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關鍵詞:信息技術教育,課程改革,教材設計理念。
隨著信息技術教育的發展,課改的深入,教育觀念發生了很大的轉變。普通高中信息技術課程標準的出臺,給信息技術教材的編寫帶來了極大挑戰。為了適應這種變化,海淀教育信息中心正在改編小學信息技術教材。本文結合自身參與教材編寫的實踐,通過對部分現行教材與課程標準的設計理念進行對比,介紹改編后教材的特點,闡述小學信息技術教材設計理念上的轉型。
改編后的小學信息技術教材以培養學生的信息素養為主要目標,在教學安排上突出"以學生為本"的指導原則,通過任務驅動的方式,讓學生在學習過程中面對日常學習和生活中的問題,本地的社會問題以及國家的發展與科技進步等方面的問題,并嘗試用信息技術提供的方法了解、解決這些問題,使學生初步接觸信息技術,形成感性經驗,在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度上有所提高。
一、與學習和生活實際密切結合,從"問題"出發,強調讓學生親歷真實任務的解決過程
課程標準要求信息技術教材要密切聯系實際,結合學生的現實生活和學習需求以及當地的社會發展,設置真實性的學習任務、典型案例和研究性課題,以引導學生在動手操作、自主探究和解決問題的過程中把"學技術"與用"用技術"融合在一起,主動理解知識、掌握技能、發展能力。從問題解決出發,讓學生親歷處理信息、開展交流、相互合作的過程,在活動過程中掌握應用信息技術解決實際問題的思路和方法。
從內容的編排來看,整本教材進行了一次大的整合,章節的內容更加合理,各章節的排列也實現了層層遞進。雖然仍然采用模塊化的編排,但各個章節并不是脫離的,而是實現了各部分的有機結合,既注重學生信息素養的全面提高,又注重對零起點學生循序漸進的培養和對學有所長的學生的培養。在教材編寫中,采用"大主題、小任務",注重與現實生活相聯系,運用任務驅動的方法,使之更適合學生的知識學習和技術掌握,更有利于培養學生綜合運用信息技術的能力。我們把每一冊書劃分為四個單元,我們在每一課的第一部分設置了"跟我學",在第二部分設置了"嘗試和探索",在每單元后設置了"綜合實踐"等欄目。
以"綜合實踐"欄目為例,具體內容包括:活動目標與提出問題、參考資源、活動過程與建議、活動與作品評價等,為學生提供一個研究主題,在這個主題下,發揮學生的想像力和創造力,讓學生通過對這些問題的探究,親歷問題解決的全過程。
書中例題、練習題的選擇,盡量來源于學生日常學習、生活中的問題,本地的社會問題以及國家的發展與科技進步等方面的問題,同時留有一定的思考題目或練習題目,引導學生利用學會的信息技術,去了解、解決這些問題,培養學生利用信息技術表達自己思想的意識和習慣。例如:通過美麗的海底世界、綠色家園等主題活動來完成畫圖的教學。海底世界是學生喜歡的,可以發揮學生想象力;綠色家園是社區的建設,利用社區整理為主線學習圖形的選取和移動,把臟亂的社區環境整理好--環境問題是關于國家發展的,又依托于社區,這個學生比較熟悉的內容。再如,通過制作《北京與奧運》的幻燈片的過程掌握查找、下載網上資源,以及下載工具的使用等,并了解北京舉辦奧運的內容。
二、注重分層教學,體現不同層次目標、難易度和個性化
教材的設計從難易程度不同、地區信息技術發展不均衡和學生個性差異等方面加以考慮,力求實現全體學生的全面發展和個性發展。承認學生之間存在差異,滲透"下保底,上不封頂"的策略,針對不同學習能力的學生,通過嘗試和探索、留有不同層次的題目體現分層教學,力爭讓每個學生都有所收獲。
教材結構上"跟我學"是對全體學生的基本要求,每課都有"嘗試和探索",對有能力的學生提出指導性建議,引導學生自主發現操作方法。例如,練習有兩個層次。學生練習第一類:更換練習題內容,使學生模仿性的練習,用來鞏固知識,同時,運用這些知識展示給學生一個可應用于學習和生活的實例。學生練習第二類:比較開放的、能夠讓學生去探究、去發散思維、去形成和體現個人觀點的問題。
三、滲透自主學習的思想,編排有利于學生全面發展與個性發展的教材結構,培養學生的創新精神
在教材中,作有指導性的留白,不將直接的操作方法告訴學生,而是將如何嘗試的方法告訴學生,引導學生自主發現操作方法。把發現問題和提出問題的權利還給學生,給學生留有創新的開放空間,在學生練習、學生思考中,體現出引導學生創新、鼓勵學生創新的、充分發展學生個性的意圖。在綜合應用的練習中,引導學生通過各種形式、各種手段,得到資料,并根據收集到的資料形成自己的觀點,引導學生制作有個性化的作品,提倡學生進行發散型思維。最終使用作品的形式體現自己的觀點、證明自己的觀點。例如:當我們選好設計模板,幻燈片也已經制作了一部分后,突然發現設計模板選的不滿意,這時再新建一個演示文稿,重新再選設計模板,做好的部分就作廢了,怎么辦?這時,就要作出提示:看看用右鍵點出的快捷菜單中有沒有答案?
四、滲透人文精神,貫穿社會責任感的培養,關注技術能力與人文素養的雙重建構
碩士論文應能表明作者確已在本門學科上掌握了堅實的基礎理論和系統的專門知識,并對所研究課題有新的見解,有從事科學研究工作或獨立擔負專門技術工作的能力。博士論文應能表明作者確已在本門學科上掌握了堅實寬廣的基礎理論和系統深入的專門知識,并具有獨立從事科學研究工作的能力,在科學或專門技術上做出了創造性的成果。 2.3 學術論文學術論文是某一學術課題在實驗性、理論性或觀測性上具有新的科學研究成果或創新見解和知識的科學記錄;或是某種已知原理應用于實際中取得新進展的科學總結,用以提供學術會議上宣讀、交流或討論;或在學術刊物上發表;或作其他用途的書面文件。學術論文應提供新的科技信息,其內容應有所發現、有所發明、有所創造、有所前進,而不是重復、模仿、抄襲前人的工作。 3 編寫要求 報告、論文的中文稿必須用白色稿紙單面繕寫或打字;外文稿必須用打字。可以用不褪色的復制本。報告、論文宜用(210mm×297mm)標準大小的白紙,應便于閱讀、復制和拍攝縮微制品。報告、論文在書寫、打字或印刷時,要求紙的四周留足空白邊緣,以便裝訂、復制和讀者批注。每一面的上方(天頭)和左側(訂口)應分別留邊25mm以上,下方(地腳)和右側(切口)應分別留邊20mm以上。 4 編寫格式 4.1 報告、論文章、條的編號參照國家標準 GB1.1《標準化工作導則標準編寫的基本規定》第8章“標準條文的編排”的有關規定,采用阿拉伯數字分級編號。 4.2 報告、論文的構成 5 前置部分 5.1 封面 5.1.1 封面是報告、論文的外表面,提供應有的信息,并起保護作用。封面不是必不可少的。學術論文如作為期刊、書或其他出版物的一部分,無需封面;如作為預印本、抽印本等單行本時,可以有封面。 5.1.2 封面上可包括下列內容: a.分類號在左上角注明分類號,便于信息交換和處理。一般應注明《中國圖書資料分類法》的類號,同時應盡可能注明《國際十進分類法UDC》的類號。
b.本單位編號一般標注在右上角。學術論文無必要。
c.密級視報告、論文的內容,按國家規定的保密條例,在右上角注明密級。如系公開發行,不注密級。
d.題名和副題名或分冊題名用大號字標注于明顯地位。
