数控系统论文精选(九篇)

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第1篇：数控系统论文范文

[关键词]数控系统伺服电机直接驱动

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597(2008)0820116－01

近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。

三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.

第2篇：数控系统论文范文

暖通空调系统的主要功能是调节空气的温度、湿度、洁净度以及气流的运行速度。现代空气环境的恶化使得暖通空调的功能要求增加，指标更加严格。在暖通空调的设计安装过程中，节能环保技术可以应用在整个生产使用流程中。从建筑工程布局的设计到新型可再生能源的使用，再到使用环节的合理安排，均能降低能源的消耗，保证环境污染最小化，实现整个系统的健康运作。

2暖通空调系统中环保节能方法与措施

2.1调整建筑物的规划设计

对房屋进行热工改造时，要提高房屋的舒适度，就需要合理运用房屋围护架构的特点。研究表明，在建筑物墙体外侧刷上保温性能的材料之后，用电量明显降低。由此可见，房屋围护架构的优化设计有明显的节能效果。此外，建筑物的规划设计中，房屋的地址选择、朝向、体形、季节性等因素也需要在从节能环保的层面进行充分的考虑。

2.2合理设计安装暖通空调系统

在设计安装暖通空调系统时各种子系统包含的设备很多，设计者要严格按照规定的工作流程，保证设备的正常运行。同时，需将节能减排的理念充分的应用到设计的各种环节中。相关工作人员加强施工设计的管理，严格监督，保证系统实现设计目标。

2.3开发利用新型清洁能源

新型环保型能源在暖风空调系统中前景广阔。采用天然气作为空调制冷设备的能源，能有效控制CO2和SO2和排放量，减少环境污染。各种可再生能源，例如地源热、地下水、风力、海洋能等均可运用到暖通空调系统中。其中，地源热空调冬季吸收地下土壤、水等天然能量为建筑物提供热能；夏季向地下释放热量，提供给建筑物冷空气。

3暖通空调系统中环保节能技术的应用

3.1蓄冷空调

蓄冷空调是专为节能环保研制的设备，通过水、冰两种介质实现能量交换。一般地，城市用电白天紧张，而夜间则缓解很多，蓄冷空调针对这一现实，在夜间通过制冷机组制冰，白天融冰，释放存储的能量，提供给建筑物使用。这种方法有效的缓解了城市白天用电紧张的问题，节约了成本。

3.2热回收技术

热回收技术能够真正实现能源的节约和环境的保护。该技术将空调排放出的热量进行回收，实现二次利用。这种方法能够防止排放的空气直接排出室外造成环境污染，又能提高能源的利用效率。

3.3变频技术

目前空调设计有定频和变频两种。变频空调性能优越，节能效果好。通常情况下，空调设计均留有一定的冗余以便减少运行压力。使用变频技术，能够在室外温度、湿度、风力等变化导致系统运行负荷变化的情况下灵活调节系统的工作状态，真正变废为宝，避免不必要的资源浪费。

3.4低温地板辐射采暖技术

低温地板辐射采暖技术现在已广泛投入使用，既实现节能环保，又安全实效。该技术在地板下安装热水管，热水在地板下流通，释放热量，提高房间的温度。该技术的应用过程中，应注意保持地板温度低于45度。它通过对流的方式实现热量的传递，让人脚上温暖，头部凉爽，有很高的舒适度。此外，这种技术能有效的节省空间，方便计量改造，从多方面实现了节能环保的目标。

3.5替代制冷剂的应用

目前，随着大气环境的恶化，许多空调已不再使用传统的制冷剂—氟利昂。为保护臭氧层，暖通空调行业研究了可替代制冷剂—CFCS和HFCS，并取得了一定的进展。人工合成的制冷剂、天然制冷剂、碳氢化合物等亦可作为替代资源。这些环境友好型制冷剂将不会对臭氧层造成破坏，保护人类免于紫外线的伤害。

4暖通空调系统中环保节能技术的展望

科技的发展推动着各行各业的进步，应节能环保的要求，暖通空调系统中先进技术的研究也十分广泛。新型的暖通空调节能环保技术有多种方式。新风预处理系统是为全面提高空调品质提出的全新的概念，它保持了传统空气处理模式，增加了对新风的预处理功能，消除了新风对空调调节的干扰。新风预处系统能改善风量、降低相对湿度、提高空气质量。独立新风系统能够承担建筑物内的全部新风负荷、室内的全部潜热载荷及部分显热载荷。它能够解决商用建筑中的新风问题、改善室内的相对湿度。并且由于该种技术无回风，可以大大增强建筑环境的舒适度和安全性。此外，环保节能技术必然依赖于新型能源的开发推广，一旦新能源能够投入使用，暖风空调系统也必然进入一个新的阶段。

