2018年9月电工技术学报Vol.33 No. 17 第33卷第17期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Sep. 2018 DOI：10.19595/https://www.doczj.com/doc/5c17630706.html,ki.1000-6753.tces.171123
电磁斥力机构的参数匹配与优化设计
温伟杰1李斌1李博通1黄瑜珑2贾懿妮3
（1. 智能电网教育部重点实验室（天津大学）天津 300072
2. 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室（清华大学电机系）北京 100084
3. 国网北京市电力公司北京 100031）
摘要基于电磁斥力机构的快速开关是直流断路器中的关键设备，其操动速度直接决定了直流断路器的动作时间。该文针对电磁斥力机构的参数匹配特性和优化设计方法展开研究。首先，
通过将金属盘等效为单匝线圈对电磁斥力机构的仿真模型进行了简化；搭建了40.5 kV快速真空
开关样机，基于样机试验验证了仿真模型的有效性。然后，基于简化后的仿真模型，将影响电磁
斥力机构操动特性的多个变量凝练为3个与操动特性直接相关的特征参量，得到了电磁斥力机构
的参数匹配规律并从解析角度给出了解释。最后，基于参数匹配规律，提出了电磁斥力机构参数
设计原则，进而得到了一种快速而有效的电磁斥力机构参数优化设计方法。在满足快速开关设计
要求的前提下，该设计方法可实现电磁力峰值最小和操动效率最高的综合优化目标，为快速开关
向高电压及快速性方向发展奠定了基础。
关键词：电磁斥力机构快速开关参数匹配优化设计
中图分类号：TM561
Parameters Matching and Optimal Design of the Electromagnetic
Repulsion Mechanism
Wen Weijie1 Li Bin1 Li Botong1 Huang Yulong2 Jia Yini3
（1. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education Tianjin University Tianjin 300072 China
2. State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipment
Department of Electrical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China
3. Beijing Electric Power Corporation Beijing 100031 China）
Abstract The ultra-fast mechanical switch driven by electromagnetic repulsion mechanism (ERM) is the key equipment in direct current circuit breaker (DCCB). This paper is focused on researches on the parameters matching of ERM and its optimal design. First, with the metal disk in ERM equivalent to a single-turn coil, the mathematical model of ERM based on equivalent circuit method is simplified.
Experiments on the 40.5 kV ultra-fast vacuum switch prototype developed in the Lab. have been carried out, and the test results have shown that the simplified mathematical model of ERM is efficient. Then, based on the simplified mathematical model, the parameters matching characteristics are studied, and three independent parameters that have direct effects on drive characteristics of ERM have been extracted. In the end, by taking the reliability and the cost of ERM into consideration, parameters matching rules of EMR have been proposed, and a novel fast and effective optimal design method of ERM is developed in this paper.
Keywords：Electromagnetic repulsion mechanism, fast switch, parameters matching, optimal design
中国博士后科学基金项目（2017M621071，2018T110198）和国家自然科学基金项目（51677126，51677095）资助。
收稿日期 2017-08-01 改稿日期 2018-04-25
万方数据
永磁操作机构与弹簧操作机构的区别！民熔电工！小白福利！必看！ 民熔永磁操动机构是一种用于高压真空断路器永磁保持,民熔电磁控制的操作机构,是一种全新的工作原理和结构。与传统操动机构相比较,具有主要部件少,是传统断路器操作机构零部件的7%,无需机械脱扣锁扣装置,故障点少,高可靠性,使用寿命长,其中民熔永磁操作机构寿命可达10万次以上,适于频繁操作及高可靠变电站等场所的应用。民熔永磁机构克服了传统弹簧机构和电磁机构的不足,同时通过永磁材料实现真空断路器分、合闸位置的保持及操作过程,从而达到高可靠性和频繁操作以及恶劣环境场所的稳定的操作。 主要性能特点: 1、提高真空断路器整体机械性能,使之能适应频繁开断和长寿命使用的要求,真空断路器的机械寿命高于10万次。 2、相比传统操动机构,无须机械脱、锁扣装置,零部件数量大为减少,工作时仅有一个运动部件,故障率极低,可实现少维护。 3、操动机构的性能与灭弧室开断、关合特性相吻合,延长真空灭弧室的使用寿命 4、采用高可靠的双稳态操作机构设计。通过分、合闸控制线圈产生的电磁力控制分、合闸操作,合闸和分闸位置均采用永磁保持。 5、永久磁材料与分闸、合闸控制线圈结合,解决了合闸时需要大功率能量的问题。手动分闸与电动分闸速度相同,能够可靠开断短路电流。
6、具有防跳功能,设计软连接和触头辅助压簧,解决了合闸弹跳问题。 7、采用智能化控制和液晶显示,能直观显示断路器各种工作状态。同时具有低电压拒合报警功能。 8、交直流储能操作,停电2后小时内可做一次分、合、分操作。 9、具有可靠的操作控制电路模块,可耐受雷击、电涌等严酷条件。永磁材料采用钕铁硼材料,其每一百年退磁为千分之0.510、该断路器具有免检修、少维护、无污染、无爆炸危险、噪音低等特点,并且适应频繁操作等苛刻的工作条件。
