双速凸极同步电动机研究及其在泵站中的应用

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大型灌溉排水泵站作为城乡基本水利设施，不仅承担农业灌溉、排涝的重任，还承担着城乡防洪、供水以及流域调水的重任，在抗御水旱灾害、确保农业稳产高产等方面发挥着重要的作用，取得了显著的社会、经济和生态效益m。

过去，大型泵站修建时根据南北差异和当地实际的水位隋况进行水力机组的选型和配套，运行过程中通常能够满足设计扬程工况和平均扬程工况下工作点位于高效区的要求。但近年来，由于区域陛水文条件变化、河床底部抬升和大型水利工程修建等原因，长江、黄河水位呈较大幅度的季节性变化，流域内河道、湖泊、水库汛期与枯水期的水位变化也相应加大。这就使得运行过程中，机组工作点偏离高效区，运行效率低、功率大，甚至引发汽蚀，不利于泵站的安全与经济运行。

I大型泵站工况变速调节工况调节是解决水泵实际运行中工作点偏离高效区这-问题的主要方法，通过变动水泵的工作点，扩大工作范围，使之符合高效运行的要求。其中，大型泵站的工况变速调节通主要是变频调速和变极调速。

变频调速要改变电源频率，需配置专用的控制柜，占地面积大、操作复杂、投资也大，其应用受到诸多条件的限制；相对而言，变极调速只改变电动机内部结构和接线方式，不需要控制柜，操作方便、投资校就我国机电灌排工程的现状而言，大型泵站中采用操作便捷、投资节省的变极调速方式更为合适。

目前，国内大型电力灌排泵站广泛采用凸极同步电动机。过去，由于存在很多难以解决的技术问题，同步电动机的变极调速-直未能实现，直至2008年才在样机试验的验证下宣告初步成功。2009年，凸极同步电机转子变极的设计方法”发明专利出现，标志着国内率先研发成功适合于大型电力排灌站的新型双速凸极同步电动机。这种电动机在原有电动机的基础上，通过对其内部结构的改造，变换接入电流的方向实现变极调速。与水泵配套后可以针对泵站运行时间较长的扬程设计两档转速，在扩大水泵工作范围并满足机组高效运行要求的同时，还可以节省成本。由于同时具有变角、变速调节的条件，配套该类电动机的大型泵站还可以通过变速-变角综合经济运行来实现节能目标。

2双速凸极同步电动机研究凸极同步电动机变极调速应用于大型泵站的思想最早出现在 20世纪90年代。1996年，湖南省常德市汉寿县岩汪湖电力排灌站第二次大型技术改造进行电机增容提速后，出现水泵机组在高扬程下运行状况良好，在低扬程下严重偏离高效区，引发汽蚀和振动的问题。水利部泵站测试中心根据岩汪湖电力排灌站的改造实践及测试结果，提出在更换电机线圈时，按照增容和变极调速的要求进行设计”的建议。当时的武汉水利电力大学并与湖南省水利厅洞庭湖工程建设管理局等单位联合组成科研小组共同进行大型泵站双速电动机改造项目的研究，推动了同步电动机双速改造技术研究的起步。

1997年湖南省仙桃电排站水泵机组增容技术改造时，又-次提出将同步电动机进行调速改造的方案：采用丢极式变极法增速，将原为4O极的同步电动机，在圆周均匀丢掉”4个磁极后以36极运行。该方案中，转子变极不改动转子结构，磁极仍为正规型等距分布，电机原有的40个极不改动。40极运行时与原来的状态相同，而 36极时则改变-半磁极方向，同时丢掉”4个磁极。丢极”变极方式的实现在于改变部分磁极的接线，引向-个电动的三极双投开关，通过其三相电机低压电源线沿转子线槽穿出轴端引向三个线桩，在停机状态下进行控制得到所需的转子磁极。定子变极则使用对称轴线法，得到40极变为 36极后的对称的三相绕组。这-尝试采用了国内外先进的试验研究成果，作为泵站更新改造的-项新技术，在我国属首创，在国外也十分罕见。

随着国内大型电力排灌站对凸极同步电动机变极调速需求的加大，相关企业也开始着手进行相关研究。2007年 10月，湖北华博电机有- 8 -限公司与华中科技大学国家专业重点电机试验室联合，在传统电动机的基础上进行大型同步电动机变极调速的改造。在不改变原TL800-24/2150的结构尺寸的情况下，仅通过减少磁极的数量、增加磁极线圈的匝数、改变磁极的布置及接线方法等技术手段，用2O个磁极实现电动机在 250#min和300r/min两档转速间的切换，来实现变极变速的目标。经过 5次试验验证，电动机改造取得了初步成功。制造完成的双速凸极同步电动机可分别在 250r/min和300rtmin两种转速下运行，电机效率可达94%以上，额定功率满足两种工况下水泵运行的要求，且结构和机座尺寸未发生改变，各项技术指标接近传统同步电动机的水平。但在电动机内部结构改造过程中，仍存在定子接线方法较复杂等问题。

