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& 高压变频调速技术在交通与节能领域的应用
高压变频调速技术在交通与节能领域的应用
核心提示：国家发改委提出的十大重点节能工程中第五项就是电机系统节能工程，鼓励推广变频调速节能技术，十一五规划中明确提出了能耗比十五国家发改委提出的十大重点节能工程中第五项就是电机系统节能工程，鼓励推广变频调速节能技术，&十一五&规划中明确提出了能耗比十五期间降低20%的硬性指标，这一系列政策的出台，既顺应了国家节能的现实需要，也大大促进了高压变频行业的发展。
利德华福2006年开始与北京交通大学合作以来，双方在人才培养、产业转化等方面签订了多个协议。为了解校企合作的情况和产业发展，利德华福专访了北京交通大学电气工程学院电力电子研究所所长、博士、教授游小杰先生。
1.游教授，请您介绍一下北京交通大学电气工程学院电力电子研究所的情况和研究方向。
游教授：北京交通大学电力电子研究所成立于2004年6月，主要从事电力电子与电力传动领域的科研、教学工作。科研方向主要有：一是大功率电源技术，二是轨道交通电力传动技术。在大功率电源技术方面，最近研究所刚刚完成了国内最大、国际第四大航空电源的研制项目。该电源用于模拟航天器从外太空返回大气层时所承受的高温环境，考察表面材料的耐高温性能。目前该电源配合我国的航天工程完成了多项关键试验任务，为我国航天事业做出了贡献。在轨道交通电力传动技术方面，我们目前主要研究直线电机在轨道交通牵引传动中的应用。直线电机应用于轨道交通牵引传动是一个发展方向，在这种传动方式中，直线电机的转子铺设在了轨道上，定子安装在车上，与旋转电机牵引传动相比较，车体的截面积大大减小。如果应用于地铁上，意味着隧道截面小，建设成本降低。与旋转电机牵引传动不同，这种传动方式的另一个好处是牵引力的传递不靠车轮与轨道相互作用来传递，不受轮轨关系限制，列车可以爬更大的坡，转更小的弯，这在城市轨道交通中十分重要，意味着线路建设时房屋拆迁减少。目前北京机场线、广州4号线已采用直线电机牵引，广州地铁的5、6号线也将采用采用直线电机牵引。此外，我们研究所还开展过混合动力装甲车、电力机车谐波抑制，有源电力滤波器等许多项目的研究工作，都是针对解决实际工程问题来选择项目。项目的另一个特点是主要针对轨道交通行业，因为北京交通大学过去一直是铁道部的部属高校，过去的毕业生也主要从事轨道交通方面的工作，这一行业背景给我们的科研项目提供了基础。在国家级项目方面，目前我们主要承担了国家&863&磁浮重大专项中的部分课题。近年来，研究所所在的北京交通大学电气工程学院在电力电子与电力传动领域也取得很大的进步，在科技部最近确定的&十一五&国家科技支撑计划&电力电子关键器件及重大装备研制&专项的七个项目中，我学院获得了其中的二个项目资助，位居国内高校之首。
2．请对您目前在电力电子方面的研究作一些介绍。
游教授：我目前正在从事与铁路交通相关的混合动力内燃机车的研究。这种机车是轨道交通的一种新型绿色车型，具有很高的节能和环保性能。传统的内燃机车只有一个能量源，那就是柴油机，这种机车燃油效率较低，废气排放较大。近年来，国外开始出现了一种混合动力内燃机车，它具有多个能量源，除了柴油机，还有蓄电池或者超级电容。通过对能量源的有效管理，这种机车能够提高运行能效、降低燃油消耗和废气排放。按照国外的经验，一般能够节省燃油和减少废气排放25％至30％。
混合动力内燃机车未来会有十分广阔的市场前景。
交通运输是能源消耗大户，而铁路运输一直都是我国现代化交通运输体系中最为重要的运输手段。目前我国内燃机车总数为一万两千辆，并且数量还将进一步增加。我们预计2020年将新增约6000台，按照混合动力内燃机车占有率30％计算，混合动力内燃机车市场为1800台。以每台价格3000万元计算，2020年混合动力内燃机车市场将达到五百亿元以上。混合动力内燃机车符合国家能源与环保政策，有助于我国节能减排目标的实现，如果国家出台类似于风力发电的扶持政策，市场还将超过这个数量。
