提高,连铸生产工序更加稳定,不会因为铸坯划痕质量原因被迫非计划停机。同时废坯量大大减少,节约了成本。
参考文献
[1]汪德涛.技术手册[M].北京:机械工业出版社,1998.
[2]胡邦喜.设备基础[M].北京:冶金工业出版社,2002.
On the mechanical and electrical equipment installation and management
Jie Zhang ball
Yangjiang City, Guangdong Province
Abstract: This article analyzes the issue of common mechanical and electrical equipment installation, installation of mechanical and electrical equipment-related improvements, also commissioning and acceptance of power are discussed.
Keywords: Electrical equipment installation; FAQ; improvement; commissioning and acceptance
一、在机电设备安装中常见问题
1.1、螺栓联接问题
螺栓、螺母联接是机电行业的一种最基本的装配,联接过紧时。螺栓在机械力与电磁力的长期作用下容易产生金属疲劳,发生剪切或螺牙滑丝等联接过松的情况,使部件之间的装配松动。引发事故。对于电气工程传导电流的螺栓、螺母联接,不仅要注意其机械效应,更应注意其电热效应,压接不紧,接触电阻增大,通热,烧熔联接处,造成接地短路、断开事故。对于一次设备及母线,联接线的并沟线夹、T型线夹、设备线夹、接线相等都可能因此产生程度不同的事故。
1.2、振动问题
(1)泵:转子不平衡,轴承间隙大,转子和定子相磨擦,转子与壳体同心度差等。这些都足机械方面的问题。
(2)电机:转子不平衡,轴承间隙大,转子和定子气隙不均匀。
(3)操作:主要是工艺操作参数偏离泵的额定参数太多,引起泵的运行不平稳,例如:出口阀控制的流量太小引起的震动等,这要求工艺尽量接近泵的额定参数进行操作。
1.3、超电流问题
(1)泵:轴承损坏。转子与壳体相磨擦。泵内有异物等,
(2)电机:功率偏小,过载电流整定偏小,线路电阻偏高,电源缺相等。
(3)工艺操作:所送介质超过泵的设计能力,如密度大、粘度高、需求量高等。
1.4、电气设备问题
(1)安装隔离开关时动、静触头的接触压力与接触面积不够或操作不当,可能导致接触面的电热氧化,使接触电阻增大,灼伤、烧蚀触头,造成事故。
(2)断路器弧触指及触头装配不正确,插入行程、接触压力、同期性、分合闸速度达不到要求,将使触头过热、熄弧时间延民,导致绝缘介质分解,压力骤增,引发断路器爆炸事故。
(3)电流互感器因安装检修不慎,使一次绕组开路,将产生很高的过电压,危及人身与设备安全。
(4)有载调压装置的调节装置机构装配错误,或装配时不慎掉入杂物,卡住机构,也将发生程度不同的事故。
(5)主变压器绝缘破坏或击穿。在安装主变吊芯和高压管等主要工作时。不慎掉入杂物(如螺帽、钥匙等,这些情况在下程实践中并不罕见)。器身、套管内排水不彻底,密封装置安装错误,或者存安装中损坏,都会使主变绝缘强度大为降低,可能导致局部绝缘破坏或击穿,造成恶性事故。
(6)主变压器保护拒动。主变压器内部或出线侧发生短路、接地事故,而保护拒动、断路器不跳闸,巨大的短路电流不仅使短路处事故状态扩大,也使主变内部温度骤升,变压器油迅速汽化、分解,成为高爆性的可燃物质,这可能发生主变爆炸的恶性事故。主变的紧急事故油池和其他消防设施都是针对这种可能性设计的。
二、机电设备安装技术相关改善方法
2.1、严格施工组织设计及设备、设施选择
