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C8051F000、SRAM、地址锁存器之间的硬件连接框图如图2所示。微处理器C8051的地址线和SRAM的地址次线分别对应相连,进行地址的选通;“CS”、“WR”、“RD”等控制指令分别相连,进行读、写的控制,AD[7:0]为地址、数据复用总线,分别与锁存器和SRAM的输入输出接口相连,进行相应的地址与数据的通信。检测装置C8051F000、(128k× 8)SRAM和地址锁存器硬件电路接口部分采用地址和数据总线复用的方式以减少所需要的端口引脚数。当传输数据时低位地址保持在一个锁存器中。图3给出了该实现方案经过验证的电源电路图和C8051F000、SRAM、地址锁存器之间详细的电路配置图。
双向端口操作 接口部分采用地址和数据总线复用的方式以减少所需要的端口引脚数。当传输数据时低位地址保持在一个锁存器中,“Data1”用作数据输入总线输出总线和部分地址总线,对总线的复用需要对端口的配置进行动态改变使端口按需要设置为输入或输出。为了将一个端口引脚配置为输入,必须将其相应的端口配置寄存器位(PRTnCF.x)设置为“0”使其输出方式为“漏极开路”,寄存器锁存位(Pn.x)必须设置为“1”,使其输出状态为高阻态。例如下面的代码将端口0的所有引脚配置为输入:movPRT0CF,#00h;漏极开路输出方式movP0,#0ffh;高阻抗下面的代码将端口0的所有引脚配置为推挽输出方式:movPRT0CF,#0ffh;推挽输出方式SRAM_Read子程序(见程序代码部分)给出改变端口方向的一个例子,在程序执行的前一阶段“DATA1”口被配置为输出,将低字节地址输出到端口锁存器,在程序执行的第二阶段“DATA1”口被配置为输入,从外部SRAM读取数据。
二、接口电路程序控制实现
该程序控制系统由初始化SRAM接口逻辑程序、读外部SRAM程序、写外部SRAM程序等组成,功能是通过该接口电路程序实现硬件间的有效连接,实现稳定的通信,从而实现对记录盘的各种配置以及对记录数据进行精确管理。程序代码中的主程序概述了如何对该外部128KBSRAM的每一个字节进行读写,该程序向外部SRAM写入一个字节,再从写入的地址读回,然后比较回读的值与写入的值是否一致,程序接着处理下一个地址,直到整个64K的存储块写完,一旦低存储块写完,程序将“A16位”置1(见示例代码中“常数和声明”一节),切换到高存储块。程序将接着对高存储块的每个字节进行同样的读、写和校验操作。
三、结语
2004年12月1日开始实施的《建筑照明设计标准>>(GB50034—2004),对照明节能提出了严格的要求,其中第6,1,2~6,1,7条均为强制性条文,需按照功率密度值严格执行。由于按照功率密度值进行计算时,没有考虑到现在灯具产品均为节能产品,灯具的光通量较高,因此,在设计中是先按照规范规定的照度值设计房间或场所安装灯具的数量之后,再按照对应场所的功率密度值进行验算,以不超过标准规定的功率密度限值为合格,低于功率密度值则更为节能。
2,电气设备的选择
2,1照明光源的选择
根据光源的光效、色温、显色指数、寿命和价格选择高效节能型光源。现在通常使用的T5、T8荧光灯管比以往的普通荧光灯管在单位功率上的光通量要大很多,这能够有效的节能。
在室外环境设计中,水底灯、埋地灯、台阶灯等均使用LED光源。对于气体放电灯等功率因数较低的光源,进行就地补偿,补偿后的功率因数不小于0.8。
2,2灯具镇流器的选择
自镇流荧光灯配电子镇流器,直管型荧光灯配电子镇流器或节能型电感镇流器,高压钠灯、金属卤化物灯配节能型电感镇流器;在大电压偏差的场所,宜配恒功率镇流器;功率小者可配电子镇流器。
2,3负荷计算及变压器的选择
2,3,1负荷计算
a,选择变压器容量时,一般应使变压器的经常性负载以在变压器额定容量的60%为宜。选取容量和电力负荷相适应的变压器,使变压器设计的负荷率在80%左右。
b,根据负荷的性质和工作的情况合理分配变压器所带负荷的回路。如:中央空调的负荷应和照明、动力负荷分开设置在不同的变压器。因为,空调负荷在秋冬季节会停止使用,这样空调变压器便可以停止使用,有利于保证变压器的运行负荷率。
c,负荷回路需要系数的选取:本工程宿舍部分用电均为单相人户,由于学校的宿舍和住宅性质的单身公寓不同,学生晚间在教学楼上自习的比较多,因此需要系数可以比单身公寓取的小一些,单身公寓一般需要系数取0.6~0.7,本工程学生宿舍的需要系数取值为0.5。投入使用至今没有出现过不良状况。
需要系数的选取对于经济比较发达和比较热的地区一般按照设计手册规定的值进行选取,其他地区可以按略低于规定的值进行选取。
d,变压器同期系数的选取:本工程在设计过程中将教学楼和宿舍楼的用电负荷尽量均匀的设置在同一变压器内,由于一个学生不会同时出现在宿舍和教学楼内,这样计算变压器时的同期系数可以选择的小一些,本工程的同期系数取值一般为0.75~0.8。
合理的选择需要系数及同期系数能够有效的减小变压器的设计容量,从根本上达到节能的目的。
2,3,2变压器的选择
在整个供电系统中,配电变压器所占比重最大,因此选择低损耗的变压器对电力系统节能具有非常重要的意义。被中国节能协会作为“新型节能产品”予以重点推广的SGBll一R系列卷铁芯干式变压器比SC(B)9系列产品年耗电量平均降低10.85%。由于SGB11系列变压器的卷铁心结构改变了传统的叠片式铁芯结构,使空载损耗降低20%~35%,空载电流减少60~80%。因此,SGB11系列变压器在减少损耗方面起到非常重要的作用。这种产品性能价格比是目前变压器产品中最佳的,从节能的角度考虑本工程优先选择了这种节能型变压器。
