应用设计选型

应用设计选型（精选十篇）

应用设计选型 篇1

1.1 高层基础如果设计方法不对或者选型不当,将严重影响建筑物的安全性。

不恰当的基础设计,可能因承载力不足引起建筑物的不均匀沉降,导致建筑物开裂或倾斜,引起难以修复的工程质量问题。

1.2 选择合理的基础形式是降低工程造价的一个有效措施。

基础工程在建筑工程造价中占有很大的比重,通常情况下可以达到25%左右,在结构复杂或者地质情况复杂时,所占比重还会有所增加。因此,选择合理的基础形式能够有效降低工程造价。

1.3 合理选择基础形式对缩短施工工期具有重要意义。

据统计,基础工程的施工工期可以占到土建工程工期的30%左右,因此正确选择合理的基础形式对节省施工工期有很大的意义。

2 高层建筑基础设计分析方法

经过工程技术人员多年的实践与研究,高层建筑地基、基础共同作用的事实已被人们所认同。目前,最理想的分析方法是上部结构与地基、基础共同作用的分析方法。在这种方法中,地基、基础、上部结构之间,同时满足接触点的静力平衡和接触点的变形协调两个条件,即将上部结构、基础和地基三者看成是一个彼此协调的整体进行分析。

3 高层建筑基础选型

3.1 基础选型的依据。在一般情况下,高层建筑基础设计选型时应考虑以下因素的影响:

(1)地质条件的影响。地质条件是影响高层基础选型的一个非常重要因素,虽然建设场地的地质条件在多数情况下是隐蔽的、复杂的和可变的,但目前的工程勘察和技术手段,一般能做到相对的准确。作为设计人员,对提供的地质资料要能够进行准确分析和正确判断,进而能够合理地进行基础设计,并在施工过程中根据具体的地质条件变化修改设计。(2)上部建筑结构形式的影响。不同的上部结构,对地基不均匀沉降的敏感程度也不相同,对地基不均匀沉降越敏感的上部结构,则应选择刚度较大的基础形式。因此要根据上部结构的不同结构形式(框架、框架剪力墙、剪力墙结构等)选配合理的基础型式。(3)要根据建筑结构的特点,荷载大小,建筑物层数,高度、跨度大小等因素来选择最佳的基础形式。(4)高层建筑基础设计应满足建筑物使用上的具体要求。例如要满足人防、地下车库、地下商场等各种建筑类型的具体要求。(5)高层建筑基础设计还要满足构造的要求。例如箱型基础,要满足埋深、高度,基底平面形心与结构竖向静荷载重心相重合,偏心距、沉降控制等要求。(6)抗震性能对基础选型的影响。高层建筑对地震作用更加敏感,在地震作用下,基础可能出现过大变形、不均匀沉降和倾覆,所以在基础选型时,一定要充分考虑到地震作用的影响。(7)周围已有建筑物对基础选型的影响。周围已有建筑物对基础选型影响也很大,如与已建建筑物间距过小时,若采用筏型或箱型基础,在深基坑开挖时,是否会对已有建筑物的基础或主体造成局部下沉、开裂等;如基础采用预制桩,打桩时的震动能否造成已有建筑物开裂或女儿墙、雨篷等构件的倾覆、倒塌、坠落等。(8)施工条件对基础选型的影响。施工队伍素质能否保证施工质量;材料、设备、机具等能否就近购买或租赁;施工期间的气候条件等都是影响基础选型的因素。(9)工程造价对基础选型的影响。应在满足功能的前提下,选用造价最经济的基础设计方案。

3.2 几种常见基础类型的适用条件分析。

3.2.1 筏型基础。

是高层建筑常用的基础形式之一。它的适用条件为:(1)对于软土地基,当使用条形基础不能满足上部结构的容许变形和地基容许承载力时;(2)当高层建筑的柱距较小,而柱子的荷载较大,必须将基础连成一整体,才能满足地基容许承载力时;(3)风荷载或地震荷载起主要作用的高层建筑,欲使基础有足够的刚度和稳定性时。

3.2.2 箱形基础。

箱形基础是高层建筑中广泛使用的一种基础,具有很大的刚度和整体性。对地基的不均匀沉降起到调节或减小的作用。因此适用于上部荷载大而地基土又比较软弱的情况。

3.2.3 桩基础。

桩基础也是高层建筑中常用的一种基础形式。它的适用条件为:(1)浅表土层软弱,在较深处有能承受较大荷载土层作为桩基础的持力层时;(2)在较大深度范围内,土层均较软弱,且承载力较低时;(3)高层建筑结构传递给基础的垂直和水平荷载很大时;(4)高层建筑对于不均匀沉降非常敏感和控制严格时;(5)地震区采用桩基础可提高建筑物的抗震能力时。

3.2.4 柱下独立基础。

它的适用条件为:当上部结构为框架结构、无地下室、地基土质较好、荷载较小、柱网分布较均匀时,可采用柱下独立基础。在抗震设防区,其纵横方向应设连系梁,连系梁可按柱垂直荷载的10%引起的拉力和压力分别验算。

3.2.5 十字交叉钢筋混凝土条形基础。

它的适用条件为:(1)当上部结构为框架剪力墙结构、无地下室、地基条件较好时;(2)当上部结构为框架剪力墙结构、有地下室、无特殊防水要求、柱网、荷载及开间分布比较均匀、地基较好时;(3)当上部结构为框架或剪力墙结构、无地下室、地基较差、荷载较大时,为了增加基础的整体性和减少不均匀沉降。

3.2.6 其它基础形式,如板式、桩箱基础、桩筏基础等,可根据各种影响因素的具体情况,合理地进行比选,由设计者自行选择。

4 结论

设计人员在进行高层建筑基础选型设计时,一定要综合考虑各方面因素的影响,针对具体情况选择合理的基础形式,采用正确的设计方法,这样才能保证结构的安全与稳定,也会给建筑工程的质量、造价和工期带来效益。

摘要：随着高层建筑在我国的工程建设中越来越普遍,高层建筑基础作为高层建筑结构体系的一个重要组成部分,也日益被业内人士所重视,那是因为高层建筑基础承担着将高层建筑上部结构的荷载传递给地基的重要作用,在设计时,应将高层建筑上部结构、基础与地基协同考虑,选择合理的基础形式。

应用设计选型 篇2

针对海洋平台概念设计中经常遇到的复杂的方案优选问题,提出将多因素、多层次模糊优选理论引入平台的.设计选型工作中.采用三级模糊优选考虑了影响平台选型的各种因素;针对影响因素复杂、确定隶属函数主观因素较强的情况,成功引入因素的优先关系法来确定优选矩阵的隶属度,这样较好地减少了确定隶属函数的人为影响.通过此优选模型成功地将影响平台设计选型的13种主要因素和8种平台设计型式进行了多级模糊综合优选决策,得到了比较理想的决策结果,为海洋平台设计选型提供了新的思路.

作 者：康海贵 翟钢军 李玉成 徐发淙  作者单位：康海贵,翟钢军,李玉成(大连理工大学)

徐发淙(大连海事大学)

机械密封选型设计 篇3

关键词：机械密封 动环 静止环 弹力补偿机构 材料

1、前言

俄籍“索罗斯船”今年到船厂进行正常的坞上维修工作，其中的一项工作就是为船上辅机带消防泵更换机械密封。在这里我想讲的就是选型设计机械密封时遇到的问题，避免以后维修同类型产品减少错误。

2、机械密封

2.1 机械密封定义[1]

机械密封是一种旋转机械的油封装置，比如离心泵、离心机、和压缩机等设备。由于传动轴贯穿在设备内外，这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄露，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄露，因此必须有一个阻止泄露的轴封装置。轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以当今世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。机械密封又叫端面密封，在國家有关标准中是这样定义的：“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。”

2.2 机械密封的组成：

2.1.1 主要部件：动环和静止环。

2.1.2 辅助密封件：密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O型圈等

2.1.3 弹力补偿机构：弹簧、推环。

2.1.4 传动件：弹箕座及键或各种螺钉。

3、设计思路

如果泵的机械密封磨损，通常的解决办法是购买相同型号的产品，而这次需要更换的机械密封属于丹麦制造，国内没有现货，而且供货周期长，价格昂贵，所以船方委托船厂负责测绘设计。由于机械密封磨损严重，无法测定它的具体参数，只能根据机械密封的工作原理重新设计内部的结构。

3.1选用材料[2]

以本次为例，本产品属于消防泵，工作介质为海水，常用的材料有：

3.1.1 常温下动环材料为碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；静止环材料为浸树脂石墨，碳化钨，金

属陶瓷。密封材料最常用的橡胶，除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨、聚四氟乙烯以及各种密封胶等

3.1.2 过热水100度；动环材料为碳化钨，1Cr13堆焊钴铬钨，铸铁；静止环材料为浸树脂石墨，碳

化钨，金属陶瓷。所以这次动环材料选用的是碳化钨，静止环选用石墨，辅助密封材料选用的是聚四氟乙烯，弹簧座、推环、卡环、螺钉、弹簧为不锈钢材料，配合环为硬质合金。

3.2 机械密封的工作原理

靠弹性元件和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面上产生一适当的压紧力使两个光洁、平直的端面紧密贴合；端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用。两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。

3.3 设计施工

以这次为例，首先准确测绘配合环的外形尺寸，因为配合环是需要安装在泵体内的，而泵体尺寸不变。配合环和静止环的内径要大于轴的外径，如果太小就会造成轴在旋转式与静止环或配合环接触，转动阻力增大，容易烧毁电机。

通过螺钉将弹簧座固定在轴上，将静止环镶在配合环内并安装在消防泵体上 。当轴转动时，带动了弹簧座、弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转，而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接触的环形密封面阻止了介质的泄漏，如下图，安装结构如图所示。

4、总结

文中的范例比较特殊，通过翻阅资料了解机械密封工作原理，若以后遇到机械密封磨损需要制作，也可

根据其中的原理准确快速的进行测绘及设计，减少生产成本。机械密封如果可以购买的话，还是推荐买对应型号的，也查阅手册找到替代产品

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册（第3卷）[M].化学工业出版社，2007年11月第5版

