负压设计范文

负压设计范文（精选10篇）

负压设计 第1篇

负压采油工艺主要是针对油田的一些低压低产采油井而采取的一种增产措施。负压采油工艺主要是通过一种特殊的井下管柱组合和井下工具使抽油泵工作时井底产生负压效应, 改善井底的生产条件, 以利于地层的原油向井底流动, 增加采油井的产量。

负压效应是液体受外界张力作用突然断开而产生的一种压稳不平衡的物理现象[1]。在有杆泵工作过程中, 当抽油杆带动活塞向上运动 (即上冲程) 时, 泵内的压力迅速降低, 固定凡尔在环形空间内液柱压力的作用下突然打开, 即井内连续的液体受固定凡尔突然打开的作用而瞬时断开, 也即在井底产生了负压效应。但是在常规的采油井中, 液体是处于敞开的系统, 通常在油套环形空间中存在着油气的混合流体柱, 在井底及抽油泵固定凡尔的附近有一定量的气体和杂质, 这样的流体状态对凡尔附近产生负压效应有着显著地缓冲作用。针对这种现象, 使用一种特殊的管柱组合, 即在射孔井段之上的某一位置做一封隔器封闭油套环空, 以隔离油套环形空间中所存在的混合流体柱, 使得抽油泵下面的套管内腔与地层构成一个体积相对较小的封闭的液压系统, 能够在井底产生负压效应。具体的生产过程是:当抽油杆带动抽油泵活塞向上运动 (即上冲程) 时, 泵内的压力迅速下降, 固定凡尔在地层压力的作用下突然打开, 即发生处于高压下的液体瞬时泄压, 井内相对静止的连续流体涌入泵腔, 流速迅速增大, 井底压力瞬时大幅度下降, 流体的连续性被破坏, 从而产生负压效应受固定凡尔突然打开的作用而瞬时断开, 也即在井底产生了负压效。

2负压采油管柱设计

以下是负压采油管柱图。图1的管柱组合主要作用是实现浅井及管柱不会发生较严重的井的负压采油, 它可以实现泵上热洗井, 清除油管内壁及内腔的死油及蜡和沥青质;图2的管柱组合主要作用是实现中深井及深井的负压采油, 可以实现泵上热洗井;图3的管柱组合主要作用是实现浅井及中深井的负压采油, 它可以实现泵下热洗井, 清除泵腔内、管内壁及内腔的死油及蜡和沥青质。

负压采油工艺及管柱设计存在着许多的优点:

(1) 负压效应增加了生产压差, 进而增加了射孔井段渗透率, 使得地层流体向井底流动的能力增强;

(2) 在射孔井段上部增加封隔器, 使得洗井时避免洗井液污染地层;

(3) 负压效应的产生, 增大了生产压差, 增加了地层流体的波动, 减小了地层微粒堵塞孔吼的可能性。

3建议使用负压采油工艺的区域

青海省柴达木盆地尕斯库勒油田N1-N21油藏、E31油藏、花土沟油田、跃进二号油田都已经全面开采20多年, 这些区域的单井产量都有着明显的下降, 现在主要依靠增加井次确保稳产、增产。因此, 建议在这些区域选择井况较好的采油井, 进行负压采油工艺措施实验, 增加单井产量。

另外, 在青海油田切12采油区新投产的部分区域的部分采油井中, 投产后要进行多次灌液, 起抽较长时间后, 才能出油。建议在这些采油井中进行负压采油工艺措施实验, 增加单井产量, 验证该区域储油能力。

摘要：青海油田的跃进二号油田等开采时间较长的油田 (藏) , 地层压力随着开采时间的延长都有了明显的降低, 导致这些油田 (藏) 中的采油井产量较投产初期都有着较为明显的下降。为此建议在部分采油井中采用负压采油工艺, 实现增产。本文主要包含以下几个方面, 负压采油工艺机理, 负压采油管柱设计, 以及建议使用负压采油技术的区域。

关键词：负压采油,管柱,增产

参考文献

[1]孙明朗.负压效应在油田生产中的应用.石油钻采工艺, 1998, (04)

雅居乐负压前行 第2篇

从2014年底的危机中挣扎出来，雅居乐一直没能恢复元气。虽然其直接融资渠道开始正常运作，近期也发行了一期30亿元的非公开境内公司债券，但偿债压力依然严重。

雪上加霜的是，雅居乐的营利能力一直不见改善，毛利、净利润和净利润率持续下滑。公司计划积极扩张，资本开支继续提升，让海外大行对雅居乐未来产生担忧，中报公布后，包括摩根大通、花旗、德意志银行等均维持了股票“卖出”评级。

盈利不见改善

距离拿下广州单价地王不久，雅居乐8月23日发布了2016年中期财报，上半年归属股东净利润为6.04亿元，同比下滑37.4%。市场迅速对这份中报做出回应，当日截至收盘公司股价大跌9.68%，成交2715万股，创了今年以来的最大成交量。接下来两天公司股价跌势仍然没有止住，连续三天大跌，跌幅已经超过了17%，回吐了自7月以来的全部涨幅。

今年上半年，雅居乐营业收入225.58亿元人民币，同比增加了30.4%，但是营利能力却依然没有起色，毛利减少11.9%至45.2亿元，毛利率比去年同期下滑了32.4%，为20%（2015年全年为25.1%），净利润也从去年同期的8.1%降至4.4%。整体业绩远低于市场的预期。

花旗银行报告均指，雅居乐上半年业绩疲弱，料公司短期基本因素难以扭转，维持对其“沽售”投资评级，目标价3.46元，较每股资产净值折让50%。

对此雅居乐方面的解释为，由于今年上半年确认的收入中，主要反映为2015年产品的销售情况，而2015年雅居乐仍处于降价甚至亏本甩卖的去库存阶段，因此影响到了毛利率和净利率表现。去年全年公司的毛利率为25.1%，但是去年下半年整体的毛利率为22%，因此今年上半年是之前情况的延续导致的。

对于下半年，雅居乐表现较为乐观。其董事长陈卓林表示，从今年上半年的销售情况看，雅居乐平均售价由去年的9231元/平方米提高到了9932元/平方米，预计下半年会超过1万元/平方米，尤其惠州和中山区域，销售均价涨幅分别达到了30%和40%以上。

“按照这样的态势，下半年毛利率和净利率会在原有的基础上增加3%。”陈卓林称，到2017年、2018年，还会有大幅度的增长，届时估计毛利率会到28%，净利率在8%-10%。

不过，今年以来，雅居乐在郑州、广州等城市拿了不少高价地，广州地块还是楼面价约3.6万元/平方米的全市单价地王，在土地成本越来越高的情况下，要实现利润的增长并非易事。而雅居乐似乎缺乏未雨绸缪的心态。

雅居乐运营中心总经理兼主席助理李雪君解释道，目前在售的项目土地平均成本价不超过1200元/平方米，而新买的成本较高的土地，将在明年下半年或者后年才会体现在报表中，所以，“对目前的影响不会很大的”。

陈卓林则补充道，成本高的土地占雅居乐总土储的比例较小。例如刚拿下的广州新地王，总体量不足9万平方米，在目前雅居乐约3400万平方米的土地储备中占比相当小，而且虽然利润不会有中山地区的项目那么高，“预计也会有六七个点”。

债务不乐观

7月29日，雅居乐发行了一期非公开境内公司债券，规模为30亿元人民币，根据票据的条款说明，此债券期限4年，票面利率为4.98%。

而同一时期，世茂房地产发行的5.4亿元债券票面利率仅4.3%，碧桂园发行的10亿元境内债券票面利率也比去年年底降低了0.4%，为4.6%。

同策咨询研究部总监张宏伟告诉记者，从去年下半年起，由于人民币兑美元的汇率波动加大，同时国内房地产融资环境实质性大幅改善，在港上市的中资房地产企业纷纷调转船头，在境内发行人民币债券，享受相对更低的融资利率。

“与世茂、碧桂园等其他几家企业相比，雅居乐的融资成本显然要高一些。”张宏伟解释说，经过2004年危机，雅居乐用了较长的时间在恢复元气，直至今年才逐步调整到正常的经营节奏，公司直接融资渠道近期才恢复正常。

据记者统计，今年以来雅居乐已经发行了近60亿元的人民币债券，获授了48亿元的15年期经营性物业贷款，并于境外获授了67.07亿元港元银团贷款和7.8亿港元的银行贷款。

雅居乐首席财务官兼副总裁和公司秘书的张森表示，上半年公司已经提前赎回了6.5亿美元的8.875%高息债。为了降低高息债，尽量在国外回收融资，雅居乐今年在国内做了很多不同渠道的融资。

