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風(fēng)機(jī)大葉片為新型芯材帶來更多機(jī)會(huì)
    
風(fēng)機(jī)大葉片為新型芯材帶來更多機(jī)會(huì)
作者：WebCore技術(shù)公司 Rob Banerjee    來源：Ringer
WebCore技術(shù)公司業(yè)務(wù)發(fā)展部副總裁Rob Banerjee博士在本文討論了新型芯材如何幫助風(fēng)機(jī)葉片制造商優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)。

清潔無污染的風(fēng)能正推動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)向更大更高功率的方向發(fā)展。美國風(fēng)能協(xié)會(huì)的一份最新報(bào)告指出，風(fēng)機(jī)向大型化發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力是經(jīng)濟(jì)性：更高的風(fēng)機(jī)和更長的葉片以及更大的掃風(fēng)面積可以產(chǎn)生更多的能量，每千瓦時(shí)的本錢也更低。更大的風(fēng)機(jī)還能捕捉較低速的風(fēng)，使風(fēng)電更加靠近居民中心。

但更高的功率并不是更長更大有時(shí)是更重的風(fēng)機(jī)葉片的唯一訴求�？蛻粢蚕？达L(fēng)機(jī)具有更長的壽命周期（最長25年），而且保養(yǎng)要盡量少，特別是對(duì)于海上和偏遠(yuǎn)地區(qū)的風(fēng)機(jī)，尤其要求如此。

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更嚴(yán)格的產(chǎn)品規(guī)范和更大型葉片設(shè)計(jì)的頻繁出現(xiàn)為新型芯材提供了更好的機(jī)遇。
(圖片版權(quán)所有：Shutterstock.com)

對(duì)于芯材供給商來說，例如位于美國俄亥俄州Miamisburg的WebCore技術(shù)公司，更加嚴(yán)格的產(chǎn)品規(guī)范和針對(duì)大型葉片的設(shè)計(jì)概念的日益增多，意味著新型夾心材料有著更好的發(fā)展機(jī)遇。

TYCOR ® W是WebCore公司的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料芯材，彌補(bǔ)了輕木和聚氯乙烯(PVC)泡沫芯材的缺陷，滿足了風(fēng)機(jī)葉片制造商對(duì)于本錢、重量、供給、質(zhì)量和一致性的需求。

TYCOR W的結(jié)構(gòu)由玻璃纖維和閉孔低密度泡沫組成，已經(jīng)在風(fēng)能行業(yè)使用了兩年的時(shí)間。一家葉片制造商用該芯材取代輕木，以45米長的葉片為例，每根葉片的重量可以減輕325磅。葉片制造商還發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料芯材還具有傳統(tǒng)芯材不具備的其他上風(fēng)，例如：

◆ 設(shè)計(jì)的優(yōu)化；
◆ 通過與芯材裝配商合作優(yōu)化葉片的生產(chǎn)；
◆ 改善灌注過程；
◆ 所用芯材的數(shù)目更少，面積更大 ；
◆ 芯材間隙的減少進(jìn)步了葉片的均勻性。

芯材的選擇

隨著葉片變得越來越大，市場(chǎng)競爭加劇，葉片制造商正通過優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)來保持競爭上風(fēng)。

“葉片設(shè)計(jì)者和生產(chǎn)商可以通過往除多余的材料，并評(píng)估哪些材料可以在葉片的不同部位發(fā)揮最大功用，來優(yōu)化本錢和重量�！� WebCore公司銷售工程總監(jiān)Scott Campbell說�！暗菍�(duì)于材料??樹脂、層壓材料和芯材的性能必須非常了解。”

對(duì)于需要高強(qiáng)度芯材的葉片根部四周，輕木是一種良好的候選材料。但是，在生產(chǎn)大型葉片時(shí)，輕木的可變性會(huì)限制設(shè)計(jì)工程師進(jìn)行優(yōu)化。由于輕木是一種自然生長的木制品，用于生產(chǎn)輕木芯材的不同木頭之間，其密度、強(qiáng)度和硬度變化是非常大的。即使精心挑選的密度大致相同的木頭之間，芯材的特性也有巨大的差別。

不同輕木制品之間的強(qiáng)度和硬度的差別很大。也就是說葉片設(shè)計(jì)者必須確保輕木具有足夠的結(jié)構(gòu)性能。這種木質(zhì)產(chǎn)品還會(huì)吸收水分導(dǎo)致尺寸變化。

TYCOR W是由合成材料制成的工程復(fù)合材料芯材，與輕木相比，其性能的一致性高得多。機(jī)械性能試驗(yàn)表明，不同樣品內(nèi)之間的差別不是很大。由于TYCOR W性能的很大一部分可以在設(shè)計(jì)過程中得以發(fā)揮，因此非常輕易進(jìn)行優(yōu)化，從而得到更加有效的葉片設(shè)計(jì)。

