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轮机工程技术论文范文篇二 燃气轮机在热电联产工程中的应用状况分析 摘要: 燃气轮机是21世纪乃至更长时间内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备.介绍了燃气轮机的发展现状及其在热电联产工程中的应用,简述了联合循环和简单循环燃气轮机电厂的基本组合方式,并列举了目前应用在热电联产工程中的几种主要的燃气轮机.阐述了燃气轮机相对于常规火电机组的优点,分析了影响燃气轮机在热电联产工程中推广的因素,并对我国燃气轮机的发展前景进行了展望. 关键词: 燃气轮机; 联合循环电厂; 热电联产 中图分类号: TK 479文献标志码: A Analysis of the application of gas turbines in heat and power cogeneration projects SUN Peifeng, JIANG Zhiqiang (1. China United Engineering Corporation, Hangzhou 310022, China; 2. China Huadian Corporation, Beijing 100031, China) Abstract: The gas turbine is the core equipment of highefficiency clean energy systems in the 21st century and even longer period of time. The current situation of gas turbine development and its application in heat and power cogeneration projects were showed in this paper. Two types of application of gas turbines in heat and power cogeneration projects were briefly introduced, namely, the simple cycle gas turbine power plant and the combined cycle power plant, and gas turbines widely used at present in heat and power cogeneration plants were enumerated. The advantages of the gas turbine plant compared with conventional coalfired power units were described and factors which could influence the application of the gas turbine were analyzed. In addition, the prospects for the development of gas turbines in China were evaluated. Key words: gas turbine; combined cycle power plant; heat and power cogeneration 燃气轮机由压气机、燃烧室、透平、控制系统和辅助设备组成.燃气轮机的设计是基于布莱顿循环.压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气送入燃烧室,与喷入的天然气混合,并点火燃烧;燃烧后产生的高温烟气随即流入燃气透平中膨胀做功,推动透平带动压气机叶轮一起旋转.加热后的高温燃气的做功能力显著提高,因此,透平在带动压气机的同时,还有余功作为燃气轮机的输出功输出. 由于燃气轮机的工质是高温烟气而不是水蒸气,故可省去锅炉、冷凝器、给水处理等大型设备.因此,燃气轮机电厂附属设备较少,系统简单,占地面积较少. 燃气轮机可分为重型燃气轮机、工业型燃气轮机和航改型燃气轮机三类.重型燃气轮机的零件较为厚重,大修周期长,寿命可在10万h以上,主要用于满足城市公用电网需求,例如日立的H25和H80系列燃气轮机、通用电气的F级燃气轮机、西门子的SGT-8000系列燃气轮机、三菱的M701系列燃气轮机和阿尔斯通的GT系列重型燃气轮机等.工业型燃气轮机的结构紧凑,所用材料一般较好,燃气轮机的效率较高,例如索拉的T130燃气轮机和西门子SGT-800燃气轮机,常用于热电联产工程.航改型燃气轮机是由航空发动机改装而成的燃气轮机,在航空领域运用较多,但也有应用于发电及相关工业领域,例如通用电气的 LM 系列航改型燃气轮机等.航改型燃气轮机的结构最紧凑,最轻巧,效率最高,但寿命较短[1-2]. 燃气轮机自上世纪30年代诞生以来发展迅速.当今国际上最新型的G型燃气轮机和H型燃气轮机,单机功率已达到292~334 MW,发电热效率已达到.其中,由G型燃气轮机组成的联合循环单机功率可达489 MW,发电热效率可达;由H型燃气轮机组成的联合循环机组的发电热效率可达60%[3-5].H型燃气轮机组成的联合循环机组是目前已掌握的热-功循环效率最高的大规模商业化发电方式.不仅如此,燃气轮机与以煤为燃料的蒸汽轮机相比,它具有重量轻、体积小、效率高、污染少、启停灵活等优点.燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速启动,机动性好.在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用电源,还能携带中间负荷,能较好地保障电网的安全运行,所以得到广泛应用[6]. 国内外科技界与产业界已经认识到燃气轮机将是21世纪乃至更长时期内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备. 1燃气轮机在热电联产工程中的应用方式 燃气轮机在热电联产工程中的应用形式主要有两种:一种是燃气轮机联合循环热电厂;另一种是燃气轮机简单循环热电厂. 燃气轮机联合循环热电厂由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机(背压式、抽背式或者抽凝式)和发电机共同组成.燃气轮机排出的做功后的高温烟气通过余热锅炉回收烟气中的热量而得到高温水蒸气,水蒸气注入蒸汽轮机发电.蒸汽轮机的排汽或者部分在蒸汽轮机中做功后的抽汽用于供热,形式有:燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环;燃气轮机、蒸汽轮机推动各自的发电机的多轴联合循环.单轴的燃气轮机联合循环电厂规模较大,例如通用电气的9F系列机组.而多轴的联合循环机组常见于中小型的燃气轮机联合循环电厂.因此,对于电厂规模相对较小的热电联产工程来说,常选择多轴的燃气轮机联合循环机组. 燃气轮机简单循环热电厂由燃气轮机和余热锅炉组成.该类型燃气轮机热电厂不配置蒸汽轮机,通过余热锅炉直接对外供热.因此该类型燃气轮机热电厂发电热效率相对联合循环燃气轮机热电厂较低,约为30%~35%之间;热电比和供热成本的指标方面,简单循环燃气轮机热电厂也低于联合循环燃气轮机热电厂[7]. 由此可见,燃气轮机联合循环可大大提高发电厂整体发电热效率.即使只有燃气轮机和余热锅炉组成的不配置蒸汽轮机的简单循环燃气轮机发电厂,其发电效率也高于常规的小型燃煤热电厂. 2热电联产工程中燃气轮机机型选择 热电联产工程遵循“以热定电”原则,首先满足外界对蒸汽负荷的需求,一般对发电量的需求相对较少.因此,对于热电联产工程来说,大功率的重型燃气轮机使用相对较少,常配置一些中小型的燃气轮机. 世界主要的中小型燃气轮机有:索拉的T130燃气轮机;日立的H25和H80燃气轮机;通用电气的6F和LM系列的航改型燃气轮机;西门子的SGT-800燃气轮机.各机型的主要技术参数如表1(见下页)所示(表中数据来自各个燃气轮机厂家产品宣传手册,且会因计算的天然气热值等参数变化而发生微小的变化). 表1各中小型燃气轮机相关性能参数 Performance parameters of some gas turbines 表1中,H25,H80 和6F为重型燃气轮机;SGT-800和T130为工业型燃气轮机;LM6000为航改型燃气轮机.从表1可知,工业型和航改型燃气轮机单机发电热效率相对重型燃气轮机的单机发电效率明显更高,但燃气轮机的排烟温度相对较低.由于排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较少,因此对于整个联合循环热电厂,工业型和航改型燃气轮机联合循环热电厂的整体发电热效率反而低些[8-9].简单循环的燃气轮机热电厂若选择工业型燃气轮机及航改型燃气轮机,其热电厂发电热效率会较高. 对于配置蒸汽轮机的燃气轮机联合循环,重型燃气轮机因其排烟温度较工业型燃气轮机和航改型燃气轮机高,排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较多,余热锅炉产出的供蒸汽轮机发电用的高温高压的蒸汽也更多.因此,重型燃气轮机联合循环整体发电热效率比工业型燃气轮机和航改型燃气轮机联合循环的发电热效率高.燃气轮机联合循环热电厂中大多选择重型燃气轮机. 从能量的充分利用和逐级利用角度讲,相比于燃气轮机简单循环热电厂,燃气轮机联合循环热电厂更具有优势.目前我国燃气轮机热电联产工程中,大多选择重型燃气轮机组成的联合循环燃气轮机热电厂,如浙江省的某热电厂,采用6F级燃气轮机匹配余热锅炉和蒸汽轮机组成燃气轮机联合循环机组对外供热供电,燃气轮机联合循环热电厂整体发电热效率约60%. 但是对于某些对占地面积有严格要求的场合,如海上油气平台井等,一般可选择结构紧凑、效率高的工业型燃气轮机或者航改型燃气轮机机. 具体燃气轮机机型的选择可根据各工程的实际情况进行分析、计算、确定,如热电厂的对外供热参数和供热量、装机容量、机组数量、占地面积、整体热效率等. 3燃气轮机联合循环热电联产工程相对于常规火力发电热电联产的优势[10] 相对于常规燃煤的小型火力发电的热电联产电厂,燃气轮机联合循环热电厂的优势主要有: (1) 高效:燃气轮机联合循环的发电热效率已经达到甚至突破60%,这是一般常规火电机组无法比拟的,甚至高于目前最先进的超超临界机组而稳居各类火电机组之首. (2) 单位造价低:燃气轮机联合循环机组单位容量造价约400美元·kW-1,而常规火电机组造价为600~1 000美元·kW-1;若我国国产燃气轮机的制造加工水平进一步提升,燃气轮机联合循环机组单位容量造价还有非常大的下降空间. (3) 低排放:燃气轮机联合循环不排放SO2以及飞灰和灰渣;NOx的排放量也非常低,一般都可以达到 mg·m-3以下,甚至可以根据需要达到小于 mg·m-3的水平,CO2的排放量可以做到 mg·m-3;环保性能居于现有各种火电机组之上. (4) 节水:燃气轮机联合循环机组以燃气轮机发电为主,燃气轮机发电机功率占总容量的70%,联合循环机组所需用水量约为常规燃煤机组的1/3.这在某些缺水的地区显得尤为重要.若选择燃气轮机和余热锅炉配置的简单循环,整个电厂对机组冷却水量的需求相对于常规火电厂的冷却水量更是大幅度减少. (5) 省地:燃气轮机联合循环机组因附属设备较少,无需储煤场、输煤设施,占地面积仅为加脱硫装置的常规火电厂的1/3.这在城市边缘及城区的供热电厂显得尤为重要. (6) 建设工期短:燃气轮机联合循环机组最适合模块化设计,燃气轮机各部件模块可工厂化生产,运至现场吊装,因而大大缩短了燃气轮机电厂的建设工期. (7) 调峰性能好:通过余热锅炉的旁路烟囱,不运行蒸汽轮机及发电机组的情况下,一般在20 min 内就能达到燃气轮机及发电机组的100%负荷,而燃气轮机及其发电机组负荷占整个燃气轮机联合循环电厂额定负荷的70%左右,这保证了燃气轮机联合循环的良好调控性能,实现机组的日启夜停和调峰功能. (8) 操作运行和维护人员少:因为燃气轮机联合循环电厂自动化程度高,采用先进的控制系统,电厂对员工数量的需求大幅下降.一般情况下占同容量常规燃煤电厂人员的20%~25%就足够了. 4影响燃气轮机在热电联产工程中推广的主要因素 燃气轮机联合循环电厂在国外已经得到了普遍发展,近几年已占据美国电力市场的重要地位,欧洲的燃气轮机联合循环电厂也获得了长足的发展.目前我国燃气轮机联合循环电厂能否获得大力推广和发展,主要受制于如下三个因素: (1) 我国能提供多少天然气资源供燃气轮机发电工业使用;当前国内已有部分燃气轮机联合循环电厂因受制于燃料供应,每年运行的时间远远少于常规燃煤机组. 2012年,随着“西气东输”二线最后几条干线的建成投产,整个输气管道实现每年输气300亿m3.未来中国甚至有可能规划修建“四线”或者“五线”,进一步便于西部地区的天然气输送到东部地区开发利用. 另外,海上(东海、南海)天然气的开发、沿海港口城市液化天然气(LNG)的进口,也为联合循环发电扩充了气源供应条件.国内已经探明了华北、东北、西北三大煤层气资源储量,并将逐步开采. 随着天然气来源渠道的扩大,燃气轮机联合循环电厂的应用范围将大大突破西气东输管网和海上天然气所能影响的地区. (2) 如何合理确定天然气价格,使燃气轮机联合循环发电成本能够与严重污染的以煤为燃料的常规火电相竞争. 必须指出,天然气的价格对燃气轮机及联合循环的运行成本有着决定性的影响.在燃气轮机三项发电成本的组成中(设备折旧成本、机组运行维护成本、燃料成本),燃料成本的比例高达60%~65%,即使在天然气的产地,运输过程费用大为降低,天然气价格相对东南沿海地区更加便宜,其成本占燃气轮机发电成本的比例仍然是非常高的[4].在天然气价格居高不下的今天,燃料成本高已经成为制约燃气轮机发电大力推广的一个关键性因素. 当前,作为工业企业及城市基础设施的重要组成部分的许多中小型燃煤热电厂,通常地处城市之中或者城市郊区,因此不可避免地会对当地大气环境质量产生很大影响.中小型燃煤热电厂改造为燃气轮机联合循环热电厂,对当地环境质量的改善效果非常明显,也最容易得到人民群众的接受和支持. 热电厂的燃料从煤炭改造为天然气,虽然合理调整了能源结构,提高了能源利用效率,减少了煤炭运输环节的损失和浪费,但是对燃气轮机联合循环热电厂来说,燃料成本必然要增加,能源代价必然会提高,因此争取群众和企业的理解和参与,合理分担部分天然气成本因素,是解决天然气市场和成本关系的一条合理途径. 