5结语

第3篇：数控系统论文范文

从企业实际需求来看，对于制造业，目前企业的MIS和ERP仅仅局限于通常的管理、设计开发等上层部分的信息化，是远远不够的，工厂、车间的最底层数控机床不能够连成网络，就必然成为制约制造业企业信息化的瓶颈，不能充分提高生产效率。对于面临全球化竞争的现代制造工厂，数控机床必须达到一定的数量或比例;其次就是把所拥有的数控机床组建成一个双向、高速的制造体系，彻底解决信息孤岛问题，构成数字化车间，以保证信息流在工厂、车间的底层之间及底层与上层之间通讯的畅通无阻。

2.网络数控技术的发展

2.1DNC系统及网络结构DNC(DirectNumericalControl，DNC)系统是指多台数控机床由一台计算机统一分配控制程序和进行管理。现在的DNC系统从内容和意义上已发展成为分布式数字控制(DistributedNumericalControl，DNC)系统。从数控技术的发展分析，分布式数控系统是由直接数控系统发展而来的，是针对当时数控设备内存小、处理能力弱而产生的。以后出现的计算机数控(ComputerNumericalControl，CNC)设备使DNC系统增加了程序编制和编辑功能，并且有一定的通讯能力。随着局域网、数据库、工作站的发展以及零件加工系统发展的需要，出现了分布式数控系统，它是针对车间的生产计划、技术准备、加工操作等基本作业的集中监控与分散控制相结合而产生的车间生产控制系统。系统的目标任务通过局域网分配给各子系统，子系统之间信息相互交换以协调完成任务。这种系统的优点是易于扩充、灵活、可靠性高，具有良好的开放性。

一般DNC系统通常具有两级计算机分级结构形式，即主控计算机加CNC系统群组成(见图1)。对于通信距离短、组成DNC系统的数控机床数量少的小型系统可采用这种方式联接。该联接方式结构简单，但连线多、易出故障、通信距离短(RS2232通讯距离一般为15m以内)，不适宜较大范围的DNC系统。

2.2现场总线系统及网络结构

鉴于以上通信方式存在的缺陷，一些研究单位提出了基于现场总线技术(主要有BitBus和CAN总线)的改进型DNC通信系统，可实现远距离通信，具有操作方便、开放性好的特点，其网络拓扑结构如图2所示。每台数控机床配备一台通信前端单元，各通信前端单元与DNC主控计算机间采用现场总线进行连接。通信前端单元与数控系统集成在一起，可靠性高。系统具有良好的扩展性，设备更灵活，但是车间级网络是总线协议，工厂上层网络都是基于TCPPIP的以太网，这样还不能方便地实现信息共享。

3.工业以太网

普通以太网(Ethernet)是为IT应用而开发的，在工业自动化领域只得到有限的应用，这是由于:1)以太网采用CSMAPCD碰撞检测方式，在网络负载较重(大于40%)时，网络的确定性(Determinism)不能满足工业控制的实时要求:2)Ethernet所采用的接插件(connector)、集线器(hub)、交换机(switches)和电缆等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境的要求;3)以太网抗干扰性能较差;4)以太网满足本安型应用有一定的难度等。随着工业以太网技术的发展，上述问题正在迅速得到解决。

工业以太网是基于IEEE80213(Ethernet)的强大的区域和单元网络，工业实时以太网对普通以太网作了如下改进:1)采用交换式以太网，仅在发送站和接收站之间直接交换信息，克服了时延和碰撞，提高了实时性;2)采用全双工(Full2duplex)网络，端口上媒体段的长度不受CSMAPCD的制约，可以延伸距离;3)网络速度的提高(已全面从10M过渡到100M，甚至1000M)，使以太网能提供足够的带宽，又减少了冲突;4)所采用的接插件(connector)、集线器(hub)、交换机(switches)和电缆等已有为工业环境而设计的。至于以太网存在的不确定性和实时性能欠佳的问题，已由于智能集线器的使用、主动切换功能的实现、优先权的引入以及全双工的布线等，基本上得到解决。通过提高数据传输速率，仔细地选择网络的拓扑结构及限制网络负载等，可将发生数据冲突的概率降到最低。工业以太网经过上述改进措施后，典型的工业应用中，10MEthernet峰值负载为10%，100MEthernet峰值负载为0.5%，而Ethernet只有当负载达40%以上时才会有明显的延时现象;在100MEthernet网中，发送一个信息包延时超过2ms的状况五年也不会发生一次，美国电力研究院(EPRI，PaloAlto.，Calif)的实验结果表明，可保证延时在4ms以内。网络数控就是建立在上述工业以太网的基础之上，而且采用工业以太网作为网络数控的底层有多方面的优势:1)成本低。因普遍应用所形成的硬件、软件资源和广泛的支持，Ether2net是世界上应用最多的网络，超过93%的网络节点为Ethernet。2)为了促进Ethernet在工业领域中的应用，国际上成立了工业Ethernet协会(IndustrialEthernetAssociation)。美国电气工程师协会(IEEE)正着手制定现场装置与Ethernet通信的新标准。3)全球主要自动化厂商和组织加强了工业Ethernet的实现，如德国SI2EMENS公司于1998年了工业Ethernet白皮书，于2001年了其工业Ethernet规范，称为ProfiNET.2004年奥迪(Audi)、宝马(BMW)、戴梅勒克莱斯勒(DaimlerChrysler)和大众(Volkswagen)四家主要的德国汽车公司一致同意支持ProfiNET工业以太网标准。

