制氧機(jī)與液氧(罐)供氧經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析(完整版)實(shí)用資料

制氧機(jī)與液氧(罐)供氧經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）

制氧機(jī)與液氧(罐)供氧經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析制氧機(jī)與液氧(罐)供氧經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）深圳市第二人民醫(yī)院總務(wù)科羅延民深圳市第二人民醫(yī)院于2001年12月通過(guò)政府采購(gòu)中心招標(biāo)采購(gòu)2臺(tái)美國(guó)AIRSEPAS450型醫(yī)用制氧機(jī)及輔助設(shè)備。輔助設(shè)備含螺桿式高效空氣壓縮機(jī)2臺(tái)、主路過(guò)濾器、雙級(jí)冷凍式干燥機(jī)、排水器、精密過(guò)濾器、B、C級(jí)、空氣儲(chǔ)氣罐2臺(tái)、氧氣儲(chǔ)氣罐2臺(tái)、除菌過(guò)濾器2臺(tái)、氧純度監(jiān)測(cè)儀、總量流量計(jì)、10瓶組匯流排、充瓶機(jī)及10瓶組充裝機(jī)、工藝、管路、閥門儀表、配電、配件等，并于2002年3月份安裝調(diào)試運(yùn)行投入使用。制氧機(jī)年運(yùn)行及維修支出費(fèi)用：1、2臺(tái)制氧機(jī)及輔助設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用146萬(wàn)元，制氧機(jī)及空壓機(jī)設(shè)計(jì)使用壽命10萬(wàn)小時(shí)(11年)，設(shè)備資產(chǎn)按8年折舊計(jì)算，設(shè)備年平均費(fèi)用182,500.00元。2、制氧機(jī)的空壓機(jī)每天24小時(shí)運(yùn)行電費(fèi)750KW.h，1年電費(fèi)273750KW.h×0.68元/KW.h=186,150.00元。3、制氧機(jī)的空壓機(jī)運(yùn)行20000小時(shí)(約2年時(shí)間)大修費(fèi)52,000.00萬(wàn)元，年均費(fèi)用26,000.00元。4、制氧機(jī)的空壓機(jī)更換傳感器2,600.00元。5、制氧機(jī)的空壓機(jī)更換濾芯及管路過(guò)濾器8,760.00元。6、制氧機(jī)的空壓機(jī)更換油隔、風(fēng)隔、油分5,376.00元。7、4臺(tái)空氣儲(chǔ)氣罐及氧氣儲(chǔ)氣罐容器檢測(cè)費(fèi)1,670.00元。8、4臺(tái)空氣儲(chǔ)氣罐及氧氣儲(chǔ)氣罐壓力表檢測(cè)費(fèi)720.00元9、4臺(tái)空氣儲(chǔ)氣罐及氧氣儲(chǔ)氣罐安全閥檢測(cè)費(fèi)240.00元10、制氧機(jī)房更換損壞的電表、電流表、互感器1,790.00元。11、制氧機(jī)房2臺(tái)空壓機(jī)加裝排風(fēng)管道4,800.00元。12、制氧機(jī)房維修空壓機(jī)電磁閥1,700.00元。13、制氧機(jī)房建筑工程費(fèi)用190,478.00元，磚混結(jié)構(gòu)按35年折舊，年攤折舊費(fèi)5442.23元。合計(jì)：制氧機(jī)年支出費(fèi)用：42,7848.00元液氧(罐)供氧年支出費(fèi)用：1、液氧每天24小時(shí)消耗729公斤，年耗液氧約266085公斤，液氧1.45元/公斤，年支出費(fèi)用385,823.25元。2、液氧罐月租金2,000.00元，年租金24,000.00元。合計(jì)：液氧年支出費(fèi)用：409,823.25元三、制氧機(jī)供氧經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析：1、2臺(tái)美國(guó)AS450制氧機(jī)制氧量31.2㎏/h，24小時(shí)運(yùn)行制氧量748.8公斤，氧氣純度最高可達(dá)到95%，制氧壓力最高0.42Mpa，制氧機(jī)每天24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)只聘用1人值班（應(yīng)配置3人值班及維修）。工作量含制氧機(jī)、正壓機(jī)、負(fù)壓機(jī)運(yùn)行及維護(hù)，治療帶及各類氣體終端、氧氣濕化杯、負(fù)壓吸引瓶的維修及維護(hù)，醫(yī)用對(duì)講系統(tǒng)的維修及維護(hù)，維修維護(hù)工作量極大。2、制氧機(jī)及空壓機(jī)按運(yùn)行3000小時(shí)就需更換油隔、風(fēng)隔、油氣分離器、6000小時(shí)就需更換高質(zhì)量的機(jī)油、20000小時(shí)就需對(duì)制氧機(jī)空壓機(jī)大修，制氧機(jī)濾水過(guò)濾器運(yùn)行4380小時(shí)就需進(jìn)行更換，濾油過(guò)濾器運(yùn)行8760小時(shí)就需進(jìn)行更換。隨著制氧機(jī)空壓機(jī)使用年限的增加，由于機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)在不停磨損老化，維修費(fèi)用在不斷的增加，從制氧機(jī)的運(yùn)行工況分析，維修費(fèi)用高而且增加了各部門的工作量，制氧機(jī)空壓機(jī)24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)隨時(shí)可能出現(xiàn)意想不到的各類機(jī)械故障，可能對(duì)醫(yī)療安全構(gòu)成直接的威脅，存在著極大的醫(yī)療安全方面的風(fēng)險(xiǎn)。四、液氧(罐)供氧經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析：1、租用10M=3\*Arabic3液氧罐1臺(tái)，液氧純度99.999%，氧氣潔凈，供氧壓力可調(diào)節(jié)，即可滿足高壓氧供氧壓力的需求，也可滿足手術(shù)室、監(jiān)護(hù)室、病房等供氧壓力的需求，只需維修人員巡視檢查液氧罐液位，用量達(dá)到一定值時(shí)及時(shí)通知供氧單位進(jìn)行充裝，液氧供氧安全可靠，液氧罐占地面積小，對(duì)周邊環(huán)境沒(méi)有任何噪聲影響，而且也符合環(huán)保方面的要求。2、在很大程度上減少了維修人員及維修維護(hù)工作量和各部門的工作環(huán)節(jié)，同時(shí)也節(jié)約了大量電能的浪費(fèi)，減少了醫(yī)院的供電負(fù)荷。五、建筑面積64077.44m2的內(nèi)科綜合大樓已經(jīng)立項(xiàng)，增加床位450張，現(xiàn)有的2臺(tái)AS450制氧機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了供氧的需求，須重新購(gòu)置2臺(tái)AS750制氧機(jī)及配套設(shè)備，適應(yīng)1300～1600張病床需求，購(gòu)買制氧機(jī)空壓機(jī)等設(shè)備及安裝和土建投資需270萬(wàn)元左右，而且機(jī)組容量加大以后維修費(fèi)用隨著運(yùn)行使用年限增加，故障率也在增加，機(jī)組及配件加大以后維修費(fèi)用更高，所以液氧供氧從多方面經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析比較均明顯優(yōu)于制氧機(jī)供氧。2006年8月30日﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡﹡后勤服務(wù)社會(huì)化監(jiān)督與管理的思考福田區(qū)婦幼保健院張弦醫(yī)院的后勤服務(wù)，是除醫(yī)教研工作以外的所有支持、保障體系，也就是現(xiàn)代化醫(yī)院“大后勤”觀的一個(gè)系統(tǒng)工程。事實(shí)上，醫(yī)院后勤社會(huì)化是目前醫(yī)療市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)所出現(xiàn)的必然結(jié)果。醫(yī)院的發(fā)展、醫(yī)院效率的提高不能再像以前那樣負(fù)重前進(jìn)，病區(qū)的環(huán)境、醫(yī)院的水電維修、治安、職工的就餐、醫(yī)療廢棄物的處置、電梯秩序及使用效率等如何統(tǒng)一協(xié)調(diào)地進(jìn)行，這些工作并非受過(guò)若干年醫(yī)學(xué)教育與訓(xùn)練的醫(yī)生或護(hù)士的專長(zhǎng)，完全可以剝離出來(lái)交給更適合的人士來(lái)處理。好的醫(yī)院后勤管理會(huì)為醫(yī)務(wù)人員能夠更充分地發(fā)揮自己的醫(yī)術(shù)水準(zhǔn)有直接的促進(jìn)作用。這就是醫(yī)院后勤社會(huì)化的最巨大的促進(jìn)因素。因此，如水到渠成，目前，全國(guó)有很多醫(yī)院償試了后勤服務(wù)社會(huì)化的推行。我院就是在這種情況下，主動(dòng)適應(yīng)市場(chǎng)和改革的要求，于二OO二年在醫(yī)院全面推行后勤服務(wù)社會(huì)化工作，并取得了顯著效果（見(jiàn)附表）。但需要強(qiáng)調(diào)的是，后勤社會(huì)化的目標(biāo)不應(yīng)簡(jiǎn)單地理解為降低成本，而是為醫(yī)院達(dá)至更高的目標(biāo)所進(jìn)行的支持。怎樣才能達(dá)到這個(gè)目標(biāo)呢？我院近四年的實(shí)踐，雖取得了一定的成績(jī)，但也還有許多需要修正完善之處。作者認(rèn)為，加強(qiáng)醫(yī)院后勤服務(wù)社會(huì)化以后的監(jiān)督與管理是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。而如何進(jìn)行監(jiān)督管理可從幾個(gè)方面著手。一、借鑒和引進(jìn)發(fā)達(dá)地區(qū)先進(jìn)的管理理念雖然我們已經(jīng)有很多醫(yī)院推行了后勤服務(wù)社會(huì)化，但其實(shí)質(zhì)上與國(guó)際上發(fā)達(dá)地區(qū)或國(guó)家還是有所區(qū)別。借鑒或引進(jìn)他們的管理理念，對(duì)促進(jìn)和提高我們醫(yī)院后勤社會(huì)化工作質(zhì)量有著事半功倍的效果。比如，香港特別行政區(qū)醫(yī)院的后勤支持系統(tǒng)管理，絕大多數(shù)已獨(dú)立于醫(yī)院的行政隸屬，其中房屋設(shè)施、給排水系統(tǒng)、空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備、電氣設(shè)施、電梯、消防系統(tǒng)、煤氣供應(yīng)系統(tǒng)、醫(yī)療氣體供應(yīng)系統(tǒng)、園林和綠化、垃圾處理等，都由政府專門的部門、公司或相應(yīng)的機(jī)構(gòu)承擔(dān)，減輕了醫(yī)院的管理負(fù)擔(dān)，使高層管理人員有精力考慮醫(yī)院的發(fā)展等全局性問(wèn)題，保證了醫(yī)院醫(yī)療工作的順利進(jìn)行。它的管理特點(diǎn)有：1、自動(dòng)化程度高：香港醫(yī)院后勤支持系統(tǒng)大量采用計(jì)算機(jī)管理，集約化程度高，尤其在公立醫(yī)院就更突出。這主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：一是中央電氣計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由空調(diào)、冷凍系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、備用發(fā)電機(jī)等組成為一個(gè)系統(tǒng)。通過(guò)傳感裝置和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，起到開(kāi)啟、閉合，監(jiān)視過(guò)載、故障和自動(dòng)化控制作用。二是醫(yī)療氣體系統(tǒng)，由氧氣、麻醉氣體、真空吸引、麻醉氣體抽氣系統(tǒng)等組成為一個(gè)醫(yī)療氣體系統(tǒng)，采取計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)各種壓力以及發(fā)出警報(bào)。三是遠(yuǎn)程信息的傳遞自動(dòng)化，如消防信息可從醫(yī)院的某一個(gè)房間自動(dòng)火警偵察傳感裝置和自動(dòng)噴淋的啟動(dòng)直接自動(dòng)傳輸?shù)较愀鄣南捞幙偪刂剖摇?、專業(yè)性強(qiáng)：醫(yī)院的空調(diào)通風(fēng)、煤氣、鍋爐、醫(yī)療氣體、電力供應(yīng)、電梯設(shè)施、消防設(shè)施的維護(hù)均由不同的專業(yè)公司承擔(dān)，這些專業(yè)人員素質(zhì)較好，專業(yè)技術(shù)水平高，測(cè)試手段先進(jìn)，便捷準(zhǔn)確。

