冶金业电磁凝固研究论文[大全]

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第一篇:冶金业电磁凝固研究论文[大全]

1引言

在材料科学领域里,控制材料的凝固过程是提高传统工程材料和铸件性能以及开发新材料的重要途径。近几十年来,人们在利用各种手段控制凝固过程的研究和生产实践中发现,综合利用电磁场的多种功能对金属的凝固过程进行控制有着明显的优越性。电磁场下的凝固技术是指在液态合金凝固过程中施加以电磁场来控制材料组织和性能的方法。该方法在工业生产和科学研究中有其自身独特的特点,如:细化晶粒、改善偏析、获取单一组织、制备钢铁半固态坯料等,并且该方法具有不改变合金的原有成分、无污染、无接触、设备简单、操作方便等其它细化方法不可代替的优点,所以这一技术一经出现就受到了人们的极大关注,目前已经取得了显著的成果,并已在实际生产中得到广泛应用。如何能进一步拓展电磁凝固技术的应用空间,让这一技术更好的应用与于冶金生产及材料的加工方面,仍然是有待探索与解决的问题。

2材料电磁凝固过程技术简介

电磁场在冶金生产过程中的作用,实质上是通过电磁场与熔融金属液相互感应产生电磁力,作用于金属流体以达到预期目的。目前,把这种研究电磁场与流动之间相互关系的科学,称为电磁流体力学。材料电磁过程是指将磁流体力学与材料加工技术结合起来,将电磁场应用于材料制造和加工过程,从而实现对材料工艺过程的控制及材料组织和性能的改善。

2.1材料电磁凝固过程技术使用的电磁场

材料电磁过程技术使用的电磁场主要有以下几种:①由传统线圈产生的普通强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动:例如,作为电磁制动抑制连铸结晶器内钢液的流动,抑制中间包内钢液的紊流等。②由超导线圈产生的高强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动;控制液体金属的形核、生长等凝固过程,开发新材料。③频率从几赫兹到数十赫兹的交流磁场。交流磁场是材料加工过程中应用最广泛的一种磁场,可以通过磁场频率的选择,将其应用于感应加热、电磁搅拌、电磁加压、电磁传输等工艺过程,是控制液体金属传输的有力手段。④其他特殊磁场。例如,移动磁场、脉冲磁场、变幅磁场等。主要用于高效、节能等新技术工艺的开发。上述各种磁场不仅可以单独使用,还可以几种磁场或磁场和电场共同使用于某一材料加工过程。

2.2电磁场对凝固组织的影响

电磁场主要是通过电磁力对熔融金属液起抑制或搅拌作用。不同的电磁场产生的电磁力大小、形状、方向都不同,对凝固组织的影响也不同。

2.2.1直流磁场对凝固组织的形态的影响

直流磁场产生的直流磁束既可抑制液态金属中的自然对流,也可抑制固液界面处晶核的生长,从而有利于形成柱状晶组织,为发展单晶体提供了有利条件。目前,国际上已有人根据直流磁束抑制钢液流动的作用,应用于连铸浇口处的钢流,从而开发了一种能止喷出流的电闸,防止和降低连铸件内非金属夹杂物的聚集带[1]。国内也有人将直流磁场用于拉制单晶硅的过程及金属成形的控制等方面,尤其是西北工大在这方面做了大量的工作[2][3]。

2.2.2交流磁场对凝固组织形态的影响

交流磁场作用于熔融金属时,则产生定时改变方向和大小的体积力。该力可对正在凝固中的熔融金属实施搅拌,使凝固界面产生结晶的熔解、枝晶的折断与脱开,同时使结晶核移动呈活泼状态,并促使结晶组织等轴晶化。其作用正好与直流磁场作用相反。诸多交流磁场形式中,旋转磁场是其中一种较普遍采用的形式。旋转磁场与液态金属相互作用,对正在结晶的金属液产生强烈的搅拌作用,使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态,凝固模式发生变化,成为一种不平衡结晶。电磁搅拌最早用于考察液态金属流动对有色金属凝固过程和凝固组织的影响。但60年代初,Langen.berg等人[4]报道了交流磁场可显著细化钢锭的凝固晶粒以后,该技术才得到了蓬勃发展和广泛应用。电磁搅拌还可改善铸件的冶金质量,消除宏观偏析[5]。大部分的研究工作,都是对定向凝固过程中采用旋转磁场来实现电磁搅拌的。

