环形控制范文

环形控制范文（精选7篇）

环形控制 第1篇

1 变形控制对加工工艺的要求

1.1 粗加工、精加工分开

对加工精度要求较高的薄壁类零件, 应分开粗加工、半精加工、精加工进行。粗、半精、精加工分开, 可避免因粗加工引起的各种变形, 包括粗加工时, 压紧力引起的弹性变形、切削热引起的热变形以及粗加工后由于内应力重新分布而引起的变形。其目的是为了保证零件的精度及稳定性。另外, 粗、精加工分开, 机床设备也可得到合理的使用, 即粗加工设备充分发挥其效率, 精加工设备可长期保持机床的精度。

1.2 增加时效去应力工序

内应力是引起零件变形的主要因素, 为防止零件变形, 除应严格地按照材料进行热处理, 使零件具有较好的组织外, 在粗、精加工之间, 增加一道时效去应力工序, 以最大限度地消除零件内部的应力。通常采用热时效和自然时效的方法。这两种方式却都存在弊端:自然时效周期需要达到半年或两年, 周期过长;热时效费用高, 耗能高, 炉温控制难度大, 零件易氧化, 且易因受热不均导致裂纹, 并在冷却过程中产生新的应力。振动时效是以金属零件固有频率, 利用一受控振动能量对工件进行处理, 使工件产生应变, 达到消除零件残余应力的目的。

1.3 利用零件的整体刚性加工薄壁零件

随着零件壁厚的减小, 其刚性降低, 加工变形增大。因此, 在切削过程中, 尽可能地利用零件的未加工部分, 作为正在切削部分的支撑, 使切削过程处在刚性较佳的状态。下面举几个例子, 如:铣“U”型槽时可以考虑先铣类似成“口”型, 最后在把“口”上的横梁铣掉, 该方法能有效地降低切削变形及其影响, 降低了由于刚性降低而可能发生的切削振动。如:车加工薄壁时, 可在有余量刚性较好时, 先将内侧及内槽等加工到位, 再加压盖加工外侧等多种灵活利用零件整体刚性的方法。

2 采用辅助支撑装夹方式增强工艺系统刚性

由于薄壁类零件的形状和结构的多样性以及刚度差的特点, 装夹时受力的作用点不同, 产生的变形情况就不同。大量实践证明, 增大工件与夹具之间的接触面积或采用轴向夹紧, 可有效地降低零件在装夹时产生的变形。如在铣削加工薄壁件时, 使用弹性压板, 就是增加接触零件的受力面积;在车削薄壁套的内径及外圆时, 无论是采用简单的过渡环, 还是使用弹性芯轴、液体夹具等, 均是增大零件装夹时的接触面积。这种方法有利于承载夹紧力, 从而避免零件的变形。还可通过在内孔加带橡胶的内支撑, 以提高零件的刚性, 抑制零件的加工变形;或采用石蜡、低熔点合金填充法等工艺方法, 加强支撑, 进而达到减小变形、提高精度的目的。也可在薄壁机匣零件的加工中, 先保留部分工艺筋条加强刚性以便进行高效加工, 之后再去掉。压紧时对称用力并夹紧力尽可能小些拧紧夹具零件时一定要使用限力扳手对点用力压紧, 保证用力均匀适度。

某环形件原铣加工工序采用简单的止口定位、压板夹紧装夹方式, 因壁厚较薄, 在加工中产生变形、回弹现象, 存在让刀、振动等问题。采用可调辅助支撑结构夹具, 增强了薄壁机匣的切削整体刚性, 减小了切削过程的振动及机匣的加工变形和让刀现象, 提高了加工效率, 改善了加工质量。带有径向辅助支撑、软接触精密定位新型结构的铣加工夹具, 即两带有可调机械辅助支撑夹具结构。 (见图1)

3 采用电化学加工工艺方法控制加工变形

现代去除材料加工方法还有电火花铣、电解、化学腐蚀等许多特种加工方法, 与机械加工相比电加工没有切削力, 适合应用于薄壁零件的加工变形控制。电火花铣采用铜管电极进行差补运动, 利用高温放电腐蚀的原理去除材料, 加工过程中没有切削力, 适合薄壁件粗加工, 但存在高温放电热影响区, 加工表面会产生残余拉应力, 仍然存在应力释放的变形趋势。电解加工使电流通过电解质溶液, 以电极作为阴极加工工具, 利用工件被加工表面产生阳极溶解的原理, 去除零件材料;现代精密电解设备具有很高的精度, 因其没有切削力和热影响区, 适合薄壁机匣大余量去除材料加工, 具有加工效率高、没有加工应力的特点。但电解加工工艺对环境影响较大, 应做好污染防护措施。

4 优化加工方案、走刀路线、切削参数控制加工变形

目前, 薄壁类零件内外表面精加工基本采用数控车、数控铣等机械加工方法, 机械加工方法促使薄壁构件加工变形的两大因素是:切削力和切削热。控制因切削力引起薄壁机匣加工变形有两种方法, 一是增强工艺系统刚性, 也包括刀具本身的刚性;二是合理选用加工刀具, 走刀路线、切削参数等, 减小切削力。切削热是加工残余应力产生的主要原因, 加工刀具相对于零件材料的挤压、剪切作用, 产生很高温度的切屑, 大量的高温切削热作用于零件表面产生冷作硬化现象, 形成加工表面残余应力层。减少切削热带来的残余应力有两种方法:一是合理的冷却方式, 采用高压冷却设备、内冷结构刀具, 使冷却液直接作用于切屑, 冷却效果更充分;二是采用高速切削技术, 快速去除材料。

4.1 规划减小环形件加工变形的切削走刀路径

科学合理地安排薄壁环形件的切削走刀路径, 能够减小零件加工后的变形量, 因此, 在规划零件的切削加工过程时, 应根据金属切削原理, 针对零件的设计结构、精度要求和毛坯加工余量的大小, 合理安排零件各个表面的加工次数和全部加工表面的先后加工顺序, 合理安排每一次切削的刀具进给方向。

4.2 刀具切削方向和刀具进给方向

对称切削, 可以使毛坯初始残余应力对称释放, 可以有效减小零件的加工变形。对薄壁零件, 采用内外表面去除余量均等的原则, 进行轮流加工。加工时采用余量依次递减的原则, 轮流的次数越多, 其应力释放越彻底, 工件加工后变形越小。这是典型的传统薄壁零件加工方案。

4.3 优化切削参数

通过试验初定加工参数, 如在粗加工阶段采用大切深、小进给、低转速的强力切削方法提高材料去除率, 而半精加工时尽量给精加工留均匀的加工余量, 在精加工阶段采用高转速、大进给、小切深的高速切削方法, 提高材料去除率、保证零件质量。这些都固定后, 还要通过现场试验和使用VERICUT优化数控程序中的加工参数, 每个程序都根据局部且削余量和机床主轴受力情况优化程序中每段的加工参数, 使其达到最优化, 尤其针对余量不均匀、转圆角、接刀、刀轴矢量变化等处的参数优化。