施工组织设计和设备、设施选择是经有关科技人员共同研究商定的,通过技术计算和验算,既有其使用价值,又可保证良好的经济效益,不要随便更改选用设备,否则会影响基础工作的进展。
2.2、按预定计划开展安装工作
每一项机电设备安装工作顺序都有其科学性。一个安装工程的计划排队是经过多方面的考虑,经过技术论证排出的,是有科学根据并有一定指导性的,不要随便改动,以免造成背工窝工,工程进度连续不上。
2.3、对安装工作要总体布置、统一安排
对大型安装工程,由于设备多,安装环节多,因此对每一项安装都必须有总体布置,做到统一安排,施工队中必须有一个统一指挥的机电队长(或项目副经理)对各项工作进行协调处理,集思广益,多征求职工的工作意见。作为管理人员对各项安装要了如指掌,对下一步该干什么、怎么干、缺什么材料和配备件。还存在什么问题等都要心中有数,该提前做的准备工作,必须提前到位。这样才不至于在安装工作中造成停工待料的被动局面。
2.4、安装工作要有主有次
一个工程具备开工条件,首先得有电源,其次要有动力源,有提升装备(包括井架、提升绞车)。要想达到短期开工之目的,安装工作必须有主有次。分轻重缓急。只有对安装变电所、压风机,井架、提升绞车工作有一个合理的安排,有计划有目的地进行安装工作,才能达到事半功倍之效果。
2.5、严格按设计要求施工
每一种设备的安装,都有很严格的技术要求,只有按设计技术要求施工,才能减少不必要的时间流失和材料消耗。一种设备的基础是经过设计部门的计算设计出来的。按要求施工,才能保证质量,保证安全。
2.6、按常规安装方式对设备进行安装
每种设备的安装,都有一定的作业方式和工作顺序,不能急于求成,工序颠倒。例如:井架安装,常规作业方法是一层组装起后,进行初操平找正,然后逐层安装。井架安装完后,各连接部位必须一条不少地穿上螺栓,拧紧所有连接螺栓,进行整体操平找正。最后才是井架四脚二次灌灰。切不可一层安装完后不进行初操平找正,整体安装完后不精确操平找正,连接部位缺件,就二次灌灰,给上层安装工作带来因难,造成不好安、对不上、穿不上螺栓等尾工最多的现象,结果造成安装质量低,不合乎安装质量标准要求。
2.7、提高机电工人整体素质
机电工素质低是造成安装速度和安装质量低的人为因素。机电工在安装时,必须经过岗前培训,掌握一般安装知识,熟知安装标准,该找平的必须找平,该连接的部位螺栓必须一条不少,该穿地脚螺栓的部位必须一条不少;电工在设备供配电上应做到按规程规范接电,对供电设备开关、控制盘应做到提前检修,接好电后必须对设备进行试运转。
三、通电调试
工程实体安装完毕,必须清洁场地经过仔细的检查和准备后进人调试步骤。笔者摸索出调试过程需要注意的事项:
3.1、必须遵循“五先五后”原则
先单机后联调;先手动后自动;先就地后远方(遥控);先空载后负载;先点动后联动。
3.2、要以“安伞第一”为准则
包括人身安全和设备安全。不能急于求成而忽视安全的重要性。所有配电屏、柜和设备的送(受)电必须严格按规程操作,实行“送(受)电令”制度=送电单位由专人负责、统筹安排;不论是送电还是受电,都要存双方监理的监督下完成。
3.3、形成有关工程调试数据资料
要求施工单位提交的资料真实、准确、完整。有的监理人员只是用巡视的方法简单地介入凋试过程,不熟悉调试情况和调试结果。对调试资料中的数据持怀疑态度,往往不及时签署或要求重新安排调试,造成资料延迟、失真或浪费人力、物力,也不能体现监理在关键工序的旁站监理作用。
四、验收
施工承包单位在工程具备竣工验收条件时,应在自评、自查工作完成后,向项目监理部提交竣工验收报验单及竣工报告;总监理工程师组织各专业监理工程师对工程竣工资料及 程实体质量完成情况进行预验收对检查出的问题,督促施工单位及时整改,经项目监理部对竣工资料和工程实体全面检查、验收合格后,由总监理工程师签署工程竣工报验单,并向建设单位提出资料评估报告。
对一些竣工验收后工程移交前未来得及完成整改的问题,可征得安装单位的同意,做甩项处理,在监理的督促和跟踪下可以在工程移交后继续完善。