大倾角胶带运输机选型设计及应用 篇4

大倾角花纹面胶带运输机, 结构简单、技术先进、安全可靠、操作方便, 它的运用成功, 将取代17°普通胶带运输机, 成为各矿主提升的理想首选设备。

1 大倾角皮带运输机的技术特征

1.1 大倾角花纹面胶带运输机是一项新技术

在煤矿井下, 普通上运带式输送机使用于18°以下的场合, 大于18°时应选用大倾角带式输送机。

目前国内外生产的大倾角带式输送机主要有压带式输送机、管状输送机、波纹挡边隔板式输送机和花纹胶带输送机四种机型。

其中压带式输送机和管状输送机能达到大运量、长距离的要求, 但前者结构复杂, 后者需要较大带宽及特殊的托辊;两者的造价均较高, 而且不能满足多点装载的要求。

波纹挡边隔板式输送机采用特殊的输送带, 且受传动条件限制, 只能用于短距离输送。

以上三种机型都不适合煤矿井下输送原煤。

花纹胶带输送机能满足要求, 但清扫困难, 而且传动功率受花纹与改向滚筒之间的比压等许多条件的限制, 价格也昂贵。

大倾角花纹面胶带运输机克服了上述机型的缺点, 采用“双排V型深槽托辊组”新技术, 提高导料摩擦系数, 增大胶带输送倾角, 较好的解决了上述问题。

其结构有以下几个优点。

(1) 用4个标准托辊取代5个特殊托辊, 不但省工省料, 而且便于制造和维修。

(2) 取消了中间的水平托辊, 中间两托辊呈V型布置, 增加了侧压力, 在装载量少时导来摩擦系数仍然较大, 物料不易下滑。

(3) 个托辊按双排交错布置, 托辊两端尖角不与胶带接触, 增加了胶带使用寿命。

(4) 通过爬坡试验, 确定槽角, 可选定原煤输送的最大许用倾角。

大倾角花纹面胶带输送机主要技术数据如下。

最大输送倾角为:

上运:28°, 下运:25°;

最大运距:1500m;

最大运行速度:3.15m/s;

带宽有:800mm、1000mm、1200mm;

最大运行功率:1500kW;

最大运量:630t/h (可以多点驱动, 多点装载) 。

1.2 慢速起动及功率平衡装置

皮带运输机上运倾角越大, 起动时加速度对物料的稳定性影响也就越大, 为了防止起动时加速度过大对电网的冲击引起物料下滑或滚动, 需要慢速起动;同时, 由于井下条件限制, 不宜采用体积重量过大的传动装置。

因此, 必须采用多机驱动, 各电机负荷均衡也是要解决的技术关键之一。液力调速装置与电气调节配合, 很好的解决了输送机慢速启动和功率平衡这一难题。

液力调速装置承载能力比YL型偶合器大40%, 起动加速度可在0.1m/s2～0.3m/s2范围内无极调速, 多台液力调速装置可同时使用, 满足煤矿生产需要。

1.3 可编程序控制器控制系统

大倾角皮带运输机配制了先进的微机化可编程控制器PC。控制、保护功能齐全, 具有慢速起动及多机驱动功率平衡自动调节功能, 易于扩充, 电路结构简单, 维修方便, 运行可靠性高, 并具有以下功能。

(1) 连续检测电机转速或胶带线速度, 各电机按顺序分别空载起动。对电网冲击小。

(2) 具有超速及打滑保护功能。利用PC的高速计数器模块, 预置超速上限值及打滑的下限值, 当高速计数器的值超过或低于预置时, PC内部继电器动作, 实现超速或打滑保护。PC——可编程序控制器采用光电隔离的模块或输入结构有很强的抗干扰和驱动能力, 工作可靠, 维修方便。

1.4 元部件更加优化

(1) 液力调速装置单机功率提高到650KW。

(2) 采用行星齿轮减速器, 体积小承载能力大, 传动效率高, 噪音低。

(3) 传动滚筒架改进为三角架形, 缩小了头架体积。

(4) 安装了逆止器液压均载装置, 双电机驱动时, 可改善停机时的逆止性能。

2 大倾角皮带运输的选型设计

2.1 设计基础资料

以梅花井煤矿回风斜井提升设备为例:

2.2 主要参数确定

2.2.1 带速V

按MT414中的速度系列选用带速:

2.2.2 带宽B

按输送量计算, 带宽为:

式中:

B为带宽;

Q为每小时输送量;

CST为倾斜系数, 取0.75;

ρ为货载散集容重重, ρ=1.8t/m3;

V为带速, V=2m/s;

K为装料断面系数, K=422;

由于井筒布置方式为机轨合一, 根据现场实际情况, 取带宽B=0.8m。

2.2.3 输送带

经计算选用钢丝绳芯输送带ST2000。

2.2.4 轴功率及电机功率

传动滚筒园周力为:

式中:

Cn为附加阻力系数, Cn=1.1;

f为运行阻力系数, f=0.03;

L为运距, L=864m;

g为重力加速度, g=9.8m/s2;

qt为回空托辊组传动部分单位质量, qt=15.2kg/m;

q0为输送带单位长度质量, q0=27.2kg/m;

q为输送煤单位长度质量, q=Q/3.6V=300/ (3.6×2) ≈41.7 (kg/m) ;

H为物料提升高度, H=864×Sin23°≈338 (m) ;

所以:F=1.1×0.03×864×9.8×[15.2+ (2×27.2+41.7) ×Cos23°]+9.8×41.7×338≈167092。

轴功率为:P=10-3FV≈335 (kW) 。

采用双机驱动, 每台电机功率为160kW, 驱动系统有电动机、调速型液力偶合器、减速器、逆止器等组成, 根据驱动系统特性, 电机功率pd为:

式中:

Kd为功率备用系数, Kd=1.2;

ξd为多机功率不平衡系数, 一台时取ξd=1, 两台时取ξd=0.95;

η为驱动装置传动效率, η=0.9;

ξ为电压降系数, ξ=0.95。

所以:Pd=1.2×160/ (0.9×0.95×0.95) ≈236 (KW) , 选用280KW/ (660V/1140V) 电机二台。

3 应用情况

梅花井煤矿回风斜井主提升选用的上运23°大倾角花纹面胶带输送机目前正处于紧张的安装阶段, 该台胶带输送机的成功运用, 必将改变梅花井煤矿矿井技术面貌, 保证矿井掘进接续工作的顺利进行, 为三年全面建成梅花井煤矿提供了可靠的保证。

摘要：皮带运输机上运倾角越大, 起动时加速度对物料的稳定性影响也就越大。为了防止起动加速度过大对电网的冲击及引起物料下滑或滚动, 需要慢速起动;同时由于井下条件限制, 不宜采用体积重量过大的传动装置。因此, 必须采用多机驱动, 各电机负荷均衡也是要解决的技术关键之一。液力调速装置与电气调节配合, 很好的解决了输送机慢速启动和功率平衡这一难题。

浅谈光伏电站设计与设备选型 篇5

一、光伏电站设计原则

设计应根据建设工程的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件，本着认真贯彻“成熟先进、安全可靠、造价合理、节能环保”的原则，进行综合分析，论证，编制建设工程设计文件的活动。这是建设项目进行整体规划、体现具体实施意图的重要过程，是科学技术转换为生产力的纽带，是处理技术与经济关系的关键性环节，也是确定与控制工程造价的重点阶段。

(一)光伏电站建设的选择

全年总日照小时数、日照百分率、年总辐射量、年平均气温、年霜冻天数等参数是光伏电站选址的重要依据。

目前，我国根据各地区太阳能资源总量将全国化为I、II、III类分区，实行不同标杆电价补贴政策。I类地区太阳能资源总量相对较高，电价补贴相对较低;III类地区太阳能资源总量相对较低，电价补贴则相对较高。I类电价区主要集中在西北地区，年辐射总量1500~(kwh/O);中部广阔地带为II类电价区，年辐射总量1000~2050(kwh/O);III类电价区主要在东南沿海地区，年辐射总量1000~1600(kwh/O)。显然，我国光伏电站上网补贴电价与实际太阳能资源总量的对应并不完全匹配，如二类电价区的年辐射总量，以及超过一类电价区的年辐射总量的地区。在不同电价区寻找合适的投资地区，是获取收益的关键因素，即在相对高的电价补贴区内，寻找太阳能资源条件好的区域建设光伏电站，可以获得更好的收益。

新建光伏电站选址前应对该区域可利用面积进行评估，拟定总体建设规模。总体上要求足够大的可利用面积，能达到一定的总装机容量。如规模较小新建电站的接入系统线路、进场道路修建等，初投资费用会较大抬高单位造价，后期的运行维护如果不具规模同样会抬高维护成本，工程建设经济将大幅度降低。总体上要求建设规模大，接入系统线路近，进场道路修建短。

应明确光伏电站所选厂址的土地性质，使用权状况，石头纳入土地利用规范范围等;查明所选厂址的地址情况，合理评价地址构造、地震效应、山体滑坡危害及山洪暴发时洪水的排泄通道等;祥知厂址临近区域水文地质条件、防洪评价及水利保护等;熟悉厂址周边人文情况，交通运输条件等;了解厂址内无名胜古迹、未查明有重要矿产资源，远离文物保护区、自然保护区、军事设施区等，符合自然环境保护的有关规定。总体上要落实用地性质，查明地址情况，加强环境保护，避开文物矿藏。

要掌握当地产业政策，了解区域市场发展空间，熟悉项目建设必备条件，完成规划选址工作，通过踏勘调研提出规划选址建议，开展资料搜集和职称文件的取得，取得各主管部门批文，确保项目顺利通过各项评审。

(二)光伏电站总布置

应根据防洪、防震、防山体滑坡、消防、运行检修等方面的要求，按拟定总装机容量的规模对电站进行统筹安排、合理布置，实现运行安全无风险，消防环保无事故，经济效益更突出，检修维护更方便。光伏电站总布置应结合地形及地貌，避免大规模重新计划。电站生产管理区和生活区分开隔离，做到既能安全生产又能适宜人员生活。

二、太阳能阵列的设计

(一)太阳能组件的选型

主要考虑制造商的生产规模、行业业绩、制造水平、技术成熟度、运行可靠性、未来技术发展趋势等。查阅已投入生产的电站所统计的组件衰减率、损耗及年发电量等数据，可作为直观的分析、判断依据。同等面积的单块光伏组件应选用峰值功率较大的，以减少占地面积，降低线路损耗及组件安装量，集成线路的使用量和施工量。目前，国内电站主要采用多晶硅高效组件。整个电站应尽量选择同制造商、同规格、同批次的组件，这样，效率一致性相对较好，组件衰减率速度基本稳定。高温、高湿区域须选用抗PID组件。