3电磁凝固技术在冶金生产中的应用探索

对于材料电磁凝固技术的研究的主要目的在于应用。拓展其在冶金及材料加工方面的应用,让电磁凝固技术更好、更有效地应用于生产,还需要不断地探索与大量的试验研究。

3.1拓宽电磁凝固技术的应用范围

目前,材料电磁凝固技术主要应用于砂型铸造方面,进行材料组织与性能的改变。在特种铸造方面,电磁离心铸造是近年来发展起来的一种新颖的凝固技术,该技术可以改善耐热钢的宏观凝固组织,从而可应用其制造梯度复合材料[6]。特种铸造包含有离心铸造,金属型铸造、压力铸造、低压铸造及熔模铸造等多种铸造方式,能否将电磁技术应用于这些特种铸造生产,以改善铸件的凝固组织与结构,制造出符合要求的相关设备,值得我们探索与思考。其次,对于材料的热加工方法除包含铸造加工外,还包括锻压生产及焊接生产。对于锻压件,可以采用电磁技术控制其成形过程,并且在锻件冷却过程中能否尝试采用电磁技术对其固态组织与性能进行控制;对于焊接件焊接时,由于焊缝金属凝固较快,焊缝的质量难于控制,容易产生应力及变形等缺陷,那么,能否尝试在焊接过程中对焊缝金属施以电磁凝固技术,控制其凝固速度,让焊缝化学成分趋于均匀,从而改善并提高焊缝的质量,也值得我们去研究及考证。

3.2毛坯件的生产方面

对于一些要求有较高性能的机械构件,如最常见的齿轮,轴类零件等,其毛坯件往往是选择锻件、轧制件或挤压件,因为铸造工艺不能满足其力学性能和使用性能的要求。而锻造生产条件差、劳动强度大,对原材料的利用率较低,且生产周期长,锻模的制造成本高,锻件的切削加工性差;轧制件和挤压件的表面质量又难于控制,表面精度低,易产生裂纹等缺陷。若能对这些常用机械构件的毛坯件改用电磁铸造的方式来生产,通过磁场力来控制铸件的凝固过程,获得我们所需要的微观组织与性能,这样,与锻造生产相比,可以改善锻造工人的劳动强度和工作条件,节省成本,提高原材料的利用率,减少其机械切削加工前的热处理工序,提高生产率;与轧制与挤压工序相比,电磁铸造可以控制零件的表面质量,减少表面缺陷,提高力学性能。

3.3毛坯件的选材方面

不同材料的毛坯件,其本身的性能不同。如20钢和45钢,都属于优质碳素结构钢,但是由于含碳量不同,导致其力学性能不同。若均采用轧制的方式制作轴类圆钢毛坯件,45钢的综合力学性能要高于20钢。若将20钢材料以电磁铸造的方式凝固成形来制作圆钢毛坯件,通过晶粒细化,获得中心细小的等轴晶区,且可以辅助安排热处理工序来共同提高其力学性能,从而达到45钢轧制件的综合要求。这样推广开来,不仅可大大节省原材料的成本,而且可改善不同材料的制造及应用范围,拓展材料的利用率。

3.4零件的加工方面

要将经过热加工制得的毛坯件应用于生产,一般均要对其进行切削加工及热处理工序。机械切削加工的主要目的是提高零件的尺寸精度与形位精度,获得符合装配及使用性能要求的零部件。热处理工序是穿插在切削加工工序中,目的是改变零件的力学性能,以满足其加工或使用的需要。任何一种热处理方式均包含加热、保温及冷却三个步骤,不同的金属材料在不同的热处理方式下,其加热温度、保温时间及冷却速度均不相同。若在金属材料热处理工艺中采用电磁技术,观察其对材料固态组织的影响,则可讨论该技术对材料热处理领域的影响程度与可行性。

4材料电磁凝固技术研究方向的探索

对于电磁场在材料凝固过程中的应用,国内外的研究人员已经做出了很多工作,取得了很大进展,但是对电磁场处理影响凝固组织的机理还认识不深,存在很多盲区。这不仅仅是因为电磁场处理是一门错综复杂的交叉领域,而且还因为其研究手段和人们思维的局限性,这些有待于进一步研究和开发。

4.1从铸件材料及凝固方法方面考虑

国内外科研人员对材料电磁过程技术的研究,主要集中在铝合金、低熔点的Pb-Sn合金、Fe-C合金及一些复合材料等方面,在其他一些合金材料的研究还相对欠缺。同时,对于旋转磁场电磁搅拌功能的研究,大部分都集中在钢锭的定向凝固中,对于一些采用同时凝固方法获得的中小型薄壁铸件,电磁凝固技术在这方面的研究和应用还有待深入与提高。