2018年9月电工技术学报Vol.33 No. 17 第33卷第17期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Sep. 2018 DOI：10.19595/https://www.doczj.com/doc/5c17630706.html,ki.1000-6753.tces.171123 电磁斥力机构的参数匹配与优化设计 温伟杰1李斌1李博通1黄瑜珑2贾懿妮3 （1. 智能电网教育部重点实验室（天津大学）天津 300072 2. 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室（清华大学电机系）北京 100084 3. 国网北京市电力公司北京 100031） 摘要基于电磁斥力机构的快速开关是直流断路器中的关键设备，其操动速度直接决定了直流断路器的动作时间。该文针对电磁斥力机构的参数匹配特性和优化设计方法展开研究。首先， 通过将金属盘等效为单匝线圈对电磁斥力机构的仿真模型进行了简化；搭建了40.5 kV快速真空 开关样机，基于样机试验验证了仿真模型的有效性。然后，基于简化后的仿真模型，将影响电磁 斥力机构操动特性的多个变量凝练为3个与操动特性直接相关的特征参量，得到了电磁斥力机构 的参数匹配规律并从解析角度给出了解释。最后，基于参数匹配规律，提出了电磁斥力机构参数 设计原则，进而得到了一种快速而有效的电磁斥力机构参数优化设计方法。在满足快速开关设计 要求的前提下，该设计方法可实现电磁力峰值最小和操动效率最高的综合优化目标，为快速开关 向高电压及快速性方向发展奠定了基础。 关键词：电磁斥力机构快速开关参数匹配优化设计 中图分类号：TM561 Parameters Matching and Optimal Design of the Electromagnetic Repulsion Mechanism Wen Weijie1 Li Bin1 Li Botong1 Huang Yulong2 Jia Yini3 （1. Key Laboratory of Smart Grid of Ministry of Education Tianjin University Tianjin 300072 China 2. State Key Laboratory of Control and Simulation of Power System and Generation Equipment Department of Electrical Engineering Tsinghua University Beijing 100084 China 3. Beijing Electric Power Corporation Beijing 100031 China） Abstract The ultra-fast mechanical switch driven by electromagnetic repulsion mechanism (ERM) is the key equipment in direct current circuit breaker (DCCB). This paper is focused on researches on the parameters matching of ERM and its optimal design. First, with the metal disk in ERM equivalent to a single-turn coil, the mathematical model of ERM based on equivalent circuit method is simplified. Experiments on the 40.5 kV ultra-fast vacuum switch prototype developed in the Lab. have been carried out, and the test results have shown that the simplified mathematical model of ERM is efficient. Then, based on the simplified mathematical model, the parameters matching characteristics are studied, and three independent parameters that have direct effects on drive characteristics of ERM have been extracted. In the end, by taking the reliability and the cost of ERM into consideration, parameters matching rules of EMR have been proposed, and a novel fast and effective optimal design method of ERM is developed in this paper. Keywords：Electromagnetic repulsion mechanism, fast switch, parameters matching, optimal design 中国博士后科学基金项目（2017M621071，2018T110198）和国家自然科学基金项目（51677126，51677095）资助。 收稿日期 2017-08-01 改稿日期 2018-04-25 万方数据
实验六 PID 控制系统参数优化设计 一．实验目的： 综合运用MATLAB 中SIMULINK 仿真工具进行复杂控制系统的综合设计与优化设计，综合检查学生的文献查阅、系统建模、程序设计与仿真的能力。 二．实验原理及预习内容： 1．控制系统优化设计： 所谓优化设计就是在所有可能的设计方案中寻找具有最优目标（或结果）的设计方法。控制系统的优化设计包括两方面的内容：一方面是控制系统参数的最优化问题，即在系统构成确定的情况下选择适当的参数，以使系统的某些性能达到最佳；另一方面是系统控制器结构的最优化问题，即在系统控制对象确定的情况下选择适当的控制规律，以使系统的某种性能达到最佳。 在工程上称为“寻优问题”。优化设计原理是“单纯形法”。MATLAB 中语句格式为：min ('')X f s =函数名，初值。 2．微分方程仿真应用：传染病动力学方程求解 三．实验内容： 1．PID 控制系统参数优化设计： 某过程控制系统如下图所示，试设计PID 调节器参数，使该系统动态性能达到最佳。（习题5-6） 1020.1156s s e s s -+++R e PID Y 2．微分方程仿真应用： 已知某一地区在有病菌传染下的描述三种类型人数变化的动态模型为 11212122232 3(0)620(0)10(0)70X X X X X X X X X X X X ααββ?=-=?=-=??==?
