負壓風(fēng)機_大型高爐鼓風(fēng)機組風(fēng)機的國內(nèi)外發(fā)展史-化工設(shè)備知識機械
風(fēng)機的國內(nèi)外發(fā)展史-化工設(shè)備知識 |
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顧名思義,風(fēng)機也就是造風(fēng)、送風(fēng)的機械。風(fēng)有自然風(fēng)和機造風(fēng)之別。前者的能量和威力很大很大。 18世紀初,在歐洲發(fā)生過一次大風(fēng),曾將25萬株樹連根拔了出來,這次大風(fēng)在幾秒鐘內(nèi)發(fā)出的功率,超過了735萬千瓦之多。1978年4月10日,在中國新疆哈密西部的紅柳車站,一陣大風(fēng)使三節(jié)重4.4萬公斤的貨車,在一聲巨響中,象玩具似的翻下了路基。至于沿海地區(qū)年年發(fā)生的臺風(fēng),它的威力和給人們造成的傷害就更大了。自然風(fēng)是 大氣層中空氣對流的一種自然現(xiàn)象,也就是 由于空氣的溫度和密度發(fā)生了變化,而產(chǎn)生壓力差別,即是壓力高的空氣向低壓力區(qū)域流動而來的。風(fēng)里含有一種能量,叫做“風(fēng)能”。風(fēng)能和天然氣、石油、煤炭、水力、海洋能、太陽能、地?zé)嵋粯樱彩悄茉粗械囊粋分支。衡量風(fēng)能大小的尺子是“風(fēng)壓”,風(fēng)壓的大小與風(fēng)速的平方成正比,風(fēng)速大,風(fēng)壓亦大,風(fēng)速小,風(fēng)壓亦小。英國人蒲福于 1905年,以風(fēng)速的大小做尺子,把“風(fēng)”分成以0~12級的13個等級,稱為“蒲福風(fēng)級”,每個風(fēng)級取有名字從低到高,即:靜風(fēng)、軟風(fēng)、輕風(fēng)、微風(fēng)、和風(fēng)、勁風(fēng)、強風(fēng)、大風(fēng)、烈風(fēng)、狂風(fēng)、暴風(fēng)、颶風(fēng)。該風(fēng)力等級很方便人們識別風(fēng)的大小,靜風(fēng)的風(fēng)速低于0.2m/s,颶風(fēng)的風(fēng)速在32.7~36.9m/s,這級風(fēng)有著非常大的摧毀力。1946年以來,風(fēng)力等級又增加到18個等級、從13~17級的風(fēng)速是可以用儀器測量時才用之。17級的風(fēng)速為36.1~61.2m/s。對于風(fēng)機來說,只要測出它的風(fēng)速是多少,就可知道這個風(fēng)機能造出幾級風(fēng)了。 一般三級自然風(fēng)就可推動風(fēng)車發(fā)出電來?茖W(xué)家預(yù)測了一個數(shù)字:地球表面上所接受的太陽能中大約有1.5%~2.5%變成為大氣層中的風(fēng)力,在整個大氣層中的總風(fēng)力約為3億億kw,即全年大約有26萬億億kw?h的能量?梢杂脕戆l(fā)電的風(fēng)能又至少有10~100億kw之多,比全世界可利用的水力發(fā)電資源還要大出4倍;全世界每年燃燒煤所獲得的能量,也只有風(fēng)力在年內(nèi)所提供能量的三千分之一。 那么,機造風(fēng)的能力又如何呢 ?這就是本文要談的中心內(nèi)容。至于造風(fēng)的風(fēng)機又是怎樣產(chǎn)出和發(fā)展的呢?下面就來追蹤溯源。 (一)風(fēng)機鼻祖出神州 在我國古代也就是在商代、西周之前,就發(fā)明了一種強制送風(fēng)的工具,名叫鼓風(fēng)器,主要用于冶鑄業(yè)。