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TYCOR W由玻纖和閉孔的低密度泡沫組成

結(jié)構(gòu)泡沫，例如苯乙烯-丙烯腈(SAN)和PVC比輕木輕，一致性高，但承受的載荷較低，價(jià)格也更貴。若低密度泡沫要達(dá)到與輕木相同的強(qiáng)度和硬度，厚度要達(dá)到輕木的兩倍。由于這些因素，泡沫更適適用在葉片的低應(yīng)力區(qū)域，即中點(diǎn)到葉片的部分。

聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫是一種較新的泡沫芯材，比PVC泡沫性價(jià)比更高，但是比相同重量的PVC泡沫的強(qiáng)度和硬度要低。由于PET比大多數(shù)結(jié)構(gòu)泡沫要重，它不能明顯減輕重量。而且由于其價(jià)格具有上風(fēng)，比輕木的一致性好，在風(fēng)能行業(yè)正逐漸獲得認(rèn)可。

WebCore留意到，制造商對(duì)于大型葉片生產(chǎn)的需求逐漸增多，共提供四種標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)的TYCOR W產(chǎn)品，為設(shè)計(jì)者和制造商優(yōu)化葉片的設(shè)計(jì)提供了自由度，而且這種材料能夠應(yīng)用在整個(gè)葉片中。

例如，TYCOR W 4已被用于葉片高強(qiáng)度區(qū)域或葉根四周，且性能表現(xiàn)良好，具有較輕的重量、較高的本錢效益，可以取代相同厚度的自然輕木產(chǎn)品。TYCOR W 1和2比SAN和PVC泡沫更加具有本錢效益，同時(shí)保持了高度的一致性和較輕的重量，這些特性在葉片中部和葉尖部分的低強(qiáng)度芯材中也有體現(xiàn)。

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圖1：不同芯材的剪切模量

進(jìn)一步的優(yōu)化

芯材的正確裝配也有助于葉片設(shè)計(jì)的優(yōu)化。通過與工具商緊密合作，WebCore公司可以改變其復(fù)合材料芯材的片材尺寸，同時(shí)可以將裝配速率進(jìn)步10%之多。

芯材還可以影響樹脂的消耗量：樹脂的本錢和終極灌注而成的風(fēng)機(jī)葉片的重量。輕木、SAN和PVC通常會(huì)被劃傷或切斷以有效控制樹脂的活動(dòng)，確保樹脂的浸漬。

TYCOR W固有的可浸透的內(nèi)部纖維結(jié)構(gòu)和微小的泡沫蜂窩尺寸使得樹脂的浸透變得輕易，而且可控，也不會(huì)增加寄生樹脂的吸收。

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圖2：25 mm厚的芯材的比剪切模量

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圖3：真空灌注的25 mm厚的芯材的重量

這一特性降低了灌注部件的重量和本錢。一英尺厚的TYCOR W與同樣厚度的輕木相比，每平房英寸的面積均勻可以降低0.5磅的重量。由于TYCOR W芯材是均厚且有彈性的，曲面和平面部位所吸收的樹脂都更少。這些復(fù)合材料芯材不含雜質(zhì)，尺寸穩(wěn)定，有助于消除不均勻的曲面，以及由此產(chǎn)生的質(zhì)量題目。

“對(duì)于尋求進(jìn)步競爭能力的制造商來說，采用TYCOR芯材所產(chǎn)生的這些上風(fēng)可以使其與那些采用傳統(tǒng)芯材的設(shè)計(jì)者區(qū)別開來。” Campbell說道。

芯材原料的穩(wěn)定供給也有助于制造商進(jìn)步競爭能力。由于目前風(fēng)機(jī)葉片市場(chǎng)正處于平穩(wěn)發(fā)展時(shí)期，快速的增長狀態(tài)預(yù)計(jì)最早會(huì)在2011年出現(xiàn)。就輕木來說，這種由于價(jià)格和物理性能而受到歡迎的傳統(tǒng)芯材，其未來的市場(chǎng)增長很可能會(huì)導(dǎo)致自然木制品供給的減少。

“葉片制造商�？丛谥亓俊⒈惧X和質(zhì)量方面有所改善，而對(duì)于一個(gè)追求快速增長和努力保持市場(chǎng)份額的公司來說，供給和穩(wěn)定性是最重要的�！� Campbell說。WebCore公司的復(fù)合材料芯材可以準(zhǔn)時(shí)供貨，可以滿足目錄上的所有要求，幫助客戶降低本錢。

“我們用傳統(tǒng)且易得的復(fù)合材料原材料制備我們的芯材??直接拉制的玻纖粗紗、一些短切纖維氈和泡沫盡緣材料??因此供給永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)題目。” Campbell指出。