(二)太阳能组件的排布

通过计算确定最佳倾斜角度，太阳能组件排列顺序必须考虑钱、后排阴影遮挡问题，以及太阳能组件阵列与建筑物的距离，最大角度位置的阴影遮挡情况，还应适当考虑地形因素的影响等。一般的确定原则是：冬至日当天早晨9:00至下午15:00的时间段内，组件阵列均不应被遮挡。在排布时组件与组件之间应留有一定的间隙作为透风通道。

依据组件自身特性和理论计算，组件横向排布方式比竖向排布方式大约可以增加2%~5%的发电量，横向排布方式从上到下一般排布4块，竖向排布从上到下一般排布2块。但横向排布比竖向排布支架使用量每兆多出20吨钢材料及后期安装工程量;横向排布比竖向排布会增加20%的占地面积;横向排布方式安装难度稍大。

(三)太阳能组件的组串方式

根据光伏组件开路电压的高低及逆变器直流侧输入电压的等级，结合当地太阳辐射条件，一般由18块或者20块组串成为一个基本发电单元。竖向排布时组串方式主要有：(I)上、下两层按顺序各组一串;(II)上层一半和下层一半按顺序共组成一串，另一半按顺序组成另一串;(III)上、下两层都按跳接的方式各组一串即按1、3、5~19、20、18~6、4、2的方式排布。三种排布方式光伏电缆用量(I)、(II)、(III)，相对来说，第(III)种排布方式是科学的，减少直流损耗，可提高发电量。

集中式大 、中型光伏电站建议采用竖向第(III)种排布方式;分布式小型光伏电站如农业大棚、屋顶光伏等有正好可利用资源时可采用横向排布。

三、组件支撑部分设计

(一)支架基础的选择

主要考虑满足地基承载力、基础抗倾覆、抗拔、抗滑移等计算要求，保证上部结构稳定。

目前，国内主要采用钢筋混泥土独立基础、钢筋混泥土条形基础、预应力水泥管桩基础等。钢筋混泥土基础主要运用在地址条件相对较好的地方，如“农光互补”、“畜光互补”、等。钢筋混泥土现浇型基础主要优势是施工难度较小，基础平面定位及基础顶层标高容易控制和抗倾覆、抗滑移性较好，整体效果好，电站建成后总体视觉感官好，更能保证最佳倾角的精确度。缺点是施工工期长，对地面的破坏较大，土方开挖、回填、模板配置、轧钢筋等工程量大;预应力水泥管桩基础主要运用在地质条件相对恶劣的地方，如“渔光互补”、沿海滩涂等。预应力水泥管桩基础主要特点是预制型成品，施工速度快，对地面的破坏较少，工程量相对较小。缺点是对打桩操作人员技术、经验要求高、施工难度相对较大，

基础平面定位及基础顶层标高不易控制，吊装卸货后增加了二次倒运工作，加大了后期支架安装施工调整的工作量和难度，在卵砾石地层，入桩困难，容易偏心或断桩，不宜采用。两种方案有明显的互换性优缺点，应结合当地地质条件和工程特点综合判定。

根据当地的地质情况判断地下水对钢筋混泥土结构的腐蚀程度。对弱腐蚀地区，地下水位以下采用表面涂刷防腐蚀涂层等措施;对高腐蚀地区，地下水位以下采用抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺入抗硫酸盐的外加剂、掺入钢筋阻锈剂、掺入矿物掺合料，表面涂刷防腐蚀涂层等措施。

(二)支架系统的选择

目前，国内光伏电站主要采用最佳倾角固定式、水平单轴跟踪式、斜单轴跟踪式及双轴跟踪式等支架系统。固定式安装支架成本相对较低，制造工艺简单、生产周期短，安装难度小，且支架系统基本免维护。固定式支架系统占地面积相对较小，且支架系统基本免维护。固定式支架系统占地面积相对较小;自动跟踪式成本较高，制造工艺较高，跟踪电机易损坏，运行不稳定，特别是湿度较大的场所维护、维修量较大。为避免遮挡，跟踪式支架系统阵列之间前后左右的间距较大，约提高了50%的占地面积，加大了投资成本，但发电量较最佳倾角固定式相比有较大的提高，理论计算在20%~30%左右。目前，某地已投入运行的跟踪式支架系统逻辑运行更简单，更可靠，是值得借鉴的。因此，应从地形条件、占地面积、运行可靠性、设备价格、建成后维护费用、故障率以及发电效益等方面综合分析。对“渔光互补”、沿海滩涂等湿度较大的地方不建议采用自动跟踪式系统，因为自动跟踪式系统支架基础主要为钢筋混泥土条形基础，在鱼塘、藕塘、滩涂上不易施工，而且湿度大，电机容易受潮烧毁，且维修不方便。

四、汇流箱设计及安装

大、中型并网光伏电站，通常根据阵列的排布选用两种规格的汇流箱，即12进1出和16进1出或者两种规格搭配。设计时应优先选用回路多的。汇流箱应具有切除故障电流的功能，进线侧采用光伏专用直流熔断器保护，出线侧一般采用直流低压塑壳开关保护，出线侧不建议采用熔断器保护。汇流箱应配有光伏专用浪涌保护器，正负极应有具备防雷功能。汇流箱内应配有监测装置，具有通信接口，可以实时监测并上传各进线分支的直流电流、输出总电流、母线电压及总输出功率、各分支熔断器与直流低压塑壳开关的状态，及各进线分支异常报警灯。

汇流箱应便于固定安装，一般采用挂式安装于系统支架上，箱底安装高度应满足各限制条件的要求。汇流箱进出线安装位置与箱体底部应留有足够的安装空间，要便于施工、保证安装质量。

汇流箱各分支进线回路，安装防反二极管提高运行安全系数，但会损失一定的发电量。设计应根据电站建设环境、方式等综合考虑是否安装防反二极管。如果电站建设湿度大、腐蚀性强的地方或者直流电缆直埋敷设时，为了保证安全运行，建议安装;如果电站建设环境好，直流电缆沿桥架敷设时，为了追求更高的发电量，建议不安装;安装了防反二极管，就增加了自身的故障点，环境温度高的地方不建议安装。

汇流箱安装在电站的各个位置，防护等级应根据当地的气候条件有针对性的设计 。如湿度大的地方(如渔光互补)防潮等级要相应提高;温度高的地方(如农光互补，农业大棚内)要加强散热功能;腐蚀性强的地方(如沿海滩涂)外壳

应采用不锈钢或者合金等材料。

五、逆变器设计选型及安装

逆变器是直流电能转换成交流电能的变流装置，是光伏电站系统中的重要部件。对于大、中型并网光伏电站工程，一般选用大容量集中并网逆变器。通常单台逆变器容量越大，单位制造价格相对较低，转换效率也越高。选用单台容量大的.逆变器，可在一定的成都上降低投资，并提高系统可靠性。逆变器转换效率越高，光伏发电系统的效率越高，系统总发电量的损失就越小。故在额定容量相同时，应选择转换效率高的逆变器。逆变器的直流输入范围要宽，在早晨和傍晚太阳辐射较低时应具有一定的抗干扰能力、环境适应力、瞬时过载能力。如在一定程度过电压情况下，光伏发电系统应能正常运行;故障情况下，逆变器必须自动从主网解列。系统发生扰动后，在电网电压和频率恢复正常之前逆变器不允许并网，在系统电压和频率恢复正常之后经延时能自动重新并网。根据电网对光伏电站运行方式的要求，逆变器应具有交流过压、欠压保护、超频、欠频保护、防孤岛保护、交、直流过流保护、过载保护、高温保护等功能。逆变器应有多种通信接口进行数据采集并发往控制室。

集中型并网逆变器为了降低直流电缆使用量和降低直流损耗，逆变器应尽量布置在各子方阵的中间部位。但“渔光互补”型光伏电站各子阵建设在鱼塘或者藕塘里，逆变器的安装就位和运行维护都极不方便，所以“渔光互补”型电站逆变器应布置在站内道路的两侧，即便如此，也应尽量靠近各子阵。因此，在电站总体布置前就应考虑道路与逆变器、汇流箱的有机结合。屋顶式光伏电站逆变器一般设计为地面安装，或者直接安装在建筑物地下空间内。

对于采用自动跟踪系统的光伏阵列，由于占地面积大，各个支架系统之间的距离较远，安装集中式逆变器直流电缆用量和直流损耗会比较大，可以选用组串式小容量逆变器。

逆变器进出线安装位置与箱底部位应留有足够的安装空间，目前，国内多家逆变器进出线安装相当不方便，给安装带来极大的难度，留下一定的安全、质量隐患。一般规定进出线安装位置与箱体底部应留有≥250mm的安装空间。

六、升压变压器设计选型

大、中型并网光伏电站基本选择2*500kW集中式逆变器，其中配套设计的变压器为1000kVA低压双分裂式变压器。主要采用具有户外式、体积小、安装方便、少维护等特点的箱式变电站，目前常用的箱变有美式油变和欧式干变。美式油变结构紧凑、体积小，成本相对较低，过载能力强，安装方便。主要缺点是变压器本体、负荷开关等封闭在邮箱内，发生故障时更换不方便，易渗、漏油，需建事故油池。熔断器与油箱内部结构部分存在质量通病，熔断器熔断后没有三相联跳装置，造成缺相运行。油变的重瓦斯跳闸，只能跳本回路的低压侧，无法切除高压进线电源;欧式干变空间相对较大，安装更方便，便于维修。高低压、变压器室独立隔断，操作安全系数高。高低压可根据用户配置不同柜型。主要缺点为占地面积大、成本相对较高、过载能力一般、绝缘支撑件、分接开关位置在湿度大的环境下容易形成闪落、爬电，如处理不及时可能造成故障扩大。

一般在箱变内部安装变压器综合保护装置，应有多种通信接口进行数据采集并发往控制室。

七、高压开关的选型

目前、光伏电站主要选用金属铠装中置开关柜，断路器配置继电保护，标准成套设备技术成熟，主要考虑品牌与造价做综合选型。综合保护装置应有多种通信接口进行数据采集并发送至控制室。