3、持證上崗的法律制度：香港后勤支持系統(tǒng)的專業(yè)操作人員與內(nèi)地最大的區(qū)別在于必須持證上崗和有完善的職業(yè)安全監(jiān)督機(jī)制。香港有各行業(yè)的專門法律，專業(yè)操作人員須經(jīng)考試合格后，才可領(lǐng)證上崗，而且要辦人身保險(xiǎn)?？傊幌盗械姆蓮?qiáng)制性地保障了專業(yè)人員必須具備的相應(yīng)技術(shù)水平和人身安全，從而使整個(gè)醫(yī)院的后勤支持系統(tǒng)的運(yùn)行建筑在一個(gè)完備的質(zhì)量保證體系之中。二、建立規(guī)范化的后勤服務(wù)監(jiān)督機(jī)制后勤社會(huì)化的工作就是引進(jìn)了一個(gè)外部服務(wù)提供者，這就產(chǎn)生了相互融合的問(wèn)題，除了雙方單位文化的融合之外，還包括作業(yè)流程方面的相互嫁接，直至成為一個(gè)有機(jī)整體。而融合之后，對(duì)后勤社會(huì)化工作過(guò)程的管理和監(jiān)督是醫(yī)院總務(wù)部門最主要的工作內(nèi)容之一。結(jié)合我們醫(yī)院的實(shí)際情況，后勤管理首先要建立高效精干的管理班子，明確管理干部的目標(biāo)責(zé)任，制定嚴(yán)格的管理制度，代表醫(yī)院管理后勤各項(xiàng)服務(wù)。要求管理者熟悉每個(gè)服務(wù)流程，掌握過(guò)程中的質(zhì)控點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，通過(guò)規(guī)范化的監(jiān)督和管理，提高后勤服務(wù)的質(zhì)量和水平。這也同時(shí)要求醫(yī)院總務(wù)部門及時(shí)調(diào)整原有的工作方式，重點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作。而管理與監(jiān)督工作的內(nèi)容也要遵從學(xué)習(xí)曲線理論，即初期工作量很大且繁重，隨著時(shí)間的推移，各類相關(guān)人員逐漸適應(yīng)了新的工作模式，效率逐漸提高，管理與監(jiān)督的工作就越來(lái)越容易，最終只需保留少數(shù)管理人員執(zhí)行管理和監(jiān)督。三、設(shè)計(jì)人性化的后勤服務(wù)流程1、為病人提供溫情人性的服務(wù)醫(yī)院24小時(shí)開(kāi)放、人員集中、服務(wù)對(duì)象特別需要?jiǎng)e人的幫助，那種“管病人”的傳統(tǒng)觀念，單一、貧乏、神秘的氛圍，都是醫(yī)院后勤管理改革需要解決的深層次問(wèn)題。為此，醫(yī)院的后勤社會(huì)化，需要改變?cè)械姆?wù)流程,從導(dǎo)醫(yī)、分診、病員的護(hù)理、診室和病區(qū)環(huán)境、被服類的清洗配送、住院飲食等全面改革，設(shè)計(jì)以病人為中心的人性化的服務(wù)流程，給后勤服務(wù)注入新的內(nèi)涵，讓病人在就醫(yī)過(guò)程中體會(huì)到醫(yī)院的醫(yī)務(wù)人員人性關(guān)懷。2、為醫(yī)院提供專業(yè)水準(zhǔn)的服務(wù)醫(yī)院后勤社會(huì)化，不是簡(jiǎn)單地把清潔、保安、維修、保養(yǎng)等工作包出去，而是一個(gè)從整體上轉(zhuǎn)換體制，融入專業(yè)化服務(wù)的理念，在內(nèi)涵上促進(jìn)醫(yī)院功能變化，全方位提升醫(yī)院保障水平的改革過(guò)程。通過(guò)共同制定后勤服務(wù)的操作與管理標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各個(gè)部門、工種崗位、環(huán)節(jié)制定統(tǒng)一的流程，引進(jìn)專業(yè)化強(qiáng)的服務(wù)隊(duì)伍，來(lái)提升醫(yī)院的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)內(nèi)涵。福田區(qū)婦幼保健院經(jīng)過(guò)近四年的實(shí)踐，基本上達(dá)到了讓醫(yī)院得到好處，讓病人得到實(shí)惠，讓政府得到實(shí)效的目的。但是，醫(yī)療設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)（尤其是高精設(shè)備）、醫(yī)院的物品配送、婦幼保健管理行政用車等仍然是困擾我們的較嚴(yán)重問(wèn)題之一，這也是我院在“十一五”規(guī)劃中提出的需解決的后勤系統(tǒng)的主要問(wèn)題。已經(jīng)實(shí)施的服務(wù)項(xiàng)目，其工作流程也需要進(jìn)一步地完善和改進(jìn)，使其真正達(dá)到人性化，專業(yè)化。