4.基于工业以太网的网络数控

网络数控系统(NetworkedComputerNumericalCon-trolSystem)是网络控制系统的一个分支。近几年国内比较高端先进的数控系统上都配备了标准以太网的接口，比如华中数控的世纪星系统，这样可以方便地进行联网，即使没有标配以太网接口的数控系统，由于都有RS2232接口，笔者也提出了RS2232到以太网的转换解决方案，专用通信单元用AT89S8252单片机和AT24C512SerialEEP2ROM，以支持Internet应用。此通信单元还有数据缓冲的功能，可以解决老式数控系统内存太小，不能一次装下复杂加工程序的问题，这样就解决了加工停顿的问题，此装置也符合工业标准，安装方便。

第4篇：数控系统论文范文

关键词地铁喷雾冷却冷水机组喷雾间接蒸发冷却冷凝器

0引言

近年来,我国大力发展城市轨道交通,尤其鼓励地铁的发展,继北京、上海、广州、深圳多条地铁线开通运营后,很多大型城市正在或即将修建地铁,由于地铁站空调系统需要对冷却水进行降温,因此,在地铁建设中不可避免会涉及冷却塔的设置问题。由于地铁线路所经过的区域多是城市繁华地带,地面上设置冷却塔的空间有限或根本没有,将冷却塔安装在地面上不仅影响城市景观和规划,而且给周围环境带来噪声污染和卫生隐患。因此,研究地铁专用的冷却器替代目前设置在地面的冷却塔,对解决地铁冷却塔设置的问题具有现实意义。

目前地铁空调冷却水系统中所采用的冷却塔是针对设置在室外进行设计制造的,分为横流式和逆流式两种,冷却塔体积巨大,塑料填料间距很小,安装于地铁排风通道中必然影响地铁排风;为避免冷却水被外界空气污染,冷却水不宜与外界空气接触,因此,普通开式冷却塔不宜用于地铁空调系统,而封闭式冷却塔和蒸发式冷凝器由于换热效率等问题而不适合在地铁站中使用,本文提出新型闭式喷雾冷却器和新型喷雾冷凝器两种方案,并对其进行简要分析。

1喷雾冷却技术研究成果

自Maclaine-cross和Banks建立间接蒸发冷却计算模型以来,国内外专家学者以此为基础对喷雾间接蒸发冷却技术进行了大量的研究。杨强生等人基于Merkel方程,实验研究了喷雾空气冷却器的传热传质过程,通过回归的方法得到容积散质系数的关联式[1]。梅国晖等人研究了高温表面喷雾冷却传热系数、气水雾化喷嘴最佳气水比和喷射方向对喷雾冷却换热的影响,研究表明,喷雾冷却过程存在最佳气水比,但最佳气水比不是固定不变的,它随着水压的增加而减小;在低水流密度下,喷射角90°处喷雾传热系数最大,其他喷射角度的传热系数大致以喷射角90°处对称,在高水流密度下,随喷射角度增加而显著增加[2-4]。刘振华通过数值计算方法讨论了液滴与空气速度比和喷雾条件之间的相互关系,认为在自由射流情况下,速度比的变化使流体形成在喷嘴附近的非稳定区和下游的稳定区,在均一流情况下则不存在非稳定区,在稳定区内速度比与模型类别、喷雾距离和初始速度无关;在喷雾距离大于0.5m后,可认为速度比进入稳定区,其大小取决于液滴直径和空气冲击速度,空气冲击速度越大,速度比越接近1,液滴直径越小;液滴直径小于100μm,可认为速度比等于1,对工程计算没有影响[5]。JunghoKim详尽研究了喷雾冷却的传热机理和目前喷雾冷却模型的优缺点,研究了物体表面形状、喷雾倾斜角度和重力对喷雾冷却的影响[6]。最近,美国国家航空航天局的EricA.Silk等人研究了3种强化表面的喷雾冷却效果和喷射倾斜角度(喷射轴向与物体表面法向夹角)对喷雾冷却的影响,在喷雾温度为20.5℃时,分析了冷却水管采用3种不同肋片表面对冷却效果的影响,研究表明,相对于平表面而言,直肋片表面热流密度最大,且喷射倾斜角度为30°时,热流密度可提高75%[7]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

