在**范围内,目前已启动了两个CAES试点项目,分别于1978年与1991年在德国亨托夫以及阿拉巴马州的麦金托什正式投产。CAES的基本原理非常简单,但同时也存在一些不尽人意之处。“在这两个试点项目中,燃气轮机都是专门定制的,所需费用甚高。”Waidhas进一步指出,“而且,CAES的蓄电容量仅为300万度左右。”
氢——理想的蓄能介质?除**提到的蓄能方法之外,储氢也是非常有效的一种选择。通过电解方式,可将富余的电力制成氢,并储存于压强保持在100至350巴之间的地下洞室中。总部位于德国爱尔兰根的西门子能源的Erik Wolf表示,在这种条件的地下洞室中,可以有效地避免氢泄露问题。“一般而言,每年的氢流失率仅为0.01%。这是因为,此类洞室的岩盐墙作用机理与液体无异,当出现泄露时可自动进行密封。”Wolf还指出,正因为如此,所有曾被用于短期储存天然气的洞室同样适用于储氢。
目前,德国约有60个这样的洞室正在建设之中。Wolf表示,“即便我们仅仅将其中的30个洞室用于储氢,就能够存储约42亿度电。”氢的储能密度较高,每立方米存储空间可容纳多达350度电力,远远**过了CAES的储能密度(2.7度/立方米)。事实上,氢在储能密度方式的优势只有锂离子电池才能与之媲美。
利用储氢技术,当用电量上升时,就可将氢用于驱动燃气轮机或燃料电池。“目前,地下储氢的优势是其他任何储能系统都无法比拟的。”Wolf解释说,“在基础负荷运行条件下,一个洞室即可满足长达一周的500兆瓦以上的用电负荷,相当于1.4亿度。而相比之下,德国所有抽水蓄能电站的总产能仅为4,000万度。”与此同时,地下储氢设施还能够实现快速供电,其灵活性直逼联合循环电厂。而且,储氢技术还具备其他优势:除能够蓄能以供发电或供热之外,氢还能与生物质电厂等的合成气相混合,为生物质液化流程提供燃料。事实上,这在德国勃兰登堡州的一个试点项目中已经得到了应用。2009年4月,Enertrag为落户普伦茨劳的新建测试中心举行了奠基仪式。该中心也将成为**一个氢-风-生物质混合电厂,能够利用富余的风电制氢。而制成的氢将用于驱动氢燃料汽车,或是与生物气混合,在总装机容量为700千瓦的两处组装式热电厂实现发电与供热。该中心预计将于2010年中期正式投入运行。西门子伺服电机代理商
西门子伺服电机代理商在长约 250 米的奥尔堡设备生产大厅里,放置着许多巨大的叶片状模具,它们就像烤蛋糕用的平底锅,有的在地板上排开,有的则从天花板上吊下来。大厅内没有一丝化学材料的气味,绝大部分工人也不必穿戴特殊防护服。Burchardt说:“几年之前,我们开发出一种新工艺,将叶片作为一个整体进行加工。这种整体叶片工艺,或者叫一次成型工艺,让我们告别了粘合剂。这样,工人们再也不用担心有毒气体的侵袭。同时,车间里再也*堆满杂乱的零部件,终产品叶片采用一个铸模生产,叶片上不会有任何接缝,相比于其他叶片,它的强度得以大大提高。”西门子伺服电机代理商
在大厅的另一端,Burchardt 在一件叶片模具前停了下来。一位员工正在往模具里添加一段一段看似白色织品的东西。这种材料好像精心编织的地毯,但手感却像是塑料。Burchardt 解释道:“这是玻璃纤维。一旦在其中注入环氧树脂,就会变成纤维增强塑料复合材料。和竞争对手的产品相比,我们的叶片中不含任何聚氯乙烯和二恶英。这意味着什么呢?20年的使用寿命过后,你完全不必为叶片的处置而发愁,因为它是用可循环利用的玻璃纤维制成的。”
使用一项已获**的工艺,叶片作为一个整体进行烘烤,上面没有一个接缝。