這種復(fù)合材料芯材可以100%準(zhǔn)時(shí)投遞。除此之外，TYCOR W從未由于質(zhì)量題目而導(dǎo)致工廠停工。正在申請(qǐng)GL認(rèn)證并按照ISO質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的復(fù)合材料芯材的原材料在裝配前要在WebCore公司的生產(chǎn)車間內(nèi)進(jìn)行檢查。

“我們?cè)谏a(chǎn)的每個(gè)階段都會(huì)檢查我們的復(fù)合材料芯材，以確保其滿足新的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這也是客戶不斷與我們約定以優(yōu)化他們的風(fēng)機(jī)葉片的標(biāo)準(zhǔn)�！盋ampbell說。

未來的挑戰(zhàn)

面對(duì)更大更長的葉片制造過程中的挑戰(zhàn)，制造商必須精益求精產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量。

同時(shí)，制造商需要確保他們的芯材目錄可以跟得上風(fēng)機(jī)葉片市場(chǎng)的增長趨勢(shì)。對(duì)于活躍在全球市場(chǎng)上致力于解決生產(chǎn)困難的制造商來說，傳統(tǒng)芯材之外的TYCOR W材料可能是他們下一步的選擇。

更多信息：
WebCore Technologies LLC, 8821 Washington
Church Road, Miamisburg, OH 45342, USA;
tel.：+1-937-435-2200;
e-mail: scampbell@webcoreonline.com;
(end)

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收錄時(shí)間:2011年01月27日 23:16:11 來源:WebCore技術(shù)公司 Rob Banerjee來 作者:


        項(xiàng)目簡介


              隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，人類對(duì)于能源的需求也日趨增高，但可利用能源的稀缺性使得世界各國逐步關(guān)注新能源和可再生能源的發(fā)展。由于風(fēng)電是減少二氧化碳排放的主要方式之一，各國政府都已表明將在政策上繼續(xù)支持本國的風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)。中國風(fēng)電裝機(jī)容量從2001年的40.2萬千瓦上升到2008年的1215萬千瓦，自2004年起中國風(fēng)電裝機(jī)增長率持續(xù)高于全球平均水平。到2020年，中國的風(fēng)電裝機(jī)將會(huì)突破1億千瓦。


              由于風(fēng)場(chǎng)各機(jī)組之間距離少則幾百米，多則上公里，為了降低風(fēng)機(jī)輸出電能的損耗和穩(wěn)定電壓，各風(fēng)機(jī)需配置一臺(tái)箱式變壓器，然后并入100KV升壓變電站輸送到電網(wǎng)。所以在大規(guī)模風(fēng)場(chǎng)中，如何完善對(duì)箱變的監(jiān)控至關(guān)重要。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要通過升壓變電站的微機(jī)綜合保護(hù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方調(diào)度。當(dāng)前的風(fēng)場(chǎng)采用無人值守，遠(yuǎn)程監(jiān)控的方式，因此通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)箱變的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，就成為解決問題的最佳方案。不僅可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的集中監(jiān)測(cè)，也提升了管理的效率和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，以便維護(hù)人員及時(shí)做決策，為風(fēng)機(jī)電力的并網(wǎng)提供可靠的保障。


        系統(tǒng)需求


        ●需采集多個(gè)變壓器狀態(tài)點(diǎn)，包括：油溫、壓力、報(bào)警開關(guān)、瓦斯保護(hù)等數(shù)據(jù)
●易于整合現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)
●編程簡單，維護(hù)方便
●定時(shí)、實(shí)時(shí)上報(bào)機(jī)制
●寬溫，適用于現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境
●低功耗、緊湊式設(shè)計(jì)


        Moxa解決方案


              Moxa 第一代風(fēng)電箱變監(jiān)測(cè)專用機(jī)智能以太網(wǎng)I/O ioLogik E2242支持4個(gè)AI和12個(gè)DI/O，可滿足箱變中對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的需求。不僅如此，ioLogik E2242提供以太網(wǎng)口，可以和現(xiàn)場(chǎng)的交換機(jī)相連，將采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)直接上傳至主控室，從而實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控風(fēng)機(jī)箱變的作用。Moxa即將推出第二代風(fēng)電箱變監(jiān)測(cè)專用機(jī)E1261，將更大程度滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。


              在這個(gè)案例中，一個(gè)風(fēng)場(chǎng)共有33臺(tái)1.5MW的風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)搭配一臺(tái)箱變，因此在每臺(tái)箱變中選用一臺(tái)ioLogik E2242（或E1261），來采集箱變中的油溫、壓力、報(bào)警開關(guān)、瓦斯保護(hù)等參數(shù)數(shù)據(jù)。ioLogik E2242（或E1261）向上連接現(xiàn)場(chǎng)交換機(jī)，所有的交換機(jī)組成光纖環(huán)網(wǎng)，以確保數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)的上傳至SCADA系統(tǒng)�；谶@種架構(gòu)，客戶只需極少的投入就實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)箱變的在線監(jiān)測(cè)功能，一旦發(fā)生問題，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，大大減少了人員的出差和后期設(shè)備維護(hù)成本,車間降溫風(fēng)機(jī)。