4800年以前,我國就能制造青銅器 ―― 銅刀;商代早期的銅爵,有的壁厚僅2mm;商代中期已使用錫青銅和鉛青銅兩種合金,能鑄造重80kg的大鼎.商代后期,青銅冶鑄業(yè)臻于鼎盛.我國早在春秋時代就已發(fā)明了鑄鐵技術(shù)。公元前14至前l(fā)l世紀的殷代時期,已開始運用了退火處理的熱處理技術(shù)。在商代中朝,公元前14世紀,我國用隕鐵制造武器,已采用了加熱鍛造工藝,所有這些工藝技術(shù)的發(fā)明、創(chuàng)造和用之于生產(chǎn),都和送風(fēng)工具鼓風(fēng)器分不開的。 洛陽出土的西周鑄爐壁殘塊上已發(fā)現(xiàn)有通風(fēng)口,依時代不同,鼓風(fēng)器的部件結(jié)構(gòu)也不盡相同。早期是用牛皮或馬皮制成的一種皮囊,古時稱之為橐。外接風(fēng)管,利用皮囊的脹縮來實現(xiàn)鼓風(fēng)。最初是單囊作業(yè),在山東滕縣出土的漢代冶鐵畫像中可看出它的操作情形。 在戰(zhàn)國時期或者更早些時,我國出現(xiàn)了多橐并聯(lián)或串聯(lián)的裝置,通風(fēng)降溫設(shè)備生產(chǎn)廠,漢代稱之為“排橐”。北寧時期又發(fā)明了木風(fēng)扇。從元代王禎于1313年所著《農(nóng)書》中的臥式水排圖和《熬波圖》來看,它的外形好像一個木箱,是利甩箱蓋啟閉來實現(xiàn)鼓風(fēng)的。 在1634年明代宋應(yīng)星著的古代科技名著《天工開物》中記載有木風(fēng)箱,它是古老的活塞式鼓風(fēng)器,一直沿用至今,可稱之為現(xiàn)代往復(fù)式壓縮機的鼻祖。木風(fēng)箱兩端各設(shè)有一個進風(fēng)口,口上設(shè)有活瓣。箱側(cè)設(shè)有一風(fēng)道,風(fēng)道側(cè)端各設(shè)一個出風(fēng)口,口上亦裝有活瓣。通過伸出箱外的桿,驅(qū)動活塞往復(fù)運動,促使活瓣一啟一閉,以達到鼓風(fēng)的目的。木風(fēng)箱的動力有人力和水力等。 |
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收錄時間:2011年01月06日 02:07:50 來源:ccen 作者: |
風(fēng)機的壽命一般可以達到20年。但大部分風(fēng)機的質(zhì)保范圍只是風(fēng)機整個運行壽命最初的兩到五年。隨著風(fēng)機系統(tǒng)的老化,未必所有的風(fēng)電場業(yè)主都做好了對風(fēng)機進行維護的準備。其中部分情況是缺乏維護工作所需的技術(shù)人員。況且即使配備了滿足風(fēng)電場日常維修要求的技術(shù)人員,計劃外的維護還是會明顯影響到風(fēng)電場的收入。
風(fēng)電場業(yè)主、工程師、技術(shù)人員和風(fēng)機制造商可以通過這樣一種方法來降低計劃外維護的風(fēng)險,即考慮采用那些維護要求低的、甚至能提前告知何時會失效的部件。聽上去有些不切實際,但事實并非如此。
體形雖小,作用不小
纖維刷滑環(huán)就是這樣一種產(chǎn)品。盡管在總成本和風(fēng)機設(shè)計中只是微不足道的一小部分,但滑環(huán)對運行起著關(guān)鍵作用;h(huán)安裝在風(fēng)機機艙罩中,通常用于提供變槳功率和控制所需的電氣信號和能量;h(huán)通過一個旋轉(zhuǎn)的接口輸送電功率和信號。
 ,負壓風(fēng)機; 穆格WP6808型滑環(huán)