式中，X 1表示可能传染的人数；X 2表示已经得病的人数；X 3表示已经治愈的人数；0.0010.072αβ==；。试用仿真方法求未来20年内三种人人数的动态变化情况。 四．实验程序： 建立optm.m 文件： function ss=optm (x) global kp; global ki; global kd; global i; kp=x (1); ki=x (2); kd=x (3); i=i+1 [tt,xx,yy]=sim('optzwz',50,[]); yylong=length(yy); ss=yy(yylong); 建立tryopt.m 文件： global kp; global ki; global kd; global i; i=1; result=fminsearch('optm',[2 1 1]) 建立optzwz.mdl:
船舶螺旋桨螺距及拱度的优化设计研究 2010年6月11日 摘要 基于螺旋桨水动力性能的升力面理论预报程序，利用iSIGHT软件进行指定负荷分布形式下桨叶螺距及拱度的优化设计研究，并对设计结果进行粘流CFD计算验证。以某集装箱船螺旋桨为母型桨，保持其原有的径向负荷分布形式，指定不同的弦向负荷分布形式，采用上述方法进行螺距及拱度的优化设计（桨叶其它参数与母型桨相同）。CFD计算表明，通过指定适当的负荷弦向分布，可以在保证效率的同时使桨叶表面压力分布更加均匀，从而推迟桨叶空化。 关键词：船舶、舰船工程；螺旋桨；优化；设计；升力面理论；CFD 0引言 随着船舶向大型化、高速化发展，对螺旋桨的综合性能要求日益提高。现代船舶螺旋桨设计在追求高推进效率的同时，还必须在复杂的船尾流场中尽量推迟乃至避免空化的发生，从而降低螺旋桨诱发的船体振动及噪声。为了满足这些相互制约的要求，螺旋桨优化设计方法的研究日益受到船舶工程界的重视。 传统的螺旋桨设计方法分为图谱设计和理论设计两大类，前者无法直接用于适伴流及大侧斜桨的设计，后者可分为升力线、升力面及面元方法等，能够处理伴流及侧斜问题，但对负荷面分布形式的处理比较单一，应用也不够广泛。近年来，优化方法在螺旋桨设计中的应用研究开始出现，性能计算采用系列桨性能试验回归公式或升力面、CFD等数值方法，优化采用遗传算法、序列二次规划法、DOE方法等，优化目标包括推力、效率、激振力或其组合，但尚未形成比较成熟的体系，与工程应用的要求也有较大距离。 Benini开发了基于遗传算法的系列螺旋桨多目标优化方法，采用试验数据的回归公式计算敞水性能。以敞水效率和推力最大化为目标、Keller空泡限界公式为限制条件，对B
The Daily Operation Mode, It Includes All The Implementation Items, And Acts To Regulate Individual Actions, Regulate Or Limit All Their Behaviors, And Finally Simplify Management Process. 编订：XXXXXXXX 20XX年XX月XX日 电磁操作机构常见故障处 理简易版
电磁操作机构常见故障处理简易版 温馨提示：本操作规程文件应用在日常的规则或运作模式中，包含所有的执行事项，并作用于规范个体行动，规范或限制其所有行为，最终实现简化管理过程，提高管理效率。文档下载完成后可以直接编辑，请根据自己的需求进行套用。 目前，临汾供电分公司10kV断路器操作机构，以采用CD10电磁操作机构为主。电磁操作机构的优点是结构简单，零部件数量少(约为120个)。工作可靠，制造成本低，但其缺点是合闸线圈消耗的功率太大，操作机构的故障率也相对较高，且断路器操作机构时常出现突发性故障。为帮助运行人员掌握断路器操作机构故障的处理方法，下面将根据常用断路器操作机构故障的不同类型，对故障的原因进行分析，提出探讨性处理方案。 1机构拒绝合闸的故障现象分析
1.1电气回路故障 (1)首先应检查操作电源的电压值，如不符合，则应先调整，然后进行合闸。其一般故障分析如下： ·当控制开关的把手置于合闸，而信号灯不变化合不上闸，此时应认为在合闸回路没有电压，可能是由于合闸回路断线或保险熔断等原因所致。 ·绿灯熄灭后又重新点亮，可能是电压不足，以致操作机构未能将断路器的提升杆正常提起，或是操作机构机械部分有故障和调整不
零件参数的优化设计 摘 要 本文建立了一个非线性多变量优化模型。已知粒子分离器的参数y 由零件参数)72,1( =i x i 决定，参数i x 的容差等级决定了产品的成本。总费用就包括y 偏离y 0造成的损失和零件成本。问题是要寻找零件的标定值和容差等级的最佳搭配，使得批量生产中总费用最小。我们将问题的解决分成了两个步骤：1.预先给定容差等级组合，在确定容差等级的情况下，寻找最佳标定值。2.采用穷举法遍历所有容差等级组合，寻找最佳组合，使得在某个标定值下，总费用最小。在第二步中，由于容差等级组合固定为108种，所以只要在第一步的基础上，遍历所有容差等级组合即可。但是，这就要求，在第一步的求解中，需要一个最佳的模型使得求解效率尽可能的要高，只有这样才能尽量节省计算时间。经过对模型以及matlab 代码的综合优化，最终程序运行时间仅为3.995秒。最终计算出的各个零件的标定值为： i x ={0.0750,0.3750,0.1250,0.1200,1.2919,15.9904,0.5625}, 等级为：B B C C B B B d ,,,,,,= 一台粒子分离器的总费用为：421.7878元 与原结果相比较，总费用由3074.8（元/个）降低到421.7878（元/个），降幅为86.28%，结果是令人满意的。 为了检验结果的正确性，我们用计算机产生随机数的方式对模型的最优解进行模拟检验，模拟结果与模型求解的结果基本吻合。最后，我们还对模型进行了误差分析，给出了改进方向，使得模型更容易推广。