4.2磁场类型及其与电场的交互作用方面

直流磁场及交流磁场对材料凝固过程方面的研究相对比较多,而关于脉冲磁场对材料凝固过程及其凝固组织影响方面的研究工作还有待深入。訾炳涛等人[7]曾采用脉冲磁场对LY12铝合金的凝固组织进行了处理,发现脉冲磁场不仅可以显著细化凝固组织,而且其细化效果要明显比脉冲电流的细化效果好。但对脉冲磁场应用方面有关的新问题、新现象认识还不够多,相信该技术应该有较大的市场前景,可能用于大块非晶和大块金属纳米晶材料的制备[8]。在磁场中通一直流电场,其对材料凝固过程的影响已得到较深入的研究。尤其是直流磁场与直流电场的交互共同作用于金属的凝固过程,使金属细化效果更为显著[9],并且已经广泛应用于生产。但是对于交流电场或脉冲电场与交流磁场或脉冲磁场的交互作用的研究还不多,其交互作用效果对材料凝固组织的影响结果还不明确,这还需要大量的试验研究来证明该方法的可行性与实践性。

4.3电磁搅拌原理的获取方式方面

在金属凝固过程中,施加交流磁场的作用和目的就是对液相产生电磁搅拌,使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态,凝固模式发生变化,成为一种不平衡结晶,从而得到具有优良力学性能的细小晶粒组织。Kobayashi[10]等人曾用在直流磁场中低速旋转模具的办法来实现电磁搅拌过程,并在不锈钢的凝固组织中产生不同比例的等轴晶粒区。那么,对于交流磁场获得的电磁搅拌效果,与在直流磁场作用下通过旋转模具的方式获得的电磁搅拌效果,两者对于凝固组织及机理的影响有什么不同,这方面的研究还不明确,还有待于进一步的研究与证实。

4.4材料电磁铸造时不同的应用参数方面

为了将材料电磁凝固技术更好地应用于铸造生产,得出某种合金电磁铸造的最佳方案,这还需要大量的试验研究及总结,主要包含以下两个方面的内容:其一,对于相同的合金成分,在不同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下,其凝固后的微观组织和力学性能会有何不同;其二,对于不同的合金成分,或是改变同一种合金中合金元素的含量,在相同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下,其凝固后的微观组织和力学性能有何不同。综合各方面的试验数据与结果,从而得出某种合金最佳的电磁凝固方案,包括其合金元素含量的多少、浇注温度的范围、电磁强度的大小及铸型预热温度的取值,以便于更有效地指导及应用于生产。

5结束语

经过几十年国内外研究人员的不懈努力,材料电磁凝固技术已经取得了很大的进展,并且在冶金生产中已得到了广泛地应用。但是,能否拓展材料电磁凝固技术在冶金工业与材料成形加工方面的应用,让其应用于锻压生产、焊接生产及材料的热处理加工工序,这种设想的可执行性和可操作性还需要大量的试验研究与证明。同时,我们还要拓宽材料电磁凝固技术的研究方向,让更多的材料能应用于电磁凝固生产,并且应加大力度研究脉冲磁场及不同磁场与电场的交互作用下对材料凝固组织及性能的影响,从而让这一技术更加完善,以便于形成一套有效的理论体系去更好地指导生产。对材料电磁凝固过程技术的研究具有深远的意义,其研究成果将为人们进一步探索磁场作用下合金中原子和电子运动规律提供新的实践依据和新的线索与思路。从应用的角度来看,可以运用这些新发现的实验结果,指导人们有效地控制合金的原子结构和微组织结构,为有效改变合金的性能提供新的技术手段,拓宽电磁场在材料加工中的应用范围,推动冶金行业的快速发展。

第二篇:电磁兼容论文

本学期,我选修了电磁兼容这门课程。通过电磁兼容课程的学习,老师教会了我许多,一方面是有关电磁兼容方面的知识,另一方面是有关生活和人生方面的体会和感悟。由于与电机系统的电磁兼容有关的问题大都涉及一些高年级的知识,作为大二的我还没有学习,所以对于电机系统的电磁兼容问题没有过于深刻的理解和探究。我想通过以下几个方面来阐述我所理解的电磁兼容问题。

一.电磁兼容的概念

在国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义为:系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不会对其他系统和设备造成干扰。

EMC包括EMI(电磁干扰)及EMS(电磁耐受性)两部分,所谓EMI电磁干扰,乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声;而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。

电磁兼容(electromagnetic compatibility)各种电气或电子设备在电磁环境复杂的共同空间中,以规定的安全系数满足设计要求的正常工作能力。也称电磁兼容性。它的含义包括:①电子系统或设备之间在电磁环境中的相互兼顾;②电子系统或设备在自然界电磁环境中能按照设计要求正常工作。若再扩展到电磁场对生态环境的影响,则又可把电磁兼容学科内容称作环境电磁学。

电磁兼容的研究是随着电子技术逐步向高频、高速、高精度、高可靠性、高灵敏度、高密度(小型化、大规模集成化),大功率、小信号运用、复杂化等方面的需要而逐步发展的。特别是在人造地球卫星、导弹、计算机、通信设备和潜艇中大量采用现代电子技术后,使电磁兼容问题更加突出。