政府在制定燃气轮机联合循环热电厂上网电价和外供蒸汽价格时,应考虑到燃气轮机的环境效益,适当提高上网电价和外供蒸汽价格,这也是对天然气成本过高的一种消化. (3) 从长远的角度看,我国燃气轮机整体行业水平的提高是决定我国燃气轮机及联合循环电厂能否大力推广的一个重要因素. 燃气轮机的发展水平代表着一个国家的重大装备制造业的总体水平.当前我国的燃气轮机技术水平与世界先进水平之间的差距还很大,燃气轮机的核心部件依赖于进口,燃气轮机的每次大修花费很大.若某些燃气轮机的大修只能运回美国等发达国家进行,则其费用更大. 近年来,为了推动燃气轮机工业的发展,按照“市场换技术”的原则,我国对规划批量建设的燃气轮机发电站工程项目采取“打捆”式招标采购模式,由国外先进燃气轮机制造企业与国内制造企业相互结合组成联合体,进行燃气轮机联合循环电站工程项目的竞争投标,以吸收和引进国外先进技术.在这一过程中,我国同时引进了世界三大动力集团(通用电气、西门子、三菱)的F级重型燃气轮机.在实现燃气轮机设备制造本土化和国产燃气轮机技术开发方面都取得了良好的成果.在吸收和引进国外先进燃气轮机技术的基础上,逐步实现了燃气轮机联合循环电站设备研发和制造的国产化、本地化和知识产权自主化[11-12]. 2008年,我国具有完全自主知识产权的110 MW级R0110燃气轮机进行了点火及实验验证,其性能已经接近于目前国际上先进的F级燃气轮机,对我国的燃气轮机设计、制造和加工的整体水平是一个巨大的提升[13-14]. 目前,我国燃气轮机技术水平与国际先进水平之间的差距正在不断缩小,我国的燃气轮机自主研发、生产制造等方面取得了重大进展.2012年9月12日,上海市科委重大专项课题“高温合金叶片制造技术研究”通过专家验收,这标志着我国在燃气轮机核心部件国产化、自主化生产的道路上迈出了坚实的一步. 从制约燃气轮机联合循环电厂发展的三个因素及我国目前的相应情况可知,我国大力发展燃气轮机联合循环的条件已经具备,燃气轮机联合循环电厂的快速发展在近期将成为可能. 5总结 实现节能减排,提高能源利用率是我国能源结构调整的目标.随着我国天然气资源的开发、利用及液化天然气资源的引进,我国燃气轮机联合循环机组将不断增加.燃气轮机联合循环以其高效、清洁和灵活的特点,必将成为我国未来大力发展的电厂类型. 目前可用于热电联产的中小型燃气轮机容量和整个热电厂供热能力与我国广泛使用的蒸汽轮机热电机组的规格十分接近,因而可在不改变外部系统,不增加发电容量和不间断供热、发电的前提下,以较短的时间、较低的投资和较合理的电、热成本实现对热电厂以气代煤的改造.这也是燃气轮机联合循环热电厂可获得大力推广的现实条件. 总之,燃气轮机联合循环机组在我国电力工业中的作用将逐渐增强,发展燃气轮机联合循环热电厂任重而道远,但是前景是非常光明的. 参考文献: [1]李孝堂.燃气轮机的发展及中国的困局[J],航空发动机,2011,37(3):1-7. 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一、项目提出的背景1.1 汽轮机'>300MW汽轮机电液控制系统 洛阳首阳山电厂二期2x汽轮机'>300MW汽轮机为日立公司TCDF-33.5亚临界压力、中间再热、双缸双排汽、冲动、凝汽式汽轮机,于1995年12月和1996年3月投产。汽轮机调节系统为数字电液调节(D—EHG),采用低压汽轮机油电液调节。执行机构的设置为1个高压油动机带动4个高压调速汽门,2个中压油动机带动2个中压调速汽门。每个油动机由一个电液伺服阀控制,1台汽轮机的3个油动机(CV、左右侧ICV)的电液伺服阀均为日本制造的Abex415型电液伺服阀。控制油和润滑油均采用同一油源即主油箱内的N32号防锈汽轮机油,在控制油路上安装一精密滤网(精度为51μm)。1.2 存在问题 首阳LU电厂3、4号机组从1995年试运开始,机组启动冲转过程中经常出现油动机突然不动的现象,经检查控制系统正常,信号传输正常,均为伺服阀故障所致,伺服阀更换后调节系统恢复正常。机组在带负荷稳定运行和中压调节门活动试验日寸,也出现油动机不动的情况及油动机全开或全关的现象, 检查均为伺服阀故障。 伺服阀出现故障必须进行更换,而这种调节系统设计形式伺服阀无法隔离,只能被迫停机更换。首阳山电厂3、4号机组由于伺服阀原因造成的停机:2000年分别为8次、5次,2001年分别为1次、2次;截止到2002年6月仅3号机组由于伺服阀原因造成的停机就达4次。对拆下来的故障伺服阀进行检查,发现其内部滤芯堵塞、喷嘴堵塞、滑阀卡涩。伺服阀内部滤芯堵塞引起伺服阀前置级控制压力过低,不能控制伺眼阀的第2级滑阀运动,致使油动机拒动(对控制信号不响应);喷嘴堵塞油动机关闭;伺服阀卡涩,使油动机保持在全开或全关位置。油质污染是造成上述故障的主要原因,油质污染造成伺阀卡涩的故障占伺服阀故障的85%[1]。1.3 油质状况及防止伺服阀卡涩的措施 由于3、4号机组试运时就经常发生伺服阀卡涩,移交生产后首阳山电厂对油质就非常重视,1996年成立了滤油班加强滤油管理,提高油质清洁度。伺服阀卡涩频率比试运时降低了许多,但次数还比较多。 日立《汽轮机维护手册》标明,伺服阀可在等于或低于NASl638第7级污染程度的油质中良好工作。二期油系统管路设计为套管形式,滤网后向伺服阀供油的控制油管位于润滑油回油管中无法取样监测,只能监视润滑油的清洁度。根据旧的《电厂用运行中汽轮机油质量标准》[2]中对油中机械杂质的要求是外观目视无杂质,1996年至今,每周化验3、4号机润滑油,油样透明、无杂质(有一段时间含少量水分,极少检查有杂质)。新的《电厂用运行中汽轮机油质量标准》[3]除要求外观目视油中无机械杂质外,对油质提出了更高要求:250MW及以上机组要求测试颗粒度,参考国外标准极限值NASl638规定8-9级或MOOG规定6级;有的汽轮机'>300MW汽轮机润滑系统和调速系统共用一个油箱,也用矿物汽轮机油,此时油中颗粒度指标应按制造厂提供的指标,测试周期为每6个月1次。2001年对3、4号机组汽轮机油取样讲行颗粒度分析,运行油颗粒度均合格(见表1)。 伺服阀卡涩引起停机,对机组安全性影响非常大,且伺服阀卡涩引起机组非计划停运影响电厂的经济性。首阳山电厂采取了以下临时措施: (1)定期更换伺服阀,超过3个月后遇到机组停机进行更换;(2)定期切换控制油滤芯,并对其清洗;(3)滤油机连续运行时提高油质清洁度;(4)加强油质检验。 从运行看,因伺服阀卡涩引起停机次数有所减少。但尚无从根本上解决问题,为此经分析、研究提出一系列改造设想,如“采用独立的控制油源”、“不停机更换伺服阀”等,但由于系统改造量大、改造费用高或技术上不可行而均放弃。经多方分析、调研,提出将伺服阀改型,选用抗污染性能较强的DDV阀的方案。二、Abex415型电液伺服阀2.1 工作原理 电液伺服阀是电液转换元件,又是功率放大元件,它把微小的电气信号转换成大功率的液压能输出,控制调速汽门的阀位。它的性能优劣对电液调节系统影响很大,是电液调节系统的核心和关键。该伺服阀为射流管式力反馈二级电液伺服阀,为四通阀门,其作用是控制进出液压系统的油量,使其与输入的电信号成比例,主要由阀体、转距电动机(线圈、电枢)、永久性磁铁、第1级射流管、压力反馈弹簧、第2级滑阀、“O”形环、外壳等组成(见图1)。 其工作原理:少量液压油从油源流经滤网,然后流经连接在力矩马达转子上的软管,最后从喷油嘴流出。从喷嘴出来的油喷到2根集油管上,2根油管分别连于滑阀的两端。无偏移时,每个集油管产生约二分之一的管道压力,因而无差压产生,所以滑阀平衡。电流流过力矩马达时即产生一定力矩,使力矩马达的转子转动一个小角度。若转子为反时针转动,则喷油管向右移动,引起更多的油喷到右边的集油管上,即产生压力,而左边集油管产生较小的压力。这样滑阀上出现压差,引起滑阀向左移动。滑阀一直向左移动直到回位弹簧产生的反力与力矩马达产生的力相等为止。这时滑阀处于一新的平衡位置。第2级电流成正比。如电流极性相反,则滑阀移到另一侧。2.2 主要特点 (1)该阀为射流管式力反馈二级放大电液伺服阀;(2)低滞环,高分辨率;(3)灵敏度高,线性好且控制精度高;(4)控制油采用润滑油同一油源即主油箱内的N32号防锈汽轮机油,对油质要求高且抗污染能力差。 2.3 主要技术规范 伺服阀的型号、。 三、DDV伺服阀技术介绍 工作原理 DDV伺服阀由集成块电子线路、直线马达、阀芯、阀套等几部分构成(见图2)。其工作原理为:一个电指令信号施加到阀芯位置控制器集成块上,电子线路在直线马达产生一个脉宽调制(PWM)电流,震荡器使阀芯位置传感器(LVDT)励磁。经解调后的阀芯位置信号和指令位置信号进行比较,阀芯位置控制器产生一个电流输出给力矩马达,力矩马达驱动阀芯,一直使阀芯移动到指令位置。阀芯的位置与指令信号大小成正比。伺服阀的实际流量Q是阀芯位置与通过阀芯计量边的压力降的函数。 永磁直线马达结构。其工作原理:直线马达是一个永磁的差动马达,永磁提供部分所需的磁力,直线马达所需的电流明显低于同量级的比例电磁线圈所需的电流。直线马达具有中性的中位,因为它一偏离中位就会产生力和行程,力和行程与电流成正比,,自线马达在向外伸出的过程巾必须克服高刚度弹簧所产生的对中力与外部的附加力(即液动力及由污染引起的摩擦力)。在直线马达返回中位时,对中弹簧力是和马达产生的力同方向的,等于给阀芯提供了附加的驱动力,因此使DDV伺服阀对污染的敏感性大为降低。直线马达借助对,卜弹簧回中,不需外加电流。停电、电缆损坏或紧急停机情况下,伺服阀均能自行回中,无需外力推动。3.2 主要特点 DDV阀是MOOG公司最新研制成功的新型电液伺服阀,目前已由MOOGGmbH(德国)公司进行批量生产。它是一种直接驱动式伺服阀,用集成电路实现阀芯位置的闭环控制。阀芯的驱动装置是永磁直线力马达,对中弹簧使阀芯保持在中位,直线力马达克服弹簧的对中力使阀芯在2个方向都可偏离中位,平衡在一个新的位置,这样就解决了比例电磁线圈只能在一个方向产:生力的不足之处。阀芯位置闭环控制电子线路与脉宽调制(PWM)驱动电子线路固化为一块集成块,用特殊的连接技术固定在伺服阀内,因此该伺服阀无需配套电子装置就能对其进行控制。 DDV阀与“射流管式伺服阀”(或“双喷嘴力反馈两级伺服阀”)相比,其最大特点是:(1)无液压前置级;(2)用大功率的直线力马达替代丁小功率的力矩马达;(3)用先进的集成块与微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置一力反馈杆与弹簧管;(4)低的滞环,高的分辨率;(5)保持了带前置级的两级伺服阀的基本性能与技术指标;(6)对控制油质抗污染能力大大提高;(7)降低运行维护成本。3.3 主要技术参数 DDV伺服阀的型号、参数 四、技术改造方案及设备安装调试 通过技术改造实现的目标:(1)彻底解决伺服阀卡涩;(2)不改变调节系统的调节特性;(3)具有高的可靠性、安全性;(4)改造量小。 改造方案:(1)将汽轮机的CV、左右侧ICV伺服阀均改为DDV型伺服阀。(2)机械方面:因2种伺服阀形状、开孔尺寸及安装尺寸不同,在伺服阀与执行器间加装连接用的油路集成块,并在集成块上安装进油滤网。(3)热工方面:安装电源及信号转换箱,接受HITASS的D-EHG控制信号(±8mA)和2路220V交流电源(一路UPS,一路保安段),将控制信号(±8mA)变为电压信号(±10V)作为DDV的控制信号,交流220V转换为直流24V作为DDV的电源。 通过静止试验表明,调节系统静态特性达到与改型前试验数值基本一致,表明伺服阀改为DDV阀后,整个控制系统调节方法、调节性能无变化。改型前后静态试验数据 为检验伺服阀改为DDV阀后是否安全,能否保证失电状况下执行器关闭,进行了失电试验:加一开启信号,执行器开启;就地拔去信号接头,执行器自行关闭。五、运行实践及经济分析 4号机组自2001年9月运行至今,机组启停多次,调节系统可靠稳定,没有发生一次因伺服阀卡涩而造成机组的非计划停运。 技术改造后对机组安全、经济方面的影响。安全性:避免了伺服阀卡涩,极大地提高了机组的安全性、可靠性且机组非计划停运次数大大减少;经济性:技术改造除增加发电量外,每年约可节约费用74万元。技术改造费为每台机20万元,2台机组共40万元。1台机组1年就可收回2台机组的全部投资,经济效益显著。六、结 论 实际运行情况表明:该项技术改造在于汽轮机电液控制系统与润滑油系统同用一个油源,提高了适用性及抗污染能力,解决了电液伺服阀卡涩问题,大大减少了机组非计划停运次数,有明显的经济效益。可在同类日立00MW汽轮机的电液控制系统推广、实施。 目前国内机组电液控制系统工作液采用磷酸酯抗燃油的较多,而磷酸酯抗燃油与透平油相比理化性能要求严格、价格昂贵且维护复杂,尤其是磷酸酯抗燃油废液目前不能处理,其污染等同核污染,对人体健康有一定的危害。考虑到这些因素,机组电液控制系统工作液由抗燃油向汽轮机油系统发展是大趋势。 虽然DDV阀对油质污染的敏感性大为降低,但油质清洁度下降,会降低伺服阀计量边使用寿命,所以加强油质化学监督一点也不能放松。同时建议机组进行一次甩负荷试验,以进一步检验DDV阀的甩负荷特性。
