装置设计论文范文
时间：2023-03-08 18:22:33
装置设计论文范文第1篇
1设计模式
设计模式[4-5](designpatterns)是在设计面向对象软件的过程中记录的知识和经验，它是对被用来在特定场景下解决一般设计问题的类和相互通信的对象的描述。设计模式的目的就是复用这些面向对象软件设计[6-7]的解决方案以及便于这些抽象解决方案的积累和交流。软件设计有2种设计方法，分别是结构化设计方法和面向对象设计方法[8]。设计模式作为面向对象软件设计过程中知识和经验的总结成果，具有很重要的作用，可以帮助设计者去分析和解决问题。本文主要关注了工厂模式，一个设计模式的描述一般包含模式名、意图、结构、参与者、协作等5个方面。本文结合这5个方面详细介绍工厂方法模式。1）模式名。工厂方法(factorymethod)模式，又称为虚构造器(virtualconstructor)模式。2）意图。定义一个用于创建对象的接口，让子类决定实例化哪一个类。工厂方法模式使一个类的实例化延迟到子类。3）结构。工厂方法模式的结构图如图1所示。4）参与者。产品类定义工厂方法所创建的对象的接口，实际产品类实现产品类；接口创建者类声明工厂方法，该方法返回一个产品类型的对象。创建者类也可以定义一个工厂方法的默认实现，其返回一个默认的实际创建者对象。实际创建者类重定义工厂方法返回一个实际创建者类实例。5）协作。创建者类依赖于其子类来定义工厂方法，所以返回一个适当的实际创建者实例。一般地，工厂模式适用于类创建对象延迟到子类和类创建对象未知的时候。在实际使用过程中，工厂方法模式的父类和子类分别用来定义创建对象的接口和负责生成具体的对象，实例化的过程在子类中实现。由于工厂方法模式隐藏了子类实例化不同对象的创建过程，降低了层次之间的耦合性，满足了软件扩展性的需求，从而最大程度地减少增加新子类时需要付出的代价。这个特性很好地满足了在规约转换软件中需要不断升级和开发新规约的特点。
2通信软件的开发方案
传统的FACTS装置通信软件针对具体的通信规约，每个软件只能处理单个的通信规约，造成了巨大的资源浪费并且效率低下。本软件采用通用型通信软件方案[9]，如图2所示。在该方案中，变电站内FACTS装置可只有一个通信软件，该通信软件能接入系统中所有FACTS装置，并且完成与变电站监控系统的信息交换。使用这种通信软件将大大减少开发通信模块的工作，提高了代码的复用率。根据软件需求分析[10]得出通信软件应分为3部分开发。1）系统配置。此部分主要用来配置系统中FACTS装置信息、接入设备信息、通道信息和规约信息。FACTS装置信息主要包括装置地址、数据传输通道信息和装置本身具体的遥测、遥信等运行信息；接入设备信息主要包括接入设备地址、数据传输通道和接入的具体遥测、遥信等信息；通道信息主要配置数据传输通道使用的规约以及辅助的通道地址、端口号等；规约信息用来配置具体的使用的规约库。2）数据采集与处理。数据采集与处理系统是通信过程上行和下行的数据按照具体的数据格式采集和发送出去。这是通信软件实际进行数据交换的地方。3）数据转换。数据转换就是根据系统配置，FACTS装置与接入设备之间进行数据通信，完成信息的无缝传输。这是通信软件的核心处理部分。
3IEC60850-103规约向IEC61850标准接入的实现示例
3.1工厂模式在通信软件中的应用在进行通信软件的设计时，FACTS装置通信软件使用的通信规约不尽相同。因此，本软件开发了一些常用的通信规约，使得其之间能够相互转换。下面结合工厂方法模式说明IEC60850-103规约向IEC61850标准转换的过程。在进行通信软件的设计时，不同的规约采用的物理通道不同，也就是通信方式的不同，而实际的通信方式的种类远小于规约的种类，如果把具体的通信方式写在具体的规约中，当不同的规约使用相同的通信方式时，就会出现大量重复劳动的现象。此时把不同的通信方式抽象成一个基类，由具体的规约在使用时去实例化自己的通信方式。因此在抽象工厂中定义了创建通道和创建规约的接口，使得规约的创建和通道的创建分开。这样使用工厂模式可以很方便地开发新的规约，而不需要更改原来已经完成的系统，每增加一个规约只需要增加自己的工厂方法和实现类即可。工厂模式应用如图3所示。1）抽象工厂类。将抽象工厂类命名为IFactory，主要是定义了抽象的创建通道和规约的方法。分别是createProtocol()和createChannel()。2）具体工厂类。将IEC61850工厂类命名为IEC61850Factory，继承于IFactory类。实现了具体的规约和通道的创建过程。3）抽象通道类命名为IChannel，定义了通道的打开、关闭、读和写的方法以及通道状态判别的方法。4）TCP通道类命名为TCP，继承于IChannel类，实现了TCP通信的具体工作。5）抽象规约类命名为IProtocol。主要是定义了通用规约的通用数据变量和处理方法。6）103规约类命名为IEC103，继承于IProtocol类。主要工作是定义了将采集到的数据局转换为中间数据IDevData的方法，以及将ICtrlData中的数据下发的方法。7）IEC61850标准类命名为IEC61850，继承于IProtocol类。主要工作是定义了将IDevData中的数据进行解析的方法和将需要下发的命令转换为ICtrlData中间数据的方法。
3.2数据结构介绍在103规约向IEC61850转换的过程中，103规约作为设备侧使用的规约，IEC61850作为转出侧的规约。转换的实际过程要借助于中间数据来完成，数据的流向为双向，即103规约可以向IEC61850上送数据，IEC61850也可以向103规约下发命令。具体的转换过程为：103规约将自己采集到的数据转换为中间数据IDevData格式，IEC61850从IDevData中获取自己需要的数据，与此相反，IEC61850将需要下发的命令转换为中间数据ICtrlData格式，103规约从ICtrlData中获得下发的命令并下发到自己的装置上去。至此，103规约向IEC61850标准的转换工作完成。同时，由于IDevData和ICtrlData为中间数据格式，因此当别的规约需要这些数据的时候也可以获取，这样103就可以不需要针对其他的规约另行开发，直接就可以完成和其他规约转换的工作。在FACTS装置通信软件中存在2种意义上规约，分别是装置侧规约和转出侧规约，而设备侧和转出侧并不进行直接的通信，因此需要一种能够分别和两者进行数据交换的中间数据结构，就是IDevData和ICtrlData两个数据类。
3.3IEC61850数据映射IEC61850[11]是基于制造报文规范(MMS)来实现双方的通信，而IEC61850-80-1[12]中提出了可以扩充原有的数据类型，同时也给出了IEC60850-5-101和IEC60850-5-104数据向IEC61850映射的列子，结构如下所示。其中casdu、ioa和ti分别映射的是IEC61850中的逻辑设备(logicaldevice)、逻辑节点(logicalnode）、数据(data)。而传统的规约中仍是靠点索引来建模，即通过CPU号、组号和点号等来组织数据，因此传统规约向IEC61850转换时必然要进行一定的映射，这样就利用扩展的数据类型使得传统数据点和IEC61850数据一一对应起来。当系统在初始化时，将中间数据中的哈希表进行初始化。当IEC61850作为智能设备规约时，通过解析配置文件名，得到主键，按照一定的解析方法就可以得到对应传统规约的CPU号、组号和点号；而IEC61850作为控制规约时，将转出的CPU号、组号和点号按照一定的组织方法形成具体的主键，即可在哈希表中得到唯一对应的IEC61850的SCL脚本。这样使得IEC61850和传统规约就可以方便的进行规约转换工作。
4结论