“明年3月公司有一个7.0%的债将会到期，这些都一定会置换回的。”

截至2016年6月30日，雅居乐账面总现金及银行存款为人民币202.23亿元（2015年为131.37亿元），其中现金及现金等值项目为人民币113.77亿元（2015年为74.07亿元），另外88.46亿元为限制性现金（2015年为57.30亿元）。公司整体的借款资本化比率为8.1%，相较2015年的8.53%略有下降。

但是，值得注意的是，虽然雅居乐加大了债务结构调整，提早偿还高息美元债，但是对比另一家风口上的“地王”融信中国，雅居乐8.1%的借款成本仍然偏高。

“经过半年的债务结构调整，雅居乐目前账面现金有了提高，一百多亿可用现金加上销售回款，应付下半年扩大土地储备的计划问题不大，但是叠加一年内需要偿还的近140亿元债务，雅居乐的资金压力依然不小。”一位长期关注雅居乐集团的业内人士表示。

记者查阅雅居乐半年报发现，目前公司总借款为41445亿元，当中银行借款、优先票据及其他借款分别为200.82亿元、131.25亿元及82.38亿元。在这当中，一年内到期需要赎回的优先票据为65.99亿元，银行借款部分短期应偿的有37.3亿元，此外其他借款部分为36.3亿元，合计金额为139.6亿元。

拿地积极

目前，雅居乐在售项目有69个，持续一年多的去化效果明显，已竣工待售面积下降，半年报表中披露的流动资产中已落成代售物业金额从去年年底的168.9亿元下降到137.9亿元，另外流动资产中的发展中物业也由去年年底的445亿元下降到386.8亿元。

随着去化告一段落，雅居乐如何维持营收的稳定也成为市场关注的焦点。对此，雅居乐显得很有信心。

据称，截至2016年7月31日，雅居乐上半年累计预售金额320.3亿元，累计预售建筑面积325.6万平方米，全年460亿元的销售任务已经完成70%，正在冲击500亿元大关。

得益于销售回款的增加，上半年雅居乐的现金及银行存款总额已达到约202.23亿元，而且，下半年还将有近300亿元的回款，全年预计销售回款可达到500亿元，“这是有史以来雅居乐现金最多的时候”。

财务状况大幅改善，雅居乐开始积极拿地补仓。去年全年仅拿了两宗地的雅居乐，今年上半年已经在郑州、苏州、中山等城市花了54.35亿元扫下5宗地，7-8月份又分别在惠州、广州、美国斥资约25亿元获得3宗地。新增了预计总建筑面积达66.4万平方米的土地储备，粗略计算总投入超过了100亿元。

8月26日，雅居乐在土地市场再下一城，力压万科、招商、保利、碧桂园、中海、金茂等品牌开发商，斥资58亿元抢下珠海3宗地块。其中，最大的一宗地块总价逾32.9亿元，折合楼面价28050元/平方米，溢价率高达512%。

十天前，雅居乐刚以21.73亿元摘下楼面价约3.6万元的广州新单价地王。不少业内人士认为，该地块单价太高，以目前广州的房价涨幅水平来看，风险太大。

面对“拿地激进”的质疑，掌门人陈卓林解释称，这不是雅居乐第一次在广州拿地王，前几年公司就曾花了40多亿在广州科学城板块拿下一个地王，虽然价格“很贵”，却成为了这几年雅居乐最大的销售和利润贡献项目。这次拿下地王，虽然地价已经到了3万多，但“通过规划和设计，我们很有信心未来卖到5万多到6万的”。

陈卓林还以不久前雅居乐在郑州拿下的同样相对高价的地块为例，6月初其以约2.4万元每平方米的价格拿下了郑州一个地块，一个多月后隔壁就拍出了单价3万多的一块地，“地价比我们贵了一万元每平米”。

未来有好的机会，“我们还会继续买地的”，李雪君表示，目前雅居乐现金流充裕，不缺买地钱。

雅居乐目前在42个城市和地区，总共持有总建筑面积3359万平方米的土地储备。

雅居乐主席兼总裁陈卓林称，集团负债比率约为50.1%，属低水平，现在公司现金流约为200亿元人民币，也是集团多年以来最高水平。资金充裕的情况下，集团计划下半年多拨100亿元作买地之用。

至于要怎么花这100亿元，李雪君表示，优先将目前雅居乐销售较好的广州、中山、郑州、南京、西安等地作为补仓的重点，也会考虑珠海、东莞、深圳等有潜力的城市。

多元发展

摩根大通指出，雅居乐上半年并未预见市场会转好，由此缺乏佛山、中山、惠阳这些表现良好地区的可出售资源。而另一令人失望的是，公司管理层变成了机会主义者，例如，在楼市周期末端时增加土储；投资在没有协同效应的三藩市；以及将资源投放在非地产业务。

摩根大通报告中所说的非地产业务，实际上是雅居乐希望去地产化，寻求多元发展的一次探索。

去年，在确定了向一二线城市进军的策略后，雅居乐将公司名称从“地产”转为“集团”，试图在“白银时代”寻求新的盈利点。

目前，雅居乐在地产主业外，形成了雅生活集团、雅居乐环保集团和雅居乐教育集团三大业务板块。

在“互联网+”大潮下，雅居乐也开始布局社区O2O。

今年5月，雅居乐社区O2O平台雅管家APP正式上线，雅居乐集团副总裁兼雅生活服务集团总裁叶翔表示，雅居乐要将运营了24年的物业推向市场化。

雅居乐方面表示，物业管理业务目前管理范围覆盖全国40座城市和地区，管理各类物业的总建筑面积近5000万平方米。截至当时雅居乐物业营收规模约15亿元，未来将全面进入住宅及非住宅物业。

在叶翔看来，雅居乐物业将进入全面市场化，2016年全年将争取营收规模达到20亿元。

负压设计 第3篇

1.1 压缩机组内部、出口管网结垢严重

长期以来负压螺杆压缩机一直使用水源井来水作为机组冷却用水。冷却水由于未经过处理, 不但硬度较高, 而且浊度也非常高, 其中的矿化物和杂质形成致密钙化物的分布在压缩机内部及出口处。出口直径由100cm缩减为只有60多cm, 经测量结垢厚度最严重处已达19.5cm, 结垢现象非常严重。

1.2 运行电流逐渐增高

由于冷却水中矿化物和杂质含量高, 在长期运行过程中形成的钙化物附着在压缩腔内壁、阴阳转子表面, 致使主机在运转过程中部件间隙过小, 运行电流呈逐渐上升趋势;新机投运时电流一般120A左右, 由于机组长期运行, 内部结垢越来越严重, 电流最高上升到156A, 造成耗电上升, 每年多耗电122990KWh, 折合电费9.777万元。

1.3 经常故障性停机

随着机组累计运行时间增加, 内部结垢越来越严重, 机体内部运转间隙过小, 造成主机排温难以控制, 很多时候必须打开喷淋补水才能将排温控制到规定值以内, 但在打开喷淋的同时又增加了设备负载, 增大了能耗, 造成过载停机。停机后机组因内部结垢卡死, 有时需用弱酸浸泡1-2天时间才能解卡, 2013年累计停机11次, 影响轻油产量76.67吨。

2 取得的主要技术创新成果

2.1 改造设计思路

我们认为机组冷却水硬度过高是造成机组频繁停机的主要原因, 通过对工艺流程分析, 决定将分水罐分离出的闪蒸水作为冷却水水源, 闪蒸水经过化验分析, 达到软化水硬度指标, 符合设备冷却用水要求。从分水罐的切水器降水引出后经过离心泵增压和换热冷却后即可进入压缩机组进行冷却使用。

2.2 技术创新点

2.2.1 采用闪蒸水作为水源

原油经过加热炉加热进入稳定塔后, 在负压作用下挥发出轻烃组分和水蒸气, 从而起到稳定原油和降低含水的目的。轻烃组分和水蒸气经过压缩机和冷凝器后凝析进入分水罐, 通过重力沉降, 水从分水罐底部被排出。分水罐排出的水中有相当一部分是从稳定塔抽出的水蒸气凝析的闪蒸水, 其硬度很低且无杂质, 这部分水在日常都是直接排放掉了, 但如果合理利用, 却是理想的冷却水源, 只需进行简单换热后即可用来对机组进行冷却, 因此采用闪蒸水作为冷却水源是我们改造的主要技术创新点。

2.2.2 降低了供水能耗

改造前因为冷却水压力要求在0.4MPa以上, 原有的来水压力远不能满足要求。因此采用一台配套功率为7.5KW的单级单吸离心泵供压缩机冷却水增压使用。冷却水量经过测量每小时平均达到16立方米。改造后, 分水罐出水压力达到0.2-0.25MPa远高于原有来水压力, 因此无需消耗大功率设备增压, 使用一台3KW的管道泵即可满足生产需求, 从而降低了供水能耗, 同时又降低了电耗。

3 现场应用效果分析

3.1 现场改造工作量

2014年5月我们组织负压螺杆压缩机组冷却水系统进行施工改造, 主要改造工作量为:

3.1.1铺设冷却水流程。流程由管线将两座分水罐切水器排污出口连接后, 经过管道泵、换热器后连入两台压缩机主机水分配器, 总长44米.