液压舵机故障与排除摘要:液压舵机是船舶重要设备之一,其质量、性能的好坏直接关系到船舶安全航行, 从目前发生的船舶海损事故中分析, 船舶发生海损有相当大的比例是与舵机故障有关的, 所以加强对舵机的检验,及时对舵机出现故障进行排除,保证舵机的正常工作是目前降低事故隐患, 减少海损事故发生的重要途径之一。关键词 液压舵机故障分析 故障排除目录1 液压舵机----------------------------------------------------------1 1.1液压舵机的基本组成及工作原理----------------------------------1 1.2 液压舵机的操纵系统--------------------------------------------12 舵机建造规范的基本要求--------------------------------------------13 液压舵机的常见故障------------------------------------------------1 3.1 无舵---------------------------------------------------------1 3.2 只能单方向操舵-----------------------------------------------1 3.3 舵速太慢-----------------------------------------------------1 3.4 空舵---------------------------------------------------------1 3.5 实际舵角与操舵舵角不符---------------------------------------1 3.6 跑舵---------------------------------------------------------1 3.7 系统超压-----------------------------------------------------14 对舵机的检验和故障排除--------------------------------------------2 4.1 检查应急舵的有效性-------------------------------------------2 4.2 检查舵的运转情况---------------------------------------------2 4.3 检查舵角指示的准确性-----------------------------------------2 4.4 检查舵角限位器的有效性---------------------------------------3 4.5 检查舵的液压系统的密封性能-----------------------------------3 4.6 同时在检查舵机时应注意检查一下液压油的品质-------------------35 舵机故障实用诊断技术的基本步骤------------------------------------4 5.1熟悉性能------------------------------------------------------4 5.2调查情况------------------------------------------------------4 5.3现场勘察------------------------------------------------------46 液压舵机的日常维护和保养------------------------------------------57 结论--------------------------------------------------------------98 致谢语------------------------------------------------------------99 参考文献---------------------------------------------------------11 前言 液压舵机的作用是通过控制舵叶偏转来改变船舶的航向,它是船舶甲板机械中最重要的设备。液压舵机发生故障,将直接危及船舶航行安全。因此,如何准确、快速地查找出其故障发生的原因是轮机管理人员修复故障的首要任务。液压舵机因具有体积紧凑、惯性小、运转较平稳等优点,目前已广泛用于各种类型的船舶上。在日常运行中,液压舵机常会出现各种故障。有些故障产生的原因比较明显,易于查找和解决,但是有些则不易立即找出故障的部件和根源,必须根据液压系统的原理.对各个液压元件的结构和性能进行仔细地分析和研究,才能逐步找出发生故障的部位,进而迅速排除故障。 1 液压舵机1.1 液压舵机基本组成及工作原理液压舵机主要由液压油泵、推舵油缸、操纵台、蓄能器、油箱、三位四通电磁阀、二位三通电磁阀, 安全阀、溢流阀、舵角发讯器及有关管路、仪表等组成。液压舵机一般采用电动机带动油泵,因而又称电动液压舵机。液压舵机用油液作为传递能量的介质,利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能,然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能,来实现舵的左、右转向。液压舵机由三大部分组成:推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能,推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能.并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用有二:一是传递舵令,二是控制操舵精度。[1]1.2 液压舵机的操纵系统 船舶舵机一般都同时装备有驾驶室遥控的随动操舵系统和自动操舵系统,舵机房还设有机旁操舵(非随动操舵)。随动操舵系统:当操舵者发出舵角指令后,不仅可使舵叶按指定方向转动,而且在舵叶转到指令舵角后还能自动停止操舵的系统。自动操舵系统:当船舶长时间沿指定航行时使用,它能在船因风,流及螺旋桨的不对称作用等造成偏航时,靠罗经测知并自动出信号,使操舵装置改变舵角,以使船舶能够自动地保持既定的航向。非随动操舵系统:只能控制舵机的起停和转舵方向,当舵转至所需的舵角时,操舵者必须再次发出停止转舵的信号,才能使舵停转。非随动操舵系统通常即可在驾驶台,也可在舵机房操纵,以备应急操舵或检修,调试舵机之用。舵机遥控系统根据远距离传递操舵信号的方式不同,主要有机械式,液压式和电气式。现代船舶大多采用电气遥控系统。泵控式舵机的电气遥控系统常以伺服液压缸或伺服电机等作为在舵机房的控制元件,去控制舵机主泵的变向变量机构。 2 舵机建造规范基本要求按照钢质海船入级与建造规范对舵机的基本要求,其中主要内容有:1.每艘船舶均应设置1个主操舵装置和1个辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置,应满足当它们中的1个失效时应不致使另1个也失灵。2.具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵,使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°,并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。3.能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵,使舵自一舷的15°转至另一舷的l 5°且需时间不超过60s。4.驾驶室与舵机室之间,应设有通信设施。5.操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置,应装设限位开关或类似设备,使舵在到达舵角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备应该与转舵机构本身同步,而不应与舵机的控制相同步。6.舵装置应有保持舵位不动的制动装置。7.当主操舵装置要求动力操作时,应设有1个固定贮油箱,其容量至少足以使1个动力转舵系统包括循环油箱进行再充液。贮油箱应以管路固定连接,使液压系统能在舵机室内便于充液,并应设有液位计。8.应设置两个独立的控制系统,见每个系统均应能在驾驶室控制。但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时,除10000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外,不必设置第2个独立控制系统。9.驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。此说明应表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。10.由1台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设2路独立馈电线直接供电。但其中的1路可以由三、舵机容易出现的故障。 3 液压舵机的常见故障3.1 无舵该故障的根本原因是主泵没向转舵机构供油或转舵机构不能回油, 撞杆无往复运动。油泵未向转舵机构供油的因素有:(1) 油泵电动机电源断路, 油泵空转, 主油路换向阀未换向, 或转舵机构进回油路旁通。其中油泵空转和换向阀不换向, 主要与操纵系统有关。(2) 操纵油路的工作油压过低或建立不起油压, 远操纵机构传动件的卡死或紧固件的松动、折断或脱落, 追随机构的贮存弹簧张力太小, 或换向阀卡住等, 都会因变量机构仍在中位而导致变向变量泵空转, 因换向阀不能换向而导致定向定量泵的排油直接经换向阀旁通回油箱。(3) 影响操纵油压的主要因素是系统中的阀件, 如旁通阀和限位旁通阀的开启, 溢流阀的调整压力过低或阀芯被污物硌起或节流孔堵塞等。( 4) 造成转舵机构不能回油的原因, 主要是主油路上的液动单向阀不能开启, 或由于未引入控制油, 或是控制活塞卡死。3.2只能单方向转舵(1) 由操纵系统单边不正常引起。例如发送器的交通阀一个处于常开, 操纵油压单边不能建立, 变向变量泵的变量机构仍居中, 泵空转。( 2) 某个限位旁通阀被外物压下, 该侧操纵油路失压, 或换向阀卡死于某一端, 控制主油路的换向阀不能换向, 定向定量泵的排油就无法供入相应的转舵油缸。(3) 主油路中某一安全阀泄漏或某回油侧的液动单向阀不能开启。3.3舵速太慢( 1) 转舵速度的快慢取决于撞杆移动的速度, 即供入转舵机构油缸的油量。供油流量大, 舵速快; 反之, 舵速慢。所以该故障多由主泵的排量不足引起。若不是泵的选配不当, 则可能是因电压过低, 泵的转速下降; 或者补给油箱油位过低、吸入滤器阻塞、吸入截止阀未开足或泵的吸入管路不严密, 破坏了泵的吸入条件; 或泵的有关零件磨损过甚, 内漏严重; 或变量泵的最大排量限制调节不当。( 2) 主油管路或液压件的外漏, 旁通阀和安全阀关闭不严, 也会使转舵速度降低。操纵油路积存空气, 交通阀关闭不及时, 或换向阀的换向速度调得过慢, 必然会延迟主泵开始向转舵机构供油的时间, 使舵来得慢。3.4空舵( 1) 由于液压系统中积存空气、泄漏或发送器的交通阀开度过大所致。若操纵系统积存有空气, 开始转动舵轮时必须先压缩空气, 待系统的压力上升到一定值时, 受动器才动作, 即受动器的动作滞后发送器一定时间, 因而造成舵轮空转一定角度后才来舵。可见, 压缩空气的过程就是舵轮空转的过程, 积存的空气越多, 空舵现象就越严重。( 2) 因操纵系统和动力系统均采用闭式回路, 当存在泄漏时, 油泵(发送器也是手动泵) 从执行机构(受动器或转舵机构) 的一侧吸油, 若有一部分油在泵排出的高压管路上泄漏, 则进入执行机构另一侧的油液推动油缸或撞杆移动所扫过的容积, 就不足以填补被泵吸出的油液的容积, 因而在执行机构的回油侧产生“空穴”。如果补给油箱的油位过低, 系统的补油压力过低或补给阀不能开启, 以致补充油液不及时, 则反向转动舵轮回舵时, 油泵输送的油首先得填充“空穴”, 执行机构的油缸或撞杆才能被推动, 于是产生了空舵现象。( 3) 若发送器交通阀的开度过大, 其关闭势必延后, 开始转动舵轮时, 压力油或经另一交通阀旁通, 或经交通阀和安全阀泄回油箱, 直至交通阀关闭, 受动器才动作, 于是产生了空舵现象。( 4) 主油路中旁通阀或安全阀关闭不严, 也会产生空舵, 管理中不可忽视。( 5) 系统中的空气可能因未完全驱除而积聚, 也可能因发送器、受动器和转舵机构的填料泄漏而渗入。油缸填料的密封性主要靠液压的大小,若发生泄漏, 旋紧压盖往往无济于事, 条件许可最好取出换新, 或修整切平, 使装复后能平服贴紧。3.5实际舵角与操舵角不符( 1) 追随机构调节不当, 以致舵转至操舵要求的舵角时, 油泵的变量机构还未回中, 舵就会因油泵未停止供油而继续偏转, 造成冲舵; 或舵还未转至要求的舵角, 追随机构已把油泵的变量机构拉回中位, 舵因油泵停止供油而停转, 结果造成舵不足。发生这种现象, 追随机构应重新定位。定位时注意两点: ① 舵在正中时, 油泵排量的调零; ②舵在正中时, 保证追随杆与连接杠杆的垂直度。( 2) 对于定向定量泵电液舵机, 若驾驶人员操作不熟练, 易出现冲舵现象。这是由于舵转至要求的舵角时, 主油路的换向阀未及时回中, 舵会因油泵供油未停而继续转动, 从而造成冲舵。这种情况要靠操作的熟练程度才能解决。3.6 跑舵发生跑舵现象可能的原因有三位四通阀、手动换向阀内泄严重油缸或油缸接头外泄严重。3.7 系统超压其可能原因有( 1)卸荷阀或安全阀调定压力过高( 2)卸荷阀或安全阀内先导阀阀座上小孔堵死, 滑阀卡死( 3)单向阀阀芯卡死。 4 对舵机的检验和故障排除 针对舵机容易出现的故障点,船舶安检人员就可以有针对性地开展检查工作。4。1检查应急舵的有效性。按照现代船舶建造规范的要求,船舶应当具有两套以上操舵装置。一套主推舵装置,一套为辅助(应急)推舵装置。这是为了保证在主推舵装置出现故障时,应急舵仍然可以继续保持舵的有效性,保证船舶的正常航行和安全。对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操,观察应急舵是否能够使用,运转是否正常。4。2检查舵的运转情况。在检查舵的运转情况时,一般应有两名船舶安检员相互配合进行。一名安检员在驾驶台发出舵令,另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。舵机在转舵运行过程中应运转平稳,无杂音无间歇性现象。从一侧满舵运行到另一侧满舵时,应反映灵敏,能够达到28S的时间要求。4。3检查舵角指示的准确性。在舵机上都安装有舵角指示器,舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置,其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。当舵角指示器显示不准时,就会影响到驾驶员的对船舶的操纵,使驾驶员的判断产生误差,有可能使船舶发生触碰事故。在检查舵角指示的准确性时,是由两名船舶安检员相互配合进行的。一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数,另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。二者应读数相同。4。4检查舵角限位器的有效性。舵角限位器是起到了对液压油缸的保护作用。当舵角转动到最大角度时,油缸的活塞继续压缩液油,而舵叶已不再继续偏转,致使油缸内的压力不断增加,容易导致油缸破裂。而舵角限位器的存在就使得当舵角转动到最大角度时触动限位开关,限位开关断开电动机的动力起到了保护油缸的作用。所以安检员在检查检查舵角限位器时,应让船舶驾驶员分别打满左、右舵,观察当舵角转动到最大角度时舵角限位器是否发生作用。否则应当要求船方进行修复。4.5检查舵的液压系统的密封性能。舵叶的转动是依靠油缸内液体传递的电动机动力来实现的。所以舵机的液压系统要保证不漏油,不漏气和不积气,才能达到传递液压力的目的。液压系统的密封性能对舵机的正常工作有着非常重要的作用。安检员在检查舵机时,应当注意观察舵机表面和舵机间的地面是否干净整洁、是否存在油污,还应当注意检查油缸表面是否存在修补过的痕迹。