2喷雾冷却与淋水冷却的比较

2.1能耗比较

开式喷雾通风冷却塔由于采用喷雾装置,改变了机械通风冷却塔的工艺结构,不需要淋水填料,所需的风机功率很小甚至不需要风机,因此,节省设备的初投资和运行维护费用,表1是一种喷雾冷却塔与机械通风冷却塔能耗比较[8]。

从表1可以看出,当冷却水量从75m3/h增加到700m3/h时,在没有考虑普通冷却塔配套设施能耗和运行费用的基础上,喷雾冷却塔与相应规格的机械通风冷却塔相比,综合节能效率在30%~50%之间,喷雾冷却效益显著。

喷雾冷却器设置在地铁排风通道内,水雾与冷却器表面的换热量最终必须由通道内排风带走,因此,空气的温湿度决定了冷却器的换热效果,而通道内空气的温湿度与室外空气温湿度差别很大,因此,实现相同排热量所需冷却器的体积相对会大一些,相应设备功率会增大,这样,不可避免地要增加部分能耗和初投资及运行费用。

由于冷却塔设置在地铁排风通道内,必然会造成通道的排风断面减小,排风阻力增大,由局部阻力计算公式可知,局部阻力与通道的局部阻力系数和速度的二次幂的乘积成正比,当通道排风断面减小一半时,则局部阻力将为原来的4倍,因此,要实现相同排风量,排风机的功率可能会增大。

2.2费用比较

假定某地铁制冷站冷却塔选用横流式冷却塔,型号为DBHZ2—600,9.6万元/台,设计进、出口水温分别为37℃/32℃,湿球温度为28℃,占地面积43m2,高度为3.61m,风机功率为12kW,风量为351m3/h,A声级噪声为56.6dB;循环水泵选用1台轴流泵,流量为400m3/h,功率为7.5kW,凝结水泵选用1台轴流泵,流量为750m3/h,功率为3kW,水泵费用为0.75万元;循环水泵运行费用为5.58万元/a,凝结水泵运行费用为2.23万元/a(电费为0.85元/(kWh),水费为2.8元/t,水、电价来自于重庆市自来水公司和重庆市电力公司;冷却塔和水泵信息来自阿里巴巴网2007-3-15报价)。

冷却塔的运行费用包括水泵的运行费用和补给水的费用,要维持冷却系统正常运转,需定期补给循环水,年补给水量ΔL为[9]

式中Q为冷却水的循环量,t/h;K为系数,取0.14;h为冷却塔全年运行时间,h;m为冷却倍率,取60。

假定系统全天运行24h,一年按365d计算,求得年补给水量应为66225.6t,年补水费为18.54万元,冷却塔风机年运行费用为8.94万元,则冷却塔年运行费用为35.29万元。假设采用喷雾冷却的设备费用与采用机械通风冷却塔的设备费用相同,但由于喷雾所需水量为机械通风的补水量的5%,因此,在不考虑冷却塔运行费用的基础上,仅系统补水水费一项就可节约17万元左右。

2.3耗水量比较

如上所述,假定某地铁制冷站采用机械通风冷却塔时需要冷却水量为600m3/h,配套冷却塔进、出口水温为37℃/32℃。假定喷雾温度为34℃,含湿量为34.94g/kg,蒸发率为0.6~0.8,那么喷雾速率1.8~2.4kg/s就可实现冷却水降温,全年所需水量为1763~2645t。若采用机械通风冷却塔,如上述计算可知,年补水量为66225.6t,同样,采用喷淋水冷却时,按相关规范,最小喷淋水量为100kg/(m3·h),远远大于喷雾冷却所需水量[10],因此,单从耗水量而言,冷却方式宜采取喷雾冷却。

3喷雾间接蒸发冷却器与喷雾间接蒸发冷却冷凝器

3.1喷雾间接蒸发冷却器

喷雾冷却塔与普通机械通风冷却塔不同之处在于喷雾装置的应用,喷雾装置是一种射流元件,是喷雾冷却塔的核心部件,它取代了传统冷却塔的填料和风机,通过喷嘴产生的内旋流作用,有效地保证了低压状态的雾化度,利用低压液流通过旋流雾化喷头形成雾化,喷雾流的反作用力推动它作反向旋转,产生由下部吹向雾流的风力,雾化水滴与进塔空气在雾化状态条件下进行换热,达到预期的降温效果[8]。