滑環(huán)的工作原理:滑動觸點通過滑環(huán)總成里的旋轉(zhuǎn)接口傳輸電氣信號和能量。電刷(或接觸電刷)在旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)上滑動,并在其旋轉(zhuǎn)過程中保持不間斷接觸。這就是說,為確保正確無誤的電氣信號傳輸,靜止的的電刷和旋轉(zhuǎn)的滑環(huán)之間需要有“金屬間的接觸”。
纖維刷滑環(huán)能夠為風(fēng)機業(yè)主提供至少1億轉(zhuǎn)次的工作壽命而無需維護,這意味著在風(fēng)機20年的工作壽命中技術(shù)人員可能僅需拆換滑環(huán)一次。但并不是所有的滑環(huán)都能達到這個要求。實際上,要了解滑環(huán)總成的設(shè)計和結(jié)構(gòu)才能評估它們的維護需求。
穆格AC7008型滑環(huán)
市場分類
市場上約有百分之十的風(fēng)機滑環(huán)是纖維刷滑環(huán),這種滑環(huán)只需要很少量的維護。大部分(約60%)滑環(huán)是由復(fù)合金屬電刷制成,一般是金屬和石墨燒結(jié)而成的導(dǎo)電塊。即使這種復(fù)合金屬刷滑環(huán)如其制造商所聲稱的具備高達7500萬轉(zhuǎn)次的工作壽命,它們也需要頻繁的維護。剩余30%的風(fēng)機滑環(huán)采用單線貴金屬電刷(通常由黃金制成)。復(fù)合金屬電刷滑環(huán)和單線電刷滑環(huán)所需的維護量都遠遠大于纖維刷滑環(huán)。
原因在于:復(fù)合電刷的設(shè)計即是優(yōu)先磨損電刷以避免滑環(huán)磨損,且需要足夠長的電刷才能最大限度地延長電刷更換周期。在大功率及/或高可靠性滑環(huán)應(yīng)用中,這種材料面臨三方面的挑戰(zhàn):
1)運行中產(chǎn)生的磨屑有導(dǎo)電性、研磨性、呈粉末狀,需定期清理;
2)這種電刷材料對濕度十分敏感,若相對濕度低于15%或高于85%,會造成其磨損不均;
3)當(dāng)用于信號級電路時,這些復(fù)合電刷會占據(jù)大量空間。
單刷金屬電刷滑環(huán)相比復(fù)合電刷設(shè)計的優(yōu)勢,首先在于磨屑較少,另外則是用于信號電路時容量更高。但單線金屬電刷系統(tǒng)也存在缺點:
1)單刷相對較小的尺寸導(dǎo)致載流能力有限;
2)比如:大部分黃金與黃金間的觸點需要潤滑,而始終保持充分的潤滑十分困難。
目前市場中開始出現(xiàn)動力電路采用石墨/金屬電刷、信號電路采用黃金單絲電刷的滑環(huán)設(shè)計。在滑環(huán)總成轉(zhuǎn)數(shù)要求低的應(yīng)用中,這種“混合使用”能夠達到可接受的結(jié)果。但是在同一總成中混用“石墨/金屬”和“黃金接觸黃金”的電刷會使風(fēng)機運行不可靠。石墨/金屬磨屑會污染金信號觸點,并產(chǎn)生研磨性金屬粉,尤其是存在會導(dǎo)致信號電路過早失效的觸點潤滑油的時候。
纖維刷的設(shè)計是將多條金屬纖維絲捆扎成致密的多纖維“刷子”。一般情況下,這些纖維是與單線設(shè)計相當(dāng)?shù)馁F金屬材料,且電刷運行所在的滑環(huán)也外鍍貴金屬。貴金屬的使用防止了觸點上產(chǎn)生氧化物和覆蓋層,同時確保了極小的接觸力。接觸力小降低了磨損速度,因而電刷產(chǎn)生的磨屑幾乎可以忽略。而且多條金屬纖維能夠提供優(yōu)良的導(dǎo)電性和很高的電流密度,工程師可以將纖維刷用于動力和信號兩種電路。
做出轉(zhuǎn)變
