电解参数（精选三篇）
电解参数 篇1
1 过电压校验
单调谐滤波电容器除了承受基波电压以外, 还承受谐波电压。为保证电容器有良好安全的运行环境, 在操作中应使其过电压在一定的范围内, 不能过高也不能太低。单调谐滤波器结构如 (图1) 所示:电容器的电压校验公式为UC1+∑UCn≤KUUCN, 其中, UCn为滤波电容器上的各次谐波电压, KU为电容器的过电压倍数, 一般取KU=1.0-1.1。假设母线电压 (相电压) 为U1, 由于串联电抗器的作用, 使得电容器承受的基波电压UC1要比母线电压U1高。对于n次谐波滤波器而言, 考虑到XL1=XC1/n2, 则有UC1=n2 U1/ (n2-1) , 由以上两式可得, KUUCN=n2U1/ (n2-1) +ICnXCn=n2 U1/ (n2-1) +ICnU2CN/nQCN, 则QCN=U2C N ICn/n[KUUCN-n2U1/ (n 2-1) ], 此公式是按照避免电容器过电压的要求, 推导出每相额定容量的选择公式。
2 过电流校验
滤波器支路调谐抗和系统谐波抗阻分流后产生谐波电流, 流入滤波器, 因为电容器会产生热效应, 所以谐波电流ICn和基波电流IC1被滤波器滤除n次后的均方根, 可以考虑作为滤波电容器的电流, 计算出过载系数KI, 电容器的额定电流要大于基波电流和谐波电流的总和, 所以电力电容器的过电流校验公式为: (I2C1+I2Cn) 1/2≤K1ICN, 因为IC1=UC1ω1C, ICN=UCNω1C, 代入上式可得QCN=U2CNICn/[KI2U2CN-[n2U1/ (n2-1) ]]1/2
3 滤波电容器的最小额定容量
对上式中的UCN求偏导数并令其为0, 可求出电容器每相的最小额定容量。
4 无源滤波装置的建模
根据Thevenin定理与Norton定理对无源滤波装置在基波与谐波下的工作状态分别建模分析。
(图2) 图为电解铝厂两台直流电弧炉 (粗炼) 、两台交流电弧炉 (精炼) , 电弧炉工作原理如 (图2) 所示。其母线工作电压为35 kV, 由变压器T1、T2经晶闸管整流装置为直流炉供电, 同时由另一炉变T3为交流炉供电。
通过建模分析流过每一滤波通道电抗器的电流、电容器承受的电压以及流入电网中的电流。流过35 kV系统母线—电弧炉—滤波装置的电流可分为基波与谐波两部分, 分别对其建模分析。
(图3) 为35 kV母线电压下, 为分析流过整个电弧炉系统基波电流, 根据Thevenin定理所建模型。图中, Lk, Ck, Rk (k=3, 5, 7, 11, 13, h) 分别为3、5、7、11、13及高次滤波通道的电抗、电容及电阻;ikf (k=3, 5, 7, 11, 13, h) 分别为3、5、7、11、13及高次滤波通道与系统电抗的回路电流;Ls为电力系统等效感抗值;Ld为电弧炉等效感抗值。
设uck (k=3, 5, 7, 11, 13, h) 分别为各3、5、7、11、13及高通各滤波通道的电容电压。设ikf (k=3, 5, 7, 11, 13, h) 及idf分别为图2所示各回路电流, 应用回路电流法, 经计算可得u为35kV母线相电压, 设图2中电网电流频率为f, 则u可表示为u=2 (35/3) con (2πft) 。
通过对无源滤波器相应的参数进行设计、计算, 能使滤波装置更好的发挥其功效, 由于其研究的时间有限及笔者能力的有限性, 在设计中还存在很多不足, 望同仁能更好的完善其设计, 以提高装置的自动化水平的发展。
参考文献
[1]张明江, 纪延超, 张妍芳.无源滤波器方案设计探讨[J].黑龙江水专学报, 2008, 35 (1) :102-105.
[2]翁利民, 陈允平, 舒立平.大型练钢电弧炉对电网及自身的影响和抑制方案[J].电网技术, 2004, 28 (2) :64-67.
[3]朱革兰, 任震.无源电力滤波器的最小容量优化设计[J].华南理工大学学报:自然科学版, 2002, 30 (3) :46-49.