关键字：零件参数 非线性规划 期望 方差 一、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的３倍。 进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大；二是零件容差的大小决定了其制造成本，容差设计得越小，成本越高。 试通过如下的具体问题给出一般的零件参数设计方法。 粒子分离器某参数（记作y ）由7个零件的参数（记作x 1,x 2,...,x 7）决定，经验公式为： 7616 .1242 3 56 .02485 .01235136.0162.2142.174x x x x x x x x x x x Y ??? ? ????? ? ???????? ??--???? ? ??-????? ???=- y 的目标值（记作y 0）为1.50。当y 偏离y 0+0.1时，产品为次品，质量损失为1,000元；当y 偏离y 0+0.3时，产品为废品，损失为9,000元。 零件参数的标定值有一定的容许围；容差分为Ａ、Ｂ、Ｃ三个等级，用与标定值的相对值表示，Ａ等为+1%，Ｂ等为+5%，Ｃ等为+10%。7个零件参数标定值的容许围，及不同容差等级零件的成本（元）如下表（符号／表示无此等级零件）：
1 适用范围（户内柜体机械联锁操作机构） JS系列联锁操作机构，系户内柜体机械联锁操作机构，用于合、分操作的联锁装置。机构采用机械联锁方式控制各项操作程序，能满足开关柜的“五防”及其他多种功能的要求，适用于XGN-12等固定式开关柜的各种线路方案和结构形式，可操作各种隔离开关，接地开关和负荷开关，并能与断路器、前后柜门锁、电磁（程序）锁及辅助开关联锁联动，可实现防误保护系统；是一种较先进，合理操作简便的操作机构。 2 型号规格（括弧中字母为机构的辅助装置，不需要时不标注） 标注示例：DSX-F．C该机构表示可操作上接地、上隔离、下隔离并带一组辅助开关和一个电磁锁或程序联锁装置。
2.2 户内柜体机械联锁操作机构的主要功能 a ．每台机构可操作1—3台隔离开关或接地开关 b ．按程序操作上下隔离开关 c ．按闭锁程序操作上下隔离开关和接地开关 d ．按程序操作旁路隔离开关 e ．与断路器的操动机构联锁
f．与柜门联锁和紧急解锁 g．与辅助开关联动 h．可安装电磁锁或程序锁的附加装置 i．防误操作功能 2.3当进出线需分段检修时，机构有解程功能（特殊加工） 3 结构与操作程序 户内柜体机械联锁操作机构，由底座、操作盘、面板、切换手柄、牵引杆及程序联锁板等主要零部件组成，操作盘的合分动作分别于隔离开关、接地开关及断路器的操动机构实现机械联锁，每项操作均由机械联锁控制，具备安全可靠，操作灵活和防误操作等功能。 3.1机构的切换手柄从左至右分别为检修—工作—操作三个档位，操作时水平拉出少许左旋45°为检修位，垂直（中间）为工作位，每个档位均能自行定位。 3.2分闸操作（由工作至检修） 当开关柜在工作时，即上下隔离开关及断路器处于合闸，接地开关分闸时，前后柜门已闭锁，切换手柄于“工作”挡位。 3.2.1分上下隔离开关：按程序先分断路器，切换手柄旋至“操作”位，操作手柄插入（先下隔离后上隔离）操作盘孔内向上推动少许揿下定位键向上拉至分闸位。 3.2.2挂接地：操作手柄插入接地开关操作盘孔内下压少许揿下定位键向上推至合闸位，切换手柄旋至“检修”位，打开前柜门取出（旋转）门内壁程序锁钥匙开启后柜门即可进行检修。 3.3合闸操作（由检修至工作） 当开关柜在分断时，即接地开关合闸，上下隔离开关及断路器处于分闸状态时，在检修完毕，关锁后柜门将程序锁钥匙于前门壁后，并锁前柜门，切换手柄由“检修”旋至“操作”位。 3.3.1分接地：操作手柄插入接地开关操作盘孔内向上推动少许揿下定位键向下拉至分闸位。3.3.2合隔离开关：操作手柄插入（先上隔离后下隔离，下进线柜相反）操作盘孔内下压少许揿下定位键向上推至合闸位，切换手柄旋至“工作”位，操作完毕即可合断路器。 3.4解锁操作 在机构德右边设有紧急解锁装置及标志，当需要紧急打开前柜门时，将解锁钥匙（专用）插入钥匙孔内逆时针旋转180°即可打开前柜门，取出钥匙的同时顺时针旋转180°使解锁迅即复位。 4 安装与调试 4.1户内柜体机械联锁操作机构的外形与安装尺寸见图 4.2户内柜体机械联锁操作机构的附件（与断路器联锁各厂不尽相同仅供参考）见图 4.3安装前应检查机构的型号规格是否正确，整机应完好，转动灵活，动作可靠，附配件齐全，确认后方可进行安装。 4.4户内柜体机械联锁操作机构与柜体用M12螺栓紧固，锁杆与门锁扣（附件）孔应配合正确，伸缩灵活，切换手柄于“检修”挡位时前柜门应能顺利打开，其他挡位均不能打开（紧急解锁除外）。 4.5连接开关的拉杆（用户自备）与机构的可调接套连接，通过可调接套的调整可使开关的合分位置正确（拉杆的拉力不可过大否则会影响机构的定位键和操作盘的操作力），调整后应拧紧放松螺母。 4.6当操作机构时，操作盘上的合分定位槽应能被定为销锁定，且动作灵活可靠。 4.7机构与断路器的操作机构的连接杆（附件）为可调式，当需伸长或缩短时可调节中间的接套，使其与断路器联锁可靠。