四、制定科學(xué)化后勤服務(wù)考核制度1、對(duì)后勤社會(huì)化的考核重點(diǎn)要在效率、效果上考核與反饋是科學(xué)化管理理論中最重要的一個(gè)概念，它可確保管理者的思想得以實(shí)現(xiàn)。考核與反饋的原則應(yīng)貫穿于后勤社會(huì)化的全部過(guò)程，安排定期的考核與反饋時(shí)間、制訂明確的目標(biāo)以便檢討。反饋的作用在于不斷修正、補(bǔ)償，務(wù)使事務(wù)的進(jìn)程不會(huì)偏離方向與設(shè)計(jì)的路線。后勤社會(huì)化工作同樣不可做缺少類似的工作。在實(shí)施計(jì)劃中應(yīng)對(duì)階段性工作目標(biāo)、終期目標(biāo)以及工作效率分別進(jìn)行考核，對(duì)前面整改的效果尤其要重點(diǎn)考察。2、對(duì)后勤社會(huì)化的考核內(nèi)容要融入經(jīng)濟(jì)核算概念和統(tǒng)籌規(guī)劃概念在考核過(guò)程中，對(duì)后勤服務(wù)社會(huì)化后的經(jīng)濟(jì)成本核算也是一個(gè)應(yīng)當(dāng)關(guān)注的問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)成本低當(dāng)然對(duì)醫(yī)院和政府有利，但是低過(guò)了一定的底限也會(huì)對(duì)服務(wù)質(zhì)量造成影響。所以成本的核算有利于將服務(wù)成本控制在適度的范圍，使物業(yè)管理公司提供最優(yōu)性價(jià)比的服務(wù)。物業(yè)管理公司對(duì)醫(yī)院的服務(wù)是否統(tǒng)籌規(guī)劃，這直接關(guān)系到服務(wù)的效率。因此，在考核中了解他們是如何統(tǒng)籌規(guī)劃整個(gè)服務(wù)流程是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容。小結(jié)：醫(yī)院后勤社會(huì)化是一個(gè)系統(tǒng)工程，我們要在工作中探索更加適合自己醫(yī)院實(shí)際的后勤社會(huì)化的方法。需要注意的是：不能忽略技術(shù)發(fā)展對(duì)相應(yīng)的管理方式所產(chǎn)生的新的要求，一味強(qiáng)調(diào)醫(yī)院的客觀實(shí)際，堅(jiān)持完全按照醫(yī)院目前的運(yùn)作模式，只是在其中植入后勤社會(huì)化的元素。這樣做無(wú)法從根本上解決提高醫(yī)院管理運(yùn)行效率的目標(biāo)。管理者在實(shí)行后勤社會(huì)化的初期，對(duì)服務(wù)提供者必須進(jìn)行詳細(xì)考察，特別是與其一線員工進(jìn)行直接接觸，觀察其工作的熟練程度、服務(wù)態(tài)度、服務(wù)技能與技巧等。另外，與該公司現(xiàn)有的客戶進(jìn)行交流也是很有效的。這一過(guò)程的目的不是要揭對(duì)方的短，而是為了了解其企業(yè)文化、服務(wù)特點(diǎn)、管理技能等，從而對(duì)今后的監(jiān)督和管理進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整提供相關(guān)信息。只有這樣，才能把對(duì)后勤社會(huì)化的監(jiān)督與管理工作落到實(shí)處，才能真正達(dá)到后勤社會(huì)化的目的：即不僅低成本，而且更加積極地創(chuàng)造價(jià)值，實(shí)現(xiàn)在節(jié)流基礎(chǔ)上的開(kāi)源之舉。（見(jiàn)后頁(yè)附表）附表：實(shí)行后勤社會(huì)化管理前后情況對(duì)照表項(xiàng)目名稱管理前情況管理后情況2002年12月管理后情況2005年12月總占地面積實(shí)際建筑面積干部職工總數(shù)開(kāi)放病床后勤工作人員服務(wù)項(xiàng)目管理覆蓋面積人均費(fèi)用開(kāi)支服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)病人、職工、干部綜合滿意度2799平方米2648平方米138人30張9人專職3項(xiàng),兼職2項(xiàng)294平方米/人2294元/月不含材料、洗劑、工具等費(fèi)用）無(wú)不高6100平方米12300平方米200余人今年實(shí)開(kāi)放:76張;354平方米/人1842元/月（包300元以下各種材料）有高6100平方米13514平方米264人今年實(shí)開(kāi)放:85張;288平方米/人1659元/月（包300元以下各種材料）有高第34卷第2期電網(wǎng)技術(shù)Vol.34No.22021年2月PowerSystemTechnologyFeb.2021文章編號(hào):1000-3673(202102-0125-04中圖分類號(hào):TM614文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A學(xué)科代碼:480·6040考慮電纜故障時(shí)海上風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案的經(jīng)濟(jì)性比較與分析王建東1,李國(guó)杰2(1.甘肅省電力公司,甘肅省蘭州市730050;2.電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系,北京市海淀區(qū)100084EconomicStudyonSwitchgearConfigurationinElectricalSystemsofOffshoreWindFarmsWithCableOutageWANGJian-dong1,LIGuo-jie2(1.GansuElectricPowerCompany,Lanzhou730050,GansuProvince,China;2.StateKeyLabofControlandSimulationofPowerSystemsandGenerationEquipments(Dept.ofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100084,ChinaABSTRACT:Alongwiththerapiddevelopmentofoffshorewindfarms,theinternalelectricsystemofthemhascausedwidepublicconcern.Inthispapertheeconomyofswitchgearconfigurationforoffshorewindfarmsisresearchedandbasedontraditionalswitchgearconfigurationtheswitchgearcompleteconfigurationandtheswitchgearpartialconfigurationareputforwardrespectively;afterthecomprehensiveconsiderationoftwofactors,i.e.,thecostofinvestmentandthefaultopportunitycostduetothefaultofsubmarinecable,thetotalcostsofabove-mentionedthreeswitchgearconfigurationareassessed,andthesensitivityanalysisonsuchfactorsimpactingtotalcostasthepriceofswitchgear,cablefailurerateandmaintenancetimeoffailureisperformed.Analysisresultsshowthatconsideringtheeconomy,theswitchgearpartialconfigurationisthebestoneinthethreeswitchgearconfigurations.KEYWORDS:offshorewindfarms;internalelectricalsystems;switchgearconfigurations;economy摘要:隨著海上風(fēng)電的迅速發(fā)展,海上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)受到廣泛關(guān)注。針對(duì)目前較常用的放射形布局,從開(kāi)關(guān)配置的角度對(duì)其經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究,在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案基礎(chǔ)上提出了開(kāi)關(guān)完全配置方案和開(kāi)關(guān)部分配置方案,并在綜合考慮了投資成本和由于海底電纜故障引起的故障機(jī)會(huì)成本2個(gè)因素后,對(duì)上述3種開(kāi)關(guān)配置方案的總成本進(jìn)行評(píng)估,對(duì)影響總成本的開(kāi)關(guān)設(shè)備價(jià)格、電纜故障率和故障維修時(shí)間等進(jìn)行了靈敏度分析。分析結(jié)果表明,從經(jīng)濟(jì)性角度考慮,開(kāi)關(guān)部分配置方案是3種開(kāi)關(guān)配置方案中的最優(yōu)選擇。關(guān)鍵詞:海上風(fēng)電場(chǎng);內(nèi)部電氣系統(tǒng);開(kāi)關(guān)配置方案;經(jīng)濟(jì)性0引言隨著全球風(fēng)電的迅速發(fā)展,丹麥和德國(guó)等國(guó)家的陸上風(fēng)電開(kāi)發(fā)已漸趨飽和,而資源豐富的海上風(fēng)能絕大部分還處于未開(kāi)發(fā)狀態(tài)。離岸10km的海上風(fēng)速通常比沿岸陸上風(fēng)速高25%左右[1],且具有穩(wěn)定的主導(dǎo)風(fēng)向。海上風(fēng)電不受土地限制,視覺(jué)及噪音的影響小,可大規(guī)模開(kāi)發(fā)。因此,許多沿海國(guó)家已將海上風(fēng)電作為新的發(fā)展方向,歐洲海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)已取得了令人矚目的成果[1-3]。我國(guó)地域遼闊,海岸線長(zhǎng),風(fēng)能資源十分豐富,海上可開(kāi)發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量有750GW。隨著上海東海大橋100MW海上風(fēng)電示范項(xiàng)目的開(kāi)展,海上風(fēng)電在我國(guó)已拉開(kāi)序幕[4]。目前,海上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電氣系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)分為放射形、環(huán)形和星形3種形式[5-7],其中放射形布局因投資成本最低[8]而成為正在運(yùn)行的海上風(fēng)電場(chǎng)中用得最多的內(nèi)部電氣系統(tǒng)布局[5,9-10]。放射形布局的海上風(fēng)場(chǎng)內(nèi)部電氣系統(tǒng)通常采用變壓器接口處每根中壓電纜配置一個(gè)開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì),這種配置方案開(kāi)關(guān)數(shù)少,投資成本低[11]。然而,一旦中壓電纜發(fā)生故障引起開(kāi)關(guān)跳閘,該條電纜將沒(méi)有風(fēng)電功率輸出,這將帶來(lái)很大的損失。