升压变压器的布置一般紧靠集中式逆变器安装，设计一个基础平台上 。

八、防雷接地工程

光伏电站接地材料首选镀锌扁钢。热镀锌扁钢平均年腐蚀率为0.1mm/年，钢材存在点蚀，点蚀的速度比年平均腐蚀率高几倍，实际寿命约为15~。但建设地为强腐蚀地区时，需选择钢镀铜材料。钢材不存在点蚀，属于缓慢的均匀腐蚀，铜在土壤中的腐蚀速度大约为钢的1/5，铜的年腐蚀率为0.02mm/年，纯铜接地装置的寿命可达50年，钢镀铜接地装置的实际寿命可达25~30年。

光伏电站由于占地面积较大，光伏区一般不配置避雷针。主要通过组件支架与场区接地网连接作为接地保护，投资比例相对较小。在综合利用的光伏电站不能做到全封闭式管理，接地保护保护更不能马虎。良好的接地网是设备和人身安全的重要保证。

九、综合自动化系统

光伏电站应按“无人值守”的原则设计。开关站应配置中央控制室，通过计算机监控系统为基础的集中监控系统，完成对光伏发电单元及开关站机电设备的监视、控制与调度管理。综合自动化系统的设计应安全使用、技术先进、经济合理。系统的结构、技术性能和指标应与光伏电站的规模及其在电力系统中的地位和当前监控系统的发展水平相适应。

目前，光伏电站监控系统通过汇流箱的监控装置，能监测到每一路光伏进线分支，但是还不能监测到每一块电池组件。

十、结论

远传智能水表应用选型分析 篇6

关键词：智能水表；应用；发展趋势

一、远传水表技术发展和应用状况

（一）远传水表发展历程。中国远传水表大体分为脉冲式、直读式两大类，由于没有现成的技术可以借鉴，前两种方式的远传水表在各自的发展历程中，经历了很多曲折与艰辛。 2003年后，直读式远传水表以其自身理论上的优越性在市场上热炒，并直逼脉冲式，使本来还不太稳定的脉冲式远传水表“雪上加霜”。 2008年，代表当今远传水表数据采集最先进技术的色码直读式水表问世，使原本脉冲式、直读式竞争激烈的市场逐渐趋于平静，有力证明新的、实用的和性能稳定的远传水表数据采集技术已经发展成熟。

（二）脉冲式远传水表的技术现状及应用情况

1、脉冲式远传水表的技术现状。中国远传水表的诞生在大约二十年前，其中“水表远传流量计”（专利号：89205961.3）是一九八七年开始研制的。之后，光电的、霍尔的、单干簧管的陆续产生并得到一定应用。因为当初住宅自动抄表还没有市场，这些技术的应用也仅仅是少量的和局部的。

脉冲式远传水表在1998年研发成功的自保持开关技术（专利号：99219172.6 ）。由于采用了双感应头、自保持开关技术，使开关信号准确率达到了百分之百。又由于该技术采用了水表玻璃之上的结构方式，成功的解决了防磁干扰的问题。之后，这种产品被设计成了传感贴片的形式，使全国乃至全世界的普通水表都可以方便地安装组合，成了一种“一分钟即可使您的普通水表变成远传水表”的通用产品。这种自保持开关传感器产品已推广应用达100万只以上，其中仅北京市就达19.4万只。持续六年的规模化应用，已充分证明了自保持开关远传技术在准确性、可靠性、稳定性方面，已完全达到了自动抄表系统的远传技术要求。

在一些水压不稳定的特殊场合，有时存在水表倒转的现象，这也是造成误差的原因之一。2005年，一种可测倒流的具有自保持开关功能的远传技术试验成功（专利号：200520122407），这一技术彻底解决了因水表倒转造成的读数误差，已得到了广泛地应用。

2、脉冲式远传水表的工作原理。脉冲式水表通过脉冲传感器收集计算水表运转和数据信息，脉冲传感器可分为：干簧管型、霍尔元件型和光电转换型。

（1）霍尔元件型基本原理是在普通转盘计数的水表（或天燃气表）中加装霍尔元件和磁铁，即可构成基于磁电转换技术的传感器。霍尔元件固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过霍尔元件一次即在信号端产生一个计量脉冲。

（2）干簧管型基本原理是：在普通转盘计数的水表（或电、天燃气表）中加装干簧管和磁铁，干簧管固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过干簧管一次即在信号端产生一个计量脉冲。

（3）光电转换型基本原理是：在表的转盘处装一个光电转换器，转盘上有一条槽，转盘转一圈时，沟槽经过光电转换器，完成一次光电转换，输出一个脉冲。

脉冲数量的准确度将决定远程计量系统的准确度。从目前实际施工完工的情况来看，远传气表、電表的脉冲准确度较高，水表的情况不尽如人意。

至此，在中国，脉冲式远传水表的研发历经二十年，以准确、可靠、稳定、通用而告一段落，脉冲式传感技术不过关的时代宣告结束。 但是，目前还要解决电源长期使用的问题。

（三）直读式远传水表的技术现状及应用情况。直读式远传水表的概念大约产生于2001年前后，最初是以电阻触点式和光电式为最多，但由于工艺要求高，制作难度大，到2003年为止，基本上没有成功的产品进入规模化应用。之后又产生了两种新的直读式远传水表，即摄像直读式和计数直读式。

1、光电直读式远传水表分类和工作原理。光电直读式远传水表分为光电对射式和光电反射式两种。

光电对射式直读表原理：利用光电转换原理，字轮上开长度不同的槽可以透光，字轮一侧安装光信号发射和接收管，每个字轮安装五组这样的光信号器件，随着字轮转动，槽的位置也相应变化，则会有数目和位置不同的光信号器件接收到发射管发射的信号，遇到槽的位置，发射管的信号透过槽孔，不会被同侧接收管收到，五组这样的器件一起工作，可产生五位二进制码，每个编码代表一个字轮位置，由此可以“译码”出字轮读数。

2、触点直读式远传水表工作原理。触点直读式远传水表前期的此类产品多为电阻或电位器式，其原理是：在字轮上安装微型电刷，在与之相对应的位置安装电阻或电位器片，通过测量不同的阻值来判断字轮的数字位置，这类产品研发者的出发点往往是想在湿式水表的应用上得到突破，但都没有成功。最近有一种触点直读式远传水表正在进入试验阶段，它的核心部分借用了飞机油表的传感原理，不仅传感部件精密度高，而且整个触点部分密封在油体之中，如果各项要求严格达到飞机油表的条件，相信这一技术定会获得成功，必将在直读式湿式远传水表的产品上取得突破性进展。

3、摄像直读式远传水表工作原理。直读式远传水表其原理是在水表机械字轮显示窗前安装一只摄像头，将拍到的数字图像传出，然后将图像字形译成数码，供微机存储处理。这种产品最早是由北京北保电器公司2003年研发的，由于图像传输和数字译码方面不太成熟，导致产品没有普及推广。第二代产品由南京三源公司2007年研制，由于成功解决了图像处理、图像传输和译码传输等技术难题，使该项技术取得了突破性进展，目前，该产品已投入小批量生产，并在北京投入现场试用，能否成功还有待于应用时间和应用数量的考验。

4、计数直读式远传水表工作原理。计数直读式远传水表 计数直读式远传水表是将采集开关（脉冲）信号的芯片装在每只水表上，通过电池保持其工作。将从自保持开关感应器采集的计数信号记录和储存在芯片中，从该芯片读出的数据就是表盘同步数据。这一产品采用了目前已经非常成熟的自保持开关传感技术、智能存储芯片技术和标准通讯技术，它的整个生产过程无需要求“严格和精密”，任何干式、湿式、冷、热、大小水表都可以任意组合而成，是目前直读式远传水表中规格最全、应用最多、工艺最为简单的一种方式。目前，这种水表已有4年多的应用经历。缺点是它仍然采用电池维持其工作，六到八年之后，电池需周期性更换。

5、色码直读式远传水表工作原理。色码直读是根据三基色原理，在水表的字轮上采用特殊工艺按一定规律印上0到9的彩色数字，然后通过类似光电摄像的技术，对水表字轮进行非接触的拍照读取，经水表内置的微电脑芯片处理后，获得水表字轮转动的精确位置。

二、徐州首创水务远传水表应用情况分析

徐州首创水务公司自2005年开始试用远传水表，当时是和江阴A合作，水表为脉冲式，安装在一单位宿舍，通过GPRS传输水表信息，在公司接收水表运转信息（主要是水表指数），共100余户，从试用情况看，A水表的电子部分和数字读取技术不是目前技术最好的，但水表的机械部分运行比较稳定。由于当时没有重视数据收集和经验积累等工作，没有留下有价值的资料。2005年前，公司下属计量公司曾经组装过远传水表，由于当时计量技术（脉冲式）和安装工艺等问题，项目中途停止。

2009年批量使用杭州B远传集中采集式水表，由于试用和使用的远传水表不是一家，产品技术、安装方式、管理方法、配套软件和维护工作都不一样，所以，杭州B远传水表的应用是没经过试用，直接进入规模应用的产品。目前安装在君悦园、枫林绿洲等小区，共 块。从应用看，远传水表解决了小高层、高层楼房管道井或分层嵌入式安装水表的抄表问题，提高了抄表工作效率，避免了人工抄读的差错等问题，但也存在一些不完善的、有问题的方面。

（一）徐州首创水务远传水表应用取得的经验

徐州首创水务目前使用杭州水表厂生产的B牌远传水表，经过半年的应用，取得一些经验，从水表安装、信息输入、调试到正式运行，对每个工作环节进行全面分析和总结，主要有以下几个方面：