国产电解质分析仪参数 篇2
1.仪器全部操作由电脑控制，采用自动跟踪校正软件，确保良好的稳定性。
2.全中文菜单，故障自动提示及排除，操作简便。
3.仪器设有质控校正程序，自动校正测量数据，并可进行斜度和均差双参数校正。4.进样一次，可同时测量出K、Na、Cl、iCa、nCa、TCa、PH、Li、TCO2、AG八项十参数。5.样品分析后仪器便自动冲洗，确保电极清洁及处于备用状态。
6.仪器具有断电保护功能，断电后仍可保存质控和样品数据，存储时间长达五年以上。7.仪器可24小时开机，30分钟不操作即转入待机状态，仪器可随时关机。
测量参数
测量参数钾（K+）钠(Na+)氯(Cl-)钙(Ca++)锂(Li+)pH
二氧化碳(TCO2)
测量时间标品量样品类型数据存储显示操作方式打印条码扫描主控系统数据通讯联机软件工作环境电源
测量范围0.50-15.00 mmol/L30.0-200.0 mmol/L20.0-200.0 mmol/L0.10-6.00 mmol/L0.10-5.00 mmol/L
4.00-9.002.0-70.0 mmol/L
25~90秒60~300μl
血浆、血清、全血、稀释尿液、脑脊液1000个存满后自动刷新LCD液晶显示YES、NO按键内置热敏打印机无16位系统
RS232接口可与外部计算机连接IMS-972电解质联机系统温度5-35℃、湿度≤80%AC220V±20；50Hz±1Hz
分辨率0.01 mmol/L0.1 mmol/L0.1 mmol/L0.01 mmol/L0.01 mmol/L
0.010.1 mmol/L
测量精度(CV%)
电解参数 篇3
随着航空航天技术的发展,为满足发动机高推重比的要求,在新型发动机的设计中大量采用了整体结构叶盘。由于整体叶盘叶片工作表面为空间自由曲面,形状复杂,精度要求高,同时为适应高温、高压、高转速的工作条件,通常选用钛合金、高温高强合金等高性能材料,这些材料难以切削,给整体叶盘的制造带来了很大困难[1]。电解加工具有加工范围广、表面质量好、无宏观切削力和工具无损耗等优点,在材料难切削、叶片形状复杂的整体叶盘制造中体现了较大的优势。
波兰的Kozak等[2]提出了电解铣削的思想,即以棒状旋转工具作类似于圆柱状侧铣刀的成形运动来形成加工表面。国内外也有学者采用多轴数控联动电解机床加工整体叶盘,该方法利用电极与叶盘毛坯作相对展成运动来加工叶间直纹通道[3,4]。这些研究主要是针对叶盘粗加工,存在一定的局限性。为了高效地加工精密复杂扭曲叶盘,朱荻等[5]将叶间通道粗加工和型面精加工结合起来,先在毛坯上加工出通道[5],然后将拷贝式工具伸入到通道中,加工出扭曲、精确的型面[6]。
叶间通道加工是整个叶盘电解加工过程中不可缺少的步骤,其加工效果会直接影响后续型面加工的效率和质量。为了获得余量较小且分布均匀的通道型面,非常有必要研究工具与叶盘之间的相对运动,以使在加工过程中腐蚀出的成型面始终贴近叶片的理论型面。
1 三轴运动分析
整体叶盘多通道电解加工示意图见图1。进行多通道电解加工时,多个圆管状工具同时相对叶盘运动,可以在毛坯上一次性加工出多个叶间通道,粗加工效率大幅度提高。
叶盘加工运动示意图见图2,图中叶盘毛坯接电源正极,管状工具接负极,电解液从中空电极的一端流入,从侧壁的出液口中高速流出冲刷加工区域。叶盘的叶根圆半径为RG,叶顶圆半径为RD。
工具和叶盘作相对运动,电化学作用导致毛坯材料被腐蚀,最终形成叶间通道。为了加工出空间扭曲的通道型面,设计了3个轴的运动。在绝对坐标系OXYZ中,叶盘毛坯由转轴1带动,以角速度ω1绕Z轴旋转。同时圆管状工具在轴2的带动下,以速度v2沿Z向直线进给。除此之外,工具还由轴3带动,绕一条经过其顶端并与Z轴平行的直线L以角速度ω3旋转。工具顶端到Z轴的长度固定为RS。加工型面的最终结果由三轴组合运动的结果决定。