另一方面全球能源危机和对于温室气体排放的限制给将来我国混合动力机车出口国际市场提供机遇。我国从1992年开始向国外出口干线内燃机车，目前已向世界上十多个国家出口机车大约500余台。随着我国内燃机车出口的增长，我国的混合动力内燃机车将会有良好的国际市场前景。
混合动力内燃机车涉及了许多关键技术，如动力电池技术、混合动力能量管理技术、交流传动控制技术、混合动力试验平台技术等，这些技术不仅可以应用于混合动力机车，还可以辐射应用于其他领域，如混合动力船舶和混合动力重型车辆等。这些关键技术将会有良好的技术市场。
3.除了应用在工业拖动领域，交流变频调速技术在交通运输的机车牵引上的应用是个热点，请您谈谈这方面的情况。
游教授：机车电力牵引技术是铁路运输装备的核心技术。电气铁道从诞生之日起就采用直流电机牵引方式，在相当长的时间里，这种由直流电机牵引的直流调速方式占据着主流。直流电机牵引调速方式有转距和速度容易控制的明显优点，同时也有维护麻烦、电机体积大、重量大等缺点。为了克服直流调速的这些缺点，用交流变频调速取代直流调速一直是世界铁路技术人员的梦想。德国于1971年4月试制成功第1台DE2500型交流调速内燃机车，为机车采用三相交流电机牵引奠定了基础，也为上世纪90年代投入运行的ICE高速列车的交流调速技术奠定了基础。此外，德国的城市轻轨、地铁以及路面电车也已经全面引入了交流调速技术。法国从上世纪70年代末至80年代初，开始大力研发机车交流调速技术。1986年，法国研制成功电流型逆变器控制、交流同步电机牵引的BB2600型电力机车。该电力机车直接为实现高速列车TGV-A的交流调速奠定了基础。日本一开始就以电压型PWM逆变器控制三相交流异步电机作为研发交流调速实用化技术的目标。1982年，日本熊本的路面电车率先实现了交流调速技术的商业化。特别是1992年新干线300系列车交流调速技术的采用，使日本动力分散式高速列车的优点得到充分体现。现在交流调速方式已成为世界各国铁道车辆的主流，德、法等欧洲国家以及日本等铁路先进国家在该领域的技术已经成熟。可以说，是否拥有成熟的交流调速技术，已经成为衡量一个国家铁路技术水平的重要标志。我国在在该领域的产业化现状是：已拥有了成熟的直流调速技术；但还未掌握可以工程化应用的交流调速系统的设计、制造和应用技术；投入营业运行的铁道车辆交流调速系统都只能从国外引进。交流调速技术已成为我国铁路车辆技术发展的最大制约因素。
目前，我国正处于大力发展高速铁路运输。交流调速技术作为高速动车组电力牵引的核心技术，将有广阔的应用前景。我国的人口、资源、土地、文化传统、城市化进程等决定了大规模客运的长期存在，其中的快速客运需求不可能被高速公路和民航完全满足，铁路必定要在高速客运市场上扮演最重要的角色，我国高速铁路技术市场潜力巨大，可以说是全球最大的高速铁路市场。
目前世界各国的新建高速铁路仅6300公里，而根据国家批准的&中长期铁路网规划&，我国将在2020年以前建设快速客运专线12,000公里以上，我国高速铁路客运网将超过其他所有国家的总和。按照以前对京沪高速铁路造价的估算，我国高速铁路建设成本约为8000万元&&到1亿元人民币/公里，因此将有超过10,000亿元人民币的庞大建设和技术装备市场。
除了干线铁路，城市的轨道交通由于具有快速、运量大、低噪音、舒适安全、节能环保等诸多优点，成为世界各国解决日益严重的城市交通问题的首选。我国城市轨道交通的发展已经历了40年的历史，到2010年，中国城市将建成30多条地铁和轻轨线路，总里程达2,000公里，全国投资总规模达几千亿元。可以说，我国的城市轨道交通和铁路交通一样，拥有庞大的市场潜力，这在很大程度上可以带动交流调速产业的发展。
4．请您谈谈在交流电力机车的牵引中高压大功率变流器的技术需求与应用情况？
