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纳米硅溶胶系列产品生产技术转让

  • 专利类型:非专利类型
  • 来 源:个人
  • 所 在 地:广东佛山
  • 行 业:化学化工-化工生产,化学化工-专用化学,新型材料-纳米及超细材料
  • 价格:           
  • 技术成熟度:可以量产
  • 最近更新:3939-92-97 08:92:33
  • 应用领域:航空航天,建筑业,新材料,电子信息
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项目简介

                                        
  一、硅溶胶项目产品技术简介:

  硅溶胶,又名硅酸溶胶,或二氧化硅水溶胶,是二氧化硅多分子聚合而成的胶体水溶液,分子式为SiO2。是多用途的无机硅材料。作为一种无机硅精细化工产品,应用于化工、耐火材料、精密抛光材料、精密铸造、催化剂、纺织、造纸、纤维业、涂料业、制药业、电子等工业领域。随着科技的发展及节能环保的需要,硅溶胶的用途将越来越宽。

  目前全球硅溶胶的市场需求约为400万吨/年,主要集中于欧美等发达国家,中国国内市场需求量也在逐步扩张,2018年全年国内硅溶胶的市场消费量已经突破50万吨/年,在各个行业有着比较大的需求。

  二 、硅溶胶的生产方法、产品特点

  硅溶胶是很多行业工业生产过程中一种重要的添加剂之一,被称为“工业味精”,研制历史悠久,细分的种类也很多。根据性能特点,其分为酸性硅溶胶与碱性硅溶胶,胶粒的大小不同,性质、用途也不一样。

  当前硅溶胶的主要的生产工艺有单质硅一步水解法和离子交换法两种,基础原料分别为工业硅粉和工业硅酸钠。

  1.单质硅一水解法生产工艺比较简单,目前在国内已被普遍使用。该法采用工业纯硅粉为原料,在催化剂的作用下,经加热直接溶解在去离子水介质中,并在保温适当时间后,再经过滤、浓缩而成的。产出的硅溶胶杂质含量少、纯度高,而且其SiO2胶粒质量致密、颗粒均匀,用于熔模精密铸造工艺,所制型壳的高温特性好,性能优于其他类型的硅溶胶产品。生产过程废水排放量少,环境污染低,是一种环保而工艺比较简单的生产工艺。

  2.离子交换法又称粒子增长法,该工艺以工业硅酸钠(又称泡花碱/水玻璃)为原料,经过离子交换、稳定、晶种制备、粒子增长反应、浓缩、纯化等步骤而制造出硅溶胶产品。该法生产过程的浓缩、离子交换树脂再生等工序产生的废水量比较大,配备相应的成套废水处理设备进行处理回用,可以基本达到少排放或零排放,减少环境污染。(我们的合作伙伴生产零排放废水成套设备)。

  硅溶胶是二氧化硅微粒均匀溶解于水中的胶体,根据加工方法的不同,胶体呈现淡蓝色,天蓝色或者乳白色的外观,其粒径极小,一般为7-40nm之间,分散性和渗透性能好,能耐高温,与涂料骨料混合不改变被覆盖物的本色,憎油性强。

  硅溶胶具有如下特性:

  1.硅溶胶具有较大的吸附性:硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构空隙,在一定条件下对无机物及有机物具有一定的吸附作用;

  2.硅溶胶具有较大的比表面积:一般为:150-300m2/g

  3.硅溶胶具有较好的粘结性:因其胶团尺寸均匀,在10-20m/u左右,自身风干即产生一定的粘结强度,但强度较小,如果将硅溶胶加入到某种纤维或粒状材料中,然后干燥固化即可成为坚固的凝胶结构.会产生较大的粘结性。(一般为46.7kg/cm2);

  4.硅溶胶具有良好的耐温性:一般可耐1600℃左右的高温.