在检查液压系统的密封性时,应让船方开动舵机,注意观察舵机液压杆与液压油缸滑动处、液压油缸的其他接缝处是否有液压油渗出的现象。以便正确判断液压系统的密封性能。4.6同时在检查舵机时应注意检查一下液压油的品质。液压油是液压舵机正常工作的媒质,是液压舵机保持良好性能的保证。国际海上人命安全公约(SOLAS)对此有规定:液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。可见舵机液压油品质是否良好对于舵机的正常运行确实很重要。液压油的品质受到以下因素的影响,一是液压油在运转过程中,机器磨损下来的金属屑和水分混入到油中,对液压油造成了污染。二是液压油与空气接触会发生氧化反映,油品会渐渐下降,达不到机器性能的要求。这时应当更换液压油。但是由于液压油的价格比较昂贵,因此沿海船舶特别是个体船舶很少有更换液压油的。另外在舵机间的液压油补充油柜中液压油应保持一定的油量储备,这也是在检查过程中应当注意的。5 舵机故障实用诊断技术的基本步骤5.1熟悉性能在分析前应首先熟悉液压舵机的工作原理、运行工况、机械性能和主要技术参数,明确该舵机的结构与管理特点。5.2 调查情况要向现场管理人员仔细地询问平时实际工作情况,一般有六问:一问液压系统工作是否正常,液压泵有无异常现象。=问液压油何时更换过,滤网有吾清洗或更换。三问出事故前调压阀或调速阀是否调节过.有哪些不正常现象。四问出事故前对密封件或液压件是否更换过。五问故障前后液压机械工作出现过哪些不正常现象。六问过去出过哪类故障.是如何排除的。5.3现场勘察如舵机还能运转.应亲自启动,认真地把握好看、昕、摸、闻等环节,以便寻找突破口。1) 察看液压系统工作的真实现象。一般有五看:一一看速度,撞杆的移动速度有无变化(速度快慢取决于进出油缸的油流量)。二看压力,液压系统各测压点的压力值是否正常.有无波动现象(压力大小取决于负载)。三看油液,观察油液是否清洁,是杏变质,油位是否够高,油粘度是否符合要求,油的表面是否有泡沫等。四看泄漏,各管接头,阀板结合处,油缸端盖处,液压泵轴封处等是否有渗漏、滴漏和油垢。五看振动,撞杆有无振动与爬行现象。2) 用听觉来判别液压系统或泵的工作是否正常。一一般有三听:一听噪声,听听液压泵和系统噪音是否过大:溢流阀等有否尖叫声。二听冲击声,换向阎换向时有否冲击声:撞杆有否撞缸声;液压泵运转时是否有敲击声。三听泄漏声,听油路板内部是否有细微而连续的声音。3) 用手摸运动部件的温升及工作状况。一般有四摸:一摸温升,用手摸泵体外壳、油箱外壁和阀体外壳的温度,若接触1~2秒钟感到烫手,就应检查原因。二摸振动,用手摸运动部件和油管,可感觉到有无振动。三摸爬行,用手摸撞杆有无爬行现象与抖动。四摸松紧度及阀门开关情况,用手检查一下限位开关、紧固螺钉、插销的松紧程度。检查相关阀门如旁通阀等工作状态是否对。4)用感觉器官闻一下油箱中的油液是否有异味。6 液压舵机的日常维护和保养由以上排除故障的过程可以看出,对于高龄船舶由于机器部件的老化失灵随时都有可能导致舵机出现故障。为了尽可能的防止舵机发生故障,从而影响船舶的航行,就要加强对舵机进行日常维护保养。在航行过程中为确保舵机正常运行,值班人员应注意检查以下几点:(1)油位:值班时工作油箱中的油位保持在油位计显示范围约2/3。如果油位降低或油位增高,应该仔细检查是否有漏油处或进入过多的水,然后处理。(2)油温:工作最适合的温度为30-50度,高于50度应使用冷却器。油当油温超过70度时,油液的氧化变质速度就将显著加快,应停止工作,查找原因,加以解决。(3)油压:在主油路中,主泵排出侧油压不高于说明书指定的最大工作油压,主泵吸入侧的油压,不低于由补油条件或吸油条件所确定的正常数值。辅油路中油压应符合设计要求。油压表阀平时应保持关闭,只在检查时打开。(4)滤器:值班时要经常注意滤器前后压差,及时清洗或更换滤芯。若发现滤器里有金属屑,应做出相应的措施,以便处理内部磨损。(5)润滑:油缸柱塞等表面要保持清洁,涂适量的工作油,舵机长时间停用要涂润滑脂。需加油的摩擦部位,工作中应适时适量加油。(6)漏泄:要在值班时检查油缸,油箱,阀件,油管等处是否漏油;舵杆的舵承填料是否渗水,柱塞和柱塞杆表面是否有一层薄油,是否滴油;若滴油,要挑紧压盖或换新V型密封圈。(7)噪音:如有异常声音,应立即查明原因并处理。(8)机械过热:泵和电动机等不应有过热现象。轴承部件的温度,一般比油温高10-20度为正常。(9)阀和固定螺帽:使用中检查各放气阀,旁通阀和截止阀以及固定、连接螺帽,防止因振动而离开正确的位置或松动。(10)必要时测量转舵机构各磨损部位的间隙,校准调试安全阀或其他液压控制阀。电气方面应定期测量绝缘,检查和清洁触头、换向器、检查防止各接头松动。7 结论液压舵机的故障与排除是一个复杂的过程, 不仅检验项目多, 而且试验过程繁杂, 同时试验内容往往缺一不可因此要求检验人员对液压舵机要进行认真、细致的检验实践证明, 液压舵机出现故障, 往往都是因为管理和检验不到位、试验过于粗糙以及遗留问题不解决留下的后遗症, 如果我们平时检验到位, 试验符合要求, 再加上注意对其保养, 那么液压舵机的扭矩大、可靠性高, 寿命长的特点就会显示出来从而减少船舶海损事故的发生。所以我们应加强对液压舵机的检验。8 致谢语
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浅谈船舶舵机的安全检查 摘 要:由于船舶舵机对于船舶航行安全的重要性,所以对船舶舵机的安全检查是船舶安检人员的经常性工作,本文希望通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行安全检查的重点的论述,使安检人员在进行舵机安检工作时能够有所启迪。关键词:舵 舵机 安全检查一、前言船舶能够在水中按照驾驶者的意图航行,使船舶改变航向或维持指定航向,是依靠改变安装在船舶尾部的船舵的位置来实现的。正如鱼儿能够在水中游动自由,是靠摆动它的尾巴一样。可以说船舵就是起着鱼尾的功用。舵对于船舶航行的重要性是不言而谕的,当船舶航行时船舵发生故障,对船舶安全的影响是巨大的。二、舵机的基本组成船舵主要由舵叶、舵杆、舵机等部分组成。船舵能够接受驾驶者的命令并按照命令改变船舵的位置是依靠舵机带动舵叶来实现的,而舵机是整个舵系统中比较容易出现故障的部位,也是船舶安全检查人员进行船舶安检时着重注意检查的地方。船舶舵机按驱动动力分为蒸汽舵机、电动舵机与电动液压舵机(简称液压舵机)。液压舵机具有重量轻、尺寸小、灵敏度高,工作平稳安全可靠,能缓冲风浪对舵叶的冲击,运转噪音低、振动小,而且可实现无级变速,功率的范围广。所以现代化的大中型船舶上,广泛采用液压舵机。故本文以液压舵机作为分析对象。液压舵机一般采用电动机带动油泵,因而又称电动液压舵机。液压舵机用油液作为传递能量的介质,利用油液的不可压缩性及流量、压力和流向的可控性来实现转舵。舵机通过油泵把机械能转化为油液的压力能,然后通过转舵机构把压力能又转化为机械能,来实现舵的左、右转向。液压舵机由三大部分组成:推舵机构、液压系统与操舵控制系统。推舵机构的作用是将液压能转换成机械能,推动舵叶偏转。液压系统的作用是向舵机提供足够的液压能.并设置所需的保护与控制装置。操舵控制系统的作用有二:一是传递舵令,二是控制操舵精度。按照钢质海船入级与建造规范对舵机的基本要求,其中主要内容有:1.每艘船舶均应设置1个主操舵装置和1个辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置,应满足当它们中的1个失效时应不致使另1个也失灵。2.具有足够的强度并能在最大营运前进航速时进行操舵,使舵自任一舷的35°转至另一舷的35°,并且于相同条件下自一舷的35°转至另一舷的30°所需时间不超过28s。3.能在最大营运前进航速的一半但不小于7kn时进行操舵,使舵自一舷的15°转至另一舷的l 5°且需时间不超过60s。4.驾驶室与舵机室之间,应设有通信设施。5.操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置,应装设限位开关或类似设备,使舵在到达舵角限位器前停住。装设的限位开关或类似设备应该与转舵机构本身同步,而不应与舵机的控制相同步。6.舵装置应有保持舵位不动的制动装置。7.当主操舵装置要求动力操作时,应设有1个固定贮油箱,其容量至少足以使1个动力转舵系统包括循环油箱进行再充液。贮油箱应以管路固定连接,使液压系统能在舵机室内便于充液,并应设有液位计。8.应设置两个独立的控制系统,见每个系统均应能在驾驶室控制。但这并不要求设双套操舵手轮或手柄。若控制系统是由液压遥控传动装置组成时,除10000总吨及以上的油船、化学品船、液化气体运输船外,不必设置第2个独立控制系统。9.驾驶室和舵机室应固定展示带有原理框图的适当操作说明。此说明应表明操舵装置控制系统和动力转舵系统的转换程序。10.由1台或几台动力设备组成的每一电动或电动液压操舵装置至少应由主配电板设2路独立馈电线直接供电。但其中的1路可以由应急配电板供电。三、舵机容易出现的故障对于舵机日常比较容易出现故障的情况,主要分为两大部分。一是属于硬件类的故障,二是属于软件类的故障。舵机的硬件类的故障是指与舵机相关的机器、设备发生了功能性的障碍,使得舵机不能正常工作发挥效用。常见的主要有:1.通信系统的故障。驾驶员发出的舵令信号不能输出至舵机,舵机接收不到舵令。驾驶台与舵机间无法通话等。2.电力系统的故障。动力电路、配电板等电力输出故障,使电动机无法正常运转。两路电力线路只有一路可以使用.3.液压系统的故障。液压系统密封性能出现问题,有油路泄漏或有旁通现象、主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。使液压系统不能正常运行。软件类的故障是指与舵机运行有关的管理制度,船员对舵机的操作存在的问题。通常主要是船员对应急舵的操作不熟悉,在需要的时候无法启动应急舵。四、对舵机安检的重点针对舵机容易出现的故障点,船舶安检人员就可以有针对性地开展检查工作。检查应急舵的有效性。按照现代船舶建造规范的要求,船舶应当具有两套以上操舵装置。一套主推舵装置,一套为辅助(应急)推舵装置。这是为了保证在主推舵装置出现故障时,应急舵仍然可以继续保持舵的有效性,保证船舶的正常航行和安全。对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操,观察应急舵是否能够使用,运转是否正常。检查舵的运转情况。在检查舵的运转情况时,一般应有两名船舶安检员相互配合进行。一名安检员在驾驶台发出舵令,另一名安检员在舵机间观察舵机对于舵令的反映。舵机在转舵运行过程中应运转平稳,无杂音无间歇性现象。从一侧满舵运行到另一侧满舵时,应反映灵敏,能够达到28S的时间要求。检查舵角指示的准确性。在舵机上都安装有舵角指示器,舵角指示器是为了正确显示舵叶转动的准确位置,其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。当舵角指示器显示不准时,就会影响到驾驶员的对船舶的操纵,使驾驶员的判断产生误差,有可能使船舶发生触碰事故。在检查舵角指示的准确性时,是由两名船舶安检员相互配合进行的。一名安检员在驾驶台观察驾驶台上的检查舵角指示器显示的读数,另一名安检员在舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。二者应读数相同。检查舵角限位器的有效性。舵角限位器是起到了对液压油缸的保护作用。当舵角转动到最大角度时,油缸的活塞继续压缩液油,而舵叶已不再继续偏转,致使油缸内的压力不断增加,容易导致油缸破裂。而舵角限位器的存在就使得当舵角转动到最大角度时触动限位开关,限位开关断开电动机的动力起到了保护油缸的作用。所以安检员在检查检查舵角限位器时,应让船舶驾驶员分别打满左、右舵,观察当舵角转动到最大角度时舵角限位器是否发生作用。否则应当要求船方进行修复。检查舵的液压系统的密封性能。舵叶的转动是依靠油缸内液体传递的电动机动力来实现的。所以舵机的液压系统要保证不漏油,不漏气和不积气,才能达到传递液压力的目的。液压系统的密封性能对舵机的正常工作有着非常重要的作用。安检员在检查舵机时,应当注意观察舵机表面和舵机间的地面是否干净整洁、是否存在油污,还应当注意检查油缸表面是否存在修补过的痕迹。在检查液压系统的密封性时,应让船方开动舵机,注意观察舵机液压杆与液压油缸滑动处、液压油缸的其他接缝处是否有液压油渗出的现象。以便正确判断液压系统的密封性能。同时在检查舵机时应注意检查一下液压油的品质。液压油是液压舵机正常工作的媒质,是液压舵机保持良好性能的保证。国际海上人命安全公约(SOLAS)对此有规定:液压操纵的操舵设备应设有能针对该液压系统的形式和设计保持液体清洁的装置。国内的船检规范也有类似的条款规定。可见舵机液压油品质是否良好对于舵机的正常运行确实很重要。液压油的品质受到以下因素的影响,一是液压油在运转过程中,机器磨损下来的金属屑和水分混入到油中,对液压油造成了污染。二是液压油与空气接触会发生氧化反映,油品会渐渐下降,达不到机器性能的要求。这时应当更换液压油。但是由于液压油的价格比较昂贵,因此沿海船舶特别是个体船舶很少有更换液压油的。另外在舵机间的液压油补充油柜中液压油应保持一定的油量储备,这也是在检查过程中应当注意的。在对舵机的检查过程中其他需要注意的,在舵机间应张贴有应急舵的使用操作说明,并通过与机舱工人的交谈,以了解他们是否熟悉应急舵的操作使用。通过以上的检查基本上可以完成对舵机的安检工作,对该船的舵机系统有了比较全面的了解。希望本文能够为船舶安全检查人员有所帮助。参考文献[1]《钢质海船入级与建造规范 轮机》..[2] 王福根.《船舶轴舵系装置》..[3] 陈利军.《船舶辅机》.
我就是学航运专业的,希望我的回答能给你一点点帮助。 咱们是同道中人,你应该很清楚航运的广度和深度,所以,即便很小的问题,比如无单放货,博士论文都可以写上几万字,我们班的同学也有不少选择写这个。当然也有很多同学在临交稿了还一片茫然,不知道学了这几年的航运到底该写些什么。所以写论文首先要注意,找出有矛盾的东西。有了矛盾,才有的可“论”。例如保函,实务当中应用率相当高,可是却得不到法律的认可,一旦出现问题,解决起来相当麻烦,你就可以抓住法律规定的空白和现实航运业务的需要这个矛盾,论述保函的法律地位和效力,应该也是一个不错的方向。这是第一条建议。 我当初是因为基于对法律和海商法的偏好(我这门课成绩很好,对此也有一定的研究)选择了海商法方向,主要就写了对中国海商法的看法,提了些修改意见。其间和指导老师沟通后修改过一次,顺利通过。所以,我的第二条建议,兴趣是最好的老师,要尽量选择你最喜欢的方向或者最熟悉的方向或者学的最好的方向。 另外,我不清楚你是哪所学校的。我的学校,会拿出最后一个学期作为毕业实习期,到航运企业去实习。我们的老师也建议我们,实习单位是什么方面的,就写什么方面(在船东或者货代或者船代或者船舶经纪公司实习等等就会有相应的论文写作方向),因为身在其中就会有很深的切身体会,也比较容易实现理论与实际的结合。我不知道你们是否会有这方面的实习,但希望你在毕业之前能找这样一个机会到单位去实习一下,然后写与你实习相关的论文。例如我一个舍友是在一家船舶经纪公司实习的,他的论文写的就是船舶经纪人以及船舶经纪行业发展的前景,也是顺利通过。这就是我的第三点建议。 以上三点建议,但愿会帮到你。