这么不起眼的材料,竟能使叶片如此结实?Burchardt说:“模具里填充了一层一层的玻璃纤维。45 米长的叶片里就有 7 吨玻璃纤维,而 52 米长的叶片里较是填充了 12 吨。为提高叶片硬度,我们还在每两层纤维之间加入一层木头。”他向我们展示了模具中的玻璃纤维和木料,一层一层排得十分整齐。他接着说:“叶片的另一面是用同样的材料制成的,两个部分后会组成一体。在组装时,我们不使用粘合剂,而是在叶片内部装入许多充气的袋子,然后注入数吨液态环氧树脂。这些液体可以在袋子和玻璃纤维之间的空隙自由流动,从而成功实现叶片两个部分的结合。后一道工序是将整个叶片在 70 °C 的温度下烘烤 8 个小时。”西门子伺服电机代理商
正说着,只见一个模具从顶棚缓缓降下,将一只叶片的两面装配在一起,上面没有一个接缝。直到这时,模具后面那巨大设备的形状才清晰起来。在闭合状态下,模具的作用就像是配有烤箱的烤蛋糕平底锅,注入环氧树脂之后,模具受热将叶片烘烤成一个结实的整体。而叶片内部的充气袋不受热量的影响,可以起到支撑作用,从而保证叶片在生产过程中不致受损。“使用这种工艺,整个叶片的加工,从第一步到后一步只需短短 48 个小时,不像以往那样动辄需要好几天时间。”Burchardt 自豪地说,“**天,填充玻璃纤维,第二天,注入环氧树脂并烘烤。完成之后,进行叶片调试,后涂成白色。整个工序既需要高科技的帮助,也离不开工人娴熟的技能,每个叶片都是这二者的**结晶。”叶片成品出厂后,通过卡车或轮船,运至世界各地的客户,其中包括远在美国和日本的客户。
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振动试验结果满意。产品交付之前,叶片样品要通过一系列静载和动载试验。首先,它们要接受相当于其大工作负荷 1.3 倍的负荷的考验。接着,为模拟 20 年材料疲劳期,它们将被置于一种特制的试验台上,使其振动约 200 万次,后,再用静载试验对其耐力进行测试。
在奥尔堡以南约 150 公里外,有一座拥有6,000 居民的小镇 Brande。小镇上,有2,700 名西门子员工在生产风电装置的**部分:轮舱(外罩)。行走在丹麦乡村,穿过田野,越过农场,看到一台台风力发电机,我不禁要问,丹麦拥有多达 3,500台风力发电机,为什么全世界大的风电装置生产商都集中在这里呢?
“这是有历史渊源的。” 设在Brande的西门子风电公司**技术官 Henrik Stiesdal 说道,“它始于 1973 至 1974 年的能源危机。当时,为减少对石油的依赖,丹麦探讨了修建核电站的可行性。结果,一批才华出众的工程师设计出了**台风力发电机。二十世纪八十年代中期,很多国家开始对风力发电实施税收鼓励政策,使之成为一个收益颇丰的产业。而丹麦以其**的技术,是一拥有制造性能佳的风力发电机的专业技术和知识的国家。自那时起,丹麦的风电产业一直持续繁荣至今。”
西门子伺服电机代理商公司主要从事工业自动化领域设备的研发、销售、维修和承接自动化工程及技术服务等,集产品销售、自动化控制工程、设备维修为一体,销售西门子PLC、触摸屏、变频器、SITOP电源、数控系统(840D、802S/C、802SL、828D 801D)、伺服数控V20/V90/V80V60、软启动、备件等各系列产品。
我们在价格上有较大优势,较注重售后服务,现有大量现货销售,欢迎您来电咨询。
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为工业企业智能装备层面提供自主知识产权的自动导引车、RFID、传感器、数据采集智能网关、低压配电柜、智能配电柜及电抗器、滤波器及快速布线端子板等产品。
经典摩托车的新可能
西门子提供的机床控制系统有助于生产单独零部件或实现小批量生产。西门子伺服电机代理商
两家专业的摩托车制造公司正向我们展示如何巧妙利用数字系统提高生产单个零部件的利润。HMB-Guzzi公司经营着一家为Moto Guzzi提供备件的网上商店。如果某个部件的原装件已停产,公司将委托再产这种部件。Kodlin哈雷摩托车改装公司专门按照客户需求,为其改装哈雷·戴维森摩托车。为此,它也需要自行生产相应零部件。这两家制造商都使用了西门子的Sinumerik控制系统来控制机床。该系统在大多数情况下可以大幅减少单个零部件所需的编程工作量,从而提高生产率。