礦產開發時不注重開發方法,造成資源浪費嚴重威脅企業利益。我國雖然是資源大國,有著充足的礦產資源,但礦產資源的不可再生性要求企業在進行礦產開發時必須重視開發方法,減少資源浪費。近年來,我國礦產開發的強度越來越大,礦產開發作為土地資源利用的主要途徑之一,對我經濟發展有深遠影響。但很多礦產企業人只要求進度,不重視開發水平。在利益的驅逐下,企業強化資源開發,礦產資源開發有很大的漏洞,很多礦產頻發資源浪費的現象,損害企業效益,因此企業應提高礦產開發的質量,確保資源合理開發,提高企業效益[1]。
二、變頻技術的應用
(一)變頻技術的具體方法
科學家在實踐中總結,變頻技術有利于充分利用資源,與傳統的技術相比,變頻技術在實踐中取得重大效果,不但有效減少資源的浪費,而且利于我國科學研究。變頻技術在人們日常生活中非常常見,變頻技術廣泛應用于電力行業、機械行業和其他多個行業。在生產中,變頻技術有顯著的節能效果,因此受到各個業界的廣泛應用。變頻技術在礦產開發的過程中,節能效果更為顯著。在礦產開發過程中良好利用變頻技術,利于資源合理開發,從而為資源的可持續利用做出貢獻。
(二)變頻技術應用的必要性
我國礦產資源在世界排名居先,但人口壓力過大,人均礦產資源占有量排名落后,因此只有合理的礦產資源才能適應我國國情。近年來,礦產資源過度開采,致使礦產資源的總量飛速減少[2]。我國經濟飛速發展,使用礦產資源的公司日益加大,企業間的競爭激烈,對礦產資源的開發力度加大,但企業在開發過程中忽視資源的合理開發,造成資源浪費。變頻技術能實現節能,在礦產資源開發過程中使用變頻技術,從而實現對礦產資源有效節約。變頻技術還可以降低礦產開采時造成的污染,這不但為我國環保事業做出貢獻,更利于企業可持續發展。
(三)變頻技術的使用意義
礦產資源在開發過程中的資源浪費是最嚴重的開采問題之一,資源浪費影響礦業發展,對能源可持續利用和企業發展造成嚴重危害,威脅國民經濟發展,礦產資源開采主要問題是資源浪費,通過變頻技術降低礦產開發時造成的礦產資源浪費,保證開發生產的順利進行,提高了礦業生產效率,促進國民經濟增長,合理的礦業開發也有效提高開發質量,避免資源浪費。我國作為人口大國,資源的合理利用非常關鍵。人是推動社會發展的核心,在生產和生活中只有提高人的主觀能動性,才能為企業帶來利潤。科學的變頻技術增強員工對礦產資源開發的熱情,員工對工作的內容有認同感,提高員工工作積極性,有效提高生產力。礦產資源的是我國經濟發展命脈,只有良好合理的礦產開發才能推動經濟發展[3]。
三、結論
熱模擬測量法并非直接的測量,而是通過模擬繞組與變壓器油之間的溫度差來測量變壓器的溫升平均值。其工作原理是加熱電流流經一個電熱元件,產生了附加升溫,再使用電流匹配器進行調節,使所升高的溫度恰好與繞組油的溫差相同。這種方法的缺點是受外界環境影響較大,必須在規定的環境條件下進行測量。并且,這種方法只能模擬平均溫升,而無法獲知最高溫度。另外,電流回路還會增加設備維護的難度,安全措施難以做好。
2間接計算法
這種方法需要獲知幾種變壓器其繞組的熱點溫度,通過套入公式來間接計算需要測量的變壓器的溫度。這種計算方法的模型有三種,分別基于技術標準、熱路和熱阻。這種方法的優點是計算結果準確,實用性非常強。
3在線測量技術的優越性
上文中提到,直接測量法成本高昂且結果不精準,光纖光柵法結果精準,但成本高昂,而熱模擬法雖然在日德等許多國家都有應用,但理論分析與實際情況有著巨大差別,導致了測量結果的較大偏差。僅間接計算法按照《油浸式變壓器負載導則》中提到的計算公式[2],可以較準確地計算出變壓器的熱點溫度。間接計算法經濟實用、操作簡便的優越性使其在變壓器測溫方面得到了廣泛應用。由于間接計算法要通過幾種變壓器來間接獲得最終結果,計算過程耗費時間較長,對計算機運算能力要求極高,待結果得出后向有關部門反應,有關部門再派出維護人員進行維修,這使得間接計算法暴露出一個非常明顯的缺點——計算復雜、反應不及時。為此,業界許多研究人員對變壓器的溫度測量方法進行了深入的研究,目前已經取得了一定的研究成果,制作出一種在線監測儀器。這種儀器基于負載導則,模型依循舊版導則的簡單計算公式,受到外界影響的可能非常小,結果的精確度非常高。由于計算公式涉及到的溫度是穩態溫度,不必考慮不同時間段溫度的變化會對最終結果造成影響。在線監測儀器內置GPRS模塊,可以與距離較遠的變電站實現遠程監測與控制。
4在線測量系統
4.1在線測量系統的工作原理
在線測量系統包括上位機、下位機、傳感器和變壓器本身。電力人員在油浸式變壓器內安裝在線監測儀器,在線監測儀器包括N個溫度傳感器,傳感器在變壓器溫度上升時通過下位機中內置的GPRS模塊將信息傳送至變電站的控制中心,變電站的工作人員通過上位機獲得變壓器的溫變信息,可以及時快速地安排人員前去維護。下位機的主要部件有溫度傳感器與單片機處理單元。下位機在變壓器上只需安置五個檢測點,即可對變壓器的底部、油面、頂部、箱體以及環境五處溫度進行及時的監測。下位機內置微處理器,與傳感器相連,通過液晶屏顯示即時溫度。五處檢測點,有任何一點的溫度值超過內置的溫度標準,將會引發微處理器發生報警信息。下位機通過內置的GPRS模塊將信息傳輸至變電站內的上位機,上位機內的相關軟件通過代碼編譯,迅速顯示出工作人員可以理解的曲線和數據結果,并作出音像報警和故障分析。
4.2硬件
4.2.1下位機下位機的溫度傳感器通常為產自美國Dallas公司的DS18-B20半導體,微處理器一般為Atmel公司生產的AT89-S52。這種微處理器的串口可以跨越較遠的距離,與GPRS模塊進行數據傳輸。YM-12684液晶屏可以顯示溫度信息與故障代碼。溫度傳感器通過屏蔽雙絞線將溫度信號傳送至單片機中,鑒于屏蔽雙絞線的特性,有效距離最多為50m。4.2.2GPRS模塊GPRS模塊是遠距離無線通信的核心,通過TCP/IP協議,數據可以暢通到達終端設備處。
4.3軟件
4.3.1通信協議在線測量系統的通信協議就是上文所提到的TCP/IP協議,AT指令集也能支持。4.3.2上位機和下位機軟件上位機的軟件可以借助GPRS模塊查詢到來自下位機的變壓器溫度信息,并顯示溫變數據、繪制溫度曲線、打印溫度報表、做出音像報警、記錄故障信息、分析故障原因。下位機的軟件依托于C語言指令,循環讀取各個端口的溫度信息,依照內置命令完成監控、報警功能。
5結語
深圳華能公司是我國從頻技術最早的企業之一。許多負載第一次應用變頻技術都有深圳華能公司的參與,如輸油泵(87年大慶采油二廠集輸站11套)、20噸橋式起重機(89年獨山子石化公司煉油廠)、焦化橋式吊車(91年茂名石化公司)、20噸轉爐傾動及氧槍升降(93年承德鋼廠三套)、腈綸紡絲生產線(94年大慶化纖廠)、2.8m×44m回轉窯(90年株州有色金屬冶煉廠)、3.6m×30m煅燒爐(92年唐山堿廠)、大型輥道(93年鞍鋼中型廠后送工序改造采用變頻50多臺)、海上平臺電源(92年南海石油西部公司裝備部)、150HZ/160V200KW電源(89年邵陽化纖廠9套、吉林化纖廠28套、湖北化纖廠14套、九江化纖廠12套、宜賓化纖廠8套)、1250KW/6000V電場引風機(98大慶新華電廠二套)、高壓氨泵(97年長嶺煉油廠、遼河化肥廠)等。在化纖行業,其業績多多,下面逐一說明。
2腈綸生產線