2,4电缆的选择
这里所指的能源并不应该单纯指电能,而是自然界中存在的各种可再生和不可再生的能源的总称,因此金属的使用也纳入了本文的讨论范围内。在建筑电气材料中用量最大的应该是电缆和电线了。如何能够节省电缆和电线的使用量,也是节省能源的主要方面。
电缆截面选择的方法主要有两种;按照持续允许电流选择和按经济电流密度选择。当年最大负荷使用小时数相同的情况下,按后者选择的电缆通常比按前者选择的电缆截面大,这样不利于节约金属的使用量。
下面举例说明。在线路较长的情况下,照明配电箱计算电流为42A,选择配电箱上一级断路器额定电流为63A,此时按持续允许电流选择电缆并验算了电缆电压降的情况下,确定的电缆规格为YJV—1kV—5x16,而按照经济电流密度选择电缆规格为YJV—1kV~4x35+1x16,很明显后者选择的电缆截面要大很多。
因此参照样本上电缆载流量的值。按照经济电流选择电缆截面的大小更能节约金属使用量。
3,照明控制方式的设计
3,1充分利用天然光,并根据天然光的照度变化,决定电气照明点亮的范围。根据照明使用的特点,采取分区控制或适当增加照明开关点。如:一般办公室和教室的灯具布置是按照平行于窗户方向布置和控制灯具的,而书库则是按照与书柜的水平方向布置并控制灯具的。
3,2公共走道灯具及应急照明灯均可采用声光控开关。
本工程的综合楼为二类高层建筑,走道照明均采用节能自熄开关,并对电梯厅和楼梯间的灯具采取了应急时能强制点亮的控制措施。图1、图2为应急时强制点亮控制原理图。
3,3校区的室外环境电气设计,根据不同的时间和不同的气氛,设置了多种灯光场景,如:平时、节假日、重大节日等,开启灯具的数量是不同的。平时则按后半夜和前半夜两个时段开灯,每天进入后半夜时可关掉景观照明,仅维持主要功能照明即可。
3,4对于大型的停车场、办公楼、会议室和观众厅等场所还可以通过设置楼宇自动控制系统对灯具进行控制,从而达到节能的目的。
建筑电气的节能措施还有很多方面,本文仅对此校园工程涉及到的方面进行了阐述。
4,结束语
电气节能的设计无论是在供配电系统还是在用电设备和材料的选择上,都有着很大的节能潜力。为实现节能的目的,对于我们电气设计人员来说就需要更加深刻的了解供、配电系统的设计原理,使整个系统能够工作在经济运行状态。同时,还要及时熟悉各种新型节能电气产品及控制系统,在设计中尽量采用节能产品。这样才能从根本上达到建筑电气节能的目的。
关键词:工程质量设计规范设计深度专业配合电气建筑电气工程监理
引言: 工程设计是基本建设的龙头,设计文件是工程建设的主要依据,设计质量是决定工程质量的首要环节。我国工程质量事故统计资料显示,由设计原因导致的工程质量事故占40.1;工程施工原因引起的占29.3;其它原因(如设备材料质量问题等)引起的占30.6。可见对工程质量实施三控的关键在于设计质量控制。电气工程也不例外。现结合工程实例,对影响电气工程质量的主要的建筑电气设计问题与对策进行讨论。
2.影响工程质量的几个建筑电气设计问题
合格的建筑设计应满足七个质量特性规定的要求,即功能性、安全性、经济性、可信性、可实施性、适应性及时间性。设计单位本应将通过了设计评审的合格的设计文件交付施工。而实际上不少交付施工的设计文件都存在缺少或偏离质量特性要求的缺陷。对电气工程质量造成影响的设计问题又主要表现在安全性、可信性(包括可用性、可靠性、维修性等)及可实施性的缺失或偏离。以下就几个最常见的方面进行探讨。
2.1设计违背或偏离设计规范的规定,安全性、可信性方面不执行设计规范的现象相当普遍
例如某市政府大楼前花园广场(包括广场绿化庭院照明、草坪照明及广场中心声光喷泉)工程提交施工的电气施工图存在以下问题:未作电气保护接地及等电位联结设计;错误地采用TN―C低压配电系统;喷水池未按规定选用应有防护等级的电气设备及电缆。这样的设计完全违背了规范规定的安全性要求,按图施工必将留下严重的安全隐患。此前的1999年8月青岛市某喷水池曾发生数人嬉水时被电击致死的伤亡事故,正是由于设计失误,水下灯具及潜水泵漏电而又未能及时断电所致。监理于施工前审图时及发现了上述问题,通过业主要求设计单位严格按设计规范要求修改了设计。正确的作法是:户外庭院及喷水池配电应采用局部TT系统或TN―S系统、并设置漏电保护(动作电流应不大于30mA),而不允许采用TN―C制;应设置完善的接地装置,喷水池应做等电位联结设计,而不能仅靠从大楼内引出的一根PE干线接地;潜水泵及水下灯具应采用潜水电缆配电;0区电器设备应采用1P×8防护等级,1区应为1P×5等等。又如民用建筑低压配电线路截面选择问题。由于民用建筑用电负荷绝大多数为单相负荷,三相负荷不平衡必然导致中线通过不平衡电流;随着电脑及各种家用电器设备的发展与普及,低压电网高次谐波污染日益加剧,3次及其奇倍数谐波均构成中性电流。中线过电流并由此引发电气火灾的现象也日渐增多。为此,相关设计规范已规定“三相四线或二相三线的配电线路中,当用电负荷大部分为单相负荷时,其N线或PEN线截面不宜小于相线截面;以气体放电灯为主要负荷的回路中,N线截面不应小于相线截面”,可见,民用建筑配电系统的干线,支干线及支线的导线截面原则上均应选择N或PEN线截面与相线截面相同。