五、结语
机电设备安装工程是企业改造的核心内容,一个完善的工程管理体系不仅可以让施工单位获得良好的经济效益,而且可以让顾客拥有一个精品工程,同时也给社会带来很大的社会效益,只有抓好机电设备安装工程管理,才能增加企业效益,提高企业竞争力。希望借此抛砖引玉,能为广大同仁带来便利。
参考文献:
[1].温兴权.浅析机电设备安装与管理.科园月刊,2010年第7期
[2].李伟.工程工中外协单位的管理.大众科技,2010年第3期
随着电子行业的不断发展,对印制板提出了更高的要求,特别是目前广泛使用的贴片元器件及装焊工艺,这就要求设计者在整个设计过程中必须考虑印制板的可制造性。因此,PCB设计人员在进行新产品开发时必须结合实际,在整个PCB设计阶段的各个环节进行可制造性设计,不容小视。本文将结合笔者所在企业的印制板生产加工及装焊调试情况对影响印制板可制造性设计的几个因素进行详细阐述。
1 元器件的选择及组装方式
器件选择主要是指选择采购、加工、维修等方面综合起来比较有利的器件。器件的DFM选择,应针对自身单位内部的实际情况、并与采购工程师、硬件工程师、工艺工程师等协商决定。
组装方式的选择及元件布局是PCB可制造性一个非常重要的方面,对装联效率及成本、产品质量影响极大。适用于生产的、较好的组装方式可以提供自动化生产的生产效率,节约更多的人力及资金。
2 PCB布局
PCB布局在整个PCB设计中起到关键性的作用。因布局欠佳所引起的产品质量问题在生产中是很难克服的,为了整个布局的正确设计以使焊接缺陷、生产损失降到最低,设计人员在进行布局时需着重考虑以下几个要素:①印制板上的字符和图形标记应清晰无遮挡,为后期生产提供有效的指导作用。②易损器件的四周要留一定的维修空隙;贵重的元器件不要布放在印制板的高应力区,容易造成焊点和元器件的开裂或裂纹。③元器件按照相同方向和极性布局排列,这样可加快插装的速度,并且易于发现错误,提高生产效率。无源元件长轴方向与印制板行进方向垂直,双列封装元件有缺口标识的轴向与印制板行进方向平行,防止元件一端受热而另一端产生移位或浮高。④功率器件应均匀地放置在PCB边缘或机箱内的通风位置上。⑤尽量不在印制板的两面布放元器件,这样会增加装配的人工和时间;对于表面贴装,当在印制板的两面均有元件时,尽可能将大的器件放在一面,并均匀分布,而小元件放在另一面,这样在进行第二面的回流焊时,由于器件小、重量轻、脱离机率要比大器件低的多。⑥可调元件应考虑整机的结构要求,元器件布局要满足生产工艺的要求。⑦对元器件的位置进行调整时,一定要注意元件和丝印符号一一对应。
3 其他因素
3.1 PCB外形尺寸
以笔者所在的焊机企业为例,满足自动化焊接的PCB的外形尺寸:波峰焊所允许的印制板最大宽度为250mm,回流焊要求的印制板的尺寸最大值为330mm×250mm;以黄金分割点0.618来设计印制板物理外形尺寸比例为最佳;另外还应综合考虑印制板在整机装配时的空间要求、安装孔的位置及特殊元器件位置的限制。为防止印制板四角伤人及方便机械化生产,板框四周作倒圆角处理,倒角半径3mm-5mm。
3.2 定位孔
为便于固定印制板,一般会在板子上提前设计安装定位孔。印制板的定位孔为非孔化孔(没有经过金属化处理的孔,不导电),根据印制板安装的环境设计安装孔的孔径和位置,应注意在安装孔及其四周1mm范围内不得放置元器件及走线,避免与金属安装螺钉短路。
3.3 夹持边
生产所使用的自动化设备均要求自动传送PCB,这样便要求在PCB的传送方向上,上下各有一条3-5mm宽的夹持边,以利于自动传送,避免靠近板子边缘的元器件由于夹持无法自动装联。
3.4 定位标记
通常所使用的定位标记中,两个标记必须分布在PCB的对角线上,且在标记周围应该有一块没有其他电路特征或标记的空旷区,尺寸最好不小于标记的直径,标记不要位于印制板的夹持边上、距离板子边缘应在5mm以上。另外,印制板上PLCC元器件的对角线上也应有相应的定位标记,尺寸及其他要求与印制板上的定位标记相同。
