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产学研合作项目报告


产学研合作项目报告
一、专利技术 1、谐波隔离技术及数字仿真 定义:采用谐波阻尼原理,将滤波效果不好、具有丰富谐波含量 的谐波源进行有效隔离, 使经谐波隔离后的供电电压质量符合国家电 压质量标准的要求,而且,可以对大功率谐波源分散隔离,有效地避 免大功率谐波源负荷对非谐波源负荷或用户的污染。 2、谐波隔离技术原理 在许多应用中,数据链路之间需要非直接的(导电)电连接,从 而在提供数据的同时避免来自系统某一部分的危险电压(或电流)对 其另一部分造成破坏。造成这种破坏性失效的可能是电源质量低劣、 接地故障、雷击和浪涌等各种故障。此外,通信节点的间距可能相当 大,常常由不同接地区域的 AC 插座来给这些节点供电,这些接地区 域之间的电位差(可能含有 DC 偏压、50HZ 的 AC 谐波和各种瞬态噪 声分量)也会造成破坏。 在工程实际使用中, 经常发生通电电缆逻辑接地或屏蔽这些地线 连接在一起的情况,可能形成接地环路,且电流将流入该电缆。接地 环路电流对通信产生严重影响 (包括数据恶化、 过大、 EMI 元件损坏) , 当电位差足够大时,人体就有遭受电击的可能。为了避免上述破坏, 可引入非直接的(导电)电连接(称作“隔离”。进行隔离是为了消 ) 除噪声并且防止电流在两通讯端之间流动。 隔离电路具有相对于其他 电路元件极高的阻抗,从而“切断”了由电路路径形成的环路;断开

环路后,噪声电压将出现在隔离层上而非接收机或其他敏感组件上。 3、谐波隔离技术市场运用的价值和技术 一般在两种情况下为采用谐波隔离技术: 一是有可能存在损坏设备或危害人员的潜在电流浪涌, 如医疗上 的应用、电机控制、交通户外设备等方面;二是存在不同电位的接地 回路的互联。这两种情况都是采用隔离来避免电流通过,而允许两点 之间有数据或功率传送。隔离普遍应用于包含高压、高速或高精度通 讯、长距离通讯的场合,常见的有工业输入/输出系统、接口方面、 总线、电源、电机控制、仪器仪表等。 二、动态有载调压技术 1、电力系统的节能损耗是建设节约型社会的重要组成部分。尤 其是配电系统量大面广,其节约降损问题即关系千家万户的优质用 电, 又是直接影响供电企业经济效益的重要因素之一。 在农村电网中, 农闲时配电变压器白天接近处于空载运行状态, 导致了配电变压器损 耗约占整个 10KV 配电损耗的 40%左右,因此降低配电变压器空载损 耗对降低 10KV 配电损耗具有十分重要的作用。 有载调容变压器可具有大小两个容量, 根据实际负荷大小通过有 载调容开关自动调节运行容量, 适用于季节性负荷变化幅度比较大的 农村电网,以及一些昼夜负荷变化显著的城市商业区、开发区、工业 区等配电台区, 负荷较轻或接近空载时由大容量调为小容量运行可大 幅度降低空载损耗。 2、经济性分析

有载调容变压器在运行中根据电网中的实际负荷大小, 自动进行 大、小容量转换,若根据大容量配置计量用电流互感器,如果计量用 电流互感器动态范围小,在小容量方式下工作时就会造成测量不准, 而且经分析和计算, 现有的电流互感器的闭合铁心会由于电流的非周 期性分量作用而饱和,因此导磁率综合经济性比较和应用分析,验证 了有载调容变压器应用的可行性和突出的节能优势。 随着配电变压器 有载调容技术的逐渐成熟, 有载调容配电变压器在用电负荷昼夜变化 显著的台区,尤其在季节性负荷较强的商业区,产业区将具有较为广 阔的应用前景。 三、输电线单端行波故障定位技术 电力行业一直都非常重视输电线路故障点定位问题。 随着电力系 统的不断发展,超高压、长距离输电线路越来越多,线路故障点的准 确定位更彰显其重要性。为了减少线路巡查的工作量,缩短故障修复 时间,节约大量的人力、物力,提高供电的可靠性,减少停电损失, 加强并提高系统运行管理水平, 迫切需要在系统发生故障时能准确查 找故障点。对于大多数的能够重合成功的瞬时性故障来说,准确地测 出故障点位置,可以区分内外部故障,以及及时地发现故障隐患,采 取有针对性的措施,避免事故的再一次发生。 长期以来, 人们基本上是依赖分析故障录波结果来估算故障点的 位置,80 年代后许多微机线路保护或故障录波装置增加了基于阻抗 测量原理的故障测距功能。但受多种因素影响,测距精度仍得不到保 障。随着科学技术的发展,尤其进入本世纪后,基于霍尔原理的新型