              Moxa以太網(wǎng)I/O無需編程，自帶的Click&Go?軟件設(shè)置功能，在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)即可完成對(duì)前端的數(shù)據(jù)采集、處理、通訊工作。此外，支持Active OPC Server，可與SCADA系統(tǒng)兼容，提供ioLogik產(chǎn)品與SCADA系統(tǒng)的無縫整合。Active OPC Server與傳統(tǒng)的輪詢方式不同，可通過Moxa ioLogik系列產(chǎn)品提供與HMI/SCADA系統(tǒng)之間的主動(dòng)式（Push）通訊，同時(shí)提供即時(shí)的I/O狀態(tài)報(bào)告。正因如此，這種主動(dòng)通訊方式使得只有當(dāng)事件驅(qū)動(dòng)時(shí)，ioLogik才主動(dòng)發(fā)送事件報(bào)告，相較于傳統(tǒng)的輪詢方式，這樣可以降低帶寬占有率高達(dá)80%，同時(shí)I/O響應(yīng)速度也提高了7倍。除了Active OPC Server之外，ioLogik還提供了Modbus/TCP和MXIO，讓您輕松和HMI/SCADA系統(tǒng)整合。


              在這個(gè)風(fēng)機(jī)箱變?cè)诰�監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，客戶將ioLogik E2242（或E1261）與遠(yuǎn)端的SCADA系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)本地?cái)?shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送至SCADA系統(tǒng)。系統(tǒng)中原有的硬件、軟件投入得到完整保留，不需作任何的調(diào)整，從而保障了客戶前期投入。ioLogik E2242（或E1261）的高效率、穩(wěn)定高、兼容強(qiáng)的特點(diǎn)得到了客戶的極大認(rèn)同，日后將更多的應(yīng)用在風(fēng)電箱變?cè)诰�監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。


    ,地溝送風(fēng);    系統(tǒng)配置圖

 


        為什么選擇Moxa？


        ●ioLogik E2242（或E1261）支持多種I/O類型，滿足現(xiàn)場(chǎng)箱變監(jiān)測(cè)需求
●ioLogik提供RJ-45以太網(wǎng)口，易于整合現(xiàn)有的以太網(wǎng)絡(luò)
●支持Click&Go?，編程簡單，維護(hù)方便
●支持定時(shí)、實(shí)時(shí)上報(bào)機(jī)制
●支持-40~75℃，適用于現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境
●低功耗、緊湊式設(shè)計(jì)
●Moxa在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域超過20年的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)


        應(yīng)用產(chǎn)品介紹


        ioLogik E2242

 


        ●4個(gè)差分模擬輸入通道
●12個(gè)DI/DO可配置通道
●通過TCP、UDP、e-mail和SNMP Trap立即報(bào)告事件
●通過Utility和web兩種方式進(jìn)行配置
●簡單易用的Click&Go Logic可實(shí)現(xiàn)本地控制




柳州鋼廠燒結(jié)車間的主抽風(fēng)機(jī)變速驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了大幅度的節(jié)能
    
　　在能源消耗、維護(hù)停工時(shí)間和產(chǎn)品質(zhì)量方面，羅克韋爾自動(dòng)化新的同步電機(jī)變頻系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)可喜的進(jìn)步，每年節(jié)約資金400,000，因而兩年內(nèi)收回了投資。


         背景


         　　廣西柳州鋼廠位于中國廣西省，是中國船舶制造行業(yè)厚鋼板主要的生產(chǎn)商之一。2000年11月，工廠開始升級(jí)其燒結(jié)車間的主抽風(fēng)機(jī)的變頻系統(tǒng)，目標(biāo)是節(jié)能并進(jìn)步產(chǎn)品質(zhì)量。


         　　燒結(jié)車間是為煉鐵高爐預(yù)備鐵礦石的前道工序，是煉鋼過程中的一個(gè)重要組成部分。壓碎的鐵礦石經(jīng)過一個(gè)高溫焙燒爐（1,300到1,500攝氏度），在那里鐵礦石形成塊狀，稱為“燒結(jié)礦”。對(duì)于高質(zhì)量燒結(jié)礦的生產(chǎn)過程來說，關(guān)鍵是要控制好焙燒爐內(nèi)的氣流和氣壓??這是主抽風(fēng)機(jī)的任務(wù)。


