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零件，汉语词语，读音是líng jìan，意思是用来装配成机器的单个制件。
课题，读音kè tí，汉语词语，指考试的题目；研究或讨论的主要问题或急待解决的重大事项。对数控车床实作教材的几点思考_自动化专业五篇如果你对这文章的写作能力需要改进或者修正，可以发表分享给大家！
第一篇 对数控车床实作教材的几点思考_自动化专业
重庆市轻工业学校 颜雁鹰
内容摘要：目前能够用于中专教育的数控实作教材有很多，要选择一种适合我们自己学生情况的教材却实在不容易。基于目前我们面临的中专学生，初中的理论基础相当差，学习习惯也不好，同时理解能力极弱。要让这样的学生能够掌握数控车床这样在理论和实践上要求都比较高的技术，就必需要有一个比较浅的入口，同时又要有一个循序渐进的过程，逐步让学生全面掌握数控技术最基本及主要的内容，然后针对少数优生再强化训练，达到较高的要求。
关键字：数控车床; 教材; 思考
要让学生能够掌握数控车床这样在理论和实践上要求都比较高的技术，必需从最浅的东西出发，也要有个循序渐进的过程，逐步让学生全面掌握数控技术最基本及主要的内容，然后针对少数优生再强化训练，达到较高的教学要求，经过一定的教学实践及自己的实作经验，在对编制适合我们学生具体情况的教材方面，在此提出一些不太成熟的看法，进而进行研讨。
为了达到以上教学目标，教材的编写要从以下两个大的阶段及八个模块入手：
一、 数车基础操作训练阶段：（含五个模块）
1、能够掌握数控基础理论模块：
1.1、数控基础理论部分：在编制教材时，这是数控操作很重要的一个理论基础模块。
1.2、这个模块的教学目标：主要让学生掌握数控加工基础理论，为实作打下足够的理论基础。WWW.0519news.COm
1.3、模块的教学内容包括：
数控机床的产生、发展、组成、分类、特点、数控机床的坐标系。工序的划分及必备的工艺基础知识，包括切削用量及工装设备的选择的基础知识。 论文网在线
安排教学时数：20学时。
通过这个模块，学生要有对数控车床的最基本的认识，对数控编程要有最一个感性的理解。
2． 能够掌握数控操作入门模块：
2.1、数控操作入门，让学生熟悉数控机床的各种运动状态，掌握坐标系在实作时的实质含意。要求学生不是要学得快，而是要学得好。进而让教学的内容更丰富，一方面手动操作数控机床，要求学生熟练掌握数控机床的结构及运动状态，坐标方向,并能用手动的方式加工简单零件；另一方面定义工件坐标系，要求学生能够建立工作坐标系，并能自动加工简单零件，要求手动切断。
2.2 、教学课时：20学时（包括相关的理论课时）。
相关的理论教学是要学生在实际的操作和现场充分认识数控车床的结构及运动状况，为其自动操作打下坚实的基础，这是专门针对现在的学生空间理解能力弱而设定的一个模块。
3． 掌握单把刀具自动加工模块：这是数控操作基础的升华过渡模块
3.1、单把刀具自动加工模块让学生能够完全地建立工作工件系并自动加工一些简单的零件，并能够掌握怎样在加工中保证加工精度的基本知识，要求学生能够磨外圆刀。
3.2、单把刀具自动加工模块教学内容：
3.2.1、阶梯小轴的加工。要求能编制简单零件的自动加工程序并完成自动加工过程。用手动的方式切断。并在实践中进一步理解加工阶段的划分原则及切削用量的选择原则，以达到要求的加工精度。
3.2.2、实训课题二：锥度的加工。
3.2.3、实训课题三：圆弧面加工。
3.2.4、实训课题四：圆角及倒角的加工。
3.3、教学课时：40学时（包括相关的理论课时）。
原本在数控加工中是不能截然的将单把刀和多把刀的自动加工分开，但是由于我们是针对特殊的群体，基础特别薄弱的学生，所以我认为在教学中设定这个模块有助于学生深入理解数控程序的编定方法及自动加工过程中一些技巧。而且通过实践教学确实取得了很好的效果，基本上所有的学生都能掌握最基本的自动加工程序及工件坐标系的确定，起到了很好的过渡作用。
4． 多把刀具自动加工模块：这是数控操作的深化模块
4.1 、多把刀具自动加工模块，让学生能够编制较为复杂零件的数控程序并能使用多把刀具自动加工一些较为复杂的零件，并能进一步掌握怎样在数控加工中保证加工精度的方法。
4.2 、这个模块的的教学内容：
4.2.1、实训课题一：对刀的操作（对切断刀）。要求学生能够对刀，保证两把刀具的坐标同一性，并用两把刀具自动加工简单外圆，不要求切断。
4.2.2、实训课题二：切槽及切断加工。要求学生能够编制切槽及切断程序。并自动加工零件，要求自动切断。
4.2.3、实训课题三：切宽槽加工。要求学生能够编制切宽槽程序，并自动加工及切断零件。
4.2.4、实训课题四：螺纹加工。要求学生能够对螺纹刀具，保证多把刀具的坐标同一性。能够编制简单螺纹零件的程序并自动加工及切断。
4.2.5：内凹圆弧的加工。要求学生掌握内凹圆弧的编程方法，并自动加工内凹圆弧。
4.3 、教学课时：40学时（包括相关的理论课时）。
在学生掌握了最基本的数控编程及操作技术的前提下，更进一步深化所学的基本知识，使学生对前一个模块的知识理解更深刻，更具体，起到了很好的知识扩展和延伸作用。
5． 外轮廓综合零件加工：这个模块为综合训练模块
5.1、外轮廓综合零件加工,要求学生能够熟练编制复杂零件的程序，并自动加工、切断并保证加工质量，熟练掌握多把刀具的对刀操作。
5. 2、这个模块的教学内容：