本软件的开发采用了具有跨平台特性的Qt开发环境，使得开发者仅开发一次就可以将源码应用在Windows系列、Unix/Linux、嵌入式等操作系统等平台上，节约开发时间，提高开发效率。FACTS装置在现代电网中会已有很大的应用，随着计算机网络的发展，FACTS装置的运行数据也会统一纳入电网运行大数据库，所以，灵活通用的通信软件越发显得重要。本文对设计模式在FACTS装置通信软件中的设计原理和功能框架进行了分析，为通信软件提供了人机友好的配置界面，针对具体的规约提出了规约模式，并结合实际开发的IEC6080-5-103、IEC61850等通信规约验证规约模式的正确性，为其他规约开发者提供了一个新的思路和方法。
装置设计论文范文第2篇
在设计中应用创新方法将有助于设计者高效、创新地解决问题。课题组提出一种创新策略［5］，将创新设计分成面向问题、面向目的、面向产品和面向载体4类，并根据不同的类型，采用不同的创新策略实现创新。这些创新类型中面向问题的创新是最常见的，其策略是解决最小化问题，解决系统中的冲突，对系统进行改进创新。由于发明问题解决理论TRIZ是以已有系统为主要研究对象，比较适合这类型的创新设计。TRIZ最初由G．S．Altshuller于1956年提出［6］，经过几十年的发展已经形成完整的发明问题解决理论体系，其问题分析及解决体系结构如图1所示。TRIZ体系包含分析问题及解决问题两部分，针对不同的问题采用相应的工具来分析解决。
2管道腐蚀检测装置创新设计
2．1在役管道腐蚀检测原理
我国在役管道大都铺设在野外且都埋在地下，其底部最容易发生腐蚀，对于在役运输管道发生的腐蚀采用射线检测技术，其检测原理如图2所示。射线机发射检测光线，穿透管道待检测部分，然后被探测平板接收，通过对接收射线的情况进行分析处理，便可以判断管道是否存在腐蚀以及腐蚀的位置、程度。
2．2检测装置问题分析
由于在役管道所处的环境比较复杂，对检测装置提出了非常苛刻的要求：不宜在管道内进行检测，也不允许检测装置从管道两端套进，只能从中间夹紧管道。当前的管道腐蚀检测装置主要存在的问题为：①结构复杂，装夹不便；②人工干预程度大，自动化程度低，检测效率低；③只能检测某一管径管道，适应性差。检测装置的创新设计必须解决上述问题，对于上述问题我们分析归纳为以下两个问题：Q1：提高检测效率，要求检测装置能沿着管道轴向进行移动检测，并对管道进行可靠地夹持。Q2：检测装置能实现系列管道（Φ159mm～Φ500mm）的检测，并保证检测装置不复杂、结构紧凑。对于Q1，要求检测装置沿着管道轴向移动检测以提高检测效率，但另一方面会导致夹持装置的夹紧力不够、可靠性降低，这就形成一对技术冲突。对应TRIZ标准工程参数，这对冲突中的改善参数为时间损失，恶化参数为可靠性。对于Q2，要求检测装置实现不同管径的管道检测，但同时会增加装置的复杂性，这也形成一对技术冲突。对应TRIZ标准工程参数，这对冲突中的改善参数为适应性及多用性，恶化参数为复杂性。
2．3检测装置问题解决
（1）针对Q1，查询TRIZ冲突矩阵得到发明原理10，30和4［7］，经分析这3个原理无法解决该问题。我们采用物质—场模型来分析此问题，两种物质分别为S1（管道）和S2（检测装置），场为机械场，检测装置及场提供的功能是不完整的，其物质—场模型描述如图3所示。检测装置要求对管道有足够的夹持力，实现管道的可靠夹持，但检测装置与管道很难发生相对运动，实现管道轴向移动检测。由此可见，检测装置提供的场是一个可控性较差的场。查询标准解，得到第二类标准解No．16，即增加一个易控制的场，因此在检测装置和管道之间增加一个可控的外力，即在检测装置前后分别采用4个滚轮实现管道的夹持，在前后轮之间的管道上增加一个可控的驱动机构（如图4所示），在夹紧定位的同时提供外力以促使检测装置与管道之间发生相对运动。当管道检测装置实施检测时，不与管道发生相对运动，对管道进行定位夹紧；当检测完一个位置时，驱动机构提供外力促使检测装置与管道之间发生相对运动，检测装置运动到管道的下一个检测位置。（2）针对Q2，查询TRIZ冲突矩阵得到4个发明原理15，29，37和28。经过分析，发现发明原理15（动态化）有助于该冲突的解决。应用发明原理15，将滚轮与检测装置的联接部分改为可调机构，采用如图5所示的可调滑块机构，滑块沿着圆弧板径向安装，均匀并且对称安装在上、下圆弧板端面，通过调节滑块实现所要求的系列管道检测。
2．4在役管道腐蚀检测装置创新方案
综合上述2个问题的解决方法，得到如图6所示的在役管道腐蚀射线检测装置创新方案。检测装置采用两段半圆弧铰接而成的剖分式结构和螺旋夹紧机构实现快速夹紧和拆卸；采用8轮夹持机构以及驱动机构实现检测装置对管道的定位夹持，并能沿着管道轴向移动，实现自动检测；调节与轮子联接的滑块机构以实现不同管径的夹持检测。
3结论
运用TRIZ方法对在役管道腐蚀射线检测装置存在的问题进行了分析，设计了一种新型的在役管道腐蚀射线检测装置，采用可调滑块结构实现不同管径的夹持检测，适应性良好；检测装置沿着管道移动并自动控制检测，提高了检测质量和检测效率。该检测装置结构简单紧凑，能较好地满足管道腐蚀检测的要求。
装置设计论文范文第3篇
1.拟定传动方案
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即
v=1.1m/s;D=350mm;
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)
一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为17或25。
2.选择电动机
1）电动机类型和结构形式
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。
2）电动机容量
（1）卷筒轴的输出功率Pw
F=2800r/min;
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000
(2)电动机输出功率Pd
Pd=Pw/t
传动装置的总效率t=t1*t2^2*t3*t4*t5
式中，t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2－4查得：
弹性联轴器1个
t4=0.99;
滚动轴承2对
t2=0.99;
圆柱齿轮闭式1对
t3=0.97;
V带开式传动1幅
t1=0.95;
卷筒轴滑动轴承良好1对
t5=0.98;
则
t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98＝0.8762
故
Pd=Pw/t=3.08/0.8762
（3）电动机额定功率Ped
由第二十章表20－1选取电动机额定功率ped=4KW。
3）电动机的转速
为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表2－1查得V带传动常用传动比范围2~4，单级圆柱齿轮传动比范围3~6，
可选电动机的最小转速
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
可选电动机的最大转速
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6r/min
同步转速为960r/min
选定电动机型号为Y132M1－6。
4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸
由表20－1、表20－2查出Y132M1－6型电动机的方根技术数据和
外形、安装尺寸，并列表刻录备用。
电机型号额定功率同步转速满载转速电机质量轴径mm
Y132M1-64Kw10009607328
大齿轮数比小齿轮数=101/19=5.3158
3．计算传动装置总传动比和分配各级传动比
1）传动装置总传动比
nm=960r/min;
i=nm/nw=960/60.0241=15.9936
2）分配各级传动比
取V带传动比为
i1=3;
则单级圆柱齿轮减速器比为
i2=i/i1=15.9936/3=5.3312
所得i2值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。