3.1.2安装3Kw管道流程泵1台。

3.1.3安装冷却换热器

3.2 现场应用效果

3.2.1 由于采用了水质硬度达标的冷却水源, 消除了机组内部现象

2014年6月改造完成以后, 我们分别从管道泵出口处取样检测冷却水的硬度和浊度, 指标均为0.1, 改造后冷却水水质得到了根本性改善。经过4个月的运行, 2014年10月14日, 打开压缩机出口进行检查, 未发现结垢情况, 机组内部结垢问题得到彻底解决。

3.2.2 机组运行电流明显下降

改造以后, 压缩机运行电流为122A, 改造前下降了34A, 运行电流下降了22%, 机组运行效率提高了8.34%.机组效率大幅提高。

3.2.3 延长了机组使用寿命

改造后截止12月初, 压缩机连续运行进6个月没有发生一起故障停机, 各项运行参数也从改造后就有了一定幅度的下降。运行电流稳定在122A左右, 接近新机安装时的运行电流, 排温从75℃降低到了62℃, 润滑油温从52℃下降到了46℃。1#负压机已经累计运行16078小时, 预计设备累计运行能达到30000小时, 将设备使用寿命延长了2倍。

3.3 取得的效益

3.3.1 经济效益

3.3.1.1投入费用

投入1.11万元。

3.3.1. 2 产出计算

合计产出180.1625万元

创效=产出-投入=180.1625-1.11=179.0525万元

3.3.2 社会效益

2014年6月改造完成以后没有发生一起故障停机, 原油稳定和轻烃生产的稳定性和连续性得到了充分保障。改造前每次停机以后由于机内间隙小, 造成机内转子和腔体卡死无法盘机, 需要冷却、弱酸浸泡一段时间后人工进行强制盘机, 劳动强度非常大。现在停机后即可轻松进行盘机, 既节约了时间又大大降低了劳动强度。

4 推广应用前景

此项改造成果在污水站大型注水设备、压缩机冷却方面有着广阔的应用前景, 在中油油田各采油厂联合站原油处理稳定系统均有推广应用前景。

参考文献

[1]陈浩.浅谈单机双级螺杆压缩机制冷系统的应用[J].中国新技术新产品, 2012, (10) :124.

负压封闭引流治疗骨创伤创面的护理 第4篇

【关键词】负压封闭引流；骨创伤；护理

【中图分类号】R472 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949（2015）02-0489-02

负压封闭引流技术（Vacuum sealing drainage， VSD）主要是指使用含有引流管的聚乙烯酒精水化海藻泡沫敷料覆盖或填充创面[1]，然后使用生物半透膜封闭成一个密闭空间，再把引流管与负压源相接，利用可调控的负压来促进创口恢复的一种的治疗手段。本文重点探讨了骨创伤创面应用负压封闭引流治疗患者的护理措施，现总结分析如下。

1资料与方法

1.1一般资料

选取我院2013年8月至2014年10月收治的骨科患者共100例 ，其中男63例，女37例，年龄20～64岁，平均年龄38.2岁，有47例患者属于上肢骨折，有53例患者属于下肢骨折。随机分为两组，对照组50例与观察组50例，两组患者的一般资料均无显著差异，不具有统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2方法

对照组采用开放式引流进行治疗，同时给予常规护理干预，观察组使用负压封闭引流进行治疗， 其护理措施如下所述。引流管置管前，护理人员应向患者介绍引流管的置管必要性与相关注意事项，取得患者积极配合，耐心解答患者的疑问，发现患者有抑郁、焦虑、恐惧等不良情绪，适时进行心理疏导，缓解患者的不良情绪，鼓励患者树立战胜病魔的信心，引导患者积极配合治疗。引流管置管成功后，护理人员应协助病人采取合理的体位，合理固定引流管，减少创面压力，预防创口出血，避免导管受压、打折与脱落。护理人员应定时使用生理盐水冲洗导管，保持导管通畅，必要时可以更换引流管，以防止导管受阻，严密观察患者体温、脉搏与创缘皮肤情况，同时注意观察导管的颜色与流量，一旦发现异常，立即通知医生进行处理。保持有效持续负压，负压应该保持在40～60KPa[2]，负压压力过小，容易引起液体与坏死物滞留，从而造成继发性感染，降低引流效果。负压压力过大，容易使引流管瘪陷，阻碍液体流动速度。护理人员应叮嘱患者不要用力牵拉导管，以免引起导管脱落。护理人员应引导患者多摄入高热量、高维生素、易消化的食物，以促进创面内肉芽组织的生长，预防并发症的发生。

1.3统计学方法

所有数据均采用SPSS11.0软件包进行统计学处理，计数资料采用X2检验，计量资料采用t检验，其差异具有统计学意义（P<0.05）。

2结果

观察组患者都没有发生感染，感染率为0%，对照组有7例患者发生感染，感染率为14%，观察组患者的感染率显著低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者平均换药次数为（3.2±0.6）次，对照组患者平均换药次数为（7.4±1.9）次，观察组患者平均换药次数显著低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者疼痛评分为（5.2±1.4）分，对照组患者疼痛评分为（8.3±1.2）分，观察组患者疼痛评分明显低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者平均创伤愈合时间为（16.9±3.1）天，对照组患者平均创伤愈合时间为（23.9±6.2）天，观察组患者平均创口愈合时间显著少于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者平均住院时间为（24.7±4.9）天，对照组患者平均住院时间为（30.2±7.2）天，观察组平均住院时间明显低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05），两组患者临床疗效对比，见表1。

3讨论

引流主要是指机体某部分与机体其他部分间、或与外界间建立的开放性通道已达到治疗目的的一种外科治疗方法，引流主要分为治疗性引流、预防性引流与诊断性引流等三类[3-4]。负压封闭引流治疗骨创伤患者有利于缩短患者治疗时间与住院时间，减轻患者痛苦，节省人力与物力，其密闭空间促使引流高负压能够持续维持，并且使引流区与外界隔离，能够有效预防创面污染，促进创口愈合，降低抗生素的使用量[5]。引流管置管成功后，加强对引流管的管理与护理，有利于降低医院性感染与继发性感染，有助于保持导管通畅，预防导管脱落、弯曲等不良事件，有助于减少并发症的发生，减轻患者疼痛，促进患者创口愈合。

从本文调查结果可以看出，观察组患者的感染率显著低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者平均换药次数显著低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者疼痛评分明显低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组患者平均创口愈合时间显著少于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）；观察组平均住院时间明显低于对照组，其差异具有统计学意义（P<0.05）。由此可知，对负压封闭引流治疗骨创伤患者实施有效护理干预，能够提高患者临床疗效，有利于患者预后，可以缩短患者住院时间，有利于患者伤口恢复，缓解患者疼痛，提高患者生存质量。

综上所述，对骨创伤患者实施负压封闭引流治疗与护理，有利于提高患者临床治疗效果，有助于缩短患者住院时间，减轻患者疼痛，减少患者住院费用，提高患者的生活质量，降低感染率。

参考文献

[1]慕长萍.创面冲洗-负压封闭引流结合外支架固定治疗胫腓骨开放性骨折合并软组织缺损的护理.现代医药卫生.2013， 29（11）97-98.

[2]李莉.黄春晖.罗妩.方永琴.负压封闭引流技术治疗皮肤软组织缺损56例临床护理.齐鲁护理杂志.2013， 19（2）107-108.

[3]罗小红.负压封闭引流术在四肢皮肤软组织缺损中的应用及护理.现代中西医结合杂志 .2012， 21（33）96-97.

[4]陈嫣红.负压封闭引流治疗骨创伤创面临床護理.按摩与康复医学（中旬刊）.2012， 3（3）43-45.