         　　以前，焙燒爐的風(fēng)量通過控制主抽風(fēng)機(jī)的輸出來調(diào)節(jié)。應(yīng)用這種方法，不管需要多大的風(fēng)量，風(fēng)機(jī)電機(jī)始終以最高速度連續(xù)地運(yùn)行。這樣，除了效率不高外，氣流和氣壓也很難得到精確控制，導(dǎo)致燒結(jié)礦的質(zhì)量不穩(wěn)定。車間產(chǎn)量的5%經(jīng)常是廢物，而12%的產(chǎn)品則需要回爐。最近，柳州鋼廠申請(qǐng)了一個(gè)名為“優(yōu)化燒結(jié)礦質(zhì)量技術(shù)”的專利，該技術(shù)可以實(shí)時(shí)優(yōu)化過程參數(shù)，例如燒結(jié)過程中的濕度、氣流和負(fù)壓。為了實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)，需要的良好的過程控制，柳州鋼廠治理者決定采用羅克韋爾自動(dòng)化變頻技術(shù)更新主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)。


         挑戰(zhàn)


         　　更新過程中一個(gè)重要的要求就是新的變頻技術(shù)和原來設(shè)備的集成。這其中包括主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)?一個(gè)6KV 、2,000KW的同步電機(jī)，超過10年?和一個(gè)備用的同步電機(jī)。由于每個(gè)電機(jī)有不同的勵(lì)磁電壓和電流，所以解決方案必須是可調(diào)的，以滿足每個(gè)電機(jī)的同步勵(lì)磁。


         　　在變頻器離線過程中，新的系統(tǒng)要求具有旁路接到50Hz干線電網(wǎng)的能力，這期間，使用同步電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。


         解決方案


         　　柳州鋼廠與羅克韋爾自動(dòng)化中國中壓解決方案小組一起開發(fā)出了電機(jī)變頻器解決方案�！拔覀冞x擇羅克韋爾自動(dòng)化是由于它具有可靠的產(chǎn)品、先進(jìn)的技術(shù)和良好的技術(shù)服務(wù)，”柳州鋼廠電氣設(shè)備處的吳韋君（音譯）這樣說道，“我們信任羅克韋爾自動(dòng)化�！�


         　　羅克韋爾自動(dòng)化提供的超乎平常的解決方案包括一臺(tái)同步電刷型電機(jī)起動(dòng)器并帶有勵(lì)磁可調(diào)節(jié)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。電機(jī)起動(dòng)器采用十八脈沖逆變器、十八脈沖干式變壓器和十八脈沖整流器。


         　　采用勵(lì)磁可調(diào)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以滿足主同步電機(jī)和備用電機(jī)不同的勵(lì)磁需求。使用輸進(jìn)/輸出/旁路接觸器柜可以使系統(tǒng)具有旁路導(dǎo)通的能力，答應(yīng)使用相同的勵(lì)磁系統(tǒng)，可以直接把電機(jī)接到6KV干線電網(wǎng)中。


         　　新系統(tǒng)和原來電機(jī)的集成采用調(diào)節(jié)主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)的速度來控制焙燒爐的風(fēng)量，而不采用擋板裝置控制主抽風(fēng)機(jī)的輸出。另外，電機(jī)可以平滑的起動(dòng)和停止。


         　　根據(jù)需要的設(shè)定，這個(gè)基于變頻器的電機(jī)控制系統(tǒng)被集成到變頻器的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)體系中。使用PID控制可以實(shí)時(shí)的調(diào)整燒結(jié)過程中的參數(shù)。


         結(jié)論


         　　新的電機(jī)變頻系統(tǒng)自從2001年4月投進(jìn)運(yùn)行以來，僅有兩天的停工時(shí)間，至今已為柳州鋼廠帶來各方面的節(jié)約�！八鼛淼牟粌H僅是明顯的節(jié)能效果，”羅先生說，“Allen-Bradley公司產(chǎn)品的可靠性減少了由于維護(hù)和設(shè)備故障引起的停工時(shí)間。它也使得我們優(yōu)化了燒結(jié)過程�！笨偟膩碚f，燒結(jié)廠每年的經(jīng)濟(jì)效益增加了大約四十萬美元。


         　　明顯的節(jié)能效應(yīng)是通過減小主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)的均勻速度來完成的，目前運(yùn)行在全速的85%，就可節(jié)約電能63%??即每年二十萬美元的收益。盡管現(xiàn)在柳州鋼廠也在晝夜不停的生產(chǎn)，系統(tǒng)具有的斜坡加速能力?所謂的軟起動(dòng)?估計(jì)每年也能節(jié)約兩萬美元的維護(hù)用度。綜上所述，柳州鋼廠主主抽風(fēng)機(jī)電機(jī)的升級(jí)項(xiàng)目兩年半內(nèi)收回了投資。


         　　令柳州鋼廠特別興奮的事是這次升級(jí)帶來的產(chǎn)品質(zhì)量的進(jìn)步，相當(dāng)于節(jié)約開支十八萬八千美元。羅說，“回爐率下降了幾個(gè)百分點(diǎn)，然而更重要的是，廢品率幾乎下降為零�！边@應(yīng)該回功于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大的通訊能力和良好的控制精確度??系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程參數(shù)的能力使得可以生產(chǎn)更加穩(wěn)定均勻的產(chǎn)品。