5. 2.1、实训课题一：综合零件一加工。要求编制复杂零件的程序及自动加工及自动切断，保证加工质量，熟练对刀。
5. 2.2、实训课题二：综合零件二加工。要求同上。
5. 2.3、实训课题三：综合零件三加工。要求同上。
5. 2.4、实训课题四：综合零件四加工。要求同上。
5. 3、教学课时：40学时（包括相关的理论课时）。
在这个阶段学生把所学的知识融会贯通，形成完整的知识链，并在操作上达到非常熟练的程度。还可以在这个阶段划分出学生接受知识的层次，以备下一步因材施教。
二．强化训练阶段：(含三个模块)
6． 异型表面的加工：这个模块为强化模块（针对优生使用）
6.1、这个模块的教学目标：要求学生能够编制较特殊地一些零件表面的自动加工程序，并能自行选择刀具，初步掌握刀具的一些特殊要求。
6.2、这个模块的教学内容：
实训课题一：较深内凹表面的加工。要求学生掌握异型表面对刀具的特殊要求，并能编制简单异型表面的程序且自动加工。
实训课题二：手柄的加工。能编制较复杂异型零件的加工，满足复杂异型表面对刀具的特殊要求。
实训课题三：葫芦的加工。
7． 内孔表面加工：这个模块为强化模块（针对优生使用）
7.1、这个模块的教学目标：要求学生初步掌握对内孔表面的数控编程及自动加工方法。
7.2、这个模块的教学内容：
实训课题一：光孔的加工。要求学生能够编制光孔加工程序并完成自动加工，保证加工质量。
实训课题二：圆弧内孔的加工。
实训课题三：螺纹内孔的加工。 论文网在线
8． 配合零件的加工：这个模块为竞赛模块（针对竞赛学生使用）
8.1、这个模块的教学目标：要求学生能够加工较复杂的配合零件，并达到相关的配合要求，同时要能制作一些必需的专用夹具，刃磨刀具等工装设备。
8.2、这个模块的教学内容：
实训课题一：加工配合零件。要求每个配合零件能达到精度要求，而且配合之后要达到配合要求。能够制作相应的夹具，能够刃磨相应的特殊刀具等。
以上实训的几大模块的规划，同时在选定数控操作系统时要做到少而精，主要让学生在把握一种数控系统的前提下，再触类旁通其它的数控系统。虽然各种数控系统在具体内容上有些不同，但大体上最基本的功能是差不多的，所以在教学的过程中，不可盲目追求多数控系统的教学。至于具体选择什么样的数控系统，要根据各个学校的具体条件，不可盲目追求国际化，高精度的数控系统。
第二篇 BX 系列焊机常见故障及其排除_自动化专业
摘要：
本文首先以bx -330型电焊机为例介绍了电焊机的工作原理，然后以表格的形式列出了bx 型电焊机的常见故障及其排除方法，给出了电焊机的日常维护方法。最后以bx-3系列为例介绍了典型故障的维修方法。
关键字：bx 型电焊机 故障 维护
电焊机被广泛使用于建筑、维修、制造业等行业中，尤其以bx 型使用最为广泛。因此了解bx 型焊机的常见故障及其排除方法是非常重要的。
1.工作原理
首先以bx -330型电焊机为例介绍它的工作原理。
bx -330型电焊机，是一种动铁芯漏磁式电焊机，电焊机的空载电压为60 v~70 v，工作电压为30 v。电流调节范围为50 a~450 a。图1是bx -330型电焊机的初级、次级绕组的接线图。焊接电流的粗调节是靠改变次级绕组的接线方式来实现的，当连接2端头和3端头时，空载电压为70 v。焊接电流为160 a -450 a。电流的微调节是靠可动铁芯的移动，增减电焊机的漏磁来实现的。
bx -330型电焊机的初级、次级绕组接线图
2.常见故障及其排除方法
2.1bx 型焊机常见故障以及排除方法见下表：
1.焊机无焊接电流输出<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />
1、焊机输入端无电压输入；
2、内部接线脱落或断路；
3、内部线圈烧坏。wWW.0519news.CoM
1、检查配电箱到焊机输入端的开关、导线、熔断丝是否完好；
2、检查焊机内部开关、线圈的接线是否完好；
3、更换烧坏的线圈。
2.焊机电流偏小或引弧困难
1、网络电压过低；
2、电源输入线截面积太小；
3、焊接电缆过长或截面积过太小；
4、工件上有油漆等污物；
5、焊机输出电缆与工件接触不良。
1、待网络电压恢复到额定值后再使用；
2、按照焊机的额定输入电流配备足够截面积的电源线；
3、加大焊接电缆截面积或减少焊接电缆长度，一般不超过<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:arttags" />
4、清除焊缝处的污物；
5、使输出电缆与工件接触良好。
3.焊机发烫、冒烟或有焦味冒出
1、焊机超负载使用；
2、输入电压过高或接错电压(对于可用220伏和380伏二种电压的焊机，错把380伏电压按220伏输入)；
3、线圈内部短路；
4、风机不转(新焊机初次使用时，有轻微绝缘漆味冒出是属正常)
1、严格按照焊机的负载持续率工作，避免过载使用；
2、按实际车入电压接线的操场作；
3、检查线圈，排除短路故障；
4、检查风机，排除风机故障。
4.焊机噪声大
1、线圈短路；
2、线圈松动；
3、动铁芯振动；
4、外壳或底架紧固螺钉松动。
1、检查线圈，排除短路处；
2、检查线圈，紧固好松动处；
3、调整动铁芯顶紧螺钉；
4、检查紧固螺钉，消除松动现象。
5.冷却风机不转
1、风机接线脱落、断线或接触不良；
2、风叶被卡死；
3、风机上的电机坏。
1、检查风机接线，排除故障处；