ADAMS/VIEW 参数化和优化设计实例详解本例通过小球滑落斜板模型，着重详细说明参数化和优化设计的过程。 第一步，启动adams/view（2014版），设置工作路径，设置名称为incline。 名称 存储路径第二部，为满足模型空间，设置工作网格如图参数。 修改尺寸 第三部创建斜板。点击Bodies选项卡，选择BOX，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，坐标为（0,0,0）和（-500,-50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xieban。
右键输入坐标，创建点BOX rename 输入xieban
第四部创建小球。点击Bodies选项卡，选择Sphere，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，球心坐标为（-500,50,0）和半径坐标（-450,50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xiaoqiu。 输入两点 Rename，及创建效果 第五部创建圆环。点击Bodies选项卡，选择Torus，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，圆环中心坐标为（450,-1000,0）和大径坐标（500,-1000,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为yuanhuan。完成后效果如下图： 第六部修改小球尺寸及位置。首先修改小球半径为25mm，在小球上右键，选择球体，点击Modify，然后设置如下图；然后修改小球位置，将Y坐标移到25mm处，选择Marker_2点，
右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。 右键编辑球半径 修改半径为25 改后效果 修改球的位置
设置球坐标 完成修改后效果 第七部修改圆环尺寸及位置。将圆环绕X轴旋转90度，选择Marker_3点，右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。修改圆环尺寸，大径为40mm，截面圆环半径为12mm，右键，选择圆环体，点击Modify ，然后设置如下图。至此，模型建立完毕。 修改圆环位置
基于ANSYS的船用螺旋桨模态分析与优化设计 利用UG软件对船用螺旋桨模型进行处理，并用ANSYS有限元仿真软件分析其模态振型，首先分析无支撑情况下螺旋桨单叶片的模态振型，提取振幅最大模态。设计支撑方案，确定支撑位置并进行约束模态分析，结果显示螺旋桨单叶片频率有所提高，增加了加工刚度，最后确定优化的支撑方案，显著提高了螺旋桨的刚度，减小各阶模态的振动位移，对实际加工具有重要意义。 标签：ANSYS有限元分析；螺旋桨模态分析；优化设计 Abstract：The model of marine propeller is processed by UG software，and its modal mode is analyzed by ANSYS finite element simulation software. Firstly，the modal mode of single blade of propeller without support is analyzed，and the maximum amplitude mode is extracted. The results show that the frequency of single blade of propeller is increased and the machining stiffness is increased. Finally，the optimized bracing scheme is determined，and the stiffness of propeller is improved significantly. It is of great significance to reduce the vibration displacement of each mode for machining. Keywords：ANSYS finite element analysis；propeller modal analysis；optimal design 螺旋槳是舰船的主动力装置，其设计与制造精度直接决定舰船运行性能。目前，螺旋桨的设计技术我国已达到领先水平，但是加工制造技术还存在较大差距。我国对于船用螺旋桨现阶段的加工一直采用手工打磨的方式，其工作环境差，对工人的身体有很大损伤，并且效率低下，精度也难以控制。为了解决这一问题，我国一些学者正在研究利用机器人进行螺旋桨铣削加工的工艺系统，其具有较多的优势。研究发现，铣削加工中的振动一直是影响加工质量的主要因素，所以，针对螺旋桨的振动模态分析是研究的重点内容。本文主要利用有限元分析软件ANSYS对一种型号的船用螺旋桨进行模态振型分析，通过施加约束条件分析使用支撑时的模态变化，寻找优化的支撑方法。 1 模型处理 利用三维建模软件UG对现有的螺旋桨设计模型进行简单处理，避免在后续有限元分析时遇到的一些问题。如图1所示为螺旋桨的设计模型，直径3300mm，在叶梢位置由于建模方法的原因，存留有没有闭合的曲线，对后续有限元的网格划分会带来影响，所以，利用一直径为3290mm的同心圆柱面截取设计模型，截去叶梢的尖角部分，对模型整体模态的影响可以忽略不计，处理如图2所示。另外，根据螺旋桨的结构特点，靠近桨毂部分结构较复杂，靠近叶梢部分结构简单，所以为了在后续的单元划分时保证较高精度的同时又花费较少时间，在模型处理时将螺旋桨分割为两部分实体，一部分是包含桨毂，另一部分包含叶片。最后将处理完成的模型导出x_t格式文件，以便ANSYS软件导入。