紡絲的工藝復雜,工位多,要求張力控制,有的要求位置控制。大慶腈綸廠95年對其引進美國CHEMTEX公司采用美國ACC工藝技術的年產5萬噸腈綸生產線進行了變頻PLC改造。我們采用了“同步運行方式”,設置“無張力控制環節”、“松緊架同步裝置”、“總線速度控制方式”、“轉矩矢量控制”等技術,使整條生產線20個絲束處理單元同步運行,平穩可靠,牽伸倍率由1.04到1.4,年增產達382噸,故障降低、節省維修費57.5萬元,年提高產品質量、提高等級合格率經濟效益達325萬元,年節電58萬kW。97年該項目通過中國石化總公司鑒定,專家結論達到90年代國際先進水平。
蘭化化學纖維廠是我國1965年從英國考陶爾茨(Courtaulds)引進的第一套8000t/a腈綸生產裝置,生產工藝采用硫氰酸鈉一步法。
腈綸生產過程是一種相當精細的生產過程,調速精度要求非常高。除纖維的成型和后處理以及毛條加工直接依賴調速外,紡前準備和原液系統的液位、壓力、流量控制以及生產的平穩性、絲束質量、能耗、物耗等都與調速性能有直接或間接的關系。該紡絲生產線長達170m,各道工序絲束的運行速度都是根據工藝要求來設定的。原設計速度控制系統全部采用滑差電機、直流電機及與其配套的電子系統來實現,但由于原英國裝置已運行20多年,設備嚴重老化、故障率高,加上設備本身復雜,維修量大,生產上往往一處波動都會引起全線波動,甚至造成全線停車,生產穩定性差,非計劃停車次數多,產品質量難以保證。
1995年對紡絲生產線的調速系統及主要調速設備進行了全面改造。三條紡絲生產線共安裝變頻調速器113臺,全部淘汰了滑差電機和直流電機,生產穩定性明顯提高,非計劃停車次數逐步減少,廢絲、廢膠量明顯降低,產品質量有了顯著的提高。
采用變頻調速技術后,1995年產量達到16000t/a,把原設計能力翻了一番。這一成績的取得,除設備改造更新后,積極大膽廣泛地采用變頻調速技術也是關鍵因素,僅增加產量一項,每年即可創效益近500萬元以上。
變頻調速技術因其穩定性好,可靠性高,大大提高了設備的運行周期,使過去由于電氣儀表原因造成的非計劃停車次數大幅度下降,每年可增加產量近150噸,增加效益近百萬元。產品質量有了明顯提高,廢絲、廢膠率逐年下降,NaSCN等原料的單耗亦下降,生產成本降低。
1995年與1993年相比,減少廢絲294.004噸,廢膠450.151噸,增加利潤89.49萬元;節約NaSCN320.16噸,增加利潤192.096萬元,節約材料費近30萬元。合計增加效益311.50萬元。
從表1可知,節電效果顯著,經實測,當用變頻調速器協調控制時,電機使用功率平均比原來下降50%以上。
該廠目前有200臺電動機使用了變頻調速器,其使用變頻器前電動機功率總和為828.4kW,使用后功率總和為467.61kW。每臺電動機按設計一年運行8000小時,(實際上大于8000小時)則每年可節電288萬kW.h,每度電按0.21元計,每年可節約60萬元左右。200臺變頻器投資約300萬元,綜合效益1000萬元。
3滌綸前紡生產線
儀征化纖聯合公司滌綸一廠前紡變頻控制系統是80年代引進西德AEG公司技術,由國內組裝的SCR逆變器,由于系統是分立器件,可靠性低,由于SCR不能自關斷、要是使其關斷,增加強迫關斷電路,使設備體積增大。由計量泵和卷繞機構組成一條生產線,計量泵有24臺、由1臺變頻器控制,卷繞由7輥、5輥和喂入輪組成。7輥有7臺電機,由1臺變頻器控制;5輥有5臺電機,由1臺變頻器控制,喂入輪1臺電機由單臺變頻器控制。為了保證精度,從計量泵到卷繞機構共計37臺電機全部采用永磁或永磁反應式同步電機,卷繞7輥、5輥和喂入輪嚴格按工藝給定的比例運行,保證微張力牽伸。并要求在低速伸頭完成后,卷繞各輥按比例和固定的斜率升到高速生產。原系統為4備1(或2備1)系統,即有4條常用生產線,1條線后備,主回路由電磁接觸器聯鎖切換,控制信號的邏輯電路由中間繼電器構成并完成切換,而模擬電路(如設定信號、比例信號)的切換,靠更換接插頭電纜完成,切換很頻繁,與中央控制的邏輯聯系靠很多中間繼電器來完成。由于控制落后,嚴重影響了生產,已造成必然。1993年深圳華能公司和滌綸一廠工同設計了由富士變頻器和可編程控制器組成的前紡電氣傳動控制系統。該系統頻率設定電路采用數字設定方法,不僅達到工藝要求的高精度要求,設定分辨率達到0.01Hz,而且從根本上解決了模擬設定電路的溫度漂移問題。在調試和生產運行中證明了這一點。
系統的所有操作,即變頻器的啟動、停止,包括現場的低速、高速信號和系統間的連鎖信號與儀表系統的信號控制、主臺與備臺的切換邏輯連鎖,全部用1臺PLC來實現,大大簡化了外部接線,省去了所有的中間繼電器,從而大大提高了系統的可靠性,因為PLC的所有輸入、輸出均有指示,也為系統的維護帶來很多便利條件。
以主臺與備臺的切換舉例,原系統在主備臺切換時,有專用的切換控制柜,在切換柜上完成主回路的切換,有一批中間繼電器完成相應的邏輯連鎖。變頻器的模擬設定等信號要靠接插件改變連接來實現,而現在的系統只要一只轉換開關,就可將主回路的切換和控制回路、設定電路的所有信號的切換工作完成,中間邏輯、連鎖邏輯完全由PLC的軟件來實現,從而大大簡化了切換操作,提高了切換速度,降低了故障率。
4切斷機
儀征化纖工業聯合公司滌綸四廠紡絲車間切斷機為20世紀80年代引進德國產品,屬雙閉環直流調速控制,投產以來,逐漸暴露一點問題,不能適應“安、穩、長、滿、優”的要求,其問題是:
(1)系統振蕩。控制系統屬于雙閉環直流調速,對速度環,電流環和反饋等參數的調整配合要求相當高。稍有參數調整不當,反饋信號干擾,就會產生切斷機刀盤振蕩,造成切絲長度不等,機械齒輪磨損等,嚴重影響紡絲的正常運行。
(1)插卡故障高。由于該系統由兩組可控硅實現正、反轉,現場操作正、反轉頻繁,系統經常在兩個象限間變化,因而封鎖邏輯功能負擔很重。在使用過程中,曾出現封鎖邏輯損壞現象。
(3)制動抱閘卡死。系統制動部分采用電磁抱閘原理。實際運行中,啟停車相當頻繁,而制動單元摩擦片極易損壞并卡死,現場條件又使得換卸工作相當不便,這種類型故障往往需相當長時間才能修復,嚴重影響生產。
(4)電機碳刷磨損快、火花大。直流電機及測速發電機碳刷磨損快,經常造成火花增大,從而使系統穩定性、可靠性降低,并增加了日常工作的維護量。
為此,1993年在深圳華能的配合下,對該設備進行了改造,設計方案的特點如下:
4.1新系統的特點
(1)在新系統中,核心環節變頻單元,選擇了具有90年代水平日本富士公司生產的FRN5000G7S系列變頻器,該變頻器控制器采用了雙16位CPU,并具有高速轉矩限定,轉差率補償控制等特殊功能。對中心環節-信號處理單元,選擇了具有90年代先進水平的可編程控制器。
(2)新系統中采用了微處理機,增加了全工藝流程顯示功能,一旦出現故障,馬上能采取相應的處理手段,充分利用富士變頻器的優點,對輸出電流、輸出頻率(輸出轉速)都做了限定(并對其數據進行加權處理),從而提供了系統的可靠性。
(3)利用國產交流電機與系統配套,采用原系統中的產量顯示功能,可靠并降低了成本。
(4)由于富士變頻控制器、微處理機都具有計算機通訊接口,便于今后系統擴充,系統聯網。實踐證明,新設計的系統是十分成功的。
4.2新系統的運行效果
新系統于1993年3月制造完成,4月調試空運成功。7月上機運行,經過5個月的運行,證明其性能優異,完全滿足工藝生產要求。運行穩定、可靠,無任何故障出現,具有很強的實用性,完全達到原系統的指標,經試用證明,新系統的運行效果如下:
(1)該系統控制性能,產品適應范圍(調速范圍)達到并超過了原德國設計系統,切斷速度在原設計50~350m/min之內系統控制穩定,并根據工藝要求可調。