  5.硅溶胶具有较好的亲水性和较强的憎油性:可以用蒸馏水或去离子纯水稀释至任意浓度,而且随稀释度的增加而稳定性增强;当加入到有机物或多种金属离子中,又可以产生憎油性;

  6.此外,硅溶胶具有高度的分散性、较好的耐磨性和良好的透光性等,因此可以做良好的分散剂、防腐剂、絮凝剂。

  三﹑硅溶胶产品应用领域及市场前景分析

  硅溶胶具有较好的耐磨、耐水洗、耐气候变化、阻燃、隔热、抗污、防腐蚀,以及较大的比表面积(250-300m2/g),良好的电绝缘性、吸附性,应用于石油化工新型催化剂、吸附剂的载体,是硅钢片涂料、防水、防火环保涂料、薄膜喷涂防水、防雾剂的优良膜剂,也是生产固体硅胶、有色硅胶的基础原料。在纺织、印染、造纸、自来水净化、感光材料、耐?火纤维、耐火材料等领域大量应用。

  具体有如下用途:

  1. 硅溶胶以它优良的粘结性,无毒性,用于薄壳精密铸造行业及航空材料的型壳制作工序,所制型壳表面光滑、强度大,粘结强度高、脱壳残留低、透气性好、胶粒均匀致密,结晶细化度高,耐高温、抗变形。最适合配置精密铸造面,背层膜壳涂料作粘结剂。用硅溶胶取代传统的水玻璃或硅酸乙酯水解液作粘结剂,提高了铸件质量,尺寸精确度高,铸件光洁度好,降低了生产成本,改善操作环境,成为熔模铸造的良好粘结剂。

  2. 用作各种耐火材料粘结剂,具有粘结力强、耐高温(1500°C-1600°C), 等特点。

  3. 用于涂料工业,能够使涂料牢固,又能抗污防尘、耐老化、防火等功能。具有抗污防尘、耐老化、耐水,防火,耐污,耐高温,涂膜硬度大,色泽鲜艳,不褪色等优点.还可以应用于耐酸,耐碱,防火涂料和远红外线辐射涂料;

  4. 用于薄壳精密铸造业:可使壳型强度大、铸造光洁度高。作为铸模的耐高温涂料,可以使涂层具有较好的耐热性,减少高温下熔融金属对模具的损耗,并有助于脱模.用其造型比水玻璃造型质量好,代替硅酸乙酯造型可降低成本和改善操作条件。

  5. 硅溶胶有较高的比表面积,可用于催化剂制造及催化剂载体。

  6. 应用于造纸工业,作为感光纸的处理剂,玻璃纸的防粘剂、照相用纸前处理剂、水泥袋防滑剂,其他办公用纸经处理后,可以提高打印效果,使显色更加鲜明。

  7. 应用于纺织业:可以用做轻纺上浆助剂,它与油剂并用,处理羊毛、兔毛的可纺性,减少断头,防止飞花,提高成品率,增加经济效益。在织物染色中使用,因具有粘结性,可以形成优良的保护液,增加染色的附着力等等;

  8. 用作矽钢片处理剂、显像管分散剂、地板蜡抗滑剂。

  9.应用于催化剂:在催化剂的生产中,在一定的条件下,作为载体来加速催化速度,以提高生产效率。

  10.在石油化工方面的应用:在芳腈类生产中以硅胶单体为催化剂,对提高芳腈回收率开辟了一个新的途径.在石油工业中,用硅溶胶做粘结剂和催化剂。

  11.在精密抛光方面的应用:硅溶胶里的纳米二氧化硅粒子是非常好的研磨剂,其粒径、粒子形态、粒径分布、浓度、pH和杂质含量会直接影响抛光材料表面去除率和表面粗糙度或波纹度之间的平衡,进而影响材料表面的抛光质量。硅溶胶广泛用于多种材料表面的平坦化抛光,如电子产品的金属外壳、手机摄像头玻璃、Home键、计算机硬盘盘片、硅晶片、蓝宝石晶面等表面的精密抛光加工。

  由于硅溶胶在工业领域有如此之多的应用,客户对于各种品类的硅溶胶的需求是比较大的,因此普通和精细化的硅溶胶产品有着比较大的市场需求。

  四、硅溶胶项目产业化技术经济效益分析

  以一条生产线为例,年产量为3000吨计,普通产品成本在1500-1600元/吨,每吨市场售价在2300-2600元之间不等,每吨产品毛利润在800-1000元,则年净利润约在240-280万元,如果营销渠道畅通的话,加大实际产量,一条线每天可产10吨以上的胶,按目前市场行情,如果销售好,利润相当可观。一些好品质精细化的硅溶胶价格更优,利润更加可观。

  五、硅溶胶项目产业化生产条件

  1﹑厂房设备:需要300-500平方厂房及仓库,水电齐备,电源380伏,总功率30-50千瓦。

  2﹑设备及投资:日产量5吨反应釜过滤机纯水机等主要设备投资约10万左右(增加产量适当增大投资);流动资金看市场销售量;生产工人:一班需2-3人,可日产硅溶胶5-10吨,工人文化程度不限;