然而监理审图发现当前仍有为数不少的民用建筑配电设计中仍沿用80年代前曾采用过的作法,选用的N或PEN线截面仍为相线的1/2甚至1/4~1/3。这也是最常见的电气设计安全问题之一。再如,关于变配电所位置的选择,相关设计规范都明确提出应考虑“设备吊装及运输方便”,这是保证可用性及维修性的基本要求。近年来我们负责监理的不少高层建筑工程项目,其设置在地下层的变配电所及柴油发电机房的配置多违背了这个要求。比如某高层商住楼地下变配电所及发电机房,其运输通路完全被冷水机组及地下水箱阻挡。施工安装顺序只能是先将变、配电设备及发电组安装就位后再安装冷水机组及水箱,而根本未考虑运行之后发变电设备检修、更换的运输问题;又如某高层办公综合楼地下变配电所与发机房,设置在一层某会议厅底部,地下层既未考虑必要的运输检修通道,也未设足够宽度能运进设备的门框。当监理审图发现并提出这一问题时,设计单位的解答竟然是:原设计意图是从一层会议厅处将变配电及发电设备吊装就位后再浇筑该厅地板。这种意图显然是错误的,即使不考虑土建施工可能对已就位的电气设备造成的损害,大楼投入运行后电气设备的维修更换运输是否只得撬开一层会议厅地板来解决呢!须知钢筋混凝土框架结构建筑的合理使用寿命可达50年以上,而变配电设备的使用寿命仅为20年左右或更短,定期或故障维修周期就更短了。故电气设计必须妥善考虑其运输及维修吊装通道问题。
2.2设计深度不够目前施工图设计深度达不到建设部《建设工程设计文件编制深度规定》要求的现象相当普遍,主要是设计文件可实施性方面的缺陷,将直接导致施工安装困难或错误。也可能导致可用性的欠缺。由于不按规定的深度进行必要的计算与标注、也往往造成设计文件本身出现原则错误而难于及时发现,将影响项目建成的使用功能。例如按深度规定电力及照明系统图及相应设备材料表中应详细标明选用的电气设备及材料的型号、名称、规格参数及数量。改革开改以来,我国电工产品市场异彩纷呈,国内外各种型号规格的产品琳琅满目,国家不可能对各类电气设备及材料规定统一的型号。设计标明各种设备材料的型号规格参数便显得尤为重要,这是业主或施工单位进行设备订货及采购的依据。然而近年来电气设计文件中普遍习惯于只在系统图的设备符号旁标注该设备的型号或厂家产品编号,使设备订货无所适从,并往往造成错误。比如某项目电气照明设计,设计者在系统图断路器符号旁仅标注了“A063M20A”,设备表中亦然,而未注明名称及详细参数,施工单位理解为20A普通断路器,因找不到该编号的产品而另行采购了另一种断路器。后在设备材料报验时经监理人员查对,原来“A063M”乃是海格公司的一种电磁式漏电断路器的产品编号,额定电流20A,额定漏电动作电流值30mA。可见原设计中这些回路是应设漏电保护的。但因设计标注不清而引起订货错误。只得重新采购更换;又如许多电气施工图中对电缆沟只标注尺寸及走向,对电缆支架及盖板不作任何规定,或仅注明“参照××图集××页”,实际上国标图集中对任一种尺寸的电缆沟,其电缆支架及盖板的作法都提供了多个方案供设计时选择,设计不选定则施工方难于抉择,常按最低价方案施工。往往并不能满足实际需要,甚至可能引起结算纠纷。再如电气照明图中按规定主要房间及场所应标注照度标准值,当然也就要求设计者进行照度计算并按计算进行灯具配置。然而当前民用建筑电气照明设计中能标注照度标准值并进行照度计算的极为罕见,绝大多数是按房屋开间及功能凭经验布灯。大多偏离了国家规定的照度标准,影响使用功能。比如经监理审图的某学校电气施工图,经核算设计达到的照度值实验室和教室仅为50~70lx,不及国家标准的一半;某局综合办公大楼中办公室及会议室设计照度仅达70~80lx,计算机房仅达约100lx左右。也不及国家规定照度标准值的一半。
零件卷圆尺寸为R=3mm,无精度等级要求,因此公差选用IT14级,采用无芯棒卷圆的方法。考虑到零件送料顺利、制件的平整性和后续工位的加工,采用横推卷圆成形的方法。应用斜楔和成形滑块组合,选用斜楔的角度为45°滑块的水平行程s和斜楔随上模下行接触的行程s1均取为10mm,斜楔滑块的尺寸和结构如图7所示。
2胀形加工
压凸包成形:条料在平板毛坯上的局部压凸包。压包方向与冲裁方向相同,模具中采用正向压凸包结构,即凸模在凹模固定板上,凹模在下,通过浮顶送料的托料杆将条料顶起,从而保证更有效地脱模,不让压凸包整形成形后的零件粘在压凸包整形凹模上[4]。模具的结构尺寸如图8所示。
3凸模长度确定
确定凸模工作部分的长度时,应充分考虑模具整体设计方案,一般长度要选择合理,太长凸模工作时会变形、不稳定,无法保证制件的冲压质量,容易发生事故导致凸模损坏、折断。制件有冲裁凸模和弯曲成形的凸模,还有一定数量的导正销和斜楔,其工作时间不同,凸模长度不能设计成同一个长度。一般凸模的长度尽量取整数,结合模具的使用寿命预留足够的刃磨长度,若刃磨多次,凸模的长度太短则无法使用。凸模的长度计算公式为:L=Y+t+H3+H2+H1(3)式中L为凸模的长度(mm);H1为凸模固定板厚(mm),H1=22mm;H2为凸模进入凹模的深度;(对于冲裁凸模取5mm,对于压弯凸模根据零件弯曲高度取11.5mm);H3为卸料板的厚度(mm),取H3=20mm;t为工件材料厚度(mm),t=1.5mm;Y为凸模固定板和卸料板之间的长度,通常选在15~20mm之间,此处确定15mm;以最短的预弯凸模为基准,其他凸模根据各自的实际需求长度适当增加的调整。将各数据代入式中得:预弯凸长度:L=22+15+20=57mm;冲裁凸模长度:L=22+15+20+1.5+5=63.5mm;侧刃的长度:L=22+15+20+1.5+7=65.5mm;压凸凸模长度:L=22+15+20+1=58mm;弯曲凸模长度:L=22+15+20+1.5+11.5=70mm。