(2)新系統保護功能強(13種),并具有故障記憶、自診斷、顯示功能。對分析故障及解決問題提供了強有力的手段。
(3)調試簡單。新系統所有參數的設定及修改均由面板的主鍵盤來完成。與以前的系統相比,大大縮短了時間,簡化了調整方法,使其更易掌握。
(4)新系統中采用的變頻器具有很多獨特的、有實用價值的功能。如高速轉矩的計算、轉矩的限定、電流限定等功能。這些特性保證了新系統的性能優異。
(5)新系統功率因數高,諧波成分小。因為系統中變頻器整流側采用的二極管橋,因此實測功率因數都很高,均在0.95以上,而原設計系統功率因數值僅在0.45~0.8之間。
(6)新系統有比較優越的價格性能比,而且體積小,重量輕,更換方便。
(7)系統可靠性高。由于該系統采用交流電機,無滑環和炭刷、不可能打火和更換,提高了設備可靠性。
(8)提高生產效益。原切斷機投產以來,累計故障停產50次,每次平均1.5天。
(9)電控系統比較如表2所示。
5長絲高速紡
天津石油化工廠高速紡螺桿擠壓機調速系統是80年代由日本引進的。經過幾年來(特別是近年來)的運行,逐漸暴露出了問題。
(1)不適應符合品種大范圍變化的需求,生產過程中時有跳閘現象出現(先天存在)。據開車6年來統計,每年均在十次以上(90、91年多達40次/年以上),嚴重影響了紡機的正常運行。
(1)由于現場環境不良等原因,造成PG測速反饋環節故障而導致的螺桿擠壓機停車現象也屢有發生(開車以來發生16起)。
(3)原裝置功率因數低,諧波成分高,對電網污染大。
(4)原裝置本身由于元器件等問題,近年來也偶有故障發生,然而備件供應困難、周期長(要2年左右),價格高(一套控制板要13萬元人民幣左右),因此這一環節也直接影響了生產的穩定。
5.1螺桿擠壓機的變頻改造
由于上述問題的存在,從90年代開始,被迫在部分螺桿擠壓機上采取了減位生產等措施。僅此一項每年就使該廠損失利稅數百萬元以上。
據此原因,該廠會同深圳華能公司對POY螺桿擠壓機調速系統進行改造。
(1)在新系統中,核心環節-變頻單元,我們選擇了90年代水平,日本富士公司生產的FRN5000G7-4系列變頻器。該變頻器控制回路采用雙十六位CPU,控制采用磁通控制SPWM模式,并具有高速轉矩限定、轉差頻率補償控制等特殊功能。
(2)新系統中壓力調節部分仍采用了原裝置中的智能化壓力調節器(型號:SLCD-120*B〈日本YEW公司產〉)。
(3)利用FRNIC5000G/P7系統變頻器特有的轉差補償控制功能,去掉PG測速反饋環節,進一步簡化了系統。
(4)該系統控制性能,產品適應范圍(調速范圍)達到并超過了原日方設計的系統。該系統在生產250dtex(最大規格品種)poy絲時,喉部壓力可保證在+(-)0.5Mpa之內。這小于工藝允許壓力偏差值,而調速范圍可達原系統的數倍以上。
(5)新系統保護功能強(13種)并具有故障記憶及自診斷功能。一旦變頻器出現問題,這對分析故障及解決問題提供了強有力的手段。
(6)調試簡單:新系統所有參數的設定及修改均由面板上的鍵盤來完成。較以前的系統,大大縮短了調整時間,簡化了調整方法,使一般人更易掌握。
(7)新系統中采用的變頻器具有很多獨特的、有實用價值的功能。如:高速轉矩計算、轉矩限定、轉差補償控制、電流限定等功能。這些特性,保證了新系統的優異性能。
(8)新系統功率因數高,諧波成分小。因為系統中變頻器整流側采用的二極管橋,因此實測功率因數很高,均在0.97以上,而日方設計系統cosφ值在0.4-0.8之間。表3是3臺螺桿機實測值:
(9)新系統有比較優越的價格性能比,且體積小、重量輕、更換方便。
(10)系統可靠性高。由于系統采用GTR元件只有一個功率控制級,因此可靠性能大大提高(原系統有整流、逆變兩個功率控制級)。
-)1Mpa≤+(-)0.5Mpa
5控制電路型式數-模混合雙CPU全數字化
6控制功能實現硬件編碼設定(軟件)
7電流波形階梯波接近正弦波
8速度環有無
9轉矩限定功能無有
10調整方式電位器鍵盤輸入
11保護功能5種13種(故障記憶)
12通訊功能無RS232C串行接口
13擴展不方便5種標準選擇、方便
14電流檢測CT霍耳元件
15顯示LED燈顯示數顯
16容量44KVA60KVA
17價格(萬元)726.1
6卷繞機
天津石化公司長絲廠1985年引進全套日本帝人公司POY紡絲設備,電氣調速系統采用變頻器集中控制,其中卷繞機使用FRNIC-1000可控硅電壓型變頻器。
6.1原系統的主要特點:
(1)主件開關速度慢
(2)輸出波形不好
(3)變頻器設計復雜,故障率較高
(4)用集中控制,一臺變頻器帶幾十臺卷繞機,若某一臺卷繞機出現故障或操作不當都可能使變頻器跳閘,易使故障擴大,這種故障每年發生10次左右,并逐年增加。
(5)卷繞機使用的電動機是特殊電機,起動電流是運行電流的15倍左右,頻繁起動容易燒毀電機。
(6)鋸齒波發生器是模擬量控制,控制精度低、溫漂大、抗干擾差。
基于以上原因,1996年初決定對原集中變頻系統進行改造,雙方工程技術人員經過試驗分析,選用了在國際上較先進的日本明電舍VT210S具有卷繞機要求的擺頻功能系列變頻器。
6.2變頻改造后的系統特點
(1)頻率精度較高,數字設定±0.01%,適合紡絲生產要求;
(2)抗干擾能力較強,而對其他電氣設備干擾小;
(3)故障診斷功能強:23種代碼分別代表過流、過壓、欠壓、過熱、過載、I/O、接地、CPU等等。對故障狀態下的電流、頻率都有記載,便于故障分析和處理。
(4)內部輸入/輸出信號,既有RY接點繼電器輸出,又有集電極開路輸出;
(5)變頻器具有往復運行方式功能,適合紡織機械要求橫動速度反復變化的需要,不用另加鋸齒波信號源:
改造后的變頻器的負載運行測試數據如表5所示。
注:FR為磨擦輥電機,TR為橫動電動機。
以上數據看出采用明電舍210S型變頻器做卷繞機單臺控制后電動機起動電流明顯減小,實現了所謂的“軟”起動,與改造前起動電流50A比較,沖擊電流見效80%。
設備投入運行以來,沒有一臺卷繞機電動機燒毀,過去平均每月要燒毀電動機1.5-2臺。
改造后擺頻部分的工藝參數可以用數字量精確控制,使產品質量和產量大幅度提高。
48臺卷繞機變頻系統由“集中”變頻控制改造成“單臺”變頻控制后,穩定了工藝,不到一年即收回改造投資,改造非常成功,為該廠提高產品質量和增加產品產量打下基礎。
7聚酯生產線
聚酯生產是連續的過程,我國的聚酯生產裝置最初是從國外成套引進,最近幾年由于擴容,多數由國內設計并購國內設備來完成增容改造。我公司參加并完成如遼化聚酯廠和浙化聯聚酯裝置的改造,由于均選用進口變頻器,低壓開關,接觸器等。既保證了設備可靠性,又降低了設備成本。
聚酯生產中,有調速要求的有漿料輸送泵電機、預聚反應器攪拌器電機、預聚物輸送泵電機、后縮聚反應器攪拌器入口電機、后縮聚反應器攪拌器出口電機、熔體輸送泵電機、消光劑輸送泵電機等。聚酯生產過程是一個連續的、自動化的過程,裝置由DCS(集散控制系統)系統集中監控,各個傳動部位接收來自DCS的控制指令并回饋相應的運行狀態信號給DCS系統。
一般情況下不允許其中某個環節突然中斷,一旦發生較長時間的中斷可能導致巨額的經濟損失。因此,在有可能的部位,管道設計成兩個通路,每個通路設有傳動裝置,可以互為備用,也可同時工作。后縮聚反應器攪拌器出入口電機對連續工作的要求更高,由于該部位電機本身無法備份,對變頻器的可靠性要求就大大提高,因此一般要求變頻器設置二套互為備用,在運行變頻器出現故障情況下備用變頻器應能盡快投入運行,保證連續生產的需要。