  六、硅溶胶项目环保评估分析

  硅溶胶生产用的原材料都是无毒的常见化工原料,生产过程无废气、废渣排放,生产过程产生的少量废水经过处理达标排放,不会对环境造成污染。如果配备相应的成套废水处理设备进行处理回用,可以基本达到零排放,从而减少环境污染。

  七、技术转让产品品种、流程及合作方式

  可供转让的硅溶胶系列产品:

  1、硅粉法普通碱性硅溶胶;     2、树脂法普通碱性硅溶胶;

  3、快干型硅溶胶;                  4、高纯度低钠大粒径硅溶胶;

  5、高纯低钠超细硅溶胶;        6、中性硅溶胶

  我们从上世纪90年代开始硅溶胶的生产,经过多年的摸索、改进,总结了一套成熟的硅溶胶生产技术,并随时对技术进行升级并产品系列化,保证该技术处于优先地位。现已对该技术进行第六次技术升级,单套设备日产量最高可达8-10吨,生产成本大幅降低。已成功转让多家生产厂家,受让企业生产正常,效益良好。积累了多年的丰富生产经验,如有需要,我们将竭诚为您服务。

  技术转让流程:

  1﹑一次性技术转让,签订技术转让合同;

  2﹑提供全套生产设备的工艺流程图,设备安装图,设备清单和原料生产厂家、施工规范,生产工艺、生产设备及原料采购表单等,并协助生产设备的制造安装,提供相应的技术服务;

  3﹑提供详细的生产工艺技术及配方,负责生产操作工艺技术的培训,指导生产工人试生产,直到生产出合格产品。可派工程师上门技术服务,指导生产出合格产品。

                                                 详细的项目可行性分析报告备索。

                        产品技术为规模生产成熟工艺技术,技术转让费来电商议。                                        

交易安全保障
1、确保每个项目方信息真实有效;
2、提供全程贴身服务,专业客服人员全程跟进对接环节;
3、提供专业的技术交易咨询服务,协助完成在线签约交易;
4、提供资金担保服务,确保买方资金安全;
5、提供交易订单存证数据,协助处理技术交易纠纷。

问答

  • 工业反渗透去离子纯水设备该怎样进行清洁?

    庄淑琴发布了该问题

    首先,用户需定期对工业反渗透去离子纯水设备中的反渗透装置进行大流量、低压力、低pH值的冲洗,这样有利于剥除附着在膜表面上的污垢,使得膜的性能得以保持,或当反渗透装置进水SDI突然升高超过5.5以上时,应进行低压冲洗,待SDI值调至合格后再开机。 其次,在正常运行条件下,反渗透膜也可能被无机物垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染,这些物质沉积在膜表面上会引起设备反渗透装置出水下降或脱盐率下降、压差升高,甚至对膜造成不可恢复的损伤,因此,为了恢复良好的出水和除盐性能,需要对膜进行化学清洗。 一般3~12个月清洗一次,如果每个月需清洗一次,这说明应该改善预处理系统,调整运行参数。如果1~3个月需要清洗一次,则需要提高设备的运行水平。 工业反渗透去离子纯水设备在实际应用中节约了大量的能源,为电镀、医院、学校以及企业事业单位工作提高了生产效率,节约了投入成本,是可持续发展道路上又一个较好的产品支撑。

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  • 塑料板材有哪些种类?

    林玉燕发布了该问题

    塑料板材的种类  1、硬质pvc建筑板材。 用途:产品是优等的热成型塑料,能替代部分不锈钢和其他耐腐蚀性合成材料。被广泛用于化工,石油,电镀,水净化处理设备,环保设备,矿山,医药,电子,通讯及装潢行业。  2、聚丙烯塑料板(pp塑料板) 用途:耐酸碱设备,环保设备,废水、废气排放设备用,洗涤塔,无尘室,半导体厂及其相关工业之设备,也是制造塑料水箱的首选材料,其中pp厚板材广泛用于冲压板,冲床垫板等。  3、聚乙烯塑料板(pe塑料板)。 用途:广泛用于化工,机械、化工,电力,服装、包装、食品等行业。广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、矿山细颗粒固体输送,以及油田、化工和邮电通讯等领域,特别在燃气输送上得到了普遍的应用。  4、abs塑料板。 用途:食品工业件、建筑模型、手板制作、成相电子工业部件、冰箱制冷工业、电子电器领域、制药工业等。