4.4 切削液的要求

在加工中为防止零件变形必须合理使用充分的切削液, 必须及时有效地对加工区域进行冷却。因为它不仅能减少切削过程中的摩擦和降低切削温度, 还能提高刀具的耐用度和加工表面质量、加工精度。采用高压冷却设备、内冷结构刀具, 使冷却液直接作用于切屑, 冷却效果更充分。

新民广场环形交叉口控制方案设计 第2篇

该文以长春市新民广场环形交叉口为依托, 调查、分析其原有信号控制方案所存在的问题, 在此基础上提出有效的改善方案, 并与原信号控制方案进行对比分析, 进而提出最适合于新民广场环形交叉口的控制方案[1]。

1 新民广场环形交叉口概述

新民广场环形交叉口位于长春市新民大街, 为五路交叉, 各支路分别为:东工农大路、自由大路、新民大街、西工农大路和延安大街。经长期实地观察发现, 其平峰时期运行较为顺畅, 但早晚高峰拥堵十分严重。

经调查分析, 其问题成因如下: (1) 西工农大路与新民大街交织严重, 阻碍驶出工农大路的车流, 造成车流在环形交叉口内排队现象; (2) 延安大街与东工农大路之间交织严重, 极大影响车流运行。为了解决上述问题, 该文提出一种基于协调控制思想的控制方案, 改善其严重的拥堵问题。

2 基于协调思想的环形交叉口信号控制方案

2.1 控制思想

将新民广场环形交叉口各支路与上游无关联的信号控制交叉口进行组合, 通过对上游信号控制交叉口的协调控制来使得行驶到新民广场环形交叉口各支路的车流从时间上加以分离[2]。

根据这个思想, 可以设置各入口道绿灯的启亮时差已达到分离冲突的目的。因此, 基于协调控制思想环形交叉口信号控制方法的关键在于如何确定入口道的相位差[3]。

根据以上分析, 得到基于协调控制环形交叉口的控制思想如下。

(1) 通过调查得到新民广场各支路上游信号控制交叉口的周期时长和绿灯时间;

(2) 以东工农大路为基准点, 确定其入口道灯色图;

(3) 由自由大路与其相邻支路东工农大路之间的相位差确定自由大路入口道灯色图;

(4) 由延安大街与其相邻支路东工农大路之间的相位差确定延安大街入口道灯色图;

(5) 由西工农大路与其相邻支路延安大街之间的相位差确定西工农大路入口道灯色图;

(6) 由新民大街与其相邻支路西工农大路之间的相位差确定新民大街入口道灯色图;

(7) 将上游交叉口驶入各支路入口道车辆的平均行程时间作为上游交叉口与各支路入口道之间的相位差, 进而确定上游各交叉口的灯色图。

2.2 配时优化方法

为了进一步了解环形交叉口各支路上游信号控制交叉口的配时情况, 笔者对其展开了勘测与调查, 由此得到了各支路入口道的绿灯时间和周期时长如表1所示。

由于协调控制的基础是保证各个交叉口的周期相同, 笔者将选用130 s为各支路上游交叉口的公共周期, 重新计算各入口道的绿灯时间如表2所示。

经现场实际调查, 得到各区间行程时间作为各支路之间的相位差, 如表3所示。

由此得到各支路入口道的虚拟灯色图如图1所示。

经调查, 得到上游交叉口与各支路入口道车辆之间的平均行程时间, 将其作为上游交叉口与各支路入口道之间的相位差, 如表4所示。

由此, 得到各支路上游交叉口灯色图, 如图2所示。

3 仿真验证

利用交通仿真软件VISSIM对原有配时方案以及该文提出的基于协调控制思想的配时方案早高峰分别进行仿真验证, 并利用各入口道车均延误来评价原有方案以及本文所提出的方案[4]。通过对仿真结果分析发现, 该文提出的基于协调控制思想的方案各入口道车均延误平均减少38.51%, 由此充分证明了该文所提出方案的有效性。

4 结语

该文以长春市新民广场环形交叉口为依托, 提出了一种基于协调控制思想的环形交叉口控制方法, 并利用常用仿真软件VISSIM对其改善前后效果进行了仿真验证, 证明此种方法在工程实践上的可行性, 对于缓解信号控制环形交叉口的拥堵问题具有显著成效, 对其他类似环形交叉口在工程实践上具有指导意义。

参考文献

[1]刘岩.新民广场环形交叉口信号控制方法研究[D].长春:吉林大学, 2014.

[2]邱荣华, 李文权.低渠化环形交叉口延误理论模型研究[J].交通运输工程与信息学报, 2005 (1) :104-107.

[3]吴兵, 李晔.交通管理与控制[M].北京:人民交通出版社, 2005:153-164.

浅谈环形混凝土电杆制造的质量控制 第3篇

关键词：环形混凝土电杆,材料,生产过程,设备,质量控制

2008年初我国南方部分地区遭遇的罕见雪灾以及近年极端气候的频繁出现, 造成运行电网中很多电杆倒塌, 从而对电杆自身的质量提出了更高的要求。近年来, 随着电杆等级的提高、需求量逐年增大, 电杆的质量从而得到高度重视。

巴中兴鑫电力设备有限责任公司自组建以来, 始终把质量安全放在首位, 投入使用的电杆从未发生过任何质量安全事故, 顾客满意度较高。由于公司规模较小、人员素质参差不一, 为满足市场需求, 必须建立更完善的工序质量控制管理制度, 设置合理的工序质量控制点, 确定确实可行的生产工艺参数和操作规程, 对生产过程中的重要工序进行有效控制, 确保产品质量安全、稳定、可靠。