         　　下面的結(jié)構(gòu)圖描述了羅克韋爾自動(dòng)化對(duì)信息化企業(yè)的概念。褐色虛線內(nèi)的區(qū)域表示本文中討論的目前的自動(dòng)化水平。其余部分說明了目前羅克韋爾自動(dòng)化所能夠提供的從車間到企業(yè)以及更高層次集成的諸多的解決方案。


        


         　　INTEGRATING PLANT FLOOR THROUGH THE ENTERPRISE AND BEYOND


         　　整個(gè)企業(yè)以及更高層次綜合的車間層


         　　MAXIMIZE ROI THROUGH IMPROVED YIELD & SPEED


         　　通過改進(jìn)生產(chǎn)和運(yùn)行速度進(jìn)步產(chǎn)品投資回報(bào)（ROI）


         　　MAXIMIZE ROA THROUGH NON-INTERRUPTED OPERATION


         　　通過不中斷的運(yùn)行獲得最大的資產(chǎn)回報(bào)（ROA）


         　　Remote Diagnostics Management 遠(yuǎn)程診斷治理


         　　MRO Suppliers MRO供貨商


         　　Supply Chain Partners 供給鏈合作伙伴


         　　Computerized Maintenance Management System 計(jì)算機(jī)化的維護(hù)治理系統(tǒng)


         　　Plant Supervisory /Advanced Diagnostics 車間治理/高級(jí)診斷


         　　Modeling /Data Analysis /OEE Analysis /Scheduling /Tracking /Transacting


         　　模型/數(shù)據(jù)分析/OEE分析/進(jìn)度/跟蹤/交易


         　　Conditions Based Monitoring 基于監(jiān)視的情況


         　　Control System Processor 控制系統(tǒng)處理器


         　　Legacy Devices 遺留的設(shè)備


         　　Drives 變頻器


         　　Motors 電機(jī)


         　　Field Devices 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 MV SMC 中壓SMC


         　　The Web 網(wǎng)絡(luò)


         　　Metals 金屬


         　　e-Marketplace 電子交易市場(chǎng)


         　　Enterprise Systems 企業(yè)系統(tǒng)


         　　Sales & Operations Planning, 銷售和實(shí)施計(jì)劃


         　　Material Requirement Planning, 原料需求計(jì)劃


         　　Capacity Requirement Planning, 生產(chǎn)量需求計(jì)劃


         　　Supply Chain Management, 供給鏈治理


         　　Level 2 Host Computer 第二層主機(jī)


         　　Manufacturing BusinessWare 產(chǎn)業(yè)商務(wù)軟件


         　　Recipe Management, 配方治理


         　　Production Scheduling, 生產(chǎn)進(jìn)度


         　　Material Tracking, 原料跟蹤


         　　Product Change Over on the Fly, 非工作期間產(chǎn)品改變


         　　Data & OEE Analysis 數(shù)據(jù)和OEE分析


         　　Automation Platforms 自動(dòng)控制平臺(tái)


         　　Master Drive Controller, 主變頻器控制器


         　　Line Coordinator, 線性調(diào)節(jié)器


         　　Process Monitor, 過程監(jiān)視


         　　Gauge Control 丈量控制


         　　Automation Components 自動(dòng)控制部件


         　　Smart Maintenance, 智能維護(hù)


         　　Modernization 現(xiàn)代化

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收錄時(shí)間:2011年02月14日 05:54:10 來源:中國傳動(dòng)網(wǎng)"+"\r\n原文網(wǎng)址："+d 作者:


風(fēng)機(jī)主軸支撐的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    
目前，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸位置上固定端使用一個(gè)雙列調(diào)心滾子軸承的方案，并不是一個(gè)值得優(yōu)先考慮的方案，并且在未來的設(shè)計(jì)中應(yīng)該避免,負(fù)壓風(fēng)機(jī)廠家。本文主要講述了在風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸位置一端采用雙列圓錐滾子軸承，另一端采用圓柱滾子軸承方案的好處。分析表明使用預(yù)緊的雙列圓錐滾子軸承可以進(jìn)步主軸的剛性，從而減小軸承滾道和齒輪箱輸進(jìn)零部件發(fā)生假性壓痕的可能性。預(yù)緊并優(yōu)化的內(nèi)部游隙甚至可以在最極真?zhèn)�風(fēng)力情況下，確保很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性，滾道的外形經(jīng)過優(yōu)化后甚至可以在非常大的偏心情況下正常使用。