火电厂锅炉房真空负压吸尘系统设计 第5篇

1 贵港电厂一期简介

贵港电厂一期工程建设规模为2600 MW燃煤发电机组。两机一控,锅炉采用露天布置。

2 负压吸尘系统介绍

所谓负压吸尘系统,是指利用真空抽吸原理,将散落在地面、楼板、设备及管道上的粉尘及其他物料收集起来,再进行转移处理的设施。该设施由吸料嘴、抽吸管道系统、旋风分离器、袋式过滤器、真空泵及其他阀门控制设备组成。

3 负压吸尘装置的选择

3.1 锅炉房负压清扫系统装置

贵港电厂一期工程为每台锅炉配备1套负压清扫管路系统,并兼管煤仓间不宜水冲洗部位积尘的清扫;2台锅炉负压清扫管路系统配备1辆车载式负压吸尘装置。

以下位置将设置负压清扫吸尘口:

(1)±0.0 m磨煤机周围;

(2)锅炉运转层;

(3)锅炉检修门附近、炉顶;

(4)煤仓间给煤机层;

(5)煤仓间皮带层。

2台机组共用1台真空吸尘车。吸尘车采用产生高真空、强吸力的罗茨真空泵,含尘空气被吸入经过多级过滤后,形成洁净空气排入大气,其粉尘则被贮存在灰斗中。

3.2 负压清扫系统工作方式

(1)系统采用手动运行方式,每个吸尘口都设有快速接头(阴件)。

工作时,先通过塑料软管将真空吸尘车与总管(Φ1688)相连,再将吸嘴通过快速接头(阳件)、软管接头及软管等与吸尘口相连;最后开启真空泵,手持吸嘴清扫。

(2)允许同时使用的吸嘴数量为2～3个。

(3)耐磨塑料管用于吸嘴与吸口的连接,其工作半径为15 m。

(4)本工程共设5种吸嘴,可根据不同的区域,选择合适的吸嘴。扁形吸嘴用于清理机器间和机器下面以及狭窄的地方;粗吸嘴用于收集大量的物料;细长吸嘴用于一般的清理和角落的清扫;伞形吸嘴用于大面积的清扫;轮式地板吸嘴用于地板清扫。

3.3 吸料管内的空气流速计算

计算公式:

式中:v管内空气流速,m/s;ρb为物料松散密度,kg/m3。

3.4 风量计算

每个吸嘴的风量可按150～300m3/h计算。为满足所要求的风量,管内风量计算公式为:

L=3 600 Av

式中:L管内的空气量,m3/h;A管道横截面积,m2;v管内空气流速,m/s。

设备的总流量可根据同时运行的吸尘嘴数量来确定:

LO=1.2NLs

式中:LO设备的总流量,m3/h;N-同时运行的吸尘嘴数量;Ls每个吸尘嘴的吸风量,m3/h。

4 管路系统的压力损失计算

4.1 负压吸尘管道内物料流动的形式

物料在管道内流动很复杂,其流动状态与被抽吸物料的物理性质、几何形状、尺寸及气流的流速和浓度有关。

4.2 物料悬浮速度和物料速度

4.2.1 物料悬浮速度

物料在管内要符合表1所示的推荐流速。

4.2.2 物料速度和速比

物料速度和输送风速之比为速比,速比可按经验公式计算:

式中:vm物料速度,m/s;v输送速度,m/s。

4.3 物料输送管道水力计算

物料总的压力损失由摩擦阻力△pf、加速阻力△psp、悬浮阻力△pfl、弯头阻力△pb及吸嘴阻力损失△ps组成,其公式为:

△pf=1.2(△pf+△psp+△pfl+△pb+△ps)

5 负压吸尘运行情况

贵港电厂一期锅炉房的负压吸尘运行情况基本达到要求。

6 总结

贵港电厂一期工程2600 MW燃煤发电机组、锅炉房及其辅机、输煤建筑是主要产生粉尘的地方或设备,根据抽吸管道布置的难易程度、负压吸尘机组出力大小及最大工作半径等因素,锅炉房采用移动式负压吸尘装置,2台炉共用一台真空吸尘车。锅炉房负压吸尘方式的选择除了考虑到了初期投资、吸尘效果、运行维护等方面外,还考虑到了锅炉房各层实际的构造,使负压吸尘方式既经济又实用。电厂投入运行后,对该电厂进行了回访,电厂运行人员很大程度上认为锅炉房的吸尘效果可以,贵港电厂一期锅炉房的真空负压吸尘达到了清扫吸尘的目的。

摘要：文章介绍了火电厂锅炉房真空负压系统压力损失的计算及负压吸尘装置的选择。

关键词：火电厂,锅炉房,真空负压吸尘,设计

参考文献

[1]陆耀庆.供暖通风设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 1987.

[2]北京市建筑设计研究院.建筑设备专业设计技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.

负压设计 第6篇

壁面移动机器人又称爬壁机器人,它的突出特点是可以克服重力作用,在一定倾斜度、垂直或者倒立的壁面上具有静止及移动的能力。它主要应用于核工业、建筑业,消防系统和安检部门的检测、喷涂、清洗、侦查等任务。目前爬壁机器人的吸附方式主要包括负压吸附、磁吸附、真空吸附、螺旋桨推压、静电吸附以及仿生粘液吸附、抓持方式等[1,2,3,4]。比较不同吸附方式,负压吸附方式对不同材质壁面具有较良好的适应能力,因而得到了广泛的应用。对于滑动式负压吸附爬壁机器人而言,负压发生器对吸盘抽吸空气,与吸盘的空气泄漏动态平衡,则吸盘内产生一定程度的负压,内外负压差使机器人吸附在壁面上;负压发生技术是影响机器人综合性能及能耗的一个关键技术。目前国内外研究的滑动式机器人通常采用文丘里器、吸尘器风机、基于空气动力学技术的风扇、龙卷风模拟技术等[5,6,7]。滑动式吸盘技术是影响机器人综合性能及能耗的另一个关键技术,与一般的吸盘相比有本质的不同,滑动式爬壁机器人吸盘和壁面之间存在相对移动,空气泄漏不可避免。目前国内外研究的滑动式负压吸附爬壁机器人采用多种吸盘密封机构[8,9,10,11],如组合弹簧气胎、柔性泡沫材料、猪鬃组合迷宫等。通常将负压发生器与滑动式吸盘作为设计的两个独立部分,缺乏从系统能耗整体角度出发进行的研究。

为此,本研究从整体能耗的角度出发,设计了满足要求的高效低能耗负压吸附机构。

1 爬壁机器人吸附负压计算

当爬壁机器人工作于竖直墙壁上时,对机器人进行竖直平面内任意姿态的安全受力分析。为了简化分析,只需对吸附力要求最高的直线向上运动状态的爬壁机器人受力状态进行分析。当爬壁机器人在竖直平面上以与竖直呈θ角姿态直线向上运动时,其受力如图1所示。

根据达朗贝尔虚功原理及受力平衡关系,竖直壁面任意姿态机器人直线运动的受力方程为:

式中:G机器人所受重力;Fm爬壁机器人驱动轮摩擦力;Ff墙壁对密封裙的摩擦力;Ni墙壁作用在各行走轮上的压力;Fp由内外压差引起吸附作用产生的在机器人本体的等效合力;L轮子径向间距;B轮子轴向间距,且令L>B;H机器人重心到墙壁的距离;μ1轮子与墙壁之间的摩擦系数,运动轮摩擦力提供机器人驱动力,Ff=μ1Fp1。

则满足机器人运动条件的机器人本体上最小负压吸附力:

式中:μ2密封裙与壁面之间的摩擦系数。

机器人运动时,要求4个运动轮都与墙壁接触,即必须满足条件Ni>0,则最小负压吸附力至少为:

因此作用在机器人本体的负压吸附力须满足以上两式要求,爬壁机器人吸附系统工作负压要求至少为:

式中:Sa有效吸附面积,Sa=π(R2-Rb+b2/2)。

2 爬壁机器人吸附机构流量分析

密封裙与墙壁之间的空气流动简化为平行板间间隙流动,爬壁机器人吸盘密封裙设计成近似圆形的结构,密封裙外径为R,h为机器人密封裙到墙壁的气隙高度,泄漏空气平均速度为v,b为密封裙宽度,空气经密封裙与墙壁之间缝隙的流动情况的简化模型如图2所示。

由于爬壁机器人内外负压差较小,在压差作用下泄漏气体在缝隙内流动的雷诺数实际大小为200左右,远小于最小临界紊流雷诺数Re值(Re=1 200),因此泄漏空气属于层流情况。均匀层流在流速方向上泄漏气膜压降差为常数,即泄漏缝隙内,从气体流入口到流出口的气膜压强p从标准大气压P0到密封腔内线性分布。当密封吸盘内负压差建立后,密封裙与墙壁之间的空气泄漏缝隙两端,即气体流入口和气体流出口,分别承受标准大气压和密封腔内的负压。

