高原电机有什么特点
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试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区对电气设备的特殊要求,是因为高海拔地区的气候和环境等因素对电气设备的运行性能和安全性提出了更高的要求。
本文将从高海拔地区的气候特点、电气设备在高海拔环境下的运行特点以及对电气设备的要求三个方面来进行深入分析和探讨。
一、高海拔地区的气候特点高海拔地区的气候特点主要表现在气温低、大气压小,辐射强烈等方面。
一般来说,随着海拔的升高,气温逐渐下降,大气压逐渐减小,辐射强度逐渐增强。
这些特点对电气设备的运行性能和安全性都提出了较高的要求。
二、电气设备在高海拔环境下的运行特点1.对绝缘材料的要求高在高海拔地区,由于大气压小,空气中的氧气减少,导致绝缘材料的介电强度降低,电气设备的绝缘性能受到影响。
电气设备在高海拔环境下需要采用更高的绝缘等级,以保证设备的绝缘性能能够在这种特殊环境下得到有效保障。
2.散热性能要求高高海拔地区气温低,但是由于辐射强烈,电气设备在运行中容易产生较大的热量,而在高海拔地区,散热会受到影响,因此电气设备在高海拔环境下需要具有更好的散热性能,以确保设备在高负载运行时不会因过热而影响设备的安全性和可靠性。
3.机械强度要求高高海拔地区由于大气压小,气压差异大,风力较大,这些都会对电气设备的机械强度提出更高的要求,以保证设备在这种特殊的气候环境下不会出现机械性故障,确保设备的安全性和可靠性。
三、对电气设备的要求1.材料的选择在高海拔地区,对电气设备所使用的材料提出了更高的要求。
首先是绝缘材料,需要采用更高的介电常数和介电强度,以保证设备的绝缘性能;其次是散热材料,需要具有更好的散热性能,以确保设备在高负载运行时不会过热;最后是机械材料,需要具有更好的机械强度,以确保设备在特殊的大气压和风力环境下不会出现机械性故障。
2.设计的改进在高海拔地区,对电气设备的设计提出了更高的要求。
需要在结构上进行改进,以确保设备在特殊的气候和环境下能够安全可靠地运行。
增加散热结构,提高绝缘等级,加强机械结构等方面的改进都是必要的。
高海拔电气设备特点及设计要求摘要:在我国的地理大环境下,其高原众多,山林广布。
为了促进大部分地势较高地区的经济发展,国家开展了电气设备的改良工作。
对于云南海拔较高的高原地区来说,由于外界空气压力和温度的变化因此会对电气设备的性能造成一定的影响。
本文通过分析高海拔地区的电气设备特点,同时凭借电气设备的设计要求来进行改良进而促进整体的发展。
关键词:高海拔;电气设备特点;设计要求;影响;改进我国整体地理环境较为复杂,其高原众多,南方地区海拔较高。
同时为了响应国家大开发战略,电气设备是我国高原地区发展的重要基础设施之一。
研究电气设备对我国经济发展具有现实意义。
同时加强电气设备设计过程中的改良,在充分了解其易出问题部分的基础上对电气设备进行合理的改造来加强其使用的合理性。
一、高海拔对电气设备造成的影响1.对低压电器造成的影响低压电器在高海拔地区受温度和高度的影响,其低压电器内部元器件的温度也会发生变化。
高海拔地区高度越高气温下降越厉害。
受气温下降的影响,电气设备的材料发生一定程度的硬化进而导致其内部液体凝固影响设备的正常运行。
同时高海拔地区的昼夜温差较大使电气设备的外部造成开裂。
高海拔地区室内温度较为均衡同时元器件也较为稳定因此能够安全使用。
这对我们的电气设备的选用及设计起到了一定的作用。
2.对变压器也造成一定的影响海拔较高地区对流和辐射较为显著。
受海拔升高的影响其气压越低因此不容易散热。
变压器通过散热才能发挥一定的作用,这种外界因素使变压器受到很大程度的影响。
近年来,用水冷却的方式也很难发挥一定的成效,电气设备仍然受影响较为严重。