3.5 PCB厚度
PCB的厚度从0.5mm到4mm不等,经常使用的PCB的厚度是1.6mm和2mm这两个档。一般的PCB的厚度为1.6mm;当板子尺寸较大或者一边较长时,为防止加工、装焊过程中受力变形甚至断裂,建议采用2mm板厚。
3.6 PCB板的翘曲度
在自动化插装线上,印制板若不平整,会引起定位不准、元器件无法准确插装到板子的元器件安装孔和表面贴装焊盘上,甚至会撞坏自动插件装机。已经装上元器件的板子不平整的,直插元器件的安装腿很难做到整齐剪平,甚至板子无法安装到机箱内。所以,印制板存在翘曲,将会给生产造成很大的麻烦,尤其表面贴装的印制板,翘曲度一律要求小于0.0075mm/mm。
3.7 拼板
拼板分为将几种板或数个同种板拼板、阴阳拼板、对网板的网孔图形进行拼板等多种形式。拼板时子板之间的连接可以采用双面对刻V型槽p长槽孔加圆孔等方式。为便于最后的分板,设计时一定要考虑尽可能使分离线在一条直线上,同时还要考虑分离边不可离PCB走线过近,而使分板时容易损伤PCB内部电路。
拼板后整板效果必须考虑夹持边,有贴片元器件的子板必须有定位标记。
3.8 PCB走线
PCB中信号线不能设置太细,防止腐蚀过度导致信号线断开。
4 总结
一个优秀的PCB设计者,不但要考虑如何获得良好的电性能和美观布局,还要考虑PCB设计中的可制造性,以求高质量、高效率、低成本。随着表面贴装技术势不可挡的发展趋势,电子元器件产品的体积越来越小、功能越来越多样化,使可制造性设计越来越多、越来越早的融入到PCB的设计当中。如果PCB设计人员在PCB设计初期就将可制造性思想加以灵活应用,必将使产品达到高质量、高效率、低成本、综合性能最佳的要求。
参考文献
[1]鲜飞.面向电子装联的PCB可制造性设计[J].电子测试,2008.
[2]姜培安.印制电路板的可靠性和可制造性设计(内部培训教材)[Z].航天科技集团九院,2011.
[3]李春灵.印制板的可制造性设计[J].中国高新技术企业,2008.
作者简介
引言
随着我国国民经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高,电力作为优质能源,显得越来越重要。由于我国地域广袤,各地存在资源分布和人口疏密等差异,“电荒”成了新一轮经济发展的瓶颈,“电荒”发生的原因大致有三:一是电煤涨价引发发电成本高于上网电价,越发越亏,发电企业宁停不发;二是电力结构存在自身矛盾,新增电力能源资源多分布于我国西部地区,用电需求旺盛地域多处于东部地区,跨区域高电压电网建设滞后,影响西电东送;三是新能源电源建设未及时进行配套输电电网项目规划建设,造成电力无法并入电网。如何应对“电荒”,已成为各方瞩目的焦点。进行输配电网络的建设或改造任务已成为我们义不容辞的工作。如何在电网建设中有效进行全寿命周期造价控制, 实现建设项目全寿命周期造价(费用)最小化,最大程度地合理利用人力、物力、财力,从而取得较好的投资收益和社会效益,成为我们研究和探索的课题。
电网全寿命周期造价管理就是从项目长期经济效益出发,对电网项目从规划、立项、可研、设备选型、设计、建设、运行、维护、改造、更新、直至报废的全过程进行综合造价分析、控制。不仅要对电网工程建设成本进行控制,同时还要对生产的运维费用进行预控,进一步对环境影响和社会经济效益增长分析。电网全寿命周期造价是评价电网项目是否经济合理的综合指标。
1 加强前期规划立项阶段造价管理
1.1 因地制宜确定建设规模
依托特高压建设跨区输电网架,结合区域规划整合站所布点,分析用电负荷确立合理建设规模,遏制盲目建设和超规模建设现象再度发生。我们应将电网建设规划融入国家各级政府整体规划之中,适度超前进行电网建设规划。分析地区经济发展和用电负荷情况,因地制宜规划电网建设、最大限度利用现有资源推进原电网改造,整合电网结构。分区域采取不同电压等级建设网络,同塔多回路架设输电线路减少走廊占地、保护周边环境。线缆入地减少城市视觉污染、为城镇规划发展腾出空间,选用先进设备减少运维成本。同时在规划时不仅要考虑工程建设成本,还要考虑运维成本,更要考虑社会效益。