2、轻轻拨动风叶，检查是否转动灵活；
3、更换电机或整个风机。
6.外壳带电
1、电源线或焊接电缆接线处碰工件；
2、焊接电缆绝缘破损处碰工件；
3、线圈松动后碰铁芯；
1、检查接线处，排除碰外壳现象；
2、检查焊接电缆，用绝缘带包好破损处；
3、检查线圈，调整和紧固好松动的线圈；
2.2.维护方法
（1） bx 电焊机使用一种接法时，开关“k”和次级线圈的接线方法必须同步，否则，不能达到电焊机使用的技术要求。
（2）操作人员必须熟悉该电焊机的性能，按照电焊机的操作规程和。技术要求操作
（3）按照电焊机的额定焊接电流和额定负载持续率使用，不要使设备过载而遭破坏。
（4）在电焊机工作时，严禁变换开关的状态，必须按照设备的要求，在空载或切断电源的情况下，改变极性和调整焊接电流的接法，否则，将会造成人为故障。
（5）班前、班中、班后细心观察焊机的温度变化情况(一般不允许超过80摄氏度)，是否有异常声响，经常检查手把线接线是否松动发热，有异常立即停机纠正。
（6）防止焊机受潮，保持焊机内部清洁，定期用干燥的压缩空气吹净内部的灰尘。
（7）焊钳不能与焊机接触，防止发生短路。
3.典型常见故障及维修（以bx-3系列为例） （1）引线或接线柱因螺丝松动、接触不良造成发热而烧坏部分绕组;
（2）接法转换开关损坏或烧坏;
（3）绕组因受潮、老化或机械损伤绝缘不良，形成绕组接地或匝间短路而造成绕组烧坏.
对于第1种情况，如烧坏的只是绕组的端部可用黄腊绸带包扎，清除螺栓和绕组端头的氧化物，重新紧固好即可。对于第2种情况可更换接法转换开关。如手头没有开关，又要急用则参照图1直接将一、二次绕组做申联或井联接法。第3种情况对烧坏的绕组可参照表1，接原绕组的几何尺寸重新绕绕组。如手头没有导线或因时间关系又要急用，可采用以下的应急修理办法。
(1)二次侧绕组完好，一次侧两绕组均有部分烧坏。因一次绕组有两种接法、即串联和并联、串接时接表1中的数据，一次绕组的匝数为bx3-120型为544匝、bx3-300型为288匝,bx3-50。型为248匝。所以只要在2个一次绕组中找出需要的匝数做串联接即可，要注意相位，并应将坏绕组拆去。这时二次绕组要做串联接法。
(2)一个一次绕组完好，另一个一次绕组全部烧坏，2个二次绕组均完好。这时完好的一次绕组按表1接1, 2或4. 5端，二次绕组只用和一次好绕组同一柱上的绕组，另一个绕组空下，注意2个二次绕组不能做并联接法。
（3）一次绕组均好，二次侧两绕组均有部分烧坏。因二次绕组也有申联和并联两种接法，按表1数据，在井联接法时二次绕组数据为bx3-120型为60匝、bx3-300型为30匝、bx3-50型为23匝.所以只要在2个二次绕组中找出需要的匝数做串联连接，要注意相位，拆去坏绕组即可。这时2个一次绕组的1、2端和4.5端做并联接法，同样也要注意相位。
（4）二次绕组1个全坏，其余绕组全好。将坏绕组拆去，一次绕组只用和二次好绕组同一柱上的1个绕组，接在1. 2或4,5端上另一个一次绕组空下不用。
采用以上4种应急修理方法时，接法转换开关只做电源开关使用，捍接电流仍能调节。但和原指示刻度不太一致，但能满足一般使用要求。
参考文献：
[1]胡志强、王彩虹。浅谈bx 与bx 系列焊机的维修与保养。科技情报开发与经济。20xx
[2]周希章。怎样维修电焊机。机械工业出版社。20xx
[3] 张志河。bx3系列电焊机的应急修理。矿山机械。20xx
第三篇 PCI9052在多功能CAN适配卡中的应用研究_自动化专业
摘要：介绍了pci桥接口芯片pci9052的特点，根据实际需求给出了pci9052的can总线多功能适配卡硬件的设计思路、过程及实现方法，利用win2000ddk 和driverstudio来实现wdm驱动程序开发设计并解决第三方驱动不理想的问题。
关键词：pci9052；驱动设计；win2000ddk；driverstudio
中图法分类号： tp13 文献标识码： a
application and research of pci9052 in multifunctional can-adapter
wang xin1, jiang jian-chuan2
（1.school of mechanical engineering and automation of xihua university ,chengdu sichuan 610039; 2. school of automation of chongqing university of posts and telecommunications chongqing china 400065）
abstract: introduces the pci bridge-interface chip character of pci9052, offers design procedural, process and realizing methods of multi-functional adapter of can bus based on practical demands, and carries out the wdm driver program by making use of win2000ddk and driverstudio ,and solve the bug of third-party driver.