电压、电流信号变化器的出现、GPS 同步时钟信号的商业运用,高速 数字信号处理芯片及其他新型技术的发展,为行波信号的获取方法、 精确定时问题、信号处理方法、数据处理方法等行波分析方法在电力 系统相关技术领域内的运用提供了基本手段, 行波故障测距技术取得 了重大发展。实践证明,其实际故障测距效果良好,可以说,目前行 波测距已成为输电线路故障重要的精确定位方法。 四、火电厂最佳燃烧节煤发电控制技术 该技术节能与环保技术领域,应用于火电厂 300MW 及以上燃煤 机组的节能减排。 据统计, 在我国, 一台 30 万 kW 机组的平均发电煤耗为 330g/kWh 左右,少数机组煤耗高达 350g/kWh 以上。而先进国家同类 30 万 kW 机组的平均发电煤耗为 300g/kWh 左右,可见,我国火电厂的煤耗有 较大的降耗空间。按先进国家的平均发电煤耗计算,我国理论降耗空 间大约 30~50g/kWh。 该技术可在不改变锅炉结构和工作条件的前提下,不受煤种、煤 质的影响,解决以下问题: (1)降低飞灰、灰渣的碳含量-充分燃烧(煤量最少) ; (2)减少烟气带走的热能,减少氮氧化物 NOx 排放量-风量最小; (3)避免安全参数越限造成的能量排放损失-稍低于安全阀值参数; (4)在不同的煤种、煤质、不同负荷条件下,通过最佳燃烧节煤发 电控制,使煤燃烧效率更高,排放可燃烧物和氮氧化物 NOx 更少, 能量损失更小, 从而在同一发电出力的条件下, 降低煤耗 3~10g/kWh。

2009 年全国年燃煤发电量达到三万六千亿千瓦时,按每千瓦时节约 标准煤 3~10 克计算,每年节约标准煤 1080~3600 万吨,折合人民币 75.6~254.5 亿元。 技术先进性: 该技术原理是将智能传感、计算机实时监测、图像 分析、光谱分析、能谱分析、工况分析、数据融合、数据处理与数据 挖掘和自动控制等一系列技术有机结合起来, 以锅炉燃烧信息和机组 运行工况信息为基础,以进煤量、进风量、汽门和机组其它调节量等 为控制变量, 以锅炉、 汽机和发电机的安全运行参数的上下限为限制, 通过在线图像分析、光谱分析、能谱分析和工况分析确定最佳燃烧节 煤运行状态,并形成在不同的煤质、不同负荷条件下的最佳燃烧节煤 发电控制方案,指导运行人员或通过锅炉、汽机和发电机控制系统 (DCS)按最佳燃烧节煤发电控制方案给定的最佳燃烧节煤运行状态 对应的参数进行控制操作,使煤燃烧效率更高,排放可燃烧物和氮氧 化物 NOx 更少,能量损失更小。从而在同一出力情况下,有效降低 机组的煤耗;或者在相同的煤耗情况下,有效提高机组的出力。 以一台 300MW 机组为例,将平均标准煤耗由目前的 330g/kWh 降低 到 327~320g/kWh。 (1) 相对降低飞灰、灰渣的碳含量; (2) 相对减少氮氧化物 NOx 排放量; (3) 降低煤耗 3~10g/kWh。 每降低 1g/kWh,若以年发电量为 15 亿 kWh 计算,每年可节约 标准煤约 1500 吨,按¥700 元/吨标准煤计算,折合人民币约 105 万