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  • 水性工业漆的优点和缺点分析

    蔡水时发布了该问题

    目前水性工业漆的使用范围是越来越广泛,因为是属于环保型涂料,所以深受消费者和经销商的喜爱和信赖,但是水性涂料也有不足之处,今天小编就来跟大家分享水性工业漆的优点和缺点分析。以下就是整理好的相关资料。水性工业漆的主要溶剂就是水,环保、节能、不会造成污染,在未来的涂料发展中,将会逐步代替溶剂涂料。水性工业漆主要采用先进的工艺配方、科学的设计方案。符合国内外绿色涂料的发展方向,在各行各业中都很受欢迎,特别是用在房屋装修中。水性工业漆通常分为水性防锈油漆,目前市场上最常见的有:丙烯酸类水性防锈漆、醇酸类防锈油漆、环氧类水性防锈油漆、氨基型水性防锈油漆、酚醛水性防锈油漆等几大类。 水性工业漆的优点: 1、环保:水性漆是以水作为溶剂的,在使用的过程中不会对人的身体造成伤害,也不会污染环境,负荷人们绿色生活理念。而且使用水最为溶剂大大的节省了资源。 2、适应性强,可以在任何环境下直接喷涂,而且附着力比较优越。 3、水性漆的涂装工具易清洗,不需要消耗大量的洗洁剂。 4、漆膜密度高,易修复。 5、有良好的配套性能,能和所有溶剂型涂料配套并被覆盖。 6、填充性好,不易燃烧,油漆附着力高。 水性工业漆的缺点: 1、在施工过程中对被喷涂物的表面要求特别高,如果表面清理不干净的话就会导致涂膜产生缩孔。 2、会腐蚀涂装设备,所以底材必须要使用不锈钢材料,但是不锈钢的性价比较高。 3、水性工业漆的热稳定性、耐水性能比较差,在使用的过程中会影响涂膜的性能。 4、水性工业漆中如果加入沸点高的助剂在烘烤时会产生油烟,影响涂膜表面外观。 5、水性漆的水的蒸发潜热大,漆膜干燥的时间比较慢。 6、在价格上面要比溶剂型涂料要贵。 以上就是笔者跟大家介绍的水性工业漆的优点和缺点,希望会对大家在使用水性工业漆的时候有所帮助。还有就是在选择工业漆品牌的时候要去正规厂家。