喷雾冷却塔结构简单,质量轻,噪声低,耐腐蚀,不易堵塞,使用寿命长,除了省却风机、填料,降低成本费用外,还降低了塔体的自重,减少由填料阻塞引起的冷却塔维修,冷却效果稳定,但是由于它和普通开式冷却塔一样与外界空气直接接触,不能保证冷却水水质,而且冷却效果易受空气参数影响。

封闭式冷却塔由于冷却水在处理过程中不与外界空气接触,冷却水质不会受到外界的污染,但地铁空调系统中如果采用喷淋水来冷却封闭式冷却塔内的冷却水,不仅冷却效果劣于普通开式冷却塔,冷却塔的体积非常大,而且由于存在大量的飘逸损失,喷淋水用水量大,与将冷却塔设置在地面相比得不偿失,因此,综合喷雾冷却塔和封闭式冷却塔的优点,本文提出了一种新型的封闭式喷雾冷却器。

喷雾间接蒸发冷却器利用气水雾化喷嘴将经过处理的少量水雾化,喷到冷却器表面,形成一层均匀水膜,通过水膜蒸发实现冷却器内部冷却水降温。它既能保证冷却水不受污染,又能达到冷却效果,而且由于喷雾所用的水经过适当的处理,不会堵塞喷雾装置,能缓解冷却盘表面结垢问题。喷雾间接蒸发冷却器研究的核心问题是雾化效果和水膜的完整性、均匀性和厚度。

3.2喷雾间接蒸发冷却冷凝器

蒸发式冷凝器是目前制冷系统中常用的一种间接蒸发冷却设备,主要特点是耗水量少,节电和结构紧凑,占地面积小,热效率高。一般水冷式冷凝器每kg冷却水能带走4~6kJ的热量,而蒸发式冷凝器每kg水蒸发能带走约580kJ的热量,所以蒸发式冷凝器的理论耗水量只有一般水冷式冷凝器的1%。考虑冷却水的飞溅以及蒸发、溢水等损失,实际耗水量约为一般水冷式冷凝器循环水量的5%~10%。

由于喷雾冷却能在冷却器表面形成相对完整均匀的水膜,冷却效率更高,所需水量少,目前喷雾冷却多用于高温物体表面的冷却降温,因此,研发一种耗水量少的新型喷雾间接蒸发冷却冷凝器,可以解决地铁空调系统设置冷却塔的问题。

该方案的最大优势在于不用设置冷却塔,节省冷却塔及配套设施的初投资和运行产生的环境问题,采用喷雾冷却的方法,由于所需的水量很少,喷雾水源问题就很容易解决,可以对喷雾所用的水进行软化处理,防止堵塞喷雾装置和缓解冷凝器表面结垢。

喷雾间接蒸发冷却冷凝器实质上是本文所述喷雾间接蒸发冷却器的一个改进方案,要开发它,除了要解决闭式喷雾冷却器的雾化效果,水膜均匀性、完整性和厚度等问题以外,还必须与厂商协商设置冷凝器与冷水机组设备接口,对管道进行保温,研究冷凝器与机组距离对系统其他设备性能的影响,确定机组性能随二者间距变化的曲线,这其中涉及系统压力损失、制冷剂压力与机组压力匹配等问题。

4结论

本文的两种方案可实现地铁空调系统冷却塔不设在城市地面上的设想,能节省目前冷却水系统中部分辅助设备的初投资和运行费用,机组制冷量越大,节水效益越明显,特别是在缺水地区,该项技术的效益更为明显,但是,还有以下问题需要解决:

1)保证喷雾压力的相对稳定,维持运行压力在适当范围内,使冷却效果不受流量变动等的影响。

2)研发一套喷雾装置,使换热器表面水膜完整、均匀,且厚度很小,通过该装置实现间歇喷雾冷却,建立喷雾评价指标体系。

3)研发换热效率高、空气侧阻力小的新型换热器。

4)建立喷雾间接蒸发冷却器性能评价指标体系。

5)喷雾水软化处理,缓解冷却器表面结垢。

6)解决喷雾冷却冷凝器与机组的集成问题及建立相应的评价指标体系。

参考文献:

[1]杨强生,铙钦阳,范云良.喷雾强化空气冷却器的实验研究[J].上海交通大学学报,1999,33(3):313-317

[2]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.气水雾化喷嘴最佳气水比的确定[J].钢铁钒钛,2004,25(2):49-51