一、原材料的质量控制

1水泥的质量控制

a.电杆生产有离心、蒸养等特殊工序, 宜选用水泥标号大于42.5R的硅酸盐水泥, 以便配合比设计时确定最佳的水泥用量和达到较高的离心混凝土强度。

b.电杆生产过程与一般的工程施工不同, 从制备混凝土到离心完成所需时间比较长, 因此, 水泥的凝结时间对电杆生产具有重要意义。因此选用的水泥初凝时间最好不低于90分钟, 终凝时间在150分钟左右。

c.体积安定性沸煮法必须检验合格。其他物理、化学性能必须符合GB/175标准的相关规定。

2砂、石的质量控制

(1) 砂的选用必须符合G B/T14684—2001《建筑用砂》标准规范的要求。砂可以选用天然砂或者人工砂, 应符合以下要求:

a.砂的细度模数在2.5～3.2之间的中、粗砂。

b.砂的颗粒级配符合二区砂的级配要求。

c.含泥量天然砂小于百分之一, 人工砂中石灰含量小于百分之三。

d.砂中不应混有草根、树叶等有害杂质, 其化学性能满足GB/T14684—2001标准规定。

(2) 石子采用5～20mm连续粒径、质地坚固的石灰岩、花岗岩, 同时必须符合GB/T14685—2001《建筑用卵石、碎石》的规定。

a.石子必须级配良好。如果级配不好, 对新拌混凝土的和易性影响较大, 同时混凝土颗粒之间的空隙率增大, 甚至出现局部混凝土疏松、空洞等缺陷, 明显降低混凝土强度。

b.含泥量不应超过百分之一, 压碎指标值 (即风化石等质地软弱的石子含量) 不大于百分之十三, 针片状石子含量不大于百分之十。

3拌合用水的质量控制

拌合混凝土的用水采用饮用水或清洁的天然水, 其所含物质不得对混凝土产生有害的影响, 如影响混凝土拌合物的和易性、凝结硬化、强度发展, 降低混凝土的耐久性, 引起钢筋腐蚀, 甚至预应力钢筋脆断等。其应符合JGJ/T63—1989标准规定。

4钢材的质量控制

生产过程中常用的钢材有低碳钢热轧圆盘条、热轧钢筋、预应力混凝土用钢丝等, 其质量指标应符合相应的国家标准规范。

a.低碳钢热轧圆盘条应符合GB/T701—1997标准规范的要求。盘条的截面不得有分层和杂质, 表面应光滑, 不得有裂纹、折叠、结疤等有害缺陷。

b.预应力混凝土用钢丝应符合GB/T5223—2002标准规范的要求, 钢丝表面不得有裂纹和油污, 也不允许有影响使用的拉痕、机械损伤等缺陷, 其抗拉强度不低于1570MPa, 最大拉力下总伸长率不小于百分之三点五 (没200mm内) 。

c.热轧钢筋每批入厂钢材必须有质量证明书、实验报告单, 并对其外观质量进行检查, 同时按相应的国家标准规范抽取试样送质检站进行力学性能检验, 合格后才能用于电杆的生产。

二、生产过程的质量控制

1骨架质量控制

a.钢筋骨架的配筋数量、规格、尺寸、附件位置是影响环形钢筋混凝土电杆质量安全的关键指标, 必须严格按照《巴中兴鑫电力设备有限责任公司操作规程》及顾客提供的图纸要求进行生产。成型后应严格执行半成品验收制度, 即放行、返工、拒收的原则, 确保合格品方能进入下一工序。

b.预应力钢筋的制备:预应力钢丝调直下料后进行等长编组, 按照正、负、零误差分开使用, 保证同一个骨架所使用的钢丝下料误差在万分之一点五之内。选择合适的墩头工艺确保墩头质量, 骨架制作是严格按照《巴中兴鑫电力设备有限责任公司操作规程》进行, 成型后质量达到GB/T4623—2006标准规定。

2混凝土配置质量控制

电杆的各项性能指标与混凝土混合料的质量密切相关, 而混凝土强度是混凝土主要的质量要求, 是直接影响混凝土电杆质量的重要因素。除按照《巴中兴鑫电力设备有限责任公司操作规程》要求做好水泥、砂、石料的精确计量外, 水灰比和搅拌时间的控制极为重要。水灰比过大易产生离析分层, 降低强度, 离心时排出过多的水泥浆, 造成水泥损失, 且增加了离心操作控制难度, 如离心速度偏低, 则离心力达不到工艺要求, 易出现内壁混凝土塌落现象;水灰比过小又会产生离心成型布料匀质性差, 混凝土不密实, 同样降低混凝土强度。搅拌时间过短易产生拌料不均, 造成电杆表面麻点等缺陷;搅拌时间过长易造成混凝土塌落度小、离心成型布料匀质性差, 同样影响电杆的内、外壁表观质量。为避免上述现象的发生, 严格原材料的配料计量, 控制搅拌时间为3分钟, 严格控制混凝土的塌落度在3～5cm之间, 确保脱模强度和设计强度达到标准规定要求, 混凝土质量稳定, 有效的保证、提高电杆力学性能。

3装模质量控制

装模时, 骨架整理是否到位, 混凝土是否定量浇灌, 是造成电杆露筋、壁厚不够的主要原因;装模合缝清理、螺栓紧固是否到位, 是造成电杆合缝漏浆的主要原因。在电杆生产过程中, 按照工艺要求将骨架整理到位, 定量浇灌混凝土, 在稍端1.5m内应填满混凝土, 尽可能插实, 在根端0.5m内应少灌混凝土;混凝土浇灌完毕后及时将合缝处清理干净;每次脱模时也应及时将模内, 尤其是合缝处清理干净;对搭攀螺栓残缺、不全或损坏的情况及时检修消缺;在组装杆模时, 对称均匀地拧紧螺栓, 所有螺栓均应紧固到位, 使杆模的两条合缝在长度方向上受力均匀。可有效避免因骨架整理不到位、混凝土浇灌不定量造成的电杆露筋、壁厚不合格问题以及因杆模合缝局部不严造成的电杆合缝漏浆等问题。

4离心质量控制

离心时由慢速阶段在较短的时间内直接进入高速阶段, 易导致电杆露筋问题的发;离心过程中杆模在离心机上产生跳动, 易引起内壁混凝土的塌落;离心成型过程中稍端混凝土移动产生缺料未能及时填料, 易导致电杆稍端露筋、壁厚不合格。生产过程中须根据所用离心机、杆模实际技术情况, 制定出相应的离心制度, 离心时进行慢、中、高速三个阶段的时间与速度控制。当模具转速达到一定的高速时, 出现钢模跳动现象, 可根据具体模具离心状况, 适当降低高速转速而延长高速时间, 来达到混凝土密实的目的, 避免混凝土结构受到破坏;对稍端混凝土移动产生的缺料须及时填料;通过加强离心质量控制, 可有效避免露筋、内不平、壁厚不均匀、内壁混凝土塌落等问题。

5养护、堆放质量控制

蒸汽养护制度不合理、蒸汽养护时间短, 易导致电杆脱模强度低、裂纹、弯曲等缺陷现象根据公司实际情况, 制定了相应的、合理的蒸汽养护制度, 采用了密封节能型蒸汽养护池, 严格静停、升温、恒温、降温四个阶段的温度、时间、升降温速度控制, 避免了因为升降温速度太快使电杆内外表面由于混凝土体积膨胀、收缩过快而产生裂缝, 确保电杆蒸养有足够的恒温时间和相应的恒温温度;同时, 加强了电杆后期的养护, 确保混凝土后期强度能稳定发展, 保证电杆能达到设计要求。

