時間：2022-05-26 23:05:35
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當(dāng)今世界，環(huán)境污染日益加劇，環(huán)境保護已成為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。臨沂市是魯西南重要的商貿(mào)樞紐，近幾年來，隨著商貿(mào)批發(fā)市場規(guī)模的發(fā)展，城市人口迅速增加。相應(yīng)的城市生活垃圾的數(shù)量也在急劇增加，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在每天產(chǎn)生城市生活垃圾約600噸左右，并以每年平均10%增長率遞增。臨沂市政府把垃圾處理列為99年度市政府“為民十大工程”之一，決定投資5000萬元，在臨沂市城西北36公里處征地1500畝，用于城市生活垃圾的填埋。一期工程先征地500畝，現(xiàn)在正在進行勘探、水文調(diào)查、基礎(chǔ)處理等前期工作。
城市生活垃圾的處理方法主要有填埋、堆肥、焚燒等。填埋法方便易行，處理量大，是現(xiàn)在城市垃圾處理的一種主要方法，但是易造成二次污染，特別是垃圾中的一些有毒有害物質(zhì)填埋腐爛后，滲透到地下，引起地下水的污染；同時產(chǎn)生的一些有害氣體
造成環(huán)境的二次污染，并且需占用大量的土地。焚燒法是最有效的方法，使城市垃圾處理基本上達(dá)到了減容化、無害化和能源化的目的。垃圾焚燒后，一般體積可減少90%以上，重量減輕80%以上；高溫焚燒后還能消除垃圾中大量有害病菌和有毒物質(zhì)，可有效地控制二次污染。垃圾焚燒后產(chǎn)生的熱能可用于發(fā)電供熱，實現(xiàn)了能源的綜合利用。
2垃圾發(fā)電供熱技術(shù)的可行性分析
城市生活垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)在國外已有四十多年的歷史，最先利用垃圾發(fā)電的是德國和法國，近幾十年來，美國和日本在垃圾發(fā)電方面的發(fā)展也相當(dāng)迅速。目前，日本擁有垃圾發(fā)電廠一百多座，發(fā)電總?cè)萘吭?20MW以上，單臺設(shè)備最大處理垃圾能力為552噸/日。
我國垃圾焚燒發(fā)電供熱技術(shù)起步較晚，現(xiàn)在還處于研究開發(fā)階段。現(xiàn)已建立的部分垃圾發(fā)電站，基本上是引進國外的設(shè)備和技術(shù)。我國第一座垃圾發(fā)電站是在深圳，引進的是日本三菱重工生產(chǎn)的兩臺爐排式垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置500kW的汽輪發(fā)電機組來發(fā)電供熱。1992年又上了一臺杭州鍋爐廠(引進日本三菱重工技術(shù))制造的垃圾焚燒爐，日處理垃圾150噸，配置1500kW汽輪發(fā)電機組。在上海、天津等城市也相繼與法國、澳大利亞等國家合作建設(shè)垃圾發(fā)電廠。引進的這些垃圾鍋爐基本上都是爐排爐，價格昂貴，而且在燃用低熱值、高水份的垃圾時，為了保證鍋爐的正常燃燒，達(dá)到需要的工藝參數(shù)，必須添加燃料油，運行成本較高，經(jīng)濟效益差。發(fā)展適合我國國情的垃圾焚燒爐，實現(xiàn)設(shè)備國產(chǎn)化，達(dá)到低污染和高效燃燒是眾多科研單位和生產(chǎn)廠家正在研究開發(fā)的課題。
流化床燃燒技術(shù)是本世紀(jì)六十年代迅速發(fā)展起來的一種新型清潔燃燒技術(shù)。他利用爐內(nèi)燃料的充分流動、混合，達(dá)到高效燃燒。我國在利用流化床燃燒技術(shù)燃用低熱值燃料方面處于國際領(lǐng)先水平。特別是浙江大學(xué)熱能工程研究所多年來進行廢棄物(如洗煤泥、煤矸石、城市生活垃圾等)的研究開發(fā)和應(yīng)用。成功開發(fā)出異重流化床城市生活垃圾焚燒技術(shù)，可實現(xiàn)高效清潔燃燒。采用流化燃燒技術(shù)焚燒垃圾的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
a操作方便，運行穩(wěn)定。由于流化床床料為石英沙或爐渣，蓄熱量大，因而避免了床的急冷急熱現(xiàn)象，燃燒穩(wěn)定。垃圾的干燥、著火、燃燒幾乎同時進行，無需復(fù)雜的調(diào)整，燃燒控制容易，易于實現(xiàn)自動化和連續(xù)燃燒。
b設(shè)備壽命長。爐內(nèi)沒有機械運動部件，使用壽命長。
c可采用全面的防二次污染的措施。對焚燒時產(chǎn)生的有害物質(zhì)進行處理，在不增加太多投資的前提下，可將NOX、SO2等氣體排放控制在國家標(biāo)準(zhǔn)以下，爐渣呈干態(tài)排出，便于爐渣的綜合利用。
d流化床焚燒爐由于爐內(nèi)燃燒強度和傳熱強度高，相同垃圾處理量的流化床焚燒爐和爐排爐相比體積要小，故而投資小，適應(yīng)于大型化發(fā)展。
e燃料適應(yīng)性廣，可燃燒高水分、低熱值、高灰分的垃圾，床內(nèi)混合均勻，燃盡度高，使垃圾容積大大減少，特別適應(yīng)于垃圾熱值隨季節(jié)變化很大的特點。
因此，流化床垃圾焚燒是一種綜合性能優(yōu)越的焚燒方式，尤其適合我國垃圾熱值低、成分比較復(fù)雜的國情。隨著我國人民生活水平的提高，城市生活垃圾中無機物含量將大幅度下降，有機物、紙、塑料等高熱值廢棄物成份逐漸上升，使之具備了能源化利用的可能。當(dāng)城市生活垃圾隨著季節(jié)變化或影響過低時，為保證供電或供熱，可將垃圾與輔助燃料(如原煤、廢油等)在同一爐內(nèi)混燒。
目前，城市生活垃圾流化床焚燒發(fā)電新技術(shù)已應(yīng)用到商業(yè)化運營的熱電項目上。1998年浙江大學(xué)熱能研究所與杭州錦江集團將聯(lián)合開發(fā)的此項技術(shù)應(yīng)用到余杭熱電廠，把余杭熱電廠原有的一臺35t/h鏈條鍋爐改造為垃圾流化床焚燒爐，燃用杭州市部分地區(qū)的城市生活垃圾。鍋爐經(jīng)改造后，單臺爐日處理垃圾150～250噸，同時補充部分輔助燃料--原煤，以保證熱電廠的正常供熱和發(fā)電。
余杭熱電廠的垃圾焚燒爐至今已運行十個月，運行狀況良好。其運行情況如下：垃圾焚燒爐運行穩(wěn)定，各項技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計要求，保證了發(fā)電機組的正常運行；最長連續(xù)運行時間超過一個月；平均每小時焚燒垃圾約7噸，最大量可達(dá)到11噸/小時；對垃圾成分、熱值隨季節(jié)性變化和適應(yīng)性好。
通過以上的分析說明，在我國發(fā)展垃圾發(fā)電，在技術(shù)上已經(jīng)有了很大的突破，特別是近幾年來循環(huán)流化床燃燒技術(shù)發(fā)展迅速，為垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。目前，我國各地?zé)犭姀S循環(huán)流化床鍋爐的數(shù)量正在大幅度上升，并向大型化發(fā)展，運行操作和管理水平在不斷提高，并趨于成熟，對垃圾流化床焚燒爐的推廣應(yīng)用又創(chuàng)造了較好的環(huán)境。
3方案的選擇
垃圾焚燒發(fā)電項目建設(shè)方案的確定，應(yīng)從本地的實際情況出發(fā)，結(jié)合城市發(fā)展水平而定。國外的技術(shù)比較成熟，但設(shè)備的價格昂貴，投資太大，一般中小城市難以承受。采用國內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備，投資小，很適合我國的國情。一般來說，在一個城市是新建一座垃圾焚燒發(fā)電廠，還是利用現(xiàn)有的熱電廠進行改造，應(yīng)進行可靠的分析和研究。筆者認(rèn)為，利用現(xiàn)有的小熱電廠進行改造將比新建一座更有利，分析如下：
王云翠等：開發(fā)垃圾發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)熱電持續(xù)發(fā)展
熱電技術(shù)2000年第1期(總第65期)
a新建一座垃圾發(fā)電廠，在整體布局和結(jié)構(gòu)上可能合理些，但投資較大，如新建一座日處理垃圾300～500噸中型垃圾發(fā)電廠，要建3×35t/h鍋爐+2×6MW汽輪發(fā)電機組，需投資1.4～1.5億元。投資大，產(chǎn)出低，項目經(jīng)濟效益低下。
b熱電廠在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進行改造，可以利用原有的生活辦公設(shè)施及生產(chǎn)廠區(qū)和配套設(shè)備，節(jié)省投資，見效快。同時，進行改造也可以有兩個方案；一是在熱電廠廠地允許的情況下，建新的垃圾焚燒爐和發(fā)電機組，那樣機組分布較合理，但在目前電力需求趨于飽和的情況下，新機組發(fā)電并網(wǎng)比較困難；原有的鍋爐進行改造，配套熱電廠現(xiàn)有的機組，比較容易操作，可以節(jié)省大量的投資，實施容易，能起到事半功倍的效果。