基于毛坯与工具的相对运动关系,可假定毛坯静止,工具完成所有运动。工具的运动状态可以描述如下:工具沿Z轴以速度v2进给,其顶端以角速度-ω1绕Z轴旋转,同时工具绕顶端以角速度ω3旋转。圆管状工具是轴对称结构体,其上所有点相对中轴线都静止,所以为了研究工具的运动规律,将圆管状工具简化成中轴线分析。通道成型面将随着中轴线的运动而生成。由于通道型面应该尽可能接近叶片的理论型面,所以根据叶盘的理论型面参数来推导工具中轴线的运动轨迹。
三轴运动直接决定通道型面的加工效果,本文的最终目标是要归纳出三轴运动参数的计算方法。其整体思路是:先将叶片理论型面的参数转换成整体叶盘的叶间通道的参数,再由通道型面的拟合直线确定工具中轴线的运动位置,由于工具的运动轨迹是三轴组合运动的结果,所以逆向推算即可获得三轴的运动参数。
2 叶片型面数据处理
第一步是要对叶片理论型面参数进行处理,下述分析的所有数据都取自叶盘参数,故坐标系O′X′Y′Z′建立在叶盘上。
2.1 叶片型面原始数据处理
叶片理论型面是根据空气动力学原理经过复杂计算及试验修正得到的,一般无法直接用数学表达式描述[7,8],型面原始数据点一般以截面线节点的形式给出。表1中叶片型面原始数据是沿叶盘径向(图3中示意为Y′向)按等距截面上的叶型轮廓线测得的。叶盆和叶背上分别有m条截面线,每条截面线上取n个采样点。例如,用多次样条曲线拟合采样节点(Xip,Yi,Zip)=[(X(1)ip,Yi,Z(1)ip);…,(X(j)ip,Yi,Z(j)ip);…,(X(n)ip,Yi,Z(n)ip)],就得到叶盆上第i条截面线。其中,i=1,2,…,m;j=1,2,…,n。
依次扫掠叶盆上的所有截面曲线拟合成叶盆型面Sp。同理可得叶背型面Sb。叶片按一定角度绕Z′轴进行圆周阵列旋转,得到整个叶盘的理论形貌。图3所示为两个相邻叶片的位置关系。
2.2 通道型面拟合直线
叶片型面的原始数据需要经过处理才能拟合成通道型面。首先,因为工具加工出的是两个叶片之间的通道,所以通道型面上的数据点应选取于前一个叶片的叶盆型面和后一个叶片的叶背型面。叶片型面原始数据中给出的叶盆型面坐标值保持不变,叶背型面坐标值通过旋转变换得到后一个叶片叶背的坐标值。该变换关系的计算式为
式中,N为叶盘的叶片数量。
式(1)左端即为所需要的坐标值。
此外,工具中轴线在加工过程中始终平行于毛坯上下表面,整个运动轨迹包含工具从毛坯上表面切入和从下表面完全切出的部分,单以原始数据点拟合的截面线不足以反映整个路径。所以还需要对截面线按光顺要求在首尾处进行延伸,以使叶盆和叶背型面在Z′向的高度能够达到工具的起始和结束位置,如图4所示。
上述由叶片型面原始数据处理后得到的通道是扭曲的型面,理想的效果由后续的精加工实现,实际通道加工得到的型面依据圆管状工具侧面间隙与工件相对运动所形成的轨迹线包络生成[9]。圆管状工具在运动过程中始终以直线刃边“切割”毛坯,加工型面即可以直纹面表示,而当已知通道理想型面反推工具运动参数时,就先需要获取该扭曲型面的拟合直线。
用垂直Z′轴的一组等距平行面(z=zk,k=1,2,…,q;图4中z1面为加工起始时工具中轴线所处平面,zq面为加工结束时中轴线所处平面)切割叶片型面,与叶盆截面线产生的交点为(xip,yip,zip),叶背上的交点为(xib,yib,zib),其中yip=yib=Yi,zip=zib=zk。这些交点是通道扭曲型面上生成拟合直线的依据。
根据高斯-莫卡夫定律,利用最小二乘法对离散数据点进行线性拟合,可以获得最佳的拟合优度。对叶盆和叶背上的交点采用最小二乘法分别将其拟合成直线族[10]。
在z=zk平面,设叶盆上的拟合直线为
(2)
叶背上的拟合直线为
应用最小二乘法,叶盆上的直线满足等式:
叶背上的直线满足等式:
计算得到akp、bkp、akb和bkb。求出的直线族与叶盘的叶顶圆和叶根圆生成交点。设在z=zk平面,叶盆上的拟合直线与叶根圆x2+y2=R2G的交点Gkp的坐标为(xGkp,yGkp,zk),与叶顶圆x2+y2=R2D的交点Dkp的坐标为(xDkp,yDkp,zk);叶背上的拟合直线与叶根圆的交点Gkb的坐标为(xGkb,yGkb,zk),与叶顶圆的交点Dkb的坐标为(xDkb,yDkb,zk)。这些交点就是扭曲的通道用直线拟合后形成的边界点。
图5所示网格曲面Sp和Sb由原始截面线经过延伸处理拟合得到。网格实曲线是垂直于Y′轴的平行面(y=Yi)和垂直于Z′轴的平行面(z=zk)在叶片型面上的截线,网格线交点就是用于最小二乘法线性拟合的数据点。其中以Gkp和Dkp为端点的虚线y=akpx+bkp是叶盆型面在z=zk面上的拟合直线。点划线1表示所有叶盆型面上的拟合直线与叶根圆柱面的交点形成的多次样条曲线,点划线2由所有叶盆型面上的拟合直线与叶顶圆柱面的交点生成,点划线3和4分别由所有叶盆型面上的拟合直线与叶根和叶顶圆柱面的交点生成。这4条曲线是扭曲通道用直纹面拟合后的边界线。
考虑到叶盆和叶背的加工余量要趋于一致,所以工具置于通道的中间位置。叶根圆上两交点Gkp和Gkb连线的中点为Gk,叶顶圆上两交点Dkp和Dkb连线的中点为Dk,这两点坐标(xGk,yGk,zk)和(xDk,yDk,zk)的计算式为
Gk和Dk的连线就是工具中轴线在每层平面上的位置。
图6所示实线族为所有Z′向平面上的工具中轴线位置,由此,工具运动时经过的离散位置得以明确。叶根中线是所有Gk点的圆滑连线,叶顶中线由所有Dk点连接得到。这两条曲线包络的曲面就是工具中轴线行走轨迹生成的面。
3 运动参数确定
为使通道加工的效果最大程度地接近叶片扭曲型面,工具中轴线的端点Gk和Dk应该分别沿图6中的叶根中线和叶顶中线运动。但是行走曲线轨迹要求圆管状工具的运动是实时变化的,即叶盘旋转、工具进给和摆动复合形成的加工速度是变化的,这就需要同时提供三轴的速度参数和加速度参数。实际操作时,将曲线运动轨迹离散为多段直线逼近,如此不但免去了三轴参数设置的不便,而且可以直接利用上述已知的几何关系。图6中相邻两层平面间的曲线轨迹就用一段直线代替(平行面间距离决定了直线逼近曲线的程度,由于工具Z′向进给速度恒定,本文中采用等距平行面,面间距离选取也符合加工要求)。每一层的中轴线的位置就是工具上一段运动轨迹的目标位置和下一段运动轨迹的初始位置。
工具中轴线位置最终通过三轴联动来实现:不同的直线轨迹,三轴速度不完全相同;每一段直线轨迹内,三轴速度恒定。当工具运动到某一段的目标位置后,机床系统重新设定三轴速度,然后加工下一段轨迹,以此方法走完所有的分段轨迹。确定三轴运动参数最终归结为根据工具中轴线的几何位置推导ω1、v2、ω3的数值。
图7所示为工具的中轴线在X′O′Y′平面上的投影。设工具从GkDk走到Gk+1Dk+1的轨迹为第k段轨迹,k=1,2,…,q-1。工具进给速度v2恒定。叶片型面由Z′向的等距平行面切割,因而每层轨迹的运动时间固定,tk=(zk+1-zk)/v2。对于第k段轨迹而言,Gk+1Dk+1是工具的目标位置。
图7中的几何关系可以完全反映叶盘旋转和工具摆动的位移,速度则通过位移与时间之比确定。工具中轴线位置是根据叶盘型面参数得到的,所以图中的坐标系O′X′Y′Z′相对叶盘静止,而工具运动不仅包含了自身的直线进给和摆动,还复合了叶盘的转动。叶间通道型面随着工具中轴线从GkDk位置运动到Gk+1Dk+1位置而形成。
O′Gk与O′Gk+1之间的夹角θk为工具顶端绕叶盘中心旋转的角度。实际加工时,通道型面是工具和叶盘相对运动的结果,其中,工具只完成直线进给和摆动,所以在绝对坐标系OXYZ中O′Gk连线是固定不动的,则θk应该是叶盘的旋转位移,方向与图中示意相反,转速ω1k=θk/tk。