3.对高压开关设备造成一定的影响高海拔地区由于气压水平较低,因此很难进行正常的活动。
高压开关也受到一定程度的外界阻力,同时湿度、气压等都是影响其设备的主要因素,高海拔地区自身的局限性对自身条件差的设备容易造成损害。
因此对高压开关的未知的选取尤为重要。
4.对空气的绝对湿度造成了一定的影响经过研究分析,湿度对于电压存在一定的影响。
高原风力发电机的节能与减排效益分析随着全球对清洁能源的需求不断增加,风力发电作为一种可再生、无污染的能源形式,受到了越来越多的关注。
而在高原地区,由于气候和地形的特殊性,高原风力发电机成为了一种被广泛研究和应用的清洁能源利用方式。
本文将从节能和减排的角度,对高原风力发电机的节能与减排效益进行分析。
首先,高原风力发电机在节能方面具有独特的优势。
高原地区气温低,气压小,气密性差,空气稀薄等因素使得风能资源更加丰富,风力发电机的发电效率得到提升。
同时,高原地区的空气密度低,空气阻力小,风力发电机的启动风速低,使得其具有更好的起动特性。
相比于低地区,高原风力发电机能够以更低的风速启动运转,从而充分利用风能,提高能源利用效率。
其次,高原风力发电机在减少温室气体排放方面具有显著的效益。
传统的能源形式如煤炭、石油等燃烧过程会产生大量的温室气体,对全球变暖和气候变化造成重大影响。
而风力发电是一种无排放、零污染的清洁能源形式,能够有效减少二氧化碳等温室气体的排放。
在高原地区,由于地理环境的限制,传统能源供应通常受到限制,风力发电作为一种可再生的清洁能源形式,可以帮助高原地区减少对传统能源的依赖,降低温室气体排放,对环境保护具有积极作用。
此外,高原风力发电机在能源消耗方面也具有显著的优势。
高原地区气温低,风速高,天空辐射强,日照时间长,太阳能资源丰富。
因此,在高原地区采用风力发电的同时,还可以结合太阳能光伏发电,实现多能源的协同利用。
这样不仅可以提高能源的综合利用效率,还可以进一步减少能源的消耗,达到节能的目的。
同时,高原风力发电机的可持续性也是其节能和减排效益的重要来源。
高原地区气候条件变化大,传统能源在供应上存在一定困难,而风力发电机具有系统模块化、容量可调节等特点,可以根据不同需求进行灵活布局和配置。
这样可以更好地适应高原地区的能源供应需求,提高能源的可持续供应能力,减少能源危机的发生概率。
总的来说,高原风力发电机在节能与减排方面具有明显的效益。
试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区是指海拔在3000米以上的地区,这些地区由于地理环境的特殊性,对电气设备的要求也是特殊的。
在这些地区,电气设备需要面对更加严酷的气候条件、气压问题以及较高的辐射等挑战,因此需要特殊的设计和制造才能保证设备的正常运行。
本文将试论高海拔对电气设备的特殊要求,以期为相关领域的研究和实践提供参考。
一、气候条件的挑战高海拔地区的气候条件通常是寒冷且干燥的,温差大、日照强、气压低等特点会对电气设备的使用产生一定的影响。
在这样的气候条件下,电气设备往往需要具备更高的耐寒性、防晒性、防潮性等特点。
电气设备的外壳材料、密封件、散热系统等方面都需要进行特殊设计和加强,以保证设备在极端的气候条件下仍能正常运行。
二、气压问题的处理高海拔地区的大气压通常比低海拔地区低很多,这会导致电气设备在这样的环境中易发生放电、闪overvoltage、绝缘击穿等问题。
在高海拔地区使用的电气设备需要具备更高的绝缘强度、耐压性能以及放电等特性。
对于一些高压电气设备,还需要进行特殊的设计和防护,以防止因气压问题导致的设备过载、损坏等问题。
三、辐射的挑战高海拔地区的辐射强度通常比低海拔地区要大很多,这会对一些携带电子元器件的电气设备造成影响。
在设计和制造这样的电气设备时,需要特别考虑元器件的辐射抗性、屏蔽性能等特点。
对于一些对辐射敏感的电气设备,还需要进行特殊的辐射抑制设计,以确保设备在高辐射环境下的正常运行。