1.2 无序规划对工程造价的影响
长期以来,国家各级政府整体规划常发生朝令夕改情况,电网项目经常因 “拍脑瓜”项目造成“今天建、明天改、后天拆”的现象发生,在很大程度上造成了浪费。另外电网建设项目在方案审查中常常受投资预算所限,时常会出现不能将同期或近期需建设的电网项目整体进行考虑,也会发生“今天建、明天改、后天拆”的现象。造成了大量的人力、物力、财力的浪费和社会资源的损耗。
1.3 长远考虑、有序规划、集中实施控制工程造价
规划的节约是最大的节约,规划的浪费是最大的浪费。我们为了最求工程的节约,就必须强化电网建设规划融入国家各级政府整体规划之中,适度超前进行电网建设规划。尽最大限度在同一项目中完成近期同区域、所有网架建设和改造。避免发生重复进场造成的投资增加,多次停电造成的社会效益降低,“今天建、明天改”的工程成本浪费。
2 加强设备选型和设计阶段造价管理
2.1 加强电气(电网)设备标准化建设,降低设计成本
目前,电网建设工程所用同一型号设备,由于生产厂商不同,形式也五花八门。这给工程设计造成了只有在设备招标确定中标厂商后,才能索取设备资料进行工程施工设计,这不仅造成了简单设计工作的重复,也无形中加大了工程建设时间成本。如能够依托电力行业技术力量作为支撑,借助国家转型性发展契机,推动社会打造中国各种设备、材料标准化建设历程。力争将同一型号的电气(电网)设备按照各区域气候特点形成国家统一标准,就可以将电网工程设计按区域形成固有格式的施工图集,单项工程只需按照批准的规模进行平面布置图和相关配套图册的设计,其余选用标准图集即可,这样可以大幅度降低工程设计成本和缩短工程建设周期。从而减少电网建设工程运维配置备品备件数量来降低运维成本,达到降低电网工程全寿命周期成本。
2.2 加强设备(材料)选型比较,降低能源损耗成本
电网是指电力系统中除发电设备和用电设备以外的部分。主要包括变电、输电、配电三个环节,它将广阔地域内的发电厂与用户连成一片,把集中生产的电能送到分散用电的千家万户,同时在三个环节中也消耗大量的电能,目前电网平均损耗约12%左右(网损5%左右,线损7%左右)。在物资招标过程根据物资的性价比,选择质优价廉物资,质优体现在物资制造质量、运行时自身消耗能源的多少和使用寿命等方面,价廉体现在质量同等优质前提下的低价。同时加强研究新型节能材料(如为减少尖端放电损耗而改进行电网连接金具等)。以此来逐步降低电网损耗,同时可提高能源利用率。
2.3 因地制宜进行设计,保护环境,降低社会成本
前些年,在电网建设中,电网建设占用了大量的基本农田,为了线路走廊,砍伐过大片的森林,破坏过大量的植被,使自然环境受到过创伤。现在和今后我们就应在设计阶段因地制宜进行设计,设计中不仅只是将电网需求变为设计成果,更应将在完成设计任务的同时,考虑施工过程中对外界环境的影响和产生的后果,力求将环境损害降到最小直至消除,如:铁塔基础大开挖改为掏挖式减少植被破坏;选择和利用废弃的工业用地,既可减少道路施工难度,并能减少基本农田的占用;线路高跨既可以减少线路走廊树木砍伐,还可减少因树木生长引起对地距离不足造成线路故障或山火发生;同塔多回建设线路,可以提高空间利用率,在满足供电需求的同时减少土地占用,等等。
3 加大“工业化”施工比例,提高施工定额水平
3.1 大力推广“装配式”施工设计,缩短现场施工时间