本文將在傳統(tǒng)的放射形布局開(kāi)關(guān)配置方案基礎(chǔ)上提出開(kāi)關(guān)完全配置方案和開(kāi)關(guān)部分配置方案,并通過(guò)比較上述3種開(kāi)關(guān)設(shè)備配置方案的投資成本、故障機(jī)會(huì)成本以及開(kāi)關(guān)設(shè)備成本、電纜故障率、基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50977050,50823001。ProjectSupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(50977050,50823001.126王建東等:考慮電纜故障時(shí)海上風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案的經(jīng)濟(jì)性比較與分析Vol.34No.2故障維修時(shí)間的變動(dòng),進(jìn)一步分析3種開(kāi)關(guān)配置方案的經(jīng)濟(jì)性。1基于放射形布局的開(kāi)關(guān)配置方案本文提出的基于放射形布局的開(kāi)關(guān)配置方案見(jiàn)圖1,圖1對(duì)風(fēng)機(jī)作了簡(jiǎn)化,沒(méi)有畫出每臺(tái)風(fēng)機(jī)的升壓變、開(kāi)關(guān)[11]。圖中:a為同一行相鄰風(fēng)機(jī)的距離;b為相鄰行風(fēng)機(jī)的行間距。(a傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案(c開(kāi)關(guān)部分配置方案圖1基于放射形布局的開(kāi)關(guān)配置方案Fig.1Switchgearconfigurationsbasedonradiallayout基于放射性布局的傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案如圖1(a所示,該方案將一定數(shù)目的風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接在同一條中壓海底電纜上,整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電能通過(guò)若干個(gè)中壓海底電纜輸送到中壓匯流母線上。海底電纜的額定功率須大于所連接風(fēng)機(jī)的最大功率。開(kāi)關(guān)設(shè)備只安裝在中壓電纜接入中壓匯流母線的入口處。該布局的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、投資成本較低;缺點(diǎn)是可靠性不高。如果中壓電纜的某處發(fā)生故障,則整條中壓電纜將被迫切除,與之相連的所有風(fēng)機(jī)將停運(yùn)。本文提出的開(kāi)關(guān)完全配置方案如圖1(b所示。該方案在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案的基礎(chǔ)上,將風(fēng)機(jī)連接的中壓電纜兩側(cè)加裝開(kāi)關(guān)裝置。在該方案中,如果中壓電纜的某處發(fā)生故障,則通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置動(dòng)作,可將故障點(diǎn)后的風(fēng)機(jī)全部切除,而故障點(diǎn)前的風(fēng)機(jī)仍能維持正常運(yùn)行。本文提出的開(kāi)關(guān)部分配置方案如圖1(c所示。該方案在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案的基礎(chǔ)上,在中間2臺(tái)風(fēng)機(jī)的內(nèi)側(cè)中壓電纜上加裝開(kāi)關(guān)裝置。在該方案中,如果中壓電纜的開(kāi)關(guān)裝置之后發(fā)生故障,則通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置動(dòng)作,可全部切除開(kāi)關(guān)裝置之后的風(fēng)機(jī),而開(kāi)關(guān)裝置前的風(fēng)機(jī)仍能維持正常運(yùn)行;如果電纜的開(kāi)關(guān)裝置之前發(fā)生故障,整條電纜都將被迫切除,與之相連的所有風(fēng)機(jī)將停運(yùn)。23種開(kāi)關(guān)配置方案的投資成本評(píng)估根據(jù)丹麥海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本為120~270萬(wàn)歐元/MW,海上風(fēng)電場(chǎng)成本構(gòu)成如圖2所示[1]。海底基建、中壓海底電纜、海上變電站和輸電通道是導(dǎo)致投資成本大大增加的主要原因。文獻(xiàn)[8]對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電氣系統(tǒng)不同布局設(shè)計(jì)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對(duì)比,本文在成本較低的放射形布局設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,對(duì)3種不同的開(kāi)關(guān)配置方案進(jìn)行投資成本評(píng)估。49%風(fēng)機(jī)成本;海上變電站的輸電通道成本;中壓海底電纜成本;海底基建成本;項(xiàng)目管理成本;環(huán)境分析成本。圖2海上風(fēng)電場(chǎng)建造成本構(gòu)成Fig.2Constructioncostofoffshorewindfarms投資成本分析如下[2,8]:CBCACLCACA[(]CCCNlθ=+(1SWSASACCN=(2CSCBSWCCC=+(3式中:CCS為總投資;CCB為電纜投資;CSW為開(kāi)關(guān)設(shè)備投資;CCA(θ為每km海底電纜成本,一般與電纜截面積θ成正比;CCL為海底電纜的鋪設(shè)成本;NCA為海底電纜的數(shù)量;lCA為每根電纜的長(zhǎng)度;CSA為每個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備的成本;NSA為所用開(kāi)關(guān)設(shè)備的數(shù)量。33種開(kāi)關(guān)配置方案的故障機(jī)會(huì)成本評(píng)估3種開(kāi)關(guān)設(shè)備配置方案的特點(diǎn)如下:傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案投資小,可靠性低;開(kāi)關(guān)完全配置方案投第34卷第2期電網(wǎng)技術(shù)127資較大,可靠性較高;開(kāi)關(guān)部分配置方案介于上述2種方案之間。因此,需要比較不同開(kāi)關(guān)配置方案經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣。故障機(jī)會(huì)成本的計(jì)算公式如下[8,11]:MTTRRATEEQUALLOST8760tPTEλ=(4LOSTLOSTCEρ=(5式中:ELOST為故障損失的電量;CLOST為故障機(jī)會(huì)成本;ρ為上網(wǎng)電價(jià);λ為風(fēng)電場(chǎng)生命周期內(nèi)的故障次數(shù);tMTTR為平均故障修復(fù)時(shí)間;PRATE為停運(yùn)風(fēng)機(jī)的額定功率;TEQUAL為風(fēng)場(chǎng)年利用小時(shí)數(shù)。4算例參數(shù)與成本評(píng)估結(jié)果4.1算例參數(shù)某海上風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量為240MW,單臺(tái)風(fēng)機(jī)容量為3MW,內(nèi)部電氣系統(tǒng)的電壓等級(jí)為33kV。風(fēng)機(jī)安裝按照8×10排列,即每行8臺(tái)風(fēng)機(jī),一共10行,同一行相鄰風(fēng)機(jī)的距離a為700m,行間距b為100m,如圖1(a所示。4.23種開(kāi)關(guān)配置方案投資成本評(píng)估由式(1~(3可知,投資成本與所用電纜的規(guī)格、長(zhǎng)度、數(shù)量及所用開(kāi)關(guān)設(shè)備的數(shù)量相關(guān)。ABB海底電纜成本的典型值為5000元/(mm2·km;海底電纜的鋪設(shè)成本一般為50~200萬(wàn)元/km,其典型值取100萬(wàn)元/km[5];ABB中壓斷路器的價(jià)格約為10萬(wàn)元/臺(tái)。3種開(kāi)關(guān)配置方案對(duì)應(yīng)的設(shè)備情況見(jiàn)表1。表13種方案的設(shè)備情況Tab.1Equipmentsdataofthreeconfigurations開(kāi)關(guān)配置方案電纜規(guī)格/mm2長(zhǎng)度/km開(kāi)關(guān)數(shù)量傳統(tǒng)配置方案1854910完全配置方案1854980部分配置方案18549203種方案的投資成本見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn),傳統(tǒng)配置方案和部分配置方案的投資成本相差不大,而完全配置方案的投資成本明顯增加。表23種方案的投資成本Tab.2Theinvestmentcostofthreeconfigurations投資成本傳統(tǒng)配置方案完全配置方案部分配置方案電纜成本/(元/kW392392392開(kāi)關(guān)成本/(元/kW4338投資成本/(元/kW3964254004.33種開(kāi)關(guān)配置方案故障機(jī)會(huì)成本評(píng)估由式(4(5可知,故障機(jī)會(huì)成本與生命周期內(nèi)的故障次數(shù)、平均故障修復(fù)時(shí)間、停運(yùn)風(fēng)機(jī)的額定功率、年利用小時(shí)數(shù)和上網(wǎng)電價(jià)相關(guān)。根據(jù)丹麥海上風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),可以得到如下故障機(jī)會(huì)成本[8]:LOSTRATERATE6041.2CPlPλ==(6式中l(wèi)為電纜總長(zhǎng)度。傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案中,停運(yùn)風(fēng)機(jī)的額定功率PRATE=3000×8=24MW。完全開(kāi)關(guān)配置方案的停運(yùn)風(fēng)機(jī)的額定功率8RATE11300013.5MW8NPN==×=∑。部分開(kāi)關(guān)配置方案的停運(yùn)風(fēng)機(jī)的額定功率PRATE=(0.5×8+0.5×4×3000=18MW。根據(jù)式(6對(duì)3種開(kāi)關(guān)配置方案故障機(jī)會(huì)成本進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果如表3所示,表中總成本為表2中的投資成本與表3中的故障機(jī)會(huì)成本之和。由表3可知,完全配置和部分配置方案的故障機(jī)會(huì)成本比傳統(tǒng)配置方案的有所降低。表33種方案的故障機(jī)會(huì)成本和總成本Tab.3Thefailureopportunitycostandthetotalcostofthreeconfigurations成本傳統(tǒng)配置方案完全配置方案部分配置方案故障機(jī)會(huì)成本/(元/kW603445總成本/(元/kW45645944553種開(kāi)關(guān)配置方案成本的靈敏度分析5.1開(kāi)關(guān)設(shè)備成本變動(dòng)對(duì)總成本的影響3種方案投資成本的差異主要由開(kāi)關(guān)設(shè)備的投資成本不同造成。