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  • 工业机器人在金属成型机床的四大应用

    陈明燕发布了该问题

    近几年来,机器人大热,汽车行业过去一直是机器人应用的最主要领域,但随着机器人应用的不断拓展,机器人得到广泛应用,尤其在金属成型机床的应用,下面小编带大家一起来看看机器人在金属成型机床的四大应用吧。汽车行业过去一直是机器人应用最主要领域,随着自动化需求的提升,工业机器人应用得到更大的拓展,除传统的焊接应用外,机器人在机床上下料、物料搬运码垛、打磨、喷涂、装配等领域也得到了广泛应用。金属成形机床是机床工具的重要组成部分,成形加工通常与高劳动强度,噪声污染,金属粉尘等联系在一起,有时处于温高湿甚至有污染的环境中,工作简单枯燥,企业招人困难。工业机器人与成形机床集成,不仅可以解决企业用人问题,同时也能提高加工效率和安全性,提升加工精度,具有很大的发展空间。数控折弯机集成应用机器人折弯集成应用主要有两种方式一是以折弯机为中心,机器人配置真空吸盘,磁力分张上料架、定位台、下料台、翻转架形成折弯单元。二是机器人与激光设备或数控转台冲床、工业机器人行走轴,板料传输线,定位台,真空吸盘抓手形成的板材柔性加工线。埃斯顿利用自己在机器人控制系统与机床数控系统的技术和平,实现无缝连接,开发折弯软件包,对折弯过程中机器人托料实现闭环控制。在不同折弯速度下,机器人实现自动匹配的完全跟踪,折弯软件包也使折弯示教时间从过去2-3天缩短到2-3小时。在开关柜、文件柜、电梯、防盗门等加工中得到很好应用。压力机冲压集成应用机器人与压力机冲压集成应用主要有两种方式。一是单台机器人冲压上下料:通过机器人将板料从拆垛台移送到定位台,定位后再移送到压力机模具中实施冲压,冲压结束后,通过机器人取料放入堆垛台,实现单台压力机机器人自动上下料。二是机器人冲压连线:通过多台机器人在多台压力机之间建立冲压连线。根据加工工件成形工艺要求,需要在多台压力机配合加工,整条生产线由拆垛机器人,上料机器人、压力机之间传输搬运机器人,尾线机器人组成。与直线坐标的机械手相比,采用工业机器人更有柔性,对模具没有等高要求,容易集成。埃斯顿利嘧灾餮沽机控制系统和机器人控制系统无缝连接,使机器人的动作和压力机达到最佳协调,利用现场总线,使整条生产线效率最大化,安全性更高。热模锻集成应用热模锻生产线通常由两台模锻压机组成,一台用于冲压,另一台用于切边。热模锻机器嗉成应用通常配置两台机器人,一台负责将中频炉处理后的高温物料移送给冲压成形模锻压机,另一台负责从冲压成形模锻压机取料后移送到另一台模锻压机进行切边。为防止高温冲压工件粘住模具,需要每次冲压后对模具进行石墨润滑,润滑可以由机器人完成,也可以采用专门机构实现嘤捎诙驮焓歉呶赂呤且又有石墨润滑带来的恶劣环境,特别要注意机器人的防护工作以及机器人本身抗热辐射能力,埃斯顿公司机器人4-5-6轴电机在机器人大臂和小臂连接处,具有自我远离热辐射的结构特点。在模锻压机安装电子凸轮控制系统,使模锻压机运行与机器人运行协调,提高加工效率,提升系统的安全性。焊接应用焊接是成形机床板材加工后道工序,机器人焊接有电阻焊和弧焊两种类型,焊接机器人应用占整个机器人应用的40%以上。弧焊应用是以机器人为核心,配置焊机、送丝机、焊枪、工装夹具等组成焊接工作站。埃斯顿可提供6kg、臂长为1400、1600和2000mm的专用弧焊机器人工作站。电阻焊应用是以机器人为核心,配置点焊枪、焊接控制器、水气单元、管线包、工装夹具等组成点焊工作站。埃斯顿可提供220kg、臂长2600mm的专用电阻焊机器人工作站。此外,埃斯顿自动化公司为焊接应用开发专用焊谷砑包,将焊接专家工艺参数库集成到机器人系统中,满足各种类型需要。机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表,智能化工业装备已经成为全球制造业升级转型的基础。工业机器人与数控机床集成应用,使智能制造与数字化车间、智能工厂从概念走向现实。

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  • 数控车间供电有缺陷怎么办?