四、总体设计要求除了针对特殊的气候条件、气压问题和辐射等方面的挑战外,高海拔地区的电气设备在总体设计上也需要作出一些调整。
在结构上需要更加坚固、耐久,以适应崎岖的地形和较强的振动。
在散热系统上需要更加高效,以应对气候条件造成的设备过热问题。
在绝缘设计上需要更加谨慎,以应对大气压变化导致的绝缘性能变化。
在元器件选择上需要更加严格,以保证设备在高辐射环境下的稳定性。
高海拔对电气设备影响高海拔对电气设备主要的影响是绝缘和温升两方面。
对不同的电气设备影响的侧重点不同。
一、高压开关设备海拔升高,气压降低,空气的绝缘强度减弱,使电器外绝缘降低而对内绝缘影响很小。
由于设备的出厂试验是在正常海拔地点进行的,因此,根据IEC出版物694对于开关设备以其额定工频耐压值和额定脉冲耐压值来鉴定绝缘能力,对于使用地点超过1000M以上时,应作适当的校正。
对于10KV开关柜来说,其额定电压为12KV;额定工频耐压值(有效值)为32KV(对隔离距离)和28KV(各相之间及对地);额定脉冲耐压值(峰值)为85KV(对隔离距离)和75KV(各相之间及对地)。
而随着海拔的升高,空气密度降低,散热条件变差,会使高压电器在运行中温升增加,但空气温度随海拔高度的增加而逐渐降低,基本可以补偿由海拔升高对电器温升的影响。
但对于阀式避雷器来说,情况就较为复杂。
由于避雷器自身并不密封,其阀片的间距不可调,因此其火花间隙的放电电压易受空气密度的影响,所以应向设备厂商注明海拔高度,或使用高压型阀式避雷器。
二、干式变压器环氧树脂干式变压器,国家标准关于以上两个因素有着明确的校正方法。
根据GB6450)《干式变压器》中第,对于在超过1000M海拔处运行,并在正常海拔进行试验的变压器,其温升限值应相应递减,超过1000M海拔部分以第500M为一级,温升限值接自冷变压器2.5%、风冷变压器5%减小;额定短时工频耐受电压值同时增加6.25%。
三、低压电气设备对于低压电气设备,情况要稍好一些。
根据JB/Z0103-11标准及科研部门的调查研究,现有普通型低压电器在高原地区的使用如下:1、温度:现有一般低压电器产品,使用于高原地区时,其动、静触头和导电体以及线圈等部分的温度随海拔高度的增加而递增。
其温升递增率为海拔每升高100M,温升增加0.1-0.5K,但大多数产品均小于0.4K。
而高原地区气温随海拔高度的增加而降低,其递减率为海拔每升高100M,气温降低足够补偿由海拔升高对电器温升的影响。
高原风力发电机的抗风性能研究随着可再生能源的重要性日益凸显,风力发电逐渐成为一种主要的清洁能源选择。
对于高海拔地区如高原地区来说,利用风力资源进行发电具有一定的优势。
然而,高原地区的特殊气候条件和复杂地形给风力发电机的运行带来了挑战,尤其是对抗风性能的要求更高。
因此,研究高原风力发电机的抗风性能是一个具有重要意义的课题。
高原地区的气候条件包括气温低、气压低、风力较大等特点,这使得高原风力发电机要能够在恶劣的天气条件下正常工作。
首先,高原风力发电机需要能够抵御低温的影响。
由于高原地区气温普遍较低,特别是进入冬季,冰雪覆盖可能会严重影响风力发电机的运行。
因此,冷冻和冻结保护措施是必不可少的。
其次,高原地区的低气压环境也对风力发电机的抗风性能提出了更高要求。
低气压会导致风力发电机的叶片承受更大的气动载荷,因此在设计中需要考虑更坚固的叶片结构以抵御风力带来的挑战。
同时,低气压还会影响到风力发电机的电气系统,对逆变器和变压器等关键部件的设计也需要进行优化。
另外,高原地区的复杂地形也给风力发电机的抗风性能提出了挑战。
地形起伏和局部风场的变化可能导致风力发电机容易受到有害的风载荷,因此在风力发电机的选址和布局上需要考虑周到。
同时,对于复杂地形的风力发电机,还需要进行经过专门设计的抗风分析和模拟,以确保其可以在恶劣的地形条件下安全运行。