臨沂熱電廠位于臨沂市西南部的工業(yè)區(qū)內(nèi)?，F(xiàn)有3×35t/h鏈條鍋爐+1×75t/h循環(huán)流化床鍋爐和1×C6+1×B6+1×C12中溫中壓汽輪發(fā)電機組。供熱主管線長20余公里，主要為50余家工業(yè)生產(chǎn)用戶和機關(guān)賓館居民采暖供熱?，F(xiàn)有的兩臺35t/h鏈條爐需要燃用優(yōu)質(zhì)煙煤，雖經(jīng)幾次改造，但是效果不大。鍋爐效率低，經(jīng)測試鍋爐熱效率為78%，面臨著被淘汰的可能。如果把鏈條爐改造成流化床垃圾焚燒爐，可以解決臨沂市的垃圾處理問題，同時提高鍋爐的熱效率，適應(yīng)時代的發(fā)展，對我廠經(jīng)濟效益將有很大的改觀。因此，我們選擇了利用原有鍋爐進行改造的方案。
4鍋爐改造方案
4.1鍋爐本體改造
鍋爐改造維持原爐膛中上部及尾部煙道不變，將爐膛下部爐排及渣斗拆除，使?fàn)t下部改為流化床密相燃燒區(qū)，密相區(qū)內(nèi)布置傾斜埋管。埋管采用加裝鰭片和噴涂方式防止磨損。爐體水冷壁內(nèi)側(cè)敷有耐火層，防止磨損。鍋爐本體外部的汽水管道系統(tǒng)不變。增加了流化風(fēng)室及布風(fēng)板、風(fēng)帽，阻力大大增加，原有風(fēng)機壓頭不能滿足要求，所以選用高壓頭送風(fēng)機。引風(fēng)機也需改型。在爐膛出口設(shè)置分離器和返料器，經(jīng)分離器分離下的顆?？蓪崿F(xiàn)爐內(nèi)循環(huán)，增加其停留時間，這樣大大提高燃燒效率，且尾部受熱面的磨損程序大大減輕。
4.2垃圾處理系統(tǒng)
生活垃圾由汽車運至廠內(nèi)垃圾儲存?zhèn)}，在廠內(nèi)渣場位置建一座半地下的全密封的垃圾庫。
與現(xiàn)在的輸煤棧橋并行建一條密封的耐腐蝕的垃圾輸送皮帶。垃圾儲存?zhèn)}內(nèi)設(shè)有破碎機，單梁吊車。并設(shè)有電磁去鐵器、污水泵等。垃圾運至庫內(nèi)，經(jīng)垃圾爐前處理系統(tǒng)送入爐內(nèi)。預(yù)處理系統(tǒng)一方面可打碎特大垃圾及塑料袋、木板、玻璃瓶、磚塊石塊等雜物，同時也可使垃圾均勻入爐，破碎后的垃圾用吊車抓到輸送帶上，送到爐前，經(jīng)往復(fù)式給料機送入爐內(nèi)。
采用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的臭氣吸至爐內(nèi)，進行燃燒脫臭，不讓垃圾臭氣彌散。垃圾中的污水收集在坑底廢液池內(nèi)，然后經(jīng)泵噴射至爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使其充分裂解，減少污染。
4.3焚燒系統(tǒng)
因垃圾焚燒爐是鏈條爐改造的，用石英砂或爐渣作床料。每小時燃燒垃圾6～9噸。垃圾進入焚燒爐后，與熾熱的床料混合焚燒，由于流化床良好的橫向混合特性，可確保床內(nèi)焚燒能保持穩(wěn)定運行。焚燒爐內(nèi)設(shè)計溫度和煙氣停留時間分別為850℃和3秒左右，并保持強烈混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解和破壞。高溫?zé)煔鈴臓t膛出口至過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、煙氣處理裝置和電除塵器，最后經(jīng)煙囪排入大氣。
由于垃圾熱值受來源、氣候、季節(jié)等因素的影響很大，為達(dá)到高效低污染焚燒的目的，用煤充當(dāng)輔助燃料。
點火采用床下自動點火系統(tǒng)，經(jīng)預(yù)燃室進入風(fēng)室，關(guān)入爐膛。
整個除灰系統(tǒng)處于干式密封狀態(tài)，因此避免了廠區(qū)內(nèi)粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
4.4熱工控制系統(tǒng)
焚燒爐采集了較全面的運行參數(shù)，供垃圾焚燒爐運行調(diào)節(jié)、操作與檢測，主要參數(shù)有各主要部分的溫度顯示與記錄，各主要部分的壓力顯示，主要管路的流量，爐膛含氧量。另外控制系統(tǒng)除含有常規(guī)溫度、壓力、流量、遠(yuǎn)控、報警等功能外，還配套垃圾預(yù)處理及焚燒爐內(nèi)重要部位的實時工業(yè)電視監(jiān)視?？紤]到垃圾的臟臭等特殊性，絕大多數(shù)的調(diào)節(jié)手段均集中于主控室內(nèi)，使運行人員工作強度降低，提高了工作效率。
4.5鍋爐廠用電系統(tǒng)
本期工程廠用電采用380伏電壓，利用原有的廠用電系統(tǒng)。本期工程不再增加低壓廠用變壓器。
4.6環(huán)保措施
垃圾流化床鍋爐是城市解決環(huán)保問題的重要設(shè)施，對保護環(huán)境、減少污染起到了很大的作用。垃圾處理實現(xiàn)了減量化、資源化、無害化，解決了困擾城市發(fā)展的一大難題，保護了人民身心健康，美化了城市環(huán)境，提高了人民的生活質(zhì)量。垃圾流化床鍋爐本身亦采取了一系列措施來解決產(chǎn)生的污染問題。
4.6.1建立全密封的垃圾庫。將垃圾存放在垃圾庫中，并用吸風(fēng)管將垃圾坑內(nèi)散發(fā)的惡氣送入爐內(nèi)做二次風(fēng)，運行燃燒脫臭；垃圾底部設(shè)有一廢液池，收集污水，當(dāng)達(dá)到一定量后，把污水噴射到爐內(nèi)流化床段上方焚燒，使用充分分解，減少污染。
4.6.2垃圾在垃圾庫中經(jīng)簡單破碎后，經(jīng)一條全密封的皮帶送入爐內(nèi)。爐內(nèi)設(shè)計溫度為850℃左右，煙氣停留時間為3秒左右，爐內(nèi)床料并保持充分混合，使有害成分在爐膛內(nèi)充分裂解、破壞、焚燒。
4.6.3采取較全面的防止二次污染的措施，對焚燒時產(chǎn)生的有害的物質(zhì)進行了處理，可將NOX、SO2及HCl等氣體控制在國家標(biāo)準(zhǔn)之下。為進一步凈化尾氣，在尾部安裝了脫除有害氣體的煙氣處理裝置。爐渣呈干態(tài)排出，無渣坑廢水，亦不需處理重金屬污水的設(shè)備。
當(dāng)處理含硫或含氯高的垃圾時，基于流化床燃燒方式的優(yōu)點，采用爐內(nèi)加石灰石可脫除SO2和HCl。
4.6.4由焚燒爐尾部排出的飛灰經(jīng)過電除塵器，飛灰濃度低于國家標(biāo)準(zhǔn)，排出煙囪。整個系統(tǒng)處于干式密閉狀況，因此避免了廠區(qū)內(nèi)的粉塵污染和污水污染，排出的灰渣可綜合利用。
5垃圾焚燒發(fā)電項目的經(jīng)濟性分析
熱電廠現(xiàn)有的三臺35t/h鏈條爐改造為流化床垃圾焚燒爐后，日處理垃圾能達(dá)到600噸，配置一臺C12MW的汽輪發(fā)電機組，原熱力系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)不變，新建垃圾處理系統(tǒng)。項目經(jīng)濟性分析如下：
整個改造工程需要投資4800萬元左右；
銷售收入按設(shè)備的容量計算，銷售電、汽年收入約5360萬元；
年運行費用約4100萬元；
年銷售稅金及附加費約350萬元；
年獲利潤約900萬元(包括所得稅)；
項目投資回收期約5.5年；
總投資利率約18.8%；
總投資利稅率約26.2%；
該項目在財務(wù)上是可行的。
垃圾焚燒發(fā)電供熱項目是一項社會公益事業(yè)，主要體現(xiàn)了社會效益。同時熱電廠通過技術(shù)改造，設(shè)備更新?lián)Q代，取得了一定的經(jīng)濟效益，找到了新的經(jīng)濟增長點，實現(xiàn)了熱電廠的可持續(xù)發(fā)展。
6結(jié)束語
6.1結(jié)論
6.1.1城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱屬一項新興的產(chǎn)業(yè)，它解決了城市垃圾造成的污染。與填埋、堆肥相比節(jié)省了大量土地，減少了二次污染，同時充分利用了再生能源，達(dá)到了對垃圾處理的減容化、無害化、資源化的目的，社會效益顯著。
6.1.2城市生活垃圾焚燒技術(shù)已日漸成熟，已實現(xiàn)了垃圾焚燒爐設(shè)備全部國產(chǎn)化，并有示范工程，而且已顯示出它的可靠性、穩(wěn)定性。我國的垃圾焚燒發(fā)電供熱事業(yè)已初露端倪，并已納入產(chǎn)業(yè)化軌道，其發(fā)展勢頭迅猛。據(jù)有關(guān)部門資料介紹，北京、天津、武漢、長沙、南京、溫州、汕頭、珠海、中山等城市都有發(fā)展規(guī)劃。至2000年，全國將建有大中型垃圾發(fā)電廠3～5座，小型工廠10～15座，至2010年，各地將建有各類垃圾能源工廠150～200座。我省已有荷澤、平度、棗莊等市垃圾發(fā)電廠已立項及設(shè)備訂貨。