迄今为止,Sinumerik CNC(计算机数控)系统在机床领域的应用已有50多年。机床可通过铣削、车削及其他加工(切削)工艺,将块状材料加工为设定的形状。工件通常由*在CAD工作站或CNC系统上完成设计。Sinumerik控制系统的优势在于它能让操作人员自行进行工件编程,而*CAD编程技巧或熟悉CAD的同事从旁协助。这可以加快生产速度,提高生产灵活性。对于一次性的小批量生产,编程用时是决定其盈利情况的关键要素。
典型加工工序库
正因如此,西门子的Sinumerik Operate系统具有一系列特性,以支持用户直接在机床上轻松设计不太复杂的形状。用户界面**体现了这种易用性:它与普通的微软办公软件非常相似。举例来说,这个系统内部存有一些为特定部件设计而编写的程序,而这一点在CNC系统上并不常见。这样一来,如果以后要再次生产相同部件,就可以快速找到相应程序。
型腔或圆形铣削等典型加工工序被保存为一个个周期。部件可以直接在机床上经由一系列周期制作出来。这个系统还搭载了可以计算工件外形的模拟器,计算结果将可被其他程序调用以生成部件。模拟器还可从不同角度或以三维图像展示成品工件。得益于此,工作人员可以在机床开始制作有缺陷的部件前就发现错误。由于程序由多个周期构成,因此只要稍微修改原程序,就可以轻松设计出形状稍有变化的部件(如不同直径的制动盘)。
借助Sinumerik Operate系统,HMB Guzzi公司不仅可以制作出已停产原装件的备件,还能利用目前的CNC技术研发出比经典摩托车制造之时性能较出色的新部件。西门子伺服电机代理商此外,由Kodlin摩托车改装公司为客户改装的哈雷·戴维森摩托车上的踏板和把手**是*一**的,因为整个生产过程都由Kodlin公司在当地完成。
充分调用所有制造单元
共享经济将迅速渗透到工厂订货流程中。西门子已研发出一项新技术,让供应商系统可以根据订单自动生成制造方案,并据此为客户提供报价。
就如同共享经济成功为住宿业、出租车服务和物流行业等开辟新市场一样,科技也在为许多企业做同样的事情。这些企业往往需要找到合适的地点来制造产品,以满足其特定的规格与时间要求。为此,加州伯克利西门子美国研究院的研究人员Simon Mayer、Dominic Plangger和Florian Michahelles联合德国卡尔斯鲁厄理工学院的Simon Rothfuss,共同研发出了一项技术,可以使拥有合适的机器设备且能够按时完成订单的工厂进入自动比价流程。这项技术允许供应商的系统“自动生成制造方案,并根据方案实时向客户提供报价,”研究人员如是说。
这项名为“Click2Make”的新技术可以支持“生产即服务”模式。随着客户对个性化水平的要求不断提高,新模式在竞争中也将起到愈发重要的作用。这项技术的**是对各个相应生产单元中可用资源(机器和工人)的嵌入式语义描述。研究人员解释道:“有了这些描述及待制造产品的具体规格,我们的系统就能够生成综合运用可用资源的协作方案,以实现特定制造目标。”
研究人员认为,大批量定制有可能成为领域内革命性的进展。他们指出:“与如今的大批量生产线不同,这一发展允许单个制造单元在新模式下以服务的形式进行生产,并与其它制造单元竞争。”西门子伺服电机代理商
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虚拟传感器为大型电机开启高效之门
西门子研究人员开发的虚拟传感器不必借助安装在电机内部的传感器,即可计算出电机内部温度。籍此得到的信息可以避免不必要的停机——这一改进将大大降低运营成本。