中板厂电磁吊及电磁挂梁起重机操作规程 1 目的 规范电磁吊车的操作方法，保证安全正确地进行吊运作业，避免突发事故，减少异常状况的产生。 2 适用范围 适用于厂电磁吊车的操作和维护保养。 3 操作要求 3.1作业前准备 3.1.1引入供给控制设备交流电源，观察滑线指示灯亮； 3.1.2开车前应认真检查机械设备、电气部分和安全车档装置是否完好、可靠。如果制动器、限位器、钢丝绳及紧急开关等主要附件失灵，严禁吊重； 3.1.3 确认控制器位于“放料”状态，观察“吸/放”指示灯处于熄灭。以上工作完成后方可进入到工作状态。 3.2 操作方法 3.2.1 操作工选择合理位置，正确携带遥控器，检查升降限位、制动器是否可靠； 3.2.2 逐档操作遥控器操作行走手柄，档位间隔时间2秒左右，保证行走平稳，手柄回零检查制动器动作是否可靠； 3.2.3 操纵手柄上的“吸/放”按钮，观察“吸/放”指示灯是否正常，各电磁盘吸力情况； 3.2.4 得磁后，操作遥控器上升至适当的高度方可进行搬运钢板； 3.2.5 当钢板搬运到目标地后，下降至离停放面300mm左右，将“吸/放”开关置于“放料”位置，实行放料动作。 3.3 注意事项 3.3.1 起吊重物后，严禁电磁吊从人头上越过； 3.3.2 断电落料时，必须接近停放面，禁止远距离投放； 3.3.3吊运工作除坚持挂钩工的“十不吊”外，对使电磁盘倾斜的物料，以及混杂有非铁金属的物料不予吊运； 3.3.4 当接近上升限位器时，临近车档或与入库天车相遇时，速度要缓慢。不准用倒车或车档代替制动，限位器代替停车开关。 3.4 工作结束 3.4.1 工作完毕或下班前，必须将行车停放在收集链条南端，按下断磁键钮，将电磁盘放置平稳后取出遥控器电池。方可离开岗位；
高压开关柜操作机构和操作电源 （成都贝锐智能电气有限公司） 1、开关柜分合闸的执行机构—电磁操作机构与弹簧操作机构 电磁操作机构：早先的开关柜，普遍采用电磁操作机构进行分合闸操作，这种机构需要较大的合闸电流，动作速度低，结构笨重，耗材较多，现已逐渐淘汰。 弹簧操作机构：弹簧操作机构是利用储存在弹簧中的能量完成分合闸的过程，弹簧的储能由储能电机完成。弹簧操作机构的优点是：需要的分合闸电流小，即可远方电动合、分闸，电机储能，也可就地手动合、分闸和电机储能。 对于弹簧操作机构，大多数的储能电机功率在100W~300W之间，分合闸线圈的功率在200W~400W之间。 2、直流操作电源-直流屏 直流屏的原理框图如下： 直流屏采用2V规格的电池，串成220V，需要110只，但2V规格的电池，其电压一般都高于2V，在2.2V甚至更高，所以电池组正负两端的电压会达到或超过240V。 直流屏的输出有二路，一路240V（左右），一路220V。240V输出直接来自于电池组的正负两端。这样高的电压，如果直接提供给开关柜的其他直流负载，如微机保护装置等，会使其无法承受，因此需要用降压硅链降压到220V，这一路输出就是控制母线电压（KM）。 而早先的电磁操作机构，刚好需要比较大的驱动电流，也能承受较高的直流电压，因此就把电池组两端的电压直接输出供分合闸使用，这一路输出就是合母电压（HM）。 3、分布式直流电源作为开关柜操作电源的使用 分布式直流电源具有体积小，造价低，方便使用的特点，其连续功率在100W~200W之间，短时功率（供储能电机）在350W左右（20S），短时功率（供分合闸线圈）能达到600W~100W之间，能完全满足1~2面弹簧操作机构的开关柜使用。 考虑到弹簧操作机构的分合闸线圈功率并不大，对于分布式直流电源，只安排一路输出，电压为220V，不在区分控母输出和合母输出。 4、早先采用两路电源的设计，现改用分布式单路电源时，设计图子的调整方法 使用弹簧操作机构的断路器，已无需再分控母（HM）与合母（HM），只需将分布式电源的直流输出直接连接到原来的合母与控母线端即可。
极化磁系统参数优化设计 方法的研究 The document was prepared on January 2, 2021
极化磁系统参数优化设计方法的研究 摘要：永磁继电器是一种在国防军事、现代通信、工业自动化、电力系统继电保护等领域中应用面很广的电子元器件，其极化磁系统的参数优化设计是实现永磁继电器产品可靠性设计的前提工作之一。该文采用六因素三水平多目标的正交试验设计方法，分析并研究了极化磁系统的参数优化设计方法。在永磁继电器产品设计满足输出特性指标要求的前提下，给出了输出特性值受加工工艺分散性影响而波动最小的最佳参数水平组合。 1 引言 具有极化磁系统的永磁继电器具有体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、动作速度快等一系列优点，是被广泛应用于航空航天、军舰船舶、现代通信、工业自动化、电力系统继电保护等领域中的主要电子元器件。吸力特性与反力特性的配合技术是电磁继电器产品可靠性设计的关键技术。在机械反力特性及电磁结构已知的情况下，如何对电磁系统进行参数优化设计，使得在保证输出特性值满足稳定性要求的前提下，电磁系统的成本最低，这是继电器可靠性设计必不可少的前提工作之一。