6.1.3熱電廠的原有鍋爐設(shè)備特別是35t/h鏈條爐效率低，要求煤種好，需要進行更新改造。改為垃圾焚燒鍋爐后，技術(shù)水平高，是一條優(yōu)化組合資產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高經(jīng)濟效益的開拓之路。
6.2建議
城市生活垃圾焚燒發(fā)電供熱工程是一個社會公益和環(huán)保事業(yè)，它體現(xiàn)出巨大的社會環(huán)保效益，并且又是一個投資高，技術(shù)密集型的企業(yè)。就其性質(zhì)來講，它屬于綜合利用高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)項目。它的發(fā)展需得到各級政府及有關(guān)行業(yè)的支持配合，國家應(yīng)加大力度，研究落實扶持政策，促進該項目順利運行。它應(yīng)該享受有關(guān)的優(yōu)惠政策。
6.2.1按照國家有關(guān)規(guī)定，該項目銀行應(yīng)優(yōu)先安排基本建設(shè)貸款，并給予一定比例的財政貼息。
6.2.2垃圾發(fā)電的電量應(yīng)全部上網(wǎng)，電力主管部門不安排該項目機組作調(diào)峰運行。
6.2.3垃圾發(fā)電供熱機組的并網(wǎng)運行電價、供熱熱價在還款期內(nèi)應(yīng)實行“生產(chǎn)成本+本付息+合理利潤”的定價原則。
6.2.4該項目企業(yè)所得稅、增值稅要按照資源綜合利用企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)的規(guī)定執(zhí)行。
人口是影響能耗的重要因素，全球人口的增加將造成能耗增加，導(dǎo)致大氣層中二氧化碳濃度上升，使氣溫上升，全球變暖。
在發(fā)電領(lǐng)域減少二氧化碳產(chǎn)生的途徑包括：提高發(fā)電效率減少燃耗；采用原子能發(fā)電；使用再生(天然)能源。每單位發(fā)電量二氧化碳的產(chǎn)生，以礦物燃料發(fā)電最高，特別是燒煤電廠。再生能源發(fā)電雖然設(shè)施的建造會產(chǎn)生二氧化碳，但發(fā)電本身不會產(chǎn)生二氧化碳。因此，增加使用再生能源發(fā)電和有效使用礦物燃料，是抑制產(chǎn)生二氧化碳的有效方法。
再生能源發(fā)電技術(shù)可分為水力發(fā)電；風(fēng)力發(fā)電；太陽能發(fā)電(太陽─熱發(fā)電和光伏發(fā)電)；海洋發(fā)電(海洋-熱能轉(zhuǎn)換、潮汐、洋流、海波)；地?zé)岚l(fā)電。
水力發(fā)電
水力發(fā)電是目前發(fā)電技術(shù)中每單位發(fā)電量產(chǎn)生二氧化碳最低的。它不會產(chǎn)生破壞環(huán)境的物質(zhì)；在徑流式水電站的情況下，也不需要水庫，對保護環(huán)境最為有利。在水庫型和抽水儲能型電站情況下，必須考慮水庫建造對環(huán)境的影響。
風(fēng)力發(fā)電
歐洲和美洲在風(fēng)力渦輪的發(fā)展上處于領(lǐng)先地位，隨著在美國公用事業(yè)管理政策條例(PURPA)的制定和加州減免賦稅，它們的實際應(yīng)用迅速取得進展。三菱重工(MHI)已在美國加州安裝了660臺275千瓦級的風(fēng)力渦輪。實際應(yīng)用的這些渦輪機，其輸出功率范圍從100千瓦到600千瓦，而兆瓦級的風(fēng)力渦輪目前正處于中試階段。在日本，迄今輸出功率最高為300-400千瓦，但MHI開發(fā)的500千瓦級的渦輪在1996年10月已成功運轉(zhuǎn)。
太陽-熱發(fā)電
太陽能發(fā)電技術(shù)可分為太陽-熱發(fā)電和光伏發(fā)電。在前一種情況下，通過搜集的太陽熱能，用水或低沸點流體直接或間接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機；在后一種情況下，通過p-型和n-型半導(dǎo)體的組合，將陽光直接轉(zhuǎn)換為電。太陽-熱發(fā)電又分為直接和間接(二元循環(huán))型發(fā)電系統(tǒng)。在前一種情況下，使用一臺冷凝器，通過直接產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機；而在后一種情況下，是在主系統(tǒng)使用一種沸點高于水的熔鹽或液態(tài)鈉，通過熱交換加熱輔助系統(tǒng)內(nèi)的工作流體-水或低沸點流體產(chǎn)生蒸汽。雖然前一種系統(tǒng)簡單，但熱效率低于后者，難以在高溫下取得蒸汽，需要輔助燃料點火。
在日本已建成輸出功率1000千瓦的中試裝置，應(yīng)用了塔型和曲線-直線型冷凝器，用熱水蓄熱設(shè)施予以補充。美國在1982年開始對10兆瓦級的發(fā)電機進行研究，隨后建成了實際應(yīng)用輸出功率超過30兆瓦的裝置。
再生能源發(fā)電尚有一些問題需研究解決：
(1)由于日光能量密度低(在白天，最高每平方米1千瓦)，要放置太陽熱能收集器需要巨大的空間。
(2)太陽輻射的強度變化大，因發(fā)電取決于時間和天氣，所以不能實現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。
(3)由于難以通過熱積累把蒸汽的溫度提高到一個高水平，所以不能實現(xiàn)高效率的蘭金循環(huán)(總效率10%～15%)。
為減少成本，實現(xiàn)電力的穩(wěn)定供應(yīng)和提高效率，要解決的問題(1)必須改善拋物面反向鏡型和定日鏡塔型系統(tǒng)的熱收集效率；(2)必須應(yīng)用一補充鍋爐或蓄熱系統(tǒng)；(3)需使用一個二元循環(huán)提高溫度，并通過應(yīng)用低沸點混合液體改善蘭金循環(huán)。
光伏發(fā)電
應(yīng)用光伏發(fā)電所產(chǎn)生的二氧化碳量僅次于水力發(fā)電技術(shù)，也不會產(chǎn)生污染環(huán)境的物質(zhì)，是一種理想的干凈發(fā)電技術(shù)。為發(fā)電提供能量的日光是無限的。假定在白天太陽輻射的最高強度是每平方米1千瓦，發(fā)電效率為10%，整個地面上每年可能的發(fā)電量為1.4億億度，大約相當(dāng)于全世界能耗量的100倍。這意味著如果把太陽電池放置于不到全球陸地面積的1/100，或其沙漠面積的1/20，所發(fā)電量就足以滿足全世界能量的需求。
這種再生能源每單位面積的輸出功率密度低，所需要的面積大約為燒煤電站的20倍。在美國和印度，沙漠面積巨大，目前正在進行的計劃是建造188兆瓦(美國)或50兆瓦(印度)的光伏發(fā)電廠。由于世界上有許多地區(qū)適用于大規(guī)模光伏發(fā)電，作為新日照計劃的一部分，發(fā)展一種全球性的干凈能源系統(tǒng)，即世界能源網(wǎng)(WENET)正在進行中，該計劃的目的是，在這些地區(qū)實現(xiàn)中央光伏發(fā)電，用所發(fā)出的電使水分解產(chǎn)生氫，氫既可用做能源，又可用做蓄能和輸能介質(zhì)。從保護全球環(huán)境和能量生產(chǎn)角度看，實現(xiàn)這一計劃很重要。
地?zé)岚l(fā)電
可供發(fā)電的地?zé)豳Y源可粗分為蒸汽、蒸汽和熱水二相流、熱水。地?zé)嵴羝刹患犹幚碇苯右肫啓C；而二相流被分為熱水和蒸汽，熱水通過閃蒸器變?yōu)檎羝?，引入汽輪機的低壓側(cè)。在熱水情況下，可采用上述的二元系統(tǒng)(通過使用主系統(tǒng)一側(cè)的熱水使輔助側(cè)的低沸點液體蒸發(fā)，并通過低沸點液體驅(qū)動渦輪)。
自從1966和1967年9.5兆瓦、11兆瓦的電站(由日本三菱重工安裝)分別投入運行以來，目前在日本正在運行的裝置有18臺，約生產(chǎn)530兆瓦的電。以間歇泉電站的容量最高，為151兆瓦。美國目前正在運行的間歇泉電站，功率在100萬千瓦以上。
日本三菱重工的技術(shù)得到高度評價，它通過單級或雙級閃蒸系統(tǒng)，將熱水變?yōu)檎羝⒄羝霚u輪的中壓或低壓段，這樣，雙相流熱資源就得到了有效應(yīng)用。
這種雙級閃蒸系統(tǒng)于1977年投入商用，目前用在60多臺發(fā)電裝置。
從有效使用小規(guī)模地?zé)豳Y源觀點看，預(yù)計未來會發(fā)展小型(便攜式)發(fā)熱發(fā)電裝置。
洋能發(fā)電
PAFC技術(shù)開發(fā)的現(xiàn)狀與動向：
日本自實施月光計劃以來，作為國家級項目，正在實施5000千瓦級加壓型和1000千瓦級常壓型電廠實證運行。目前，磷酸型燃料電池的發(fā)電效率為30％～40％，如果將熱利用考慮進去，綜合效率可高達(dá)60％～80％。