游教授：高压大功率主牵引变流器是交流电力机车的心脏，决定了列车的启动、制动和最高运行速度等性能，机车技术的发展，集中反映到牵引变流器的发展上。应用于电力机车的牵引变流器大致经历了晶闸管变流器、GTO变流器、IGBT变流器三个发展阶段。从IGBT器件出现以来，机车主牵引变流器经过二十多年的发展，已经发展到第五代产品。目前IGBT已逐步成为机车主牵引变流器和辅助变流器的主流功率器件。用于机车的牵引变流器较其他工业用变流器具有更高的要求，具体表现在以下几个方面：首先是设计集约化、模块化，力求结构紧凑，小型轻量，维修方便。器件按开关组件或相构件形式做成半成品的模块，通过接插件方式联接，尽量不用螺钉、螺母，以方便装拆；第二是要保证足够的电磁兼容性，包括抑制对外部的电磁发射、内部各子系统间和各部件间的相互干扰以及抗干扰能力。对于采用如IGBT一类的高开关频率器件的变流器，还应注意因高的du／dt值通过零部件和线路的杂散电容引起的传导干扰，以及轴电压和轴承电流的破坏性作用；第三是需要在有限的空间发挥很大的牵引功率，要求更高的功率密度，同时要实现制动能量的回馈；此外，车载运行环境相对地面静止环境在温度、振动、冲击、灰尘等诸多方面更加严格。
西门子、庞巴迪、阿尔斯通、三菱等拥有先进交流传动系统技术的国外公司，都拥有完整的机车牵引变流器产品研发平台。这些公司针对铁路和城市轨道交通应用领域，开发出了高压大电流高功率密度的系列牵引变流器。目前在世界重载和高速牵引领域，主要有以下3种系列牵引变流器：庞巴迪公司MITRACTC3000系列牵引变流器；西门子公司SIBAC系列牵引变流器；阿尔斯通公司ONIX系列牵引变流器。这些牵引变流器在我国引进和合作生产的机车上都有应用。我国自主研发的交流电力机车主牵引变流器还处于试验应用阶段，期待着更多从事国内高压大功率变流器的生产厂商关注并加入机车牵引变流器的行业。
5.请您谈谈双方的合作情况。
游教授：近年来，利德华福与北京交通大学电气工程学院建立了战略合作关系，双方签署了&科技创新战略合作协议书&、&利德华福电气奖学金协议书&等四项协议，依照&优势互补、注重实效、互利互惠、合作发展&的原则，在发展战略、科技攻关、人才培养等方面逐步形成全方位合作与交流，实现了资源的有效利用和共享，形成了双方互补互利、协调发展的格局。
&利德华福电气&奖学金目前已经资助了北京交通大学电气工程学院品学兼优的学生数十人，以帮助其完成学业，该奖学金在学生中产生了很大的影响。北京交通大学电气工程学院曾选派了许多学生前往利德华进行生产实习，并多次组织师生参观利德华福高压变频器生产基地、请公司领导介绍公司的发展情况，加深了师生对利德华福的了解，许多学生在毕业后还选择了加盟利德华福。目前，双方的合作十分愉快，我们希望将这一合作持续开展下去。
正值贵企业十周年之际，我们祝愿利德华福持续创新，吸引更多的人才，为用户不断开发新产品，进入新的应用领域，作为中国企业的优秀代表走向国际，取得更大的成绩，助力中华民族的伟大复兴！
游小杰简介：游小杰，捷克布拉格工业大学博士，清华大学博士后。现任北京交通大学电气学院教授、博士生导师，电力电子与电力牵引研究所所长，北京电力电子学会理事，《电力电子》杂志副主编，长期从事电力电子与电力传动领域的科研与教学工作。
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活性炭固化技术应用于医药过滤领域
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书名:气相爆破技术与生物炼制（所论技术广泛应用于各类生物质原料的预处理、中草药提取、烟草加工等领域）
原价：79.00元
作者:陈洪章著
出版社：化学工业出版社
出版日期：
字数：381000
商品标识：
原创性较强，内容系统全面。