key words: pci 9052; driver-design; win2000ddk；driverstudio
0 引言
pci总线是一种于cpu的局部总线，实现pci接口的方案一般有两种：采用可编程逻辑器件和专用总线接口器件。wWw.0519news.cOm采用可编程逻辑器件实现pci接口的好处是比较灵活，但其设计难度很高，因为pci总线对负载要求、传输数据的建立时间的要求都比较苛刻，同时还需要器件内部实现用于配置的各类寄存器，以及完成逻辑校验、地址译码等工作的寄存器。此外，还需加入fifo、用户寄存器组和后端设备接口等部分。设计这种pci总线接口会导致将大量的人力、物力投入到复杂的逻辑验证和时序的工作上，开发周期较长。采用专用接口器件虽然没有采用可编程逻辑器件那么灵活，但能够有效地降低接口设计的难度，缩短开发时间。专用接口器件具有较低的成本和很高的通用性，能够优化数据传输，提供配置空间，具备用于突发传输功能的片内fifo，提供扩展局部总线等优点，并且许多公司还提供配套的开发工具，使用很方便，开发周期短。
pci9052是plx公司开发的低价格pci总线从模式接口芯片，低功耗，符合pci2.1规范，提供的局部总线(local bus)可通过编程设置为8/16/32位的(非)复用总线。pci9052提供的局部总线不但可编程，而且与pci总线的时钟相互运行，可实现异步操作，总线操作自动实现时序同步。两总线的异步运行方便了高、低速设备的兼容。
论文网在线
1 硬件设计
为了充分利用硬件的有用资源，该多功能适配卡不仅要实现与can总线进行通信，还具有a/d、d/a及i/o功能，实现对can通信和数据采集等功能。pci9052有5个地址映射空间，要实现这些功能，通过pci9052来连接是能够满足要求的。i/o采用io映射空间，can、a/d和d/a采用memory地址映射空间，也可都采用memory方式，这些地址空间的配置是在eeprom中进行配置的。
根据采样精度要求，a/d芯片采用的是16位单通道并行通信的ad976芯片，转换时间10us，为了实现多通道输入，须在模拟输入端加一多路开关max308ese。d/a芯片采用的是16位8通道芯片dac7644e，转换时间10us。can控制芯片采用phlips的sja1000，同时须接一can驱动芯片82c250。另外，pci9052需要一片eeprom芯片用来存储pci9052的初始化配置参数。可与pci9052匹配的芯片有microchip technology 1k 93aa46、93c46b、93lc46b，还有其他厂商的。在选择eeprom时一定可参考pci9052的推荐说明，这里采用的是1k的93lc46b。
其原理结构如图1：
图1 pci多功能can适配卡结构示意图
2 软件设计
软件设计包括wdm驱动程序、api接口函数和应用程序设计，这里主要介绍驱动程序设计。对于wdm驱动程序，要获得正确的地址分配值，必须正确地设置配置参数，9052内部的配置寄存器是通过外部串行e2prom上电加载的。9052会自动根据该e2prom的状态来决定其内部寄存器的值。如果e2prom不存在（此时e2prom和9052连接的数据引脚应加上拉电阻或其内部无有效值，9052会将其内部寄存器配置为缺省值。值得一提的是，如果e2prom内部没有烧写为有效值时，应保证其开始48位为全“1”；否则，系统上电时可能会产生错误。9052有5个本地空间，用户可根据实际需要进行相应的配置。当将本地空间配置成i/o时，对该空间的读/写操作只能单次进行。配置成存储器空间，用户会有多种接入模式，可大大提高接入速度。
该多功能设配卡驱动程序的开发采用支持windows2000的wdm驱动程序。开发工具采用visual c++6.0、win2000 ddk及driverstudio2.7。采用driverstudio向导工具生成驱动程序框架和调试程序，在利用向导时需正确填写pci vendor id和pci device id，否则，在安装驱动程序时查找不到正确的硬件设备，导致无法安装驱动。
由于wdm驱动程序运行在系统的内核态，编写非常复杂，在应用程序和硬件进行数据交换中，可以采用几种方式进行通信：i/o控制方式、直接读写方式、中断方式和dma方式。由于can总线的最高速率是1mbps，所以我们采用io控制操作实现数据的传送，在驱动程序派遣例程中实现这些操作，在api函数中提供这些操作的接口，应用程序可使用标准win32 api函数deviceiocontrol来数据读写，也可以采用driverstudio向导工具产生的devicecontrol来操作，在这里我们将它集成到对应的api函数里，生成相应的静态库或者动态连接库的形式提供给应用程序。 定义了7个io控制代码：
ioctl_hil100_read_io_data（用于读i/o口数据）
ioctl_hil100_read_ad_data（用于读ad数据）
ioctl_hil100_read_da_data （用于读da数据）
ioctl_hil100_read_can_data（用于读can数据）
ioctl_hil100_write_io_data（用于写i/o口数据）
ioctl_hil100_write_da_data（用于写da数据）
ioctl_hil100_write_can_data（用于写can数据）
这些控制代码在驱动程序的devicecontrol(kirp i)函数中调用，如下程序所示：
ntstatus pcidriverdevice::devicecontrol(kirp i)
{
ntstatus status;
switch (i.ioctlcode())
{
………………………………………
case ioctl_hil100_read_io_data:
status = ioctl_hil100_read_io_data _handler(i);
case ioctl_hil100_write_io_data:
status = ioctl_hil100_write_io_data _handler(i);
case ioctl_hil100_write_da_data:
status = ioctl_hil100_write_da_data _handler(i);
case ioctl_hil100_read_ad_data:
status = ioctl_hil100_read_ad_data _handler(i);
default:
status = status_invalid_parameter;
break;
}
………………………….