4．计算传动装置的运动和动力参数
1）各轴转速
电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为
n0=nm;
n1=n0/i1=60.0241/3=320r/min
n2=n1/i2=320/5.3312=60.0241r/min
2）各轴输入功率
按机器的输出功率Pd计算各轴输入功率，即
P0=Ped=4kw
轴I的功率
P1=P0*t1=4*0.95=3.8kw
轴II功率
P2=P1*t2*t3=3.8*0.99*0.97=3.6491kw
3）各轴转矩
T0=9550*P0/n0=9550*4/960=39.7917Nm
T1=9550*P1/n1=9550*3.8/320=113.4063Nm
T2=9550*P2/n2=9550*3.6491/60.0241=580.5878Nm
二、设计带轮
目录
设计计划任务书1
传动方案说明2
电动机的选择3
传动装置的运动和动力参数5
传动件的设计计算6
轴的设计计算8
联轴器的选择10
滚动轴承的选择及计算13
键联接的选择及校核计算14
减速器附件的选择15
与密封16
设计小结16
装置设计论文范文第4篇
关键词：植入式装置遥测编程器脉冲位置调制
植入式装置（例如植入式心脏起搏器、神经电刺激器等）的体内植入部分和体外程控器之间进行遥测时，工作距离不超过40mm，一般选用电磁耦合方式实现数据的传送。由于体内植入装置的能量供应受限制，为了延长其使用寿命，需要系统发送数据时的功耗尽量低。据此，本文设计了一种采用脉冲位置调制（PPM）的植入式装置遥测技术，包括控制单元、耦合单元、发射预处理单元和接收预处理单元。在发送数据时平均功耗很低，且电路简单可靠，可以减小装置的体积。
1硬件设计思路
硬件电路是采用PPM方式进行遥测的物理基础，由于当前的植入式装置一般都具有双向通信功能。因此本文对体内植入部分和体外程控器采用相同的遥测电路结构，如图1所示。
（1）控制单元
由于体内植入部分对功耗、工作电压、装置体积及电路复杂度等因素的严格要求，所以采用静态功耗少、电压低、功能多、体积小的单片机进行控制。采用软件实现数据的脉冲位置调制和解调过程。
（2）数据发射单元
来自控制单元的数据信号，驱动能力很弱，无法直接驱动耦合回路将数据发射出去。采用MOS开关作为中间级，用来自控制单元的数据信号控制MOS开关的开启和闭合，驱动耦合单元发射瞬间的高压脉冲。
（3）数据接收单元
接收端接收到的信号由发射端天线的反冲电压耦合到接收端天线上形成，具有衰减的振荡拖尾。通过接收单元，把有衰减振荡的脉冲波形变换成标准的方波信号，使控制单元能够直接处理。
（4）耦合单元
脉冲信号的发射和接收效果与耦合单元性能有关，本文采用优化的空心短圆柱线圈作为天线。
2工作原理
（1）模式切换
如图1所示，开关P是P沟道MOSFET，其栅极G由MCU控制。当栅极G被设置为低电平时，开关P导通，此时电路工作在数据脉冲的发射模式；当栅极G被设置为高电平时，开关P关断，这时电路工作在数据脉冲的接收模式。
（2）脉冲的发射
不同于电路比较复杂的谐振回路发射信号，本文中数据信号的发射基于电感升压原理：当发送端的开关N（N沟道MOSFET）导通时，电流流经线圈L1，电磁能量储存在线圈L1中；当N关断时，回路截止，线圈L1感应出瞬间的高压窄脉冲，紧接着是衰减的振荡拖尾信号，其中高压窄脉冲被用作PPM信号。接收端通过电磁耦合方式接收信号。
开关N关断时线圈上产生自感电动势（即反冲电压）ε＝－L，而dt是N由导通到闭合的转换时间，N确定则dt为定值，同时线圈固定则L也为定值，因此当N导通时电流I越大则N关断瞬间产生的反冲电压就越大。另一方面，要求脉冲发射时能耗尽量少，因此N的导通时间设置为使I接近饱和。为了便于观察，在回路中串接阻值小的电阻R2，如图1所示。当N导通时，根据R2上测得的电压波形，就可以方便地看到I是否接近饱和，从而优化N的导通时间。
（3）脉冲的接收
耦合到接收端线圈L1的脉冲信号经过隔直电容C4，直流分量被滤掉，有用的信号（频率）分量传送到脉冲判别和脉宽延展电路。
运放A1和电阻R3、R4、R5、R6、R7，以及电容C2、C3组成脉冲判别和脉宽延展电路：其中C2起滤波作用，使接收到的脉冲信号振荡减弱。可变电阻R7用来调节门限。运放A1平时输出为高电平，当A1反相输入端接收到脉冲幅度大于门限时，输出反转，变为低电平。电容C3起正反馈作用，延展负脉冲宽度，以使单片机能够识别处理。延展后的负脉冲作为外部中断触发单片机，请求响应。
（4）电源的稳定
如图1所示，VDD是装置的直流电源电压。为了能在线圈L1发射数据信号时提供足够能量，并且不使电源受到数据发射时电感上感应电动势的波动影响，由电阻R1和电容C1组成去耦电路。数据发射周期T必须大于时间常数τ1＝R1·C1，一般要求满足T＞3～5）·τ1。
在做植入式装置遥测实验时，通过MCU控制电阻R8与发光二极管LED组成的指示电路，可以直观地了解通信状况。
3软件设计
本文研究植入式装置的数据遥测，综合考虑信息传输速率和平均功率消耗等因素，采用4－PPM方式。即每两位二进制数据信号调制成一个4－PPM（四进制）信号。数据的调制和解调，以及4－PPM信号以帧格式发送和接收都由软件控制。
定义传输一个4－PPM信号的基本时间单位为一帧（frame），如图2所示，A～F构成一帧。把一帧的持续时间平均分成8份，每一小份时间段代表一个时隙（slot），则一帧由slot0～slot7组成。每一帧里的8个时隙组成4个固定的时区，在每一个时区内包括一定的变化脉冲位置：
（1）第一个固定时区由时隙slot0和slot1组成，如图2中的A、B。在每一帧里的预定脉冲位置产生一个帧同步信号，从而使接收端确定这是一帧的开始，使帧同步。帧同步信号位于每一帧的第一个固定时区内，而且是唯一的同步信号。如图2所示，帧起始由脉冲P1确定，它所在的时隙则定义为slot0，帧同步脉冲P2位于帧的第一个固定时区内的固定位置--时隙slot1。当接收端在接收到P1之后（设为slot0），若接着在slot1接收到P2，则可以确定正在接收一帧，即发送端和接收端之间实现帧同步。
（2）第二个固定时区由时隙slot2组成，如图2中C。这个时区是一个保护带，因为保护带的存在，使帧同步脉冲和数据脉冲在一起不会被当作新的帧同步脉冲，从而唯一地确定一帧，防止数据交迭。
（3）第三个固定时区由时隙slot3～slot6组成，图2中的C～E区间。在这个时区内的脉冲位置产生一个数据量值信号，表示被发送信息的数值，4个时隙唯一地表示两位二进制数据信息：slot3表示“00”，slot4表示“01”，slot5表示“10”，slot6表示“11”。例如，图2中的数据脉冲P3，它位于时隙slot4，因此表示二进制数据是“01”。
（4）第四个固定时区由时隙slot7组成如图2中的F。这个时区也是一个保护带。Slot7标志这一帧数据结束，从slot8（0）（即slot7之后的一个时隙）起，将开始另一帧数据信号，slot8也就是下一帧的时隙slot0。
装置设计论文范文第5篇
[关键词]超载红外检测单片机报警锁定
一、引言
针对我国国情，设计了一种客车载乘人员检测系统，当超过规定人数时，便锁定汽车执行机构，使之无法启动。主要任务有：⑴能够手动设置人数上限并对其进行显示。⑵能够实时显示出车厢内乘客的实际人数。⑶光报警信号要实现闪烁功能。⑷声音报警电路可由蜂鸣器完成。
二、系统原理
系统的前端检测部分有两个热释电红外传感器安装于车的前后两个门上前门的传感器用于检测上车人员，后门的传感器用于检测下车人员，车门开时系统及时启动，由于热释电红外传感器可检测到人体发射的红外线且与穿衣多少无关，因此比较可靠。当有人上车时，红外传感器检测上车人数，单片机累加计数并通过LED屏显示；当有人下车时单片机减法计数。由于单片机内预设规定人数，当超过此人数时，单片机控制汽车锁定执行机构使其无法启动，并以LED屏显示数字。
三、系统的硬件构成及功能设计