气相爆破技术用于预处理生物质原料，近年来得到了国内外研究者的广泛重视。笔者基于秸秆与木材在化学组成和结构上的差异，提出对秸秆不加任何化学药品的无污染低压蒸汽爆破新技术，并推广到烟草加工、中草药提取、麻纤维清洁脱胶等行业领域。本书系统分析了气相爆破技术原理及固体多组分物料蒸汽爆破组分分离机制，并对气相爆破的工艺设备进行了介绍，重点对其生物质炼制应用工艺进行了阐述。
第1章气相爆破技术原理与生物质炼制总论1.1气相爆破技术概述1.1.1气相爆破技术的发展历程1.1.2气相爆破技术分类1.1.3气相爆破技术最新进展1.2生物质炼制与气相爆破技术1.2.1生物质概念及其炼制1.2.2木质纤维素类生物质的抗生物降解性1.2.3物理化学预处理仍是暴露细胞壁纤维素的有效方法1.2.4气相爆破技术为核心的生物质炼制的优势1.3前景与展望1.3.1引言1.3.2生物质原料超分子体认知及选择性结构拆分的必要性1.3.3生物质原料抗降解屏障的解析及破解途径1.3.4生物质炼制过程中机械力学变化情况第1章气相爆破技术原理与生物质炼制总论1.1气相爆破技术概述1.1.1气相爆破技术的发展历程1.1.2气相爆破技术分类1.1.3气相爆破技术最新进展1.2生物质炼制与气相爆破技术1.2.1生物质概念及其炼制1.2.2木质纤维素类生物质的抗生物降解性1.2.3物理化学预处理仍是暴露细胞壁纤维素的有效方法1.2.4气相爆破技术为核心的生物质炼制的优势1.3前景与展望1.3.1引言1.3.2生物质原料超分子体认知及选择性结构拆分的必要性1.3.3生物质原料抗降解屏障的解析及破解途径1.3.4生物质炼制过程中机械力学变化情况1.3.5生物质炼制过程中的热力学和动力学1.3.6生物质工程科学基础参考文献第2章气相爆破技术原理2.1气相爆破过程中主要影响参数2.1.1概述2.1.2原料参数对气相爆破的影响2.1.3操作参数对气相爆破的影响2.1.4设备参数对气相爆破的影响2.1.5产品参数与气相爆破的关系2.2水蒸气爆破过程中传递模型及脆性断裂判据建立2.2.1概述2.2.2水蒸气爆破瞬时泄压阶段的多级模型推导2.2.3多级模型的意义2.2.4水蒸气爆破强度新内涵2.3气相爆破过程中的物化耦合作用机理2.3.1概述2.3.2气相爆破物理、化学作用对秸秆的半纤维素及木质素降解率的影响2.3.3气相爆破物理、化学作用对秸秆孔径分布的影响2.3.4气相爆破物理、化学作用对物料渗透性的影响2.3.5物理、化学预处理对酶解率的影响2.4气相爆破秸秆降解物的溶解热力学研究2.4.1概述2.4.2温度对气相爆破秸秆中可溶性分子溶出的影响2.4.3液固比对气相爆破物料中糖类及酚类物质溶出率的影响2.4.4离子强度对气相爆破物料中糖类及酚类物质溶出率的影响2.4.5pH对气相爆破物料中糖类及酚类物质溶出率的影响2.4.6各类物质最佳溶出条件的选择2.4.7气相爆破秸秆降解物的溶解热力学原理2.5气相爆破过程发酵抑制物生成动力学研究2.5.1概述2.5.2气相爆破水洗液中的发酵抑制物成分测定2.5.3不同气相爆破条件下的抑制物转化率2.5.4气相爆破过程中抑制物产生的动力学参数及转化率方程2.6水蒸气爆破技术能耗分析2.6.1概述2.6.2水蒸气爆破能耗组成2.6.3各部分能耗计算公式2.6.4水蒸气能耗实验设计2.6.5水蒸气爆破总能耗的影响因素2.6.6水蒸气爆破过程能耗解析参考文献第3章气相爆破设备3.1切断除尘设备3.1.1刀辊式切草机3.1.2秸秆打包机3.1.3秸秆散包机3.1.4输送机3.2复水及脱水设备3.2.1复水设备3.2.2脱水设备3.3气相爆破装置3.3.1分批气相爆破的装置3.3.2连续气相爆破的装置3.3.3原位气相爆破的装置3.4蒸汽发生器3.4.1蒸汽发生器概述3.4.2电蒸汽发生器3.4.3燃油蒸汽发生器3.4.4燃煤蒸汽发生器3.5接收器3.6参数检测设备3.6.1动态数据测试系统3.6.2压力传感器3.6.3温度传感器3.6.4固体流量计3.7分梳设备3.7.1水力梳分装置(保尔筛分仪)3.7.2气流分级装置3.7.3机械梳分装置参考文献