轮机工程技术论文范文篇二 燃气轮机在热电联产工程中的应用状况分析 摘要: 燃气轮机是21世纪乃至更长时间内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备.介绍了燃气轮机的发展现状及其在热电联产工程中的应用,简述了联合循环和简单循环燃气轮机电厂的基本组合方式,并列举了目前应用在热电联产工程中的几种主要的燃气轮机.阐述了燃气轮机相对于常规火电机组的优点,分析了影响燃气轮机在热电联产工程中推广的因素,并对我国燃气轮机的发展前景进行了展望. 关键词: 燃气轮机; 联合循环电厂; 热电联产 中图分类号: TK 479文献标志码: A Analysis of the application of gas turbines in heat and power cogeneration projects SUN Peifeng, JIANG Zhiqiang (1. China United Engineering Corporation, Hangzhou 310022, China; 2. China Huadian Corporation, Beijing 100031, China) Abstract: The gas turbine is the core equipment of highefficiency clean energy systems in the 21st century and even longer period of time. The current situation of gas turbine development and its application in heat and power cogeneration projects were showed in this paper. Two types of application of gas turbines in heat and power cogeneration projects were briefly introduced, namely, the simple cycle gas turbine power plant and the combined cycle power plant, and gas turbines widely used at present in heat and power cogeneration plants were enumerated. The advantages of the gas turbine plant compared with conventional coalfired power units were described and factors which could influence the application of the gas turbine were analyzed. In addition, the prospects for the development of gas turbines in China were evaluated. Key words: gas turbine; combined cycle power plant; heat and power cogeneration 燃气轮机由压气机、燃烧室、透平、控制系统和辅助设备组成.燃气轮机的设计是基于布莱顿循环.压气机(即压缩机)连续地从大气中吸入空气并将其压缩;压缩后的空气送入燃烧室,与喷入的天然气混合,并点火燃烧;燃烧后产生的高温烟气随即流入燃气透平中膨胀做功,推动透平带动压气机叶轮一起旋转.加热后的高温燃气的做功能力显著提高,因此,透平在带动压气机的同时,还有余功作为燃气轮机的输出功输出. 由于燃气轮机的工质是高温烟气而不是水蒸气,故可省去锅炉、冷凝器、给水处理等大型设备.因此,燃气轮机电厂附属设备较少,系统简单,占地面积较少. 燃气轮机可分为重型燃气轮机、工业型燃气轮机和航改型燃气轮机三类.重型燃气轮机的零件较为厚重,大修周期长,寿命可在10万h以上,主要用于满足城市公用电网需求,例如日立的H25和H80系列燃气轮机、通用电气的F级燃气轮机、西门子的SGT-8000系列燃气轮机、三菱的M701系列燃气轮机和阿尔斯通的GT系列重型燃气轮机等.工业型燃气轮机的结构紧凑,所用材料一般较好,燃气轮机的效率较高,例如索拉的T130燃气轮机和西门子SGT-800燃气轮机,常用于热电联产工程.航改型燃气轮机是由航空发动机改装而成的燃气轮机,在航空领域运用较多,但也有应用于发电及相关工业领域,例如通用电气的 LM 系列航改型燃气轮机等.航改型燃气轮机的结构最紧凑,最轻巧,效率最高,但寿命较短[1-2]. 燃气轮机自上世纪30年代诞生以来发展迅速.当今国际上最新型的G型燃气轮机和H型燃气轮机,单机功率已达到292~334 MW,发电热效率已达到.其中,由G型燃气轮机组成的联合循环单机功率可达489 MW,发电热效率可达;由H型燃气轮机组成的联合循环机组的发电热效率可达60%[3-5].H型燃气轮机组成的联合循环机组是目前已掌握的热-功循环效率最高的大规模商业化发电方式.不仅如此,燃气轮机与以煤为燃料的蒸汽轮机相比,它具有重量轻、体积小、效率高、污染少、启停灵活等优点.燃气轮机发电机组能在无外界电源的情况下迅速启动,机动性好.在电网中用它带动尖峰负荷和作为紧急备用电源,还能携带中间负荷,能较好地保障电网的安全运行,所以得到广泛应用[6]. 国内外科技界与产业界已经认识到燃气轮机将是21世纪乃至更长时期内能源高效转换与洁净利用系统的核心动力装备. 1燃气轮机在热电联产工程中的应用方式 燃气轮机在热电联产工程中的应用形式主要有两种:一种是燃气轮机联合循环热电厂;另一种是燃气轮机简单循环热电厂. 燃气轮机联合循环热电厂由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机(背压式、抽背式或者抽凝式)和发电机共同组成.燃气轮机排出的做功后的高温烟气通过余热锅炉回收烟气中的热量而得到高温水蒸气,水蒸气注入蒸汽轮机发电.蒸汽轮机的排汽或者部分在蒸汽轮机中做功后的抽汽用于供热,形式有:燃气轮机、蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环;燃气轮机、蒸汽轮机推动各自的发电机的多轴联合循环.单轴的燃气轮机联合循环电厂规模较大,例如通用电气的9F系列机组.而多轴的联合循环机组常见于中小型的燃气轮机联合循环电厂.因此,对于电厂规模相对较小的热电联产工程来说,常选择多轴的燃气轮机联合循环机组. 燃气轮机简单循环热电厂由燃气轮机和余热锅炉组成.该类型燃气轮机热电厂不配置蒸汽轮机,通过余热锅炉直接对外供热.因此该类型燃气轮机热电厂发电热效率相对联合循环燃气轮机热电厂较低,约为30%~35%之间;热电比和供热成本的指标方面,简单循环燃气轮机热电厂也低于联合循环燃气轮机热电厂[7]. 由此可见,燃气轮机联合循环可大大提高发电厂整体发电热效率.即使只有燃气轮机和余热锅炉组成的不配置蒸汽轮机的简单循环燃气轮机发电厂,其发电效率也高于常规的小型燃煤热电厂. 2热电联产工程中燃气轮机机型选择 热电联产工程遵循“以热定电”原则,首先满足外界对蒸汽负荷的需求,一般对发电量的需求相对较少.因此,对于热电联产工程来说,大功率的重型燃气轮机使用相对较少,常配置一些中小型的燃气轮机. 世界主要的中小型燃气轮机有:索拉的T130燃气轮机;日立的H25和H80燃气轮机;通用电气的6F和LM系列的航改型燃气轮机;西门子的SGT-800燃气轮机.各机型的主要技术参数如表1(见下页)所示(表中数据来自各个燃气轮机厂家产品宣传手册,且会因计算的天然气热值等参数变化而发生微小的变化). 表1各中小型燃气轮机相关性能参数 Performance parameters of some gas turbines 表1中,H25,H80 和6F为重型燃气轮机;SGT-800和T130为工业型燃气轮机;LM6000为航改型燃气轮机.从表1可知,工业型和航改型燃气轮机单机发电热效率相对重型燃气轮机的单机发电效率明显更高,但燃气轮机的排烟温度相对较低.由于排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较少,因此对于整个联合循环热电厂,工业型和航改型燃气轮机联合循环热电厂的整体发电热效率反而低些[8-9].简单循环的燃气轮机热电厂若选择工业型燃气轮机及航改型燃气轮机,其热电厂发电热效率会较高. 对于配置蒸汽轮机的燃气轮机联合循环,重型燃气轮机因其排烟温度较工业型燃气轮机和航改型燃气轮机高,排到余热锅炉的高温烟气所包含的热量相对较多,余热锅炉产出的供蒸汽轮机发电用的高温高压的蒸汽也更多.因此,重型燃气轮机联合循环整体发电热效率比工业型燃气轮机和航改型燃气轮机联合循环的发电热效率高.燃气轮机联合循环热电厂中大多选择重型燃气轮机. 从能量的充分利用和逐级利用角度讲,相比于燃气轮机简单循环热电厂,燃气轮机联合循环热电厂更具有优势.目前我国燃气轮机热电联产工程中,大多选择重型燃气轮机组成的联合循环燃气轮机热电厂,如浙江省的某热电厂,采用6F级燃气轮机匹配余热锅炉和蒸汽轮机组成燃气轮机联合循环机组对外供热供电,燃气轮机联合循环热电厂整体发电热效率约60%. 但是对于某些对占地面积有严格要求的场合,如海上油气平台井等,一般可选择结构紧凑、效率高的工业型燃气轮机或者航改型燃气轮机机. 具体燃气轮机机型的选择可根据各工程的实际情况进行分析、计算、确定,如热电厂的对外供热参数和供热量、装机容量、机组数量、占地面积、整体热效率等. 3燃气轮机联合循环热电联产工程相对于常规火力发电热电联产的优势[10] 相对于常规燃煤的小型火力发电的热电联产电厂,燃气轮机联合循环热电厂的优势主要有: (1) 高效:燃气轮机联合循环的发电热效率已经达到甚至突破60%,这是一般常规火电机组无法比拟的,甚至高于目前最先进的超超临界机组而稳居各类火电机组之首. (2) 单位造价低:燃气轮机联合循环机组单位容量造价约400美元·kW-1,而常规火电机组造价为600~1 000美元·kW-1;若我国国产燃气轮机的制造加工水平进一步提升,燃气轮机联合循环机组单位容量造价还有非常大的下降空间. (3) 低排放:燃气轮机联合循环不排放SO2以及飞灰和灰渣;NOx的排放量也非常低,一般都可以达到 mg·m-3以下,甚至可以根据需要达到小于 mg·m-3的水平,CO2的排放量可以做到 mg·m-3;环保性能居于现有各种火电机组之上. (4) 节水:燃气轮机联合循环机组以燃气轮机发电为主,燃气轮机发电机功率占总容量的70%,联合循环机组所需用水量约为常规燃煤机组的1/3.这在某些缺水的地区显得尤为重要.若选择燃气轮机和余热锅炉配置的简单循环,整个电厂对机组冷却水量的需求相对于常规火电厂的冷却水量更是大幅度减少. (5) 省地:燃气轮机联合循环机组因附属设备较少,无需储煤场、输煤设施,占地面积仅为加脱硫装置的常规火电厂的1/3.这在城市边缘及城区的供热电厂显得尤为重要. (6) 建设工期短:燃气轮机联合循环机组最适合模块化设计,燃气轮机各部件模块可工厂化生产,运至现场吊装,因而大大缩短了燃气轮机电厂的建设工期. (7) 调峰性能好:通过余热锅炉的旁路烟囱,不运行蒸汽轮机及发电机组的情况下,一般在20 min 内就能达到燃气轮机及发电机组的100%负荷,而燃气轮机及其发电机组负荷占整个燃气轮机联合循环电厂额定负荷的70%左右,这保证了燃气轮机联合循环的良好调控性能,实现机组的日启夜停和调峰功能. (8) 操作运行和维护人员少:因为燃气轮机联合循环电厂自动化程度高,采用先进的控制系统,电厂对员工数量的需求大幅下降.一般情况下占同容量常规燃煤电厂人员的20%~25%就足够了. 4影响燃气轮机在热电联产工程中推广的主要因素 燃气轮机联合循环电厂在国外已经得到了普遍发展,近几年已占据美国电力市场的重要地位,欧洲的燃气轮机联合循环电厂也获得了长足的发展.目前我国燃气轮机联合循环电厂能否获得大力推广和发展,主要受制于如下三个因素: (1) 我国能提供多少天然气资源供燃气轮机发电工业使用;当前国内已有部分燃气轮机联合循环电厂因受制于燃料供应,每年运行的时间远远少于常规燃煤机组. 2012年,随着“西气东输”二线最后几条干线的建成投产,整个输气管道实现每年输气300亿m3.未来中国甚至有可能规划修建“四线”或者“五线”,进一步便于西部地区的天然气输送到东部地区开发利用. 另外,海上(东海、南海)天然气的开发、沿海港口城市液化天然气(LNG)的进口,也为联合循环发电扩充了气源供应条件.国内已经探明了华北、东北、西北三大煤层气资源储量,并将逐步开采. 随着天然气来源渠道的扩大,燃气轮机联合循环电厂的应用范围将大大突破西气东输管网和海上天然气所能影响的地区. (2) 如何合理确定天然气价格,使燃气轮机联合循环发电成本能够与严重污染的以煤为燃料的常规火电相竞争. 必须指出,天然气的价格对燃气轮机及联合循环的运行成本有着决定性的影响.在燃气轮机三项发电成本的组成中(设备折旧成本、机组运行维护成本、燃料成本),燃料成本的比例高达60%~65%,即使在天然气的产地,运输过程费用大为降低,天然气价格相对东南沿海地区更加便宜,其成本占燃气轮机发电成本的比例仍然是非常高的[4].在天然气价格居高不下的今天,燃料成本高已经成为制约燃气轮机发电大力推广的一个关键性因素. 当前,作为工业企业及城市基础设施的重要组成部分的许多中小型燃煤热电厂,通常地处城市之中或者城市郊区,因此不可避免地会对当地大气环境质量产生很大影响.中小型燃煤热电厂改造为燃气轮机联合循环热电厂,对当地环境质量的改善效果非常明显,也最容易得到人民群众的接受和支持. 热电厂的燃料从煤炭改造为天然气,虽然合理调整了能源结构,提高了能源利用效率,减少了煤炭运输环节的损失和浪费,但是对燃气轮机联合循环热电厂来说,燃料成本必然要增加,能源代价必然会提高,因此争取群众和企业的理解和参与,合理分担部分天然气成本因素,是解决天然气市场和成本关系的一条合理途径. 