经过不断地探索、改进，该项研究近年来取得了突破l生进展。2009年，名为《-种凸极同步电机转子变极的设计方法》的发明专利采用了最新交流电机定子绕组变极理论和独特的凸极转子变极技术，在国内率先研发成功适合于大型电排灌站应用的新型双速凸极同步电动机。

其特 在于：①转子采用非均匀凸极分布新型结构；②转子电路采用最少 3个滑环即可方便实现变极换接；③转子绕组导体在两种极数下励磁磁势谐波含量均较低，且材料的有效利用率与标准电机相当；④两种极数下的电机总体睦能，与相同极数标准电机相当。目前，已经研发成功且适用于大型电力排灌泵站的双速凸极同步电机变极比有 24：20、36：32、44：36等。经过多次的试验、测试及实际应用表明：这种新型双速凸极同步电机通过低速启动来减少对电网的冲击，励磁电流小；转速变化不需停机，操作迅捷、控制简单；两种速度下效率高，可靠陛好；且接线方便，不改变电动机的原有结构尺寸，投资节盛通用性强，达到国内领先和国际先进水平。

3应用效果分析凸极同步电动机在某大型泵站中投 运行后，取得了很好的使用效果：3.1节能效果典型年7天的运行情况表明：在相同的排涝条件下，双速双调机组比单速机组节约能源 5.22万kWoh，占对照组能耗的 10.3%，按0.6元，(kwoh)电价计算，这-周观音港泵站可节省排涝费用 3.1万元。若泵站在汛期 8月持续开机运行，按 匕述计算结果推算，观音港泵站整个汛期可节省电能约68.6万kWoh，电费约41：2万元。

就 7月 1日至 7月 4日四天的情况进行单台机组能耗的比较可知：双速双调机组平均每天耗能 1 万kWoh，单速机组平均每天能耗1.77万 kWoh，前者比后者能耗减少 0.33万 kWoh厌 ，约占后者的18.6%，节能效果明显。

双速凸极同步电动机在该泵站安装试运行后，进行了节能监测。湖北授能监测中心提出的检测报告显示：双速凸极同步电动机在 20极、lO00kW、负载率为 7320%运行时，运行效率为93.390/'o；24极、800kW、负载率为 67.28 垂行时，运行效率为92.940/0。两种极数下正常运行时，均处于高效范围。

3.2成本投入该泵站原TL1000-20/2150型电动机市驰格为64万元，双速凸极同步电动机价格为该电机的1.3倍，约83万元，4台电动机的差价76万元经过两个汛期的运行就可以完全收回，第三个汛期双速双调机组就可以完全发挥经济效益。

同时，该新型电动机的转速切换方便，不需要设置专用的控制柜，与变频调速所需的变频器比较，有着绝对的优势。

33安全I生能该泵站双速凸极同步电动机的两档转速300r/min和250r/min均属于中、低速范围，且其低速启动方式可以适当的减小启动电流，电动机本身不存在安全问题。与水泵配套后，在设计净扬程和平均净扬程下，科 技 创 新 2013年第18期 I科技创新与应用浅谈医疗仪器的管理与应用彭 川 任亚琼(1、天津市第四中心医院设备科 ，天津 300140 2、天津市建筑材料产品质量监督检测中心，天津 300000)摘 要：医疗仪器科技含量的提 高对医院临床诊断和治疗方面提供了越来越大的帮助，文章就怎样维修保养医疗仪器和如何正确使用高科技治疗仪器的问题研究探索，以便这些仪器在医院长久和正确的应用。

关键词：医疗仪器；维修保养；管理应用因医疗仪器设备在医院治疗及诊断上广泛应用和其科技含量的不断增加，所以很多医院在医疗设备的投入也越来越大。为了让医疗仪器为临床手术和检验提供更及时、正确、高效而可靠的检查技术，就要对医疗仪器进行科学有效的管理，尤其是仪器维修保养方面。医疗仪器的维修保养工作不但对医疗仪器的使用率有所影响，而且在使用方法、条件、产品质量等多方面上对疾病诊断的正确率、治疗的治愈效率有着直接关系，继而影响医院的经济和社会效益，因此在应用医疗仪器时，必须加强对其维修保养工作。

1选购医疗仪器时，进行有效的评估是必要的电子器件是医疗仪器的重要组成部分，其质量直接关系着医疗仪器的使用寿命。在微电子技术的飞速发展的情况下，集成电路的应用越来越广泛。电子设备如医疗仪器的使用寿命定义方法有以下两种：良好工作环境下的保存期限以及特定环境下连续工作的时间。此外设备的使用频率是根据临床统计数据上多少患者使用而设定的。