电杆在堆码场的堆放不当, 易诱发电杆表面裂纹、弯曲、变形直至报废等严重后果。严格按照国家标准GB T4623—2006的规定, 采用标准的支点位置、堆放层数进行电杆堆放;在起吊、转运过程中轻起轻放, 避免碰撞损伤、裂纹问题的发生。

三、生产设备的管理控制

在做好工序质量控制、严格工艺参数、加强工艺纪律检查的同时, 还应加强生产设备管理控制, 确保投入生产使用的工装设备保持良好的生产技术状态。设备不良在生产过程中常会出现以下情况:

1镦头机墩头偏心、墩头强度达不到规定要求, 会造成断筋和抽筋, 导致电杆弯曲变形。

2张拉机千斤顶漏油、压力表失灵等不能准确表示预应力张拉值。预应力钢丝实际张拉应力过大会起纵向裂缝;预应力钢丝实际张拉应力偏小, 预应力钢丝对电杆环形截面的混凝土起不到有效的预压作用, 这种情况下易出现环向裂缝。

3混凝土搅拌机叶片严重磨损, 造成混凝土混合料拌合不均匀, 使混凝土混合料的和易性差。

4钢模企口磨损, 高地不平, 横向接口不紧密, 导致电杆产生合缝漏浆。

5钢模跑轮、离心机托轮磨损严重, 形成轮径误差, 离心机同心度不好, 不能保证杆模在离心机上平稳地运转, 引起离心成型时钢模跳动, 离心速度上不去, 导致电杆的密实性差, 电杆的外表面震裂、内壁出现塌落、露筋, 甚至螺栓松脱造成合缝漏浆。

6钢模自身刚度不够, 易导致电杆弯曲度超标、裂纹等。

针对上述情况, 通过加强设备管理, 及时对关键设备进行保养和检修消缺, 防止和消除因设备工装缺陷产生的不良影响, 确保生产设备处于完好状态, 满足生产需求, 为提高电杆质量奠定良好的基础。

总之, 通过加强环形混凝土电杆各关键工序质量控制, 把好各个工艺环节, 严格执行质量控制规程, 辅之以良好的设备保证能力, 电杆质量就会相对稳定, 才能向社会提供质量安全可靠的电杆产品。

参考文献

[1]周万学, 南海廷, 周万军.环形混凝土电杆生产的质量控制[J].辽宁建材, 2011 (12) .

[2]周武卫.浅谈环形预应力混凝土电杆的质量控制[J].广东建材, 2007 (11) .

[3]杨永超.环形预应力混凝土电杆的质量控制措施分析[J].企业技术开发, 2011.

环形控制 第4篇

分布式电源(distributed generator,DG)具有环境污染小、能源利用效率高和发电方式灵活等特点,已得到世界各国的高度重视[1]。目前余杭电网的小型水电和热电厂的供电量占一定比例,其中6.0 MW以下热电和小水电机组装机容量14.525 MW,此外,还接入杭州能源与环境产业园2.0 MW并网光伏电站。为了更好地挖掘DG推广应用的潜力,解决大规模DG接入对余杭电网产生的诸多不良影响,可采用微网的形式组织多种能源类型的DG接入电网[2]。

微网是由DG与本地负荷组成的独立可控系统,具有并网和孤岛2种运行模式[2,3,4]。微网作为电网中独立可控的运行单元,可与配电网进行双向能量交换。当配电网发生故障或微网内部故障时,微网与配电网公共连接点(PCC)的静态开关可迅速动作使微网转入孤岛运行模式,而当故障消除后其又可以快速、平滑地过渡到并网运行状态。微网具有典型的智能配电网自愈特性,能够实现多种能源互补、优化管理和协调控制。

针对不同的微网接线方式,文献[5]从单位微网容量对可靠性提升的角度,认为辐射型接线方式更适合于使用微网的供电区域,但由文中分析结果可知,环形接线的供电可靠性高于辐射型接线,此外,环形微网在DG接入容量等方面具有显著优势[6]。

本文根据余杭城区配电自动化工程实施和DG接入情况,设计DG接入低压环形微网的接线方式和运行监测控制方案,研究微网中央控制器(microgrid central controller,MGCC)的功率管理、运行状态管理、并网同步控制3项基本功能。针对环形微网运行特点提出基于MGCC的并网同步控制策略,利用MATLAB/Simulink平台建立低压环形微网模型,分析微网运行模式的灵活切换特性,验证了所提出控制策略的可行性。

1 低压微网的网络结构

1.1 微网的接入方式

微网中DG的能源种类多样,电源容量一般在30 MW以下,对于大容量DG[7](即容量8 MW以上)和敏感负荷可采用变电站级微网方式,直接接入智能变电站,并在智能变电站站控层的高级应用功能中融入微网管理和控制策略。考虑到城区电网中接入的光伏、风力发电等DG容量较小,因此,城区电网中通常采用馈线级微网和低压微网的方式接入配电网。

1)基于配电支线的馈线级微网接入方式适用于容量在200

kW～8 MW之间,且位于供电可靠性要求高的集中用户区域的DG接入。附录A图A1中将多DG互连并配置适当的储能装置构成微网,微网通过断路器以支线形式接入配电主干线。采用基于配电支线接入方式对配电自动化控制和保护的改造升级要求较高。

2)基于用户的低压微网接入方式适用于容量200

kW及以下的DG接入,为规模小、功能单一的住宅或商业负荷可靠供电(见附录A图A2)。小容量DG经交流接触器与储能装置、负荷组成低压微网,接入配电变压器的低压侧,同时在各DG和负荷出口分别接有发电和负荷表计。

由于采用基于配电支线的方式直接接入中压配电网时,将改变配电网原有的电流方向和大小,可能导致原有网络的保护装置误动作,须重新设计保护设备之间及其与自动重合闸装置之间的协调方式。而在余杭城区电网中DG多为200 kW以下的光伏或柴油发电系统,为了不增加继电保护和配电自动化的复杂性,设计时宜采用基于用户的低压微网组网方式,接入380 V低压配电网。

1.2 低压微网的接线方式

美国和欧盟都已分别建立各自的低压微网示范工程与测试平台(如美国俄亥俄州的Dolan微网平台等),均采用简单辐射型的网络结构[8]。根据文献[6]对城市电网的分析可知:①环形微网的系统平均停电持续时间指标大约为传统辐射型网络的1/3,对敏感负荷的供电可靠性更优;②对于DG的接入,环形微网可接纳的DG穿透功率相对传统网络高16%。可见环形微网的接线方式具有显著的经济性和可靠性优势。

为此,考虑因地制宜地对现有配电网一次设备与系统进行改造的原则,在余杭城区电网中可利用低压环形微网的组网方式,以保证城区重要负荷对供电可靠性的需求。针对余杭城区电网主要采用的10 kV单环网和多分段多联络网络进行低压微网接线设计,接线方案如图1和图2所示。