    马进荣发布了该问题

    国内制造车间主要供电缺陷说到制造车间供电质量,传统上认为国内三相AC400V供电存在着“电压波动大”和“谐波严重”的问题,因此,这也是很多用户给NC设备前端安装稳压器的主要原因。但是,从目前实际来看,上述供电质量问题并不是目前CNC制造车间供电质量的主要问题,因此也不是影响CNC设备产生故障的主要原因。从大量CNC制造车间的现场实际供电监测情况来看(接入专业电网检测分析仪器在线24h不间断地监测一段时间),只要车间内没有大的电感设备(如高频感应式热处理备)、“电压波动”、“系统谐波”及“频率误差”等问题,一般还都是正常的或者说并不严重,并不是主要问题,而反映出来目前制造车间的三相AC400V供电系统的主要供电质量缺陷是“电压跌落”和“电压瞬变”。“电压跌落”也称为“电压骤降”、“压下跌”或者“电压凹陷”。其是指供电电压均方根值在短时间内突然下降到额定电压幅值的90%,甚至降到10%,典型持续时间为0.5~30个周波的一种现象。而“电压瞬变”则是在短时间内供电电压幅值发生瞬时变化,不一定是电压下降,还可能是电压超高,或单相变化或三相都变化且不均衡。发生“电压瞬变”时,不但变化的幅值大,且发生的频次也很高,有时一天能有数百次之多。“电压跌落”和“电压瞬变”与一般意义上的“电压波动”有很大的区别。一般所说的“电压波动”是指电压比较缓慢的变化(如数秒到数分钟不等)且三相换比较均衡,这种较为缓慢的电压变化可以用普通电压表进行测量,由于现代CNC系统和伺服驱动都设计有较宽的电压输入范围,所以这种缓慢但又是在范围内的变化实际上对CNC设备并无实质性的影响。而“电压跌落”和“电压瞬变”这两种供电缺陷实际上籆NC设备的影响却很大。它们都具有“幅值变化大,时间短促(数毫秒到数百毫秒),三相变化不均衡,可能伴随相位跳变”等特点,并且上述两种供电缺陷很难被察觉:由于时间非常短,人的感观无法觉察,而使用如万用表之类的一般测量仪器根本无法捕捉到,只有专用仪器才可以识别(见图1~图3)。图1 三相电压跌落的幅度图2 三相电压瞬变的幅度图3 一天内电压瞬变的次数而目前国内针对这两种供电缺陷的研究还非常缺乏,对于其产生机理的认识还停留在“雷击”和“输电线路短路故障”等,但实际在CNC制造车间频繁出现这些供电缺陷的同时并没有什么“雷击”或者“短路故障”发生。既然没有机理上的清晰认识≡蚋谈不上应用于制造车间层级的解决方案。而国内制造用户对此供电缺陷或者根本不知,或者不予理睬,或者给CNC设备前端大量安装稳压器,总体成本不菲。值得注意的是,在发达的工业化国家中,“电压跌落”和“电压瞬变”引起70%~90%的电能质量问题。据报道:在欧洲,由此引起的用户投诉占整个供电质量问题的80%以上,而由“谐波”引起的投诉不到20%。而就国内很多CNC制造车间供电的监测结果来看,正好也反映了这种趋势。这说明,随着国内工业化的进程,与发达国家一样,目前供电缺陷的实质性因素在国内很多场所已经发生了根本性的变化。电压跌落和瞬变对CNC设备的影响从实际监测结果来看,电压跌落的幅值有时候是非常大的,例如:在某次监测中发现标准相电压AC230V有时能跌落到只有20V左右,而电压瞬变则可能瞬间电压升得很高,例如标准电压AC230V有时能冲高到680V左右。值得庆幸的是,上述这样大幅度的变化往往时间很短,只有几个毫秒到十几个毫秒。但是一旦此类情况持续时间较长(如几十到数百毫秒),就会产生较大的影响。例如:数控系统的PCU或者NCU其实就是一台工业计算机,过一个交直电源和电网连接,其原理和普通PC类似,当输入电压下降到额定的70%以下并持续超过20ms,部分PC就很可能就无法工作,或者发生数据丢失或者出错,造成CNC系统的报警、数据丢失及RAM紊乱等情况。CNC机床普遍采用的交流伺服系统也会受到电跌落的影响。比较轻微的表现就是“跳闸”或者“电机速度波动”,会影响CNC加工零件表面质量。而如果由于电压非均匀跌落导致三相相位的跳变,则比较严重,甚至能引起伺服驱动电源部分的损坏。而电压瞬变则会瞬间产生超高的电压,虽然时间很短,但是频繁的超高压可能会造成元器件的损伤,造成元器件的提前损坏。更严重地也可能会产生三相相位的错乱,造成电源整流器件IGBT的损坏。大量实际案例说明此类问题有相当比例。车间配电系统的短路容量在配电设计里,“系统障级”(system faultlevel)是一个非常重要的配电设计指标,但在实际中发现,这个指标往往被忽视。