4模具导料及顶出装置
多工位级进模中,不仅有冲孔、冲槽、预弯、弯曲、卷圆成形、压凸、分离等多个工序,该级进模具有较多工位,在模具送料过程中使用导料装置和侧压装置,以此保证坯料不会偏离其送料进给方向,使冲压能准确无误的顺利进行。结合冲压加工的具体情况使用导料板导向。由于电视机限位块零件有预弯成形,为保证送料顺利进行,须使用浮顶杆。浮顶杆利用弹簧的弹性势能转换,随着冲模凸模下行向下运动时条料紧贴凹模,完成冲裁变形工序;当凸模上行时,弹簧将浮顶杆和条料顶起送料。浮顶杆一般为阶梯状也有导料的功能,如图9所示。
5模具装配图
依据前述模具各个主要零部件设计,绘制出模具装配图,如图10所示。开模时,上模部分随着模柄向上运动,弹性卸料组件中橡胶向下弹压卸料背板,卸料板将卡在凸模上的条料卸下。闭模时,上模部分向下运动,导正销进入导正孔起到精确定位的作用,上模部分继续下压,卸料板压住坯料,上模部分继续下压,橡胶压缩,并逐步冲制出电视机限位块零件。
6讨论
电气能源作为难以再生的宝贵资源,是我国经济发展的重要物质保障,由于我国人口数量众多,建筑住房需求量较大,而建筑建造过程需要使用大量的电气能源,因而其成为制约我国经济发展的重要因素。智能建筑楼宇作为我国建筑行业的未来发展趋势,它的发展代表着我国建筑行业的发展水平,需要采用科学合理的电气节能设计,适应节能环保的可持续发展理念,以促进我国经济的长远发展。
2我国智能建筑楼宇的电气使用现状
2.1建筑内空调系统的过度耗能问题
空调系统的存在能够保证建筑室内环境的舒适性,不论外界气候条件有任何变化,建筑楼宇室内环境都能满足人们的居住要求。空调系统是建筑内消耗电气能源的主要设备,但是由于我国目前的空调设计不够科学、合理,安装过程不够精确等,往往造成空调系统设备的自动化程度不高,运行效率不能满足建筑楼宇居住的性能要求。因此,空调设备常常会出现使用效率过低、消耗能源过多等故障现象。加之,空调设备运行管理的制度不够健全,常常出现设备闲置或超负荷工作的不正常现象,严重时可能损坏空调设备制冷和供暖的功能,缩短了空调设备的使用寿命,反而大大增加了不必要的电气能源的消耗,不利于建筑行业环保节能的长期发展要求。
2.2建筑内部照明系统的电气使用现象
照明系统是智能建筑楼宇内部必不可少的设备系统,照明系统的电气消耗功率通常因其供电对象不同而有所差异,然而在实际照明系统的供电过程中,常常出现所安装使用的照明设备的功率过大、运行效率过低、自动控制程度较低、节能措施较差等现象,这些不合理的现象都将导致照明系统消耗更多的电气能源;有时照明设备的运行功率大小不确定,造成照明设备频率变化快,消耗电能高,降低照明设备的使用寿命,增加了智能建筑楼宇的设备投资,不利于建筑行业的节能发展。
2.3建筑内供配电系统的节能问题
建筑自身的供配电系统,是建筑物内进行正常工作和生活的前提和重要保障。其中供配电电路的设计线路、运行功率大小、变压器容量问题等因素的设计和使用是否合理,都会影响到供配电系统的实际运行效率。其中,变压器容量过高与实际负荷量不一致、变压器功率过大、线路设计过于繁琐等问题,都易导致建筑楼宇供配电系统消耗大量的电气资源,同时还会影响供配电系统设备的运行效率,同其他两大系统一样,会增加建筑正常运行的电气能源消耗,增加成本,与我国建筑行业节能环保的发展路线背道而驰,阻碍智能建筑楼宇的发展。
3智能建筑楼宇电气节能的设计要求和原则
3.1节能设计符合实际,满足楼宇正常使用
智能建筑楼宇进行电气节能设计,是希望通过对涉及到电气能源使用的系统,进行科学合理的改造,舍弃或改变一些浪费使用电气能源的现象,从而适应智能建筑楼宇的节能环保的发展理念,节约我国的电气能源,促进我国建筑行业的可持续发展。智能建筑楼宇的电气节能设计首先要符合楼宇的实际使用功能,节能设计的结果能够保证楼宇正常的居住和办公生活;切不可盲目追求节能环保的效果,不顾实际、不科学地设计,造成楼宇不能正常使用,这样会脱离实际,得不偿失,达不到智能建筑楼宇的电气节能设计的最初目的,不利于我国建筑行业的发展。
3.2节能设计符合经济要求,降低成本
在对智能建筑楼宇进行电气节能设计的过程中,应该注意到经济性能的要求,保证智能建筑楼宇进行节能设计与合理的经济投资之后,比之前的设计和成本投入时更加适应楼宇的正常使用要求,并且注意能否在智能建筑楼宇一定的使用年限内,收回在电气节能设计阶段所投入的费用。在电气节能设计过程中,不能因为盲目追求节能环保,而造成过高的资金投入;也不能随意降低成本,偷工减料,导致智能建筑楼宇达不到所需的性能要求指标。
3.3节能设计过程科学,保证质量
智能建筑楼宇在节能设计和改造过程中,要提高设计的科学性,首先应该对智能建筑楼宇有大致轮廓的认识,分析各系统和设备潜在的进行电气节能设计的可能,并对电气节能设计前后的经济状况进行对比,从而采用正确合理的设计方案,在保证节约电气能源的同时,也要做到设计过程的科学性和合理性,保证智能建筑楼宇电气节能设计过程的质量要求。
4智能建筑楼宇电气节能设计的具体措施
4.1楼宇内空调系统的电气节能设计