由于聚酯生產裝置對傳動系統可靠性要求較高,滿足電機的在線啟動,重載啟動功能及較強的通訊擴展功能,我們采用德國西門子變頻器及日本富士變頻器。
聚酯變頻器調速系統的一次回路構成如圖1所示。
由于一套裝置中采用了較多的變頻器,因此變頻器產生的諧波問題就比較突出。為此在變頻器輸入側和輸出側均安裝了交流電抗器。輸入電抗器主要起抑制諧波對電網的污染并有效地改善功率因數的作用。輸出側電抗器則主要起抑制高次諧波的作用。變頻器輸出電壓中包含的高次諧波有兩個不利的影響:一是干擾弱電控制系統,二是在較長的電纜中產生漏電流,這個漏電流有時足以使變頻器和計算機無法工作。在沒有輸出濾波電抗器情況下,電機與變頻器之間的最大允許導線長度在100米左右,而使用輸出濾波電抗器時這個長度可以達到600~800米。由于聚酯生產裝置往往比較龐大,電機與變頻器之間的距離都比較遠,所以為了保險起見需加裝電抗器。另外,輸出電抗器對保護電機絕緣也有好處。
上述一次線路構成適用于漿料輸送泵、預聚物輸送泵、熔體輸送泵、消光劑輸送泵、預聚反應器攪拌器電機等的變頻驅動。對于后縮聚反應器攪拌器出/入口電機的變頻驅動來說,由于電機無法備用設置,為了提高可靠性,采用兩套變頻器互為備用的方式,其一次線路圖如圖2。
這樣設計的調速系統,在遼化、浙化聯運行的都很成功,達到了工藝要求和增容的目標。同國外進口的聚酯裝置相比,有如下的特點:
(1)可靠性、實用性高于原進口設備。由于是國內設計,目的性明確,且設備均選用國外最先進的變頻器和低壓電器,因而在可靠性、實用性方面都要優于原進口設備。
(2)工藝連續性優于原進口設備。原進口設備的不足之處,實用后做了改進,在我們改造中體現出來,更為實用。
(3)造價僅為原進口的1/3。
8粘膠長絲靜變頻電源
粘膠長絲是以棉籽等做原料的非常受歡迎的化纖產品,出口很多。
粘膠纖維行業紡絲設備多數是高速電機,眾多的紡錠電機為150Hz/160V。長期以來,國內粘膠行業一直使用電動-發電機組中頻電源供電,稱動變頻。由于這種方法弊病太多,而逐步采用交流變頻電源供電,稱靜變頻。我公司首先為邵陽化纖廠提供8套150HZ/160V160KW靜變頻電源;接著為吉林化纖廠提供25套150HZ/160V200kW;湖北化纖廠14套;九江化纖廠12套;宜賓化纖廠7套;維坊巨龍化纖廠16套靜變頻電源,均采用日本富士變頻器。邵陽化纖廠是我國粘膠行業最早自行應用靜變頻的廠家,8臺160kW變頻器分二組供電(每組一臺備用)。自1992年12月生產以來,比動變頻有明顯優勢。
(1)可靠。運行多年,未發生故障跳閘。
(2)運行穩定,電壓、頻率波動極小。
(3)調頻方便,為工廠生產不同捻度的絲餅創造了條件。
(4)噪音小,改善了操作人員的環境
(5)提高了產品質量。該廠一期工程(采用動變頻供電),粘膠長絲合格率僅55.1%,一等品合格率為零,二等品合格率20%。而二期工程(采用靜變頻供電)平均合格率98.12%,一等品合格率為88.7%。
(6)增加了產量。一期工程設計能力2000噸/年,試生產半年,產量僅365.53噸,而二期工程設計能力1000噸/年,試生產半年,生產長絲685.25噸,大大超過設計能力。
(7)節電13%。
由于靜變頻電源給企業帶來頗豐的利益,優質、增產、節能、降耗、降噪聲。全國15家粘膠長絲生產廠,基本上淘汰了動變頻設備,而選擇了靜變頻電源。
參考文獻
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二.剪輯(Filmediting)是電影的后期制作流程之一,是由電影剪輯師將前期拍攝的視覺素材與聲音素材重新分解、組合、編輯并構成一部完整電影的過程的總稱。電影剪輯要處理的最基礎問題,是鏡頭與鏡頭之間的時間和空間關系。而剪接(cutting)指膠片的具體工藝處理,蒙太奇既指鏡頭組接的藝術技巧,又常指由剪輯而獲得的藝術效果,但在有些國家,蒙太奇也是“剪輯”的同義語。
將一部影片拍攝的大量素材,經過選擇、取舍和組接,最終編成一個能傳達創作者意圖的作品,是電影創作的主要組成部分、一部影片從拍攝到完成的一次再創作。
早期階段的電影只是將舞臺劇原封不動地拍攝到膠片上,實際上是舞臺劇的活動照相。20世紀初,從美國電影導演格里菲斯開始,采用了分鏡頭的拍攝方法,將內容分解為一個個不同的鏡頭分別拍攝下來,譬如用近景、特寫等鏡頭來突出細節,用全景、遠景來介紹環境,用一系列短鏡頭的快速轉換來制造氣氛和節奏,從而使電影擺脫了舞臺劇活動照相的框框,成為一門獨立的現代藝術,也由此產生了剪輯的藝術。
EdwinS.Porter一般被認為是最早發明剪輯的電影導演之一。愛迪生公司早期制作的電影多是靜止拍攝的短片,隨著電影長度的逐漸增加,EdwinS.Porter拍攝了里程碑般的TheLifeofAnAmericanFireman(1902)。第二年他拍了TheGreatTrainRobbery,現在被當作早期剪輯術的范例。
結論:
【關鍵詞】變電檢修;問題;技術
1 變電檢修工作中存在的問題
1.1 變電檢修目的不明確
我國企業對生產設備的變電檢修認識不夠正確,對變電檢修的目的不明確,認識不到進行變電檢修的重要性,有些都是應付了事,或是在進行變電檢修過程中不夠認真,同時許多進行變電檢修的檢修人員沒有應有的安全意識和質量意識,對變電檢收工作不能細心認真完成,在檢收過程中容易出現檢修結果誤差,而往往在被忽視的變電檢修過程中的微小問題都會成為日后造成嚴重安全事故的隱患,這種情況的出現正是由于變電檢修工作目的不明確所造成的。
1.2 檢修工作記錄不全面
變電檢修工作需要對每一次的變電檢修結果進行精確、仔細的記錄,作為分析變電設備運行狀態和安排進行變電設備檢修的根據。但是有些從電檢修的工作人員由于大多沒有經過專業的變電檢修培訓,往往不知道進行變電檢修工作記錄的重要性,不懂得在檢修工作中進行技術要點記錄和成本分析的重要性,造成變電檢修記錄不明確或不完整,影響變電檢修結果的分析,這樣不能為變電檢修提供有用的分析數據,也給制定變電檢修計劃造成了麻煩,甚至一些邊遠地區的變電站都沒有進行相關數據記錄和成本分析報告的工作過程,對變電檢修工作記錄認識的不正確造成的變電檢修工作記錄不完全嚴重影響了變電檢修工作的進行,并有可能引起巨大的安全隱患問題。
1.3 檢修人員技術水平不合格
許多變電所負責變電檢修的檢修人員往往沒有經過專業的技術培訓、業務培訓或安全意識培訓,或者一些技術人員所掌握的檢修技術已經嚴重落后,不適應對先進設備進行檢修,在檢修過程中就會出現一些問題,嚴重影響檢修結果的準確性。一些地方變電所的檢修人員非但沒有專業的技能培訓基礎,甚至是半路出家從電檢修工作,沒有過硬的檢修技術知識,這就給變電檢修工作帶來了一定的影響。同時,在當今計算機信息時代,計算機技術廣泛應用于電力系統的情況下,檢收技術人員在掌握必要的專業技能的同時也必須要掌握一定的信息處理技能,而一些年齡較大的技術人員,掌握新知識的能力較差,不能及時掌握關鍵的計算機數據處理和網絡應用技術,這也就在一定程度上影響了變電檢修的結果。
1.4 設備陳舊落后