在研究高原风力发电机的抗风性能时,我们可以运用数值仿真、实验测试和现场观测等方法。
数值仿真是一种相对简便且经济的方法,可以通过计算流体力学(CFD)模拟风力发电机在高原环境下的风场特性和叶片的受力情况。
而实验测试则可通过模型测试或风洞测试等手段,获取真实的数据来验证数值仿真的结果。
此外,还可以利用已有的风力发电场进行现场观测,收集高原地区独特的风场数据和风力发电机的运行情况。
高原风力发电机的抗风性能研究不仅有助于提高风力发电机在高原地区的可靠性和稳定性,也对推动清洁能源的发展具有重要意义。
试论高海拔对电气设备的特殊要求高海拔地区因其地理环境的特殊性,对电气设备提出了特殊的要求。
在这些地区,气压低、氧气稀薄、温度低等因素,对电气设备的稳定性和可靠性都提出了更高的要求。
本文将从高海拔地区对电气设备的要求、高海拔地区电气设备的特殊性能要求和应对措施等方面进行论述。
一、高海拔地区对电气设备的要求1.1 稳定性要求高高海拔地区常常伴随着气压低、氧气稀薄等特殊气候环境因素,这些因素会对电气设备的稳定性造成一定影响。
由于气压低,电气设备在这样的环境下运行,容易引起绝缘击穿、放电、电弧等故障,严重影响了设备的安全可靠运行。
高海拔地区对电气设备的稳定性要求相对较高。
1.2 耐温性和耐寒性要求高高海拔地区由于海拔高、气温低,气候条件十分恶劣,这些气候因素都会对电气设备造成一定的影响。
在极端低温环境下,电气设备必须具备较高的耐寒性,能够在非常低的温度条件下正常运行;而在高温环境下,电气设备也必须具备较高的耐温性,能够在高温条件下正常工作。
高海拔地区对电气设备的耐温性和耐寒性要求也是相对较高的。
高海拔地区的特殊气候环境和地理条件,对电气设备的可靠性提出了更高的要求。
在这样的地区中,由于气候条件的影响,电气设备一旦发生故障,维修和修复的成本会十分昂贵,甚至可能造成严重的安全事故。
高海拔地区对电气设备的可靠性要求相当高,不能容忍丝毫的差错。
2.1 引入外部空气压力调节机构为了满足高海拔地区对电气设备的要求,很多电气设备都需要引入外部空气压力调节机构,以保证在低气压环境下正常运行。
这样的空气压力调节机构能够有效地将外部空气压力调节至电气设备所需的合适压力,保证设备的稳定运行。
2.2 采用特殊绝缘材料对于高海拔地区的电气设备来说,绝缘材料的选择尤为重要。
在气压低、氧气稀薄的环境下,会容易引起绝缘击穿和放电等故障,因此需要采用能够承受高压和高温的特殊绝缘材料,以确保设备的正常运行。
2.3 耐高、低温设计2.4 增强防护性能在高海拔地区,由于气候恶劣,风沙、降雨等影响都会对电气设备造成损害。
高原环境运行的电机,性能要求有哪些特殊性?环境温度、湿度及海拔高度,对电机的散热影响较大,最为直接是对于电机温升性能的影响。
大多数厂家的电机使用维护说明书中会规定电机正常运行的基本条件,如海拔不超过1000米,环境温度为-15-40℃,湿度不超过80%等具体内容;当其中有一个条件超出规定范围时,电机均有可能出现异常的质量问题。
究其根本原因,其实只有一个:通风散热条件恶化了,偏离了设计预期。
电机在高原环境运行时,因为高原空气较为稀薄,电机通风散热系统可维持的空气流量发生根本性变化:压力与密度减小。
于是,随着海拔高度超过正常水平的程度,电机温升会按比率增高,直接的影响是电机绕组可靠性和效率指标变差,电机输出功率变小。
但是,当气温随海拔的升高而降低时,又可以一定程度上补偿海拔对温升的不利影响,电机的额定输出功率可能不会有太大的影响。
对于高压电机,电晕问题在高原环境下更为严重。
因为高原环境中空气稀薄,分子之间的距离相对较远,离子的运行条件相对宽松,从而会导致电机的起晕电压降低,从一些事故案例中获知,有的高压电机在电压达到3千伏左右即发生明显的电晕,这对电机的可靠性影响极大。
因而,对于高原环境应用的高压电机,制造过程中的防电晕措施必须控制到位。