依托社会之力,发展电网建设;借助电网建设,推动社会发展。在目前国家经济转型的洪流中,电网建设不能与社会孤立,也应融入社会发展之中,并应发挥央企应尽的义务,在自身发展的同时,推动社会同步发展。因此电网建设应在设计方面探索“工业化”建设经验,积极推进“装配式”电网设计和施工,在提高自身建设速度的同时,也推动社会一批配套厂家的崛起和发展,厂家批量生产装配式配件,可以降低原材料损耗,提高劳动生产率,在综合测算上,降低了电网建设引起的社会造价。但不能盲目各自为阵开展,在起步阶段就应将“配件”进行标准化分割,避免发生再一次进入难以统一标准的怪圈。因此就需要电网工程的设计单位,起到电网建设龙头作用,保护自身知识产权,将成型的“配件”形成早日形成行业标准、国家标准,以此来推动“装配式”电网“配件”厂商规范建设和竞争。
3.2 大力提高机械化应用,提高施工定额水平
在电网建设施工中,机械化应用程度的高低,可以间接体现施工定额水平的高低。如,土石方开挖,由目前各种机械的诞生代替人工开挖,既提高了生产效率,也大大减少了人工劳动等等。我们电网建设施工单位,应在施工过程中大力发展QC小组,逐步探索新机械的发明和应用,逐步消除人海战术,力争提高施工机械化应用水平,努力提高施工定额水平,降低工程造价。
4 确保安全,扎扎实实降低运维成本
4.1 加大宣传力度,减少电网设施被盗造成各种损失增加
近些年,由于一些不法分子贪图小利,肆虐盗窃电网设施和材料,造成系统停电、线路跳闸、铁塔倾倒等事件频频发生,是电网企业承受巨大损失,给区域经济发展和居民日常生活带来很多不便。电网设施的保护需要全社会共同来维护、来珍惜,电网企业为了保护好人民赖以生存的电力设施,应加大宣传力度,依靠社会力量,共同保护电网设施,共同保护为社会经济发展和人民生活起居提供优质能源的电网设施的安全。以此来降低因电网设施被盗造成的资产损失、输送电量损失、以及抢修被盗设施花费的人力、财力等。
4.2 合理储备备品备件,减少流动资金
电网运维单位必须做到对自我进行运行维护的设备清楚、了解,掌握各设备故障发生几率的大小,通过精确计算,合理配备备品备件,避免出现备件过剩造成库存浪费,备品过少影响电网正常运行维护,从而造成紧急调用物资加大运维成本。以此采用科学管理,提高备品备件合理配置,达到合理降低运维成本的目的,降低电网全寿命周期费用。
5 分类回收,提高回收收益
电网企业作为电网运营企业,承负这千家万户的用电任务,也是成百上千发电企业的用户。固定资产非常庞大,但由于分布面广,被称作“没有围墙的工厂”,资产的管理存在相当大的难度,特别是在资产报废环节。资产报废就面临着废旧物资的回收问题,由于物资报废制度的不健全或可操行差,常常造成废旧物资回收难度大、成本大、损失大。如何管好废旧物资的回收,这是当务之急需要解决的难题。如果能够理顺管理程序,因地制宜进行分类回收,可以降低回收成本,提高回收残值率;可以降低回收损耗,提高回收比率。从而达到提高资产回收残值收益,降低电网全寿命周期费用。
1.前言
虽然数控型轧辊磨床以其高效率、高精度、高自动化的优势,已经在冶金、造纸等行业得到了长足的发展,但由于其造价成本偏高,不可能短时期得到大范围的使用。根据冶金、造纸等行业的发展现状,普通轧辊磨床在我国冶金、造纸等行业中仍占有主导地位。
传统的普通轧辊磨床大多数都采用纯机械结构,各种功能的操作也都是靠人工完成;对于小型的轧辊磨床,这样的传动结构和操作方式,还能实现;而对于一些大、重型的轧辊磨床,这种纯机械的传动结构和全人力的操作方式不但给轧辊磨床的加工、装配带来相当大的难度,而且使轧辊磨床的各种功能操作转换也难以实现;于是,在普通轧辊磨床的设计研发过程中,人们就提出了这样的一个问题,能不能设法给普通轧辊磨中引入电子元器件,利于简单的PLC控制来简化普通轧辊磨床的机械传动结构和人工操作方式。
伺服电动机的引入是一个突破口。现阶段,伺服电动机已发展到了一个特别成熟稳定的时期;各种普通机床中已有采用PLC控制交流伺服电动机,利用伺服电动机的转速扭矩特性,简化原机械传动结构,实现用PLC控制电子控制代替原手工搬手把操作的先例,从而使得机床的机械传动设计简单、生产加工装配难度下降、控制操作也省时省力,同时也降低了操作者的劳动强度,提高了工作效率。