有些供電企業,由于沒有充足的資金支持,不能及時的更新變電設備,新舊設備使用參差不齊,有許多地方的變電站設備已經接近服役壽命卻還在超負荷運行,在這種超負荷運行的條件下,就加重了變電檢修的負擔,同時用于設備維護和檢修的費用也在增加,甚至積少成多超過了更換變電設備的費用,給變電單位造成了得不償失的影響。同時,在對這種超負荷運行的設備進行變電檢修過程中就會出現檢修誤差,輕則影響設備維護工作進行,重則就會由于安全隱患的存在造成嚴重的安全事故。
2 變電檢修技術分析
2.1 對帶電作業的各項要求
2.1.1 絕緣工具的要求
(1)選擇電氣性能優良的絕緣材料,如環氧酚醛玻璃布板(管),避免選用吸水性大的材料;
(2)絕緣材料尺寸穩定,耐腐蝕性能好,有足夠的機械強度;
(3)按不同電壓等級選用相應有效絕緣長度的操作桿;
(4)使用前必須按規程對絕緣工器具進行絕緣測試,絕緣合格方可使用。
2.1.2 對帶電作業的注意事項
(1)帶電作業必須由專人監護,監護人不得兼任其它工作;
(2)參加帶電作業人員上崗前須經過培訓,并在停電的模擬設備上嚴格進行操練,通過相關規程考試,經負責人批準方可從事帶電作業工作;
(3)作業人員身體健康,精力充沛;工作負責人應隨時觀察作業人員,如果發現作業人員的體力或精神狀態不佳,立即停止其工作。
2.2 對于接頭發熱的處理
(1)檢修前首先查看測溫數據的最低和最高溫度值,查看運行記錄,了解通過此過熱點的最低和最高負荷電流,兩種數據綜合分析比較,做到心中有數;
(2)細心觀察過熱接頭的外部現象,如顏色、氣味、燒痕、內外部接觸縫隙、螺絲的緊固強度和均勻程度等;
(3)對于軟母線接頭的發熱,應首先清除導線和線內表的燒傷疤痕,并用0號砂布磨平,然后用鋼絲刷徹底消除導線縫隙間和線夾表面的氧化物、硫化物、污垢(有鋁包帶的要拆除),再用金屬清潔劑或汽油沖洗擦凈導線縫隙和線夾上的金屬碎屑,最后按照螺絲緊固工藝,對角均勻擰緊。如果螺絲、螺母滑扣、滑絲或燒傷,應更換;對于燒傷嚴重或重復過熱的部位,因為銅、鋁排的接觸面已經多次燒傷且溫度很高,接觸面的結構分子已經離散疲勞,電阻率成倍增加,這時就應該更換新的銅、鋁排。
2.3 預防設備熱故障的對策
(1)嚴把金具質量關。變電站母線及設備線夾金具,根據需要選用優質產品,載流量及動熱穩定性能,應符合設計要求。特別是設備線夾,應積極采用先進的銅、鋁擴散焊接工藝的銅鋁過渡產品,堅決杜絕偽劣產品入網運行。
(2)采取防氧化措施。設備接頭的接觸表面要進行防氧化處理,應優先采用電力復合脂(即導電膏)以代替傳統使用的凡士林。
(3)控制緊固壓力。部分檢修人員在接頭的連接上有錯誤認識,認為連接螺栓擰得愈緊愈好,其實不然。因鋁質母線彈性系數小,當螺母的壓力達到某個臨界壓力值時,若材料的強度差,再繼續增加壓力,將會造成接觸面部分變形隆起,反而使接觸面積減少,接觸電阻增大。因此進行螺栓緊固時,螺栓不能擰得過緊,以彈簧墊圈壓平即可,有條件時,應用力矩扳手進行緊固,以防壓力過大。
(4)加強運行監視。對于運行設備,運行值班人員要定期巡視接頭發熱情況。有些連接點過熱可通過觀察來確定,比如運行中過熱的連接點會失去金屬光澤,導體連接點附近涂的色漆顏色加深等。
2.4 對接地引下線的運行維護
(1)加強日常外觀檢查,若有細微銹蝕必須及早刷漆。
(2)從接地引下線地面以下30cm起至地面以上50cm范圍,按安全設施規范化管理要求,在接地線表面涂以15~100mm寬度相等的黃綠間隔條紋漆,進一步增強防銹強度。
(3)按規程要求,采用測量接地引下線與接地網(或相鄰設備)之間的直流電阻值來檢查其連接情況。在現場測量中,由于地中存在自然電場和人工電場的干擾,只有加大電流才能消除干擾,因此推薦直流伏安法,并建議所加電流在10A左右。
(4)要特別注意繼電保護二次接線盒接地或控制箱外殼接地的引下線連接完整可靠。
(5)在中性點不接地的配網中,電纜頭的接地線必須經過零序CT的鐵芯內部。一旦接錯,運行人員就無法得到該電纜接地的信號,可能引起故障延續和擴大,甚至發生電氣火災。
3 小結
電力系統走向市場只是時間的問題,更多的人認識到投資要求更合理的回報,降低能耗也就成為提高經濟效益的關鍵點。對變電設備進行檢修時降低能耗的合理優化方法之一,變電檢修方式的變革主要是降低檢修費用,防止強迫限電所造成的巨大經濟損失,保證運行的設備能夠在更安全平穩的環境下運行,提高變電設備的使用壽命。
【參考文獻】
作者:熊鷹 單位:長沙理工大學資源環境系
本研究根據相關文獻[3,10-15]中對中國生態足跡的計算取值,草地為0.19,林地為0.91,水域為1。同時,根據世界與發展委員會(WCED)報告《我們共同的未來》指出,生物并非人類所獨有,人類應將生物生產土地面積的12%用于生物多樣性的保護[2]。因此,在計算生態承載力時,應從總數中扣除這一部分。人均生態承載力計算公式為:(表略)式中:EC為區域總生態承載力(hm2),N為人口數。ec為人均生態承載力(hm2人-1),aj為人均生物生產面積,rj為均衡因子,yj為產量因子,j為土地類型(j=1,2,3,…)。生態赤字(盈余)生態足跡對可持續性的衡量,主要依據生態足跡和生態承載力差值。當區域內EF>EC時,將出現生態赤字,其大小等于生態承載力減去生態足跡。生態赤字表明該地區人類對自然資源的消耗超過了生態承載力,生態安全受到脅迫,區域的發展模式處于相對不可持續狀態。當區域內EF≤EC時,則產生生態盈余,表明該區域自然生態資源可以滿足人類對資源的需求,地區內自然生態資源在一定的保護措施下可以得到增加,使得生態承載力供給擴大,區域生態系統處于安全狀態,自然生態資源發展以及該區域的生產和消費模式具有相對可持續性。生態赤字/盈余的計算公式為:ED=EFEC=N(efec)(3)生態足跡的動態變化1998—2006年湖南省人均生態足跡在1.2441~1.6377hm2之間變化,總體呈現逐年遞增趨勢,在此期間人均生態足跡增加了0.3936hm2,增幅達31.64%。但在變化的幅度上有差異,1998—2002年間年均增長率為4.46%,2003—2006年年均增長率降低到2.85%。而在此期間,生態承載力則呈現下降態勢,由1998年的0.4819hm2減少為2006年的0.4556hm2,期間共減少了0.0263hm2,年均減少率達5.46%。將各年的生態足跡與對應年份的人均生態承載力進行比較可以看出,1998—2006年湖南省均處于生態赤字狀態,人均生態赤字最高達到1.1821hm2,最低為0.7621hm2。因此,在此期間在省域尺度上,湖南省的人均生態足跡呈持續增長趨勢,人均生態承載力一直在減少,從而造成其生態赤字一直增加。湖南省生態赤字逐年提高也反映出,生態足跡與生態承載力之間的矛盾加劇,生態環境處于不安全狀態。1998—2006年間逐年增加,從需求結構上看,草地、耕地是構成湖南省人均生態足跡的主要組成部分,分別占人均生態足跡的30.11%~37.34%,29.83%~33.53%。其次,是化石能源地(17.60%~22.85%)、水域(9.32%~11.27%),林地(3.63%~4.79%)以及建筑用地(0.15%~0.19%)。