二.系统电磁兼容技术发展现状

电磁兼容技术是在研究电磁干扰机理和电磁干扰防护技术的过程中发展起来的。电磁干扰是人们早就发现的电磁现象, 它几乎和电磁效应现象同时被发现, 1881年英国科学家发表“ 论无线电干扰”的文章, 标志着研究干扰问题的开始。1888年德国物理学家赫兹首创了天线, 第一次把电磁波辐射到自由空间, 同时成功地接收到电磁波,用实验证实了电磁波的存在, 从此开始了对电磁干扰问题的实验研究。1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题, 使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。

按照研究对象的不同,可将电磁兼容问题自上向下划分为如下6 个层次:环境级电磁兼容问题、系统级电磁兼容问题、分系统级电磁兼容问题、设备级电磁兼容问题、电路级电磁兼容问题和器件级电磁兼容问题等。

系统电磁兼容技术在军事装备领域发挥着重要作用,它不仅是武器装备的一种性能,更是武器装备的一种能力。系统电磁兼容问题是大型复杂系统全寿命周期中必须面对的客观问题。如果解决不当,其不仅带来大量研制经费的浪费,同时还将导致系统从根本上丧失使用能力。

系统电磁兼容技术主要包括:系统电磁兼容设计技术和系统电磁兼容试验技术。设计技术包括:电磁兼容仿真、分析、预测、评估、优化、设计规范、设计方法、工程控制等技术和过程;试验技术包括:试验规范制定、标准制定、项目选择、实施方法、场地建设、误差处理等技术和过程。

三.电磁干扰的危害

强的电磁场会对人们的健康带来一定的危害。多年来各国学者对此进行了长期、深入、艰苦的研究工作。研究的结论是,无论工频还是射频电磁场,当超过一定强度时,对人体健康都是有害的。关键是危害的性质、程度与后果对电磁场强之间的关系。

相对较弱的电磁干扰对设备或系统造成的恶性电磁干扰事故是触目惊心的。可举出20 世纪70 年代的两个例子:美国一炼钢厂曾经因为控制天车的电路被干扰而造成整个钢水包的钢水完全倾倒在车间地面上的事故;一个配载假肢的骑摩托车人,当行车至高压电力线下时,由于假肢的控制电路受到干扰而造成车毁人亡的事故。

图 1 示出了残疾人用的电动轮椅在未采取抗干扰措施之前暴露于20V/m 电场强度下,其工作出现的反常现象。测试时轮椅工作在常用状态(30r/min)。由图可见,当加以不同频率的电磁辐射时,其工作失控,转速在 0~100r/min 之间变化,干扰频率从100MHz~700MHz。我们知道,这些频率被电视广播、调频广播以及移动通信所占用。

还有许多情况,电磁干扰造成的事故也可能是恶性的。例如:电磁辐射可能干扰电爆装置,使其误引爆。美国土星火箭上大约使用了150个电爆装置;一架飞机使用的电爆装置也在百个以上;航天飞机上大约有500个电爆装置。可见这一问题的严重性。

我们都知道,在民用飞机座舱内不允许使用移动通信手机或游戏机之类的数字型电器。这是由于这些设备产生的电磁骚扰不仅可以通过机内电缆耦合到机的敏感设备上,更严重的是,电磁辐射骚扰可能通过机舱窗户向机外辐射。而在机身上存在有大量的天线与传感器,可能直接接收电磁骚扰辐射。

四.生活中的电磁兼容

电磁兼容是指器件在工作的过程中即不干扰其它电器,同时也不被其它电器所干扰。有电磁兼容问题意味着有电磁之间的相互干扰问题。机电一体化的大时代背景下,每一个电器元件的核心都是电路板,也就是PCB板。电路板的板间是存在干扰的。在设计板子的过程中应该考虑到这个问题,一般板子不能太大,其频率也不能太高,频率如果过高就不能将电气元件当成理想的集总电气元件使用,要考虑它在高频条件下的性质。比如是电脑一般都是有两个频率的。这些都是与电磁干扰相关联的考虑。

另一个与生活息息相关的东西就是手机。手机实际上是“蜂窝”电话。接收手机信号的是分布在各处的手机机站,手机发出的信号会通过附近的机站被发送出去。当我们在长途行驶的车上打电话时,偶尔会出现掉线的情况。这实际是我们在车辆行驶的过程中离一个正在通信着的机站越来越远,而距离另外一个机站越来越近,这时我们的手机就会选择切换机站。如果我们手机从一个机站脱离,而另一个机站满负荷而无法接入,就会出现掉线的情况。在我们的生活中,我们还会遇到许多相类似的问题。我们通常都习以为常。但其实只要我们仔细的思考,我们就会发现电磁干扰和电磁兼容在我们的生活中处处存在。