诸如压缩气体用的大型电机的转子,尽管庞大如房间,但却难以进入。这种转子在启动时产生的热应力很高,一旦过热就会造成损害。因此,必须监测其温度。
驱动这种转子的电机是所谓的凸较电机,这些巨大的机器在石油、天然气及化工行业常用于驱动大功率泵机。由于未配备变频器,直接连接至电网,它们在启动时会产生大量的热量。若反复启动,其内部温度可能飙升至800°C,从而可能造成严重损害。为此,在重新启动之前,必须让电机冷却下来。问题是:需要多长时间?电机内部关键区域的温度无法直接测量。这样一来,技术人员迄今为止只能估计冷却时长。一般而言,*会设定一个缓冲期,以排除发生损害的可能性。这样的停机往往长达12小时,比实际冷却用时长得多,故而令经营者蒙受巨大损失。
虚拟传感器
现在,得益于西门子研究院(CT)开展的工作,研究人员可以利用虚拟传感器来测量和监测电机在运行状态下的内部温度。这一发展有助于显著减少停机时间,提高设备利用率。虚拟传感器原型的数学模型基于数字化双胞胎——它精确地模拟了真实的传感器若能装入电机内部将如何工作。透过增强现实头盔HoloLens来观看电机演示器,佩戴者可以看到电机及其内部的逼真模拟,以及叠加于其上的真实演示器。从蓝色到红色的不同颜色表明了温度水平。
西门子研究院的仿真*Birgit Obst表示,“我们借鉴了西门子过程工业与驱动集团,特别是柏林西门子电机工厂同事们的工作成果。他们在开发电机时,使用了数学模型来捕捉驱动装置的几何形状和材料特性,以便创建出每个组件的数字化双胞胎。”但这些模型较为广泛且又复杂,因而通常无法用于实时计算。在解决这一挑战的过程中,西门子研究人员**了两个重大进展:他们成功地运用了数学规约方法,并且成功地推导出抽象模型,尽管这些模型不那么全面,但仍可得出关键的模拟结果。这些模型的计算速度比传统工程仿真工具快1000倍,并且精度偏差较小、可控。得益于此,西门子开发出可在运行期间持续进行监测的数字化双胞胎。这些数字化双胞胎可以随时提供现实的虚拟图像。通过将虚拟传感器生成的数据与非运动组件上的传感器生成的数据进行比较,可量化虚拟传感器的精度。
节省费用
利用西门子研究人员开发出的新模型,可以得出关于电机转子温度的可靠结论。西门子研究院仿真与数字化双胞胎**技术领域的协调员Dirk Hartmann指出,“打个比喻,这就像是天气预报。现在,我们可以测量——换句话说,计算出——特定地点的温度,在本例中亦即转子的温度。不仅如此,综合利用各个测量点——相当于气象站——提供的数据,我们可以对所有区域进行预测,而不只是被测量的区域。”
这种能力可以为经营者节省大笔费用。西门子过程工业与驱动集团在柏林的开发人员Artur Jungiewicz表示,“这样的优化过程可以防止电机过热,并缩短冷却阶段的停机时间,由此每小时节省可多21万欧元。”这种模拟的另一个特殊特性是其速度:现在温度变化方向也可以得到实时监测并预测。
演示实践
一个桌子大小的演示器展示了西门子仿真系统的工作方式:一根轴将两台小电机连接起来。左侧电机使右侧电机减速,并在此过程中产生持续负荷。传感器测量电机外部温度。与此同时,运行时长和负荷的数据就能被收集到。仿真系统应用这些输入参数和电机的有关数学模型,计算出右侧驱动装置内部温度,预测温度变化。
Hartmann表示,“我们的虚拟传感器非常精确,近乎于直接测量温度。原型机测量出当前温度,并预测未来可以重新启动电机的时间点。”源自工程系统的基础模型为我们“提供了宝贵的技术专长基础,使我们的方法有别于竞争对手所采用的完全基于数据的过程。”Obst如是说。Hartmann补充道,“工程模型集成链为在线模拟和校准奠定了基础,这是*一**的卖点。”
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