在海上安裝斷路器有難度,因此海上斷路器的價(jià)格可能大大高于目前陸上的市場(chǎng)價(jià)格,而隨著海上風(fēng)電場(chǎng)的增多,斷路器生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；蛧?guó)產(chǎn)化必將提高,因此價(jià)格可能有所回落。假定斷路器價(jià)格范圍為5~20萬(wàn)元,上述算例中的總成本變化如圖3所示。500460420400480440開(kāi)關(guān)設(shè)備成本/(萬(wàn)元/臺(tái)總成本/(元/kW圖3開(kāi)關(guān)設(shè)備成本變動(dòng)對(duì)總成本的影響Fig.3Impactofvariedswitchgearcostonthetotalcost由圖3可知,3種方案的經(jīng)濟(jì)性與開(kāi)關(guān)設(shè)備成本關(guān)系密切:在開(kāi)關(guān)設(shè)備成本變動(dòng)的范圍內(nèi),部分配置方案的經(jīng)濟(jì)性始終最優(yōu);當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備成本大于8萬(wàn)元/臺(tái)時(shí),傳統(tǒng)配置方案的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于完全配置方案。5.2故障率和故障修復(fù)時(shí)間變動(dòng)對(duì)總成本的影響電纜故障率和故障維修時(shí)間對(duì)總成本影響較128王建東等:考慮電纜故障時(shí)海上風(fēng)電場(chǎng)電氣系統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案的經(jīng)濟(jì)性比較與分析Vol.34No.2大,假定海底電纜故障率為0.1~0.3次/(105m·a[10-11],停機(jī)時(shí)間為1~6個(gè)月[12],上述算例中的總成本變化分別如圖4和5所示。由圖4可知:在電纜故障率變動(dòng)范圍內(nèi),開(kāi)關(guān)部分配置和完全配置方案都優(yōu)于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)配置方案;當(dāng)電纜故障率小于0.24次/(105m·a時(shí),部分配置方案比完全配置方案更經(jīng)濟(jì);當(dāng)電纜故障率大于0.24次/(105m·a時(shí),完全配置方案的總成本比部分配置方案的略低。由圖5可知,當(dāng)電纜故障維修時(shí)間大于2個(gè)月時(shí),部分開(kāi)關(guān)配置方案經(jīng)濟(jì)性最好;當(dāng)電纜故障維修時(shí)間小于2個(gè)月時(shí),傳統(tǒng)配置方案的總成本比部分配置方案的略低。600400500故障率/[次/(105m?a]總成本/(元/kW圖4電纜故障率變動(dòng)對(duì)總成本的影響Fig.4Impactofvariedfailurerateofcablesonthetotalcost月數(shù)總成本/(元/kW540500460420圖5電纜故障維修時(shí)間變動(dòng)對(duì)總成本的影響Fig.5Impactofvariedmaintenancetimetorepairofcablesonthetotalcost6結(jié)論1在典型參數(shù)下,開(kāi)關(guān)部分配置方案的經(jīng)濟(jì)性最好,開(kāi)關(guān)傳統(tǒng)配置方案的經(jīng)濟(jì)性次之,開(kāi)關(guān)完全配置方案的經(jīng)濟(jì)性最差。2在開(kāi)關(guān)成本、電纜故障率及故障維修時(shí)間等要素的變動(dòng)范圍內(nèi),與開(kāi)關(guān)傳統(tǒng)配置方案和完全配置方案相比,開(kāi)關(guān)部分配置方案的經(jīng)濟(jì)性更好或者相差不大。3從經(jīng)濟(jì)性角度看,開(kāi)關(guān)部分配置方案是3種開(kāi)關(guān)配置方案中的最優(yōu)選擇。參考文獻(xiàn)[1]LemmingJK,MorthorstPE,ClausenNE.Offshorewindpowerexperiences,potentialandkeyissuesfordeployment[C].IEAWorkshoponOffshoreWindPower;Experiences,Potentials&KeyIssuesforDeployment,Berlin,Germany,2007.[2]MorthorstPE.Economicsofoffshorewindpower[C].IEAWorkshoponOffshoreWindPower;Experiences,Potentials&KeyIssuesforDeployment,Berlin,Germany,2007.[3]黃東風(fēng).歐洲海上風(fēng)電的發(fā)展[J].能源工程,2021(2:24-27.HuangDongfeng.Thesurveyofoff-shorewindpowerdevelopmentinEurope[J].EnergyEngineering,2021(2:24-27(inChinese.[4]陳炳森,胡華麗.我國(guó)風(fēng)電發(fā)展概況及展望[J].電網(wǎng)技術(shù),2021,32(2:272-275.ChenBingsen,HuHuali.GeneralsituationandprospectofwindpowerinChina[J].PowerSystemTechnology,2021,32(2:272-275(inChinese.[5]QuinonezVG,AultGW,AnayaLO,etal.Electricalcollectorsystemoptionsforlargeoffshorewindfarms[J].IETRenewablePowerGeneration,2007,1(2:107-114.[6]AultGW,GairS,McDonaldJR.Electricalsystemdesignsfortheproposed1GWbeatriceoffshorewindfarm[C].FifthInternationalWorkshoponLarge-ScaleIntegrationofWindPowerandTransmissionNetworksforOffshoreWindFarms,Glasgow,Scotland,2005.[7]MorganCA,SnodinHM,ScottNC.Offshorewindeconomiesofscale,engineeringresourceandloadfactors[R].GarradHassan&PartnersReport,2003.[8]王建東,李國(guó)杰.海上風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電氣系統(tǒng)布局經(jīng)濟(jì)性對(duì)比[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2021,33(11:99-103.WangJiandong,LiGuojie.Economiccomparisonofdifferentcollectornetworksinternalelectricalsystemlayoutsfromoffshorewindfarms[J].PowerSystemTechnology,2021,33(11:99-103(inChinese.[9]GardnerP,CraigLM,SmithGJ.Electricalsystemsforoffshorewindfarms[R].GarradHassan&PartnersReport,2000.[10]HopewellPD,Castro-SayasF,BaileyDI.Optimizingthedesignofoffshorewindfarmcollectionnetworks[C].UniversitiesPowerEngineeringConference,Manchester,2006.[11]ScutariuM.Techno-economicaloptioneeringofoffshorewindfarmselectricalsystems[J].IEEEonPowerTechnology,2007,1(5:2195-2200.[12]RibrantJ,MargaretaB.SurveyoffailuresinwindpowersystemswithfocusonSwedishwindpowerplantsduring1997—2005[J].IEEETransonEnergyConversion,2007,22(1:167-173.收稿日期:2021-12-07。作者簡(jiǎn)介:王建東(1983—,男,工程師,研究方向?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電;李國(guó)杰(1965—,男,副教授,從事電力系統(tǒng)分析與控制、新能源及電能質(zhì)量的研究工作,王建東(責(zé)任編輯杜寧時(shí)、光控開(kāi)關(guān)圖片型號(hào)簡(jiǎn)介NKG1時(shí)控開(kāi)關(guān)以時(shí)間為控制單元的控制元件，能根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉各種用電設(shè)備的電源?？刂茖?duì)象可以是路燈、霓虹燈、廣告招牌燈、生產(chǎn)設(shè)備、廣播電視設(shè)備等一切需要定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的電路設(shè)備和家用電器。KG10D系列時(shí)控開(kāi)關(guān)能根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉各種用電設(shè)備的電源?？刂茖?duì)象可以是路燈、霓虹燈、廣告招牌燈、生產(chǎn)設(shè)備、廣播電視設(shè)備等一切需要定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的電路設(shè)備和家用電器。KG10M時(shí)控開(kāi)關(guān)能根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉各種用電設(shè)備的電源?？刂茖?duì)象可以是路燈、霓虹燈、廣告招牌燈、生產(chǎn)設(shè)備、廣播電視設(shè)備等一切需要定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的電路設(shè)備和家用電器。KG316T時(shí)控開(kāi)關(guān)根據(jù)用戶設(shè)定的時(shí)間，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉各種用電設(shè)備的電源?？刂茖?duì)象可以是路燈、霓虹燈、廣告招牌燈、生產(chǎn)設(shè)備、廣播電視設(shè)備等一切需要定時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉的電路設(shè)備和家用電器。DJ1系列電流時(shí)間轉(zhuǎn)換裝置主要用于交流頻率50Hz，額定控制電源電壓380V以下的電力系統(tǒng)中作低壓，控制電動(dòng)機(jī)功率在350kW以下的自耦減壓起動(dòng)控制柜中，作自動(dòng)變壓器的保護(hù)之用。GUK系列路燈光控控制器根據(jù)自然光的變化自動(dòng)控制路燈、航標(biāo)燈、廣告燈等設(shè)備的開(kāi)啟或關(guān)閉。在選用接近開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)的內(nèi)在要求接近開(kāi)關(guān)的選用