} 论文网在线
在该函数进行驱动中相应的数据处理与传递，包括从内存中读上层应用程序发送下来的数据或将ad、can等外设传递上来的数据送到上层应用程序。
api函数主要提供了pci卡的开关，a/d、d/a、i/o的读写函数，can的设置、读写，中断事件消息函数等。api函数与以上控制代码相关联，传递数据和控制参数。如下程序所示：
bool writedatatoio(unsigned char data) //写数据到io口
{
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_write_io_data, &data, 1,
null, 0, &bytesreturned, null))
……
}
bool readdatafromio(unsigned char data) //从io口读数据
{
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_read_io_data, &data, 1,
data, 1, &bytesreturned, null))
……
}
bool writedatatoda(unsigned short control,unsigned short freq[4])//写数据到ad
{
……
ulong bytesreturned;
unsigned short pdata[16];
pdata[0]=control;
pdata[1]=freq[0];
pdata[2]=freq[1];
pdata[3]=freq[2];
pdata[4]=freq[3];
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_write_da_data, pdata, 10,
null, 0, &bytesreturned, null))
……
}
bool readdatafromad(unsigned short address[8],unsigned short data[8])
{ //从ad读数据
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_read_ad_data,address,16,
&data,16, &bytesreturned, null))
……
}
bool readdatafromda (unsigned char address,unsigned short data)//从da读数据
{
……
ulong bytesreturned;
if (!deviceiocontrol(hhil100, ioctl_hil100_read_da1_data,&address,1,
data, 2, &bytesreturned, null))
……
} 论文网在线
将这些接口函数生成动态链接库的形式，供上层应用程序调用。
3 结束语
由于pci总线的高速特性，使其被广泛应用于高速数据采集系统和数据传输通信系统中，有效地解决了实时采集、实时传输和实时存储等问题。而pci总线控制器专用芯片的出现则缩短了pci总线硬件设备的开发周期，使得硬件设备的可靠性和稳定性都有了较大的提高。在开发过程中，尤其对于高速采样及实时严格的系统，我们实现了对该系统高效率的操作特性，该研究有效的解决了高速实时采集、实时传输和实时存储等的驱动问题。同时该pci多功能can适配卡既实现了can总线通信功能，同时也实现了多路通道的数据采集和相应控制。
参考文献：
[1] pci 9052 data book． plx公司,20xx
[2] winows2000 ddk documents． 微软公司,2000
[3] chris cant著,孙义等译．windows wdm设备驱动程序开发指南．：机械工业出版社， 2000
[4] windows 2000/xp wdm设备驱动程序开发．：电子工业出版社，20xx.4
[5] 邬明宽，can总线原理和应用系统设计．:航空航天大学出版社,1996
第四篇 能提供低成本风电的新型风力机_自动化专业
【摘要】第一代商用扩散体增强型风力机(dawt)在新西兰刚开始两年试运行，如果开发者的预期结果得以实现，这种新设计的风力机可促使风电成本大幅度降低。
在距新西兰奥克兰南约100km的waikaretu的一座小山顶上，一台革命性的新型风力机正在进行为期两年的试运行。这座风力机的外观与常规风力机相比完全不同，其高度为17m，很象一巨物蹲在山顶上，而常规风力机则为一细长体，高高地矗立在山顶上。