政府在制定燃气轮机联合循环热电厂上网电价和外供蒸汽价格时,应考虑到燃气轮机的环境效益,适当提高上网电价和外供蒸汽价格,这也是对天然气成本过高的一种消化. (3) 从长远的角度看,我国燃气轮机整体行业水平的提高是决定我国燃气轮机及联合循环电厂能否大力推广的一个重要因素. 燃气轮机的发展水平代表着一个国家的重大装备制造业的总体水平.当前我国的燃气轮机技术水平与世界先进水平之间的差距还很大,燃气轮机的核心部件依赖于进口,燃气轮机的每次大修花费很大.若某些燃气轮机的大修只能运回美国等发达国家进行,则其费用更大. 近年来,为了推动燃气轮机工业的发展,按照“市场换技术”的原则,我国对规划批量建设的燃气轮机发电站工程项目采取“打捆”式招标采购模式,由国外先进燃气轮机制造企业与国内制造企业相互结合组成联合体,进行燃气轮机联合循环电站工程项目的竞争投标,以吸收和引进国外先进技术.在这一过程中,我国同时引进了世界三大动力集团(通用电气、西门子、三菱)的F级重型燃气轮机.在实现燃气轮机设备制造本土化和国产燃气轮机技术开发方面都取得了良好的成果.在吸收和引进国外先进燃气轮机技术的基础上,逐步实现了燃气轮机联合循环电站设备研发和制造的国产化、本地化和知识产权自主化[11-12]. 2008年,我国具有完全自主知识产权的110 MW级R0110燃气轮机进行了点火及实验验证,其性能已经接近于目前国际上先进的F级燃气轮机,对我国的燃气轮机设计、制造和加工的整体水平是一个巨大的提升[13-14]. 目前,我国燃气轮机技术水平与国际先进水平之间的差距正在不断缩小,我国的燃气轮机自主研发、生产制造等方面取得了重大进展.2012年9月12日,上海市科委重大专项课题“高温合金叶片制造技术研究”通过专家验收,这标志着我国在燃气轮机核心部件国产化、自主化生产的道路上迈出了坚实的一步. 从制约燃气轮机联合循环电厂发展的三个因素及我国目前的相应情况可知,我国大力发展燃气轮机联合循环的条件已经具备,燃气轮机联合循环电厂的快速发展在近期将成为可能. 5总结 实现节能减排,提高能源利用率是我国能源结构调整的目标.随着我国天然气资源的开发、利用及液化天然气资源的引进,我国燃气轮机联合循环机组将不断增加.燃气轮机联合循环以其高效、清洁和灵活的特点,必将成为我国未来大力发展的电厂类型. 目前可用于热电联产的中小型燃气轮机容量和整个热电厂供热能力与我国广泛使用的蒸汽轮机热电机组的规格十分接近,因而可在不改变外部系统,不增加发电容量和不间断供热、发电的前提下,以较短的时间、较低的投资和较合理的电、热成本实现对热电厂以气代煤的改造.这也是燃气轮机联合循环热电厂可获得大力推广的现实条件. 总之,燃气轮机联合循环机组在我国电力工业中的作用将逐渐增强,发展燃气轮机联合循环热电厂任重而道远,但是前景是非常光明的. 参考文献: [1]李孝堂.燃气轮机的发展及中国的困局[J],航空发动机,2011,37(3):1-7. 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看要写哪方面的了。方案一:汽车轮胎市场方面一,轮胎市场的总体情况,汽车轮胎年产量及生产厂家分布区域;二,轮胎市场近些年的发展情况;三,轮胎市场自己的看法,日后的发展趋势;四,总结,轮胎市场概括。方案二:轮胎的生产工艺方面一,轮胎的结构构造和种类;二,不同结构轮胎的不同使用用途;三,重点说明其中之一的轮胎的生产工艺;四,可提及轮胎翻新方面的新方向的应用和发展状况;五,轮胎生产前景分析。
汽车检测与维修技术 浅谈汽车轮胎保养摘要汽车轮胎对行驶安全性起着十分重要的作用。 文中主要介绍了汽 车轮胎保养与维护的前提, 研究和论述了汽车轮胎保养的手段、 汽 车轮胎的正确维护方法及维修技巧。关键词:汽车; 轮胎; 磨损; 气压; 保养与维护 浅谈汽车轮胎保养一、引言轮胎是汽车行驶系的一个重要组成部件。 按其内空气压力的大小, 可分为高压胎、 低压胎和超低压胎;按其有无内胎,可分为有内胎轮胎 和无内胎轮胎;按胎体帘布层结构,分为斜交轮胎和子午线轮胎。 现代 汽车都采用充气式轮胎。 轮胎安装在轮毂上,直接与路面接触,其功能是支承汽车的质量、 承受路面传来的各种载荷的作用;与汽车悬架共同缓和汽车行驶中所 受到的冲击,并衰减由此而产生的振动,保证汽车有良好的乘坐舒适 性和行驶平顺性;保证车轮和路面有良好的附着性,提高汽车的动力 性、 制动性和通过性。由此可见,汽车轮胎对行驶安全性起着十分重 要的作用,对它进行合理使用、 正确维护及有技巧的维修和处理非常 必要。二、轮胎保养与维护的基本前提(一)按额定负荷均匀装载 按额定负荷均匀装载 荷均匀装摩擦力与轮胎负荷成正比,故超载使轮胎负荷加大,则轮胎磨损 也大,使轮胎行驶里程减少。 超载还会使胎侧曲挠变形增大,轮胎肩着 地,造成胎面边缘不均匀磨损;经常超载将造成轮胎的不正常磨损;前 轮定位角会随汽车超载的不同程度而变化,超载会使车轮内倾发生变 化, 改变转向轮外倾角, 破坏与转向轮前束的匹配关系,使车轮产生 侧滑,从而加剧轮胎的磨损。 当轮胎负荷超过 20%时,轮胎行驶里程将 降低 35%; 当轮胎负荷超过 50%时, 轮胎行驶里程将降低 59%。此外, 载荷过大时,轮胎产生剧烈的径向变形,使侧偏刚度下降、 侧偏角加大, 只要受到侧向力的作用,车轮跑偏程度就会加大,影响汽车的操纵稳 定性。(二)坚持中速行驶 超速行驶不但不利于安全行驶,而且由于轮胎线速度的提高和单 位时间内转动次数增加使胎内摩擦,轮胎与路面的摩擦加大, 随之产 生的热量增加,轮胎温度和气压升高,从而加速内外胎的磨损。 超速行 驶汽车转弯时,产生的离心力加大,引起汽车侧滑,加剧胎冠的磨损。 行驶条件越差,超速行驶时磨损越大。 试验表明,轮胎磨损与车速成正 比。 汽车以 60km/ h 的速度行驶时, 轮胎磨损为正常状态; 以 70km/ h 行驶时,轮胎磨损开始加剧,轮胎行驶里程与 60 km/ h 相比下降 30%; 当车速达到 100 km/ h 时,轮胎行驶里程将下降 70%。由此可见,车速 对轮胎寿命的影响是相当大的。 试验还表明, 汽车等速油耗在中速时 最低。因此,为了更加安全、 省油和延长轮胎使用寿命,必须坚持中 速行驶。(三)正确驾驶,减少或避免轮胎的不正常磨损 正确驾驶, 驾驶员技会影响轮胎的使用寿命, 正确的驾驶操作可减少或避 免轮胎的不正常磨损。 汽车急加速时,驱动轮局部胎面将会滑移,可能 产生胎面肩部片状磨损;汽车紧急制动出现车轮抱死状况时,轮胎在 路面上拖滑,坚硬的路面像锉刀一样使胎冠橡胶磨掉一层,在路面上 留下清晰的轮胎印迹,也会使轮胎表面产生局部片状磨损;汽车转弯 时,轮胎将产生横向变形,如果此时车速较高,会使轮胎产生较大的切 向变形,这种变形将造成局部胎面变形加大,甚至造成局部胎面滑移, 使胎面、胎侧严重磨损。三、汽车轮胎保养的手段——检查 汽车轮胎保养的手段——检查 —— 轮胎检查主要是检查轮胎磨损程度和气压。(一) 轮胎磨损程度的检查 通过对轮胎接地面的观察, 也能够判断出车辆四轮定位及悬架存 在的隐患。这需要比较细心察。一般来说,如果一条胎发现了问题, 那就需要认真地观察对称的另一条同轴胎, 甚至需要仔细查看另两条 异轴胎。图 1 表示了各种情况造成的轮胎磨损痕迹。如果发现了这种 痕迹,就可以根据痕迹的不同来判断车辆到底是哪里出了问题。 图1 A、表明轮胎气压经常较高或是经常遭遇较恶劣的行驶条件; B、表明悬架或四轮定位出现问题; C、表明气压常常太低,使两侧转向时接地的花纹有较大程度的磨损; 3 D、表明很可能是因为长期摆震或运转不平而造成的磨损; E、表明高速运转时的紧急强制动造成某一部位局部的磨损痕迹。 轮胎花纹对轮胎寿命影响很大。 最早的充气轮胎胎面是光滑和无 花纹的。随着汽车工业的发展,汽车的行驶速度越来越快,因此,也 就在汽车行驶的安全性及行驶性能上发生越来越多的问题。1904 年 德国大陆轮胎公司推出了第一个带有花纹的汽车轮胎。之后,轮胎的 花纹技术始终不断得在发展。今天,没有花纹的轮胎仅应用在摩托体 育运动中(赛车轮胎)。在发达国家,法律规定,行驶在公共道路上的 轮胎必须带有花纹。轮胎花纹最重要的功能是排水,排除雨天马路上 影响轮胎与路面接触的积水。在路面有水且汽车高速行驶情况下,轮 胎和路面接触面间会产生一个“水锲”而抬起轮胎,车辆将会失控。 即使轮胎有着足够深的花纹也无法排除上述极其危险的情况。 即使车 辆在低速情况下行驶,已经磨损了的轮胎将提高汽车出事故的可能 性,特别是当路面潮湿的情况下。轮胎花纹越浅,制动距离越长。 就轿车而言,当轮胎花纹深度磨损到 1.6 毫米时,刹车路程距 离几乎是新轮胎的一倍(新轮胎花纹深度约为 8 毫米)。 一条轮胎无论 是圆周方向还是整个胎面宽度方向必须都有花纹, 也就是不能出现局 部的花纹已经完全磨损。花纹的深度测量必须测主排水沟的深度。现 代化轮胎都有一个 TWI 标记。如果这个标记已被磨损,则必须更换轮 胎。 在大多数西欧国家,法律规定,轮胎花纹的深度必须深于 1.6 毫米。出于对驾驶员自身安全的慎重考虑,交通行家推荐,夏季轮胎 4 的花纹深度不应浅于 2 毫米;冬季轮胎的花纹深度不应浅于 4 毫米; 扁宽轮胎的花纹深度不应浅于 3 毫米。另外,轿车的四个车轮应使用 相同花纹的轮胎(冬夏季轮胎不能同时混用), 至少同一根轴上应该使 用相同的轮胎。 轮胎磨损过甚,花纹过浅是行车中重要的不安全因素。过度磨损 的轮胎,除容易爆破外,还会使汽车操纵稳定性变坏。 汽车在雨中高速 行驶时, 由于不能把水全部从轮胎下排出, 轮胎将会出现水滑现象, 致使汽车失控。花纹过浅, 水滑的倾向越严重。轮胎磨损程度的检查 包括:1、胎面花纹深度的检查。根据 GB7258- 1997 机动车运行安全技术条 件, 轿车轮胎胎冠上花纹磨损至花纹深度小于 1. 6 mm, 载荷汽车转 向轮胎胎冠上的花纹深度小于 3. 2 mm, 其余轮胎胎冠花纹深度小于 1. 6 mm 时, 应停止使用。胎面磨损标志位于胎面花纹沟底部, 当胎 面磨损到此处时,花纹沟断开,表明轮胎必须停止使用并送去翻新。 按 《轿车子午线轮胎》 (GB9743- 88)和 《载重汽车斜交轮胎》 (GB516- 89) 的规定,每个轮胎应周向等距离设置不少于 4 个磨损标志。2、轮胎异常磨损的检查。轮胎常见的异常磨损有胎肩或胎面中间磨 损、内侧或外侧磨损、前束和后束磨损( 羽状磨损)、前端和后端磨 损。 检查轮胎的异常磨损,可以发现故障的早期征兆和原因,以便及时 排除影响轮胎寿命的不良因素,防止轮胎早期磨损和损坏。(二)轮胎气压的检查 轮胎气压的检查对行车也非常重要。轮胎气压不足,会导致轮 胎过热,并因轮胎的接地面积不均匀而产生不均匀磨损或胎肩和胎侧 快速磨损, 缩短轮胎的使用寿命。同时会增加滚动阻力、加大油耗, 影响车辆的操控, 严重时还会引起交通事故。轮胎气压过高,则使车 身质量集中在胎面中心上,将导致胎面中心快速磨损,不但会缩短轮 胎的使用寿命,而且会降低车辆的舒适性。所以日常维护和各级维护 时,对轮胎气压的检查非常必要。轮胎气压可用气压表进行检查。不 同的车辆,轮胎的气压值可能不同, 检查时应参看相应车辆的维修手 册。一般桑塔纳 2000 轿车前轮的胎压为 0. 18 MPa、后轮的胎压为 0. 22 MPa,即平时所说的前轮 1. 8 个大气压、后轮 2. 2 个大气压。四、 轮胎的正确维护汽车使用过程中的维护应坚持以预防为主、制维护的原则,及时 发现和消除故障,防止轮胎不正常磨损。(一)确保轮胎气压正常1、 按照汽车使用说明书上规定的气压标准进行充气,绝对不要按轮胎 上标注的气压数值加气。2、检查轮胎气压是否符合实际要求, 尤其在进入高速公路和山区公 路行驶时更要注意。检查胎压时一定要使用经标定的轮胎气压值。3、 子午线轮胎要严格控制气压,因为同规格的子午线轮胎下沉量比斜 交胎大 1% ~ 3%, 如果气压使用不当,会引起轮胎急剧的不正常磨损。(二)安全操作,科学充气 安全操作,1、充气时,应将撬棒插入轮毂的孔中压住锁圈,尤其因无气行驶中锁 圈脱开锁定位置时更应注意,防止锁圈蹦出伤人。 另外,边充气边敲打 6 轮胎四周,并拿去锁圈,使其恢复原状, 回到锁定位置, 防止其蹦出 伤人。2、对于内胎轮胎的充气要注重科学性, 因为其密封性主要靠内压使 轮毂与胎圈张紧, 装胎充气时要比标准气压高 0. 2 MPa,但不能过高, 否则将造成轮辋损坏。待充至比标准气压高 0. 2 MPa 时,轮辋与胎圈 贴合密实后, 再放气直至标准气压。 无内胎轮胎每装一次, 需换上新 的 O 型圈( 使用前应将它放在植物油中侵泡片刻) 。(三)轮胎合理换位 轮胎使用过程中, 由于气压不正常、转向轮侧滑、前轮定位不正 常等原因, 轮胎磨损会不一致, 所以二级维护中应进行轮胎换位。1、按时换位可使轮胎磨损均匀, 约延长 20%的使用寿命。在路面拱 度较大的地区或夏季, 轮胎磨损差别较大,可适当增加换位次数。2、常用的轮胎换位方法有交叉换位法,循环换位法和单边换位法。3、轮胎换位后, 应按所换的胎位要求, 重新调整气压;并做好记录, 下次换位时仍要按上次选定的换位方法进行。(四)汽车轮胎的合理使用 汽车轮胎的合理使用方法:做好轮胎的养护,经常观察轮胎气压, 并检查胎侧和胎顶是否有裂口、胎面磨损状况等,及时养护和排除; 防止汽车超速行驶;防止胎压过高或过低;防止轮胎机械性损伤;正确 选用轮胎, 要选择近期生产的轮胎,选用同类型、同规格、同轮辋轮 胎,同一车轴要装同花纹、同结构及同层级、同速度级别的轮胎;汽车 下长坡时少制动;防止汽车超载和装载超偏;磨损至标志的轮胎应更 7 新;防止轮胎帘布层数级别与载重负荷不相符;防止选用不匹配的轮 胎与轮辋。五、 轮胎的正确维护(一)无千斤顶时的换轮胎技巧 汽车运行中,若轮胎损坏,在无千斤顶时可以用以下方法换轮胎:1、后轮外侧轮胎的更换。在拆轮胎前,先用木块或石、砖块垫在内侧 轮胎的前方, 然后开车, 使内侧轮胎压到垫块上面后停车。 再用其他 物件挤紧内侧轮胎的前后部位, 以防溜滑,然后拆卸外侧轮胎并进行 更换。2、前轮或后轮内侧轮胎的更换。将车开到坚硬的土路上,用木块或砖 块将前轴或后轴垫牢,在要更换的轮胎下挖坑, 然后进行轮胎更换。3、用木柱顶车架换轮胎。用粗细合适的木柱斜撑在要换轮胎一侧车 架的前端或后端, 然后开车使木柱将车顶起,待木柱直立并前后用石 块塞住车轮后,便可进行轮胎更换。(二)敲击胎侧检查轮胎内损伤的技巧 敲击胎侧, 若发出“啪啪”的响声,可能是胎体发生大脱空现象; 若 发出“笃笃”的响声,可能是胎体有小的脱空现象发生; 若发出带有 “喳喳”的“咚咚”响声,可能是由胎体发粘现象造成的; 若发出带 有“吱吱”的“咚咚”响声,可能是由于轮胎缓冲层出现折断现象引 起的; 若发出“咚咚”响声, 一般表明胎体良好,无大的损坏。(三)轮胎异常磨损的巧排除1、轮胎中央部分的早期磨损。主要原因是轮胎气压过高,可通过测量 8 和调整轮胎气压及进行轮胎换位来排除。2、轮胎两边磨损过大。主要原因是轮胎长期气压不足或车辆长期超 载运行, 可通过测量轮胎气压并调整至规定值和防止车辆超载来排 除。3、轮胎面锯齿状磨损。主要原因是前轮定位失准或前悬挂系统位置 失常、 有关球头松旷等。可通过调整前轮定位, 检查前悬挂系统和 调整球头销或更换来排除。4、轮胎一边磨损量过大。主要原因是转向轮外倾角不当。可通过修 理或更换车桥和悬架上的零件,并调整车轮外倾角和前束,使其匹配 来排除。 5、个别轮胎磨损过大。主要原因是个别车轮的悬架系统失常、支承 件弯曲或个别车轮不平衡。可通过检查磨损严重车轮的定位情况、独 立悬架弹簧和减振器的工作情况以及缩短轮胎换位周期来解决。6、轮胎斑秃形磨损。轮胎个别部位出现斑秃形严重磨损的原因是轮 胎平衡性差。若汽车运行中发现在某一特定速度车辆有轻微抖动,则 应对车轮进行平衡,以防轮胎产生斑秃形磨损。六、结语综上所述,汽车轮胎不仅影响整车动力性、经济性和轮胎使用寿 命, 而且直接影响汽车的操纵稳定性、汽车行驶方向的可控性,关系 到人的生命和财产安全。因此,要科学地按技术要求控制轮胎气压, 减少或避免轮胎异常磨损,合理维护和正确使用轮胎。9 致谢参考文献:、张红伟,王国林. 《汽车底盘构造及维修 》 高等教育出版社, 2004. 6、薛宏建,张全良. 《汽车运用维修与应急技巧》 北京机械工业出版社, 2005. 7、崔选盟 8、 GB7258- 1997 《汽车故障诊断技术》 人民交通出版社, 2005. 《机动车运行安全技术条件》. 11