“系统故障级”在国内一般被称为“短路功率”或者“短路容量(short-circuitpower)”,为避免引起歧义,以下以“短路容量”名词为准。表面上看,短路容量是配电系统开关保护器件(如熔断器等)选择的依据,并决定着其他连接设备的经济限度。但更深的含义是:短路容量直接影响着供电的质量,影响着供电缺陷的程度和频次,对于CNC机床的可靠运行来说非常重要。而现在普遍对于这一点是认识不足的。从供电专业角度讲,当一个电网足够大时,电压跌落、瞬变及谐波等供电缺陷就会自然消失。反之,如果电网容量太小,任何稍微大一__些负载的接入或断开就会比较明显地影响到系统整体的电压。这实际上就是电网越大越平稳的原因。同样地,对于桓龅脱古涞缦低忱此担系统较低的短路容量导致的配电系统中电压跌落和电压瞬变这些供电缺陷比较多,也会伴随着电压波动、谐波等其他问题。“短路容量太小”实际上是目前CNC制造车间供电质量缺陷的主要原因。从安全的角度讲,短路容量比桓撸当发生接地短路故障时,由于短路电流较大,熔断器(或断路器)能尽快地熔断(断开),起到保护作用。而短路容量比较低则增加了断路器的反应时间,可能导致长时间过电流,增加了火灾的风险。短路容量较大带来的问题就是短路电流较大,对熔断器等保护器件设计要求提高,会患酉嘤Φ某杀尽由此看出,短路容量这个指标非常重要,需要从降低供电质量缺陷和降低短路电流冲击的两个不同的角度找到一个合理的平衡。一个车间配电系统的短路容量与母排电阻和电抗有关,但主要取决于变压器的特性灰话憷唇玻工厂内的架空线为AC10kV或者6kV,然后车间用降压变压器将其降低为AC400V供厂房内设备使用。如果一个厂房的配电全部来自于一个变压器,则有大致的公式可以估算车间配电系统的短路容量S k=变压器额定功率Pn÷变压器的短路阻抗Uk由此可知,短路容量和变压器的额定功率成正比,和变压器的短路阻抗成反比。同样的短路阻抗情况下,额定功率越大,短路容量越大;同样额定功率情况下,短路阻抗越小,短路容量越大。只要有足够的短路容量,在这个变压器所供电的配电系统中供电质量就基本有保证,反之则会出现较多的问题。而如果一个车间有若干个变压器供电,则需要每个变压器的短路容量都合适,否则那个不合适的变压器所供电的配电系统中的供电就有问题。所以,从开始配电设计就选择合适的供电变压器是最好、最根本的解决方案。给台CNC设备单独安装稳压器当然也是一个解决方案,但是由于设备数量多,并且稳压器成本要比同功率的变压器成本高得多,无疑总成本要高很多,并且这种办法依旧不能解决总母线上的供电缺陷问题。所以说,选择安装合适的总供电变压器而不再给每台CNC设备安装稳压器实际上成本更低效果更全面。需要指出的是:如果车间厂房刚开始时设备不多,但是随后不断增加新的设备,而超出了原来的配电设计能力,也需要继续增加变压器数量或者更换更大功率的变压器,以继续维持足够的短路容量。CNC制造车间变压器的选择一般地从传统意义上讲,配电变压器选择的依旧主要是考虑变压器的负荷率。但是CNC制造车间的变压器选择出发点首先是“尽量保证供电质量”。从保证供电质量出发,在不考虑其他负载的情况下,仅考虑CNC机床的交魉欧系统,则配电系统的短路容量应该是各CNC机床伺服电源模块额定功率总和的70倍以上,考虑“同时系数”,可以略有缩小,系数为0.73。例如:车间有20台CNC机床,全部是55kW的再生馈电式电源模块,则总电源模块功率是20×55=1 100(kW),则车间鞯缦低车淖钚《搪饭β剩篠k=1 100×70×0.73=56 210(kVA)。如果选择的变压器的短路阻抗为4%,则变压器的额定功率Pn=56 210×0.04=2 248(kVA)。如果考虑机床实际上还有少量其他一般性如液压泵、排屑器等负载(例如总计为300kW左右),总数增加到2500kVA左右。而车间变电所魈ū溲蛊饕话悴怀过1 250kVA,则此车间应该至少使用2台阻抗为4%的额定功率为1 250kVA的变压器平均分配供电。可见,对传统车间仅考虑负荷率的方法是不适合CNC制造车间的。对于CNC制造车间要把“考虑供电质量”作为首先要考虑的,对此应该有一个认识上的突破。变压器的短路阻抗从上述描述中可以知道,变压器的短路阻抗Uk(也称为“阻抗电压”或“短路电压”)实际上是一个非常关键的参数,但很多配电设计人员经常忽视这个指标的重要性短路阻抗Uk是一个非常重要的指标。