智能建筑楼宇内部空调系统的电气节能设计,关键环节是进行合理、精确的计算,在进行空调系统的电气节能设计过程中,依据智能建筑楼宇的相关设计要求,并结合设计前的计算数据和实际经验数值,确定空调系统内空气的相对湿度、饱和度和用电功率等参数。在进行空调系统的电气设备容量选择时,应该使所选设备的容量稍微大于计算出的理想设备容量,这样可以避免在空调实际运行过程中由于设备容量过小,而导致的空调不能正常供暖和制冷的现象,保证空调系统的正常运行。
4.2楼宇内照明系统的电气节能设计
自然光是对照明系统进行电气节能设计必须要考虑的部分,在电气节能设计过程中,设计人员应该充分考虑建筑楼宇室内自然采光的效果,这样能够降低照明系统电气设备的用电量,符合节能环保的建筑行业发展要求。另外,在照明灯具的选择上,应该尽量选用新式低耗节能的灯具,在一些照明功率较大的公共场合,应该选用声光控开关和自带无功率补偿的灯具设备;在其他地方,照明系统应该选择节能开关和设备,降低照明系统对电气能源的消耗,制定科学合理的设计方案,在保证智能建筑楼宇的正常使用情况下,通过照明系统的设计和改造,实现环保节能,适应可持续的发展要求。
4.3楼宇内供配电系统的电气节能设计
供配电系统为整座智能建筑楼宇提供动力资源,因此,在对供配电系统进行电气节能设计时,应根据建筑工程用电负荷进行用电容量的统计,并把实际用电负荷按照用电等级进行用电负荷的等级划分,以确定合理的供配电方案,从而实现智能建筑楼宇供配电系统的电气节能设计。其中,供配电系统应该选择合理科学的接线方案,尽量保证其可靠性和经济性,根据用电负荷等级要求,合理选择供电电源和配电方案;在确定变配电站或箱式变电站的安装地址时,为了降低电力输送过程中的能量损失,应该尽量选择在中心位置;当有多台变压器同时供电时,可以采用变压器并联的供电方式,这样能够保证整个供配电系统的灵活性和可靠性,降低供配电系统的电气消耗。
5结语
关键词:电子厂房;暖通空调;节能设计
随着我国社会不断的发展,人们经济收入的不断提高,城市化进程的加快,人们对于室内生活质量以及室内环境的要求也越来越高,现如今不管是城镇居民还是农村居民,已经开始通过空调来改善室内的环境,暖通空调的使用已经开始成为家家户户的日常用品。我们在感叹社会进步的同时,也应该考虑到便捷的生活方式给环境带来的不良影响,特别是在电子厂房中暖通空调的使用,因为它的使用是比普通用户使用空调给周围环境带来的压力要更大,因此电子厂房对于暖通空调节能设计的应用就更为重要了。
1电子厂房对于环境的要求
电子厂房对于环境的要求是十分严格的,其中包括有湿度、温度、保护洁净、新风量、风量等要求。对于温度的要求是需要控制在22~24℃,湿度要求是相对温度在45~70%之间,对于新风量的要求是在非单向流的洁净室,其总风量保持在10~30%,并且需要保证厂房内每小时能够让每人有40m3/h的风量,其中风量的要求是为了确保无尘厂房的洁净度和热湿平衡,因此需要比较大的送风量。例如在300m2的厂房,需要高度为2.5m吊顶,在万级的送风量下则需要300×2.5×30=22500m3/h,如是在十万级的送风量下则为300×2.5×20=15000m3/h。由于电子厂房中人员较为多,在洁净厂房中废气和污染空气的排放也比较正常,因而这就需要从室外向室内输送新风。尤其是在夏季湿度大温度高的情况下,新风处理时就会消耗不少的冷暖源,因此在进行电子厂房暖通空调节能设计的时候,需要注意几点:①一定要是单向气流。②根据厂房的设计选择水平气流或者垂直气流。③选择合适的空气过滤装置。空气过滤装置分为初效、中效和高效,不论是哪一种都需要谨慎的选择,特别是对于价格比较昂贵的高效过滤装置。④优化淋窗和传递窗的设计对于提高电子厂房的环境标准以及工作人员的身心健康也是很重要的。
2电子厂房暖通空调节能设计的重要意义
在我国城市化不断发展,科技不断进步的今天,温室效应的加快,迫使着我们不得不去关注节能环保这一主题。人口的不断上升,资源的短缺也迫使着各个国家之间不断的发生政治战争、商业战争甚至是破坏性的战争。因此做到环保,能源的节约已经不是一部分人的责任,而是跟我们每个人息息相关。在关注节能环保的前提下,又要进一步的发展电子厂房,而又由于电子厂房面积大,高度高的特殊性,则意味着其对能量的消耗也是巨大的,为此,对于电子厂房节能的设计必须合理有效。如若选择了不合理的设计方案,对于后续的维护费用以及管理费用成本是很高的,再加上电子厂房工作的一个特殊性,如果因为设计的不合理导致厂房进入运营后给工作人员带来了身体上的影响,这对企业而言也是十分巨额的一项赔偿。因此企业需要特别的重视对电子厂房的设计,特别是在节能的设计上。其中暖空空调设计是一个值得选择的方案,下面我们就来探讨一下电子厂房暖通空调节能设计的具体方案问题。
3电子厂房暖通空调节能设计方案
3.1混风机组和高效过滤器组合
在使用暖通空调的时候,可以在电子厂房内部安装高效过滤器,或者在暖通空调的高效过滤段安装高效过滤器。其工作流程即当室外新风被吸进回风机以后,回风机内的风就将与新风混合在一起,通过处理以后,其内部的风将达到电子厂房对新风质量的要求,然后装置会将这风输送到高效过滤器处,经过高效过滤器的过滤,使得空气得到高效净化,最后被输送到电子厂房内部。在这一套装置当中,混风机主要处理新风的湿度,温度还有焓值,并且根据厂房需要确定新风的送风量,而高效过滤器则是要处理一下空气中的灰尘,使之净化到电子厂房的标准,不对工作人员的身体造成伤害,并且不至于污染厂房的环境。
3.2热管换热器和压缩式制冷机组组合