图1中需根据当地的敏感负荷来配置DG的安装容量和位置,利用静态开关将低压系统划分成多个可孤岛运行的微网子系统,经变压器分别接入10 kV单环网和多分段多联络网络的不同节点,相邻区域的微网馈线通过联络开关构成环形微网结构。正常情况下微网馈线间的联络开关处于断开状态,当微网馈线转入孤岛运行状态且其电源侧仍失电时,可通过联络开关重新并网。此外,还可实现多个孤岛微网子系统的互为备用功能。

2 环形微网的运行控制

采用2级分层控制的区域环形微网结构如图3所示。上层为MGCC,其利用所采集的负荷信息以及DG燃料情况和运行状态,为DG提供有功和无功出力设定值,以达到最优功率分配目的,并实现微网状态转换和切负荷控制。

底层包括微源控制器(microsource controller,MC)和负荷控制器(load controller,LC),为执行MGCC具体操作指令的本地控制单元。图3中由单个DGi和本地负荷Li及其上游开关CBi1组成基本微网模块,CBi2和CBi3分别为Li和DGi接入点开关,i=A,B,C,D,表示不同微网模块,B1至B5为低压母线,CBL为联络开关。图中将微网模块的MC,LC和开关控制集合至同一底层控制器,包括测控和收发数据2个基本功能单元,其中椭圆表示电气量采集,箭头表示监测和控制数据传输。微网中各元件距离较近,MC和LC通过收发信模块与MGCC采用主从方式组网。

2.1 本地控制器与中央控制器的功能

微网中DG包括风力发电机、光伏电池及燃料电池等,余杭城区电网中以光伏为主,由于光伏发电输出功率受天气变化影响大,需要在直流侧加入燃料电池和小容量蓄电池,以满足DG功率连续调节的要求。根据MGCC控制指令,并网运行时DG利用本地控制器调节运行于恒功率控制和馈线功率控制2种模式[9]。当微网转入孤岛时,本地控制器根据V/f下垂控制,自动分配功率缺额[10]。

中央控制器作为分层控制结构的上层控制单元,主要具有功率管理、运行状态管理和并网同步控制3个功能。其中,功率管理是指MGCC按一定原则分配并网时各DG的初始功率(根据运行燃料费用和网损率等指标),指定各DG出力的最优运行点。在紧急情况下若孤岛微网本地下垂控制失效时,则由远端的MGCC利用电压幅值和频率偏差计算功率增量,再按照设定的分配系数将调节量分配给各DG。

MGCC的运行状态管理功能模块,通过监控微网中各元件的运行状态和触发事件,按照预定的状态转换方案,实现微网运行状态的无缝切换。表1为图3环形微网的状态转换方案。MGCC对各本地控制器的监测量进行低电压和过电流判断作为状态转换启动信号,然后根据各电流信号的方向信息来确定短路故障发生位置,最后根据表1所示方案进行微网状态切换。表1中联络开关CBL的“0/1”状态是由于孤岛微网电源侧故障恢复时间较长,MGCC根据孤岛微网中DG的备用燃料情况,适时启动同步控制,将孤岛微网接入相邻馈线。

微网转入孤岛状态后,一旦故障清除或孤岛微网DG的燃料不足,需利用孤岛微网中DG调节并网开关两侧的电压幅值和相位,使其满足并网重新连接条件,从而实现孤岛微网的重新并联运行。

2.2 基于MGCC的并网同步控制

当孤岛微网与配电网间的频率差值较小时,需较长时间才能等至相位差满足同步条件,孤岛微网并网重连时应主动进行同步控制。文献[11]提出通用的微网PCC电压同步控制方法,仅针对辐射型微网利用DG进行同步控制,未考虑复杂环形微网中可能存在多个同步节点的情况,为此本文提出基于微网MGCC全局量测信息的同步控制方法。

MGCC根据孤岛微网当前状态来确定重新并网需动作的开关,然后启动该开关测控模块的合闸测量,由本地计算开关两侧的电压幅值、频率及相位差信号后传递至上层控制器,MGCC再根据偏差信号调整各DG的电压幅值和频率参考值。微网同步时合闸开关模块结构见附录B图B1,在MGCC主动同步调节的同时,开关根据两侧的偏差进行同步条件判断,将电压幅值、频率及相位差信号分别经k1,k2及k3加权形成合闸判据,加权系数满足:

$\frac{k{}_1\text{Δ}f{}_{\text{t}\text{o}\text{l}}}{\text{Δ}f{}_{\max }}:\frac{k{}_2\text{Δ}V{}_{\text{t}\text{o}\text{l}}}{\text{Δ}V{}_{\max }}:\frac{k{}_3\text{Δ}\delta {}_{\text{t}\text{o}\text{l}}}{\text{Δ}\delta {}_{\max }}=$

(nΔC)∶(mΔC)∶(nΔC)

式中:Δfmax,ΔVmax和Δδmax分别为开关两侧电压频率、幅值和相位差的最大值;Δftol,ΔVtol和Δδtol分别为电压频率、幅值和相位差的同步允许值;ΔC为合闸判据阈值;n和m为1～9整数标度[12]。

由于频率差将导致相位周期变化,因此频率和相位差采用相同标度。研究中取Δfmax,ΔVmax,Δδmax和Δftol,ΔVtol,Δδtol分别为0.5 Hz,10 V,π和0.01 Hz,0.5 V,0.02。ΔC,n,m分别为0.1,4,1,可得k1,k2,k3分别为20,2,20π。

表1中各运行状态对应的同步方案如表2所示,MGCC根据微网当前状态选择同步方案。表2中同步调节信号包括幅值、频率和相位差,其中所有DG均参与幅值、频率差调节,而相位差则由合闸开关附近的DG调节。图4为状态①由电源侧并网时,MGCC的同步控制框图,频率差df和幅值差dV信号经PI环节后产生补偿信号,按预定分配系数αA,αB以及βA,βB将频率和幅值偏移量分配给各DG;相位差dδ计算得到的频率偏移量,直接加入DGA的有功下垂控制回路。图中,Pi,Qi和P0i,Q0i分别为DGi实际输出有功、无功功率和初始有功、无功功率参考值;f0i,V0i和m1i,n1i分别为DGi初始电压频率、幅值参考值和有功、无功功率下垂系数;Vi和δi分别为DGi电压幅值和相角指令信号;i=A,B。