除日本外，目前世界約有60臺PAFC發(fā)電設(shè)備在運轉(zhuǎn)，總輸出功率約為4.1萬千瓦。按國別和地區(qū)劃分日本為2.9萬千瓦，美國8000千瓦，歐洲3000千瓦，亞洲900千瓦。運轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備除3臺(日本2臺，意大利1臺)為加壓型外，其他均為常壓型。磷酸型燃料電池的制造廠家目前主要為日本和美國，設(shè)備主要銷往歐、亞。
美國已完成基礎(chǔ)研究，200千瓦級電廠用電池近期有望商品化，但大容量電廠用電池處于停滯狀態(tài)。德國已引進美國200千瓦級電廠用電池進行試驗運行。另外，瑞典、意大利、瑞士等國也引進日、美的電池進行試運行。
2.熔融碳酸鹽型燃料電池(MCFC)
日本對MCFC發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)始于1981年度的月光計劃，該計劃圍繞開發(fā)1千瓦級發(fā)電機組這個目標(biāo)展開了對MCFC燃料、電極等的開發(fā)。該開發(fā)研究進展順利，從1984年開始，進而對10千瓦級發(fā)電機組進行研究開發(fā)。1986年，日立、東芝、富士電機、三菱電機、IHI分別對5臺10千瓦級機組進行發(fā)電試驗，其結(jié)果是輸出功率為10千瓦，初期性能為電池電壓0.75伏，電流密度150毫安/平方厘米。
1987年起，日本在對1000千瓦級實驗電場(外部改質(zhì)型)進行主要開發(fā)的同時，對100千瓦級發(fā)電機組以及1000千瓦級機組的設(shè)備的開發(fā)研究也取得了進展。1993年度，日立、IHI的2臺100千瓦級外部改質(zhì)型機組和三菱電機的1臺30千瓦級內(nèi)部改質(zhì)型機組開始試驗發(fā)電運行。其試驗結(jié)果以及1994年度進行的5-25千瓦級機組的試驗結(jié)果表明，電池電壓0.8伏，電流密度達(dá)15毫安/平方厘米，單位時間內(nèi)的劣化率小于1％。
在此基礎(chǔ)上，1994年度起開始著手開發(fā)1000千瓦級試驗工廠。1995年10月在中部電力(株)川越發(fā)電所開始建廠，確立了1000千瓦級實用化發(fā)電系統(tǒng)試驗工廠的基本系統(tǒng)，對現(xiàn)有的事業(yè)用燃料電池電廠的運行進行評價，計劃1999年開始試驗運行，其目標(biāo)為：燃料利用率為80％，千小時電池的劣化率小于1％，初期性能為：電池電壓大于0.8伏，電流密度1500毫安/平方厘米，計劃試驗運行5000小時。
為使電池實用化，在上述研究開發(fā)的基礎(chǔ)上，還進行了機組長壽命化研究，計劃連續(xù)實驗運行4萬小時，每千小時單位劣化率小于0.25％。除此之外，還在開發(fā)200千瓦級內(nèi)部改質(zhì)型燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
美國能源部和美國電力研究所，正在積極開發(fā)MCFC。美國ERC公司開發(fā)的2兆瓦級內(nèi)部改質(zhì)型機組發(fā)電系統(tǒng)于1996年5月在圣克拉拉開始試驗運行。MC－power公司開發(fā)的250千瓦級外部改質(zhì)型機組發(fā)電系統(tǒng)，1997年2月起在圣迭戈開始試運行。
在歐洲，MCFC作為共同項目正在研究開發(fā)，取得了一些進展，其主要項目如下：
①高級DIC－MCFC發(fā)展計劃(1996-1998年)。荷蘭、英、法、瑞典等國參加研究，歐洲在市場分析、系統(tǒng)開發(fā)以及內(nèi)部改質(zhì)型機組的開發(fā)等方面取得進展。
②ARGE項目(1990年起計劃10年內(nèi)完成)。德、丹麥參加，并在內(nèi)部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)上取得進展。
③MOLCARE。由意、西班牙參加，并在外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)開發(fā)上取得進展。
韓國從1993年起開始開發(fā)MCFC，1997年以開發(fā)100千瓦外部改質(zhì)型發(fā)電系統(tǒng)為目標(biāo)，開始了第二階段研究開發(fā)工作。
3.固體電解質(zhì)型燃料電池(SOFC)
作為SOFC開發(fā)的基礎(chǔ)科學(xué)離子學(xué)，其開發(fā)歷史很長，日、美、德等國已有30多年的開發(fā)史。日本工業(yè)技術(shù)院電子技術(shù)綜合研究所從1974年起就開始研究SOFC，1984年進行了500瓦發(fā)電試驗(最大輸出功率為1.2千瓦)。美國西屋公司從1960年起開始開發(fā)SOFC，1987年該公司與日本東京煤氣、大阪煤氣共同開發(fā)出3千瓦熱自立型電池模塊，在國內(nèi)外掀起了開發(fā)SOFC的。
日本新陽光計劃中，以產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機構(gòu)(NEDO)，為首，從1989年起開始開發(fā)基礎(chǔ)制造技術(shù)，對數(shù)百千瓦級發(fā)電機組進行測試。1992年起，富士電機綜合研究所和三洋電機在共同研究開發(fā)數(shù)千瓦級平板型模塊基礎(chǔ)上，還組織了7個研究機構(gòu)積極開發(fā)高性能、長壽命的SOFC材料及其基礎(chǔ)技術(shù)。
除此之外，三菱重工神戶造船所與中部電力合作，共同開發(fā)平板型SOFC，1996年創(chuàng)造了5千瓦級模塊成功運行的先例。同時，在圓筒橫縞型電池領(lǐng)域中，1995年三菱重工長崎造船所在電源開發(fā)共同研究中，采用圓筒橫縞型電池，開發(fā)出10千瓦級模塊，成功地進行了500小時試運行，之后又于1996年開發(fā)了2.5千瓦模塊，并試運行1000小時。TOTO與九州電力共同開發(fā)全濕式圓筒縱縞型電池，1996年起，開始開發(fā)1千瓦級模塊。同時，在日本以大學(xué)與國立研究所為首的許多研究機構(gòu)在積極開發(fā)SOFC。
美國西屋公司在能源部的支持下，開始開發(fā)圓筒縱縞型電池。東京煤氣和大阪煤氣對25千瓦級發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)進行的共同測試表明，截至1997年3月，已成功運行了約1.3萬小時，其間已經(jīng)過11次啟動與停機，千小時單位電池的劣化率小于0.1％，可見其技術(shù)已非常成熟。西屋公司除計劃在1998年與荷蘭、丹麥共同進行100千瓦級模塊運行外，為降低制造成本，還在研究開發(fā)濕式電池制造技術(shù)。美國Allied－signal、SOFCo、Z－tek等公司在開發(fā)平板型SOFC上取得進展，目前正對1千瓦級模塊進行試運行。
在歐洲，德國西門子公司在開發(fā)采用合金系列分離器的平板型SOFC，1995年開發(fā)出10千瓦(利用氧化劑中的氧，若在空氣中則為5千瓦)模塊，1996年開發(fā)出7.2千瓦模塊(利用氧化劑中的空氣)。
奔馳汽車制造公司在開發(fā)陶瓷系列分離器式平板型SOFC上取得進展，1996年對2.2千瓦模塊試運行6000小時。瑞士的薩爾澤爾公司在積極開發(fā)家庭用SOFC，目前已開發(fā)出1千瓦級模塊。今后，德國還計劃在特蒙德市進行7千瓦級發(fā)電及余熱供暖系統(tǒng)現(xiàn)場測試。
在此基礎(chǔ)研究上，以英、法、荷等國的大學(xué)和國立研究所為中心的研究機構(gòu)，正在積極研究開發(fā)低溫型(小于800℃)SOFC材料。
4.固體高分子型燃料電池(PEFC)
日本開發(fā)固體高分子膜的單位有旭化成、旭哨子、Japangore－tex等，開發(fā)改質(zhì)器以及電極催化媒體的機構(gòu)有田中貴金屬、大阪煤氣等。在開發(fā)汽車燃料電池方面，豐田制造出甲醇改質(zhì)型燃料電池汽車(1997年)，同時三菱電機、馬自達(dá)也在著手開發(fā)汽車燃料電池。
在供電及余熱供暖系統(tǒng)方面，PEFC排熱溫度較低，為70℃左右，在熱利用上有所限制，與其他類型燃料電池相比，目前只開發(fā)小型系統(tǒng)。東芝(30千瓦)、三洋電機(數(shù)千瓦)、三菱重工和東京煤氣(5千瓦)、富士電機和關(guān)西電力(5千瓦)等公司在開發(fā)以天然氣和甲醇為燃料的電池系統(tǒng)，同時，三洋電機在開發(fā)1千瓦級氫燃料便攜式商品化電源，三菱重工在開發(fā)特殊用途(無人潛水艇用)燃料電池。
PEFC主要作為汽車動力電源在開發(fā)。但在汽車上燃料的搭載方式各種各樣，有高壓氫、液化氫和甲醇等。這些燃料各具長短，目前還未能確定最適方式。
德國奔馳與加拿大BPS在進行共同開發(fā)，它們開發(fā)的搭載氫燃料、小底盤汽車在試運行。除此之外它們還共同開發(fā)甲醇燃料電池汽車。若在降低成本、提高運行性能等方面再取得一些進展，電池汽車就有望走向市場。