热管是高效的导热工具,连导热性能良好的金属也不能及其导热能力的百分之一,而且其确保温度均匀传递的性能良好,不仅能够用于热量调节,还能够反向传递热能,把热能输送出去,因此很多厂子在设计的时候都很喜欢安装热管换热器。热管换热器还具备许多优势,例如其导热量巨大,管内的各个部分几乎没有温差,而且其管体体积小重量也很轻,安装起来很方便,在后期进行维修时也简单易行,而且其寿命较长,其热阻力较小损失也很小,热响应比较快。热管换热器的工作原理如下,因为从外输送进来的空气温度一般高达三十多度,而热管换热器内的新风温度一般只有12℃左右,两者的温差高达二十多度。而热管换热器周围还有许多比较小的导热管,蒸发段都是依靠制冷机组代替,而其冷凝段则是依靠冷凝器来代替,这两者的连接主要是通过蒸汽通道和冷凝通道。在整套装置运行的时候,室外的新风被输送进新风空调机,在压缩式制冷机的处理下,空气将会变冷,新风空调机中的降温除湿系统可以被取消,从而减少空气阻力,节约成本。只是这样的装置需要在空调箱外增加冷却盘,以排除多余的热量,达到更好地调节温度的效果。其具体的工作流程就是将室外的新风输送到空调箱内,通过制冷等一系列处理后输送到室内,从而使得空气中的新风达到电子厂房需求标准。
3.3两种方案比较
从购买安装成本上,两者的材料,安装费用运输费用,零部件购买和整个配套设施都相差不大,前者装置设备很常规,但是后者做了一些列的调整,减少了新风空调机内部的降温除湿系统,然后在导热管外增加了冷却盘,从而优化了正套装设备装置。再从投资成本看,两者的区别也不大,而且两者在冷冻水,蒸汽,热水的需求量也是一样的。但是就用电量考虑,后者明显比前一种方案用电量小,因为其每40000m2能够节省110×2kW的能量,因此热管换热器和压缩式制冷机的组合更符合节能环保的要求,应该是一种更值得推崇的方案。
4结束语
节能环保是本世纪永恒的主题,对于电子厂房这样浩大的工程来说,每一个装置的购买设计都需要经过慎重的考虑。而且其对于环境本身的要求也比较高,因此在设计暖通空调的时候,为了节约成本和节能环保,必须要综合考虑其设备的购买成本,安装运输维修成本,还需要考虑其运行的时候用电量等。其中混风机组和高效过滤器组合和热管换热器和压缩式制冷机组组合都是不错的暖通空调设计方案,但是前者的节能环保功能不如后者,因此在设计暖通空调的时候,可以选择后一种方案,以顺应当今节能环保的号召,减少企业的生产成本,提高企业整体的竞争力。
作者:谭焕华 单位:信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司上海分公司
参考文献
[1]康凯,高康明,刑波,等.浅谈电子厂房暖通空调的节能设计[J].河南科技,2013(16):119.
关键字:电子厂房接地设计
随着电子技术的发展,电子产品越来越多地应用于各类生产生活领域。与之相适应,电子生产厂房的修建也与日俱增。其中的接地技术较常规的建筑接地种类繁多,涉及面广。
本文以某电子储存类产品的生产厂房的设计为例,对电子厂房的接地做一探讨。该厂房的生产设备有很多是微电子设备,这些设备的特点是工作信号电压很低(一般只有10伏左右),抗干扰能力差,对防静电的要求高,车间内有IT信息中心及网络生产管理,所以接地在该项目中具有重要的作用。其接地系统根据用途具体可分为电源系统接地、电气保护接地、防静电接地、信息系统的接地、电子设备接地、防雷接地几个种类。
1、电源系统接地:该工程由两栋三层主厂房、办公楼和食堂等附属建筑物组成,虽然建筑面积达数万平方米,但建筑群体相对集中,所以在设计中优先考虑TN-S系统。变压器中性点接地,系统的保护线与中性线完全分开,这种方式对供电、保护、经济合理性等均十分有利,其选择原则与常规建筑一致,这里不再赘述。对于传达室等距离主体建筑较远的零星建筑单体,采用带PE线的五芯电力电缆予以供电,距离超过50米以上的建筑须按规范要求重复接地。
2、电气保护接地采用TN-S系统时,电气设备不带电的金属外露部分与电力网的接地点采用直接电气连接。当带电相线因绝缘损坏碰设备外壳时,通过设备外壳构成该故障相对地线的单相短路。利用很大的短路电流,使线路上的保护装置(如熔断器、低压断路器等)迅速动作,切断电路,从而消除人身触电危险。在电子生产厂房中,生产流水线上设备密集,且多为金属外壳的用电设备。若保护接地不到位或不符合要求,在发生接地故障时,很容易引起工作人员触电危险。因此,保护接地问题不容忽视,无论在设计过程还是施工过程中,都应切实地把保护接地落实到位。应进行保护接地的物体主要包括:变压器、高压开关柜、配电柜、控制屏等的金属框架或外壳;固定式、携带式及移动式用电器具的金属外壳;电力线路的金属保护管或桥架、接线盒外壳,铠装电缆外皮等。保护接地的连接线可采用扁钢或铜导线,要求形成可靠的电气通路。等电位连接是各类建筑物电气设计中一项不可缺少的工作。等电位连接有总等电位连接和局部等电位连接两种。所谓总等电位连接是在建筑物的电源进户处将PE干线、接地干接、总水管、总煤气管、采暖和空调立管等相连接,从而使以上部分处于同一电位。总等电位连接是一个建筑物或电气装置在采用切断故障电路防人身触电措施中必须设置的。所谓局部等电位连接则是在某一局部范围内将上述管道构件作再次相同连接,它作为总等电位连接的补充,用以进一步提高用电安全水平。在电子厂房内,各个部位的电位都相等,可以保证建筑物内不会产生反击电压,同时可以降低雷电电磁脉冲产生的干扰。