注:对于状态(2),(3),(5),(6)中已经停运的孤岛微网,仅需先将微网本地负荷合闸后,再令DG软启动即可完成并网重连。

3 仿真与分析

为验证本文所提出的控制策略的可行性,在MATLAB/Simulink中建立如图3所示的微网模型。图3中DGA和DGC为燃料电池,容量分别为80 kVA和60 kVA;DGB和DGD为直流侧带储能的光伏电源,容量均为100 kVA,且其中光伏电池的峰值功率均为60 kW。设本地负荷LA,LB,LC和LD分别为(68+j16)kVA,(40+j12)kVA,(40+j25)kVA和(20+j15)kVA,对微网正常运行时的功率调节、状态转换以及并网同步进行动态仿真。

3.1 算例1

设t=5 s时图3微网中B1发生故障,微网转入状态①孤岛运行模式。孤岛过程中DGB有功和无功功率按照MGCC的指令变化(见附录C图C1(b));在t=11.3 s时微网重新与大电网连接。附录C图C1显示了DGA和DGB的输出功率,可见孤岛过程中DGA能够根据微网的功率缺额情况自动分担功率,孤岛过程中的微网频率响应如图5所示。

附录C图C2为孤岛微网并网同步中开关CBA1两侧电压,可知t=11.3 s时MGCC开始调节各DG的频率和电压偏移量,在t=12 s时同步判据满足条件,开关闭合微网转入并网状态。此时,DGB初始有功指令已调节至72 kW,因而重新连接后微网注入配电网的功率,由最初并网时的(-18-j14)kVA变为(12-j14)kVA。图6为CBA1测控模块计算的开关两侧频率、幅值和相位差值信号,此外孤岛微网向相邻馈线重新连接时CBL两侧差值信号如附录C图C3所示。由图可知,采用MGCC主动同步能够快速将孤岛微网调至同步状态,实现孤岛向并网过程的平滑转换。

3.2 算例2

设t=5 s时微网转入状态①,其后在t=7 s时B4发生故障,此时微网转入“①④”状态(两母线同时故障的复合状态),2条低压微网线路均转入孤岛运行模式,而在t=9 s时联络开关CBL闭合,孤岛微网部分负荷重新进行分配。

图7为微网中DGA,DGB,DGC和DGD的输出有功和无功功率,孤岛子微网互连时联络开关CBL直接闭合无需进行同步,孤岛微网中DG根据各自的V/f下垂系数,重新分配微网负荷。图8为2个孤岛子微网的频率曲线,可见CBL闭合时频率较高的孤岛微网系统增发功率,孤岛微网频率最终稳定至中间值。

4 结语

环形微网具有供电可靠性高和DG接纳能力强的优势,本文研究面向余杭城区电网的环形微网接线方式和运行控制方案。建立的环形微网状态转换方案简单实用,便于实际环形微网的运行管理,以及不同工况下微网MGCC高级应用的实施。提出基于MGCC的并网同步控制作为MGCC高级应用的重要功能,能够实现环形微网的快速并网重新连接。仿真结果表明,所提出的控制策略满足环形微网在并网和孤岛模式中的功率调节需求,同时可有效实现微网不同状态之间的平滑转换;基于MGCC的主动同步控制能够快速将合闸开关两侧电压的频率、幅值和相位差减小至同步范围内,实现孤岛微网与电网的重新连接。

摘要：结合余杭城区的实际微网和配电自动化建设,研究环形微网的接线方式和分层控制方案,分析了中央控制器的功率管理、运行状态管理和并网同步控制功能,建立不同位置故障时环形微网的状态转换方案。由于复杂环形微网中存在多个并网同步节点,提出了基于中央控制器全局信息的同步控制策略。利用MATLAB/Simulink软件搭建环形微网模型,仿真分析了不同状态转换和同步过程中微网的动态特性,验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

关键词：环形微网,分布式电源,接线方式,控制策略,并网同步控制

参考文献

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环形控制 第5篇

微波 ( microwave) 通常是指波长约为1mm ~ 1m、 频率范围在300MHz ~ 300GHz之间的电磁波[1]。微波加热与传统的加热原理不同, 它是将被加热物料中极性分子水分子当成介质, 在快速变化的微波场中, 其极性取向随着外电磁场的改变而改变, 水分子在微波场中发生自旋运动, 将电磁能转化成热能, 从而达到了使电介质升温的目的[2]。微波干燥不仅干燥时间短、加热温度均匀, 而且产品质量高、环保无公害。

微波干燥技术已在工业发达国家 ( 如美国、法国、 日本等国) 广泛应用在食品、制药、化工、轻工及农副产品深加工等高端技术领域。我国微波干燥技术发展较晚, 但发展速度较快, 已应用到多个领域, 尤其在农产品干燥领域得到了成功的应用; 但设备价格高、 对操作人员素质要求高, 因此不能大范围推广使用。 另外, 微波干燥时温度和湿度的测量及控制仍然不够成熟[3]。为此, 介绍了一种基于PLC的圆环形微波干燥设备控制系统。可编程控制器 ( PLC) 是一种专为在工业环境下应用而设计的、以微处理芯片为核心, 综合了计算机技术、自动化技术以及通讯技术的一种新型自动化控制装置。PLC被广泛应用在控制中是因为其具有工作可靠、抗干扰能力强、编程简单及控制系统的设计、安装、调试、维修方便等优点[4]。

1微波干燥设备的组成及工作原理

1. 1微波干燥设备的组成

微波干燥设备主要包括微波发生器总成、波导、 干燥腔、冷却装置、排湿装置、传动系统、湿度测量系统、红外测温系统、控制系统及微波抑制器等部分。 其中, 传动装置是在干燥腔内由变频电机带动的旋转工作台, 该系统的速度可调, 以适应不同物料干燥工艺的要求。其组成方框图, 如图1所示[5]。

1. 2微波干燥设备的工作原理

微波干燥设备结构简图如图2所示。其工作原理为: 接通电源, 将物料在装卸料区装入干燥腔内的旋转工作台上, 将物料送到干燥区域, 微波发生器开始工作; 在干燥腔内, 快速变化的高频电磁场以物料中的极性水分子为介质, 在物料内部产生热量, 对物料进行加热进行干燥; 在干燥过程中, 通过对干燥腔内温度及湿度的在线监测并将信号反馈给PLC控制器PLC控制器控制微波发生器的工作状态及变频电机的转速, 从而控制物料在设定的干燥工艺温度及湿度范围内进行干燥; 物料干燥达到工艺要求后, 从装卸料区域卸出物料, 干燥过程完成[6]。

2控制系统的设计

2. 1控制系统的组成

该微波干燥设备要完成装卸物料、物料干燥、工作台转动、温度和湿度监控等功能。为保证被干燥物料的品质, 必须对被干燥物料的温度和湿度进行有效的控制。图3为该微波干燥设备控制原理图。

干燥旋转工作台由三相异步电机通过齿轮驱动, 其转速可通过改变变频器的频率来进行调节。由于被干燥物料不同干燥时间段, 其干燥温度也需不同的干燥特性, 就要求干燥温度随着干燥时间不同而变化。考虑微波测温的特性, 该设备用红外测温仪与PLC组成测温监控系统来对被干燥物料的干燥温度进行检测与控制[7]。