美國克萊斯勒、通用、福特三公司協(xié)力合作，計劃到2000年開發(fā)出輸出50千瓦、輸出密度1千瓦/公斤的燃料電池。另外，BMW、Rover和西門子三家公司也在開展共同開發(fā)。
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；開關(guān)電源
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用,是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。
1.電力電子技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。
1.1整流器時代
大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。
1.2逆變器時代
七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當(dāng)時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。
1.3變頻器時代
進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1計算機高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高頻開關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
2.3直流-直流(DC/DC)變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
2.4不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠(yuǎn)程維護和遠(yuǎn)程診斷。目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
2.5變頻器電源
變頻器電源主要用于交流電機的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。
國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當(dāng)今焊機電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
2.8電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂"電力公害",例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)
分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)?？刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。
3.1高頻化
理論分析和實踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當(dāng)我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)"整流行業(yè)"的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進行改造,成為"開關(guān)變換類電源",其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。
3.2模塊化
模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于"標(biāo)準(zhǔn)"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。3.3數(shù)字化
在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。
3.4綠色化
電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。
總而言之,電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。
參考文獻：
[1]林渭勛:淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)選編,浙江大學(xué),384-390,1992。
1、整定計算的條件
以往的整定計算軟件在開發(fā)的時候，我國的大多數(shù)110kV電網(wǎng)還是環(huán)網(wǎng)運行，這些軟件充分考慮了220kV電網(wǎng)同110kV環(huán)網(wǎng)之間電磁環(huán)的存在對保護整定的影響，并因此增加了軟件的復(fù)雜程度，降低了其靈活性。這些軟件對于110kV電網(wǎng)保護的整定不規(guī)范、失配點多、非常規(guī)整定多的問題沒有重視，大大降低了計算出的結(jié)果的實用價值。另外受軟件開發(fā)平臺的限制，開發(fā)者在人機界面的方便程度考慮較少，使得人工干預(yù)非常煩瑣，費時費力，不得不棄而不用。
準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式的計算機整定計算能夠解決以往的軟件應(yīng)用到110kV電網(wǎng)時所遇到的問題，其主要依據(jù)有兩點：110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化和計算機技術(shù)的發(fā)展。
1.1、110kV電網(wǎng)形成單電源的輻射結(jié)構(gòu)，簡化了整定計算
隨著220kV的主輸電網(wǎng)絡(luò)的形成，原來的110kV環(huán)網(wǎng)得以解環(huán)運行，從而形成了以220kV變電站為中心電源的輻射型結(jié)構(gòu)的分區(qū)網(wǎng)絡(luò)，使得110kV的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)大大地簡化。由于不再考慮電磁環(huán)，也使得110kV電網(wǎng)的整定計算軟件的開發(fā)思路發(fā)生了重大改變。解環(huán)運行之后，分區(qū)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較以前減少了許多，各電力元件之間的保護配合關(guān)系變得非常簡單，如果仍沿用節(jié)點方程的方法進行整定計算，一方面將簡單問題復(fù)雜化，另一方面仍不能解決短線群、T接線、小電源的問題。準(zhǔn)專家模式是將電力元件的所有的整定配合關(guān)系歸納為相應(yīng)的用計算公式表示的規(guī)則（由于不存在電磁環(huán)，這些規(guī)則的數(shù)目及復(fù)雜程度都大大降低），然后由整定人選擇所整定的電力元件的整定規(guī)則。這種模式簡單、直觀，對整定計算全過程可進行有效的控制。
1.2、計算機技術(shù)的發(fā)展為新模式提供強大的技術(shù)支持
最早進行整定計算軟件的開發(fā)大約是在七八十年代，現(xiàn)在計算機軟硬件的技術(shù)水平同當(dāng)時相比不可同日而語。當(dāng)時編制軟件最先要考慮的是軟件的運行速度以及數(shù)據(jù)的存儲容量，其次才是用戶界面，而以目前的計算機技術(shù)水平，對于編制這種規(guī)模的軟件，其運算速度及數(shù)據(jù)存儲容量可以不予考慮，因此其重點應(yīng)該是良好的用戶界面。準(zhǔn)專家系統(tǒng)模式完全在系統(tǒng)一次圖形界面上完成參數(shù)數(shù)據(jù)的輸入、計算過程的控制、計算結(jié)果的輸出，大大降低了使用者掌握軟件的難度，不經(jīng)培訓(xùn)就可以方便地使用。
2、整定計算的實施方案
2.1、方案總體設(shè)計
該方案由以下幾個模塊組成：電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊、參數(shù)數(shù)據(jù)輸入模塊、短路電流計算模塊、整定計算規(guī)則模塊、整定計算模塊、ODBC接口模塊。