生態足跡的供需結構為各項資源人均供應量與需求量在不同年份的對比關系。研究期間,林地和建筑用地的供給量大于需求量,表現為盈余;耕地、水域、草地和化石燃料的需求量均超過了供給量,表現為赤字,尤其是化石燃料用地,湖南省該類生產面積幾乎為零。從供給結構上看,耕地是構成湖南省人均生態承載力的主要組成部分,占人均生態承載力的51.02%~53.23%。但1998—2006年,耕地供需一直呈赤字狀態,究其原因,一方面是退耕還林(湖)的影響;另一方面是由于區域人口的增多和城市化進程的推進,很多耕地同時也被開發出來作為建筑用地,從圖3(d)建筑用地供給量逐年增加的趨勢亦可以體現。值得注意的是,2002年后通過加強土地整理以及大力實施耕地占補平衡措施,從而使耕地赤字的增長幅度有所降低。1998—2002年耕地赤字的增長率為5.74%,2003—2006年減少為2.75%。在不同資源人均生態承載力結構(供給結構)中,其他組分所占人均生態承載力比重的由大到小順序依次為林地(33.41%~34.47%),水域(11.32%~13.28%),建筑用地(1.10%~1.59%),草地(0.0286%~0.0295%),能源用地。由圖3(e)可以看出,1998—2006年湖南省林地的人均生態足跡需求量呈波動變化,供給量呈逐年減小趨勢。從實際情況看,湖南省具有較豐富的森林資源,特別是近年來通過加大林業生態建設,使林地面積得到了一定程度的增加,目前森林覆蓋率為52.44%,居全國前列,但供給量卻逐年減小,其主要原因在于湖南省人口增長的速度超過了林地增長的速度,從而導致人均供給量呈現降低態勢。因此,在大力做好生態林業建設,保護好現有的森林資源的同時,有效控制人口增長也是重要的工作。湖南省水域的需求量為0.1360~0.1722hm2,是供給量的0.19~2.65倍。需要說明的是,湖南省草地的供給量為0.000149~0.000157hm2,而需求量為0.4412~0.5786hm2,赤字相差較大。究其原因在于,湖南省豬肉產量較高,而實際上有大部分豬肉銷往外地,因這部分貿易數據較難獲得,因此未將該部分扣除,導致其供需赤字結果有所偏大。建筑用地的需求量逐年增加,其中1998—2006年增加51.36%。盡管在此期間湖南省建筑用地供給大于需求,但計算時采用中國平均值[3],而實際上湖南省人均用地面積小于全國平均值,因此建筑用地供給量較實際情況有所偏高。萬元GDP生態足跡與資源利用效率生態足跡指標衡量的是在一定經濟技術水平下,一定人口或每個人消耗所占用的生物生產性土地面積的大小,從而判斷其對自然生態環境造成的影響[12]。區域國民經濟活動萬元GDP生態足跡需求可以從一定程度上反映區域生物資源的利用效率以及經濟效益[16-17]。為了進一步衡量湖南省1998—2006年的資源利用效率,計算了萬元GDP的生態足跡需求(圖4)。萬元GDP的生態足跡越大,則單位面積的生物生產性土地的產出就越低,區域資源的利用效率就越低;反之,區域資源的利用效率就越高。由圖4可看出,湖南省1998—2006年萬元GDP的生態足跡一直呈現下降趨勢,從1998年的3.02089hm2萬元-1下降到2006年的1.95443hm2萬元-1。總體來看,在此期間湖南省的資源利用效率呈上升趨勢,這體現了科學技術應用于生產中,提高了資源利用效率,減少了資源的浪費。另外,科學的管理對資源利用效率的提高也有很大作用。但整體水平仍要落后于發達地區,甚至是全國平均水平(我國萬元GDP的生態足跡為2.037hm2萬元-1,高于世界發達國家的平均水平[1])。說明湖南省單位面積的生物生產性土地的產出、資源利用效率仍不高。1998—2006年湖南省人均生態足跡、人均GDP基本是逐年增長的,而萬元GDP的生態足跡變化趨勢剛好相反,基本呈逐年下降趨勢。用SPSS12.0應用軟件對相關數據進行處理,發現人均生態足跡與人均GDP成明顯的正相關關系,相關系數為0.9437,這說明資源投入的增大是實現湖南省1998—2006年經濟不斷發展的一個主要原因。人均GDP、人均生態足跡與萬元GDP的生態足跡均成明顯的負相關關系,相關系數分別為-0.9768、-0.9607(在0.01的水平上顯著),說明在此期間一方面湖南省經濟的不斷發展促進了居民生活水平的提高,相應的人均資源消耗量逐漸增大,但是另一方面高新技術投入的增大,提高了單位面積生物生產性土地的產出,即資源利用效率有所提高,一定程度上緩解了資源消耗增大對環境造成的壓力。可見,通過增大經濟發展中的技術含量來提高現存資源的利用效率,是提高一個地區、國家或全球可持續發展程度的有效途徑。
湖南省若要降低生態赤字加劇的趨勢,必須控制人口增長速度,提高資源的利用效率,提倡建立資源節約型社會,對土地利用進行科學管理、合理配置。另外,擴大區域間物質流通,從省外引進能源和稀缺性產品,可以減小本省土地生產壓力,對減緩本省生態赤字趨勢有一定作用。湖南省1998—2006年生態足跡計算的結果表明,湖南省生態足跡均為赤字。生態赤字的存在表明,區域人類的消費需求超過了自然系統的再生能力,人類的生產、生活強度超過了生態系統的承載能力,區域生態系統處于人類過度開發利用的壓力之下;生態赤字由1998年的0.762132hm2增加至2006年的1.1821hm2,說明該區域的生態足跡與生態承載力之間的矛盾加劇,生態環境正處于不安全狀態;同時,預測研究表明未來10年湖南省的生態足跡與生態承載力之間的矛盾仍將存在,生態赤字達1.2764hm2。分析目前造成生態赤字的主要原因是耕地、水域、草地和化石燃料供需間的尖銳矛盾,以及快速的工業化和城市化對能源和用地的高度需求。另外,湖南省人均生態足跡的供需結構存在嚴重不平衡:耕地、水域、草地和化石燃料的需求量均超過了供給量,表現為赤字,尤其是化石燃料用地,湖南省該類生產面積幾乎為零。從供給結構上看,耕地是構成湖南省人均生態承載力的主要組成部分,占人均生態承載力的51.02%~53.23%。針對湖南省自然資源豐富以及生態環境脆弱性的特點,提高資源利用率是緩解生態系統壓力的重要措施之一。從1998—2006年萬元GDP足跡需求的變化亦可以看出,該省已注意提高資源的利用效率。但值得說明的是,生態足跡僅是一種靜態性的指標,其計算結果結論具有瞬時性的特點,同時生態足跡模型計算結果只反映經濟決策對環境的影響,未涉及土地利用中其它的重要影響因素(如因城市化而擠占耕地,由污染、侵蝕等造成的土地退化情況等),因此其計算結果可能高估區域的生態狀況[11,18]。雖然生態足跡模型本身存在一些不足,但仍不失為定量評價可持續發展程度,定量分析區域社會經濟活動與生態承載力之間的差距的直觀研究方法與手段[19-21]。本文針對湖南省缺乏生態足跡與生態承載力動態研究不足的現狀,探討了近10年來的生態足跡動態規律,并預測該區可持續發展的趨勢,已期為區域的生態、環境規劃提供較為可靠的參考依據。
關鍵詞:變電所無人值班改造技術
常規設計的有人值班變電所要改造為無人值班的變電所,需要解決幾項關鍵技術。
1無人值班變電所改造的主要內容
常規變電所改造為無人值班變電所運行,首先要對一、二次設備進行改造,使之適應無人值班運行要求。
1.1一次設備主要改造及技術要求
①斷路器的改造:主要要求是能實現遙控操作功能,并提供可靠的斷路器位置信號。對使用年久且性能不能滿足電網運行要求的6~35kV油斷路器動作要求,應以性能好、可靠性高、維護量小的無油設備(如真空斷路器或SF<sub>6</sub>斷路器)來代替。斷路器輔助觸點改造為雙輔助觸點接線以防信號誤發。
②高壓開關柜的改造:完善機械防止誤操作措施;完善柜間距離,要求隔離物起絕緣支撐作用,要具有良好的阻燃性能;加強母線導體間、相對地間絕緣水平;改造高壓開關柜中的電流互感器,使之達到高壓開關柜使用工況絕緣水平、峰值和短時耐受電流、短時持續時間的要求。