2. 2 PLC选型

依据该微波干燥设备控制方案的要求, 及其输入8点、输出7点, PLC选择欧姆龙公司型号为CP1E - X20DR - A作为控制器。

2. 3 I / O地址的分配

依据PLC的输入、输出点数及控制要求, 该微波干燥设备I /O地址的分配如表1所示。

2. 4控制系统的功能

1) 时间设定: 控制系统上电后, 通过定时器的参数可对所需干燥时间进行1, 2, 3段干燥时间设定, 设定时间段1, 2时间到时, 给PLC发出开关量信号, 可分别对应不同的设定干燥温度; 时间段3到时, 给PLC发出开关量信号, 干燥过程结束。

2) 温度设定: 控制系统上电后, 通过温度仪表的参数可对干燥时所需温度进行设定, 温度超过设定温度时, 给PLC发出开关量信号。

3) 旋转工作台工作: PLC发出旋转工作台工作信号, 变频器开始 ( 正转) 控制端子得电, 电机旋转, 旋转工作台开始工作。

4) 微波发生器的开关: 在干燥过程中, 如果温度超过设定温度时, 给PLC发出开关量信号, PLC接到温超信号后, 断开1 ~ 8号第1组微波磁控管电路; 经过5s后, 温超信号没有取消, 继续断开9 ~ 18号第2组微波磁控管电路; 经过5s后, 温超信号还没有取消, 继续断开19 ~ 25号第3组微波磁控管电路, 直到温度低于设定的低温界限值时, 磁控管电路全部接通。如此循环。

5) 排湿扇的开关: 微波干燥设备开始工作时, 湿气靠排湿装置自身结构排气, 湿度达到设定限制时, 排湿扇2, 4号开始工作; 湿度达到设定上限时, 排湿扇1, 3, 5号也开始工作。如果湿度介于设定限制与上限值时, 排湿扇1, 3, 5号停止工作; 若湿度低于设定限制时, 排湿扇2, 4号也停止工作。

2. 5控制系统流程图

控制系统上电后, 首先设定干燥时间、干燥温度及干燥湿度, 按下开始按钮后, 设备开始工作; 干燥过程中, 控制系统在干燥过程中, 通过控制微波发生器开闭组数来控制温度, 并通过排湿扇开闭组数来控制湿度。其控制过程如图4所示[8]。

3结论

该圆环形微波干燥设备根据微波设备的工作特点, 控制系统采用了PLC加红外温控系统, 实现了装卸物料、微波干燥、转盘转动的自动化生产以及对被干燥物料温度的有效检测和控制; 对PLC控制器的I / O点数进行了分配, 并设计了PLC接线图及程序控制流程图。该干燥设备进行了模块化设计, 安装方便、 维修简单、占地面积小、投资小; 使用了功率组合技术, 加热更均匀, 清洁卫生、节能环保, 适合于现代化农副产品的干燥需求。

参考文献

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[7]张兆镗, 钟若青.微波加热技术基础[M].北京:电子工业出版社, 1988.

环形楼梯 第6篇

一天, 皮特夫妇带着儿子汤姆来到电视塔, 准备到塔顶的观光平台去看风景, 但小汤姆不肯和他们一起乘电梯, 而宁愿从塔外的环形楼梯爬上去, 他说这样会更快。

“你必输无疑, 我的儿子。”皮特先生说, “你要走四倍于我们的距离, 而且完全靠双脚。”

“你说错了, 爸爸。”小汤姆说, “我走的距离是你的距离的两倍。”

他们俩究竟谁说得对?

解题思路:

环形电梯的长度是一个与圆形的直径无关的量, 因为它实质上是一个直角三角形的斜边, 这个直角三角形的三个角分别是30度、60度和90度, 高100米。在这个三角形中, 斜边的长度是高度的两倍, 所以小汤姆的话是正确的。

环形山与月海的形成 第7篇

关键词：环形山,月海,应力纹,重力瘤,大红斑,喷发

举目望明月, 妩媚皎洁。圆盘中那层次分明的图案, 曾引发过历代人的思考。那亮处在望远镜下显现出凸凹不平, 一圈一圈的, 像许许多多的泡, 那就是环形山。直径大于1公里的环形山有33000多个, 最大的直径295公里, 许多环形山的中心区有中央峰, 高达2.5公里。那暗的是被称作月海的大平原, 雨海有90万平方公里, 月面中央的静海有26万平方公里。

除月球之外, 水星、火星、卫星上都发现了大量的环形山和坑穴。地球上的环形山早已被风雨消融, 只有极少数有可能留下一点踪迹。未被填平的四川盆地真像是一个巨大的环形山。

环形山和月海是怎么形成的呢?天文学家认为:“月球、水星和火星上的大多数凹坑, 是39亿年前陨星撞击形成的。”[1]

“大约距今40亿年前, 形成了富含放射性元素、难熔元素的非月海玄武岩。斜长岩高地长期裸露在月表, 不断受到陨星物质的撞击, 因而被削低了1.5-2公里, 在高地上发育着大量古老的冲击月坑。后期, 高地为一系列的断裂所切割和破坏。距今41-39亿年前, 月球比较集中地遭受到各种大型陨星的撞击, 使月表出现许多月海盆地, 即大型的环形构造, 最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的时期内形成的。月海生成的大致次序是:酒海、澄海、湿海、危海、雨海。雨海纪形成的各个月海大约在距今39-31亿年间, 被后期喷发的玄武岩所充填和复盖。根据同位素年龄的测定, 大致充填的时间次序是雨海西、雨海东、湿海、危海、雨海、静海、丰富海、澄海和风暴洋。此后月表的轮廓基本形成, 31亿年以来, 月球内部的演化已处于停滞’状态, 外力作用在月球的演化史中占有主导地位。陨星冲击月表, 使月坑继续形成和增多。爱拉托逊纪形成的辐射月坑, 其辐射纹受月表的各种作用, 或者变得不明显, 或者消失;而哥白尼纪形成的月坑, 则具有明显的辐射纹。月球正面有重力瘤’或质量瘤’的重力异常区, 达12处之多”。[2]