由圖1可以看出，整定計算的全過程都是在系統(tǒng)一次圖形的界面下完成，不需要使用者對底層進行操作。在專用的電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊下，一次圖一旦繪好，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就建成，結(jié)構(gòu)中各單元同系統(tǒng)各元件一一對應(yīng)，這種對應(yīng)是由軟件完成，毋需人工干預(yù)；參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫都是整定計算的數(shù)據(jù)源，其中參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫與系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu)變化后，這兩個數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容相應(yīng)修改。整定規(guī)則庫則完全獨立，其修改、補充等操作單獨進行。
2.2、功能模塊介紹
2.2.1、電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊
電網(wǎng)拓?fù)淅L圖模塊是一個面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)繪圖工具，能夠支持全屏幕動態(tài)縮放、屏幕漫游，以基本圖元（如線路、斷路器、變壓器等）為繪圖單位，進行系統(tǒng)一次網(wǎng)絡(luò)圖的繪制，各圖元通過定義形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，性能優(yōu)良且操作方便。除了具有圖形編輯軟件的一般功能外，它的最大特點在于可以無隙地嵌入數(shù)據(jù)庫和保護整定計算模塊。因此，該模塊實際上充當(dāng)了本系統(tǒng)的用戶交互界面，用戶在圖上即可進行數(shù)據(jù)庫操作并可啟動線路或變壓器的保護整定計算。
2.2.2、參數(shù)數(shù)據(jù)輸入模塊
在系統(tǒng)一次圖上，在定義好的圖元上輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機處理后形成參數(shù)數(shù)據(jù)庫，并同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。參數(shù)數(shù)據(jù)能夠在系統(tǒng)一次圖上打印出來。
2.2.3、短路電流計算模塊
利用已形成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)果及參數(shù)數(shù)據(jù)庫，以各母線為故障點，計算大小運行方式下三相短路、兩相短路、單相接地、兩相短路接地的故障電流，形成短路電流數(shù)據(jù)庫，并能夠以一定格式輸出打印。
2.2.4、整定計算規(guī)則模塊
以單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)為主要整定對象，充分考慮短線群、T接線、小電源對整定計算的影響，將各種保護的整定方法總結(jié)、歸納，形成標(biāo)準(zhǔn)化、公式化的規(guī)則庫。
2.2.5、整定計算模塊
模塊分為整定設(shè)置、線路保護整定及元件保護整定三部分。整定計算所需的有關(guān)系數(shù)要求，例如靈敏系數(shù)、可靠系數(shù)、配合系數(shù)、整定原則等，整定前在整定設(shè)置菜單下填入。
線路保護整定計算分三種方式：
1）全自動方式：所有整定步驟由計算機完成，沒有人工干預(yù)；
2）半自動方式：由人工指定失配點及失配參數(shù)，計算機完成后面的工作；
3）全人工方式：全部整定步驟采用問答式，由整定人逐步完成，每一步的計算結(jié)果均在屏幕顯示。
保護整定均在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)界面上進行，根據(jù)用戶在系統(tǒng)一次圖上選定的電力元件，直接啟動相應(yīng)保護的整定計算模塊，通過調(diào)用參數(shù)數(shù)據(jù)庫、短路電流數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫的內(nèi)容進行計算，計算過程可人工干預(yù)。
所有的計算結(jié)果均以整定計算書的形式輸出。
2.2.6、ODBC接口模塊
整定計算是在一次圖形界面上完成的，要通過ODBC（OpenDataBaseConnectivity，開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)）將參數(shù)數(shù)據(jù)、短路電流數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)合起來，完成相應(yīng)的計算。
2.3、方案的特點
該方案具有以下特點：
1）數(shù)學(xué)模型簡單
由于以單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)作為整定計算的對象，大大簡化了整定計算的數(shù)學(xué)模型，從而使整定計算的復(fù)雜程度大大降低。
2）人機界面友好
數(shù)學(xué)模型簡單使開發(fā)者在開發(fā)平臺的選擇上有很大的余地，不用對平臺的數(shù)學(xué)計算能力有太高要求，因此可以充分利用近年來推出的優(yōu)秀商業(yè)軟件，從用戶角度開發(fā)出具有直觀、簡單、靈活的人機界面的軟件。
3）輸入輸出設(shè)計靈活
參數(shù)的輸入完全在系統(tǒng)一次圖形界面上完成，徹底擯棄了過去需要用戶做節(jié)點編號、做數(shù)據(jù)文件的方法，大大降低了工作量。計算結(jié)果的輸出有兩種方式，一是在屏幕輸出，這樣可以讓整定人監(jiān)視整定計算的每一個步驟，這對于整定計算的審核十分有利；第二種方式是以整定計算書的形式輸出，可以文本格式進行編輯，由于目前微機保護的許多小定值不是計算的結(jié)果，而是運行方式的一些具體要求，因此對整定計算書進行必要的編輯，一方面使計算書更加完整，另一方面對無紙化辦公也有一定的意義。
3、開發(fā)軟件的選擇
3.1、軟件運行平臺：中文Windows95
中文Windows95是一個32位的操作系統(tǒng)，它是專門為中國大陸的用戶而設(shè)計的，因此它具有內(nèi)置的雙字節(jié)漢字內(nèi)核，無需再外掛中文平臺即可顯示漢字，極大地方便了國內(nèi)用戶。Windows95與Windows3.X以及DOS相比較，有操作容易、支持搶先式多任務(wù)、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。
3.2、數(shù)據(jù)庫接口工具：MicrosoftODBC2.0
MicrosoftODBC2.0是一個由微軟公司在90年代初提出的開放式數(shù)據(jù)庫互連的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展到現(xiàn)在在技術(shù)上已相當(dāng)成熟，幾乎所有主要的數(shù)據(jù)庫開發(fā)商都提供了相應(yīng)的ODBC驅(qū)動程序。ODBC的優(yōu)點在于它使程序員無須關(guān)心他所要存取的數(shù)據(jù)源的類型、位置和格式等。他只需調(diào)用相同的API函數(shù)來和ODBC接口打交道即可，直接和某個特定的數(shù)據(jù)庫交互則由ODBC來完成。這樣，一方面使程序員的工作量大為減輕，另一方面使得程序更加靈活，因為當(dāng)?shù)蛯訑?shù)據(jù)庫發(fā)生變化（如數(shù)據(jù)庫由DBASE變?yōu)锳CCESS）時，慶用程序不須做較大的改動可適應(yīng)新的數(shù)據(jù)源。
3.3、數(shù)據(jù)庫開發(fā)軟件：MicrosoftAccess97中文版
MicrosoftAccess97中文版是微軟公司在1997年推出的最新的數(shù)據(jù)庫開發(fā)及管理軟件，它在小型的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中具有許多優(yōu)點。它是一個臺式的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，但同時又可被應(yīng)用到客戶／服務(wù)器數(shù)據(jù)庫前端機的開發(fā)應(yīng)用中。它生成的數(shù)據(jù)庫僅由一個文件組成，極易管理。而且，它的開發(fā)平臺是基于Windows95的，能充分利用其穩(wěn)定、多任務(wù)的優(yōu)勢，并給開發(fā)人員一個良好的開發(fā)界面，操作相當(dāng)容易。它具有以下特點：
（1）Access支持多種數(shù)據(jù)形式，可以從FoxPro，Paradox3.X，Lotus1-2-3.X，Dbase，Lotus1-2-3，MicrosoftExcel和Betrieve中引入數(shù)據(jù)。