按泄漏空气流动特点,可忽略运动惯性力和质量力,同时由于泄漏空气的流体粘度不变,因此可把泄漏空气的流动近似看作一维流动,当爬壁机器人固定在墙壁上或当爬壁机器人运动时,运动轮前后密封机构部分相对于墙壁之间的剪切流动方向相反,剪切运动作用引起的间隙流动相互抵消,根据纳维斯托克斯方程,流过缝隙的泄流量体积qv可表示为:

式中:μ介质粘度,Δp空气泄漏缝隙两端即气体流入口和气体流出口的压力差,密封裙圆周长度l=2π(R-b/2)。

此式说明了密封机构泄漏流量与爬壁机器人密封机构与墙壁之间缝隙的高度的三次方、负压腔内外负压差、密封圈周长成正比关系,而与介质粘度、密封圈宽度成反比关系。

3 基于系统能耗的负压吸附机构设计

滑动式负压吸附爬壁机器人的能量主要消耗在负压吸附机构,同时为了克服机器人重力作用及密封机构的摩擦力,机器人的运动机构也消耗部分的能量,爬壁机器人系统消耗总功率P为:

式中:Ps负压吸附机构功率,Pf运动机构功率。

机器人负压吸附机构理论功率为:

式中:ρ空气密度。

于是:

又机器人运动机构功率为:

其中,运动系统驱动力至少应满足Fm=G+Ff,驱动系统功率为:

式中:k用作密封作用的力占总吸附力的比例系数,k=(R-b/2)b/(R-b)2。

由此系统能耗为:

由于密封裙宽度小于密封吸盘外径,则必有P/R<0。密封裙外径R越大,则机器人系统的能耗越小,因此爬壁机器人在满足工作要求条件下选用较大尺寸的吸盘外径,可有效减小系统的能耗。

吸盘密封裙的尺寸是影响爬壁机器人系统能耗的又一因素。当Ps/b=0时,即b≈0.22R时负压吸附机构能量消耗最小,因此设计时应选取适当宽度尺寸的密封裙,可使滑动式爬壁机器人负压吸附机构能耗最小。即:

上式说明减小密封裙宽度b对减小运动机构能耗有益。密封裙宽度可根据机器人参数的不同进行具体选取。

由于爬壁机器人的能耗主要消耗在负压吸附机构,因此设计高效率的负压发生器即离心风扇是十分有意义的。无线滑动式爬壁机器人功率限定,在确定机器人工作负压、空气流量等参数后,对离心风机应用经验公式进行主要几何尺寸的计算和叶轮的三维造型设计及仿真优化。为了得到更好的风扇流动性以提高效率,采用流动状况更好的加载式叶型。在气动参数一定的情况下,以附面层最小为目标对叶片型线进行优化,得到最佳叶片型线。叶轮的叶片厚度分布规律用B样条曲线控制,保证成型后叶片型面高阶导数连续,使叶轮具有优良的气动性能。对单流道的粘性流场进行数值模拟,工作状态下离心风扇进出口的气动参数不随时间变化,离心风扇内的流动则为定常的,因而仅进行定常流计算即可。离心风扇进口气流均匀,进口气流总温度293 K。在进行等转速特性计算时,考虑离心风扇工作状态下风扇输出口的实际大气环境参数,叶轮出口静压不变,通过改变离心风扇进口的总压,获得离心风扇特性曲线。在设计离心风扇的方案时,选择电机直接带动离心风扇以转速6 500 r/min工作的方案,同时保持离心风扇的扬程310 m不变,流量设定为0.03 kg/s,进行几何设计和性能分析。叶轮叶片型线及三维机构及速度流场如图3所示。

仿真结果显示,在离心风扇的进口区域和出口区域速度梯度较小,流动损失较小,周向的速度分布也是均匀的,有利于提高效率。

4 爬壁机器人实验

遵循重量轻、小型化、无线化的思想,本研究研制了一种具有低能耗负压吸附机构的无线单吸盘滑动式四轮驱动的爬壁机器人如图4所示。

为减轻爬壁机器人重量,机器人材料普遍采用轻质高强度ABS塑料,为减小机器人的倾覆力矩,将风扇电机内置于机器人吸盘内,使质量较大的电机重心靠近墙壁从而提高机器人的安全性能。爬壁机器人负压吸附机构由负压发生装置和吸盘组成,其中负压发生装置由电机、离心风扇组成;吸盘由机器人本体和密封机构组成,密封机构在爬壁机器人四周形成柔性密封裙,对机器人吸盘进行密封,减小空气泄漏,维持吸盘内的负压。嵌入式控制系统主板如图5所示,主要由无线通讯、移动机构驱动、风机驱动、电源管理模块组成,作为机器人本体的一部分,与密封机构一起组成机器人吸盘。

运动机构必须具有转向灵活、结构紧凑的特点以提高机器人的运动灵活性。由于负压吸附机构的密封裙与机器人密封腔本体之间采用柔性连接,所以设计的运动机构必须能够爬壁机器人本体,因此运动机构采用了四轮驱动的构型对机器人本体进行支撑。运动机构主动轮由对角分布的两个直流减速电机驱动,通过皮带把运动传动给被动轮。机器人可实现前进、后退、左转、右转等运动功能,且在一定范围内移动速度可调。

搭建爬壁机器人实验系统,主要测试机器人可在壁面上自由运动的情况下,机器人系统能耗与负压吸附机构的工作性能。把吸附系统置于城市建筑的壁面进行测试,通过调节吸盘内外负压差,分别测试密封机构在光滑粉刷壁面和粗糙砖墙壁面的系统消耗功率,功率数据如图6所示。

实验表明负压吸附机构对不同状况的壁面具有良好的壁面适应能力,机器人总重为4 kg,系统消耗功率控制在298 W以内。爬壁机器人负压吸附机构可以提供2.5 k Pa左右的稳定负压,能够在一般城市楼宇壁面实现稳定吸附;机器人在瓷砖壁面平均上行速度为10.5 m/min,平均下行速度为15.5 m/min,续航时间平均为45 min。

5 结束语

负压吸附机构是滑动式负压吸附爬壁机器人的重要组成部分及功率消耗的主要部分。本研究从机器人最小能量消耗的角度出发,分析了影响功耗的主要因素,设计了滑动式爬壁机器人的负压吸附机构,实验表明无线爬壁机器人墙壁适应能力好。能量消耗被控制在较小的范围内。

摘要：为解决目前滑动式爬壁机器人能耗效率低下的问题,将低能耗设计技术应用到负压吸附机构设计中。开展了机器人安全吸附、负压吸附机构流体力学分析,得到了机器人工作负压、流量与吸盘尺寸、密封裙尺寸的关系,建立了机器人总体能耗与机器人尺寸之间的关系,并提出了应用现代计算流体力学方法,在负压发生器即离心风机上进行了流场仿真,对其特性进行了评价,并进行了滑动式负压吸附爬壁机器人负压吸附机构试验。其结果表明爬壁机器人系统能耗控制在298 W以内,负压吸附机构可提供2.5 kPa的负压,机器人可以稳定吸附在壁面,为爬壁机器人的低功耗设计提供了理论和实践基础。

关键词：爬壁机器人,负压吸附机构,低能耗设计

参考文献

[1]HARSHA P,RON P,SCOTT S.Electro-adhesive Robots-Wall Climbing Robots Enabled by a Novel,Robust,and E-lectrically Controllable Adhesion Technology[C]//IEEEICRA07.[s.n.],2008:3028-3033.

[2]MURPHY M,SITTI M.An Agile Small-Scale Wall Climb-ing Robot Utilizing Pressure Sensitive Adhesives[C].IEEE/ASME Transactions on Mechatronics,[s.n.],2007.

[3]管兴伟,张昊,吉爱红,等.爬壁机器人尖爪型仿生脚掌设计[J].机电工程,2009,26(2):1-3.

[4]KIM S,SPENKO M,TRUJILLO S,et al.Whole body ad-hesion:hierarchical,directional and distributed control ofadhesive forces for a climbing robot[C].IEEE ICRA07.[s.n.],2007.

[5]刘荣,田林.影响负压爬壁机器人性能的关键因素分析[J].北京航空航天大学学报,2009,35(5):91-94.

[6]ZHAO Y Z,FU Z,CAO Q X,et al.Development and ap-plications of wall-climbing robots with a single suction cup[J].Robotica,2004,22(6):643-648.

[7]SCHRAFT R D,SIMONS F.Concept of a low-cost,win-dow-cleaning robot[C]//Proceedings of the 6th ICCWR.[s.n.],2003:785-792.

[8]LONGO D,MUSCATO G.Adhesion Control for the Alicia3Climbing Robot[M].IEEE Robotics and Automation Maga-zine,2006:42-50.