1.控制单元。控制单元主要完成检测信号处理，并根据处理结果通过LED实时显示人数，当人数超出规定时，产生汽车执行机构的锁定控制信号和报警信号。利用51单片机作为控制单元。因为51是一个低功耗、高性能的8位单片机。
2.热红外检测单元。红外传感器采用对红外光线最敏感的光敏原件以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号，经搜索资料确定可使用美国的传感元件———热释电红外传感器KDS9。它能鉴别出运动的生物与其他非生物。下图是其双探测元热释电红外传感器的结构。
使用时，D端接电源正极，G端接电源负极，S端为信号输出。该传感器将两个极性相反、特性一致的探测元串接在一起，目的是消除因环境和自身变化引起的干扰。它利用两个极性相反、大小相等的干扰信号及内部相互抵消的原理来使传感器得到补偿。对于辐射至传感器的红外辐射，热释电传感器通过安装在传感器前面的菲涅尔透镜将其聚焦后加至两个探测元上，从而使传感器输出电压信号。制造热释电红外探测元锗二极管材料，它的探测波长最敏感范围为1.5μm左右。为了对某一波长范围的红外辐射有较高的敏感度，该传感器在窗口上加装了一块干涉滤波片。这种滤波片除了允许某些波长范围的红外辐射通过外，还能将灯光、阳光和其他红外辐射拒之门外。
本系统中，当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时，电路中的传感器将输出电压信号，应对热释红外传感器输出的电压信号进行放大。可以运用集成运算放大器来进行两级放大，以使其获得足够的增益。当传感器探测到人体辐射的红外线信号并经放大后送给窗口比较器时，若信号幅度超过窗口比较器的上下限，则系统将输出高电平信号；无异常情况时则输出低电平信号。比较器的上下限电压即参考电压分别设为3.8V和1.2V。将这个高低电平变化的信号上升沿信号作为单片机P3.0的输入信号，设计中采用中断方式来检测。
3.报警部分。当单片机判断出车上人员数量超出规定时，将通过P1.0口输出1kHz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，经查阅资料确定电路可使用音频放大集成芯片LM386。
4.锁定部分。锁定部分通过在点火线路中加一继电器控制开关来实现。当单片机判断出车上人员数量超出规定时，将通过P1.5口输出一高电平，继电器工作，从而使点火线路断开，无法启动。
5.乘员数显示部分。由于客车载人数目都在100人以内，所以用两个7段LED已经足够。本设计采用P2和P0口的输出来驱动两个LED。
四、系统软件设计
人员检测系统是一个智能化的系统，它的软件所完成的功能主要包括：
(1)信息处理：即当单片机I/O口接收到脉冲时，单片机做加/减法计数。(2)显示输出：单片机将总人数输出到LED进行显示。(3)控制输出：即当车载人数超出规定时，产生锁定和报警控制信号。主程序、中断子程序流程图如下所示。
五、结束语
该系统在精度和灵敏度上都能满足实际的需求，解决了通过加大检测力度、行政干预等手段检查客车超载问题带来的不便，方便了交警，保障了行车安全。如果进一步扩充，可以增加语音提示，发出“欢迎光临”、“车已超载”等提示；可以扩展日期和时钟模块，记录每日的载客量和发车时间；还可加入键盘输入模块，随时输入要显示的提示信息；甚至可以扩展和上位机的通信模块，将载客及出发时间保存。但该系统要求乘客在乘车时必须从前门上后门下，当不满足此要求时就会造成整个系统结果与实际不符，因此，在此问题上有待改进。
参考文献：
[1]胡汉才.单片机原理及接口技术(第2版).北京：清华大学出版社，2006.
[2]童敏明，唐守峰.检测与转换技术.徐州：中国矿业大学出版社，2008.
装置设计论文范文第6篇
TRIZ的中文含义是指“发明问题解决理论”,TRIZ提供的是一种思维模式,它是帮助人们在处理问题时快速找到解决方法的一种系统创新设计思考模式。为解决液压式闭门装置功能与结构上矛盾的问题,采用TRIZ理论中的逆向思维原理,进行逆向分析后发现,既然摩擦不可避免,为何不利用摩擦来达到减速的目的呢？进而我们重点设计了机械式减速模块,用其与壳体的摩擦来达到减速关门目的。
1.1TRIZ自服务原理多用性原理
为避免闭合过程中出现剧烈的碰撞而造成门体破坏,闭门装置还应当具有控速功能。在进行创新方案设计时,将这样的功能也整合到闭门装置中,以增加闭门装置的实用性。设计开发的这款关门装置将开门时的能量收集在能量收集模块中,待关门时能将存储能量转换得到的加速度转变为匀速,从而完成自动平稳关门动作。它能够帮助用户快速自动关门,在门自动回弹的过程中达到匀速效果,减小对门体及门边框之间的冲击力,同时也避免因为忘记关门而造成的安全隐患或能源浪费,应用领域十分广泛。
1.2TRIZ发明创新理论最终理想解
为确立安全节能闭门装置的最佳设计方案,对TRIZ闭门装置的理想解进行了整理,得出了最终理想解分析表。每一个关门过程都必然先有一个开门过程,为利用开门这部分的能量来实现关门目的,将其开门时的能量储存起来,在没有额外能量消耗的情况下,利用其自身存储能量实现自动闭门的目的,做到低碳节能。
2TRIZ解决方案
闭门装置的减速模块是保证实现自动关门的核心构件,对其进行改良和优化有助于提升闭门装置的整体性能。在前期的TRIZ分析基础上,提出了三种闭门装置设计解决方案。
2.1方案一
将门板与门框之间用弹簧连接,开门时弹簧被拉伸产生的弹性势能存储,松手后弹簧收缩门闭合。利用离心原理在减速模块中的使用重锤,利用其甩出与外壁产生的摩擦力达到减速的目的,以达到控制关门速度的预期设计目标。即使用传动机构带动摩擦盘高速旋转,使重锤依靠重力甩出与外壁摩擦产生制动力从而控制速度。
2.2方案二
为了获得匀速关门效果,在方案一的设计基础上进行了改进。将开门过程中剩余能量储蓄在闭门装置中的弹簧内,手离开门后弹簧开始释放能量,弹簧伸长带动齿条移动,移动的齿条拨动主齿轮让主齿轮转动,经过高传动比的齿轮组带动摩擦盘高速旋转,最后高速转动的摩擦盘将内部的重锤甩出,并与外壁相互摩擦产生制动力从而控制门闭合的速度。3.3方案三方案二中提到的摩擦盘和其转轴是完全固定的,因而不论开门还是关门都会带动摩擦盘转动,这样会导致开门比较费力,浪费能量,为解决这一弊端添加棘轮机构,将摩擦盘和棘轮机构外圈固定在一起,转轴与棘轮内圈相对固定,因棘轮具有单向转动特性,所以开门时棘轮外圈不转动,只有关门时棘轮机构才锁死带动摩擦盘高速转动,借助产生的摩擦制动力达到减速效果。运用TRIZ创新理论,研究分析得到三种闭门装置设计方案,最终确定方案三为闭门装置的最佳创新设计方案。
3TRIZ创新设计总结
3.1方案技术评价
该方案采用成熟稳定的齿轮机构,使用富有创意的机械摩擦减速模块代替易损耗的橡胶密封圈,提升了该闭门装置的安全技术指标,延长了整个闭门装置的使用年限,并且所用材料均为现代工业大量使用的材料,采购便捷,现有加工工艺完全可以满足技术要求,本设计方案不失为现有闭门装置的一个良好的代替方案。
3.2市场前景分析
闭门装置在商业和公共建筑物中为必须之物,有着巨大的市场需求。在智能城市、智能家居的智能化浪潮中,闭门装置作为智能系统中的基本组成部分将会进入发展升级阶段。本方案设计研发的安全节能闭门装置低碳环保,可以预见,该安全节能闭门装置将具有广阔的市场需求空间和发展前景。
装置设计论文范文第7篇
为满足太阳能电池和大规模集成电路有关器件的质量要求，硅材料的质量好坏，直接影响到晶体结构的合格率和电学性能。因此，生产过程中对硅材料的纯度（洁净度）要求也越来越高。按照行业内对多晶硅等级的划分概念，金属杂质含量在ppba数量级。对于金属等杂质含量而言，电子级多晶硅纯度高于9N（99.9999999%，也就是9个“9”，下同）；太阳能级的纯度高于6N（6个“9”）；一般冶金级的纯度只有2N~3N（2~3个“9”）。因此，从这个角度来说，提高产品的纯度（洁净度）是提高产品质量、提高产品价值的重要途径和手段。
2还原制备多晶硅流程简述