3、防静电接地:>静电主要由不同物质相互摩擦而产生,在电子厂房生产过程中,静电所造成的危害是多方面的。首先,该工程中很多设备及仪器对静电电压比较敏感,静电会影响其正常工作甚至出现错误;其次,由静电产生的高电压会引起人身触电;另外,当静电严重时可能会引起火花放电,严重的会造成火灾事故。
为了消除静电所产生的危害,就必须采取措施。消除静电的方法很多,但最简单和最有效的办法是采取接地措施。该电子生产厂房中,对所有会产生静电的设备都应保证可靠接地。为了防止积聚在设备和人身上的静电荷达到危险电位,在主要生产场合采用了防静电地坪。这类地坪在的防护材料中,分布有铜线构成的网络,这些金属网络彼此形成电气通路,用于防静电地坪的静电传导。作为电气设计配合,应在防静电地坪所在空间的建筑柱上,适当预留接地端子。在地坪敷设完毕后,将防静电地坪内的金属线与该接地端子相连。另外,接地端子须通过柱内主筋与接地极连通,以使静电通过接地端子沿柱内主筋流向接地极
4、信息系统的接地
本工程设置综合布线系统,在办公楼设有一个IT信息中心,并在各厂房的辅房内设有IT管理室,信息点遍布车间及办公室,用于将来的生产监控和管理。另外,本工程设置了火灾自动报警系统。这就涉及到信息系统的接地问题。
根据《建筑物防雷设计规范》的有关规定,在本工程信息系统接地的设计中,采用S型等电位连接网络。在信息设备较集中的部位,如中心机房、弱电竖井等设接地基准点,此基准点与建筑物的共用接地系统连接,信息系统的所有金属组件,如各种箱体、壳体、机架等通过等电位连接线与基准点连接,设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时宜按星形结构与各等电位连接线平行辐射,以免产生感应环路。
5、电子设备的接地
该生产厂房中有部分用于检测的工业电子设备。电子设备的接地主要不是为了人身安全,而是为了设备工作的准确性。因为高频电压对人体并无伤害,而且电子设备的外壳即使不接地,并与地保持绝缘时,其设备外壳与地形成电容,随着频率增高,电容的电抗值将减少,当频率达到一定数值时,就等于接地。但为了减少杂散电流对仪表读数的影响,最好还是用短而粗的导线与地相连,一般采用6平方毫米的铜线,与设置在设备附近的专门的接地母排连接,然后再与总接地干线连接起来。接地电阻要求不超过10欧姆。对于个别设备,如产品说明书对接地电阻有特别要求者,则根据要求接地。
6、防雷接地
对于一般建筑而言,在采取了防雷措施后,可以将直击雷与雷电波侵入的雷害的概率降低很多。对于一般电气设备,允许的雷电脉冲较高,因此采取避雷针、避雷网防直击雷等措施是极其有效的。而微电子设备非常灵敏,耐压水平很低,一般只有10V左右,对雷击电磁脉冲极为敏感,易受到电磁干扰和损坏。雷击电磁脉冲因电磁感应而产生,并且可以通过电源线、天线、信号线的耦合被引入微电子设备,是微电子设备损坏的主要原因。如果仅按照一般建筑进行防雷设计,建筑电子设备受雷击的损坏率就很高,所以对于电子生产厂房的防雷接地设计应采取相应的措施。
在选择接闪器时,应优先选用避雷网形式。这是因为避雷针是通过把雷电引向自身来完成保护对象免遭直接雷击的,这种引雷的机理使避雷系统增加被雷击的概率。当然,避雷针也不是完全不能采用,现在有的避雷针生产企业已推出新型优化避雷针,它具有防止直击雷和抑制二次感应雷的两种功能,是一种防雷市场上相对先进的产品。
在布置引下线时,应沿建筑物四周设置而避免采用中间柱的柱内主筋作为引下线。这是因为在电子信息系统接地时,通常采用单点接地系统,将接地基准点在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上,如防雷引下线设置在四周则可以减少引下线产生的强磁场的干扰。
对于接地装置设置的问题,防雷接地、电源系统接地、电气保护接地、防静电接地可同时利用建筑物的基础钢筋作为接地极。对于信息系统的接地,曾经在很长时间内存在着意见分歧。以往普遍认为信息系统的接地系统应单独设置,与建筑物绝缘,国外称其为绝缘接地方式。但是在实际应用中发现,两个独立的接地系统不利于过电压保护,这是因为当建筑物接闪雷电流后,建筑物的电压很高,而信息设备的“信号地”是与建筑物20米以外的大地相连,其电位比防雷接地装置低得很多,设备电压在雷击时维持在“信号地”电位水平,二者之间的电位差通过电容的耦合作用,将耐压能力很低的电子器件损坏。
关键词:无线接收FSKASK频率合成器TH71101
1概述
TH71101是双超外差式结构的无线电接收芯片,工作在300~450MHzISM频段,能与TH7107等芯片配套,实现ISM频段无线模拟和数字信号传输;内部包含一个低噪声放大器、双混频器、压控振荡器、PLL合成器、晶体振荡器等电路。能接收模拟和数字FSK/FM/ASK信号。FSK数据速率可达40kb/s,ASK数据速率达80kb/s,FM带宽15kHz;灵敏度111dBm。电源电压2.5~5.5V,工作电流8.2mA,待机电流<100nA。适用于ISM(工业、科学和医学)频率范围内的各种应用,如数据通信系统、无钥匙进入系统、遥控遥测系统、安防系统等。
2芯片封装与引脚功能
TH71101采用LQFP32封装,各引脚功能如表1所列。
表1TH71101引脚功能
引脚号符号功能
1VEE地
2GAIN-LNA低噪声放大器(LNA)增益控制
3OUT-LNALNA输出,连接到外接的LC调谐回路
4IN-MIX1混频器1(MIX1)输入,单端阻抗约33Ω
5VEE地
6IF1P中频1(IF1)集电极开路输出
7IF1N中频1(IF1)集电极开路输出
8VCC电源输入