由于高海拔环境环境温度变化剧烈,轴承润滑脂会不会因此而失效也是个大问题。
如若不重视温差问题的影响,很可能发生导致轴承支撑体系崩溃、定转子实擦故障,进而引发更为致命的电气故障或安全事故。
应尽力选择运行温度范围较宽的优质润滑脂,以防止温度过高或过低时导致电机轴承系统不能正常工作。
除以上内容外,电机的电气间隙、爬电距离、零部件机械强度、防尘防沙等方面的措施也必须在设计阶段得到落实,才可以保证电机运行的可靠性和安全性。
以上非官方发布内容,仅代表个人观点。
1 高原电机与平原电机使用的海拨区别1.平原电机一般设计在海拔不超过1000m,环境空气温度不超过40℃的地点运行。
而高原电机要求在海拔高、气压低、高原空气稀薄紫外线强,,高寒、温差大、凝露,风沙大等恶劣条件下运行。
2 高原电机高原运行的环境因素对电机的影响1随着海拔升高,虽然温度会降低,但是空气越来越稀薄,电机散热率降低,绝缘材料电击穿起晕电压就会随着降低3高原电机与平原电内部结构不同1;高原电机两端部线圈距离比平原电机大,转子与定子之间的空气气隙也比平原电机大,外部散热片也比平原电机大,4高原电机要对绝缘等级要求1;绝缘材料是电机中最为薄弱的环节。
绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏,温度越高越容易电击穿,不同的绝缘材料耐热性能有区别,采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就不同。
因此一般的电气设备都规定其允许温升,是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的极限工作温度,不得超出其规定的最高温度。
5电机绝缘的温度等级表绝缘的温度等级 A级 E级 B级 F级 H级最高允许温度(℃) 105 120 130 155 180绕组温升限值(K) 60 75 80 100 125性能参考温度(℃ 80 95 100 120 1452;由于绝缘材料的极限工作温度的不同,电机在设计预期寿命内,电动机的带荷出力不同,运行时各相绕组的温度不同,(注供电电压每相有偏差),因此电机使用寿命也不近相同,高原电机对绝缘的要求比平原电机绝缘材料工作极限温度强度要高一个等级,现在中寰所进的电机绝缘等为F级,最高工作温度方为155度,根据上述情况应使用(H级180度)4 ,平原电机与高原电的功耗1:一般电动机在海拔高的地方使用直接影响到电机的额定功率输出,电机带动负荷的能力减小,同时发热量也增大,(注电机散热效率降低),海拔超过1000米的地区使用电器需要降容处理,例如,如果在高原使用7.5kW的高原电机,那么使用平原型的电机㬱代高原电机,平原型的电机功率就需要11kW的电机了2:,大马拉小车,增加了用电有功和无功功率的负荷,另外变压器的容量要增大,输电电缆载流面积也要相应增大,5普通电机在高原使的寿命2;平原型电机在实际情况下环境温度和温升均不会长期达设计值,因此一般寿命在15~20年。
高海拔对风电电机的影响刘泽永摘要根据高海拔气候特点,分析了风电齿轮箱润滑系统用拖动电机与低海拔地区使用时相比的散热变化情况,并提出了利用机舱散热设备减小海拔高度变化对电机的影响。
1.引言随着低海拔风场的逐步被开发,高该海拔地区的风场日益成为开发的重点,这些地区的海拔高度对风机运行产生的影响有哪些,可参考的资料较少,增加了产品使用后出问题的风险。
因此,在产品设计时尤其要谨慎,对设计所依赖的计算条件要贴近实际并尽量从严要求,这可以在产品开发初期减少故障率。
2.高海拔的气候特点及影响2.1 高海拔下的气候变化随着海拔增加,变化较大的是气压、空气密度和环境温度,并伴随着紫外线强度等的变化。
空气密度与海拔高度的关系如下表1所示。
表1 海拔高度与空气密度的关系注:标准状态下大气压力为1,相对空气密度为1,绝对湿度为11g/m3。