作为当今世界生产多晶硅的主流技术，改良还原西门子法仍然占据着主要地位。常见工艺流程如下：经过提纯的三氯氢硅原料液体，按还原工段工艺条件要求连续混合加入蒸发器中。经过净化的氢气分两路：一路（主路氢）通过蒸发器与三氯氢硅气体混合，喷入还原炉中，在高温反应温度下，三氯氢硅中的硅还原出来，沉积在硅基载体上，炉内反应生成的气体经过尾气管道进入回收系统；另一路（侧路氢）在还原炉置换时使用。按照多晶硅还原炉的生产操作流程，还原炉设备采用钟罩型反应器阶段性生产。在反应过程中，还原炉处于带压状态，密闭生成高纯多晶硅棒；反应结束后，氢气置换，在置换阶段完成后，钟罩打开，取出产品硅棒。针对上述生产流程，可以将整个过程划分为内外两个系统：内部封闭系统和外部开放系统。
3内部封闭系统
因参与反应的工艺介质都需要非常高的纯度，而系统内各种监控仪表都需要经过特殊设计考虑才能避免对高纯介质带来污染。鉴于产品品质要求极高，下述所有的设计参考都要严格按照《洁净厂房设计规范》和《电子工业洁净厂房设计规范》中相应条款要求。
3.1仪表的相关材料选择
在工艺管道系统上安装的仪表，设计选用本体材质（与流体介质直接接触的部分）为低碳不锈钢316L（00Cr17Ni12Mo2Ti）。因316L化学稳定性好，渗透性小，吸附性差，可以防止材质中的金属析出及吸附或释放其他杂质，这样输送气体的质量能够满足生产工艺的需求。对于仪表与管道的连接密封件材质一般选用聚四氟乙烯PTFE。同样PTFE渗透性很小，吸附性弱，这样也能避免对输送介质造成污染。
3.2仪表结构型式选择
对于压力仪表，应选用法兰结构型式。一方面仪表制造完成后需进行脱水脱脂清洗处理，另一方面仪表安装、拆卸和检修维护非常方便。对于流量仪表，选用流量计本体流道应结构简单，无不易吹除的“盲区”等死角。因为在工艺系统正式投料之前，系统均需要进行带料循环。如果有死角，一是大大延迟循环去除污物的时间，二是造成对产品的污染，降低了产品质量。对于自动控制阀门来说：波纹管阀具有阀体严密性好的优点，既可以防止管道内介质外漏，又可以避免外部环境对介质的污染。球阀内部流道简单无死角，且易于脱脂处理等。基于上述特点，工艺介质管道系统上的自动控制阀门，应选用波纹管阀或球阀。
3.3仪表设备的安装处理方法
在多晶硅装置中，全部仪表在正式安装使用前，均需要进行脱水脱脂处理。在仪表的制造、运输和安装前，可能存在各种介质附着在仪表本体上，包括水分、氯离子、油脂、其他氧化物和灰尘等。水分会直接导致反应器中产生氯离子等，对反应器和管道等产生腐蚀。油脂、氧化物、灰尘和其他杂质则直接影响多晶硅反应速度和硅棒的产品质量。因此，对于仪表与介质接触的部分，需要进行纯水冲洗、脱脂处理、烘干干燥等多道工序后，再进行充氮包装等特殊洁净处理。
4外部开放系统
经过置换完成后的还原炉设备中，得到了高纯多晶硅硅棒产品，需要使用机械臂取出，并送到成品质检、破碎、包装等后序工段中。多晶硅产品暴露于空气环境中，为避免空气悬浮粒子对产品的污染，需要设立洁净厂房来应对上述问题。按照多晶硅装置工艺流程特点和产品质量的要求，依据《电子工业洁净厂房设计规范》还原厂房的空气洁净度等级为8级。图2表示了还原厂房中需要自动控制来满足高等级洁净度要求的空调系统设计。针对组合式空调机组的控制，一般无需和过程控制系统集中在一起，所以通常采用PLC来满足空调系统的控制、联锁以及启闭机等工作要求。根据多晶硅装置生产特点，该空调机组需要严格控制还原厂房内的洁净度、温度、湿度和差压等参数。
4.1洁净区洁净度控制
洁净度等级主要依靠空调机组的粗效、中效和高效过滤器来保证。随着生产时间的延续，过滤器上积尘量会逐渐增大，过滤效果会逐渐失效，因此，必须对过滤器进行监控。在过滤器前后设置差压表，根据过滤器的性能设定报警压差值，当过滤器前后压差超过设定值时将发出警报，提醒管理人员清洗或更换过滤器。
4.2洁净区温、湿度控制
温湿度的控制是由空调机组的表冷段、加热段、加湿段3个功能段来实现，每个功能段均设电动控制阀，用来调节冷、热媒的流量及加湿蒸汽用量。在还原厂房内设置温、湿度测点，将室内各区域综合的平均温度及平均湿度作为测量信号，分别通过PLC内的PID控制，使冷媒电动阀、热媒电动阀及加湿蒸汽电动阀相应动作，以实现洁净区的温湿度处于要求范围内。
4.3洁净区压差控制
为了保护产品免受污染，限制周围环境中未过滤的空气渗入洁净室，要求洁净区与室外压差应不小于10Pa。为此，利用微压测量仪表在还原厂房内建立静压测点，将室内静压值作为测量信号与室外大气压力进行比较，通过PID控制，改变排风阀叶片的开度，调节排风量的大小。如测得洁净区静压偏小时，电动执行机构将减小排风阀开度，使洁净区静压上升；反之亦然。
4.4精确控制方案选择
虽然针对空气净化系统，设计上选用了高精度的测量仪表、质量可靠性能安全的PLC控制系统，但是单一的自动控制方式并不能完全有效地在实际工况中平稳运行，因为外界气候对洁净系统的稳定工作有很大影响。随着气候四季变化，项目所在地的大气环境中温度、湿度波动较大，尤其是冬夏两季温度、还有雨季湿度都比较明显异于常规状态。在实际PLC组态中编制了多套控制方案，可以根据季节和气候条件，改变控制参数，进行分季控制和人工辅助控制，降低外界环境对洁净空调系统平稳运行的影响。
5结束语
近几年国内多晶硅行业刚经历一个淘汰落后产能，产业更新换代的过程。伴随着国家对多晶硅行业的产业升级要求，多晶硅产品等级从太阳能级向电子级迈进，多晶硅质量的提升是必然的趋势，而提升的手段必然涉及到洁净的需求。本文希望通过对项目实例中洁净要求下的自动化工程设计应用体会，为广大读者在类似工程设计过程中提供一定的借鉴。
装置设计论文范文第8篇
关键词：筒辊磨；反求工程；料流控制
TheHydraulicSystemandtheMaterialFlowsControlDeviceDesigninφ2600Horomill
Abstract:Intherecentyears,onthebasisofin-depthstudyofexistinggrindingmechanismandthegrindingequipment,Horomillhasbeendevelopedthenewgrindingequipmentwiththequalityandreliabilityofaballmill,andcompactstructureoftheverticalmillandlowenergyconsumptionrollerpress.TheadvantagesofHoromillare:playingafullenergy-savingpotentialofthenewchannelsforgrindingextrusion.FranceFCBCompanyin1993launchedthefirstdrumrollmill.InChina,Mudanjianghasintroducedtheplantequipment.Thetopicsmainlyincludethedesignofhydraulicsystemofdrumrollmillandinformationflowcontroldevice.Hydraulicsystemismainlycomposedofthefollowingparts:Thefirstpart,designofhydraulicsystem;Thesecondpart,hydrauliccomponentsSelection;Thethirdpart,thedesignofasphaltblock;theforthPart,designofhydraulicpumpstation;Informationflowcontroldeviceincludesfeed,scraperandderivativeinformation.Thedesignforthedomesticinconclusivesuccessstoriescanbefound,canreverseMudanjiangplantφ3800tuberollermilltocompletethedesign.