[9]JIZHONG X,SADEGH A.Design of Mobile Robots withWall Climbing Capability[C]//Proceedings of the 2005IEEE/ASME ICAIM,[s.n.],2005:438-443.

[10]HILLENBRAND C,BERNS K.A Climbing Robot basedon under Pressure Adhesion for the Inspection of ConcreteWalls[C].35th International Symposium on Robotics(ISR),[s.n.],2004.

负压设计 第7篇

我公司2500t/d干法熟料生产线于2004年6月建成投产, 长期在高温环境下运行, 三次风管曾发生过如下现象:

(1) 内部浇注料和耐火砖塌落、风 (支) 管烧红烧通漏风, 风压平衡受到破坏;

(2) 三次风 (两条) 分支管道的三次风阀烧损, 但烧损程度不一, 阀门开度相对都增大了, 但增大幅度又不同, 风压平衡受到了破坏;

(3) 入三次风 (两条) 分支管道的负压管头部烧损、锈蚀腐烂、管内灰尘堵塞, 干扰负压值的准确测量。与此同时, 由于两条支管的路径不同、弯度曲率不同、风阻系数就不会一样。

因此, 在对三次风阀门开度调节上, 尽管有刻度作为依据, 但在多种可变因素测定的基础上, 仍不可能使之达到精细化之“动态平衡”。2007年10月21日, 我公司分解炉接近锥体部的上段部分就出现了一起耐火砖塌落事故, 被迫停窑两天。

2007年底, 公司在对窑系统大修时, 就在三次风管两条支管上对负压表 (型号为EJA110A, 模式为S2, 量程为-1～0k Pa) 的位置进行统一布置, 均设在三次风管阀门后、距离分解炉入口1m远 (原来的负压管入口距离调节阀门后1m远、并且处于支管弯道处) , 这样的布局不会因在阀门附近负压突然增大而影响支管负压真实值的测量, 也不会因为弯道风力产生向心加速度而造成与分解炉入口处的风压产生数值偏差。这样, 两支管测出的负压值相比较, 绝对值误差最小。

有些生产单位在DCS操作界面上只有三次风阀门开度屏显, 而无负压值显示 (我公司就是一支有, 而另一支没有) ;或者根本就没有安装支管负压表;或者负压管表堵塞损坏而未能修复。那么在这里介绍一种简捷方法, 可将负压数据显示定格在视屏界面上, 即:现场安装负压表后, 将其接线电信号4mA～20mA DC (国际统一标准信号) 经现场中继站引至中控室, 利用PLC (可编程序控制器) 制作程序, 制作步骤如下:

(1) 打开WINCC资源管理器打开变量管理器STMAITC ST PROTOCOL SUITETCP/IP窑尾F-analong-in在打开的界面中点击“右键”新建变量 (我厂设备编号为“FP08”, 量程为“-1000～0”) 。

(2) 打开图形编辑器打开对应的图形 (我厂图形名称为“KILNINLET.PDL”) 新建“输入/输出域”在“输入/输出域”选项中进行各项设置 (输出值“FP08、0.00000, 十进制, 格式为s9999”) 。

(3) 保存退出, 运行WINCC, 与现场校对数值。

负压设计 第8篇

本课题来自某烧结实验装置的负压控制系统。众所周知,抽风负压是影响烧结矿质量的重要因素之一,在烧结的三个阶段(点火,烧结,冷却)对抽风负压的大小要求不同,且在各阶段均需保持恒压。能否保持恒定的负压是影响烧结矿质量的关键。而目前很多类似实验设备仍采用手动调节的方式,不仅调节时间长,波动大,直接影响了烧结矿质量和实验参数的可信度。加上现场有多种影响负压的因素:如风管漏风、原混合料的透气性、烧结过程中料层透气性的波动、电网电压波动引起的风机输出功率的变化等,也增加了调节的难度。

针对以上问题,本文设计了基于单片机的负压监控系统,采用带死区的积分分离PI控制,和Smith预估器,补偿了系统调节的滞后时间,实现对负压的精确控制。

2 烧结工艺介绍

烧结实验装置主要设备连接简图如图1所示。烧结前向烧结杯内填装混合料,填满后按比例向点火罩内通液化气和空气,并同时按下高压点火器点火(点火罩初始位置处于烧结杯一侧)。当点火罩温度升到点火温度后,启动抽风风机和负压调节器,并点火罩移至烧结杯正上方,开始对混合料加热,此时的负压需保持在5k Pa。当点火时间到后,点火罩恢复至初始位置,混合料利用余热和自燃产生的热量向下烧结,此时的负压要求保持在10k Pa。待烧结终点出现,负压降至2k Pa,冷却2分钟后烧结完成。

由于采用旁路放空的方式来改变主风管的流量,进而改变真空室负压,所以在对调节阀进行控制时应遵循一定的规则:负压偏大时,需减少主风管流量,应增大调节阀开度以增加旁路流量;负压偏小时,则应减小调节阀开度。

3 数字控制器设计

常规PID控制作为一种传统的控制方法,以其计算量小、实时性高、易于实现等优点广泛应用于过程控制[1]。针对烧结杯真空室负压这个控制对象,发现使用常规PID算法对其进行控制,易产生大超调、振荡、执行机构调节动作滞后且过于频繁等现象。经分析决定使用带死区的积分分离PI控制算法,并用Smith预估器进行滞后补偿。

造成调节动作滞后的原因主要有两个:一,调节阀自身的限制,由于调节阀本身是一个闭环控制系统,内部控制器比较当前位置和目标位置进行运算输出,并由内部电机经过机械减速器减速后带动阀门改变开度,每次调节都需要一定时间;二,旁路调节阀离负压测量点较远,且压力不能突变,也造成了信号反馈的滞后。因此在PI控制器两端反向并接一个Smith预估器以补偿系统滞后。

为避免控制动作过于频繁,消除因频繁动作引起的振荡,采用了带死区的PI控制算法。当偏差在死区范围内,则PI控制器输出为零;当偏差超出了死区的范围则采用PI调节。死区的设置应根据实验确定,太小,则使调节过于频繁,达不到稳定被调节对象的目的;太大,则系统将产生很大的滞后。

此外,在烧结过程中某两个阶段切换时,由于负压给定值差距较大,短时间出现较大偏差,造成PI运算的积分饱和从而引起系统的超调。为了解决这一问题,使用了积分分离PI控制算法:即偏差较大时,采用P控制,使系统有较快的响应;当偏差较小时,采用PI控制,以保证系统的控制精度。

改进后的PI控制原理框图如图2所示。

图2改进后的PI控制原理框图

图2中r(t)为实际负压给定,1e(k)为负压偏差,e2(k)为经过Smith预估器补偿后的负压偏差,u(k)为控制器的输出量用来控制调节阀开度,yτ(k)为Smith预估器的输出,y(k)为当前负压实际值。

Smith预估器的控制算式[2]如下所示:

式中:T为采样时间,Tf为被控对象时间常数,Kf为被控对象的放大系数,N=τ/T,τ为纯滞后时间。

由式(1)可以得出,进入PI控制器的偏差e2(k)的表达式为:

在得出2e(k)的基础上,配合死区及积分分离的要求,则数字PI控制器的位置式输出u(k)控制算式如下:

式中ε为死区门限值,β为积分分离门限值,PK、KI分别是比例系数、积分系数。

由式(3)可以看出,经Smith预估器补偿后的负压偏差2e(k)的大小是选择控制器输出的唯一判断依据,即:当e2(k)ε时,负压控制器输出不变,则负压调节阀开度不变;当ε

4 硬件系统设计

根据烧结负压控制要求,CPU应具用较高的数据处理速度和控制精度。设计选用了完全混合信号系统级芯片C8051F410。C8051F410单片机是新华龙公司出品的一款经济、高性能单片机,其主要内部资源及特性有:32KB闪存、2304字节RAM、4个通用16位定时器;24通道12位逐次逼近型ADC;2个12为电流输出DAC及可编程内部基准电压源;18个可变优先级中断源;采用流水线指令结构,最高指令执行速率高达50M,带内部高精度24.5M(±2%)晶振,与传统8051指令集完全兼容,并且具有丰富的接口资源,满足负压控制要求。

AD采样部分采用C8051 F410内置的AD转换器,C8051F410的ADC0子系统集成了一个27通道的模拟多路选择器(AMUX0)和一个200ksps的12位逐次逼近型ADC,ADC中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测和硬件累加器,且有4种方式启动A/D转换。设计中将此子系统配置成突发模式,在此模式下,一旦停止采集,子系统便进入低功耗模式,通过向ADC0CN的AD0BUSY位写1唤醒AD转换器,连续自动采集并累加16(1、4、8、16可选)个采样值。不仅满足了采样的准确性,且对采样值进行了累加,便于数字滤波,简化控制程序。