有一些風(fēng)力發(fā)電機(jī)在主軸位置上使用兩個(gè)調(diào)心滾子軸承。固定端調(diào)心滾子軸承承受軸向力和徑向力，浮動(dòng)端調(diào)心滾子軸承只承受徑向力。安裝時(shí)兩個(gè)軸承都有一定的徑向游隙這對(duì)軸承軸向和徑向的剛性有著重要的影響。因此，主軸的徑向偏移和軸承軸向移動(dòng)都要受到初始游隙及軸孔配合的影響。減小軸承的徑向偏移對(duì)進(jìn)步軸承和系統(tǒng)的性能都有好處。在固定端使用一個(gè)預(yù)緊的雙列圓錐滾子軸承，在浮動(dòng)端使用圓柱滾子軸承對(duì)于風(fēng)機(jī)主軸來說是一種更好的軸承布置形式。

圖1 給出的是一個(gè)典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)上葉片受力圖。在運(yùn)行中，徑向力主要來自重力，水平力主要來自風(fēng)，轉(zhuǎn)子的軸向力和傾覆力矩來自葉片。用來做分析比較的工況是由恒速16 r/min下500多種不同受力情況合成的一個(gè)當(dāng)量載荷工況。

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圖1 典型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的載荷分布情況

圖2是用于軸承系統(tǒng)分析的主軸模型。力Fx、Fz以及扭矩My、Mz作用于離固定端軸承2000 mm的殼體中心。來自風(fēng)的水平力Fy和Fz相比非常小，因此在我們的分析中忽略不計(jì)。軸承之間的跨距為1000 mm，齒輪箱重量（在我們的分析中假定200 000 N）作用于離固定端軸承2500 mm的軸端。

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圖2 主軸模型，軸承使用ISO VG320黏度的油脂進(jìn)行潤滑，運(yùn)行溫度假定40 ℃

圖2在中心線上給出了布置雙列圓錐滾子軸承和圓柱滾子軸承的方案，中心線下是兩個(gè)調(diào)心滾子軸承的方案。

鐵姆肯公司的專家們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明雙列圓錐滾子軸承加圓柱滾子軸承的方案調(diào)整壽命要比調(diào)心滾子軸承方案長。甚至在雙列圓錐滾子軸承的額定承載能力低于調(diào)心滾子軸承的情況下，圓錐滾子軸承由于可以預(yù)緊，所以它的表現(xiàn)要強(qiáng)于調(diào)心滾子軸承。預(yù)緊可以改善兩列滾子間的荷載分布情況和承載區(qū)。

圖3是主軸徑向變形和位置的關(guān)系曲線，顯示了裝有預(yù)緊雙列圓錐滾子軸承的主軸變形要比裝有調(diào)心滾子軸承的小。這有兩個(gè)原因：首先是和調(diào)心滾子軸承一直有徑向游隙相比，雙列圓錐滾子軸承有0.500的預(yù)緊，進(jìn)步了系統(tǒng)的剛性。其次，雙列圓錐滾子軸承改善了雙列滾子之間的載荷分布，減小了每列的徑向和軸向變形。

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圖3 主軸變形

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主軸既有徑向偏移，又有軸向偏移。實(shí)際上，主軸的軸向偏移直接傳遞到齒輪箱的輸進(jìn)軸。除非對(duì)調(diào)心滾子軸承的徑向游隙，軸向游隙控制以及行星輪的定位做特別處理，否則軸向的偏移會(huì)對(duì)齒輪箱里行星架支撐軸承產(chǎn)生不利的影響。

主軸的軸向偏移取決于系統(tǒng)的剛性和固定端軸承的內(nèi)部游隙。在固定端使用預(yù)緊的雙列圓錐滾子軸承后，主軸右真?zhèn)�軸向偏移幾乎比使用調(diào)心滾子軸承時(shí)減少4倍。減小軸向偏移可以減小軸向擠壓齒輪箱輸進(jìn)軸的風(fēng)險(xiǎn)，這非常重要。

在一端固定、一端浮動(dòng)的軸承布置情況下，固定端軸承（雙列圓錐滾子軸承或調(diào)心滾子軸承）同時(shí)承受徑向力和軸向力，而浮動(dòng)端軸承（圓柱滾子軸承或調(diào)心滾子軸承）只承受徑向力。由于軸向力作用方向是從轉(zhuǎn)子端指向齒輪箱真?zhèn)�，因此不管是使用雙列圓錐滾子軸承還是使用調(diào)心滾子軸承，只有靠近齒輪箱一真?zhèn)�一列滾子承受所有的軸向力，見圖4。

對(duì)于雙列圓錐滾子軸承來說，兩列滾子間的載荷分配有所改善，對(duì)于調(diào)心滾子軸承來說，大部分時(shí)間里所有的力只有一列滾子承受。

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圖4 軸承的承載區(qū)比較

雙列圓錐滾子軸承兩列同時(shí)承載是由于：圓錐滾子軸承是預(yù)緊的，消除了內(nèi)部游隙；另外，預(yù)緊進(jìn)步了徑向和軸向的剛性從而降低了運(yùn)行中的變形，在低速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)化承載區(qū)可為用戶帶來確確實(shí)實(shí)的好處。