Keyword:Horomill;thehydraulicsystem;thematerialflowsthecontrol
筒辊磨结构和工作机理
本课题以筒辊磨的液压系统为主要研究内容,下面主要主要介绍其液压系统的工作机理、工作方式等。
用来提供挤压粉磨物料的辊压力，并且利用液压回路起到稳压保压；调整辊压力的大小来调整物料的粉磨细度，同时要保证液压系统行程慢而小。筒辊磨工作时,主要依靠磨辊对物料施加粉磨力，磨辊不需要驱动装置，由物料带动其转动。其压力由磨体外的2个拉力液压装置提供。在整个工作过程中它只有加压、保压和卸载，三个过程。
1.3国内现状综述
2004年4月由中材国际南京水泥设计研究院研发的具有自主知识产权、冀东水泥集团有限责任公司承建的价φ1.6m筒辊磨预粉磨水泥熟料系统在冀东水泥二分厂开始运行。经过厂、院及唐山水泥机械厂共同努力，至2004年6月该系统现己稳定运行近800h，球磨机提产30%,整个粉磨电耗下降13%，筒辊磨实现的能量代用系数达2.39。
表1-1功率统计表
FCB公司规格(直径)MM装机功率KW水泥(圈流)产量T/H单位功耗(KWT/H)
800451～222.5～45
3800240012020
南京院800551.52～.5223～6.7
160040019.5～20202～0.5
新华厂1000854.4～5.515.5～19.3
160020411～1315.71～8.5
200058030～3516.6～19.3
2500112055～6018.72～0.4
30001600759～516.82～1.3
综合考虑表1-1筒辊磨的数据，绘制不同规格筒辊磨能耗趋势如图1-2所示，随着筒辊磨规格尺寸的增大单位功耗逐下降，并趋于稳定，从图中看出单位功耗大约在20KWT/H左右。从而可知大规格的筒辊磨在能耗方面并没有大的波动。
设计内容
本设计拟将料层挤压粉磨前沿技术——筒辊磨应用到矿渣、水泥熟料、粉
煤灰超细粉磨生产中，逐步取代高能耗球磨机.为努力实现十一五规划关于单位
GDP能耗降低20%的总体目标作出贡献。主要内容有：
1.4.1筒辊磨液压系统设计计算
a.根据筒辊磨载荷及工作机理及挤压粉磨常规要求，设计回路，计算液压力；
b.液压系统元件选型计算。
1.4.2料流控制方案设计
分析筒辊磨内物料粉磨通道及料流路径，提出多种料流控制方案并优选。
1.4.3工艺设计
φ2600筒辊磨粉粉磨矿渣的工艺流程设计,进行工艺平衡计算,工艺设备选型。
1.4.4结构设计
a、油路块设计；
b、料流控制装置设计；
c、关键件力学分析。
1.5设计依据及技术指标
a.课题来源：市场需求,新品开发；
b.产品名称：φ2600筒辊磨；
c.粉磨对象：矿渣,进料粒度≤10㎜,水分≤2%；
d.粉磨产品:矿粉,比表面积≥430㎡/㎏；
e.设计依据：法国FCB公司φ2600筒辊磨在牡丹江厂生产数据；
f.设计产量：Q≥25t/h。
1.6设计要求
a.液压系统料流控制方案设计均应有两种以上方案比较和选择；
b.液压系统应有过载保护,对非破碎物反应灵敏,保证两端加载的同步性；
c.料流控制方案应能实现对各种粉磨物料流速成的在线调整；
d.设计筒辊磨粉磨矿渣的工艺流程图,进行工艺平衡计算；
e.设计图样总量：折合成A0幅面在4张以上；工具要求：应用计算机软件绘图；过程要求：装配图需提供手工草图；
f.毕业设计说明书相关要求；
g.查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
h.到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
i.撰写开题报告。
1.7本题拟解决的问题
a.液压系统料流控制方案设计；
b.液压系统过载保护，对非破碎物反应灵敏，保证两端同步加压；
c.再线调整粉磨物料流速。
目录
1前言1
2液压系统设计4
2.1设计要求4
2.2总体规划4
2.3计算泵的流量、选择液压泵5
2.4选择液压控制元件9
2.5液压辅助件的选择10
3料流控制装置设计14
3.1进料装置设计14
3.2导料装置设计14
3.3出料装置设计15
4系统总体评价与可行性分析16
5结论17
参考文献18
致谢19
附录20
附录
1料流装配图TGMD2600.07A1
2液压系统装配图TGMD2600.03A0
3液压系统油路块图TGMD2600.08-01A1
4导料部装图TGMD2600.07-02A1
5刮料部装图TGMD2600.07-01A1
6进料漏斗TGMD2600.05-01A3
7工艺流程图A2
8调节固定装置TGMD2600.07-04A4
9轴承座TGMD2600.07-03A4
装置设计论文范文第9篇
1．1冷区工艺特点
乙烯装置根据生产流程分为裂解炉系统、急冷系统、压缩系统、冷分离系统、热分离系统及制冷系统。主要产品为聚合级乙烯和丙烯，主要副产品为富甲烷气、混合碳四、粗裂解汽油和裂解燃料油。采用顺序分离流程的乙烯装置中，冷分离回收部分即冷区是工艺流程最复杂的部分，冷区包括裂解气深冷及脱甲烷塔系统和碳二分离系统，还有与之密切关联的二元制冷和丙烯制冷系统。冷区的介质温度低，两相流管道多，工艺物流和冷剂在冷箱及单台板翅式或管壳式换热器、进料分离罐、冷剂罐等设备之间来往，还有相对安装高度及坡度等要求，也是主要产品乙烯和副产品氢气、富甲烷气(燃料)的产出部位。消耗冷量大，脱甲烷塔进料(裂解气)激冷和脱甲烷塔所需冷量占比例最大，占总冷负荷的50%以上，其次是碳二分离系统即乙烯精馏塔顶冷凝器和脱乙烷塔塔顶冷凝器，占总冷负荷的45%以上，顺序流程的冷量负荷分配和按冷负荷分配的轴功率。深冷脱甲烷、氢气纯化:深冷分离出来的富甲烷气作为本装置裂解炉和/或其它用户汽油加氢单元的燃料气，过量的燃料气将送入装置外全厂燃料气系统。采用低压脱甲烷系统、两段节流膨胀制氢和甲烷/乙烯混合二元制冷。粗氢经过甲烷化反应器脱除CO，然后干燥脱除甲烷化反应生成的水，干燥后氢气产品除用于装置本身碳二、碳三加氢反应器的需要外，多余氢气产品也供其它用户如汽油加氢单元，或送到装置外氢气管网，粗氢或纯化后氢气也可送燃料气系统。
1．2冷区设备特点
深冷分离系统和制冷系统中的热交换设备除核心设备冷箱外，还有不少单台换热器，装置规模大型化后，普通管壳式换热器计算尺寸大，设备设计和制造困难，也不利于设备布置，因此对介质干净的丙烯冷剂、C2物流，如乙烯精馏塔再沸器、中沸器、冷凝器、脱乙烷塔冷凝器、丙烯冷剂冷凝器等采用单个板翅式换热器(板翅芯在罐内(简称CIV即CoreinVessel))、高效换热器，既可提高传热效率、减少压损和冷损失，又可缩小设备尺寸，有利于设备布置。塔系统比较复杂，低温操作，塔内填料层或设备塔板层数多，再沸器、中沸器多，塔顶冷凝器采用丙烯或二元冷剂，泵多是低温泵。制冷压缩机采用多段离心式压缩机，以前采用丙烯、乙烯、甲烷单组分制冷系统，近年采用甲烷、乙烯二元或甲烷、乙烯和丙烯三元组分制冷。