1、安装

●由于B远传水表的防水级别较低，不能用于地面集中式安装；

●在管道井安装时应避免贴底安装，防止水表受潮、进水；

●信号连接线应有专用管道保护，避免误碰或人為损坏；

●水表和主线连接时接头要密实、牢固，以免影响信号传输；

●信号连接主线和远传水表应远离供热管道；

2、信息输入

●水表身份信息一般在安装后输入，如果有条件可以在安装的同时输入，安装时直接连接信号主线；

●可以根据每块水表的编号在安装完成后集中输入水表身份信息。

3、调试

●由水表生产厂家委派专人协助提供技术支持；

●逐步培养本单位的调试、维修维护人员，以利于问题分析和处理；

●由水表生产厂家提供水表调试和运转使用资料，培训本单位相关员工。

4、运行

●每次数据采集时应选在用户用水低谷时，能保证数据准确；

●远传抄表系统服务器应设在水务公司，保证数据采集及时、运行安全；

●专人负责，专机操作严防计算机病毒入侵。

（二）徐州首创水务远传水表应用存在的问题。虽然远传水表在徐州首创水务应用，促进抄表技术发展，提高了抄表工作效率，取得了成绩，但也存在一些问题。

1、远传水表的软件方面

●远传水表采集数据时速度过慢，采集器型号版本较旧；

●采集器界面显示信息不全面，水表识别码（户号）目前还不能作为用户身份识别码；

●个别厂家的远传抄表数据不能导入营收系统，还要转换为人工录入信息，远传抄表系统软件还需要完善统计分析功能等；

2、远传水表的制造方面

●个别远传水表制造工艺一般，防水防潮级别较低；

●水表信号连接线和信号主线为普通连接，未用专用插头连接，影响信号传输；

●数据采集时所需电源最好能和汽车电源匹配或联接，目前所用的电瓶太重，使用不方便等。

3、徐州首创水务远传水表应用的建议。远传水表应用要考虑目前管理状况、和抄收系统联接接口、地区冰冻等情况综合考虑，确定水表型号和品牌；同时，还要考虑供货商的信誉、生产周期、产品技术更新等内容。所以，在应用时应选择3家以上的供货单位，同时使用，互为补充和替代，而且有利于供货单位做到质量最好，价格最低。积极开发适合本单位的远传水表软件，安装在远传水表上，不受供货单位的制约（生产厂家都可以远程控制远传水表），使抄收系统和远传水表系统统一。

应用时应注意的问题：

（1）远传水表数据采集和数据录入问题。

（2）地区使用环境

（3）远传水表的防水性能

（4）引入竞争机制

（5）委托远传水表生产厂家培训本单位的维修人员

三、使用远传水表和人工抄表成本分析

经测算，徐州首创水务公司使用远传水表可以降低抄表等运行管理费用的35%左右，主要减少在人工录入数据、6年内水表的管理维护费用。同时可以减少因人工差错和杜绝人情表现象的发生。

当然，还要根据各地工资水平的不同而有测算异。

四、远传水表应用需注意的问题

（一）目前远传水表应用存在的问题：

根据了解，目前远传水表大规模应用的很少，由于近几年远传水水表计数、读数技术发展较快，试用和应用阶段管理工作不完善，使远传水表在规模应用的时候出现并存在如下问题：

1、产品模式多，设计没有统一：由于使用了几代产品，有脉冲的也有直读的，有带和不带电磁阀的，长度有195和165，密封防水级别不同的，供电方式和布线各有不同；早期产品技术和质量有问题。

2、施工安装缺少规范：表箱浸水，电缆杂乱，老鼠对电缆破坏等；

3、验收不严格：水表串户和线路串户有发生；

4、抄收不及时：数据卡故障，布线受牵制，时间得不到保证；

五、远传水表应用产品性能对比和选型程序

（一）远传水表及抄表系统的分类及比较。远传水表的分类：脉冲式远传水表， 总线制远传水表。总线制远传水表的分类：有源总线制水表、光电直读水表、摄像直读水表

光电直读水表的分类：对射式、反射式

1、远传水表分类比较

（1）脉冲式远传水表原理：采用干簧管或霍尔元件作为传感器。

在某一进位齿轮下安装一块磁体，在磁体转动形成的圆周位置下方或上方某处摆放传感器，进位齿轮转动时，磁体靠近传感器时，使传感器动作，远离传感器时，传感器停止动作，以此形成开关脉冲信号，芯片靠计量脉冲信号确定用水量。

（2）光电直读表由于表内集成了SOC（System On Chip 片上系统），能自行判别表读数，因此无论在读表准确性还是实际运行，以及维修服务方面都具有明显优势，光电直读表中，透射式表对制造工艺要求较高，相应的成品率较低，直接影响产品成本。

（二）远传水表应用产品性能方面分析。远传水表因其具有水表数据即时采集，可获取完整的水量波动图进行分析及降低人工抄表所带来的人工成本的优势，已经被众多自来水公司认可。经过近二十年的远传水表的发展历史，远传水表种类百花齐放、品种繁多，其配套抄表系统也是多种多样。在这种情况，如何选择适合的抄表产品是能否充分发挥抄表系统优势的重要条件之一，同时抄表系统的使用也对其管理水平提出了高标准的要求，两者结合才能使抄表系统更好的服务于自来水公司收费及水表的管理工作。

1、系统计量准确可靠：远传水表是用于贸易结算的计量器具，计量准确是基本条件也是重要条件，抄表系统是在机械水表的基础发展起来的，远传水表的机械部分与普通水表一样，只是增加了机电转换装置。通过系统读出的水表数据能否与机械部分读数一致（或误差在许可范围内）是选择远传水表和系统的重要原则。

2、系统配置灵活，易扩充：城市的人口数量是逐年增加，各个小区或住宅楼也是千差万别，安装水表和系统的时间也根据情况有所不同。所以抄表系统要能充分适应这种情况，灵活的根据现场情况进行配置，户数增加时也可轻松实现低成本扩容。

（三）远传水表抄表系统的使用要点

1、系统的选择。远传水表是个新生事物，建设部颁布了城镇建设行业产品标准《电子远传水表》（编号CJ/T 224-2006），自2006年8月1日起实施。应慎重选择信誉好、成规模的企业产品。注意产品的模块化、兼容性、扩展性等。

2、重视施工质量。除了远传水表本身质量外，系统布线不但影响整个系统运行，也涉及到管理成本和维护周期。如果自己不具备专业的施工队伍，也要选择有资质的施工队伍，或水表生产厂家逐步培训本单位施工人员等。

3、實施措施全面。抄表系统是个系统工程，一旦开始就要长期使用，除了市场和经济因素外，它还涉及供应商、自来水公司、安装公司、开发商、物业及电信等部门，因此要以书面协议、合同方式加以明确，约束协调工程前后和使用期的责任与义务。

经济能力、技术水平、应用规模和管理措施等因素自动抄表系统在自来水公司的使用和发展情况。

六、结论

应用设计选型 篇7

关键词：矿井,大倾角,胶带输送机,设计,应用

1下运大倾角胶带输送机简介

1.1胶带输送机

胶带输送机也被称为带式输送机,是长距离、大运量运输中常有的工具,它主要利用物料与胶带之间的摩擦驱动来进行物料的运输,能够实现连续运输。胶带输送机一般由输送带、电机、滚筒、托辊、进料端和卸料端等部分组成,其中输送带主要为物料运动提供空间支持,电机主要为运动提供动力,而进料端与出料端分别是物料运动的起点和终点,滚筒主要分为驱动滚筒和改向滚筒两种,驱动滚筒主要由电机通过减速器驱动,通过与输送带之间的摩擦来驱动输送带的运动。带式输送机一般适用于堆积密度在1.67t/m3左右的物料的运输,运输的物料一般是粉状、颗粒状或袋装,具有运输距离长、运输机制灵活等特点。

1.2下运大倾角胶带输送机

胶带输送机根据结构、原理、用途等的不同,可以对其进行不同的分类,其中,按照运输的方向可以将其分为上运式、下运式和水平运输三种,上运式胶带输送机的进料端一般在偏下的地方,而出料端则在相对较高的位置,从而使物料由低向高运输,而下运式胶带输送机则相反,主要实现的是将物料由高向低进行运输。下运大倾角胶带输送机主要指的是倾角大于18°,能够实现物料由高向低运动的带式输送机,这种类型的输送机具有运输距离长、适用范围广、投资消耗小、占地面积少等特点,是矿井中最常用的输送设备。

2矿井下运大倾角胶带输送机设计选型

由于不同的矿井所具备的地理环境及要求不同,所以,在进行输送带的选择时需要根据实际的情况进行合理的设计。

2.1驱动方案的选择

驱动方案的选择对于整个输送带的运动具有十分重要的作用,尤其对于下运大倾角胶带输送机的作用更加明显。在进行下运大倾角较胶带输送机驱动方案的设计时,应注意驱动装置能够为输送机的运动提供稳定的启动和制动力矩,从而使物料能够平稳的运输,避免出现打滑和超速的现象。另外,在设计驱动方案时应保留可以变动的参数,以便在出现问题时进行及时的调整和控制,减少运行不稳对物料的冲击。所以,下运大倾角胶带输送机一般选择软启动装置,电动机一般为单机或双机驱动,减速机为垂直轴或平行轴,制动器为可控盘式制动装置,拉紧装置为重力拉紧或自动拉紧。软启动装置的设计能够降低制动过程中产生的张动力,缓解输送带的压力,延长输送带使用寿命,具有较大的经济效益。

2.2制动方案的设计

制动装置与驱动装置一样,是下运带式输送机的重要组成部分,对于输送机的正常运行具有关键的作用。在针对下运大倾角胶带输送机制动方案的设计时需要考虑以下几个原则:第一,制度力矩处于可控的状态。对于大运量的下运胶带输送机而言,要求制动装置具有可控的力矩,以便保证输送机运动的平稳性,避免较大制度力矩对于机器运行的影响,改善机器的受力情况,从而减少对输送机的伤害,延长输送机的使用寿命;第二,具有断电可靠制动。在矿井工作时,由于受地形等因素的影响,经常会出现突发事件,不仅影响正常的生产,还会威胁工作人员的生命安全,所以在设计制动方案时应设置可断电的制动装备,以便在出现问题时及时切断电源,避免飞车事件的发生;第三,具有定车功能。定车功能是制动装置的基本功能,是保持零速定车的基本要求,如果制动装置的定车功能出现障碍,则必然会导致事故的发生;第四,具有重载起车制动力矩零速保持功能。由于下运带式输送机经常会出现带载制动的情况,如果不具有制动力矩零速保持的功能,将使输送机运行的加速度处于不可控的状态,从而在起动时产生较大的冲击力,危险性较大;第五,能够实现多机制动力矩平衡。矿井下运大倾角带式输送机一般运量较大,所以经常采用的是多点驱动和多机驱动,这就对制动方案的设计产生了更大的要求,需要制定装置能够实现多机制动力矩的平衡,从而避免出现打滑现象,保证工作的可靠性;第六,易实现井下防爆要求。输送机在井下运动的时候,制动停车会产生热量,容易引发爆炸,所以制动装置应具备防爆的功能;最后,尽量做到节能。为了使电机尽可能多的发电,制动装置应尽量做到环保节能,在工作时尽量减少对制动力的消耗。