（2）提供一整套極富特色的集成窗口式菜單開發(fā)環(huán)境，所有對象的屬性采用窗口式表達(dá)，大大減少了編程語言，使得建立、編輯和調(diào)試一個應(yīng)用程序既輕松又快速。
（3）Access本身并不是一個面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫系統(tǒng)（OODBMS），但它是一個面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境。超級秘書網(wǎng)
（4）Access引入了SQL數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)查詢語言，用戶可能直接在程序中嵌入SQL語言，從而使Access成為比較完善的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。
（5）在Access中，可使用WindowsAPI函數(shù)，支持OLE和DDE.
（6）Access中的數(shù)據(jù)庫安全控制機制也是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫無法比擬的。
3.4、編程語言：MicrosoftVisualC++5.0
MicrosoftVisualC++5.0是微軟公司最新推出的應(yīng)用程序開發(fā)工具。較之其他同類產(chǎn)品（如BorlandC++5.0，WatcomC++等），功能更加強大。它支持Windows平臺上幾乎所有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，其編譯器支持增量編譯，每次編譯只將修改過的部分重編譯一遍，而其他部分不動，大大加快了編譯速度，縮短了開發(fā)時間。在VisualC++5.0中，ClassWizard的功能大為增強，可以為開發(fā)人員自動生成許多代碼，使開發(fā)人員能夠把精力集中于程序所要實現(xiàn)的特定功能上，不必為一些細(xì)節(jié)浪費時間。
關(guān)鍵詞機電一體化技術(shù)應(yīng)用
1機電一體化技術(shù)發(fā)展
機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
1.2智能化
即要求機電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
1.3模塊化
由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.5人性化
機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。
1.6微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)(MicroElectronicMechanicalSystems，簡稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。
1.7集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時處理加工、裝配、檢測、管理等多種工序。為了實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個層次有機地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強。
1.8帶源化
是指機電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場合無法使用電能，因而對于運動的機電一體化產(chǎn)品，自帶動力源具有獨特的好處。帶源化是機電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
1.9綠色化
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護環(huán)境，回歸自然，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計、制造、使用和銷毀時應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時，產(chǎn)品可分解和再生利用。
2機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：
2.1智能化控制技術(shù)(IC)
由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
2.2分布式控制系統(tǒng)(DCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
2.3開放式控制系統(tǒng)(OCS)
開放控制系統(tǒng)(OpenControlSystem)是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念。“開放”意味著對一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。
2.4計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)
鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。
2.5現(xiàn)場總線技術(shù)(FBT)
現(xiàn)場總線技術(shù)(FiedBusTechnology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)(如4～20mA，DC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線?，F(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC(ProgrammableLogicController)和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。
2.6交流傳動技術(shù)
傳動技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動的優(yōu)越性，電氣傳動技術(shù)在不久的將來由交流傳動全面取代直流傳動，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實用化得以實現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機或中小容量電機都可以使用同步電機或異步電機實現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴大。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：大型水輪發(fā)電機；定子鐵芯；推力軸承
中圖分類號：TM312 文獻標(biāo)識碼：A
中國有著豐富的水資源，是水電行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著諸多大型水利工程的建成，有效的推進了我國水電發(fā)展，對應(yīng)的水電機組不斷的朝向大型及超大型發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)水利發(fā)電工程學(xué)會相關(guān)統(tǒng)計資料顯示，到2020年，國內(nèi)的700MW水輪發(fā)電機數(shù)目將會超出150臺。大型水輪發(fā)電機具備非正常停機損失大、定轉(zhuǎn)子額定電壓較高以及發(fā)電機定子繞組的中性點引出方法極多等自身特點。
一、大型水輪發(fā)電機技術(shù)問題分析
如圖1所示，定子鐵芯受力簡示圖。
1 定子鐵芯熱膨脹
隨著國際科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對應(yīng)技術(shù)較為先進的國家，水輪發(fā)電機單機容量逐漸擴大，其對應(yīng)定子鐵芯的直徑也是持續(xù)增加，由最初的幾米持續(xù)發(fā)展至十幾米，或者說還有超過20m的。相對直徑在成倍的提高，緊接著其鐵芯溫升所產(chǎn)生的對應(yīng)徑向尺寸的膨脹量是在飛速提升，鐵芯以及機座之間的溫差所出現(xiàn)的徑向尺寸過量也隨之提升。水輪發(fā)電機定子鐵芯，其鐵芯的溫度升至為50℃時，那么鐵芯徑向膨脹就會達(dá)到11mm，鐵芯以及機座溫差是20℃時，那么其鐵芯以及機座的半徑方向過盈量就大概會是2mm，進而促使定子鐵芯因為其受到了機座徑向壓力而存在極大的切向應(yīng)力。
2 定子鐵芯壓緊質(zhì)量