為保證所選的接近開(kāi)關(guān)準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)檢測(cè)功能，達(dá)到“開(kāi)關(guān)”目的，就應(yīng)該充分考慮它的基本功用、技術(shù)參數(shù)、使用要求等諸多因素。下面就接近開(kāi)關(guān)在選用時(shí)需要注意的幾個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明。

1接近開(kāi)關(guān)的選型

目前，接近開(kāi)關(guān)的種類很多，在選用時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)的內(nèi)在要求。通常工作電壓很容易滿足，而負(fù)載電流卻容易被人們忽視。負(fù)載的形式多種多樣，有直流，有交流，并且電阻也有大有小，倘若負(fù)載和接近開(kāi)關(guān)的輸出類型不匹配，很容易損壞接近開(kāi)關(guān)。例如，選用一種接近開(kāi)關(guān)來(lái)控制繼電器。該接近開(kāi)關(guān)所用的電源電壓為AC220V，電流為200mA，繼電器的線圈電壓也為AC220V，正常工作時(shí)功率為12V、A，啟動(dòng)時(shí)功率為75V·A。若僅考慮正常工作時(shí)的情況，似乎沒(méi)什么問(wèn)題。但我們深人分析就會(huì)看到繼電器在啟動(dòng)時(shí)線圈電流是非常大的，已經(jīng)超出了200mA,若通斷頻率很高的話，勢(shì)必會(huì)縮短接近開(kāi)關(guān)的使用壽命或直接損壞開(kāi)關(guān)元件。這種情況下最好選用輸出電流更大的接近開(kāi)關(guān)來(lái)使用。

2接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)的物料類型不同的接近開(kāi)關(guān)所能識(shí)別的物體材質(zhì)是有區(qū)別的，下面就常用的接近開(kāi)關(guān)所識(shí)別的物體進(jìn)行說(shuō)明，以便進(jìn)行正確地選擇。

2.1電感式接近開(kāi)關(guān)

電感式接近開(kāi)關(guān)由干利用了金屬導(dǎo)體靠近磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的渦流效應(yīng)來(lái)工作，所以這種接近開(kāi)關(guān)所檢測(cè)的物體必須是金屬導(dǎo)體。

2.2電容式接近開(kāi)關(guān)