这是投入运行的第一代商用扩散体增强型风力机(dawt: diffuser augmented wind turbine)，如果开发者的预期结果得以实现，将导致风力发电成本大幅度降低。在试验新的风力机技术的同时，也可以试验扩散体环罩的新材料、高强钢丝纤维加强的钢筋混凝土。此种风力机在当地被称为"混凝土风力机"。在商业上，它被称为vortec7型风力机，因为它有一个7m直径的转子。
风力机由近100家小型投资商组建的私人公司-vortec能源有限公司负责设计和建设，该公司筹集了350万美元开发原型机。vortec能源有限公司目前正在进一步筹集约700万美元，拟建设两台转子直径为20m的机组。其中一台新机组将在高风速地区试验，很可能在新西兰的惠灵顿附近，另一台在平均风速区。南澳大利亚州已对设计表示了很大的兴趣并将在adelaide附近加速安装平均风速机组，因为州认为风力是一种少有的可再生能源，需要从技术上突破来带动州内占优势的较低平均风速资源的开发。WWw.0519news.coM
两台新型的转子直径20m的机组成功地运行后，vortec能源有限公司将考虑在nasdaq股票交易所上市的可能性。vortec7机组的性能数据表明，转子直径20m的设计能够以低于0.031美元/kwh的价格上网，它将使风力发电可与新西兰现有的电厂相竞争，与其它新的发电方式相比，更具竞争力。如果vortec型风力机能以这种价格水平发电，在风电开发中它将迅速成为一股强大的新生力量。
vortec能源有限公司的后盾是企业家robin johannink，他成功地经营着一系列业务，也是pacific lithium公司（一家从海水中提取锂的公司）的后盾。johannink先生讲vortec技术是一项国际产品，但该技术在新西兰股票市场上所获得的认可和重视还不太高，难以在此上市。因此vortec能源有限公司正在考虑在纽约的nasdaq交易所上市，很可能在1999年实现。
1 扩散体技术
美国的航天巨头grumman空间公司（现在的northrop grumman公司）花费了8年时间开发扩散体技术并拥有扩散体增强型风力机技术的专利。它进行了扩散体流体动力学的详细，并使用一5m的模型在风洞中证实了结果。扩散于风力机转子的下游，其作用就象一个机翼，在转子后部产生低压部位。这种"抽吸效应"有效地使转子周围的风速成倍增加。常规的风力机只能有效地利用转子周围风速的60%左右。<图01>示出了扩散体的流态。
扩散体经济性的关键在于以最低成本获得最大的尺寸。风洞研究表明在45度扩散体结构中，内壁附面流可由两级风槽射流所维持。在该原型中，扩散体的总尺寸进一步减少，通过采用总长与出口直径比为30%的弧形结构，环罩硬度增强。使已选择的设计以最低的材料用量获得了最大的扩散体尺寸。
vortec能源有限公司获得了northrop grumman公司颁发的拥有扩散体技术、为期20年的全球专利权及此后20年专利更新权的许可证。northrop grumman公司保留了它们自己内部使用扩散体增强技术而不用于风能商业市场的权利。kenneth foreman,原grumman空间公司研究小组的领导者，为vortec energy公司的技术咨询，vortec能源有限公司获得了grumman空间公司研究小组8年研究的所有记录、试验报告及专利。
2 材料技术
grumman空间研究小组在开发扩散体增强技术中所遇到的一个问题是商业规模风力机材料必须具有强度高、寿命长、成本低的特点。曾对铝、玻璃纤维、钢和传统钢筋混凝土进行过评估和核算，但都不能满足风力机经济开发的要求。在所有评估的材料中，最可取的是钢筋混凝土，但使用传统的钢筋混凝土，扩散体尺寸使风力机额定出力只能达到70kw。由于机组规模太小无法对扩散体增强技术进行商业开发。
新西兰在使用钢筋混凝土建造水塔和远洋快艇之类设备方面有悠久历史。在此基础上，结构工程师alexander和associates在20年中开发了一种新型的产品-高强钢丝纤维加强的钢筋混凝土。这种新材料的抗弯强度是低碳钢的3倍，基本上不需要维修。这种新材料可以经济地建造较大的扩散体，从而使风力机有足够的出力和常规风力机相竞争。
原型机转子直径为7m，高度为17m，最高出力为1mw。将要建设的两台机组使用20m直径的转子，高52m，出力为3mw。
扩散体使用两层3m×1m×30mm的高强钢丝纤维加强的钢筋混凝土板复合而成。第一层板沿着复杂的框架弯成所需的双向曲面，并固定就位。第二层板放在顶部，弯曲成形，然后在基础板上灌浆锁定双向曲面。再将这些曲面板粘结到一起，并对其边缘进行硬化处理构成扩散体扇形段。完整的扩散体装配好之前，在奥克兰大学工程院对单块板和装配好的扩散体扇形段样品进行了应力测试。
3 设备平衡
除了扩散体增强技术和材料技术外，风力机全部是常规的。转子配备有定节距的4个叶片，该叶片内为焊接钢架构，表面材料为玻璃纤维。转子通过一david brown升速变速箱驱动一常规的1 200min-1、400v的abb公司生产的同步发电机，发电机变频运行。转子、变速箱和发电机（<图02>）由美国的新世界电力公司(new world power)提供。