从表中可知,海拔高度每升高1000m,相对大气压力降低约12%,空气密度降低约10%,绝对湿度随海拔高度升高而降低。
无遮蔽的自然流通空气的温度随海拔高度的升高而降低,一般研究所采用的空气温度随海拔高度的变化关系如下表2所示。
表2 海拔高度与空气温度的关系从表2可以看出:一般情况下,海拔高度每升高1000m,空气最高温度降低5℃,平均温度也降低5℃.在海拔高速小于15km的区间内,宇宙射线粒子数随海拔高度的增加而增加。
粒子强度相对变化趋势如图1所示。
图1 宇宙粒子强度随海拔高度变化2.2高海拔对电机的影响2.2.1对绕组电晕的影响气压降低使绕组的起始电晕电压降低。
根据帕邢定律:在均匀电场中,击穿电压和电极距离与气压的乘积成正比。
因此,在电气距离不变的情况下,气压降低会造成气隙的击穿电压降低。
根据<GBT 16935.1-2008绝缘性能>可知,在海拔2000米以上如果不采取绝缘加强措施,则需要将电气间隙加大,电气间隙的部分修正系数如下表3所示。
注:400/690线电压系统,在海拔高度2000m及以下的电气间隙距离为8mm。
高原电机有什么特点,为什么一般电机不能用于高原地区?海拔高度对电机温升,电机电晕(高压电机)及直流电机的换向均有不利影响。
应注意以下三方面:(1) 海拔高,电机温升越大,输出功率越小。
但当气温随海拔的升高而降低足以补偿海拔对温升的影响时,电机的额定输出功率可以不变;(2) 高压电机在高原使用时要采取防电晕措施;(3) 海拔高度对直流电机换向不利,要注意碳刷材料的选用。
高原电机使用场所海拔高于1000米的电机。
指根据国家行业标准:JB/T7573-94高原环境条件下电工产品通用技术条件规定高原电机又分很多级:它们分别是不超过2000米、3000米、4000米、5000米。
高原地区的主要特征为:1、空气压力或空气密度小。
2、空气温度较低,且温度变化较大。
3、空气绝对湿度较小。
3、太阳辐射照度较高。
5、降水量较少。
6每年大风日多。
7、土壤温度较低,且冻结期长。
由于上述原因,对电机运行会带来以下不利影响,因面在设计、制造上要采取相应的措施:1、引起绝缘强度降低:每升高1000米,绝缘强度要降低8—15%。
2、电气间隙的击穿电压下降,因此要按海拔大小相应增大电气间隙。
3、电晕起始电压降低,要加强防晕措施。
4、空气介质冷却效应降低,散热能力下降,温升增加,每升高1000M,温升要增加3-10%,故要修正温升限值。
在5000m处的空气含氧量仅为海平面空气含氧量的53%。
2.2 气温气温是距离地面1.5m高度处测得的空气温度。
大气对流层的最大特点是气温随海拔的升高而降低。
在自由大气中,平均海拔每增加100m,气温降低0.65℃,实际上对流层各高度的递减率是不同的。
2.2.1 高海拔地区的最高气温在2000m以内,一般为30℃~40℃之间,最高气温的最低值出现在青藏高原,大都在30℃以内,甚至不到20℃。
2.2.2 最高日平均气温是各年记录中每天平均气温的最高值,取多年平均值。
最高日平均气温大约每升高100m,气温下降0.5℃。
1km~5km最高日平均气温分别为30℃、25℃、20℃、15℃、10℃。
2.2.3 年平均气温的最低值出现在地势最高的青藏高原西北部,1km~5km年平均气温分别为20℃、15℃、10℃、5℃、0℃。
随着海拔高度的增加,年平均温度随之下降。
2.2.4 最大气温日较差的大小与纬度、云量、海陆分布、地势、地表性质、海拔高度和季节等因素有关。
据统计,年最大气温日变化的多年平均值一般都在20℃~30℃之间。
2.2.5 最低温度主要取决于纬度和海拔高度。
对于同纬度地区来说,海拔较高的地方,最低温度是比较低的,如盐池处于1349m,最低温度为-28.5℃,而处于同纬度的大柴旦,海拔3174m,最低温度为-33.6℃。