在选购医疗仪器时，应联系国家的收费标准，估算多长时间可回收成本开始盈利，这个时间的长短要处在设备报废期前。在确定是否购买以后再来评估所需仪器的生产厂家，着重看产品质量与相关功能、维护市嘲履行合同的能力大校2如何正确使用医疗仪器医疗仪器的正确使用可以延长仪器的使用寿命，更可以降低医疗风险。-是要对医务工作人员进行医疗仪器及设备启用之前的tJl。在引进医疗仪器的安装及调试过程当中，应安排仪器操作人员及医学技术人员都参与其中，便于了解仪器的使用环境的要求以及正确使用的方法等∩以向生产厂家技术工程师请教该仪器的工作原理、相关工作流程和维护保养方法等，作好记录。还有，作为医学技术人员应该了解在购买仪器时医院与厂家签订的协议书，更好地利用仪器保修期间仪器出现故障主要由厂方工程师负责维修”这-条件，在维修中多观摩、多学习，为以后仪器的维护保养工作打下良好的基矗二是要准确阅读使用说明书，规范操作规程，维护工作环境。在维护工作环境方面，大型医疗仪器用电量多，发热量多，包含有计算机系统，所以对环境指数要求较为严格。

3强化对医疗仪器的维修保养工作完善医疗仪器的维修与保养的工作是提升仪器完好率及使用率和降低故障发生率并延长仪器使用寿命的有效措施。医院设备管理部门可以向仪器生产的厂家工程师请教，按照各种仪器的工作原理和特点，对仪器制定相应的维修保养工作计划，如每年-到两次。维修保养时，最好能得到设仪器操作使用者的帮助，在给以维修保养工作人员提醒和督促情况下，完成对医疗仪器的维修保养工作。还要了解具体使用情况，并检查使用环境是否良好，如温度大孝相对湿度含量高低、防尘等方面是否符合工作要求；检查仪器的安全陛能，记录结果。

在光学仪器方面，要对其光通道进行防尘，除污、除霉点等工作；对电子集成线路板进行除尘处理；对碳刷电机部分除碳粉以及光电检测部分除尘、去污；仪器的机械和传动部分要清除锈迹污物并且按时上润滑油；检查接地线接地是否良好以防静电储存放电现象/弋t'，4xV叶tr.。按照-系列的维护保养工作，把大多数故障扼杀在萌芽状态。如果-台吸引器使用-年未经保养，就很有可能因为液体过多浸入油层，导致内部生锈，从而使电机烧毁。所以对口腔科的空气压缩机，定期加油，并及时排出气罐中的费油。

4加强医疗仪器的维修保养管理工作4.1维修人员的管理工作医疗仪器的维护保养工作是-项综合l生的工程，要实行优化组合，定人定岗。对于维修人员的管理要求：要不间断地学习相关医学知识，必须参与医院内外的课程培训、技术讲座、学术交流等等，定期进修以成为医疗仪器的熟练使用者；对于新采购的贵重设备有不懂的地方都要进行相应的维修保养培训。

4.2医疗仪器的计划管理工作在医疗仪器应用的各个方面，都要有相应的工作till。预算作为医疗仪器的计划管理重要内容之-，应在收支平衡基础之上，用量力而行和兼顾发展的原则，按编制年度仪器预算，提交仪器管理委员会进行探讨。医疗仪器的采购必须加大透明度，让其他科室参加进来，实施群众监督的方法，能够及时并目优质地完成采购。

4-3医疗仪器的技术管理工作仪器的合理使用关系着仪器耐用期的长短、工作性能的好坏、工作效率以及测试精度的高低，因此为了提升现有仪器的完好率及使用率，就须建立严格的规章制度。医疗仪器在日常使用中须注意以下几个方面：大型仪器要配有专职的操作技师，做到专机专用；注意相关电源匹配和稳压等为仪器创造良好的工作环境以延长仪器使用寿命，保障仪器的正常运行。设备科管理人员要负责协调组织，而各科长或者保管人员负责本科室仪器的保管以及使用，-定做到层层把关负责。此外，应建立并完善严格的操作规程、技术培训、保养程序及仪器维修等方面制度。最后，每台设备要制作专门的维修保养记录卡，用来详细记录每次仪器维修保养的项目的保养周期、保养人员姓名和检查人员的检查结果等信息。

5结束语综上所述，医院在应用医疗仪器的时候，要掌握医疗仪器正确的操作方法，更要做好仪器的维修保养工作，保障医疗仪器的正常运行，以更好地帮助医院的临床诊断与治疗工作。医疗仪器的维修保养工作能减少医疗仪器故障的发生率，增加其使用寿命，降低仪器的运行成本，提高仪器的综合效益，从而改善了医院的社会效益与经济效益，更好地为医院服务。