在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滾子出了承載區(qū)后會(huì)失往附著力和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而由保持架推動(dòng)它們。當(dāng)滾子重新進(jìn)進(jìn)承載區(qū)后，在受載情況下重新獲得附著力和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可能會(huì)發(fā)生滑動(dòng)和斑點(diǎn)剝落。這種滑動(dòng)和剝落會(huì)進(jìn)一步造成滾道和滾子在上述斑點(diǎn)處的大面積磨損，同時(shí)也會(huì)對(duì)承載區(qū)油膜形成帶來不利的影響。

另外，這種滑動(dòng)和剝落會(huì)帶來很大的滾道/滾子次表層拉剪應(yīng)力。這種拉應(yīng)力結(jié)合拉伸環(huán)應(yīng)力、殘余熱處理應(yīng)力以及轉(zhuǎn)動(dòng)接觸應(yīng)力可能造成過早的軸向裂紋的形成。即使有足夠的油膜或者抗極壓添加劑來防止金屬和金屬的接觸，滾子的滑動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生同樣大的拉伸應(yīng)力。速度、滑動(dòng)、滑移和剝落所帶來的題目在脂潤滑的情況下會(huì)更糟。這是由于油脂黏度更大，會(huì)阻礙承載區(qū)外的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

調(diào)心滾子軸承的表現(xiàn)比較差是由于大部分時(shí)間都只是一列滾子在受力。這種情況在大直徑的調(diào)心滾子軸承情況更輕易發(fā)生，由于大直徑調(diào)心滾子軸承的內(nèi)部游隙可以轉(zhuǎn)化為球體內(nèi)相當(dāng)大的軸向間隙。在外部作用力下，內(nèi)圈相對(duì)于外圈會(huì)發(fā)生從左到右的偏移，直到右邊一列滾子和外滾道接觸為止。在這種情況下，雙列調(diào)心滾子軸承的游隙都作用于左邊一列滾子，使得左邊滾子和外滾道脫開從而大部分時(shí)間不承載。

一列滾子不承載會(huì)帶來很多題目，包括：調(diào)心滾子軸承的承載能力降低，樣本壽命降低；由于單列承載會(huì)引起系統(tǒng)的軸向承載，滾子端面和擋邊可能接觸，這會(huì)帶來更多的發(fā)熱量，對(duì)潤滑、軸孔配合及壽命的影響會(huì)更加復(fù)雜；不承載的一列滾子一直由保持架推動(dòng)，幾乎沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，這會(huì)造成滑移滑動(dòng)，并出現(xiàn)先條件過的相應(yīng)題目；在靜載情況下發(fā)生假性壓痕等。

應(yīng)力大小和承載區(qū)大小相關(guān)，系統(tǒng)有更好的承載區(qū)是非常重要的，當(dāng)載荷由很多滾子以及兩列滾子承受時(shí)應(yīng)力值會(huì)小一些。

在當(dāng)量載荷工況下雙列圓錐滾子軸承的應(yīng)力大小在所有情況下都比較好，調(diào)心滾子軸承的應(yīng)力要比圓錐滾子軸承大。對(duì)于靠近轉(zhuǎn)子那一列調(diào)心滾子來說，在一些運(yùn)行工況下幾乎沒有應(yīng)力，由于這一列沒有承載。

風(fēng)機(jī)主軸軸承布置包括固定端和浮動(dòng)端，雙列圓錐滾子軸承加圓柱滾子軸承的方案相比兩個(gè)調(diào)心滾子軸承的方案有著很大的上風(fēng)，這是由于雙列圓錐滾子軸承提供了非常好的徑向和軸向承載能力，其預(yù)緊的雙列圓錐滾子軸承改善了承載區(qū)從而更好地分配了載荷，進(jìn)步了樣本壽命；雙列圓錐滾子軸承的游隙是預(yù)緊的，提供了很好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛性。此外，其還具有以下上風(fēng)：減小主軸的軸向偏移；最大程度進(jìn)步系統(tǒng)的剛度；優(yōu)化了預(yù)緊，最大程度地進(jìn)步承載區(qū)和軸承調(diào)整壽命；在運(yùn)行時(shí)是純轉(zhuǎn)動(dòng)從而減小滾子滑移；減小了軸向偏移從而降低滾道發(fā)生疲憊損壞的風(fēng)險(xiǎn)，而且在靜載下降低了假性壓痕的可能性，并降低了軸向擠壓齒輪箱輸進(jìn)軸的風(fēng)險(xiǎn)；雙列圓錐滾子軸承優(yōu)化過的滾道外形可以在比較高的偏心情況下正常運(yùn)行等。(end)

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收錄時(shí)間:2011年01月29日 18:34:01 來源:鐵姆肯公司 Laurentiu Lonescu， 作者:


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