[3]梅国晖,孟红记,谢植.喷射方向对喷雾冷却换热的影响[J].东北大学学报:自然科学版,2004,25(4):374-377

[4]梅国晖,武荣阳,孟红记,等.高温表面喷雾冷却传热系数的理论分析[J].冶金能源,2004,23(6):18-22

[5]刘振华.微细喷雾时喷雾气流中液滴和空气速度比的研究[J].上海交通大学学报,1996,30(3):97-102

[6]KimJungho.Spraycoolingheattransfer:thestateoftheart[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlow,2007,28(4),753-767

[7]SilkEA,KimJungho,KigerK.Spraycoolingofenhancedsurfaces:impactofstructuredsurfacegeometr

yandsprayaxisinclination[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2006,49(25):4910-4920

[8]胡国林,李丽萍.一种新型喷雾通风冷却塔[J].给水排水,2001,27(4):90-91

第5篇：数控系统论文范文

关键词：网络视频监控光纤传输周界报警

一、概述

为满足长输管线安全生产和科学系统化管理的需要，对意外情况能迅速做出准确判断和处理，拟在管道沿线建设安全监控系统，及时地把生产设备运行状况和险情图像资料传送到各站场控制室和管道调控中心，使险情或隐患被扼制在萌芽状态，确保人员生命、财产安全。

二、方案选择

根据现场条件及工艺站场的实际需求，并充分考虑技术的实用性，管道安全监控系统主要采用视频监近系统和周界报警系统来组网。

2．1视频监控系统

视频监控系统的应用目前主要有三种形式：模拟视频监控、基于微机平台／嵌入式系统的(半)数字视频监控和基于网络视频服务器技术的数字化网络视频监控。

2．1．1模拟视频监控系统(第1代监控技术)视频信号采用同轴电缆进行传输，并由模拟矩阵主机进行信号处理。从摄像机到控制主机再到录像机、监视器，全部以模拟视频信号进行传输与图像存储。而控制信号以数字信号进行传输。

2．1．2半数字视频监控系统(第2代监控技术)1)基于微机平台的DVR(第2代监控技术)。DVR系统采用微机和Windows平台，在计算机中安装视频压缩卡和相应的DVR软件，支持实时视频和音频，是第一代模拟监控系统升级至数字化的可选方案。

视频信号仍采用同轴电缆进行传输，控制信号以数字信号进行传输，由多媒体控制主机或硬盘录像主机(DVR)进行数字处理与图像存储。从摄像机到控制主机和监视器以模拟视频信号进行传输，而控制主机的处理、控制及存储是以数字信号进行的，故准确的讲应为"半数字监控"技术。

(2)嵌入式DVR(第2．5代监控技术)。嵌入式DVR指的是在传统DVk的基础上扩展了网络功能的DVR产品，使得更多的用户可以进行访问。正是由于这种产品开发的理念，使得带网络功能的DVR产品还是传统意义上的DVR，其主要功能仍然是DV存储，这也决定了其市场定位是在小范围的网络环境中，监控点也有限。

2．1．3网络视频监控系统(第3代监控技术)网络视频监控系统是目前业内最先进的监控技术，视频从前端图像采集设备输出时即为数字信号，并以网络为传输媒介，基于TCP／IP协议，采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输，并通过网络数字矩阵主机(IPM)来实现对整个监控系统的调度、存储和控制等功能。此外，周界报警、门禁等设备输出的数字信号也可采用多网合一的方式，通过网络复用进行传输，并在同一平台上进行管理与控制。

2．2监控方案比选

(1)第1代模拟监控技术，由于技术落后，正在逐渐退出历史舞台，因此不考虑用该技术组网。

(2)第2代DVR技术，由于前端还是模拟传输方式，而模拟视频线和控制线的有效传输距离为300m以内，对于规模较大的工艺站场，有少量的监控点与控制室的距离较远，必须再加线放才能满足传输需求，增加了传输成本。

(3)第3代网络监控技术，优势就在于传输不受距离限制，组网方便灵活，更适宜于网络传输和远程控制。

根据监控系统的实时性、有效性和经济性，并充分考虑到管道视频图像信号的远传需求，结合各站场的实际情况，推荐采用网络视频监控技术来实现管道工程监控图像的采集、传输、实时监看、存储和上传。

2．3周界报警系统

周界防范报警系统作为视频监控系统的一个有效补充，与监控系统共同构成统一的安防网络。周界报警系统主要是在周界围墙上安装红外探头，类似于在围墙上布设了一道看不见的电子墙，当有人非法穿越围墙进入站场时，触发报警并输出信号进行报警联动。