我该如何检查轮胎磨耗情况? 轮胎在出现问题之前,通常会给驾驶者好长一段时间的预警,所以学会“解读”这些早期预警信号,可以杜绝许多磨耗问题,从而使轮胎的使用寿命延长几千公里。观察胎面花纹是否出现下列磨耗状况:1)单边磨耗,即一侧花纹较另一侧磨耗严重 羽状/锯齿状磨耗,即同侧花纹块出现高低不平 2)中心磨耗,即胎面中心花纹较两侧磨耗严重 3)畸形磨耗,即胎面出现规律性不均匀磨耗如有上述状况出现,应检查并调整轮胎的气压、定位或其它相关部件,并对轮胎进行调位。 常见轮胎故障 这里列举了一些关于轮胎磨耗的常见问题,如果您的轮胎出现类似问题,请点击症况,获取简要说明。 双侧胎肩磨耗:气压不足胎面中心磨耗:气压过高单边磨耗:定位不良同侧花纹块锯齿状磨耗:定位不良 胎面出现锯齿状或羽毛状磨耗了吗?这是由于胎面不均匀接地所致,通过前束或后束定位可以矫正。胎面杯状磨耗:相关配件磨损严重 双侧胎肩磨耗:气压不足 如果轮胎出现这种症况,则是气压不足所致。轮胎的天敌就是气压过低。气压不足将导致:轮胎过热,从而使胎面或帘布层脱层;胎面沟槽及胎肩龟裂,帘线断裂;胎肩部位快速磨耗及不规则磨耗;轮胎滚动阻力增加,油耗增大;胎唇与轮辋之间的异常摩擦,引起胎唇损伤;或者轮胎与轮辋脱离,甚至爆胎!请务必定期检查轮胎气压。轮胎的异常磨耗也可能是由于定位不良或机械故障引发的。 胎面中心磨耗:气压过高 轮胎如果气压过高,胎面中心则需要承受车辆的载重,造成胎面中心较两侧快速磨耗,这种不均匀磨耗降低了轮胎的正常使用寿命。气压过高将导致:轮胎受外力冲击时,容易产生外伤甚至爆破;胎面张力过大,造成胎面脱层及胎面沟底龟裂;轮胎抓地力减小,刹车性能降低;车辆悬挂系统容易损坏;车辆跳动,舒适性降低,驾驶疲劳。请务必定期检查轮胎气压。轮胎的异常磨耗也可能是由于定位不良或机械故障引发的。 胎面杯状磨耗:相关配件磨损严重 杯状磨耗(也称深坑状或沟槽状磨耗)最常见于前轮,当然后轮也可能出现。这表明车轮的平衡不良或车辆的悬架/转向装置磨损严重。
-4现代焊接2007年第11期总第59期he present situation for the application of the shipping welding technologyT1焊接技术对船舶建造重要性2我国船舶焊接技术的起步与发展焊接工作量占船体建造总工作量30%~40%,焊接成本占船体建造成本的30%~50%。同时,焊接技术能扩大造船总量、缩短造船周期、稳定焊接质量、提高经济效益、减轻劳动强度等。造船焊接技术起步于50年代手工电弧焊;50年代中期引进埋弧自动、半自动焊;50年代末期~70年代末,试验半自动CO焊、重力焊、下行焊、衬垫单面焊获得成功;80年代初,船总大力发展高效焊技术,成立高效焊接技术指导组,推广应用各种高效焊2江南造船(集团)有限公司焊接研究所所长倪慧锋船舶焊接技术应用现状高效化率表1船总船厂高效化率统计表年份002001200220032004CO气体保护焊埋弧自动焊船总船厂高效化率变化趋势接工艺。船舶焊接具有工件庞大、形状复杂、施工环境差等特点。主要有以下三种焊接方法:①埋弧自动焊:普通单、双丝埋弧焊、FCB法、RF法、FAB法;②CO气体保护焊:常规CO半自动焊、双丝自动焊(MAG)、自动角焊、CO气保护单面焊、CO气电垂直自动焊;③手工焊条焊:铁粉焊条焊、下行焊条焊、深熔焊条焊、重力焊、普通焊条焊。船总船厂高效化率统计表如表1所示。铜衬垫单面埋弧自动焊(FCB)原理:焊缝反面采用铜衬垫支撑,其上铺设衬垫焊剂,利用通气软管将铜垫板压紧在坡口背面,正面焊接,反面同时成形。应用:主要用于平面组装阶段的船底外板、舷侧外板、双层底板、顶板、甲板、隔板等的拼板对接焊。特点:双丝、三丝(多丝)焊,熔敷效率高;单面焊实现焊缝反面成形,节省工时;装配定位焊缝可在坡口内实施;坡口形状、焊接条件的波3我国船舶焊接三大主要方法2 22 2动允许范围广;长焊缝焊接需要大型门架结构支持;易产生热裂纹,特别是厚板终端裂纹。热固型焊剂衬垫单适用拼板平对接单面焊;反面成形依靠焊剂衬垫;可实现大线能量焊接表2 FCB、RF工艺比较不同点相同点FCB法错边、板厚差适应性低需要足够大且均匀压紧力反面必须采用铜衬垫支撑RF法错边、板厚差适应性强可依靠板列自重无需铜衬垫面埋弧焊(RF法)原理:一种单面自动埋弧焊方法,可以得到均匀的背面焊道。焊接只在正面一侧进行,背面是含有热硬化性树脂的衬垫焊剂,它的下部是装有底层焊剂的焊剂袋,再下部是通气软管,它们都被放置在衬垫外壳之内,依靠密封的通气软管将焊剂压紧在坡口背面。FCB、RF工艺比较如表2所示。焊剂石棉衬垫单面埋弧焊(FAB)原理:利用柔性衬垫材料装在坡口背面一侧,并用铝板和磁性压紧装置将其固定的单面埋弧焊。特点:具有良好柔性,对较大接头错边、变形、不等厚接头有好的适应性,使用操作灵活、方便。应用:平板及背面侧有曲率的对接焊,如弯曲外壳板、甲板、底板。适用于船体分段中合拢、船台(船坞)大合拢。 T排制作自动角焊。无需装配焊接;焊接速度快;焊接变形小。船体纵骨自动角焊。双丝双电弧;平直分段纵骨焊接;同时焊接4纵骨8条缝。简易CO自动角焊。专用自动焊2现代焊接2007年第11期总第59期X-5Analects第21届中国焊接博览会论文精选接小车,轻便、灵活、易携永久磁铁、导向机构,避免脱离焊接线,适用于长直焊缝,立角焊具有摆动功能,可以调整摆动速度、摆动幅度、中心位置与左右停留时间,焊缝两端需要补焊。 CO垂直气电自动焊原理:焊接时采用CO专用药芯焊丝,焊缝正面通过水冷铜滑块强制成形,反面借助于衬垫也同时成形的一种高效焊接方法。特点与应用:高熔敷效率,生产效率比手工焊提高5~7倍;焊丝伸出长度控制在恒定值,适应变化的焊接条件;单道焊可焊接最大板厚32mm;坡口间隙必须严格控制;用于船台(船坞)大合拢垂直对接缝,如船体外侧壳板、隔板。双丝MAG焊。双电极双摆动CO气体保护单面焊双面成形,无间隙装配,可在坡口内侧定位焊,坡口背面敷粘贴型陶瓷衬垫,送丝机和丝盘与焊机一体化,可进行长拼缝连续焊,22mm板厚拼接可一次焊接完成,焊接效率是普通CO焊的8倍,适用大合拢主甲板、内底板对接,中合拢平板对接。普通CO气保护单面焊。船厂应用最广泛的焊接工艺,设备投资少,高效且工艺实施方便,打底焊第一道焊接是关键,可在平、立、横多个位置施焊。焊条高效化。重力焊:平直角焊缝,一人可同时操作多台;铁粉焊条:药皮中加入铁粉,提高熔敷效率;下行焊条:改变药皮渣系,提高电弧吹力、熔渣凝固点温度;深熔焊条:可焊透板厚12mm以下对接焊缝。搅拌摩擦焊(FSW)1991年,由英国焊接研究所(TheWelding Institute-TWI)发明。焊接过程属于固相焊接,核心技术是搅拌头,焊接工艺参数包括搅拌头旋转速度、焊接速度、倾斜角度、焊接压力。高质量焊接接头,无裂纹、夹杂、气孔等缺陷,焊接变形小,无需焊接材料,焊前工件表面清理要求低,焊接过程中无飞溅、烟尘、噪音等环境污染。适用制造大型船舶铝合金结构件,挪威、日本、澳大利亚等国的船舶制造公司生产预成形结构件(一般为板材或挤压型材),使船舶制造由零件的制造装配转变为船舶甲板以及壳体的预成型结构件的装配。单道焊接铝合金厚度达100mm,双道焊接达180mm。激光复合焊(Laser-Hybrid)激光+常规MIG或MAG焊,与单纯激光焊比较有许多优点:可有效利用激光能量,电弧先将母材熔化,提高激光吸收率。增加熔深,利用激光束作用于电弧形成的熔池底部,进一步提高焊接熔深。稳定电弧,激光使气体电离产生等离子体,有助于电弧稳定。降低焊缝装配精度,装配间隙由增大至1mm。船舶建造的激光焊大部分采用大功率CO激光器,主要用于大型豪华邮轮、高速滚装/客滚船、军用舰艇等高附加值的军民用舰船薄板及合金材料焊接,可以保证船体结构轻盈,焊缝性能好,表面成形美观,构件不变形。应用船厂:德国Meyer(玛亚)船厂、Blohm+Voss(博隆·福斯)船厂、丹麦Odense(欧登塞)船厂、德国Kv-aerner Warnow(克瓦尔纳·瓦诺)船厂。焊接机器人计算机技术、自动控制技术、气保护焊接技术的完美结合,适用于船舶构件批量化、小型化焊接生产以及狭窄舱室短焊缝全位置焊接。有固定机械臂式焊接机器人、可移动便携式离线编程焊接机器人。上世纪90年代初,日本船厂已开始使用焊接机器人,随后又研制出自动切割机器人。2003年,韩国现代重工研发出5种获得国际认证的焊接机器人,用于造船焊接。具有焊接重现性好,环境适应性强、智能化程度高的优点。船舶行业发展需求。造船总量不断上升,2015年预计可突破3000万吨;船舶大型化,船型多样化;进一步提高船舶市场国际竞争力。船舶焊接技术发展方向。CO气保护焊自动化程度不断提高,应用范围扩大;手工焊条焊应用逐步减少,焊接机器人(智能化焊接系统)尝试应用;焊接设备趋向低能耗,高负载持续率,数字化。船舶焊接中存在的问题。造船模式相对落后;大型焊接系统国产化率低;高性能焊接材料依赖进口;国产船用钢板大线能量焊接适应性;焊接技术人员流失严重,工艺开发能力不足;生产组织管理不够完善;工艺研究成果转化为生产应用比率不高。22222224国外船舶焊接先进技术5国内船舶行业焊接技术发展趋势
在当今技术型社会发展中,电焊焊接技术在一些行业中的应用十分的广泛。我整理了电焊焊接技术论文,欢迎阅读!
摘要:在当今社会发展中,电焊焊接技术的应用非常的广泛,无论是在建筑工程项目中还是在工业生产当中,都极为常见,同时也它促使了各种不同类型和种类的电焊机具的优化和更新。基于这种社会背景下,做好电焊焊接技术研究深受社会各界人士重视,也是未来生产领域关注的核心内容。
关键词:焊接;金属;技术 焊接检测
1 焊接技术概论
焊接过程的物理本质
焊接是两种或两种以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散连接成一体的工艺过程.促使原子和分子之间产生结合和扩散的 方法 是加热或加压,或同时加热又加压。
焊接的分类
金属的焊接,按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。
熔焊是在焊接过程中将工件接口加热至熔化状态,不加压力完成焊接的方法。熔焊时,热源将待焊两工件接口处迅速加热熔化,形成熔池。熔池随热源向前移动,冷却后形成连续焊缝而将两工件连接成为一体。在熔焊过程中,如果大气与高温的熔池直接接触,大气中的氧就会氧化金属和各种合金元素。大气中的氮、水蒸汽等进入熔池,还会在随后冷却过程中在焊缝中形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷,恶化焊缝的质量和性能。为了提高焊接质量,人们研究出了各种保护方法。例如,气体保护电弧焊就是用氩、二氧化碳等气体隔绝大气,以保护焊接时的电弧和熔池率;又如钢材焊接时,在焊条药皮中加入对氧亲和力大的钛铁粉进行脱氧,就可以保护焊条中有益元素锰、硅等免于氧化而进入熔池,冷却后获得优质焊缝。
压焊是在加压条件下,使两工件在固态下实现原子间结合,又称固态焊接。常用的压焊工艺是电阻对焊,当电流通过两工件的连接端时,该处因电阻很大而温度上升,当加热至塑性状态时,在轴向压力作用下连接成为一体。各种压焊方法的共同特点是在焊接过程中施加压力而不加填充材料。多数压焊方法如扩散焊、高频焊、冷压焊等都没有熔化过程,因而没有象熔焊那样的有益合金元素烧损,和有害元素侵入焊缝的问题,从而简化了焊接过程,也改善了焊接安全卫生条件。
钎焊是使用比工件熔点低的金属材料作钎料,将工件和钎料加热到高于钎料熔点、低于工件熔点的温度,利用液态钎料润湿工件,填充接口间隙并与工件实现原子间的相互扩散,从而实现焊接的方法。
焊接时形成的连接两个被连接体的接缝称为焊缝。焊缝的两侧在焊接时会受到焊接热作用,而发生组织和性能变化,这一区域被称为热影响区。焊接时因工件材料焊接材料、焊接电流等不同,焊后在焊缝和热影响区可能产生过热、脆化、淬硬或软化现象,也使焊件性能下降,恶化焊接性。这就需要调整焊接条件,焊前对焊件接口处预热、焊时保温和焊后热处理可以改善焊件的焊接质量。另外,焊接是一个局部的迅速加热和冷却过程,焊接区由于受到四周工件本体的拘束而不能自由膨胀和收缩,冷却后在焊件中便产生焊接应力和变形。重要产品焊后都需要消除焊接应力,矫正焊接变形。
现代焊接技术已能焊出无内外缺陷的、机械性能等于甚至高于被连接体的焊缝。被焊接体在空间的相互位置称为焊接接头,接头处的强度除受焊缝质量影响外,还与其几何形状、尺寸、受力情况和工作条件等有关。接头的基本形式有对接、搭接、丁字接(正交接)和角接等。对接接头焊缝的横截面形状,决定于被焊接体在焊接前的厚度和两接边的坡口形式。焊接较厚的钢板时,为了焊透而在接边处开出各种形状的坡口,以便较容易地送入焊条或焊丝。坡口形式有单面施焊的坡口和两面施焊的坡口。选择坡口形式时,除保证焊透外还应考虑施焊方便,填充金属量少,焊接变形小和坡口加工费用低等因素。厚度不同的两块钢板对接时,为避免截面急剧变化引起严重的应力集中,常把较厚的板边逐渐削薄,达到两接边处等厚。对接接头的静强度和疲劳强度比其他接头高。在交变、冲击载荷下或在低温高压容器中工作的联接,常优先采用对接接头的焊接。