变频交流电先整流成直流电，然后逆变为50hz的交流电，经升压变压器送入当地电力公司的11kv电网。整流器/换流器设备由奥克兰公司santon技术有限公司设计和制造，该公司对电池充电器和变速驱动器的制造有多年经验。
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nbsp;考虑到扩散体的尺寸，需要一大型稳定的地基防止在大风载荷下和地震时倒伏。设备被安装到一大直径环行轨道上，风力机可以沿它旋转360度，轨道上的旋转装置装有迎风控制系统的电动装置（<图03>）。这种布置提供了稳定的基础。由于该种风力机可以避开大风且扩散体罩具有保护转子不受大风影响的能力，因而转子设计简单不需要控制叶片节距。这使得该种风力机非常适合在大风地区使用，且维修量很小。
4 设计的优点
扩散体增强型风力机与常规风力机相比有许多优点，包括：
噪音低。常规风力机噪音来自速度最高的转子顶部，并通过叶片传向支柱。在vortec机组中，转子被一种高密度材料所覆盖（扩散体），它防止了噪音从转子末端向外辐射，因此没有像用常规设备时大的支柱产生的噪音。
用地少。就同样的能源输出而言，vortec机组与常规风力机相比需要较少的用地，减少了土地购置和租用费用。
不影响景观。vortec机组很容易地涂上各种颜色，当从远距离观看时能与各种背景相融合，设备蹲坐的外形与起伏的山村很协调。
可衰减阵风。扩散体在增加出力的同时，也作为阻风门，衰减阵风的峰值，因而减少了转子所承受的转距波动和驱动器上的应力。
鸟类撞击少。尽管风力机能涂上不同的颜色降低了视觉影响，但对于飞到附近的鸟类却很醒目，不会出现鸟类撞击快速旋转的风力机叶片的事故。
基建费用和发电成本低。风力机使用了非常简单的定节距叶片，不需要节距控制制动器或控制系统。这将大幅度降低维修费用，特别是在新西兰的大风地区，并将确保很高的设备可用率。
5 发展前景
转子直径为7m的原型风力机将要进行6个月的试运行，对控制系统进行仔细调试并验证设计参数。初步测量数据表明，风力机转子风速增强了约1.72倍，这与grumman空间公司研究小组的计算和它们在0.5m模型上进行的风洞试验结果相吻合。
vortec energy公司已获得新西兰科学与技术研究基金业务发展部的资助约350000美元，用以支付6个月试验期的费用。
监视和试验方案的技术支持由工业研究有限公司(industrial research ltd.)和奥克兰大学咨询小组(auckland uniservices)提供，另外还邀请了英国国际风能咨询专家garrad hassan检验和监督vortec7机组的试运行计划。
表1给出了vortec机组未来的开发方案。
如果试验方案产生的结果与预期的相吻合，将来扩散体增强型风力机将成为全球风电开发方案的一个主要部分，可广泛用于其它待开发的地区。支持该技术的投资者虽承受高风险，但它可能获得高的回报。
第五篇 煤层压裂改造配套工艺技术_自动化专业
【摘要】本文提出了适宜煤层压裂改造的配套工艺技术，包括完井、压裂设计、压裂液研制、支撑剂优选、压裂施工、裂缝监测、压裂效果评价等技术。该技术完整、成熟、先进，居国内领先水平，现场应用15口井33层煤，效果良好，可推广应用。
1 引言
煤层压裂改造可有效地将井孔与煤层天然裂隙连通起来，从而在排水采气时，更广泛地分配井孔附近的压降，增加产能，增大气体解吸速率。因此，在煤层气勘探开发中，压裂改造作为一种重要的强化措施，已得到普遍应用。然而，由于我国煤层气勘探开发起步晚、技术落后，尤其压裂改造工艺技术还没有作系统研究，为此，我处经过四年科技攻关，研究成功了煤层压裂改造配套工艺技术，现场应用15口井33层煤，效果良好。
2 煤层压裂改造配套工艺技术
2.1 完井技术
(1)采用全井下φ139.7mm（φ177.8mm)套管，低密度水泥浆固井工艺技术。
(2)采用高密度深穿透射孔工艺技术。用φ102枪102弹(127弹)，孔密16～32孔/m，螺旋布孔，相位角90°，射开煤层或煤层和围岩，从而使射孔孔径超过φ12mm，有效穿透距离超过500m。
这种完井技术稳固了井身，减少了煤层污染，有利于煤层分层压裂改造，能满足排水采气需要，经济可行。wWW.0519news.Com
2.2 压裂设计技术
研制成功了煤层气井三维压裂优化设计软件。该软件填补了国内空白，是国内第一套煤层气井压裂软件，达到国际先进水平。该软件在windows环境下开发，采用visualfor windows编程，模块化设计，算法先进可靠。它主要包含以下7个模型：
(1)产量动态预测模型
(2)经济评价模型
(3)裂缝三维延伸模型
(4)控制缝高模型
(5)支撑剂运移分布模型
(6)温度场模型
(7)优化设计模型
运用该软件，可设计出最优压裂方案，达到最佳压裂效果。