③過電壓保護設備的改造:如對變電所6~35kV中性點加裝自動跟蹤、自動調諧的消弧線圈;為減少變電所的運行維護工作量,降低殘壓,防止避雷器的爆炸,變電所6~35kV避雷器宜更換為無間隙金屬氧化物避雷器(MOA)。
④主變壓器有關輔助元件的改造:改造中性點隔離開關及其操作機構,能實現遙控操作;對有載調壓分接開關實現當地和遠方遙調操作;實現主變溫度遠方測量等。
1.2二次設備改造內容及要求
控制回路的改造要能適應無人值班需要,主要有以下要求:
①斷路器控制回路改造后,要簡單、可靠、無迂回接線。
②斷路器控制回路斷線、失去控制電源時應實現遠方報警,并保留控制回路故障信號。
③保護回路單獨設有熔斷器的變電所,保護回路直流消失后,能遠方報警。
④重合閘裝置要實現自動投退,在遙控和當地操作合閘后,重合閘電源應自動投入,重合閘放電回路自動斷開。在遙控和當地操作跳閘后,自動退出重合閘電源,同時重合閘裝置自動放電。根據需要實現重合閘后加速和一次重合閘。
⑤低頻減負荷裝置或其它系統穩定措施裝置動作跳閘時,應自動閉鎖重合閘。
⑥取消斷路器位置信號燈的不對應閃光功能,信號燈具改為發光二極管等節能型燈具。
⑦加裝遙控與就地跳、合閘閉鎖回路。
⑧中央信號裝置有關回路作相應改造。
2二次設備改造方案的選擇及確定
對常規變電所進行無人值班改造,總的指導思想是"安全、可靠、實用、經濟"。二次設備改造任務重,改造難度大,需要對一些關鍵技術進行探討,尋找恰當的解決方法。下面介紹幾種典型的二次設備改造方案。
2.1斷路器的控制與繼電保護合一的改造方案
改造時保留有全部保護設備,取消控制屏(集中控制臺,集中控制柜),將斷路器控制回路、控制設備安裝到保護屏適當備用位置。這種方案將會取消控制屏上的全部光字牌信號、測量儀表和音響信號。為滿足當地操作及改造過渡期內變電所運行操作人員對設備狀態的監視要求,增設一套RTU當地工作站及顯示設備。在顯示器上顯示有關一次接線圖,測量信息,事故及預告信息。采用這種改造方案,可以簡化二次回路接線,減少大量控制電纜,減少回路中的觸點,提高二次設備的運行可靠性。這種改造方案適合于由弱電控制,集控臺、集控柜等多臺設備組合的控制回路改造。
變電所改造一般采用常規的RTU裝置。變電所無RTU裝置的可采用性能較好的分布式分散安裝的RTU遙測交流采樣,各RTU之間通信連接。變電所已有RTU裝置的,在原裝置中擴大功能,增加RTU容量以滿足無人值班改造信息量的要求。
2.2只改造二次回路接線方案
這種改造方案保護設備、控制設備全部利用。在改造中根據無人值班變電所的技術要求,改造二次回路中的部分接線,如斷路器控制接線改接,重合閘接線改接,以及信號改接等;增加和更換部分繼電器,使其具備無人值班變電所的技術要求。這種方案,改造量最少,二次回路變動量小,是采用電磁式繼電器保護變電所的最方便、最經濟的改造方案。變電所的RTU裝置采用常規遠動設備。
2.3二次保護設備全部更新的改造方案
對于運行年限較長的變電所,在方案設計時可根據無人值班改造的技術要求,全部更新變電所二次及保護設備,采用目前國內較先進的綜合自動化裝置。這種改造方案投資較大,一般只適用于變電所相對陳舊,原有的二次回路已達不到安全要求的情況。
3實現遠方監控
3.1繼電器的更新
根據傳統變電所無人值班改造的實際情況,也為確保"四遙"功能的實現,改造中要將保護及自動裝置中的電流、電壓、時間、信號、重合閘等電磁型繼電器全部更新為靜態繼電器。由集成電路構成的靜態繼電器與原電磁型繼電器相比具有整定直觀、功耗低、動作迅速、精度高等優點,而且電流、電壓繼電器增加了直流輔助電源,可以通過電源監視燈對繼電器的正常運行進行監視,從而大大提高了保護的可靠性與速動性。特別是信號繼電器既有電保持,又有磁保持,信號記憶可靠,還增加了多組動合觸點和電動復歸圈。保證了"遙信"功能及信號繼電器遙控復歸的實現。
3.2遠控和就地操作轉換
變電所實現無人值班,要方便設備檢修和事故現場的緊急處理,就必須要實現遠控及就地控制兩種方式操作,因此要拆除原有的KK控制開關,在回路中增加具備"遠控"和"就地"轉換功能的QK切換開關,在正常情況下,無人值班變電所所有運行或備用狀態的斷路器,必須置于"遠控"位置,由監控中心值班員進行遠控。設備檢修時,需要將停電設備置?quot;就地"位置,并按照調度命令進行紅綠燈附帶的分合閘按鈕就地操作斷路器。設備檢修結束送電后,操作運行人員必須將"就地、遠控"切換開關置于"遠控"位置。
4跳、合閘回路的監視問題
大家知道,紅綠信號等除反映斷路器的實際位置以外,還擔負著監視跳合閘回路是否正常的任務,雖然變電所內可以通過紅綠燈來實現跳合閘回路的監視,但卻無法從遠方進行監視,為此在控制回路中加裝了跳閘位置繼電器TWJ和合閘位置繼電器HWJ,只要HWJ及TWJ的兩副常閉觸點同時閉合,就說明跳閘回路有問題,需要到現場檢修。
5信號的遙信問題
常規變電所要進行無人值班改造,則原理通過中央信號及光子牌反應的各類預告信號就必須要具備遙信功能。同時,繼電器動作以后,必須能夠在監控中心進行遙控復歸。因此,信號繼電器的遙信問題以及信號繼電器的復歸問題也就成為突出的關鍵問題,在改造中應當加以重視。
5.1遙信的實現
變電所原中央信號解除以后,為正確反映所內所有異常及事故信號,就必須將上述信號通過繼電器觸點提供給遠動遙信裝置以實現遙信功能。按照無人值班的要求在反映具體保護動作事件的同時,變電所任何一套保護裝置動作及異常都要啟動變電所的遙信事故總信號,以提醒監控人員及時處理。針對這一要求,將信號繼電器全部更換為帶有電動復歸線圈及多組動合觸點的靜態集成繼電器。每只信號繼電器單獨提供一對空觸點以反映具體保護動作事件,另外每只繼電器都提供一對空觸點并將這些空觸點并聯在一起以反映事故總信號。斷路器的實際運行位置采用開關的輔助觸點來反映。
5.2信號繼電器的復歸
信號繼電器更換為靜態繼電器以后,其內部帶有電動復歸線圈。這樣既可以通過信號繼電器上的復歸按鈕就地復歸,又可以通過將所有信號繼電器的電壓復歸線圈并聯后與監控屏遙控執行屏上信號復歸繼電器的常開觸點串聯起來,實現全站信號的遙控總復歸。使得無人值班變電所的信號復歸問題得以解決。
6環境控制問題
對于無人值班變電所,身處遠方的調度人員總希望能看一看變電所現場會有什么動靜,例如起火、防盜、漏氣等,這些"四遙"功能就不能幫助我們解決。而現代的圖像處理技術、數字信號遠傳技術已使現場"遙視"成為可能。遙視是指通過變電所現場的諸攝像機將現場的景象視頻信號匯集到多媒體計算機中,將視頻信號轉換成數字信號,再經過壓縮處理,即可將一幀一幀的圖像經過調制解調器或網卡通過各類通道(普通電話線、微波、擴頻、光纜等)送往任意遠的調度中心,經過解調、解壓即可重現變電所現場景象。遙視不僅能在調度中心觀看到現場的實景,而且還應具備警戒甚至必要時能啟動安全設施的功能,如啟動消防系統、排水系統、以音響警告非法闖入者等。現在,圖像信息數字化是圖像信息智能化就變得較為容易,例如我們可以讓遙視系統中的任一個或任幾個攝像機在某個時段設定為監視方式,即監視有人活動的場景。而在另一段(例如值守人員下班,現場無人)設定為警戒方式。此時設在現場的監控微機就進入警戒程序。即不斷比較每一個攝像機攝取的相鄰兩幀圖像是否有變化,若無變化就表示現場無事,若某一時刻突然發生變化,這就意味著現場闖入了不速之客,或是冒煙、冒氣或是起火了。此時計算機立即存盤(錄象),并向調度中心報警,傳送現場圖像。調度中心也同時進行錄象,并標定時間。