9OUT-MIX2混频器2(MIX2)输出,输出阻抗约330Ω
10VEE地
11IFA中频放大器(IFA)输入,输入阻抗约2.2kΩ
12FBC1连接外接的中频放大器反馈电容
13FBC2连接外接的中频放大器反馈电容
14VCC电源输入
15OUT-IFA中频放大器输出
16IN-DEM解调器(DEMOD)输入
17VCC电源输入
18OUT-OA运算放大器(OA)输出
19OAN运算放大器(OA)负极输入
20OAP运算放大器(OA)正极输入
21RSSIRSSI输出,输出阻抗约36kΩ
22VEE地
23OUTPFSK/FM正输出,输出阻抗100300kΩ
24OUTNFSK/FM负输出,输出阻抗100300kΩ
25VEE地
26RO基准振荡器输入,外接晶体振荡器和电容
27VCC电源输入
28ENRX模式控制输入
29LF充电泵输出和压控振荡器1(VCO1)控制输入
30VEE地
31IN-LNALNA输入,单端阻抗约26Ω
32VCC电源输入
3芯片内部结构与工作原理
TH71101内部结构框图如图1所示。芯片内包含低噪声放大器(LNA)、两级混频器(MIX1、MIX2)、锁相环合成器(PLLSynthesizer)、基准晶体振荡器(RO)、充电泵(CP)、中频放大器(IFA)、相频检波器(PFD)等电路。
LNA是一个高灵敏度接收射频信号的共发、共基放大器。混频器1(MIX1)将射频信号下变频到中频1(IF1),混频器2(MIX2)将中频信号1下变频到中断信号2(IF2),中频放大器(IFA)放大中频信号2和限幅中频信号并产生RSSI信号。相位重合解调器和混频器3解调中频信号。运算放大器(OA)进行数据限幅、滤波和ASK检测。锁相环合成器由压控振荡器(VCO1)、反馈式分频器(DIV16和DIV2)、基准晶体振荡器(RO)、相频检波器(PFD)、充电泵(CP)等电路组成,产生第1级和第2级本振信号LO1和LO2。
图2FSK接收电路图
使用TH71101接收器芯片可以组成不同的电路结构,以满足不同的需求。对于FSK/FM接收,在相位重合解调器中使用IF谐振回路。谐振回路可由陶瓷谐振器或者LC谐振回路组成。对于ASK结构,RSSI信号馈送到ASK检波器,ASK检波器由OA组成。
图3ASK接收电路
TH71101采用两级下变频。MIX1和MIX2由芯片内部的本振信号LO1和LO2驱动,与射频前端滤波器共同实现一个高的镜像抑制,如表2和表3所列。有效的射频前端滤波是在LNA的前端使用SAW、陶瓷或者LC滤波器,在LNA的输出使用LC滤波器。
表2基准频率fREF、本振频率fL0、中频fIF与FRF镜像抑制关系
注入类型低端高端
fREF(fRF-fIF)/16fRF+fIF/16
fLO16·fREF16·fREF
fIFfRF-fLOfLO-fRF
fRFimagefRF-2fIFfRF+2fIF
表3在fIF=10.7MHz时,基准频率fREF、本振频率fL0与fRF镜像抑制的关系
参数fRF=315MHzfRF=315MHzfRF=433.6MHzfRF=433.6MHz
低高低高
fREF/MHz19.0187520.3562526.4312527.76875
fLO/MHz304.3325.7422.9444.3
fRFimage/MHz293.6336.4412.2455.0
4应用电路设计
利用直流电通过铅笔电极,通过改变滤纸上的溶液,从而产生不同的现象,进行氧化还原反应的探究。
二、实验设计
1.实验试剂
饱和食盐水、酚酞、碘化钾溶液、碘化钾淀粉试纸(或碘化钾淀粉溶液)、新制硫酸亚铁溶液、KSCN溶液。
2.实验仪器与装置
9V直流电源、两头削减的铅笔(或铅笔芯)、鳄鱼夹导线、培养皿、滤纸
3.实验方案
(1)笔与橡皮
实验过程:取一张用饱和NaCl溶液(加入酚酞)浸湿的滤纸放于培养皿,用两头削尖的铅笔做电极材料,与滤纸接触,连接电源。阴极的铅笔沿着滤纸,可以写出红字。同时用阳极的铅笔接触红字,可以使红色字迹消失。
(2)一笔写双色字
实验过程:将滤纸一分为二,分别用KI溶液和碘化钾淀粉溶液浸润放于培养皿,中间留有间隔。用两头削尖的铅笔做电极材料,与滤纸接触,连接电源。连接电源正极的铅笔,在碘化钾溶液的滤纸上勾勒任意的图案或者文字,呈现浅棕色。而将两只铅笔同时移到碘化钾淀粉溶液的滤纸上(或淀粉碘化钾试纸),所勾勒出的图案或文字,为蓝色。
(3)电笔密信
实验过程:取一张用新制的FeSO4溶液浸湿的滤纸放于培养皿,用两头削尖的铅笔做电极材料,与滤纸接触,连接电源。用连接电源正极的铅笔书写不清楚的字或符号。然后在字上滴入KSCN溶液,立刻显现血红色的字。
(4)一笔两个同心圆
实验过程:取一张用饱和NaCl溶液(少量的KI)浸湿的滤纸放于培养皿,用两头削尖的铅笔做电极材料,与滤纸接触,连接电源。连接正极的铅笔放于滤纸的中央,一段时间后出现双色同心圆,内圆为白色,外圆为棕色。
三、实验改进和创新之处
1.实验用9V电池,相比传统学生电源,安全可靠。
2.电解实验的趣味化,装置简单。
3.通过系列实验,直观的了解电解时溶液中阴阳离子的放电顺序。
四、注意事项和相关说明
(1)由于整个装置还是敞开式的,虽然微型,电解饱和食盐水时但也会有少量的氯气放出,操作时间不宜过长。实验(4)中的双色同心圆需要一点时间,要耐心。
(2)在写字过程中,由于铅笔本身可以写出黑色字迹,因此在写秘信手上要轻,否则也会有铅笔本身的印记。HB铅笔相比2B铅笔痕迹更浅。