電容式接近開(kāi)關(guān)的測(cè)量頭是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開(kāi)關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測(cè)量中通常是接地或與設(shè)備相連。當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，無(wú)論是否為導(dǎo)體，由于它的接近總會(huì)使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(fā)生變化，使得和測(cè)量頭相連的電路狀態(tài)也發(fā)生變化，由此可控制開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)。可見(jiàn)，電容式接近開(kāi)關(guān)所檢測(cè)的物體并不限于金屬導(dǎo)體，也可以是絕緣的塑料、玻璃、液體或其它任何材質(zhì)的物體。這也是電容式接近開(kāi)關(guān)比電感式接近開(kāi)關(guān)應(yīng)用廣泛的主要原因。

2.3霍爾接近開(kāi)關(guān)

霍爾接近開(kāi)關(guān)是磁性接近開(kāi)關(guān)的一種，具有無(wú)觸點(diǎn)、功耗低、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn)，由于它利用霍爾效應(yīng)工作，屬于磁電轉(zhuǎn)換元件，故只能用于磁性物質(zhì)的檢測(cè)。

2.4光電開(kāi)關(guān)

利用光電效應(yīng)做成的開(kāi)關(guān)叫光電開(kāi)關(guān)。它是將發(fā)光器件與光電器件按一定方向裝在同一個(gè)檢測(cè)頭內(nèi)，當(dāng)有反光面（被檢MlJ物體）接近時(shí)，光電器件接收到反射光后便有信號(hào)輸出，由此便可“感知”物體的接近。由此可見(jiàn)，光電開(kāi)關(guān)也可用于任何材質(zhì)物體的檢測(cè)。但對(duì)于同種材料、不同顏色的物體來(lái)說(shuō)，光電接近開(kāi)關(guān)對(duì)它們的敏感程度是不一樣的。比如漫射型光電接近開(kāi)關(guān)對(duì)紅色物體就比對(duì)表面吸收光的黑色物體敏感得多。

3接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離接近開(kāi)關(guān)的動(dòng)作距離是指被檢測(cè)物體按一定方式移動(dòng)時(shí)，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)所測(cè)得的從基準(zhǔn)位置（接近開(kāi)關(guān)的感應(yīng)表面）到檢測(cè)面的空間距離。額定動(dòng)作距離是指接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作距離的標(biāo)稱值。確定接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)距離時(shí)應(yīng)考慮接近開(kāi)關(guān)的安裝位置、被檢測(cè)物體的大小和材質(zhì)。同一種接近開(kāi)關(guān)在檢測(cè)不同材料的物體時(shí)，其動(dòng)作距離是不一樣的。例如，對(duì)霍爾接近開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，其動(dòng)作距離受被檢測(cè)體磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響就很大，被測(cè)物體的磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，霍爾開(kāi)關(guān)就越容易動(dòng)作。對(duì)電容式接近開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，介電常數(shù)越大的物體，就越容易達(dá)到它的標(biāo)稱動(dòng)作距離。需要說(shuō)明的是，電容式接近開(kāi)關(guān)在檢測(cè)較低介電常數(shù)的物體時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)上的電位器來(lái)調(diào)整動(dòng)作距離，以增加感應(yīng)靈敏度。通常，接近開(kāi)關(guān)實(shí)際工作時(shí)的距離設(shè)定為額定動(dòng)作距離的07一0.8。4接近開(kāi)關(guān)的輸出形式接近開(kāi)關(guān)有不同的輸出形式，常見(jiàn)的有NPN型、PNP型。而NPN型和PNP型中又有二線、三線、四線等幾種類型。在使用時(shí)一定要注意各自不同的接線方法。此外，很多接近開(kāi)關(guān)還有常開(kāi)和常閉之分。所謂常開(kāi)型指的是當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)物體時(shí)，由于接近開(kāi)關(guān)內(nèi)部的晶體管截止而使接近開(kāi)關(guān)所連接的負(fù)載不能工作，只有檢測(cè)到物體時(shí)晶體管導(dǎo)通，負(fù)載才得電工作。常閉型剛好與之相反。無(wú)論是哪－種，都可以用作檢測(cè)控制，只是在系統(tǒng)中應(yīng)注意其何時(shí)發(fā)生動(dòng)作。例如當(dāng)接近開(kāi)關(guān)的輸出信號(hào)要作為PLC的輸人時(shí)，在編制程序時(shí)就應(yīng)當(dāng)注意兩者的區(qū)別，以免負(fù)載發(fā)生誤動(dòng)作。

5接近開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率接近開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率是指在1秒的時(shí)間間隔內(nèi)，允許接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作的循環(huán)次數(shù)。不同的接近開(kāi)關(guān)響應(yīng)頻率有很大的差別，即使是同一種接近開(kāi)關(guān)，所使用的工作電壓類型不同而響應(yīng)頻率也會(huì)有所區(qū)別。例如，Js30型電容式接近開(kāi)關(guān)直流(DC10-30V）二線／三線輸出形式的響應(yīng)頻率為3oHz，而交流（ACZo一25OV)二線輸出類型的響應(yīng)頻率只能達(dá)到10Hz;LB系列的電感式接近開(kāi)關(guān)直流（DC10-3OV）三線型的其響應(yīng)頻率就可達(dá)到1000Hz?？梢?jiàn)，選擇接近開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)充分考慮接近開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率大小，尤其是當(dāng)檢測(cè)移動(dòng)速度較快的物體時(shí)，如果所用接近開(kāi)關(guān)的響應(yīng)頻率過(guò)小，就可能會(huì)檢測(cè)不到物體的存在。

6接近開(kāi)關(guān)的使用環(huán)境要想使接近開(kāi)關(guān)安全可靠地工作，必須注意使用時(shí)的環(huán)境要求。應(yīng)盡量避免耐腐蝕性差的接近開(kāi)關(guān)在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的環(huán)境下使用。倘若在煤礦、水泥廠等有可能產(chǎn)生爆炸的場(chǎng)所，則應(yīng)該選擇防爆型的接近開(kāi)關(guān)。對(duì)于受潮濕、灰塵、污染等因素影響比較大的接近開(kāi)關(guān)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)。一臺(tái)上下料機(jī)械手上的一個(gè)TURCKNPN接近開(kāi)關(guān)損壞，該接近開(kāi)關(guān)信號(hào)端連接在PLC的輸入端子。由于備件沒(méi)有NPN型號(hào)的接近開(kāi)關(guān)，只有同參數(shù)的PNP接近開(kāi)關(guān)，型號(hào)為：BI10一M30一AP6X，接線圖見(jiàn)圖1。

如果將該接近開(kāi)關(guān)接入到PLC的輸入端子，輸入信號(hào)檢測(cè)不正確。我們通過(guò)在接近開(kāi)關(guān)信號(hào)端和供電負(fù)極之間接一個(gè)電阻，避免了信號(hào)端處于懸空狀態(tài)，即不是低電平就是高電平狀態(tài)，接線圖見(jiàn)圖2。

該電阻理論上要求阻值越小越好，但是阻值太小則會(huì)對(duì)電源造成過(guò)大負(fù)擔(dān)，另外阻值太小其功率要求也越高，所以我們選用了阻值為2．2kf／，功率為0．5W的金屬膜電阻。

通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，信號(hào)穩(wěn)定。電源還是交流電源，是2線式還是3線式，是NPN型還是PNP型，是接通型還是分?jǐn)嘈偷?。只有在反輸人、被輸人兩方面的情況都搞清楚，才能確定接近開(kāi)關(guān)的類型并決定電路的接法。

下面以直流3線式為例介紹幾種接法。

(I)P日二與接近開(kāi)關(guān)連接之一此例Pu二內(nèi)部有負(fù)載電阻Rl和限流電阻RZ，并提供＋24V電源。因此選用集電極開(kāi)路輸出、NPN型、接通（常開(kāi)）型接近開(kāi)關(guān)。見(jiàn)圖1。接近開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出晶體管V功截止，“輸出”端為高電平。P日二輸人單元中光禍器的發(fā)光二極管不導(dǎo)通，光藕器輸出“0'’電平，比D燈不亮。接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，們習(xí)飽和導(dǎo)通，“輸出”端為低電平。Pu二內(nèi)光藕器中發(fā)光二極管導(dǎo)通，光禍器輸出“I”電平，比D燈點(diǎn)亮。