2.3 太阳直接辐射最大强度地球上气候不同的根本原因就是太阳辐射,太阳辐射的强度决定地理纬度。
但随着海拔高度的增加,太阳光线通过大气的厚度、空气密度,水汽和悬浮物质都相应减少,太阳光透过度愈大,到达地面的辐射较强,由于夏季和冬季气温相差较大,夏季气温较高,因此,太阳辐射的数据是统计夏季6~8三个月太阳直接辐射最大强度值。
1km~5km太阳直接辐射最大强度分别为1011、1064、1118、1171、1225(W/m2)。
从以上的数据可以看出,随着海拔的增加,太阳直接辐射强度增大。
海拔高度增加1000m,太阳直接辐射强度约增加54W/m2。
2.4 冻土我国多年冻土主要分布在大小兴安岭、西部高山及青藏高原等地。
东北冻土区的地形以丘陵山地为主,虽然海拔不高,但由于纬度高,又受西伯利亚高压空气影响,成为我国最寒冷的自然区。
西部冻土区,虽然部分纬度较低,但均属高山高原地区,地势高亢,深居内陆,属高寒气候。
其共同特点是年平均气温低,冻结期长。
青藏高原地区一般冻土层厚度均在25m~120m甚至达到175m。
2.5 沙尘西北的黄土高原和青藏高原的沙尘也是相当严重的。
西北地区的风沙日(能见度只有10km)在24d~68d。
风暴日(能见度只有1km)在10d~22d。
沙尘的大小和风速密切相关,随着风速的增大,刮起沙尘颗粒的直径也愈大。
2.6 积雪青藏高原四周环山,受帕米尔、喀喇昆仑、昆仑山、喜马拉雅山、唐古拉山等的屏障作用,北冰洋、大平洋、印度洋的气候很难对高原内部的气候有显著影响,因而这里的气候干冷、降雨稀少,尤以藏北高原更甚。
那里年最大积雪不到10cm。
中国最大的积雪出现在新疆和东北。
阿尔泰山、天山、喜马拉雅山、祁连山和西南横断山脉是中国多雪的山地,大部分地区积雪分布均表现出明显的随海拔增高而增厚的规律性。
3 高原环境对机电产品的影响3.1 低气压的影响3.1.1 内燃机的燃烧恶化、功率显著下降,油耗增加。
内燃机工作容积是固定的,由于空气密度随海拔变化,进入发动机气缸的空气充量也发生变化。
对自然吸气的柴油机,若油泵的供油量不变,则进入气缸的燃油得不到充分燃烧,使排烟变浓,排温升高,燃烧室零件过热,导致功率下降,经济指标变坏。
根据现场测试表明,海拔每升高1000m,内燃机出力平均下降9%~13%,油耗增加6%左右。
在海拔2700m的龙羊峡水电站工地,有工程机械和运输机械420辆,功率损失达37%。
国产装载机,只能在海拔2800m的工地上勉强使用,在海拔3300m的工地上不能使用。
某厂生产的ZL30装载机在海拔3000m的工地作业时,铲斗的举升能力减少50%;某厂生产的CX-80机车,在西宁地区能拉3节50吨的货车,但到海拔3173m的锡铁山只能勉强拉2节。
3.1.2 内燃机冷却系统工作条件恶化随着海拔高度增加,大气压力下降,冷却水沸点也随之降低,不同海拔的水的沸点见表2。
表2 不同海拔高度水的沸点海拔高度(m)0 1000 2000 3000 4000冷却水沸点(℃) 100 96.6 93.3 90.0 86.9海拔每升高1000m,水的沸点下降3.3℃左右。
据高原地区工作的司机反映,内燃机,尤其是柴油机,冷却水经常“开锅”,解决的办法是停机冷却或放去热水,添加冷却水,前者误工误时,后者,因高原地区水源缺,水质差而存在矛盾。
由于高原空气密度减少,虽然冷却风扇的体积流量不变,但重量流量却大为降低了,海拔每升高1000m,重量风量下降8%,实际上降低了风扇的冷却效果和冷却水箱的散热效果。
而内燃机由于高原燃烧不良,排温升高,零件热负荷增加,如散热不良会使工作不正常,特别是冷却发动机,其最大功率受热负荷的限制,当冷却强度不足时,排温剧增,热负荷过高,甚至产生拉缸现象。
以上两点,对于起重机、汽车起重机、施工机械、载重汽车、打桩机械等以柴油机、内燃机为动力的机械产品均存在着这样的问题。