DA部分采用了C8051F410内部的12位电流型数/模转换器(IDAC)。因其转换满度电流最大为2m A,为了和电动调节阀0~5VDC的输入信号相匹配,IDAC输出和调节阀输入中间增加了一级信号调理电路,实现I/V转换及信号放大,其中使用了集成运放为AD620,此运放增益范围可达1~1000,使用方便(只需确定一个电阻大小即可)且具有较高的转换精度。图3给出了AD620的放大电路图:

图4控制系统结构框图

烧结杯负压控制系统硬件结构框图如图4所示。压力变送器检测真空室负压,并转换成标准信号,经调理电路,使压力信号大小落在A/D转换范围内。采样值经过数字控制器运算输出,数字信号经内部D/A及调理电路后,控制调节阀的开度,改变旁路流量,实现控制烧结杯真空室负压。

液晶显示和键盘输入相结合,构成了友好的人际交互界面,操作简单、灵活、方便;单片机通过485总线与上位机进行通讯,实现真空室负压的全自动检测和控制,同时创建数据库存贮采集的压力值,绘制、打印过程曲线,便于数据调用、分析等。

5 仿真及实际运行曲线

图5传统PID控制仿真曲线图

图6改进PI控制仿真曲线

图7负压控制实际曲线

根据系统近似模型[3],采用MATLAB进行仿真,仿真时采用纯滞后时间常数τ=30s,给定值经历三次突变,图5是采用传统PID控制下的响应曲线,图6是采用改进后的PI控制下的响应曲线,图7为烧结杯真空室负压控制系统调试运行结果。

可以看出,在传统PID算法控制下的系统响应超调大,稳定时间长。相比之下,采用带Smith预估器的改进PI算法控制下的系统,响应快,稳态精度高,无超调。实际运行曲线也证明这种控制方式可行且有效。

6 结束语

本文设计的基于C8051F410单片机的负压监控系统,采用带死区的积分分离PI控制加上Smith预估补偿的方案,不仅响应快,精度高,且克服了较大的时滞性为烧结实验提供了良好的负压环境。

参考文献

[1]张俊才,葛洪央.基于AT89C51单片机的压力控制系统设计[J].单片机开发与应用,2008(10):5-2.

[2]于海生.微型计算机控制技术[M].北京:清华大学出版社,2003.

负压设计 第9篇

慢性骨髓炎又称附骨疽，是一种不易根本治愈且经常发作的骨化脓性感染，是骨科临床治疗中的难题之一，其病程复杂，病程长，易并发慢性窦道、皮肤疤痕及缺损、骨折、骨缺损。手术失败率、感染发生率高，给患者精神上、经济上带来难以承受的负担，笔者对2009年2月~~2011年4月收治的18例慢性骨髓炎采用负压封闭引流并结合中医治疗，收到较好的临床疗效。结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本组：18例，其中男15例，女3例，年龄21~~53岁，股骨6例。胫骨11例，肱骨1例，开放性骨折内固定术后感染15例，闭合性骨折内固定术后感染3例，细菌培养为金黄色葡萄球菌12例，铜绿假单胞菌3例，培养阴性3例。

1.2 临床表现

本组患者有急性化脓性骨髓炎或开放性骨折合并感染病史。患肢长期隐痛、痠痛，局部有压痛、叩击痛，患处可见一个或数个窦道口，且周围有肉芽组织增生，色素沉着。皮肤上留有凹陷窦道疤痕，局部肌肉萎缩，同时有形体瘦弱，面色晄白，神疲乏力，食欲减退，舌质淡，苔薄白。

1.3 治疗方法

根据细胞培养药敏结果，术前使用敏感抗生素4~5天，病灶清创时再次细菌培养，必要时行病理检查。清除坏死组织、游离死骨及炎性肉芽组织，使用大量生理盐水冲洗，根据创面大小、形状修剪维斯第（VSD）材料加以缝合固定，表面粘贴薄膜材料，持续负压治疗7~10天再次清创，根据创面情况决定负压治疗的次数及抗生素液体灌洗等后续治疗。采用植皮、肌皮瓣转移等闭合创面，骨缺损者行植骨手术。在行负压封闭引流同时根据患者正气不足、气血亏虚，相应给予补虚扶正的药物治疗，方药常选八珍汤口服。

2 结果

12例行3次负压治疗，6例行4次负压治疗，6例行植皮，11例行肌皮瓣转移，1例直接缝合。18例感染得到控制，骨折愈合，其中13例行自体骨植骨，病例经随访8~32个月无复发。

3 讨论

慢性骨髓炎其病理特点为：（1）有死骨和骨性死腔存在。死骨很难自行消除，死腔本身血液供应很差，成为经久不愈的感染源，药物很难进入病变部位；（2）骨髓腔滋养血管栓塞，被破坏，密度骨的血供不良，修复能力差；（3）骨膜反复向周围生长，形成板层结构的骨性包殼；（4）窦道壁周围产生大量的炎性肉芽组织。本组患者均伴有不同程度的上述症状，因而其治疗比较困难。

慢性骨髓炎形成死骨和坏死组织，脓液较多，成为细菌大量增殖的媒介，进而加重组织坏死，形成恶性循环。内固定物的存在促进细菌易形成生物被膜，感染控制非常困难。 改善局部血运、清除坏死组织和细菌是早期治疗的关键。负压封闭引流具有直接和间接的抗感染作用，通过持续负压及时清除创面渗出物、坏死组织、细菌及局部炎性因子，可降低组织间隙压力、减轻组织水肿、增加毛细血管增生、提高组织的抗感染能力，从而为组织瓣移植提供了有利时机，提高了组织瓣移植的成功率。创面新生肉芽组织增生明显，表面新鲜、湿润且无脓性分泌物，缩小骨或肌腱外露创面，创缘部分区域仅行游离植皮覆盖，因而能减少组织的切取面积。为后续治疗提供良好的基础。

中医对骨化脓性感染早有认识，因其病变深沉，初起皮色不变，漫肿无头，损害以骨骼为主。故古代文献里都称为“疽”或“骨疽”。《灵枢.痈疽》中说：“热气淳盛，下陷肌肤，筋髓枯，内连五脏，血气竭，当其痈下，筋骨良肉皆无余，故命曰疽”。 《灵枢.刺节直邪论》中有“有所结，深中骨，气因于骨，骨与气并，日以益大，则为骨疽”。其病理变化与机体的气血、脏腑、经络等功能强弱有密切关系，骨疽一旦发生，必致气血雍滞，经络阻塞。更可耗气刼血，伤津夺液，进而累及脏腑。在病理演变过程中始终存在“正邪相博”，正气的强弱主导着整个病理机制，因此骨痈疽治疗应从整体观念出发，局部与全身兼顾，标本同治，内外结合，祛邪与扶正兼施。由于病变经年累月，患者出现脾肾不足，气血两虚症状，笔者常选用八珍汤、十全大补汤加减，以使体内正气恢复，助养新骨生长，促进疮口早日愈合。

总之，通过观察研究表明，应用负压封闭引流结合中医治疗慢性骨髓炎，具有提高临床疗效，减少或减低感染率和并发症，利于创伤患者护理，促进患者早日康复，是治疗慢性骨髓炎的一种安全、有效的方法。

参考文献

[1] 邱贵兴，戴尅戎.骨科手术学.人民卫生出版社，2007年9月

作者简介：陈晓，男，（1973.10-），本科，贵州毕节，主治医师，研究方向：中医骨伤

负压设计 第10篇

1 钻孔孔口除尘装置

1.1 设备结构

煤粉排出孔口后, 钻杆径向颗粒较大的煤粉会直接落地, 较小的煤粉在风流的作用下迅速扩散到巷道中。钻孔孔口除尘装置以水射流理论为基础, 利用装置产生的负压, 将孔外沿钻杆径向在巷道风流作用下扩散的煤粉直接吸入除尘管进行除尘。由于采用负压吸尘, 所以集尘装置不需要较高密封要求, 只要能将钻孔粉尘控制在一定的空间内就可以。该装置主要考虑在喷孔的情况下是否适用。

根据大量的实践与现场实测, 在本煤层使用风力排粉钻进过程中, 由于风压、瓦斯压力、煤粉惯性等原因, 约有20%的煤粉在排出孔口后会沿钻杆轴向运动, 而沿轴向运动的煤粉一般可距孔口0.5～2.0 m。在研究钻孔集尘技术的同时, 必须考虑钻杆轴向方向对煤粉的控制, 分析认为, 在集尘装置外运用压风通过环形的缝槽可产生较大风速的切割状气流, 其作用在钻杆径向上形成了一个封闭的圆环形屏障, 阻止沿轴向运动的煤粉扩散, 在集尘装置的负压作用下, 轴向运动的煤粉也被抽入到集尘装置内。