第4章气相爆破过程开发4.1气相爆破技术工艺开发过程4.1.1气相爆破工艺简介4.1.2Iogen水蒸气气相爆破工艺4.1.3Stake水蒸气气相爆破工艺4.1.4低压无污染水蒸气气相爆破工艺4.1.5原位气相爆破工艺4.1.6原位多级闪蒸水蒸气气相爆破干燥工艺4.1.7水蒸气气相爆破分梳二段工艺4.2气相爆破原料的生态产业化开发过程4.2.1生物质资源与分布4.2.2生物质原料收集输送4.2.3木质纤维素原料特性4.2.4木质纤维素应用现状及存在问题4.2.5木质纤维素原料炼制的必要性4.2.6木质纤维素原料炼制4.2.7水蒸气气相爆破工艺的过程集成4.2.8固相多组分物料生态产业化开发实例参考文献第5章气相爆破物料表征与研究方法5.1气相爆破物料结构形貌表征5.1.1纤维细胞长宽测定5.1.2纤维粗度、毫克根数及重量因子研究方法5.1.3显微镜表征5.1.4扫描电镜表征5.1.5透射电镜表征5.1.6原子力显微镜表征5.1.7环境扫描电镜表征5.1.8X射线衍射表征5.1.9分子量测定5.1.10聚合度研究方法5.2气相爆破物料组成成分测定5.2.1纤维素含量测定5.2.2木质素含量测定5.2.3半纤维素含量测定5.2.4抽提物含量测定5.2.5非纤维细胞含量测定5.2.6蛋白质含量测定5.2.7蜡质含量测定5.2.8油脂含量测定5.2.9灰分含量测定5.2.10水分含量测定5.2.11黄酮含量测定5.2.12果胶含量测定5.2.13单宁含量测定5.3气相爆破物料活性基团测定5.3.1甲氧基含量测定5.3.2羟基含量测定5.3.3羧基含量测定5.3.4羧基和酚羟基含量同时测定5.4气相爆破物料的颗粒性能表征5.4.1粒径分析5.4.2分形维数在颗粒表征中的应用5.5气相爆破物料的界面性能表征5.5.1比表面积测定5.5.2界面张力表征5.5.3接触角的表征5.6气相爆破物料多孔介质性能表征5.6.1孔径分布表征5.6.2渗透系数表征5.6.3多孔介质其他性能的表征5.7气相爆破物料的生物力学性能表征5.7.1氢键含量表征5.7.2拉伸强度5.7.3抗压强度5.7.4抗弯性质5.7.5抗剪强度5.7.6硬度和冲击韧性5.8气相爆破物料干湿性能表征5.8.1含水率干缩性5.8.2水的存在状态5.8.3纤维饱和点5.9气相爆破物料的物化性能表征5.9.1化学键能5.9.2热力学能5.9.3焓值5.9.4比热容5.9.5热导率5.10气相爆破物料流变学表征参考文献第6章气相爆破技术在生物质炼制中的应用6.1气相爆破技术在食品工业的应用6.1.1果蔬榨汁残渣加工6.1.2肉类剩余物加工6.1.3海产品加工6.1.4粮食深加工6.1.5粗饲料加工6.2气相爆破技术在制药行业的应用6.2.1中药加工提取过程中的问题6.2.2气相爆破中药有效成分的提取6.2.3中药气相爆破炮制6.2.4以气相爆破技术为核心的药用植物资源生态产业6.3气相爆破技术在生物能领域的应用6.3.1生物能领域的原料预处理问题6.3.2气相爆破技术处理生物能原料的优势6.3.3气相爆破技术在生物能领域的典型应用6.4气相爆破技术在生物基材料领域的应用6.4.1气相爆破提取天然纺织纤维6.4.2气相爆破制备天然纤维素纳米纤维6.4.3气相爆破秸秆制备人造板6.4.4气相爆破秸秆制备溶解浆6.4.5气相爆破秸秆液化制备聚氨酯泡沫6.4.6蛋白纤维加工6.5气相爆破技术在化学品领域的应用6.5.1草酸6.5.2糠醛6.5.3乙酰丙酸6.5.4低聚木糖/木糖/木糖醇6.5.5柠檬酸6.5.6黄原胶6.5.7酚酸类物质6.5.8二氧化硅6.5.9气相爆破技术生产化学品实例6.6气相爆破技术在环境保护领域的应用6.6.1固体废物危害和处理6.6.2有机肥料加工6.6.3造纸工业中的应用6.6.4气相爆破秸秆制备环保材料参考文献
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