2.3输送带的选择与设计

输送带是输送机最主要的部分之一,它将输送机的各个零部件连接在一起,输送带的长度大概是机身的两倍,是最容易出现故障的地方。输送带是物料运动的主要承载机构,同时又是牵引物料运动的机构,所以在强度及抗磨损性等方面的要求较高,在设计选择输送带时一般会根据参数的计算来进行选择,带宽、带速都是重要的参考参数,在选择输送带的类型时一般需要考虑几个方面的因素:首先,输送带直接与物料接触,而且两者之间会产生摩擦力,这会对输送带产生一定的磨损,所以就要求井下下运输送机输送带的材料要具有较强的耐磨性能和阻燃性能,综合考虑价格等方面的因素,尽量选择橡胶贴面作为输送带的主要材料,在保证抗拉强度的前提下,尽量选择成槽性好的胶带。在选择好输送带以后,要对其进行合理的线路布置,下运式带式输送机一般采用单滚筒和双滚筒两种布置形式,所以输送机的布置形式要与其相适应。

2.4托辊的选择

托辊的主要作用是支撑,以维持输送带的正常运行,在输送机中的托辊数量较多,其内部结构较为简单,但是对精度的要求较高。根据不同的标准可以将托辊分为不同的类型,最常使用的是槽形托辊、调心托辊、平行托辊等,考虑输送带在正常运行时经常受不平衡力的影响,从而导致其在运动时脱离原来的轨迹,出现跑偏的现象,为了更好地解决这个问题,大部分人会选择前倾托辊作为主要的托辊类型。在实际的选择时,一般需要根据给定的参数进行动载荷与静载荷的计算,然后根据计算的结果对应表格的数据进行托辊类型的选择,从而使选择的更加合理。另外,在进行托辊的设计时,还需要考虑托辊的间距这一参数,因为如果间距过大会导致支撑力度不够,导致实际运行过程中出现问题,而间距过小则会使托辊的数量增多,从而使成本增加。为解决下运输送机的防滑问题,选用大双排V型深槽托辊组,为增大胶带两侧对物料的内压力,从而增大了物料与输送带之间的摩擦系数,提高了输送机的运输倾角。

2.5拉紧装置的选择

为了防止牵引构件在支撑处的过度下垂,一般会在输送机中设置拉紧装置,从而为输送带的运动提供足够的拉紧力,使机器具有一定的拉紧行程,这也是选择拉紧装置最主要的参数。井下胶带机拉紧装置可分为:重力拉紧装置、固定式拉紧装置和自动拉紧装置三种,在所有的拉紧装置中,井下下运胶带机最常使用的是自动绞车拉紧装置和液压拉紧装置,一般将其安装在带张力最小处。尽量将其安装在靠近卸载滚筒处,在不得已的情况下才将其安装在输送机的传动滚筒附近和输送机中部。

2.6物料防滚落缓冲保护装置的选择

为解决下运煤大块物料滚动下落,在输送机上方按15m间隔设有防止大块物料滚动的挡板,该挡板单向开启,设备正常工作时始终处于开启状态,一旦有大块物料向下滚动,受物料的碰撞力作用,挡板起到缓冲减速作用。在输送机胶带的上方每隔30m安设覆盖装置,不但增设物料对输送带表面的摩擦力,而且也增加物料与胶带的正压力,通过压带加压防滚辅助装置和大块防滚落挡板的设置,可有效地防止物料下滑和大块物料的滚落。

2.7辅助装置的选择

输送机除了由那些重要的零部件组成以外,还包含许多的辅助装置,其中最为常见的是机架、中间架、给料装置、卸料装置和清扫装置等,所以在进行下运大倾角带式输送机的设计时也需要对这些装置进行科学的选择。其中,机架和中间架主要起支撑的作用,同时能够承受力的作用,最常使用的是H型中间架,因为这种结构方便滚筒的维修与拆卸;给料装置一般设置靠近在输送机的驱动部,是开始运输物料的地方,在对其进行设计时应保证给料过程的连续性,避免堵塞,同时要使物料能够均匀地撒在输送带上,避免输送带受力不均的现象;除此之外,还需要对清扫装置进行合理的设计,经常使用的是弹簧刮板清扫器,一般安装在卸载滚筒的下方。

3矿井下运大倾角胶带输送机设计选型的应用

按照上述原则设计的下运大倾角胶带输送机在矿井应用的过程中具有十分明显的优势,首先,它能够保证煤炭等资源的正常运输,保证机器的正常运行,同时能够避免在运输的过程中出现下滑、滚动等不利现象;其次,设计的下运大倾角胶带输送机的适用范围较广,运输效率较高,对空间的浪费较小,大大提高了原煤的运输能力;最后,该类型的输送机结构布置合理,维修起来较为方便,而且相较于其他的输送机成本较低,能够满足矿井生产与开发的实际需求,较大的推动了煤矿产业的发展。

4结论

下运大倾角带式输送机目前已被广泛应用于我国矿井生产中,它的应用不仅提高了运输效率,还加快了我国矿业开发的发展。为了保证输送机应用的科学性与合理性,相关人员应根据实际的要求对带式输送机的各个组成部分进行科学的计算与设计,选择最为合理的设计类型,从而保证运行的稳定性,降低设计成本,更好地满足矿井生产的需求。

参考文献

[1]张海明.下运带式输送机的选型设计及应用[J].煤矿机械,2009,7:7-8.

应用设计选型 篇8

发电机作为电力系统原动力, 作用十分重要, 随着发电机组单机容量越来越大, 使得发电机定子线圈接地故障保护及过电压问题越来越引起人们的密切关注。当发电机装机容量逐渐增大, 使得大型发电机定子绕组对地电容也增大, 因而当发电机定子绕组发生单相接地故障时, 发电机定子绕组回路和发电机出口回路的单相接地故障电流也随之增大。同时伴随着接地故障电流的增大, 当故障点引起电弧时, 将使发电机定子绕组绝缘破坏和定子铁芯烧坏, 更有甚者发展成危害更大的定子绕组相间短路或匝间短路。因此, 对大容量发电机组来说, 限制发电机定子绕组产生一点接地瞬态过电压和接地故障电流, 以及如何与发电机定子绕组保护相配合瞬时切机, 是发电机中性点接地方式选择的首要目的。

随着电力系统发电机装机容量和单机容量由小到大不断快速增大, 发电机中性点接地方式经历了以下五种方式的变化和发展:

(1) 中性点直接接地。

(2) 中性点经低阻抗接地。

(3) 中性点不接地。

(4) 中性点经高电阻接地。

(5) 中性点经消弧线圈 (谐振) 接地。

随着机组容量增大和运行电压升高, 目前我国很多大中型水轮发电机组多采用中性点经高阻接地方式, 以达到限制过大故障电流为目的。此方式一般采用等效高阻接地, 即单相配电变压器作为中性点接地变压器, 发电机中性点经变压器一次侧接地, 变压器二次侧串入电阻。

当发电机发生定子绕组单相接地后, 接地电流流经故障点、三相对地电容、三相定子绕组而构成通路。当接地电流较大时, 能在故障点引起电弧, 将使定子绕组绝缘破坏和定子铁芯烧坏, 也容易发展成危害更大的定子绕组相间短路或匝间短路。而中性点接地装置在对地零序电压作用下进行工作, 接地变压器二次侧所串联的电阻产生有功功率损耗, 将故障暂态过电压控制限制在允许范围内, 避免定子绕组绝缘被击穿。同时, 二次继电保护回路从变压器二次侧获取故障信号及工作电源, 在保护回路配合下, 断路器可快速跳闸, 切除机组, 防止事故扩大。

2 发电机中性点接地装置计算选型设计的原则及方法

依据ANSI/IEEEC37.101《发电机接地保护导则》及ANSI/IEEE C62.92《同步发电机中性点接地应用导则》, 发电机中性点采用接地变压器的接地方式的遵循原则如下:

(1) 取中性点接地电阻值等于发电机电压系统三相对地容抗值, 即Rn≈Xcn, 或中性点对地电阻性电流值等于电容性电流值。此时限制系统故障暂态过电压及故障电流综合效果最好。正常情况下, 可将暂态过电压峰值限制到约为2.6倍及以下相电压, 同时还能消除弧光接地过电压和某些谐振过电压, 并能采用简单的继电保护装置迅速切除故障。

(2) 将接地故障电流限制在可接受的范围内。按照以上原则进行中性点接地装置选型配置方法为:以发电机额定电压、发电机电压系统回路总的对地电容值等基本参数, 计算发电机单相接地故障时系统总的电容电流;按照流经接地装置的电阻的阻性电流等于故障时系统总的电容性电流的原则, 计算接地变压器实际运行容量并考虑变压器短时过载能力后进行选型;依据中性点对发电机电压系统三相对地电容相等的原则, 计算和确定变压器二次侧所需串联电阻值及其所消耗的有功功率;进行设计并验算。

针对国内一些大型发电机组, 因为发电机电压系统对地电容较大, 当系统发生定子单相接地故障时, 必导致系统总的电容电流值较大, 再加上流经接地装置的阻性电流, 总的接地短路故障电流往往一般都将远超出允许范围, 如果不对其加以限制, 较大的接地故障电流可能会引起发电机定子烧损, 甚至有可能很快扩展为其他健全绕组相间短路或匝间短路, 因此必须要引起重视。

考虑发电机中性点经中性点装置接地方式后, 接地故障电流过大的问题, 有两个方法解决。第一种方法是在接地装置中增加适量的电感 (可采用电抗器) , 生成电感性电流与电容性电流相位相反, 即可补偿对部分过大的故障电容性电流。另一种方法是增加接地变压器的内阻, 选用内阻较大的接地变压器, 以便达到使总的接地故障电流降至允许范围内。这种方法效果相同, 但第二种方法的优点在于减少相应的电抗器安装及维护工作量, 即减少系统运行成本。