除尘装置由集尘和除尘两部分组成, 通过管线将其连接到一起。集尘部分包括集尘装置和支撑装置;除尘部分包括动力装置和除尘装置。除尘系统集成示意图如图1所示。除尘装置的主体是一个改造的射流泵, 由喷嘴、混合管、扩散管和侧向吸尘管等结构组成, 如图2所示。

1.2 工作原理

根据射流泵的原理, 钻进过程中产生的粉尘在压风作用下排出钻孔[3], 被集尘装置控制在相对密闭的空间内。同时, 除尘装置利用压力水流通过对称均布成一定侧斜度的喷嘴高速喷出, 由于射流边界层的粘滞作用, 卷吸射流周围空气, 在喷嘴后方 (吸气区) 产生负压, 在该负压作用下, 将钻孔施工过程中产生的粉尘吸入除尘装置内部, 与高速射流混合, 进行能量和质量传递, 然后经扩散管排出除尘装置外, 从而达到除尘的目的。

1风动马达;2喷雾泵;3护罩;4高压出水口;5进水口;6消音罩;7消音海绵;8底座;9集尘装置;10不锈钢软管;11万向节;12可伸缩支架;13矿用高压胶管;14红宝石喷嘴;15除尘装置;16瓦斯防喷钻孔抽放连接装置。

1射流盘;2喷嘴;3侧向吸尘管;4混合管;5扩散管。

1.3 参数设计

该装置通过水射流产生负压对含尘气体进行抽吸, 为使除尘设备达到最大的除尘效率, 其结构参数采用最优面积比算法, 具体设计参考文献[4]。

1) 喷嘴。

喷嘴安装角取10°～20°, 喷嘴数量3～6 个, 根据实验选取最优喷嘴安装角为15°, 最佳喷嘴数为3个[5,6]。喷嘴出口直径d1按下式计算:

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式中:Q1为工作水流体积流量, m3;n为喷嘴个数, n=3;φ为喷嘴的速度系数;ρ为流体密度, kg/m3;H1为喷嘴前工作流体的压力, N/m2。

经计算, 喷嘴出口直径d1=5.4 mm, 取5 mm。根据经验公式取圆柱段长度l= (2～4) d1, 设计l=3d1=15 mm。

2) 混合管。

混合管是水流和被吸入的含尘气体进行混合的部件, 其直径d2按下式计算:

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式中: Mopt为最优面积比;φ0、φ1为液体浓度系数;h为射流泵压力和工作压力之比。

经计算, d2=159 mm。混合管长度lm= (7～10) d2, 通过实验确定最优值lm=10 d2=1 590 mm。

3) 混合管距。

喷嘴出口至混合管入口的距离, 一般采用 (0.5～1.0) d2, 通过实验确定使除尘器吸气量达到最大的最优混合管距为1倍的混合管长度, 即1 590 mm。

4) 扩散管。

把混合管内的动能转化为压能, 一般采用均匀扩散角, 该装置设计为6°。

5) 侧向吸尘管。

根据实验分析, 侧向吸尘管与混合管最优夹角为75°, 侧向吸尘管中心至射流盘的距离取180～240 mm, 选取中间值200 mm。

6) 动力装置, 主要包括水泵及防爆电动机。

通过研究及大量的试验, 水泵压力范围为0～20 MPa, 流量为2～8 L/min, 电动机功率为2.2～3.0 kW。通过实验室实验, 水射流除尘装置的工作压力为15～20 MPa, 流量为3～5 L/min。

7) 连接管线, 主要是集尘装置与除尘装置的连接管路。

由于管路中输送流状煤粉, 对管路的要求首先是阻力小;其次, 在井下钻孔施工过程中每个钻孔的位置都会略有不同, 连接管路必须可以方便调整各种高度及角度。通过实验, 确定选用内壁光滑的金属软管作为连接管路。

主要考虑除尘装置与集尘装置之间的连接管路, 选用内壁光滑的不锈钢软管, 其直径为159 mm, 长度为2 000 mm。

2 对喷孔情况下除尘装置内压力分布的数值模拟研究

在瓦斯抽采钻孔施工过程中有时会有喷孔现象, 为模拟喷孔时除尘装置内压力分布情况, 使用FLUENT流体模拟软件进行模拟分析[7]。为简化模型设计, 提高数值模拟的效率, 在建模过程中直接在吸尘管增加表压 (gauge pressure) 来模拟喷孔现象, 分别模拟了0.5, 1.0, 1.5 MPa 3种情况下的压力分布情况。对于除尘装置的三维实体, 使用FLUENT的前处理软件Gambit构建, 本次研究采用了TGrid混合网格进行整体划分, 共计128 562个网格单元。

模型的边界条件设置共5个, 包括4个进口边界和1个出口边界。进口边界为吸尘管进口和3个水射流喷嘴进口, 出口边界为除尘装置的喷出口, 都为压力边界。水射流喷嘴进口的压力根据除尘装置的工作参数设置, 喷出口表压设置为0, 吸尘管进口压力分别设置为0.5, 1.0, 1.5 MPa, 用以模拟喷孔现象。

模拟结果如图3所示, 可以看出, 在喷孔发生时, 除尘装置由于高压水射流形成的负压区域减小, 且喉管中的高压段相对后移, 对于除尘装置的吸入能力影响较小, 除尘装置可以正常工作。

3 工业性试验

3.1 试验现场

己15-31010工作面是平煤股份十二矿规划的三水平首采工作面, 根据已施工的地质资料推测, 该工作面煤层赋存变化较大, 在巷道开口处, 己15和己16-17煤层层间距为2.8 m, 距开口160 m位置, 己15和己16-17煤层几乎合层, 层间距0.2～0.9 m, 合层后煤厚达6 m左右。煤层倾角在12°左右。煤层顶板和底板为深灰色砂质泥岩, 透气性较差, 不利于瓦斯释放。

3.2 试验方案

3.2.1 钻孔施工

钻孔为本煤层顺层钻孔, 直径89 mm, 深度50 m以上, 除尘效果试验按不使用和使用除尘装置进行测定, 先施工不使用除尘装置的钻孔, 测定不同位置的粉尘浓度, 再测定使用除尘装置的钻孔不同位置的粉尘浓度。

3.2.2 测点布置

钻孔开孔处位于上风侧5 m, 下风侧5, 15, 25, 50, 100, 150 m。

3.2.3 试验步骤

1) 在试验地点进行钻孔施工, 当钻孔深度达到50 m以后, 开始试验。

2) 用CCHZ-1000全自动粉尘测定仪, 每隔5 min分别在3个测点处测定1组粉尘浓度 (全尘浓度和呼吸性粉尘浓度) , 每个测点共测定5组数据, 并取平均值。

3) 停下钻机, 安装钻孔除尘系统。

4) 将钻机钻杆通过集尘装置中心口打钻。

5) 接通马达气源, 通过调整减压阀使供气压力稳定在0.4 MPa, 射流除尘管内有水雾射流喷出后, 重复步骤2) 。

3.2.4 现场测定结果

试验结果统计见表1, 可以看出除尘效果良好。

该装备在平煤、郑煤、义煤、鹤煤、焦煤、晋煤、阳煤、冀中能源、淮南、淮北、川煤、丰城等12家煤矿中进行了应用。总体而言, 除尘效果良好, 全尘除尘率达80%以上, 呼吸性粉尘除尘率达90%以上。

4 结语

1) 在多个煤矿井下现场应用结果统计, 全尘除尘率达80%以上 , 呼吸性粉尘除尘率达90%以上。

2) 通过数值模拟确定, 在喷孔发生时, 除尘装置由于高压水射流形成的负压区域减小, 且喉管中的高压段相对后移, 对于除尘装置的吸入能力影响较小, 除尘装置可以正常工作。

参考文献

[1]张建华, 范付恒.水射流负压钻孔除尘技术的应用[J].煤矿安全, 2011, 42 (3) :86-87.

[2]王顺喜.煤矿粉尘的治理[J].科技风, 2011 (2) :134.

[3]李晓红, 卢义玉.水射流理论及在矿业工程中的应用[M].重庆:重庆大学出版社, 2007.

[4]陆宏圻.喷射技术理论及应用[M].武汉:武汉大学出版社, 2004.

[5]袁丹青.多喷嘴射流泵流场的数值模拟及试验研究[D].镇江:江苏大学, 2009.

[6]李龙华, 缪英.提高射流泵效率的研究[J].江苏石油化工学院学报, 1997, 9 (4) :57-61.