五.解决电磁兼容的实施办法

电磁兼容的实施性方法包含了组织措施与技术措施两个方面。

技术上有合适的接地,合理的布线,屏蔽。滤波,电气隔离,限幅,续流,计算机软硬件措施等。组织上有具有一定电磁兼容能力的元器件,标准、规范,频谱管理,空间分离,时间分隔等。

接地

接地是电子设备的一个很重要问题。接地目的有三个:

(1)接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位,保证电路系统能稳定地干作。

(2)防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放,否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外,对于电路的屏蔽体,若选择合适的接地,也可获得良好的屏蔽效果。

(3)保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时,可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时,可避免操作人员的触电事故发生。此外,很多医疗设备都与病人的人体直接相连,当机壳带有110V或220V电压时,将发生致命危险。

因此,接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面,是电路或系统的基准电位,但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全,电子设备的机壳和机房的金属构件等,必须与大地相连接,而且接地电阻一般要很小,不能超过规定值。

电路的接地方式基本上有三类,即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中,只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上,以使接地引线的长度最短。接地平面,可以是设备的底板,也可以是贯通整个系统的地导线,在比较大的系统中,还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点,利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

屏蔽

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

屏蔽体材料选择的原则是:

(1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。

(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。

(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显着地减小传导干扰的电平,因为干扰频谱成份不网于有用信号的频率,滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力,从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以,采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合,或是增强接收设备的抗干扰能力,都是有力措施。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开,消除电路之间的耦合,并避免干扰信号进入电路。对高频电路可采用两个电容器和一个电感器(高频扼流圈)组成的CLCMπ型滤波器。滤波器的种类很多,选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。

正确选用无源元件

实用的无源元件并不是“理想”的,其特性与理想的特性是有差异的。实用的元件本身可能就是一个干扰源,因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求,可以结合屏蔽,采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路,对地或对其它导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。这时的干扰噪声是一个共态信号,可在负载上自行消失。另外,还可采用其它一些电路技术,例如接点网络,整形电路,积分电路和选通电路等等。总之,采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

六.结语

从电磁兼容领域来看,无论从理论研究、实验室水平、标准化工作等方面与工业发达国家相比,我国当前还处在一个较低的水平。但是无论从国家安全还是保护人身安全与健康,保护环境来看,电磁兼容都起着相当重要的作用;而且它又是一个创新力度较强的学科,所以还需要我们这一代人的努力学习与创造,发展我国乃至世界的电磁兼容水平。

第三篇:电磁兼容原理论文

电磁兼容原理、技术及应用

设计论文

电磁兼容性屏蔽

滨江电子信息工程系

专业名称

电子信息

班级名称

电子信息<三>班

学生姓名 陈贵龙学号 20082305924 指导教师

吴大中 职称 高级教师

论文设计时间

2010年12月20日-2010年12月26日 摘要 本文简单介绍了广义的电磁屏蔽设计基本思路和实现方法 关键词 电磁兼容性 电磁屏蔽设计 电磁屏蔽材料和屏蔽方法 一.引言

电子设备工作时,会受到各种电磁干扰(Electro-magnetic Interference),包括自身的干扰和来自其它设备的干扰,同时也会对其它设备产生电磁干扰。电磁干扰若超过了设备的允许值,就会影响设备的正常工作。电磁屏蔽有2个目的,一方面能防止干扰源对设备或系统内部产生有害影响,另一方面也可以防止设备或系统内有害的电磁辐射向外传播。为了满足这些设备对电磁干扰屏蔽的需要,在过去的几年中人们开发了大批新的改良的产品。根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下3大类:电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时,干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合,可将其视为分布电容间的耦合。为消除或抑制这种干扰,要进行电场屏蔽。其设计应遵从的原则是:(1)屏蔽体要尽量靠近受保护物,而且屏蔽体的接地必须良好;(2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好,但在工程实践中还需要根据实际情况而定;(3)屏蔽体的材料要以良导体为好,对厚度没有严格的要求,只要有足够的强度即可。(1)磁场屏蔽

当干扰源以电流的形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。此时,为了抑制干扰,要施行磁场屏蔽。磁 场屏蔽机理主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻,对磁通起着分路的作用,从而使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。

总之,对于磁场屏蔽来讲:(1)当电磁场干扰源的频率较高时,利用高电导率、低电阻率的金属材料中产生的涡流反向磁场,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。(2)当电磁场干扰源的频率较低时,要采用高磁导率的材料,构成低磁阻通路,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去,使大部分磁场被集中在屏蔽体内。(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