3 大型发电机组中性点接地装置选型设计案例

下面将以某工程666.7MW级发电机组为例, 阐述如何以限制接地故障电流在合理的范围内为依据, 对发电机中性点接地装置进行选型设计:

3.1 接线原理图及等效图

如图1、图2所示。

3.2 设计依据

(1) 发电机额定功率 (P) :666.7MVA。

(2) 发电机额定电压 (Uφ) :18k V。

(3) 额定频率 (f) :50Hz。

(4) 发电机定子三相绕组对地电容C1:8.662μF。

(5) 离相封闭母线、发电机出口母线单相对地电容及主变低压绕组对地总电容C2:1.05μF。

3.3 设计计算电容

考虑机组计算与实测电容值地差异, 以及诸多忽略的电容。取K1=1.1, 为可靠系数。

(1) 发电机定子三相绕组对地电容C1:C1=8.662μF。

(2) 离相封闭母线、发电机出口母线单相对地电容及主变低压绕组对地总电容C2:C2=1.05μF。

(3) 发电机的单相对地总电容为 (C) :C=K1 (C1/3+C2) =4.33μF。

发电机单相接地短路时, 发电机电压回路的电容电流:

3.4 变压器选择

(1) 型号:环氧浇注单相铜芯干式变压器。

(2) 变压器容量。根据ANSI/IEEEC37.101《发电机接地保护导则》要求, 为使发电机单相接地短路时, 有效地限制发电机峰值过电压在2.6倍相电压下, 应使发电机单相接地短路时电容电流小于电阻电流。根据行业惯例, 大型水轮发电机单相接地点入地电流小于Ilim=25A。

因接地装置按投运一分钟设计, 则变压器允许过载4.7倍计, 则变压器的实际容量值为:SN=120.75 (k VA) , 取国内标准容量系列SN=125k VA。

(3) 为了获取大电抗, 同时给变压器留有更多容量裕度, 额定电压取发电机额定线电压18k V;二次侧取电压1.135KV, 使得二次电流为500A, 满足接地电阻型谱;另预留故障录波抽头电压0.173KV。

(4) 阻抗电压:VK≥10.5%, 损耗PK≥2.25k W。单相接地时, 配电变压器一次侧电压为相电压10.392KV, 要获得31.53A电流, 其中电感电流25.88A, 电阻电流18A, 相应阻抗 (Z) 应取329.59欧, 其中电抗Xb=270.53Ω, 电阻Rd=188.16Ω。

(5) 额定频率:50Hz。

(6) 运行条件:正常运行情况下, 仅承受很低的发电机不平衡电压及谐波电压, 只有在发电机机端单相接地故障时, 变压器才承受最高电压, 即1.05倍的发电机相电压时变压器过载4.7倍情况下运行一分钟。

3.5 电阻器

(1) 电阻值计算

归算至二次侧的电阻值计算

(1) 接地变压器总的电阻值 (折算至二次侧)

(2) 接地变压器内阻值 (折算至二次侧)

(3) 接地变压器二次侧接入电阻阻值

(2) 电阻器通过的最大电流

设计取540 (A) (考虑电阻5%抽头) 。

(3) 验算:

按变压器容量125k VA, Uk%=10.5%, 损耗2.25k W, 一次侧电压18KV, 二次电压为1.135k V进行验算:

折算至二次侧变压器回路电阻:R2*=0.75Ω (变压器内阻0.19Ω, 接入电阻0.56Ω)

折算至二次侧变压器回路电抗:

折算至二次侧变压器回路阻抗:

变压器二次侧电流:

其中, 电阻电流:

电抗电流:

接地点电容电流:I*Cjd=Ic*-Ix*=Ic×U1/U2-Ix*=42.38/1.135-412.41=259.70 (A)

接地点电流:

折算至一次侧的入地电流:Ijd=I*jd×U2/U1=386.61×1.135/18=24.38 (A)

变压器的实际容量:567.54k VA

变压器的实际过载容量倍数:k=K-S/SN-567.54k VA/125k VA-4.54

根据以上验算结果:

(1) Ir*>I*Cjd满足电阻功率大于电容功率。

(2) 接地点入地电流为24.38<25A。

(3) 变压器额定容量125k VA, 实际需要容量567.54k VA, 实际过载倍数4.54<4.7。

(4) 电阻器最大通过电流为500.23A, 考虑电阻抽头值调整及发电机电压升高时, 电流增加等因素, 按变压器实际通过电流增加5%计算,

即500.24×1.05=525.25 (A) , 额定电流按540A设计。

综上结果表明, 符合设计要求。

4 结论

近年来, 随着我国电力工业快速发展, 发电装机容量、发电量持续增长, 大型发电机组越来越多地采用中性点经配电变压器接地方式。对于大型发电机 (尤其是水轮发电机) , 由于定子绕组对地电容较大, 发生定子绕组单相接地故障时对地电容性电流较大, 因而配置这类中性点接地装置时, 如何将发电机发生定子绕组单相接地时总故障电流限制在合适的范围之内, 以避免发电机定子受损, 成为设计需要首要考虑问题。

发电机中性点采用高阻接地方式, 当系统发生单相接地故障时, 能有效的抑制暂态过电压和故障电流, 并在单相接地保护装置配合下短延时切除机组, 以保证发电机安全。中性点接地装置的单相接地变压器容量, 二次侧接入电阻阻值均根据发电组机组额定电压、发电机系统电压回路对地电容等基本参数进行计算和配置。该方法已成功应用于666.7MW级发电机中性点接地装置设计生产使用中。

参考文献

[1]张琪雪, 王祥珩, 王维俭.大型水轮发电机定子中性点高阻接地暂态分析[J].电网技术, 2004, 28 (1) :30-33

[2]李汝良, 李义祥, 王祥珩.大型发电机定子中性点接地暂态研究[J].电力自动化设备, 1999, 19 (4) :1-5.

[3]殷建刚, 蔡敏, 彭丰, 张承学.发电机中性点经配电变压器接地的配置方法[J].湖北电力, 2002, 27 (3) :29-31

房建结构设计体系选型及抗震设计 篇9

如今对于建筑行业来讲, 其建设的规模日益加大, 城市的人口也增加迅速。在这种情形下, 土地资源的占用问题显得尤为紧张。高层建筑可以有效的解决土地资源占用过多的情况, 所以其已经成为在现代建筑行业的发展趋势。在这过程当中, 对于我国的建筑工程而言, 尤其是高层建筑工程的设计水平, 并不能跟上时代的发展。许多的设计人员对于在建筑工程中应用到的软件并不是全部的了解, 在设计的过程中, 只为了注重视觉感受, 较少的对房建工程的质量情况以及其安全效果进行考虑。所以结构设计体系选型及抗震设计在我国的房建结构设计中被列为两大重要工程项目, 其设计中的诸多因素都应该受到工作人员的重视。

1 房建结构设计要求探讨

1.1 水平荷载作用探讨

对于房屋建筑工程项目的层高高度而言, 它在房建过程中, 房建自身的重力参数和楼面应用荷载在竖向构件中所形成的弯矩及轴力设计参数构成了正相关的关系。并且在此时, 房建结构所形成的倾覆力矩参数以及竖向构件的轴力参数会与房建层高高度的二次方值也呈现正相关的关系。所以在建筑施工的过程中, 值得注意的是对于固定高度的房建来说, 竖向荷载的参数是恒定的。但是风荷载与地震参数却不是恒定的, 它们会受到房建结构动力特性差异性选型的影响, 这是值得我们注意的问题。

1.2 轴向变形探讨

在进行高层房建的施工过程中, 对于其承受的竖向荷载参数自始自终的数值都很大, 这就会进一步造成在房建结构的梁柱位置处, 其轴向开始明显的发生变形, 由于轴向变形也会带动连续梁弯矩参数出现明显的波动, 最后使得房建结构中连续梁中部支座位置的负弯矩参数也有所下降。除此之外, 如果竖向的荷载作用力很大, 这时预制构件的下料长度也会发生变化。这一连串的问题说明了在进行房建结构的设计时, 设计人员应该按照测定的轴向变形参数来决定下料的长度, 而不应该凭自己的想法对下料长度进行控制。

1.3 侧向位移探讨

在这一点不同于传统, 在高层房建结构中, 其侧向位移也直接影响着房建结构的设计工作, 并且成为至关重要的影响因素。当房建层高进行增加的同时, 在水平荷载下的侧移变化参数也会突然变大。这就告诉我们房建结构在水平向的荷载作用影响下, 应该将侧向位移控制在固定的区域之内。

1.4 结构延性探讨

将高层房建项目与底层相比, 较为明显的是高层的结构柔性参数, 由于这种参数的影响, 高层房屋建筑对地震的作用力反应较为明显, 变形相对严重。为了加强变形参数, 以防房屋建筑在遇到地震时受到破坏, 这时我们就需要做出相应的措施, 来保证能够稳固房建结构延性。

2 房建结构体系探讨

2.1 剪力墙结构探讨

剪力墙结构体系是指在房建的过程中, 主要的受力部分都是由平面剪力墙构件承受的。在整个的体系中, 房建所要承受的水平方向的力和垂直方向的荷载作用力都依赖于单片的剪力墙结构之中。正是由于这种体系, 才使其具有独特的特点, 有一定的结构延性。并且在受到作用力的情况下传力的存在形式仍然较为均匀。由于整体性较高, 这样对于地震的抵抗能力较强, 提高了能建度。

2.2 框架—剪力墙结构探讨

因为房建整体框架体系刚度较低, 并且其强度也较弱, 都无法达到房建结构的中的规范要求, 对于现场的施工人员在进行建筑施工时都要以房建平面作为载体, 在有些位置用剪力墙替换部分框架的结构, 这样框架—剪力墙结构体系进而产生。因此在房建结构中, 当建筑结构要受到水平方向的作用力时, 这时剪力墙的结构与框架的结构可以进行与梁柱之间的连接, 并且其刚度很高。在此同时当受到楼板的作用力时, 他们之间就会形成一个较为全面的结构体系。房建在运行时, 所受到的垂直方向的荷载载力全部由框架的结构体系来承受, 对于水平方向的剪力则由剪力墙来承受。