2.３ 压裂液研制
压裂液性能的好坏直接关系到压裂施工的成败及压后增产效果，根据煤层特性，研制出了适合煤层的压裂液系列。
(1)清水：其矿化度与煤层水接近，不伤害煤层；
(2)活性水：对煤层伤害轻微；
(3)低温冻胶压裂液：主要由瓜尔胶、kcl、杀菌剂、表面活性剂、助排剂、交联剂、破胶剂等组成。其技术指标居国内领先水平，破胶后水化液粘度(20℃，24ｈ)为1.00mpa·s，表面张力＜30mn/m，界面张力＜2mn/m，煤层伤害率＜16%。
2.4 支撑剂优选
煤层一般埋藏较浅，闭合压力低，选用天然石英砂(30mpa下破碎率＜12%)既可满足支撑裂缝要求，又经济便宜。常用石英砂规格有40～70目粉砂、20～40目中砂和12～20目粗砂。压裂加砂组合方式有4种：①粉砂+中砂+粗砂；②粉砂+粗砂；③中砂+粗砂；④粗砂。粉砂加在前置液中，以减少压裂液滤失，利于造缝；中砂和粗砂支撑裂缝，改善煤层渗透性；尾注粗砂可提高裂缝入口导流能力；单纯加入粗砂施工难度大，但压裂效果较好，并可避免排采时粉砂返吐堵塞裂缝。石英砂规格及加砂量可由软件模拟确定。
2.５ 压裂施工工艺技术
(1)采用光套管注入压裂，降低管壁摩阻，从而降低施工泵压；
(2)适当增大前置液注入量，以充分造缝，避免砂堵；
(3)增大泵的注排量，提高压裂液效率，对薄煤层适当减小泵的注排量，以防止
裂缝高度延伸过高而缩短缝长；
(4)分段注砂，逐步提高砂化，增大支撑裂缝宽度，提高支撑裂缝导流能力；
(5)适当减少顶替液量，确保裂缝入口的高导流能力；
(6)控制压裂液返排速度，保证裂缝充分闭合，防止砂粒和煤粉返吐；
(7)对多煤层井采用分层压裂改造，提高单煤层改造程度；
(8)加强裂缝监测，优选压裂施工参数，指导压裂施工；
(9)选用h-1000型压裂机组及配套设备、车辆，保证满足压裂施工需求。
2.6 酸化预处理工艺技术
根据电测资料、录井资料和室内岩芯实验结果，综合研究确定用何种酸液。在压裂施工之前，对煤层射孔井段进行预处理，从而有效清除射孔孔眼堵塞，解除近井地带钻井泥浆、固井水泥的污染堵塞，为压裂施工创造有利条件，并有利于压裂施工完毕后冻胶压裂液彻底返排，提高压裂增产效果。
2.7 裂缝监测工艺技术
煤层压裂裂缝方位和几何尺寸，是指导制定压裂方案的重要依据，是评价压裂效果的重要手段，对优化井网布置具有重要意义。选用大地电位法(微地震法)测试和井温测试，可测试出压裂裂缝形态、高度、方位和延伸长度，测试成功率100%，结果准确可靠。微地震法测试对压裂施工进行同步裂缝监测，要求测试井周围必须有三口监测井，大地电位法测试要求在压裂液中加入2%～5%kcl，使压裂液与围岩的电阻率差异在30～80倍之间，并须测出压前及压后大地电位差。井温测试须测出压裂前后井温曲线，要求在测压前井温基线时，井筒内液体静止48ｈ以上，压后井温曲线应在压后2～6h内测完。
另外，根据压裂施工数据和压降数据，也可计算并推断出动态裂缝几何尺寸、支撑裂缝几何尺寸和压裂液效率。要求测压降时间为泵注时间的2.5倍以上。
2.8 压裂效果评价技术
(1)
注入/压降试井 通过求出压裂前后的煤层渗透率、表皮系数、流体产量等参数评价压裂效果；(2)生产评价 根据排采数据评价压裂效果；
(3)经济评价 评价压裂措施是否经济可行。
3 现场应用
3.1 概况
煤层压裂改造配套工艺技术，已在现场进行了试验。应用于15口井33层煤，施工成功率100%，有效率100%，并创造了多项施工参数全国最高水平；①单井加砂量83.66；②单层加砂量41m3；③加砂强度7.1m3/m；④清水压裂排量7.9m3/min，混砂比17.1%，阶段最高混砂比25.6%。
３.2 实例
沁水盆地a1井，钻井深450m，煤层埋深320～420m，10m/2层，含气量18m3/ｔ。1997年8月，采用该配套工艺技术，用φ139.7mm套管完井，比重为1.63的g级水泥浆固井，102枪102弹射开x1、x2煤层。酸化预处理后，选用低温冻胶压裂液对x1、x2煤层进行了分层压裂改造，共注入压裂液362m3，加石英砂46.8m3，平均混砂比22%，阶段最高混砂比36.3%。微地震法测试结果表明，x1煤层压裂裂缝为先水平缝后垂直缝，方位为ｎ顺时针133°，延伸长度103m；x2煤层压裂裂缝为垂直缝，方位为ｎ顺时针175°，延伸长度79m。压后排采43天。产气量即超过3000m3/d。目前，该井产气量仍稳定在3200m3/d以上，经济效益显著。
４ 结论
(1)对煤层进行压裂改造，可提高煤层气井产能，经济可行；
(2)煤层三维压裂优化设计软件和低温冻胶压裂液填补了国内空白，居国内领先水平；
(3)煤层压裂改造配套工艺技术完整、成熟、先进，适宜煤层压裂改造需要，现场应用效果良好，可推广应用。
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