由于极化磁路的非线性及漏磁的影响，使极化磁系统的输出特性值（吸力值）与磁系统各参数水平组合之间存在着非线性函数关系。在各种干扰影响下，各参数存在一定的波动范围。当各参数取不同的水平组合时，参数本身波动所引起的输出特性值的波动亦不相同。由于非线性效应，必定存在一组最优水平组合，使得各参数波动所造成的输出特性值的波动最小，即输出特性的一致性最好。极化磁系统参数优化设计的目的就是要找到各参数的最优水平组合（即方案择优），使得质量输出特性尽可能不受各种干扰的影响，稳定性最好。 影响永磁继电器产品质量使其特性发生波动的主要干扰因素有：①内干扰（内噪声），是不可控因素，如触点磨损、老化等；②外干扰（外噪声），亦是不可控因素，如环境温度、湿度、振动、冲击、加速度等；③可控因素（设计变量）加工工艺的分散性等。其中前两种因素均与产品实际使用环境有关，这里暂不予考虑，本研究只考虑后者对产品质量特性波动的影响。 正交试验设计法是实现参数优化设计的重要手段之一，以往人们在集成电路制造工艺、电火花成型加工工艺、轴承故障诊断等方面得到了很好应用[1-4]，但大多是采用单一目标函数的正交试验设计。文献[2]应用正交试验设计法对永磁继电器磁钢尺寸进行了参数优化设计，但没有采用正交试验设计法对永磁继电
船后伴流场预报及考虑空泡性能的螺旋桨优化设计研究 随着造船、航运业的发展,船舶的安全、节能、环保等性能越来越受到重视。作为目前最常用的推进装置,螺旋桨对船舶性能的影响很重要。 由于伴流场的非均匀性,螺旋桨旋转一周过程中其桨叶会以不同的攻角与来流相遇,容易使桨叶上产生空泡。螺旋桨空泡不仅会对桨叶产生剥蚀作用,还会产生噪声及引起尾部振动。 近年来,一方面船舶不断向大型化发展,而船舶吃水受港口、航道水深的限制,螺旋桨直径不能过分增大,于是导致螺旋桨负荷加重;另一方面,肥大型船得到广泛应用,其伴流场均匀性变差,螺旋桨的工作环境恶化。这两方面的原因使出现空泡、振动现象的可能性大为增加。 因而在现代船舶的螺旋桨设计过程中兼顾效率和空泡、振动等性能非常必要。本文针对螺旋桨水动力性能和空泡性能预报及其优化设计问题,开展了以下三方面的研究工作:一、基于CFD方法的船尾伴流场数值预报。 由于船尾伴流场对螺旋桨性能有重要影响,有必要对伴流场的影响因素进行研究。本文以某集装箱船为研究对象,采用前处理软件GMS进行线型建模,并在NAPA软件中进行线型参数化变换,然后采用CFD软件PARNASSOS求解船舶尾部伴流场,并与船模试验结果相比较以验证计算的准确性。 通过对不同方形系数、船体长宽比和尾部UV度等参数的尾部伴流场的研究,探明这些参数变化对伴流场的影响趋势。二、基于支持向量机和遗传算法的螺旋桨敞水性能优化。 由于图谱法设计螺旋桨简便实用,而且可为理论设计方法提供参考,本文首 先建立基于图谱的螺旋桨敞水性能优化设计方法。以敞水效率为优化目标,空泡
限界线为约束条件,进速系数、螺距比和盘面比为优化变量建立均匀流场中螺旋桨性能优化模型;采用支持向量机预报螺旋桨水动力性能,采用遗传算法求解优化模型。 通过将优化结果与商业软件CSPDP以及文献中的计算结果相比较,验证了本文方法的有效性,为非均匀流场中螺旋桨性能优化打下了基础。三、基于升力面法的非均匀流场中螺旋桨性能优化。 非均匀流场中螺旋桨性能预报的方法有升力线法、升力面法、面元法和计算流体动力学(CFD)方法。虽然CFD方法通常比其他方法的精度要高,但是对计算机硬件的要求也较高,计算效率相对较低,不适用于大量算例的计算。 为了兼顾计算效率和预报精度,本文采用升力面程序ANPRO预报螺旋桨的水动力性能和空泡性能。预报结果与试验观测结果的比较表明升力面法可以预报空泡范围变化的趋势。 在此基础上,分别以螺旋桨效率和空泡范围为优化目标,以不同半径处的螺距和拱度为优化变量,建立了优化模型并采用遗传算法进行求解。优化前后的性能对比表明,本文提出的方法可以在一定的螺旋桨效率下优化空泡性能或者在一定的空泡性能下优化螺旋桨效率。
文件编号：RHD-QB-K3267 （操作规程范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 电磁（永磁）除铁器安全技术操作规程标准版 本
电磁（永磁）除铁器安全技术操作 规程标准版本 操作指导：该操作规程文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时必须遵循的程序或步骤。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 一、一般规定 1、电磁（永磁）除铁器操作工、维修工必须经过有关培训，经考核合格后发证、持证上岗。 2、凡操作人员都必须按规定穿戴劳动保护（包括工作服、帽、鞋、手套等）用品，女工发辫要盘入帽内，工作服要整齐利索。禁止带围巾、穿高跟鞋和拖鞋或赤脚在现场作业。 3、清扫工作现场时，严禁用水冲洗电气设备、电缆、照明、信号线路以及设备传动部件，不得用水淋浇励磁体降温。
4、工作现场应经常保持整齐清洁，地面做到“四无”（无积煤、无积水、无积尘、无杂物），设备做到“五不漏”（不漏煤、不漏水、不漏油、不漏电、不漏气）。 5、除铁器在运转中发生故障，必须停机处理。任何检修或维护，必须严格执行“停送电”制度。 6、无论卸铁胶带运转与否，都禁止在胶带上站、行、卧。 7、卸铁胶带机所有外露的转动部位必须设置安全可靠的防护罩或网。在摘除防护罩的情况下不准开机运转。特殊情况下必须有详细严格的监督预防措施。 8、励磁体上、卸铁胶带内或电磁铁壳内的积尘、杂物要及时清理，严禁浮煤、积尘摩擦设备运转部件造成高温或埋没励磁线圈影响散热。配电控制柜
内的积尘应定期清理，柜体密封应可靠，防止柜内煤尘积聚。 二、操作程序 （一）开车前检查 1、开车前检查悬吊钢丝绳的卡子是否牢固、齐全，钢丝绳是否有断丝、除铁器紧固螺栓是否松动、是否有刮卡皮带现象，如发现问题应处理后方可开车。 2、检查驱动装置的紧固件是否牢固齐全，减速机油位是否合适，传动链条松紧应合适、润滑良好。 3、检查除铁器的悬挂位置是否合适，高度是否适宜。 4、检查磁体上是否有较大铁器吸附，影响下方设备运转的杂物必须取下。 5、检查控制柜上的开关、按（旋）钮、信号、