(2)电磁场屏蔽

单纯的电场或磁场干扰源是很少见的,通常所说的电磁干扰是指电场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。电磁场屏蔽用于抑制干扰源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰,它必须同时屏蔽电场和磁场,通常采用电阻率小的良导体材料,空间干扰电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收,电磁能量被衰减,从而起到屏蔽作用。

静电屏蔽与静磁屏蔽很容易采取良导体材料实现,但在交变电磁场中,电场和磁场总是同时存在于同一空间的,因此必须同时考虑电场和磁场的屏蔽。然而,由于频率的不同,交变电磁场的干扰效应区也不同,实际中应区别对待。二.材料的选择

对于屏蔽体来说,所选择的材料的类型对其性能和成本影响极大。在设计屏蔽体时有一点是重要的,就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。对这些不同性能的理解就可使你选择合适的材料,去满足目标要求。

磁屏蔽目的:通常是保护电子线路免于受到诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰,当然屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的元器件功能也是一个重要的应用目的。磁屏蔽材料参数及材料划分:磁屏蔽体由磁性材料制成,衡量材料导磁能力的参数是磁导率,通常以数字来表示相对大小。真空磁导率为1,屏蔽材料的磁导率从200到350000;磁屏蔽材料的另一个重要参数是饱和磁化强度。磁屏蔽材料一般分为三类,即高导磁材料、中导磁材料和高饱和材料

高饱和磁导率材料的磁导率在80000-350000之间,经热处理后其饱和场可达7500Gs;中磁导率材料通常和200-50000,饱和场可达18000-21000Gs。为提高导电材料的磁场屏蔽效果,应采取如下措施:(1)使用良单体;(2)注意屏蔽体的结构设计,避免因开孔、缝隙等而影响涡流的流通回路,应减小孔缝的最大尺寸,从而提高屏蔽效果;(3)使屏蔽体有一定的厚度,一般要大于10倍的透入深度。在需要于极小空间内降低磁场时,典型上使用这些合金。在需要提供比要求更高屏蔽时,或是磁场强度较高场强时需要具有更高饱和值材料时,这些材料常被选中。在屏蔽目标仅需要稍微减少场强时,或是当场强足以使高磁导率屏蔽体饱和时,超低碳钢(ULCS)可能是最佳的选择。这些较低成本材料的碳含量典型小于0.01%;与其它钢相比,其有较高的磁导率和极优的饱和性能。这些材料具有较小的柔韧性,并比硅钢较容易制造,这就允许在大面积屏蔽项目中容易安装和以同样的方式加工出小型组件。ULCS可与高磁导率材料一起使用,以为需要高饱和保护和高衰减等级建立最佳的屏蔽体。

对于低温用的屏蔽体,Cryoperm10为一种最佳选择。与Mumetal一样,C ryoperm10也是一种高磁导率镍铁合金,它是经特殊加工而成的,以提供在降低温度时磁导率增加。标准的屏蔽合金(比如Mumetal)在低温时就失去了其大部分磁导率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K时的磁导率却增加10倍。

由于材料的成本占屏蔽体价格的一半,所以使用较薄的尺寸能满足所要求的屏蔽特性和结构性能是最好了。厚度为0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的选择。这些箔材能以同等的化学组分和性能特性获得,并可作为标准的以镍为基础的和ULCS材料。

设计低成本屏蔽体的最重要的一步,就是对这些典型屏蔽材料特性及其对屏蔽性能影响的了解。一旦合适的材料被选中,其重点要集中于基本的设计考虑,以使其不但性能最佳,而且对成本的影响最小。三.设计考虑因素

屏蔽体的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性极大。屏蔽体的有效半径越小,其整体性能就越好。但是,设计屏蔽体的目的是使其包络试图屏蔽的组件和空间,并应该靠得很近。由于材料占屏蔽体设计的大部分成本,因此较小屏蔽体就可以在较低成本下获得较优的性能。

每当有可能,屏蔽体应与所有壁靠近,以避免场泄漏。这种结构(即使是矩形)也是最接近于圆形的,它可以建立一个半闭合的磁路。另外,全部箱体可在所有轴上获得屏蔽特性,这样就可以保证最好的屏蔽性能。当特殊的性能和进出口需要时,可移动的盖板、罩和门均可组合到屏蔽体设计中去。

利用盖板、罩和门时或使用两块或多块板构建屏蔽体时,在多块板间保持磁连续性和电接触是很重要的。可通过机械式(利用磨擦组件)或焊接保持磁连续性。在拐角或过渡连接,使用焊接可获得最佳性能。维持表面间的连续性就可以保证磁力线连续沿其低磁阻路径前进,这样可以提高屏蔽效能。在交流场,保持磁连续性就允许较高的感应电流屏蔽,在直流场,对于适当的磁力线分路,连续性也是重要的。