2福建乙烯装置冷区工艺设计流程说明
2．1裂解气深冷脱甲烷、氢气纯化系统
裂解气压缩、干燥后进入深冷分离系统，裂解气用工艺物流和丙烯及二元冷剂渐进激冷到－72℃后进入脱甲烷塔第一进料分离罐，凝液被分成两股并经自身换热后作为脱甲烷塔的第一和第二股进料。来自脱甲烷塔第一进料分离罐顶的裂解气在冷箱中用甲烷尾气和二元冷剂激冷到－95℃。凝液在第二进料分离罐中被分出并送往脱甲烷塔作为第三股进料。来自第二进料分离罐顶的裂解气在冷箱中用氢气和甲烷尾气进一步激冷到－130℃。凝液在第三进料分离罐中被分出并送往脱甲烷塔作为第四股进料。从第三进料分离罐中分出的甲烷氢物料经过两级冷却和闪蒸后得到富甲烷气和氢气产品。氢气在冷箱中回收冷量后大部分进入甲烷化系统以脱除一氧化碳，经过干燥后送往乙炔、MAPD、汽油等加氢反应器用户，剩余的送往装置外氢气系统。分出的甲烷在冷箱中回收冷量后也送往燃料气系统。脱甲烷塔顶分出甲烷氢尾气进入冷箱回收冷量，加热到30℃后作为装置内干燥器、反应器的再生气，甲烷氢尾气最终作为装置的燃料气。脱甲烷塔的塔釜液是C2及以上组分，由泵加压送到冷箱，在冷箱中用丙烯冷剂液体等热物流回收冷量，然后分成2股去脱乙烷塔。
2．2碳二分离系统
脱甲烷塔塔釜液经冷箱回收冷量后分为2股，一股直接作为脱乙烷塔的上部进料，另一股经裂解气预热后作为脱乙烷塔的下部进料。脱乙烷塔的回流由－28℃丙烯冷剂冷凝塔顶气体提供，塔釜再沸器由急冷水加热。另有1台由低压蒸汽提供热量的备用再沸器以保证操作的连续性。脱乙烷塔塔顶净产品进入乙炔加氢反应器系统，2台乙炔转化器，1开1备，每台为3段床叠放，床层带中间冷却器。经过3段床，乙炔被选择加氢成乙烯和乙烷。乙炔转化生成的绿油用来自乙烯精馏塔的一股物流洗涤脱除。乙烯精馏塔有塔釜再沸器和中沸器，中沸器采用裂解气做再沸介质，塔釜再沸器所需热量则由丙烯制冷三段罐顶气体和二段抽出混合丙烯气提供，塔顶回流由－40℃丙烯冷剂提供。塔釜循环乙烷在进入进料处理系统之前经裂解气汽化和在冷箱中回收冷量。乙烯精馏塔产品输出系统设有1套低温乙烯产品板翅式换热器。
2．3制冷系统
1)丙烯制冷。丙烯制冷系统是1个闭环4段系统，它使用蒸汽透平驱动离心式压缩机。系统提供4级制冷:－40℃、－27℃、－3℃和13℃，冷却水用来冷凝压缩机的排出气体，在排出口设置有液体收集罐，可用做液封，使气体能够冷凝。丙烯制冷系统的每一级均设置吸入罐，用做各级用户的缓冲和减少液体夹带入压缩机。
2)二元制冷。二元制冷系统用来提供－40℃到－135℃的制冷温度，是一个二元组分(含微量氢气)，恒定组成甲烷、乙烯的混合冷剂系统，它是一个闭环、三段系统，使用蒸汽透平驱动离心式压缩机，替代了乙烯和甲烷制冷系统，可节省投资和占地。二元制冷压缩机排出气体首先经冷却水和高温位的丙烯冷剂冷却，后经尾气、－40℃丙烯制冷剂和其自身的二元制冷冷剂冷凝，各级二元制冷冷剂流股将裂解气冷到设定的温度。二元制冷系统的各段设置吸入罐，还有液体收集罐和脱不凝气罐。
3福建乙烯装置冷区改造工艺介绍
深冷分离系统的关键设备冷箱不可能拆分和改造流道，为满足改造后的能力要求，新增并联1套裂解气深冷线，相应二元制冷和丙烯制冷系统新增或改造设备以满足新的冷负荷要求。新增设备位号后缀字母N，改造老设备位号后缀字母M，更换设备位号后缀字母R，成套设备如冷箱内单个设备位号后缀加X，以便与原装置设备位号区分。
3．1深冷分离及脱甲烷塔系统、二元制冷系统改造内容
脱甲烷塔是乙烯装置深冷分离的关键塔系，与冷箱及二元制冷系统密切相关，流程复杂，模拟计算难度大。对顺序分离流程，直接关系到乙烯装置的分离效果和能力，FREP乙烯脱瓶颈改造深冷分离系统工艺设计结合现场运行情况，对原800kt/a乙烯装置脱甲烷塔的老原料老负荷进行流程模拟，随后就新原料、新组成、新工况和新产能做了整体模拟和新老冷箱的负荷分配。在流程模拟计算中尝试了很多方案，最终在新冷箱的流程设计中采取了大量优化措施，以确保实际操作过程中关键物流的操作条件可控。原装置的冷箱及板翅式换热器均由杭氧集团供货，故FREP委托杭氧集团进行改造冷箱能力分析。杭氧集团对改造后原有1大1小2套冷箱和新增1套冷箱的工艺要求进行核算和设计，得出结论:老大、小冷箱(PA30301、PA30302)可利旧，无需改造。新冷箱(PA30301N)和3台新增板翅换热器提供工艺数据和技术要求由杭氧集团进行设计和制造。新增裂解气深冷系统与原有裂解气系统流程基本相同，但在局部做了优化调整。为满足去EO/EG的甲烷要求，新增1路中压甲烷流道，且新冷箱没有丙烯产品减负荷，故新冷箱的流道设计与老冷箱有区别。新冷箱的二元冷剂流道设置大部分与老冷箱相似，设计时根据新的裂解气深冷需要冷量和二元制冷系统改造要求进行匹配，新增二元冷剂脱不凝气罐(D55555NX，放在新冷箱内)。新冷箱内冷凝的二元冷剂进入原二元冷剂液体收集罐(D55554)。新老冷箱系统来的二元冷剂分别进入二元制冷系统的各段吸入罐，因新冷箱中二元冷剂用户进入一段罐的气量大幅增加，需要新增一段吸入罐(D55551N)。新增裂解气深冷线新增工艺设备:1套冷箱、3台脱甲烷塔进料分离罐、2台甲烷/氢分离罐及6台的换热器。新冷箱(PA30301N)含12个位号的板翅，2台新甲烷/氢分离罐(D30304NX、D30305NX)和1台二元冷剂罐(D55555NX)移进新冷箱内，这3台罐操作温度低于－140℃、尺寸较小，移进冷箱内有利于新增冷箱和深冷分离相关设备的布置和减少冷损。与新增裂解气深冷系统相匹配，裂解气作为乙烯精馏塔新增中沸器、脱甲烷塔新增再沸器和中沸器的热源。
3．2碳二分离系统
碳二分离系统有脱乙烷塔、C2加氢反应器、干燥器和乙烯精馏塔(C40402M)，碳二分离系统的工艺流程如图5所示。碳二分离系统所消耗的丙烯冷剂量最大，是丙烯制冷系统的主要冷剂用户，同时关系着乙烯产品的产量和质量，是装置性能考核的主要指标。1)脱乙烷塔改造。脱乙烷塔(C40401)原设计采用70块浮阀塔板，改造方案是更换原70块浮阀塔板，采用19块ECMD和54块MD塔板共83块塔板，脱乙烷塔顶冷凝器(E40403R)更换为高效换热器，新增1台急冷水再沸器(E40401N)，回流泵更换(P40401AR/BR)，回流罐改造内件更换高效除沫器。2)乙烯精馏塔改造。脱乙烷塔顶C2气相经过加氢后碳二物流进入乙烯精馏塔。乙烯精馏塔是装置的关键产品塔，塔板数多，塔径大，也是丙烯制冷系统的主要冷剂用户，因此需要综合考虑扩大塔的生产能力、分离效果满足产品质量指标，还要考虑其对能耗的影响。原设计采用162块浮阀塔板，根据塔内件厂家意见，塔壳体利旧，将162块浮阀塔板一对一全部更换为155块MD塔板，乙烯精馏塔因进料、抽出产品的需要，塔板数减少7块。
4结论
4．1国产化乙烯工艺设计技术成熟可靠和进一步发展