三、方案设计

3．1监控系统

3．1．1图像采集系统设计

前端摄像部分是整个监控系统的前沿部分，主要包括摄像机、镜头、云台和防护罩等。前端的任务是对现场进行摄像，把摄得的光信号转换成电信号，并进行数字压缩处理。

在各工艺站场根据实际情况设计网络摄像机若干台。在站场的工艺装置区安装防爆型枪式摄像机和视频服务器，在所有出入口、道路、围墙和其他重点部位安装网络智能球型一体化摄像机(集成视频服务器)，内置低照度彩转黑多倍摄像机或宽动态低照度彩转黑一体机，可根据需要远程控制镜头拉伸，进行全方位多角度的监控。

3．1．2传输系统设计

传输部分就是系统图像和控制信号的传输信道。把现场摄像机发出的电信号及报警信号(转换后的数字信息)传送到控制室，一般包括通讯线缆(双绞线或光纤)和线路驱动设备(网络交换机、光纤收发器)等。

为保证传输信号质量，前端网络摄像机通过敷设光缆线路以及两端配置光纤收发器将视频、控制信号传人站场控制室，再通过交换机连接主控计算机进行图像监视和信号控制。

3．1．3控制系统设计

控制部分是实现整个系统功能的指挥中心。控制部分主要的功能有：①视频信号放大与分配；②图像信号的校正与补偿；③图像信号的切换、分割、记录和打印等；④对前端设备的摄像机、电动变焦镜头及全方位云台等进行控制，以完成对现场全面详细的监视。

拟在各站场监控室配置1～2台监控计算机进行现场视频的显示和控制；并通过管道MSTP光传输系统将图像和报警信号传给调控中心，在调控中心通过数字矩阵设备实现远程控制。

管道传输网里的任何一台计算机都可以经过授权进行现场图象浏览，以及时准确地获得现场信息。

3．1．4显示及存储系统设计

监控设备置于各站场及调控中心的控制室内，不需另建监控室。在监控室采用液晶显示器和大屏幕液晶平板电视组合为电视墙，进行实时监视；录像系统采用普通PC或数据服务器，设计整个录像系统可以连续保存录像资料半个月，并支持录像与回放。

3．2周界报警系统

周界防范报警系统由前端的对射探头(安装于站场围墙上)、报警主机(安装于站场控制室)及一些辅助设备(电源、显示地图和警铃等)构成。

系统采用在围墙上安装两束或四束红外对射探测器，对站场进行翻越防范。当发生非法翻越，有人闯入时，探头立即将报警信号传送到站场控制室，实时显示防区位置并记录，方便值班人员第一时间进行准确处理，并可与站场录像监控系统联动，将非法越界事件进行实时录像。

第6篇：数控系统论文范文

【关键词】大型商场；空调系统；安装管理

一、大型商场空调系统安装管理存在的问题

1.空调系统施工目标不明确

对于在大型商场中空调系统的安装进行管理是为了保证工程施工过程中避免损害或破坏商场中某些设施。大型商场中空调系统安装是一个较大的工程，对其进行管理没有一个明确的目标，工程的进度、顺序、工程完工等等方面的不确定，影响商场正常营业。管理大型商场空调系统安装工程上没有一个目标，无法保证安装的质量，无法保障施工人员的安全，无法确定施工的工期。

2.空调安装施工过程管理不当

空调系统安装施工过程中涉及的方面比较广泛，对其进行有效的管理能够保证工程稳定进行。然而，目前在很多大型商场空调安装系统施工过程中存在管理不善的问题，促使工程使用的材料存在问题；空调绝热处理存在问题；布线的放置存在问题等，严重影响空调系统安装的质量，降低大型商场中空调使用寿命。空调系统安装工程管理不当，不仅无法保证工程质量，还间接降低空调系统的使用。在大型商场长期使用空调系统的过程中将会出现各种问题，影响商场正常使用空调。

3.对空调系统安装后期检测工作管理不够严格

空调系统安装工程的后期检验工作非常重要，最终确定空调安装质量。之所以对检验工作进行管理是为了保证检验工作的工作质量。对检验工作的管理不够严格，在对大型商场空调安装工程检验上不够细致，很可能忽视空调系统中存在的漏洞，可能成为空调系统的隐患，在某个时候将使空调系统出现故障。

二、大型商场空调系统安装管理改善措施

1.制定明确的施工目标

确定大型商场空调系统安装工程的施工目的，从而保证工程的质量，明确工程的工期，确定施工人员的安全。通常在大型商场中空调系统安装工程管理的最终的目标是商场空调安装的稳定。空调系统安装稳定，最大限度的降低对商场其他设施可能造成的破坏。制定明确的施工目标，相应的管理工作能够为了工程能够达到目标而加大对空调系统安装工程的管理力度，从施工前期准备工作到最后工程自检的全过程进行控制和监督，提高空调系统安装工程的整体质量，为大型商场提供一个优质的、完善的、耐用的空调系统。