這種輸人單元內(nèi)部Rl、RZ的值都已按24V電源設(shè)計(jì)好，接上接近開(kāi)關(guān)就能滿足電參數(shù)要求。因此可以直接連接，十分方便。

(2)P日二與接近開(kāi)關(guān)連接之二此例中PI兀不提供電源。接近開(kāi)關(guān)要用外接電源。因?yàn)橛玫氖羌姌O開(kāi)路

輸出型電路，而PLC輸人單元又不提供負(fù)載電阻，接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出管v功沒(méi)有通路不會(huì)飽和導(dǎo)通，所以要在外部加接一個(gè)負(fù)載電阻幾，一般都取4.7ko到十幾千歐之間。

見(jiàn)圖2。

一般情況下，如電源電壓取值正確，P瓏內(nèi)部的輸人電阻凡會(huì)使輸人電流限定在參數(shù)規(guī)定范圍內(nèi)。如不符合要求，可調(diào)整電源電壓或在“OLJT”和..IN”之間串入電阻進(jìn)行調(diào)整。(3)PI工與接近開(kāi)關(guān)連接之三此例中P比輸入用的是交流輸人單元，規(guī)定輸入電源電壓為200一240V、AC、50／團(tuán)Hz，輸入電流1加認(rèn)（200VAC時(shí)）。因此可以用交流2線式接近開(kāi)關(guān)，外接220V市電。見(jiàn)圖3c此例中PLC輸入單元內(nèi)光藕器和比D中都用2個(gè)反向并聯(lián)的發(fā)光二極管，所以可以使用交流電源。接近開(kāi)關(guān)用的是接通（常開(kāi)）型。接近開(kāi)關(guān)未檢測(cè)到金屬時(shí)，輸出晶閘管處于阻斷狀態(tài)，相當(dāng)于接點(diǎn)處于分?jǐn)酄顟B(tài)。但整流橋仍有很小電流維持內(nèi)部電路工作。P日二的輸人單元因得不到需要的電流值，光藕器和比D中發(fā)光二極管都不亮，光禍器輸出“0＂電平，LED燈不亮。當(dāng)接近開(kāi)關(guān)檢測(cè)到金屬時(shí)，輸出晶閘管導(dǎo)通，相當(dāng)于接點(diǎn)閉合，于是刊尤的光藕和比D中發(fā)光二極管導(dǎo)通，光藕器有“l(fā)"電平輸出，比D燈點(diǎn)亮。這種機(jī)型的直流輸二極管，沒(méi)有交流藕合電容CI。所以在連接輸人元件時(shí)，正負(fù)極性可以任意連接，比較方便。

(4）工控計(jì)算機(jī)與接近開(kāi)關(guān)的連接此例中工控計(jì)算機(jī)為IBM代一XT刃AT兼容機(jī)。圖4右側(cè)為其PI一32L輸入模板。左側(cè)是直流3線式、NP州型、集電極開(kāi)路輸出的接近開(kāi)關(guān)。需外接24V優(yōu)電源，輸人電流約l加IA。

PI一32L箱入模板

為了對(duì)付干擾，接近開(kāi)關(guān)內(nèi)部已采取了多種保護(hù)措施，如反極性保護(hù)、抗短路過(guò)載保護(hù)、抗浪涌電流保護(hù)等。但由于受到體積和成本的限制，保護(hù)性能和容量都是有限的。體積大的接近開(kāi)關(guān)保護(hù)功能和性能較為完善，而體積小的保護(hù)功能和性能就少些、差些，有的甚至還沒(méi)有保護(hù)功能。

壓管或現(xiàn)場(chǎng)有較大浪涌干擾，可以在接近開(kāi)關(guān)外部的“輸出”和“地”兩端再并聯(lián)一個(gè)40V以上、lA以上的穩(wěn)壓管，見(jiàn)圖6。也可以采用并聯(lián)壓敏電阻或反向并聯(lián)單向瞬態(tài)電壓抑制二極管（WS）的方法二接近開(kāi)關(guān)

為此，用戶在使用接近開(kāi)關(guān)前應(yīng)該先審視安裝現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)干擾源。首先是盡量避免在有較強(qiáng)干擾源的場(chǎng)合使用，其次是一定要按照說(shuō)明書中規(guī)定的要求進(jìn)行安裝。如接近開(kāi)關(guān)的電源線、信號(hào)線必須和高壓線、動(dòng)力線分開(kāi)，加屏蔽和可靠地接地

接近開(kāi)關(guān)等。下面介紹幾種接近開(kāi)關(guān)的保護(hù)

接近開(kāi)關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出管們習(xí)截止，工控計(jì)算機(jī)輸人模板中光藕器不工作，LED燈不亮。接近開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，們習(xí)飽和導(dǎo)通，輸人模板中光藕器發(fā)光二極管導(dǎo)通，光電二極管也導(dǎo)通，光藕器輸出經(jīng)反相器后輸出“l(fā)”電平，同時(shí)LED燈點(diǎn)亮。低成本的光電接近開(kāi)關(guān)電路原理圖如圖1所示，圖1中的元件參數(shù)見(jiàn)附表。由555構(gòu)成多諧振蕩器，從③腳輸出38kHz的方波信號(hào)。經(jīng)vT1驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管VD2向外發(fā)射頻率為38kI-Iz紅外調(diào)制信號(hào)。之所以選用38kHz的紅外調(diào)制信號(hào)，是由于選用的紅外接收頭u1的頻率響應(yīng)為38kI-Iz(U1型號(hào)AT138B的“38”表示響應(yīng)頻率大小，其外觀和引腳如圖1右方所示)。當(dāng)有障礙物靠近時(shí)，紅外線反射回來(lái)被u1所接收，當(dāng)接收到的紅外信號(hào)足夠強(qiáng)時(shí)輸出(OUT)為低電平，否則為高電平。如果用5、，供電，輸出(OUT)為T幾電平可直接與微處理器相接。多諧振蕩器的振蕩頻率計(jì)算公式為：t1=0.7(R1+R2)×C1；t2=O.7(R3+R4)×C1；f=1／(tl+t2)。調(diào)試時(shí)使輸出波形的占空比盡量為1：1，筆者經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只要占空比偏離1：1不太多則無(wú)所謂，但頻率不要偏離38kHz太多，否則探測(cè)精度會(huì)下降，頻率偏離太大時(shí)則U1根本沒(méi)有相應(yīng)。進(jìn)過(guò)計(jì)算在R1、R3為1k時(shí)R2、R4調(diào)到880左右（實(shí)際有所偏差）。

紅外發(fā)射管的發(fā)射功率可通過(guò)改變R5的阻值進(jìn)行調(diào)節(jié)，發(fā)射管的發(fā)射電流大小決定了探測(cè)距離的大小。如果不需調(diào)節(jié)探測(cè)距離的大小，R5,R6可用一固定阻值的電阻代替。紅外接近開(kāi)關(guān)制作的關(guān)鍵并不在于電路，而是在結(jié)構(gòu)上，特別是u1和VD2的位置不能隨便放置。筆者把該紅外接近開(kāi)關(guān)做成探頭狀，把整個(gè)電路板安裝在一根塑料管內(nèi)，并引出三根導(dǎo)線：電源、地、輸出(OUT)。U1、VD2放置在塑料管的前端，并用不透光的塑料片把U1、VD2隔開(kāi)，為了防止VD2向旁邊漏射出紅外線可用黑色電膠布在VD2的周圍繞一兩圈，只讓紅外線從VD2的前方發(fā)出(電路板、隔光塑料片、U1、VD2可用硅膠進(jìn)行固定)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。注意：不要忘了在VD2的周圍用黑色絕緣膠布繞一兩圈，只讓紅外線從VD2的前方射出，否則VD2從旁邊漏射出紅外線將直接到達(dá)u1，輸出端(OUT)總為低電平，如圖3