总之, 环形山是撞出来的, 月海是轰出来的, 这就是星云说的结论。实际的情形正好相反, 除了部分小的凹坑是陨星撞击而成的外, 月海和大的环形山都是自生的。

现代探测技术显示:是银心内的爆发活动抛出的密度极大的、炽热的氢流物质最终造就了太阳、太阳系及近邻的姊妹恒星, 太阳系在轰轰烈烈的爆发中诞生。

月球诞生之初, 是一个地地道道的火球。因为质量不大, 渐渐变红、变暗, 内部生成月核, 外表形成硬壳, 薄薄的月壳漂浮在炽热的岩浆之上。体内的热核聚变生成大量的氧、碳、氮等元素, 在充满氢的高能环境中化合而成大量的水蒸气、二氧化碳、氨和甲烷等气体。岩浆中充满气泡, 比重变轻, 缓缓上浮, 顶穿并熔融软弱的薄壳, 形成连片的岩浆湖泊与海洋。巨大的气泡鼓出岩浆面, 爆裂开来, 猛烈地喷向天空, 形成巨大的热气旋。喷发持续一段时间以后, 被气体带走大量热量的岩浆慢慢凉下来, 在下部继续上浮的岩浆举托下停留在原位, 形成中央峰。如果没有足够多的上浮岩浆举托, 中央峰将会沉没而被熔融。周围的熔岩迅速回落, 填补气泡溢出后留下的空间, 形成两千多米的凹坑。由于岩浆的可塑性, 巨大的喷口周围被塑成了环状, 冷凝后就成了环形山。多次喷发会形成同心环或环套环。水蒸气冷凝后形成浓云, 下起热水雨, 流淌热水河, 汇入圆形的湖泊与海洋。环形山诞生的模拟实验并不难作, 浓浓地熬上一锅粥, 撒点碱面更好, 待到气泡从稠糊糊的粥里冒出时, 粥面上爆开一个个小圆圈, 其形象与小星体上的环形山或凹坑如出一辙。

小小的月球越来越凉, 月壳增厚, 形成月陆。热核反应产生的能量从一些尚未愈合的窗口向外宣泄。尤其是始终朝向地球的这一面, 由于月球轨道的近地点在那时相当近, 遭受到地球上更加巨大的岩浆海洋的烘烤, 致使月面上始终朝向地球的这一面的窗口久久难以愈合, 以致于背向地球的半个月亮先冷却。面向地球的多个岩浆海洋内因热核反应生成的重元素只能在浅层分区聚集, 于是形成了散布于正面的12个重力瘤。

经过若干亿年的演化, 随着地球的降温, 月球渐渐闭合了最后的窗口。由于月海内气体的大量逸出, 以及熔岩的固化冷缩, 岩浆面下沉了两千多米。几十万平方公里的岩浆面整体缓缓冷凝, 完成了世界上最精美绝伦的巨型球面成型工艺!月海就如此生成了。月海平原就是这样直接用岩浆形成的玄武岩铸就的, 决不是先轰下去两千多米, 再流入点熔岩复盖而成的。

由于体内的反应尚未终止, 月海平原上的局部小发作时有发生, 形成星星点点的小凹坑。当月壳变得相当牢固之后, 新生成的气体被封在下边难以喷发。能量越聚越大, 压抑不住的气体拼命地将壳掀拱, 致使受到极度拉伸的月壳上形成辐射状的应力纹。第谷环形山的12条应力纹, 最长的达1800公里, 就是这样形成的。气体和岩浆最终还是破壳而出, 喘着最后的粗气, 使尽浑身的力气, 塑造起悲壮的、带放射状应力纹的环形山, 标志着死期的临近。

31亿年前, 月球的内部运动停止了。随后, 漫天的云雾逸散了, 水蒸发干了, 充满活力的小星球变得死寂荒凉了。原来, 我们今天看到的明媚的月亮, 竟是一具斑驳遍体的天葬白骨!不过, 15亿年的阳寿也不算短了。

旅行者1号1979年2月13日飞临木星时拍回了美丽的照片, 清楚地显现了木星上不仅有地面上早已观察到且百年不灭的大红斑, 还有许多小红斑、小白斑、大白斑。天文学家“从光谱分析证认出木星大气中含有五种物质:氢、氦、氨、甲烷和水, 根据先驱者号’的观测资料还建立了木星的内部模型。同过去流行的观念大相径庭, 这个模型表明木星没有固体表面而是一个流体行星。”[3]

木星体积比地球大一千三百多倍, 凉得慢是必然的了。木星没有固体表面, 不等于没有薄薄的嫩壳, 否则它就会明亮无比, 重新照耀自己的卫星了。

那百年不灭的大红斑, “是位于赤道南侧长达2万多公里, 宽约1.1万公里的一个红色蛋形区域。”[4]那正是木星尚未闭合的窗口一个硕大的、沸腾咆哮的岩浆海洋。那不断出现又消失的大、小红斑和白斑, 对应着一个个新生的环形山, 喷发时红光映照在云彩上成为红斑。大红斑内红外白, 说明中间是喷发造成的巨大热气旋, 水汽旋出圈外后冷凝生成云雾。大白斑内白外红, 说明内圈已冷凝生成云雾, 外圈回落的岩浆还未完全冷凝。小红斑全红的, 说明岩浆正在喷发。小红斑大部分红, 中间一点白的, 说明中央峰已形成并冷凝, 峰顶上空生成云雾并逐渐扩大。扭曲的全白斑是环形山冷却以后, 热气旋散去, 云雾变形汇入木星大气那奇怪彩带中去的模样。红、白斑的不断出现与消失, 表明木星上正表演着月球以前曾经发生过的故事。

“土星表面有时会出现白斑, 最著名的白斑是1933年8月被英国喜剧演员WT海用小望远镜发现的, 这块白斑出现在赤道区, 呈蛋形, 长度达到土星直径1/5。”[5]这表明土星上也在演同一出戏。

伴随环形山而出现的浓云密雾和倾盆暴雨是难免的。木星上流行着蒸汽浴, 流淌着热水河, 遍布圆形的湖泊与温暖的海洋。

水不是地球上独有的, 月面上不乏纤细的古河床痕迹。“现在的火星是一个荒凉的世界, 表面不存在液态水。因而当水手’探测器拍摄到宽阔而弯曲的河床时, 人们自然感到极大的惊异。不过, 这些河床与轰动一时的运河’完全是两回事。这些干涸的河床, 最长的约1500公里, 宽达60公里或更多。主要的大河床分布在赤道地区。图5中河床清晰可见, 大河床和它的支流系统结合, 形成脉络分明的水道系统。”[6]这些星球引力太小, 水汽逸散了, 却保护了古地貌。

令人谈虎色变的地震山崩地裂、火山猛烈爆发, 与木星红斑中那波澜壮阔的岩浆海洋翻腾咆哮、星壳倾复熔融再造相比, 真是小巫见大巫, 微不足道了。

木星的卫星系统真像个小太阳系, 新生的环形山有力展示着太阳系演化的秘密, 充斥闪电的原始大气及温暖的海洋是哺育原始生命的温床, 把探索的目标瞄向木星吧!

参考文献

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[4]陈道汉.木星:大气.中国大百科全书:天文学.236～238.

[5]陈道汉.土星:大气.中国大百科全书:天文学.422～423.