2.加强空调系统安装施工过程管理

空调系统安装工程施工涉及方面是整个工程中最广的，在对其进行管理时要加大监督和控制力度，保证工程质量和施工安全。管理空调系统安装工程施工过程的具体内容是保证施工使用的材料达到标准；保证施工安装设备正常运行；保证与土建施工相配合等等施工所涉所以事项。加强施工管理是从空调系统安装基本工作进行严格的监督和控制，空调系统安装的整个工程的质量将会得到保证。

3.加大空调系统安装工程自检工作管理的力度

大型商场中空调的使用非常重要，尤其在夏季，商场内温度比较凉爽，顾客才能有心情购买物品。保证大型商场空调的正常使用非常重要。对空调系统安装工程最后的自检工作进行严格的管理，提高自检工作的质量，确保空调系统安装的自检工作的质量能够提高，对空调系统安装工程的每个环节都能够详细的检查，细致到一个螺丝是否固定。因为在很多时候，空调系统出现问题往往是因为忽视小问题而转换成隐患，导致空调无法使用。所以，加大空调系统安装工程自检工作的管理力度，使空调系统自检工作尽善尽美，大型商场有一个良好的空调系统。

三、大型商场空调系统安装常见的问题

大型商场空调系统安装工程中常见的问题出现在具体施工过程较多，因为具体施工过程中由于安装繁琐或与土建施工相冲突等问题的存在，使工程有不完善的地方。空调系统安装中常见的问题由：

1.空调系统安装管材的选择

空调系统中管道的质量至关重要，直接影响空调是否正常运行空调系统中包括空调制冷、绝热、冷热水系统等等。要求管道能够抗高温、抗冷冻、耐久性、耐磨性等体特点。然而，在实际空调系统安装中管道材料的选取存在一定的质量问题，其主要是大型商场空调系统的安装由具体的安装单位进行，商场支付费用。一些安装单位为了降低工程成本，管材的质量较低，不利于大型商场中空调长久使用。

2.空调系统安装布线问题

在大型商场中需要安装很多个空调，空调系统是对整个商场中空调的控制。空调系统安装施工中布线环节经常出现错误，空调中的制冷线、电源线、控制线等很容混淆，导线安装不当，也会发生短路，施工人员不谨慎对待，布线环节很容易出现问题。

3.空调系统绝热问题处理

空调系统绝热处理是保证空调能够持续制冷，通常空调绝热出现问题的原因是冷媒管处理不善，未严格按照规定进行设计及施工，冷媒管的安装不严密、未将保温套管很好的套在冷媒管上、绝热层出现断层等现现象的出现，影响空调制冷系统。

四、大型商场空调系统安装常见问题的改善措施

保证大型商场空调系统能够长久使用的最主要问题是解决空调系统安装工程中常见的问题，主要的改善措施是在空调系统安装工程实施前制定一个详细的、合理的安装施工方案，将施工中经常容易出现问题的环节进行标注，并制定有效的预防措施。商场确定具体的负责人对空调安装工程进行严格的监管，保证施工人员按照施工方案进行施工，对于经常出现问题的施工环节根据施工方案制定的办法进行实施，例如，在处理空调布线的施工环节时，将空调的控制线采用屏蔽线沿着冷媒管进行捆扎敷设，空系统的电源线平行铺设，并与控制线保持250mm以上的距离，避免两种线混淆。在处理空调绝热施工环节，上注重冷媒管材料的选取，在达到工程质量要求标准的基础上，首先将保温套管按照正确的操作步骤穿在冷媒管上；其次，焊接冷媒管的接头，保证冷媒管的接头密封性完好；最后保温套管搭接部位用胶带捆扎严实，保证不受到干扰。

大型商场空调系统安装工程在严格的管理及正确的施工下，能够有效的解决空调系统安装常见的问题，保证空调系统安装工程的质量，使大型商场有一个良好的空调系统，能够长久的使用。

五、结束语

大型商场中空调系统安装比较复杂，需要注意的事项较多，如需要与土建施工配合；施工中避免碰触其他设施或线路等。所以，大型商场空调安装经常出现各种各样的问题。另外，大型商场的空调系统的安装都是由具体的安装单位进行，商场不对空调系统安装进行有效的管理，空调系统安装工程的质量难以保证。目前，大型商场空调系统安装工程在管理上和施工上存在一定的的问题，只有采取有效的措施将其进行改善，大型商场的空调系统的质量才能够得到保证，提高空调系统的使用寿命，大型商场中空调系统长久的使用。

参考文献：

[1]元玉栋.商场空调系统存在问题的分析及措施[A].山东省暖通空调制冷2007年学术论文集[C].2007