3 房建结构抗震设计探讨

3.1 理论探讨

如今, 在房建的抗震设计理论中应用较为普遍的主要有三种理论。分别为:动力理论、反应谱理论与拟静力理论。第一, 以动力理论进行抗震设计时, 其设计的关键是将地震看成一个单独的时间段, 在这期间比较明显的地震动加速度就被看成地震动输入变量的参数, 对于房建结构就被看成了在整个计算系统中的自由度体系, 在确准算出各个时间段建筑物对于地震的作用而产生的一系列反应同时合理的完成抗震的设计。第二, 以反应谱理论进行抗震设计时, 其重点只在于在地震发生的过程时加速度具有的特性。第三, 以拟静理论在进行抗震设计时, 它的重点在于对地震力的大小参数进行计算, 主要用到地震系数和房建结构的乘积对其进行计算。

3.2 步骤探讨

对房建结构的抗震设计进行相应的步骤分析主要有以下几点:1) 在房屋建筑结构受到弹性的作用力时选取相应的地震动参数, 对其产生的地震效应做出准确无误的运算, 并将风力的影响与重力荷载的作用力的影响列为此次抗震设计中的重点考虑因素, 并且要达到抗震的第一水准, 在有效的时间内合理的完成房建结构构件的截面相应的设计工作;2) 用到和上处相同的步骤来选用正确的地震动参数, 并且依据此参数也充分的对房建结构的层间位移参数进行研究与分析, 并保证其满足房屋建筑抗震标准规范里面对此参数的有关规定, 并且在抗震构造措施对其施以作用时, 能够保证房建结构在面对地震作用力时, 自身的变形能力与延性性能的强度较高, 可以达到抗震的第二水准;3) 选择出能达到第三水准的地震动参数对房屋的建筑结构进行计算, 尤其是对抗震能力相对较弱的位置的层间位移参数进行准确的计算, 能够保证它能按照抗震设计的相关规范进行设计, 最终达到了房建结构中抗震设计的第三水准的要求。

4 结论

建筑业作为城市化进程的重要部分, 对经济和社会的发展有着紧密的影响。随着经济技术的不断发展, 建筑规模不断扩大, 尤其是高层建筑发展在整个建筑工程事业中的地位越来越高, 逐渐凸显出来。通过人们对建筑行业发展技术和思想的进一步研究, 规模化、综合化、智能化、高层化逐渐成为了建筑工程再新时期发展的新方向。通过本文对房建结构设计体系选型与抗震设计的有关探讨知道了房建结构设计对于建筑行业而言, 其作用是不可替代的, 因此我们在按照相关的设计标准对其进行设计的同时还应该加入自己的创新与思想, 使建筑设计变得越来越完善, 只有这样才会给建筑工程带来更多的效益。所以在工程的设计阶段建筑单位应该予以重视, 对于房屋建筑结构的选型、设计也要较为重视, 使房屋建筑更加合理、舒适。同时针对房屋的安全和隐患需要进行抗震设计, 只有完善的抗震设计才能让工作人员建造出安全的抗震建筑, 从而提高建筑的总体质量。

参考文献

[1]高磊.高层建筑结构体系选型与建筑结构设计及施工关系研究科[J].技创新导报, 2009, 8 (11) .

[2]陈子强.建筑结构选型的思路及其抗震设计应用[J].建筑设计管理, 2010, 4 (20) .

高层建筑选型设计研究 篇10

1 高层建筑选型设计与结构形式的关系

高层建筑的体量巨大, 体现了建筑的力度和气魄, 是人们视觉关注的中心。高层建筑的选型设计不仅要为人们创造能满足生理与心理需要的良好形象, 还要为使它成为城市环境中的重要角色。在高层建筑的选型设计过程中, 需要对当前高层建筑型体的几种倾向进行思考:1) 一些高层建筑型体样式单一, 基本是方的, 圆的或其变形为主, 造型手法也多局限于对建筑形体进行水平、垂直的划分以及运用坡屋面等, 建筑形象缺乏表现力与感染力;2) 一些高层建筑形体过于复杂, 采用了多层建筑的处理手法, 形体变化过多, 有损高层建筑力度的表现。

解决这些问题的手段不仅依赖于运用多样的高层建筑造型手法, 遵从美学的原则, 也可以从高层建筑结构概念设计思维中得到启发, 刺激新的创造灵感。各种型态的高层建筑总是以各种方式的结构构架得以支撑、稳定、坚固, 建筑师在高层建筑型体设计和选择的过程中, 需要合理而灵活地运用符合高层建筑的受力特点的结构形式来塑造建筑型体。

2 制约高层建筑选型构成的结构要素

2.1 形体设计应保证建筑结构的规则性

高层建筑物的型体是否对抗震有利是保障高层建筑的安全度的首要问题。高层建筑型体塑造的骨骼是依赖于其内部的结构体系, 规则的建筑型体往往具有布置规则, 传力直接的结构体系。然而不可避免遇到不规则的结构布置, 这使得结构受力状况复杂化, 从而影响到建筑的安全性以及增加工程造价。对不规则结构布置得识别和为避免或减缓其负面影响而采取补救措施的概念依赖于对高层建筑结构性能的正确理解。

选择合理的建筑型体于以之对应的结构形式, 可以加强结构本身刚度, 使结构吸收较少的水平荷载而减少高层建筑的侧移。从高层建筑的空气动力学原理可知, 圆形或椭圆形平面的体型, 不仅有助于减少风荷载, 还有最恰当的截面惯性线, 受力均匀合理。在平面转角处采用圆角或平角处理方法能减少风压集中, 如美国芝加哥的South Dearborn塔楼方案设计, 充分考虑了水平荷载特别是风力对塔楼的影响, 最终选择了由下而上逐步缩小的截圆锥体型。

2.2 建筑形体的变化要满足建筑结构竖向均匀性

组合、集聚、切削、加减、穿插等造型手法常常运用到高层建筑的形体塑造之中, 故而建筑形体会形成丰富多变的变化, 并难免需要结构的布置做出相应的配合。结构均匀性问题存在于高层建筑的竖向布置中, 结构布置不均匀的结果会产生刚度、强度的突变, 引起竖向的应力集中或变形集中, 以至在中小型地震中损坏, 在大震时倒塌。由于高层建筑形体变化而引起的结构均匀性问题表现如下:1) 建筑形体在竖向上收进或退台:竖向收进是常见的高层建筑造型处理方式, 由此结构产生的问题是建筑形体凹入处应力集中。当高层建筑考虑在高度上作出竖向收进退台的造型处理时, 应该使建筑的体型随着高度的增加而逐步减小, 避免出现体型的突然收进而造成引力集中。2) 由于底部大空间而出现柔性层结构:由于使用功能和建筑造型的需要, 大多数高层建筑在底部会创造出开敞的大空间, 因而有可能使结构处于上下不连续状况, 产生竖向刚度突变特别是柔性底层建筑, 在大地震中, 会出现损害, 甚至完全倒塌。建筑师应该在进行建筑构思的同时, 与结构工程师共同探讨采取相应的结构措施来保证底层结构的牢固与稳定。

3 高层建筑选型设计与结构构思

对建筑艺术的欣赏, 处于第一优势的, 莫过于视觉。正如杰出艺术家和工程师达·芬奇早已指出的那样:建筑是属于用视觉感受的艺术。具有形式美或艺术美的建筑形象是在视觉感受的空间中展开的。视觉空间创造出了建筑的形象, 它是从建筑的根本———结构中孕育出来的, 以往那种脱离结构技术, 仅凭建筑构图概念来进行视觉空间艺术创造或建筑评论的学院派观点, 早已是脱离了时代的步伐了。

根据结构和材料运用中所应遵循的客观规律, 因势利导地对视觉空间进行艺术加工与艺术处理。建筑空间型体设计的艺术性是一个概括性的表述, 具体可分为空间形态和空间神态, 空间形态是建筑空间的实体要素, 主要通过其型体体现其存在的价值, 它能给人们以视觉上的美感。空间神态是建筑空间的隐性元素, 主要反映建筑空间的精神和文化向度, 它能给人们以心灵的陶冶和精神的愉悦。完整意义上的空间艺术概念不仅有形, 而且有神, 是形态和神态的统一。

高层建筑空间的发展是从封闭到开敞、从静止到流动、从功能到场所的过程。芝加哥时期的高层建筑听命于结构工程师, 其空间沦为工程结构的附属物;现代主义时期高层建筑的空间展现出技术和均匀同质的整一空间特征;当代高层建筑空间注重处理与解决空间形态与空间神态的统一, 迈向人性化空间。

文丘里说过, 建筑的形式语言不应该抽象地独立于外部世界, 而必须依靠和植根于周围环境之中, 能与历史传统引起联系。固然, 建筑空间中的结构不仅仅是作为支撑建筑的“骨骼”而存在, 也不仅仅是作为抵御外界恶劣自然条件的“外衣”, 更应该成为创造符合人们审美要求的优质高层建筑作品的有力支撑。因势利导地对视觉空间进行艺术加工与艺术处理, 这是现代建筑达到审美目的的最本质, 同时往往也是最经济的一种创作手段。应该高效的利用现有的高层建筑的结构体系与技术, 结合传统建筑文化, 使得传统的建筑文化内涵通过技术的手段达到完美体现。

4 结论

高层建筑的选型设计与结构概念之间的逻辑互动, 在高层建筑的发展进程中从未有过停滞。在各个时期的高层建筑美学形式演变的背后, 都蕴藏着不同的结构思维的创新以及随之发展的结构技术和材料技术。21世纪的高层建筑选型设计艺术的发展, 应该与结构的逻辑性与理性更加紧密融合。

摘要：高层建筑选型的问题伴随着高层建筑的日益增多也开始凸显:大量的高层建筑造型出现雷同或者开始失去地域性特征, 城市的个性也随之逐渐泯灭;一些建筑师为了追求高层建筑的“新、奇、怪”的效果, 而不顾结构的安全性和经济性, 设计的建筑方案虽然夺人眼目, 却为此要付出将其建造出来的巨大经济代价或者潜在的结构危险。解决这些问题的最好方法之一就是正确处理高层建筑的选型设计与结构概念设计之间的逻辑互动关系。

关键词：高层建筑,选型,结构形式

参考文献

[1]刘大海, 杨翠如著.高层建筑结构方案优选[M].北京:中国建筑工业出版社, 1996.