下面以我公司产品M84125普通轧辊磨床进给传动系统中,利用西门子S7-300型PLC[1]、611U伺服控制、OP177B可编程显示终端、电子手轮为例,简述该技术在普通轧辊磨床的应用过程,及其所取得的效果。
2.M84125普通轧辊磨床进给系统的特点和要求
普通轧辊磨床是现代工业生产中不可缺少的一种重要生产设备,主要用于冶金、造纸等行业,磨削轧机上的工作辊和支承辊的辊面和辊径,要求砂轮纵横向移动传动平稳,不能有爬行现象,其运动特征是砂轮纵向在磨削行程范围内作往复的周期直线运动,在换向时横向进行手动进刀,同时,由于砂轮在磨削过程中有脱粒现象,要求在磨削过程中根据砂轮的脱粒情况,实时手动进刀。由于轧辊磨床的工件床身与主床身(砂轮移动用)采用分离结构,这样,就位伺服电动机的引入创造了必要的前提条件。
3.传统的普通轧辊磨床机械手轮进给传动链
如图1所示,传统的普通轧辊磨床机械进刀机构由机械手轮经3级齿轮副和蜗轮蜗杆传动,最后传到丝杠、丝母上带动砂轮横向进刀,从图1的传动原理不难发现该进给机构存在的问题及局限性:
(1)传动路线较长,操作费时费力,工作效率底下;
(2)传动间隙大,进刀不准确,易出现扎刀现象;
(3)当机床的直径规格加大时,进给箱体的规格也要作大,此结构的操作难度也随着加大,仅靠人力恐怕难以完成;
(4)加工制作箱体的难度相对较大、装配过于复杂,生产周期较长。
4.PLC控制伺服电动机驱动的进给传动链
如图2所示,由伺服电动机驱动的进给机构已相当简化,传动精度也提高了,传动结构也不受机床规格的限制;同时生产装配难度也降低。
5.采用伺服电动机的普通轧辊磨床硬件构成及主要部件的作用
由图1和图2清楚的可以看到采用伺服电动机驱动普通轧辊磨床,简化了机械结构,我们采用了先进的PLC、伺服电机、伺服驱动器等电气控制技术手段实现的,也就是用现代的电子技术取代原始的由机械结构实现的部分功能。我们采用西门子S7-300、OP177B界面[3]、611U伺服驱动、1FT6伺服电机来实现其磨削控制。其控制结构图如图3。
各部分功能:
(1)S7-300:通过编写控制程序,完成与OP177B[3]界面数据的交换、完成对611U伺服驱动的数据交换。
(2)OP177B界面:人机界面,完成磨削工艺参数的输入及状态显示。如磨削的进刀量、磨削速度、行程长度、砂轮修整量、修整速度、修整次数、轴的状态信息等,根据这些参数建立磨削、修整轴运动程序。
(3)611U伺服驱动:伺服控制器完成驱动、监控伺服电机;我们还利用611U[4]的定位功能和可以带电子手轮的功能,实现纵向的周期运动,取代传统结构用行程开关控制换向的周期运动,提高了可靠性,降低了操作者的劳动强度,提高工作效率,由于在611U带上电子手轮,取代了传统的轧辊磨床的机械手轮。
(4)1FT6伺服电机:用611U伺服驱动器驱动,完成横向进刀轴、纵向拖板轴的速度、位置的控制。
(5)采用ProfiBus总线,完成各部件间的数据交换。
6.采用PLC控制的普通轧辊磨床优点
(1)机械结构简单化,如取消机械手轮传动机构;
(2)操作简单、可靠、灵活、稳定,如在OP177B上参数输入、采用软键替代原操作按键;
(3)满足多种工艺磨削的要求,如恒电流磨削等;
(4)提高产品的加工精度及效率,如排除了原机械手轮传动引起的各种间隙;
(5)维护方便、快捷,如故障信息可直接在OP177B上显示到故障源上;
(6)满足市场对高的性能价格比的需求;
(7)遇到紧急情况,按急停按钮,可使砂轮快速离开工件表面,在可编程终端显示器OP上显示各种故障信息。
7.结语
本文介绍的普通轧辊磨床的控制,在我公司机床上推广使用,其操作控制性能稳定可靠,简化机械结构,提升了机床技术含量,使得操作更加宜人化,降低了操作者的劳动强度,提高了工作效率,属于新技术的引用和推广,经国内外数家用户使用,反映使用效果良好。
参考文献
[1]张建生,赵燕伟,郭建江,等.数控系统应用及开发[M].北京:科学出版社,2006.
[2]SINUMERIK Step7软件用户手册.