3.1.3 空气压缩机排气温度增高由于海拔高度的升高,大气压力降低使重量排气量减少,其数值为海拔每升高1000m,平均减少11%~12%,而容积排气量也随海拔升高而减少,海拔每升高1000m,平均减少2%~3%。
由此而造成随着海拔高度的升高,压缩机的排气温度增高。
3.1.4 影响低压电器的分断能力由于海拔升高,空气密度降低,空气散热能力减弱,当触头在分断电流时,介质恢复强度降低,电弧较难熄灭,容易引起电弧重燃,因而燃弧时间延长,触头寿命缩短。
高原空气稀薄,散热能力减弱,热继电器动作时间缩短。
3.1.5 高压电机电晕起始电压降低由于高原空气稀薄,分子间的距离加大,离子的自由行程加大,因而起晕电压降低。
如处于高海拔地区的桥头电厂5#发电机组(2.5万kW,6.3kV),当电压升到1.7kV时开始听到放电声音,电压升到2.5kV 时开始见到电晕火花,电压升到3.6kV时就看到很严重的电晕现象,在6.3kV额定电压下,电晕更严重并有臭氧气味。
此外,低气压会使高压电瓷外绝缘强度降低;影响蓄电池的使用寿命;对直流电机换向和电刷磨损造成影响。
3.2 低温对机电产品运行的影响 3.2.1 内燃机冷起动困难低温是高原气候的一个特点,随着海拔升高,气温呈线性下降,青藏高原的最低气温一般都在-30℃以下,内燃机的低温起动问题与平原寒冷地区基本相似,但加上高原地区的缺氧和低气压使内燃机的着火起动性能较平原差。
3.2.2 影响蓄电池的工作性能因低温使硫酸电解液粘度增大,负极活性物质早期钝化,影响电解液在极板内的扩散速度,使铅蓄电池基本电化学反应在缺乏电解液的情况下,只能在极板的表面不完全地进行。
所以,铅蓄电池的容量及起动放电性能随温度的降低而降低。
3.2.3 影响电机的起动性能低温对电机的散热有利,但对小型电机的起动有一定的影响。
由于气温低使润滑脂稠度增大或凝固冻结,引起静态阻力矩增加,使起动变得困难。
当润滑脂低温冻结后,丧失润滑能力,起动时与轴承磨擦发出尖哨声,加速轴承磨损。
3.2.4 对仪器仪表性能的影响由于低温、昼夜温差大,使仪表中的线性元件特性发生线性变化,测试仪表(包括压力表、液压表、流量计等)普遍存在精度降低、重复性差、零点漂移严重。
3.2.5 对材料性能的影响据反映,在低温下沥青绝缘胶有开裂现象,到潮湿时影响绝缘性能,绝缘材料的机械性能有所降低,明显变硬变脆。
橡胶、丁苯基天然橡胶电缆护套在-30℃下易折、易剥裂。
对油料的选择也要慎重,现有的低凝液压油的粘度指数尚偏低,虽然其凝点在-40℃以下,但作为液压系统传递扭矩的介质来说,在凝点以上十几度已无良好的流动性,不能适应于低温地区工作的要求。
橡胶密封件经低温试验表明,随着温度的下降,其硬度、扯断强度及伸长率三项机械性能均表现出不同程度的下降趋势。
3.3 太阳辐射对高原机电产品的影响 3.3.1 影响塑料的机械性能日光对有机材料的损害大小,除与其化学键能大小等因素有关外,与其分子键的密度大小也有关。
热固性塑料分子键呈网状结构,密度相对较大,因此光化裂解作用对其机械性能影响较小,而对热塑性的机械性能影响较大。
3.3.2 对油漆涂层的影响高原地区日照强裂,温差变化大,会加速油漆涂层的老化和龟裂。
据分析,油漆涂层的光老化是光氧老化,其速度不仅和太阳光的辐射强度和辐射量总量有关,也和大气中的水份、氧气、温度、湿度都有关。
虽然高原地区的太阳辐射强度和总量比较大,但气候干燥、空气稀薄、温度低、大气中的水份、含氧量和温度等没有湿热带高,所以高原气候对油漆涂层的影响没有湿热带强烈。
3.3.3 对电机运行的影响高原地区户外用的电机,由于运行时发热,加之太阳的直接照射,按理会超过温升限度,但从调查中反映,电机过热现象不明显,这是由于高原地区常年温度较低,对温升有一定的抵消作用,故反映问题不大。
3.4 冻土对机电产品的影响 3.4.1 对打桩机及钻孔机的影响在高原多年冻土地区打桩时,因冻结的土较坚硬,一般不先钻孔而用打桩机直接把予制桩打入冻土层是较困难的。