βk为工具中轴线与O′Gk连线的夹角,该角度剔除了工具顶端绕叶盘中心的转动,只反映工具绕顶端摆动的情况。工具摆动的角度位移为βk+1-βk,转速ω3k=(βk+1-βk)/tk。
三轴运动位置都以相对于最初起始位置的绝对位移方式计算,当z=z1时,三轴的起始位置设为0,因而第k段轨迹的目标位置在数值上应该等于已完成的k段轨迹位移之和。表2列举了第k段轨迹中三轴的运动参数。表中,k=1,2,…,q-1。
当通道加工完毕后,工具需要返回初始位置,以便进行下一组通道的加工。回退是加工的逆向过程,加工时每段轨迹的初始位置变成了回退轨迹的目标位置。每段轨迹中三轴的速度配比保持不变,但为了提高回退速度,三轴速度同时乘以比例系数K。工具回退位移仍然参照加工时的最初起始位置。第k′段轨迹的运动参数如表3所示(表中k′=q+1-k)。
4 加工试验
本文针对某型号整体叶盘,利用上述方法确定了加工过程和回退过程的运动参数,工具进给速度v2=0.6mm/min,具体参数如表4和表5所示,表中快速回退时的比例系数K为50。在整体叶盘多通道电解加工机床上开展相关试验,加工时的主要工艺参数如下:电解液中NaNO3的质量分数为20%,压力为0.8MPa,温度为(35±2)℃;电源电压为18V。加工后的叶盘通道如图8所示,通道表面光滑,余量均匀性较好,为后续型面加工奠定了基础。
5 结论
(1)整体叶盘是航空发动机核心部件之一。先多通道加工,再型面精加工,可以兼顾叶盘制造的高效率和高精度,且叶间通道加工的加工效果直接影响后续型面加工的质量。
(2)通道型面是三轴组合运动的结果。结合三轴运动的特点,先根据叶片理论型面参数,利用最小二乘法生成通道型面的拟合直线,然后确定圆管状工具中轴线的运动轨迹,最后推算联动三轴各自的加工参数。
(3)工艺试验证明,根据所求运动参数加工出的通道型面满足后续型面精加工对余量均匀性的要求。
参考文献
[1]赵万生,詹涵普,王刚.涡轮叶盘加工技术[J].航空精密制造技术,2000,36(5):1-5.
[2]Kozak J,Osman H M,Dabrowski L.Study of Opti-mum Conditions for Electrochemical Machiningwith Rotating Electrode[J].Proceeding of ASME,1988,34:273-279.
[3]Lamphere M S,Graham J S,Robertson R S.Tan-dem Blisk Electrochemical Machining:US,7204926B2[P].2007-04-17.
[4]Wei B,Etherington R,Lamphere M S.Multi-axisNumerical Control Electromachining of BladedDisks:US,6858125B2[P].2005-02-22.
[5]朱荻,徐庆,徐正扬.多电极螺旋进给整体叶轮叶间流道电解加工方法:中国,101508047[P].2009-08-19.
[6]朱荻,朱栋,徐正扬.整体叶轮电解加工薄片电极:中国,101502901[P].2009-08-19.
[7]朱永伟,徐家文,赵建社.大扭曲度整体涡轮叶片展成电解加工成形规律及试验研究[J].中国机械工程,2006,17(17):1778-1783.
[8]Bunker R S.Axial Turbine Blade Tips:Function,Design,and Durability[J].Journal of Propulsion andPower,2006,22(2):271.
[9]康敏,徐家文.精密展成电解加工整体叶轮的展成运动轨迹确定[J].中国机械工程,2006,17(4):346-349.