Uk越大,电压压降和电压变化率越大,反映出来“电压跌落”和“电压瞬变”这些缺陷越多,供电质量越差,那么对CNC设备的影响就越明显,但是如果发生负载短路情况,变压器所承受的短路电流冲击也越小。反之,Uk越小,变压器输出电压压降和电压变化率越小,反映出来“电压跌落”和“电压瞬变”这些缺陷越少,供电质量越好,那么对CNC设备的影响就越小,但是如果发生负载短路情况,变压器所承受的短路电流冲击也越大。当然这只是理论可能性,实际上是,车间设备故障所引发的短路情况一般都影响不到变压器那里,前端若干级的断路器早就起到了保护作用。之所以说短路阻抗Uk非常重要,是因为其看似少量几个百分点的差别,但是造成系统短路功率差异数倍。例如:一个额定功率400kVA的变压器,Uk=4%时,Sk=10 000kVA;而如果当其Uk=8%时,Sk=5 000kVA,车间配电系统的短路功率相差一倍,带来的供电质量就有较大的差别。所以,看上去额定功率相同的变压器的实际使用效果不一定是相同的。既然短路阻抗Uk小一些比较好,为什么会在实际中有大量阻抗比较大的S压器在使用呢?变压器的阻抗本质上是漏磁通所生成,铁心尺寸越大,漏磁通越小,阻抗就越小,但是铁心尺寸越大变压器尺寸越大,成本就越高,占地面积也越大。因此,阻抗指标可能会被人为地放大以到达降低成本的目的。根据国家标准GB1094,车间供S最常用的1 250kVA规格以下的变压器的Uk范围是4%和5%。但是由于阻抗指标不被重视,现场经常可以看到标称阻抗已经大幅度超出此范围的变压器在使用,更有甚者,某些变压器铭牌上根本就没有此指标。真正的三相五线制如果配S系统的短路功率已经足够大,不再是问题,那么接下来就主要是接地的问题了。只要车间供电采用了三相五线制(TN-S)就肯定比用三相四线制(TN-C)好吗?从理论上来说当然如此,但是实际中却不是这样。大量的实践证明,采用TN-S和TN-C与CNC设备的各种电器故障并没有直接的关联。那又是怎么回事?问题的根源在于“有些所谓的三相五线制根本就不是真正的三相五线制”。在三相五线制“TN-S”的定义中:“T”表示电气装置的外露可导电部分直接接地,“N”表示电气装鞯耐饴犊傻嫉绮糠钟氲缭唇拥氐阌兄苯拥牡缙连接,而“S”表示中性线N和地线PE是分开的。车间的“电源接地点”就是车间变压器的中性点,而变压器中性点在变压器房间内肯定是有良好接地的。简单地一句话:只有和中性点可靠连接的PE才是真正的PE。对于三相五线制而言,CNC设备电柜一般只接入L1/L2/L3和PE而不接入N,如果PE和变压器中性点有直接可靠的连接,则L1/L2/L3的线电压是相对平衡和稳定的;而如果PE和变压器中性点并没有直接可靠的连接而只是通过大地导通,由于这种导通阻抗的不确定性,则L1/L2/L3的线电压就有可能出现超高的情况。一旦瞬时超过元器件耐压,绝缘气隙的设计要求,就会造成驱动电器元器件的损坏。换句话说,如果三相四线制的PEN做得比较好,不但和中性点有可靠的连接,接地电阻也很小,则三相四线制也可以保证CNC设备良好地运行。GB14050《系统接地的型式及安全技术要求》规定了正确的TN-S接线方法,如图4所示。可见,PE和N虽然在布线过程中是分开的,但是最终在变压器中性点处是连接在一起的(也就是说“有直接的电气连接”),并且在此做了可靠的接地。而IEC61000标准的图片则更为清晰地显示了这一点(见图5):它不但指出了PE和N最终在变压器中娴懔接在一起,而且PE在布线过程中还要多次做重复接地,以降低接地电阻并更为安全。图4 GB14050中规定的TN-S接线图图5 真假TN-S实际中经常发现,用户在CNC车间供电设计时,将PE接地和变压器中性点接地分隔开,PE虽然也接地p例如在地沟中,或者在设备附近的地基泥土里),但是此接地和变压器中性点并不直接由金属导体连通(只是通过大地连通)。这种情况下,就会缺乏中性点的抑制平衡作用,L1/L2/L3线电压超高的概率大大增加,CNC设备故障也就随之上升。对此的对策就是:从车间配电设计阶段就弄清楚概念,做真正的三相五线制。并且,PE在布线过程中要多次做重复接地,既可以降低接地电阻,对操作人员来说也更为安全。结语对CNC制造车间配电设计的出发点应该是“减少供电缺陷”。而配电系统的“短路容量大小”和“接地质量是否良好”是保证供电质量的最根本因素,只要抓住了最根本的因素,CNC车间的供电质量就有保证,就可以大幅度减少由于供电缺陷引起的CNC设备故障。

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