將復(fù)合金屬電刷滑環(huán)和單刷金滑環(huán)更換為纖維刷滑環(huán)十分簡單。但是一些風(fēng)機業(yè)主對于是否用纖維刷滑環(huán)代替現(xiàn)有的滑環(huán)技術(shù)猶豫不決,這是因為他們懷有“嘗試新技術(shù)要承擔(dān)風(fēng)險”的想法。對于仔細考查過纖維刷滑環(huán)技術(shù)的人而言,他們會發(fā)現(xiàn)選擇一種幾乎不用維護的部件,實際上就已經(jīng)消除了風(fēng)險也不需要進行維護。
比如,纖維刷觸點對于風(fēng)機機艙內(nèi)環(huán)境的敏感度遠低于其它滑環(huán)觸點技術(shù)。保護這些纖維刷滑環(huán)的防護外殼符合包括IP65(屬于保護設(shè)備防水防塵的標準)在內(nèi)的各種標準。而且由于纖維刷觸點不需要潤滑,它們對低溫和高溫的承受能力都很強。纖維刷設(shè)計已經(jīng)證明能夠適應(yīng)低至?55°C和高達+80°C的溫度。而且纖維刷還能夠在0%到100%的相對濕度(RH)下運行。相比之下,復(fù)合電刷要求濕度在15%到85%之間才能可靠運行。
許多風(fēng)電行業(yè)的相關(guān)人士知道很多部件存在可靠性問題。而且現(xiàn)在對運行中導(dǎo)致部件故障的原因也有了更深刻的認識。但是滑環(huán)技術(shù)(包括纖維刷滑環(huán)在內(nèi))盡管有先進的設(shè)計和性能,依然被許多風(fēng)電場業(yè)主所忽視。
最初,大型風(fēng)機制造商使用的是能在觸點產(chǎn)生金屬、石墨磨屑的復(fù)合電刷。為解決復(fù)合觸點產(chǎn)生的金屬粉末和磨屑,制造商轉(zhuǎn)而采用黃金觸點。纖維刷滑環(huán)在這些設(shè)計基礎(chǔ)上做出了改進。但在許多情況下,風(fēng)電場業(yè)主仍然沿用老式的滑環(huán)更換,甚至需要一年一換。他們?nèi)匀粡脑瓘S購買相同的設(shè)備。而這種做法又延續(xù)了一個不必要的維護和更換周期。
實際上,如果作為風(fēng)機定期計劃維護的一項要求,將滑環(huán)更換為免維護的纖維刷技術(shù)只需30分鐘即可完成。對于擁有、設(shè)計、運行和維護風(fēng)機的人來說,纖維刷技術(shù)意味著減少了風(fēng)電場正常運行時間的一個計劃外維護問題。
Glenn Dorsey是專業(yè)工程師,穆格元器件集團(穆格公司下屬事業(yè)集團)副總裁。穆格公司是世界領(lǐng)先的精確控制部件和系統(tǒng)的設(shè)計商、制造商、集成商。
本文來自《North American Clean Energy(北美清潔能源)》雜志
關(guān)于穆格工業(yè)集團
穆格公司工業(yè)集團設(shè)計、制造高性能運動控制解決方案產(chǎn)品和系統(tǒng),為塑料、金屬成型、發(fā)電、測試以及仿真等各種工業(yè)應(yīng)用提供集電動、液壓、電液混合技術(shù)與專業(yè)咨詢于一體的支持服務(wù)。我們幫助那些性能驅(qū)動型公司設(shè)計、開發(fā)其下一代機器,工廠降溫設(shè)備。穆格工業(yè)集團(2008財年)的銷售額為5億3千2百萬美元,集團在全球33 個國家和地區(qū)設(shè)有分公司,是穆格公司(NYSE:MOG.A 和 MOG.B)的一部分。穆格公司2008年的銷售額為19億3百萬美元。請瀏覽網(wǎng)站 .cn了解更多詳情。
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