元。若实现降低 3~10g/kWh 标准煤耗的目标,则每年节约标准煤约 4500~15000 吨,折合约人民币 315~1050 万元;另外,国家发改委将 对节约 10000 吨及以上标准煤的单位给补贴,按每吨 250 元发放。可 发放节能补贴:112.5~375 万元。可见,实施本项目后,第一年可以 获经济效益:427.5~1425 万元,以后,每年可以节约燃料成本: ¥315~1050 万元。 技术成熟度: 火电厂最佳燃烧节煤发电控制系统的核心技术已 经申报了发明专利。 固定资产投入:600 万元/台(项目设备投入,以一台 300MW 机 组为例) 收益预测(万元) :427.5 万元/年(保守估计) 以一台 300MW 机组为例,若以年发电量为 15 亿 kWh 计算,将 平均标准煤耗由 310g/kWh 降低到 307/kWh, 降低煤耗 3g/kWh, 每年 可节约标准煤约 4500 吨,按¥700 元/吨标准煤计算,每年节约燃料 成本¥315 万元。另外,一个 1000MW 及以上装机容量的电厂,实施 本项目后, 可享受国家发改委对节约 10000 吨及以上标准煤的单位给 补贴的政策, 按每吨标准煤发放 250 元补贴, 可发放节能补贴: 112.5 万元,合计节省开支:427.5 万元,一年多收回投资。 五、火电厂翻车机卸煤系统实时监控与故障诊断系统 1、专利、成果技术内容 《翻车机卸煤生产线实时监控与故障诊断系统》简称《翻车机卸 煤监控报警装置》是翻车机卸煤系统安全、经济运行的配套专利技术

设备,它将 PLC 控制技术,计算机实时监控技术、通讯技术、实时 动画技术和故障诊断技术有机结合起来, 从可编程序控制器中获取翻 车机控制系统的各种信号,实现对翻车机卸煤系统各种操作、主要设 备的运行工况、运行机械的实际位置进行实时监视和安全软操,并实 时动画模拟整个卸煤系统的实际运行情况。同时,对运行设备、控制 系统以及可编程序控制器进行故障诊断、记录、统计与报警,并及时 提出故障处理建议,为卸煤系统的安全、经济、高效运行以及设备检 修、维护和生产质量管理,提供服务。 2、系统功能 1、通讯管理与实时数据的采集、辨识与解析;2、输入输出信号 分类显示;3、卸煤生产过程实时动画监视;4、误操作诊断、记录、 统计与报警;5、PLC 内部故障诊断、记录与报警;6、信号系统故障 诊断、记录与报警;7、控制系统故障诊断、记录与报警;8、异常运 行工作状态提示;9、顺序事件记录;10、故障及时处理建议;11、 故障信息的统计、查询与打印;12、常规安全软操;13、辅机安全软 操;14、特殊安全软操;15、人员及权限管理;16、运行记录管理; 17、 故障历史记录的统计、 查询和输出; 18、 误操作历史记录的统计、 查询和输出;19、在线帮助。 3、技术与先进性 与“工业电视”和“电子模拟显示频”相比,本系统具有工况监 控全面、直观;故障诊断明确、具体:故障信息详细、完整;事故处 理建议及时、 可行以及运行工况和故障信息可记忆等优越性能。 此外,

还具有结构简单、操作方便、信号同一、性能稳定、抗干扰能力强、 不受气候环境影响、性能价格比高等特点。 与“工控组态软件”相比,本系统采用专用多协议通信数据采集 单元和专用通讯程序,使通讯数据采集不占用上机位 CPU 的资源,数 据块,不丢失数据,运行画面的刷新不受通讯数据采集的影响;采用 面向对象的 DELPHI 程序设计,可根据不同用户的要求、灵活、透明 开发;采用翻车机故障诊断专用系统,可根据系统的运行状态和运行 信息,实时进行系统的异常和故障工作状态分析,对系统的常见故障 进行故障诊断,定位、分类、记录、统计,并及时指出故障的名称、 位置、原因、波及范围、处理建议;采用数据库进行实时数据和历史 数据管理, 可实现在线和离线的翻车机系统运行管理和设备检修信息 管理。该系统国内首创(专利号:ZL96235177.6) ,国际先进,1998 年获得国家电力公司电力科技进步奖。 4、应用情况和市场价值 本技术 1995 年 10 月在秦皇岛热电厂投运首套,经济效益显著, 该技术投运后,减少运行人员 10 名,因误操作或设备故障引起的设 备检修,维护费用减少 80%。加上节约人工卸车费和卸车延时费,仅 1995 年 10 月至 1997 年 12 月的两年零两个月内共计节支 402.63 万 元。目前全国有大约而前台多翻车机需要装备。另外,预计平均每年 将新增一百多台翻车机 (包括其他行业, 例如煤码头、 化工、 冶金等) 需要配套,现已在秦皇岛热电厂,华能杨柳青发电厂、华能华豫发电 厂、黄石西塞山发电厂等单位推广运用。


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