新型屏蔽结构和常用材料 由铝、钢、铜组合的屏蔽体,对电磁波有很大的反射损耗,所以只适用电屏蔽。电屏蔽体一般对各种频率都具有良好的电屏蔽作用。铁和高导磁率的合金体则对磁场波有很大的吸收损耗,所以用它们做成的屏蔽体,适合用在磁屏蔽环境。如果 条件允许可用不锈钢制造具有很高可靠性的电磁屏蔽机壳。当设备处于机械应力下时,防倾斜拐角有助于机壳保持机械性能的完整性和屏蔽效能。安装在凹槽上的板子,它的连续导电性和屏蔽效能由铍铜合金的弹性屏蔽垫圈来保证。在通信、计算机、自动化、医疗等商用电子设备上选择最有效的电磁屏蔽衬垫时,通常可以考虑以下三种衬垫类型:导电橡胶、导电布、铍铜指簧。依据设备的不同需要,这几种类型的衬垫可提供不同程度的电磁屏蔽,适合不同的形状和环境密封的要求。现在流行新型的屏蔽材料还有导电塑料、活化导电镀膜塑料、发泡铝、发泡镍、超微晶纳米晶合金、镍基/钴基非晶态合金、坡莫合金箔带等等。

多重屏蔽 多重屏蔽的原则是:各屏蔽层之间不能连接在一起,其间应该隔开空气或者填充其他介质。否则就失去多层屏蔽的作用;各层屏蔽体的材质也不应该相同。除了要考虑磁导率外,还要考虑饱和电平。有的时候由于需要不得不对系统/分系统进行双重甚至更多层的电磁屏蔽。有些系统设备内部电磁环境非常恶劣,使得对外壳屏蔽效能的要求也就很高。所以,在设备的内部的局部,如:PCB、电源的输入输出滤波、屏蔽部分辐射严重的元器件、适当地采用隔离电路、缩短引线、用接地平面代替接地回路的引线、使用符合EMC相公标准要求的器件等等。一般设备中最大的干扰源是振荡电路,这种电路应该用辅助分屏蔽体封闭后再装入系统主屏蔽体中。这些分屏蔽体和主屏蔽箱内、外屏蔽体/其他分屏蔽体之间除了一点必要的连接外(须经过滤波器来控制出入口),其他必须隔绝 在设计过程早期就应考虑这些问题,可使这些主要设计参数对屏蔽体的成本影响较小。但是,这些因素要比材料本身对屏蔽体性能的影响要大。这样,在设计屏蔽体时,最先保证这些基本参数通常是需要的。

四.磁屏蔽的解决方案

磁屏蔽的定义:为减少齿部和压板(压圈)上漏磁通集中现象,以降低齿压板和边端铁心的温度,在铁心外侧和铁心压板之间设有的阶梯形的锥形叠片铁心。用来吸收漏磁通的磁分路。

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。五.屏蔽的目的、原理

屏蔽的目的:(1)限制内部产生的辐射超出某一区域;(2)防止外来的辐射进入某一区域。

屏蔽按其机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽3种。按其屏蔽体结构可分为完整屏蔽、不完整屏蔽及编织带屏蔽。1.电场屏蔽

电场屏蔽的目的是消除或抑制静电或交变电场与被干扰电路的电耦合。电场屏蔽有分静电场屏蔽和交变电场屏蔽。①静电场屏蔽

导体置于静电场中并达到静电平衡后,该导体是一个等位体,内部电场为零,导体内部没有静电荷,电荷只能分布在导体表面。若该导体内部有空腔,空腔中也没有电场,因此,空腔导体起到了隔绝外部静电场的作用。若将带电体置于空腔内部,会在空腔导体表面感应出等量电荷,如果把空腔导体接地,则不会在导体外部产生电场,可以起到隔绝内部电荷的作用。

实现静电场屏蔽,需要满足两个条件:(1)有完整的屏蔽体(2)屏蔽体良好接地 ②交变电场屏蔽

在交变电场情况下,导体间的电场感应是通过耦合电容起作用,为了减少这种影响,就要减少耦合电容,其中的一个方法就是对被干扰电路采取屏蔽措施。2.磁场屏蔽 磁场屏蔽的目的是消除或抑制恒定磁场或交变磁场与被干扰回路的磁偶合。通常,可以利用导磁材料和导电材料两种方法进行屏蔽。磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽,其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。

(1)利用高导磁材料进行磁场屏蔽

(2)利用导电材料产生反向的抵消磁场来实现磁场屏蔽 3.电磁场屏蔽

电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁波在空间传播。电磁波在穿越屏蔽体时,会产生反射和吸收,导致磁场能量衰减。