搭接接头的焊前准备工作简单,装配方便,焊接变形和残余应力较小,因而在工地安装接头和不重要的结构上时常采用。一般来说,搭接接头不适于在交变载荷、腐蚀介质、高温或低温等条件下工作。采用丁字接头和角接头通常是由于结构上的需要。丁字接头上未焊透的角焊缝工作特点与搭接接头的角焊缝相似。当焊缝与外力方向垂直时便成为正面角焊缝,这时焊缝表面形状会引起不同程度的应力集中;焊透的角焊缝受力情况与对接接头相似。角接头承载能力低,一般不单独使用,只有在焊透时,或在内外均有角焊缝时才有所改善,多用于封闭形结构的拐角处。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。采用焊接工艺能有效利用材料,焊接结构可以在不同部位采用不同性能的材料,充分发挥各种材料的特长,达到经济、优质。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。
未来的焊接工艺,一方面要研制新的焊接方法、焊接设备和焊接材料,以进一步提高焊接质量和安全可靠性,如改进现有电弧、等离子弧、电子束、激光等焊接能源;运用电子技术和控制技术,改善电弧的工艺性能,研制可靠轻巧的电弧跟踪方法。另一方面要提高焊接机械化和自动化水平,如焊机实现程序控制、数字控制;研制从准备工序、焊接到质量监控全部过程自动化的专用焊机;在自动焊接生产线上,推广、扩大数控的焊接机械手和焊接机器人,可以提高焊接生产水平,改善焊接卫生安全条件。
2 焊接检测
焊接缺陷:焊接检测目的是发现焊接缺陷。焊接缺陷是指焊接接头中的不连续性、不均匀性以及 其它 各种不完整性,有时也叫焊接欠缺。我们介绍焊接缺陷几种常见的形式、形成原因和应对方法:
焊接变形和焊接应力。焊接接头局部位置加热与冷却是不均匀的,局部位置的各部分金属处于从液态→塑性状态→弹性状态的不同状态,并随着热源和温度的变化而发生变化,因而在焊接过程中产生了焊接变形和焊接应力。焊件降温到室温时留存在焊件中的变形和应力一般称为焊接残余变形和焊接残余应力。焊接变形会降低组装件装配质量、造成焊接错边、降低接头性能和结构承载能力,易产生附加应力,增加制造成本。其应对 措施 为合理设计、减少焊缝数量及尺寸、预留收缩量、反向变形、刚性固定等。焊接应力会降低结构强度、稳定性、疲劳强度,增加构件脆性断裂概率,减少焊接应力一般的方法有合理设计、减少焊缝尺寸和长度、避免焊缝过分集中、采用刚性较小的接头形式、缩小焊接区与结构整体的温差、采用合理的焊接顺序和方向等等。
气孔。在焊接区中分别来自焊接材料、空气、焊丝和母材表面杂质和高温蒸发形成的各种CO、CO2、H2、O2、N2气体未完全逸出,在金属凝固前残存于焊缝中形成了气孔。它会降低塑性和强度、减少焊缝有效截面积,引起泄漏,可以采取封闭焊接场所防止穿堂风、烘干焊条、清洁波口两侧、控制氩气流量、选择设备性能稳定且标定合格的焊接设备等措施来进行防治。
结束语
作为一种工业技术,焊接的出现迎合了金属艺术发展对新工艺手段的需要。而在另一方面,金属在焊接热量作用下所产生的独特美妙的变化也满足了金属艺术对新的艺术表现语言的需求。在今天的金属艺术创作中,焊接可以而且正在被作为一种独特的艺术表现语言而着力加以表现。
摘要:垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺,具有焊接效率高,焊接热源集中等特点,是一种更加先进的焊接工艺 由于垂直气电焊焊接线能量大,因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时,对钢材品质有更高的要求,具有巨大的发展空间钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点,采用垂直气电焊技术冲击性能更好,并且更加稳定,焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低,适合在垂直气电焊工艺中使用。
关键词:垂直气 电焊 技术
垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺,具有焊接效率高,焊接热源集中等特点,是一种更加先进的焊接工艺 由于垂直气电焊焊接线能量大,因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时,对钢材品质有更高的要求,具有巨大的发展空间钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点,采用垂直气电焊技术冲击性能更好,并且更加稳定,焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低,适合在垂直气电焊工艺中使用。
1.垂直气电焊工艺
垂直气电焊技术简介
垂直气电焊设备主要由机头和靠永久磁铁吸附于钢板上并带齿条的铝合金导轨、水冷循环装置、半自动CO2焊接电源和送丝机构组成。焊枪和铜滑块装在小车上,沿着由磁性固定在钢板上的齿条导轨垂直向上运行,其正面用通水冷却的铜滑块,背面用固定的通水冷却铜衬垫或陶瓷衬垫,正反面强迫一次成形,可焊接板厚9-22mm。
垂直气电焊技术是一种大热输入的高效焊接工艺,具有焊接效率高,焊接热源集中等特点,可实现自动化焊接。与传统焊接工艺如埋弧自动焊手工电弧焊等相比,其焊接热源更加集中,焊接线能量比传统焊接工艺更大,是一种更加先进的焊接工艺。
由于垂直气电焊焊接线能量是传统焊接工艺的3~4倍,目前普通正火钢或轧制钢,采用垂直气电焊工艺会使得焊接接头脆化,降低接头的弹塑性,因此在应用垂直气电焊等大热输出焊接工艺时,对钢材品质有更高的要求。
垂直气电焊焊接设备主要由以下几部分组成:带齿条的靠永磁铁吸附在钢板上的铝合金导轨;机头;送丝机构;CO2半自动焊接电源;水冷循环装置;机头垂直气电焊工艺操作
影响垂直气电焊焊接性能的因素
焊前准备和焊接操作
焊前应首先检查全套设备的运行状况,若焊接时中途熄弧,必须对接头进行彻底修补。为保证随机头一起上升的铜滑块顺利畅通,板边差应控制在2mm以内,坡口两侧40mm范围内高出钢板表面的横向焊缝、增强高和马脚均须铲平,还应清除铁锈、水分、油污等,以免影响焊接质量。反面的衬垫应对中并贴紧钢板。为控制钢板在大线能量焊接状态下的焊接变形及装配间隙的收缩,装配马应保证一定的高度和宽度,装配马间距应在300-400mm范围内。
坡口角度和间隙
坡口角度的控制应随板厚而定,为了使坡口宽度与正面铜滑块的槽宽相适应,板厚增加,坡口角度应相对减小,20-25mm板厚的坡口角一般为35°-40°。间隙根据反面衬垫槽宽一般控制在(6±2)mm。间隙或坡口过小,不仅反面焊缝成形差,而且焊缝成形系数不良,影响接头性能。间隙或坡口过大,均会造成焊缝填充量的增多,焊接速度减慢,线能量增大,从而影响接头冲击韧性。
焊接电流和焊接电压
垂直气电焊采用焊材直径为φ16mm的药芯焊丝,且正反面焊缝一次成形,因此焊接规范比较大。根据不同板厚,焊接电流一般应控制在340-380A,过小会造成熔合不良,过大会导致电弧不稳。焊接电压过小,焊接过程中飞溅增多,且熔宽太窄,造成正面焊缝未熔合,若电压太大,易造成咬边。不同的药芯焊丝,因熔敷率不同,电流电压的匹配性也存在差异,应适当调整。
2.垂直气电焊技术在油田的应用
垂直气电焊技术在油田应用性能
随着钻采技术的不断发展,钻采设备的不断更新,对连续油管 高压喷射管滤砂管等钻采工具的焊接工艺有了新的要求,石油行业应用垂直自动气电焊技术,能够提高钻采设备的焊接质量和焊接效率,具有巨大的发展空间。
垂直气电焊的性能影响因素主要有:
电焊丝的伸出长度
垂直气电焊的机头上升的速度是依靠焊丝伸出长度来控制的,因此焊丝的伸出长度在固定焊枪位置的条件下就决定着熔池在焊接过程中的高低焊丝伸出过长会导致焊接性能下降,接头抗冲击韧性下降,甚至焊穿钢材;焊丝伸出过短会导致滑块气口堵塞甚至造成导电嘴短路适合的焊丝伸出长度应该在30~55mm的范围内。
焊接电压和电流
由于垂直气电焊正反面焊缝一次成型,其焊丝为直径药芯焊丝,因而其采用较大的焊接规范 焊接电流根据钢材厚度不同在340~380A之间适当选择,电压与电流之间应合理匹配。
焊丝摆动和焊丝停留时间
对于厚度不同的钢材应有不同的摆动和停留时间,摆动幅度和停留时间视电弧位置而定 合理的摆动和停留能够有利于焊接性能的提高钢材特性焊接接头的焊接性能主要由钢材的性能而定。
不同钢材的垂直气电焊焊接效果
采用垂直气电焊技术,对国产正火钢、国产TMCP钢进行垂直气电焊实验,钢较正火钢相比,其冲击性能更好,并且更加稳定,焊接质量好而且对大热输入的敏感性比较低具有低温高韧性的特点,适合在垂直气电焊工艺中使用。
3.结论
垂直气电焊是一种可实现自动化的大热输入的高效焊接工艺,是比传统埋弧自动焊手工电弧焊焊接热源更集中,焊接线能量更大,更加高效的先进工艺本文通过研究石油行业垂直自动气电焊的应用,分析其影响因素,同时分析不同钢材的垂直气电焊焊接情况,进一步指出TMCP钢因其具有热敏性小且低温高韧性的特点,适合在垂直气电焊工艺中使用。
参考文献
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锅炉、压力容器和管道焊接自动化的新发展 在我国锅炉、压力容器和管道制造行业中,各大中型企业的焊接机械化和自动化程度相对较高,像哈锅,上锅这样的企业已达到80%以上。不过,在国际上对焊接机械化和自动化作了重新定义。焊接机械化是指焊接机头的运动和焊丝的给送由机械完成,焊接过程中焊头相对于接缝中心位置和焊丝离焊缝表面的距离仍须由焊接操作工监视和手工调整。焊接自动化是指焊接过程自启动至结束全部由焊机的执行自动完成。无需操作工作任何调整,即焊接过程中焊头的位置的修正和各焊接参数的调整是通过焊机的自适应控制系统实现的。而自适应控制系统通常由高灵敏传感器,人工智能软件、信息处理器和快速反应的精密执行机构等组成。按照上述标准来衡量,我国锅炉,压力容器和管道焊接的自动化率是相当低的。极大多数仅实现了焊接生产的机械化。因此,为加速本行业焊接生产现代化的进程,增强企业的核心竞争力,应尽快提高焊接自动化的程度。按照当前中央提出的“以人为本”的理念。焊接自动化具有更深刻的意义。它不仅仅是提高了焊接生产率和稳定了焊接质量,而更重要的是使焊工远离了有害的工作环境,减轻或消除了职业病的危害。 以下列举几个在压力容器和管道制造中已得到实际应用现代化自动焊接装备实例。以说明其基本结构和功能以及在焊接生产中所发挥的作用。 1 厚壁压力容器对接接头的全自动焊接装备 德国Babcock-Borsig公司与瑞典ESAB公司合作于1997年开发了一台大型龙门式全自动自适应控制埋弧装备。专用于、厚壁容器筒体纵缝和环缝的焊接。自1998年正式投运至今使用状况良好,为了型厚壁容器对接缝的自动埋弧焊开创了成功的先例。 该装备配置了串列电弧双丝埋弧焊焊头,由计算机软件控制的ABW系统(Adaptive Batt Welding)和激光图像传感器。 在焊接过程中激光图像传感器连续测定接头的外形尺寸,测量数据通过计算机由智能软件快速处理,并确定所要求的焊接参数和焊头位置。也就是说每焊道的尺寸和焊道的排列是由系统的软件以自适应的方式控制的。 系统软件可调整每一填充焊道的4个焊接参数:焊接速度,焊接电流,焊道的排列和各填充层和盖面层的焊道数。因此,该系统可使实时焊接参数自动适应接头整个长度上横截面和几何尺寸的偏差。焊接速度是控制不同区域内的熔敷金属量,而焊接电流是控制焊道的高度和熔敷金属量。焊道的排列是决定每层焊道间的搭接量。每层的焊道数则取决于每层的坡口宽度。该设备的主控制器和监视器以PC机为基础。 多年的使用经验表明,该装备不仅大大提高厚壁容器的焊接生产率,而且确保形成无缺陷的厚壁焊缝,同时显著降低了焊工劳动强度,改善了工作环境。 2 厚壁管件全自动多站焊接装置 火力和核电站的主蒸汽管道,其壁厚已超过100mm,焊接工作量相当大,迫切需要实现焊接生产的全自动化,以提高生产率。每个焊接工作站由焊接操作机,翻转机构,滚轮架,夹紧装置和焊接机头及焊接电源等组成。所有的焊接工作站由中央控制器集成控制。适用的管径范围为139~558 mm,壁厚18~100 mm.管件长度大于1800 mm.可全自动焊接直管对接,直管与弯管接头,直管与法兰以及直管与端盖对接接头。焊接方法采用窄坡口热丝TIG焊。 在该自适应控制系统中,采用黑白摄像机检测坡口边缘的位置。采用彩色摄像机监控电弧和填充丝的位置。通过检则焊丝加热电流控制填充丝的垂直方向的位置。这种控制方法是利用黑白摄像机的图像,经过计算机图像处理,确定内外边缘的照度差。当焊接条件变化时,系统将自动调整摄相机快门的曝光时间。以达到给定的照度,使焊枪始终保持在焊接开始时调整好的位置。壁厚管件全自动多焊接装置基本上实现了焊接作业无人操作。只需要一名操作人员在主控制室内设置管件的原始条件并在焊接过程中进行监控。这种全自动焊接装置已在日本三菱重工公司投入生产试用。 3 大直径管对接全位置自TIG焊机 大直径管对接的全位置TIG焊是一项难度很大的焊接作业,培养一名技能高度熟练的焊工需要耗费大量的人力和物力,而且产品的焊接质量还取决于焊工自身多年积累的生产经验。为了克服对焊工技能的依赖性,消除人为因素对产品焊接质量的不利影响,产生了开发模拟高级熟练焊工的智能和操作要领的全自动焊管机的想法。 该自动焊管机可用于直径165—1000mm,壁厚— mm的不锈钢管环缝的全位置焊,并采用窄间隙填丝TIG焊(单层单道焊工艺)。焊机的自动控制系统采用了视觉和听觉传感器,由计算机程序控制执行机构,模仿熟练焊工的反应和动作。 自适应控制和质量监控系统的作用原理为,自适应控制主要是通过视觉传感器实时检测的信息和计算机图像处理,按模糊逻辑规则,实时控制钨极相对于坡口边缘的位置,填充焊丝相对于钨极的位置以及决定焊接熔池尺寸的焊接参数。而焊缝质量的监控系统则按照激光视频传感器,听觉传感器和电流传感器的信息实时修正焊接熔池尺寸,焊道形状,钨极尖端的形状,电弧燃烧的稳定性和焊接电流,以保证焊缝质量的一致性。 在自适应控制系统中,安装在焊枪前侧的视觉传感器(摄像机)起主要作用,将所摄取的对接区图像输入到计算机,根据计算机软件图像处理结果,可以定量检测钨极相对于坡口边缘的位置,填充焊丝相对于钨极的横向位移,以及焊接熔池的尺寸及钨极的损耗。 激光视频传感器是由摄像机和激光聚光灯组成,安装在焊枪的后侧。所形成的图像可用来测定焊道边缘的润温角,即焊道表面与坡口侧壁之间的角度。控制系统根据这些信息,对焊接参数进行自适应控制。 自适应计算方法的工原理如下。焊接过程中,为调整钨极的位置,引用了模糊逻辑理论,即所谓奇数理论。当前节距内钨极位置的修正速度是按所测定的钨极位移量和前一节距内的修正速度计算的,以此来保证修正精度。 上述大直径管全自动全位置焊管机已在电站锅炉安装工程中得到实际的应用,取得了令人满意的效果。