题目：机械零件的可靠性优化设计 课程名称：现代设计理论与方法 机械零件 自从出现机械，就有了相应的机械零件。随着机械工业的发展，新的设计理论和方法、新材料、新工艺的出现，机械零件进入了新的发展阶段。有限元法、断裂力学、弹性流体动压润滑、优化设计、可靠性设计、计算机辅助设计（CAD）、系统分析和设计方法学等理论，已逐渐用于机械零件的研究和设计。更好地实现多种学科的综合，实现宏观与微观相结合，探求新的原理和结构，更多地采用动态设计和精确设计，更有效地利用电子计算机，进一步发展设计理论和方法，是这一学科发展的重要趋向。 机械零件是指直接加工而不经过装配的机器组成单元。机械零件是机械产品或系统的基础，机械产品由若干零件和部件组成。按照零件的应用范围，可将零件分为通用零件和专用零件二类。通用的机械零件包括齿轮、弹簧、轴、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等。 机械零件设计就是确定零件的材料、结构和尺寸参数，使零件满足有关设计和性能方面的要求。机械零件除一般要满足强度、刚度、寿命、稳定性、公差等级等方面的设计性能要求，还要满足材料成本、加工费用等方面的经济性要求。 机械零件优化设计概述 进行机械零件的设计，一般需要确定零件的计算载荷、计算准则及零件尺寸参数。零件计算载荷和计算准则的确定，应当依据机械产品的总体设计方案对零件的工作要求进行载荷等方面的详细分析，在此基础上建立零件的力学模型，考虑影响载荷的各项因素和必要的安全系数，确定零件的计算载荷;对零件工作过程可能出现的失效形式进行分析，确定零件设计或校核计算准则。零件材料和参数的确定，应当依据零件的工作性质和要求，选准适合于零件工作状况的材料;分析零件的应力或变形，根据有关计算准则，计算确定零件的主要尺寸参数，并进行参数的标准化。 所谓机械零件优化设计是将零件设计问题描述为数学优化模型，采用优化方法求解一组零件设计参数。机械零件设计中包含了许多优化问题，例如零件设计方案的优选问题、零件尺寸参数优化问题、零件设计性能优化问题等。国内机械设计领域技术人员针对齿轮、弹簧、滚动轴承、滑动轴承、联轴器、离合器等零件优化设计问题开展了大量的工作，解决了齿轮传动比优化分配、各种齿轮参数优化、各种齿轮减速器优化设计、各种齿轮传动的可靠性优化、齿轮传动和减速
典型低压开关操作机构介绍 目前国内的开关机构类型越来越多，其开关机构本身的设计也存在一些不同之处，从而在与我公司低压保护装置的操作回路配合的过程中，就会遇到各种各样的异常现象，本文收集了目前比较典型的开关机构的回路特点，在此与大家一起交流一下。 我们在现场碰到的开关一般分为多油（比较老的型号，现在几乎见不到了）、少油（一些用户站还有）、SF6、真空、GIS（组合电器）等类型。这些讲的都是开关的灭弧介质，对我们二次来说，密切相关的是开关的操作机构。机构类型可分为电磁操作机构（比较老，一般在多油或少油断路器配的是这种）；弹簧操作机构（目前最常见的，SF6、真空、GIS一般配有这种机构）；最近ABB又推出一种最新的永磁操作机构（比如VM1真空断路器）。 1、电磁操作机构 电磁操作机构完全依靠合闸电流流过合闸线圈产生的电磁吸力来合闸同时压紧跳闸弹簧，跳闸时主要依靠跳闸弹簧来提供能量。所以该类型操作机构跳闸电流较小，但合闸电流非常大，瞬间能达到一百多个安培。这也是为什么传统变电站直流系统要分合闸母线控制母线的缘故。合母提供合闸电源，控母给控制回路供电。合闸母线是直接挂在电池组上，合母电压即电池组电压（一般240V左右），合闸时利用电池放电效应瞬间提供大电流，同时合闸时电压瞬间下降的很厉害。而控制母线是通过硅链降压和合母连在一起（一般控制在220V），合闸时不会影响到控制母线电压的稳定。 因为电磁操作机构合闸电流非常大，所以保护合闸回路不是直接接通合闸线圈，而是接通合闸接触器。跳闸回路直接接通跳闸线圈。合闸接触器线圈一般是电压型的，阻值较大（一般几K）。保护同这种回路配合时，应注意合闸保持一般启动不了。但这问题也不大，跳闸保持TBJ一般能启动，所以防跳功能还存在。该类型机构合闸时间较长（120ms~200ms），分闸时间较短 （60~80ms）。 2、弹簧操作机构 该类型机构是目前最常用的机构，其合闸分闸都依靠弹簧来提供能量，跳合闸线圈只是提供能量来拔出弹簧的定位卡销，所以跳合闸电流一般都不大。弹簧储能通过储能电机压紧弹簧储能。对弹操机构，合闸母线主要给储能电机供电，电流也不大，所以合母控母区别不太大。保护同其配合，一般没什么特别需要注意的地方 3、永磁操作机构 永磁操作机构是ABB最近才应用到国内市场的一种新机构，首先应用于它的VM1型10KV 真空断路器上。它原理同电磁型大体有点类似，主动轴为永磁材料制成，永磁体周围有电磁线圈。正常情况下电磁线圈不带电，当开关要分闸或合闸时，通过改变线圈的极性利用磁力相吸或排斥的原理，驱动分闸或合闸。虽然这个电流也不小，但开关是通过一个大容量电容来“储能”，动作时通过电容放电来提供大电流。这种机构优点是体积小，传动机械部件少，所以可靠性较弹操机构要好。同我们保护装置配合来说，我们跳合闸回路驱动的是一个高阻固态继电器，它实际上只需要我们给它提供一个动作脉冲即可。所以对该开关，保持回路肯定启动不了，保护的防跳也不会启动（该机构本身带有防跳）。但是要注意一点，因为固态继电器的动作电压较高，常规设计TWJ 负和合闸回路接在一起这种情况，有可能因为分压太多造成位置继电器不能启动（解决办法：把TWJ负端同合闸回路分开，单独接开关的一付常闭辅助触点）。国内也有永磁操作机构的产品，但以前质量一直不太过关，这几年质量提上来后，也逐渐推向市场。因为考虑到成本，国内永磁