FREP乙烯装置脱瓶颈改造首次采用了中石化自有的工艺包设计和工程设计，圆满完成了乙烯装置脱瓶颈改造项目任务。此次FREP乙烯装置改造历时短，见效快，说明国内特大型乙烯装置的工艺技术、工程设计、设备制造、施工安装、操作运行经验和能力已达到国际先进水平，为我国同规模乙烯装置的改造积累了宝贵的经验，并为今后百万吨型乙烯装置的新建或改造工程奠定了良好的基础。
4．2设备及设备内件实现国产化
使用经验证明，无论是新增或更换设备及改造设备内件均达到设计要求，尤其是冷箱及板翅式换热器、塔内件，如脱甲烷塔、脱乙烷塔和乙烯精馏塔改造采用高性能填料及MD/ECMD塔板，不仅施工进度有保证，而且开车后工艺性能优良，对乙烯装置的产能达到改造目标起到了关键作用。改造采用国产催化剂和干燥剂，性能完全满足工艺要求，价格和供货周期比进口催化剂和干燥剂有较大优势，也为乙烯装置的技术国产化提供有力支持。
装置设计论文范文第10篇
装置艺术是一门综合的展示艺术，始于20世纪上半叶，在中国的认识和兴起发展要追溯到20世纪80年代，也被称为“环境艺术”，指艺术家利用选定的材料，包括已用过的或未经使用过的材料进行艺术性的改造、组合，在特定的空间环境中用特定的材料展示特定的情感。达达主义的代表人物杜尚将购买的男用小便池取名为《泉》，并在美国纽约“独立艺术家展览”进行艺术品展出，引发争论并成就现代艺术的一个里程碑，经过几十年的发展，装置艺术已经发展成为了当代艺术的新宠，受到诸多艺术家的追捧，因而也就踏入了时髦艺术的行列。装饰艺术品是装置艺术形而上到形而下的产物，是艺术家根据室内空间的具体环境特定设计和创作的艺术品，可以使观众置身室内三度空间，达到文化形态与空间环境的完美结合。从空间上来划分，装置艺术品有室内装置艺术品和室外装置艺术品之分，本文中我们讨论的主要是室内装置艺术品。从时间上来划分，装置艺术品又可分为临时性装置艺术品和长久性装置艺术品。室内装置艺术品又可分为单纯的装饰性装置艺术品和兼具实用功能的装置艺术品两类。因而在与现代室内空间设计的组合中，要根据不同的空间需要来进行定位和选择。
2装置艺术品在现代室内空间设计中的应用
2.1装置艺术品与现代室内设计的关系
各门类艺术与室内空间设计相辅相成，各门类艺术为室内空间设计提供着源源不断的灵感和资源，同时室内空间设计也不段拓展着艺术的门类和外延。装置艺术品以其强烈的艺术感和现代感，为室内空间设计带来锦上添花的陈设效应。前些年，国内室内设计公司和境外室内设计公司设计流程上很大的一个区别在于大多数国内的设计公司一般是将硬装设计完成后再用较短的时间进行室内陈设的工作，或直接委托一些软装设计公司或机构来后期完成，而境外室内设计公司一般都设有专门的软装部门或小组，在设计过程中硬装的设计及室内陈设等软装的设计是同步进展的，因而对设计理念和内涵的表达就更具贯穿性。因为承载了设计者的诸多设计构思和理念，因而其设计过程应该是贯穿融汇于室内空间设计的始末，而并非后期简单的装饰性添加。在体验设计被日益关注和推崇的今天，设计师运用装置艺术品的独特性陈设来营造个性化的现代室内空间，相比普通的室内陈设艺术品，装置艺术品不是一种直接的艺术表达成果，而是一个待人去感知的具备独特感染力的艺术体验空间。不同的人在面对装置艺术品时就会有不同的解读和感悟，不同观众，不同的主观意识产生不同的思维情感和认识。这样也就自然展现了设计师的情感和智慧，也拓宽了室内空间设计的含义和想象力。装置艺术品与室内空间环境也是相辅相成的，装置艺术品具备其自身独特的艺术魅力，但又与空间环境相吻合，形成一个和谐又不缺乏艺术亮点的创意空间。另外，装置艺术品在材质的运用上没有固定的限制，几乎可以包容任何材质的使用，不管是已用过的材料或者是科技发展诞生的新型材料，都可以按照需要来进行采用，因而在装置艺术的发展过程中既推动了某些废弃材料的再利用，也不断促进了一些新型材质的应用。其在室内空间设计中的应用可以体现一定的环保理念或者科技发展与室内空间设计的结合。
2.2装饰艺术品在现代室内设计中的表现
纵观现代室内空间设计，装置艺术品在现代室内空间中一般按照设计师的表现意图和实际空间的需要以三种形式呈现，即空间装置、界面装置、室内陈设装置。在有些室内空间中会出现单独一种形式的呈现，而也有一些空间中会出现多种形式的呼应呈现。空间装置主要指在室内三维空间内围绕设计主题及空间的功能性需求，利用相关的装置艺术品来呈现不同的充满设计感和幻想的空间，从而能够更富有创意地对空间进行分割或者重新塑造。例如用在诸多主题性酒店及会所、一些原创性品牌的服装专卖店和一些具有特定意义的展示空间等。界面装置指在空间中用于空间某一个面的装置艺术品，成为室内空间的点睛之笔。如室内空间的顶面、墙面、地面等都可以进行装饰艺术品的设计，用装置艺术品来形成室内空间的某一个或多个界面，从而提升整体空间的创意效果。室内陈设装置则是把一些室内陈设包含的元素像如家具、灯具、装饰物等用装置艺术的形式来呈现，与室内空间相融合，成为空间中展示设计概念的点和吸引眼球的点缀。这类具有一定趣味性的装置艺术品不是靠体积或者数量，而是靠其独特的设计来有效地带动室内空间的装饰效果和品味。
3装置艺术品在现代室内空间设计中的价值
在市场经济高速发展的今天，室内装饰项目的业主方往往从资本的运作角度出发，力求在最短的时间内完成项目的设计装饰并投入使用，市场运作对高效率的要求，导致部分室内设计项目的设计水平难以得到保证和考究。同时诸多室内设计师为追求高效创收，在接到设计项目后往往会尽量压缩单个设计项目的设计工作时间，用模式化、程序化的手法来进行同种类型项目的设计工作，因而往往会导致部分设计项目的雷同性和类似性，这样也就抹杀了室内设计的原创性魅力，长此以往我们也就违背了设计的初衷和原则。装置艺术品以其独特的魅力可以缓解这对日益上升的矛盾，合理巧妙地运用装置艺术品来打破室内设计量化生产带来的一系列问题，增强室内空间的原创性和差异性是诸多室内设计师在今后的设计中应该关注和研究的一个新方向。现代室内空间设计由多种设计元素交织构成，随着经济发展和人们生活水平及审美品位的不断提升，对于现代室内空间的求异心理需求也是一个必然趋势，为充满潮流艺术感的装置艺术品提供了存在和发展的价值和空间。具有原创性的装置艺术品可以对既定的室内空间进行再塑造和重新定义，进而用更前卫、更时尚的手法去诠释空间的含义，因而装置艺术的兴盛和发展在未来也将会成为推动室内空间设计向前发展的一股有生力量。
4结论
时代的发展给当今的室内设计师提出了更高的要求，提升现代室内空间设计的水准，超越现有的室内空间设计，也是每一个有责任的室内设计师坚定的信念和所承担的历史使命。装置艺术品作为室内陈设的一个分支，并非单纯去充当室内空间中的装饰品，而是从一定角度体现着空间环境的内涵，在而今这个创意关注度日益提升的年代，它必会成为现代室内空间设计中设计师提升室内设计专业高度的一个新的突破口，一个新的视角和一条新的思路。用新的认知及设计手法，穿插兼具潮流和想象力的装置艺术元素去带动提升室内空间设计，更深层次去交叉艺术的不同分支及挖掘室内空间设计的潜能，必然会将室内空间设计的发展推向一个更高的层次。