在實際運作過程中，大型水輪發(fā)電機盡管其機座能夠自由伸縮膨脹，對應(yīng)的鐵芯軸向單位相關(guān)面積壓力會大幅度下降，對應(yīng)的定子鐵芯就會出現(xiàn)翹曲的情況。要是其機座并不是全部膨脹，其對應(yīng)的單位壓力面積承受壓力會保持在10kgf/cmZ之下，這時其對應(yīng)定子鐵芯也還是會極有可能存在翹曲情況。
3 定子鐵芯分瓣
定子鐵芯的結(jié)構(gòu)是分瓣狀的，關(guān)于定子鐵芯的裝配，應(yīng)重視其鐵芯合縫位置會受到分布不均勻以及很難預(yù)測的對應(yīng)擠壓力，該擠壓力對定子鐵芯會造成不良的影響，這樣就在很大的程度上加劇了翹曲情況的出現(xiàn)。導(dǎo)致定子鐵芯在受到相關(guān)的力之后出現(xiàn)形變以及振動、損壞等。
4 轉(zhuǎn)子支架剛度及圓盤形結(jié)構(gòu)
水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子對應(yīng)支架的結(jié)構(gòu)形式一般是根據(jù)其發(fā)電機容量以及轉(zhuǎn)速和尺寸、運輸條件等相關(guān)條件來合理選定。通常在中型及小型或者是高速水輪發(fā)電機上利用較為簡單的圓盤式或者是無支架轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。對于大型水輪發(fā)電機來講，其因為會受到相關(guān)運輸條件的制約，一般會利用中心體以及支臂裝配組合形成支臂式的轉(zhuǎn)子支臂。關(guān)于其對應(yīng)容量以及尺寸非常大的水輪發(fā)電機，近年來，國內(nèi)通常使用的發(fā)電站裝配以及拼焊，大多都是多層圓盤式轉(zhuǎn)子支架。
二、大型水輪發(fā)電機關(guān)鍵技術(shù)改善
1 水輪機模型轉(zhuǎn)輪水力設(shè)計
水輪機的最關(guān)鍵部件就是轉(zhuǎn)輪，其相關(guān)性能直接關(guān)系著對應(yīng)發(fā)電機運作經(jīng)濟性以及安全性、穩(wěn)定性。關(guān)于水輪機模型轉(zhuǎn)輪水力性能設(shè)計，國內(nèi)外的研究差距很大，很多有關(guān)項目對應(yīng)轉(zhuǎn)輪是使用國外引進的相關(guān)技術(shù)，其自開發(fā)轉(zhuǎn)輪效率大約是95%，國外所引進的轉(zhuǎn)輪效率能夠達(dá)到94%以上。國內(nèi)很多較大型工程有效的引進了三維粘性流體數(shù)據(jù)庫為其最主要的基礎(chǔ)，再合理運用其對應(yīng)實驗技術(shù)以及相關(guān)模型制造水平的不斷提升，國內(nèi)在很短的時間內(nèi)關(guān)于模型轉(zhuǎn)輪水力設(shè)計，跟上了世界的先進水平。
2 大型水輪發(fā)電機推力軸承技術(shù)
大型發(fā)電機最關(guān)鍵的構(gòu)成部分就是推力軸承，其對應(yīng)的設(shè)計以及制造技術(shù)是不是最優(yōu)化會直接關(guān)聯(lián)到水輪發(fā)電機的安全可靠運作。想要合理的對其進行優(yōu)化，就應(yīng)該注重其結(jié)構(gòu)以及性能參數(shù)，以便于有效提升運作的可靠性。有關(guān)企業(yè)對其投入了大量的人力物力進行全方位的分析研究。自主開發(fā)水輪發(fā)電機推力軸承的熱彈性流體動力的性能相關(guān)計算分析軟件，構(gòu)建了三萬噸的對應(yīng)推力軸承試驗臺，該實驗是現(xiàn)今世界上相關(guān)運作中最大推力軸承試驗臺。相關(guān)的實驗室研究結(jié)果也在很多較大的水電站對應(yīng)推力軸承運作實測過程中展開了一定程度的對比，以便于有效健全和提升推力軸承設(shè)計以及制作技術(shù)和測試技術(shù)。這些相關(guān)的工作也為水輪發(fā)電機的推力軸承設(shè)計以及制作工藝積累了相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗。
3 大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子接地保護方式
大型水輪發(fā)電機組的額定轉(zhuǎn)子電壓通常是較高的，可以超出500V，在強勵時是最高的，并且還伴隨著非常顯著的交流分量，這時直接性的將其取出的危險性極高，并且其對應(yīng)電纜更不好選擇。我國的很多較大型水電機組在進行工程設(shè)計時大都是利用轉(zhuǎn)子接地保護和失磁保護，并運用轉(zhuǎn)子電壓測量對應(yīng)附件再就地安裝在相關(guān)的勵磁體系之內(nèi)，把較大功率的電阻安置在相關(guān)勵磁體系屏柜之內(nèi)，其對應(yīng)轉(zhuǎn)子電阻在分壓之后會長距離的接進發(fā)電機的保護屏柜中，這時轉(zhuǎn)子的接地保護功能就會在發(fā)電機的屏柜之內(nèi)很好的實現(xiàn)。
大型水輪發(fā)電機的機組轉(zhuǎn)子接地保護應(yīng)該合理的就地安置在對應(yīng)勵磁體系室內(nèi)，其失磁保護需要的相關(guān)電壓最好是通過變送器之后再接進發(fā)電機的保護設(shè)備上，這樣能夠合理避免掉其高壓電纜存在長距離引線，在很大程度上簡化了勵磁回路并節(jié)約了長距離進行高壓控制的電纜費用。
4 大型水輪發(fā)電機定子繞組主絕緣技術(shù)
有關(guān)公司關(guān)于定子繞組的地主絕緣是應(yīng)用了F級的桐馬環(huán)氧玻璃粉云母系統(tǒng)，其電機的主絕緣結(jié)構(gòu)以及防暈結(jié)構(gòu)和對應(yīng)繞組槽部、端部的相關(guān)固定結(jié)構(gòu)與各類絕緣材料，總體上來講均是都實現(xiàn)了國產(chǎn)化，并且國產(chǎn)的相關(guān)絕緣材料性能均是達(dá)到了國際化水平。線棒是多膠帶連接式包扎以及其外包防暈帶絕緣結(jié)構(gòu)，運用對應(yīng)加熱橫壓來進行固化，以致其能夠一次成型，其對應(yīng)線棒的尺寸應(yīng)該是統(tǒng)一的，且要具備較好的互換性。該F級桐馬環(huán)氧玻璃粉云母帶的絕緣運作經(jīng)驗極為豐富以及對應(yīng)水電站不同電壓等級的較大型水輪發(fā)電機和其相關(guān)的出口機組之上。
5 大型水電機組結(jié)構(gòu)剛強度分析技術(shù)
經(jīng)過國內(nèi)外諸多企業(yè)的相關(guān)設(shè)計，其關(guān)鍵器件剛強度性能展開大量有限元分析以及比對，也找出了不同企業(yè)對于同一個器件的設(shè)計差異。關(guān)于其結(jié)構(gòu)拓?fù)湟约皫缀涡螤詈桶搴癯叽绲日归_了系統(tǒng)化的分析，找出其關(guān)聯(lián)機組器件剛強度的關(guān)鍵因素，對部件的設(shè)計進行的全方位的深刻認(rèn)識，形成了一定的結(jié)構(gòu)模式，再運用其對應(yīng)參數(shù)來實現(xiàn)建模，有效達(dá)到結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及分析過程自動化。其對應(yīng)的運用變量分析技術(shù)定量分析出對應(yīng)主參數(shù)，并給設(shè)計師所需要的相關(guān)設(shè)計曲線，進而給結(jié)構(gòu)改善及創(chuàng)新提供參考。運用尺寸以及形狀充分結(jié)合優(yōu)化技術(shù)，能夠合理的找出板厚的配置以及幾何形狀均是合理化的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)。諸多水電機組結(jié)構(gòu)器件優(yōu)化設(shè)計均采用了相關(guān)研究成果，并得到了顯著的效果。
結(jié)語
水輪機正常的運作狀態(tài)下，其對應(yīng)的定子鐵芯會承受切向電磁扭矩以及相關(guān)軸向重力，還有在水輪機快速運作時其對應(yīng)定子鐵芯會存在一定程度的發(fā)熱，機座以及鐵芯均是不一樣的運作情況，所以在溫度不一樣的狀態(tài)下就會存在溫差，對應(yīng)的高溫鐵芯會出現(xiàn)膨脹以及其座機的制約，座機對于鐵芯具備一個徑向壓力，和相關(guān)鐵芯膨脹力剛好是相反的；以及其對應(yīng)的定子鐵芯會受到轉(zhuǎn)子所具備的徑向磁拉力，和分瓣定子會被拼為整圓形態(tài)以配合其鐵芯共同進行運作。水輪機在運作時其鐵芯會受到一定的熱膨脹，致使總體鐵芯對應(yīng)縫合面會受到不一樣方向所帶來的擠壓力，這樣會導(dǎo)致鐵芯出現(xiàn)損失的情況。因此，對大型水輪發(fā)電機關(guān)鍵技術(shù)問題進行詳細(xì)分析研究是勢在必行的。
參考文獻
[1]王初銘.大型水輪發(fā)電機幾個關(guān)鍵技術(shù)問題的分析[J].大電機技，2013（02）.