电磁场屏蔽措施:(1)使用良导体(2)使屏蔽体有一定的厚度,以抑制电磁场,一般厚度要大于10倍的透入深度;(3)避免因开孔、缝隙等引起的屏蔽效果下降,孔缝的最大尺寸一般应小于最高频率电磁波波长的1/20。

六.屏蔽体设计原则与注意事项

屏蔽体的实际应用很广,包括专门的屏蔽室、设备的外壳或机箱、设备内部敏感单元的屏蔽盒及各种屏蔽线缆等。不同设备各自特点及不同工作环境,对屏蔽的要求不同,屏蔽体的设计也各有特点,但其基本的设计原则和处理方法是一致的。

一、屏蔽体设计原则

良好的屏蔽体设计应当根据屏蔽性能要求及实际情况选取最经济、有效的设计方案。为此,应当考虑以下原则: 1.明确电磁骚扰源及敏感单元 2.大致确定屏蔽体的屏蔽效能 3.确定屏蔽方式 4.进行屏蔽完整性设计

二、穿透和开口注意事项

1.要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时,屏蔽效能降低30dB以上。

2.电源线进入机壳时,全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外;若滤波器结构不宜穿出机壳,则应在电源线进入机壳出专为滤波器设置一隔舱。

3.信号线、控制线进入/穿出机壳时,要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器适于这种场合使用。

4.穿过屏蔽体的金属控制轴,应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴,而用其它轴贯通波导截止频率比工作频率高的园管来做控制轴。

5.必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能。

6.当要求使用对地绝缘的金属控制轴时,可用短的隐性控制轴,不调节时,用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。7.为保险丝、插孔等加金属帽。

8.用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。9.在屏蔽、通风和强度要求高而质量不苛刻时,用蜂窝板屏蔽通风口,最好用焊接方式保持线连接,防止泄漏。

10.尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽,并对所有引线用穿心电容滤波。

11.在不能从后面屏蔽指示器/显示器和对引线滤波时,要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显示器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻璃,在保持合理透光度条件下,对30~1000m的屏蔽效能可达50~110dB。在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜,其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除观察窗上的静电积累,在仪器上常用。

七.总结

屏蔽是降低设备电磁辐射干扰方法的主要一种,在屏蔽的同时也应该注意滤波和接地的重要性。如使用平衡变压器、接地、隔离变压器、铁氧体磁环、光电耦合器、减小公共地的阻抗、减小互联电缆的环路面积、对电缆进行分组、将带宽减小到必要的程度、减小输入阻抗、减小电路的环路面积、将敏感器件屏蔽起来、使用瞬间干扰抑制器件、改变工作频率、PCB电磁兼容布线等设计合理,就会对屏蔽效能要求甚少,有时候不屏蔽就可以满足性能要求。

第四篇:先进制造技术电磁约束成形技术论文

电磁约束成形技术

李康

机械制造机器自动哈1107班 学号:0806111122 摘要 :电磁约束成形是一种无容器金属材料处理加工技术 ,它具有无器壁污染、短流程等优点。分析了液态金属电磁约束成形技术的原理、特点及其发展现状。指出电磁约束成形定向凝固技术集金属材料的加热熔化、无接触约束成形及组织定向凝固于一体 ,特别适合于高熔点、易氧化、高活性的特种合金坯件的无污染制备。

关键词 :冷坩埚感应熔炼;电磁悬浮;电磁铸造;电磁约束成形定向凝固 研究现状:液态金属电磁约束成形是将电磁场用于金属材料的熔化精炼和约束成形金属熔体等加工过程 ,以提供一个高纯净、低污染、短流程的材料制备工艺,是近年来材料、冶金领域引起广泛关注的技术。它主要包括冷坩埚感应熔炼技术、电磁悬浮熔炼技术、电磁铸造技术和电磁约束成形定向凝固技术。目前的研究表明 ,电磁约束成形定向凝固技术是一种完全不同于其他三种电磁成形方法的新的材料制备技术 ,在高熔点、易氧化、高活性特种合金的成形制备中明显地显示出其优势和先进性。研究液态金属电磁约束成形 ,对于丰富和发展特种合金短流程、无(少)污染成形制备技术有重要意义。工作原理及特点: 冷坩埚感应熔炼技术

冷坩埚感应熔炼技术是一种利用电磁场将金属材料在坩埚内悬浮并加热熔化的一种新的熔炼技术,其基本原理是电流通过感应线圈在水冷铜坩埚和金属内部产生涡流 ,由于涡流之间的电磁力相互排斥 ,使金属材料悬浮起来 ,并加热熔化。

冷坩埚感应熔炼有以下特点: ①在无坩埚污染环境下对材料进行熔炼和处理;②熔体在感应加热过程中被电磁搅拌 ,提高了金属熔体温度和成分的均匀性;③坩埚不受熔炼金属熔点和活泼性的影响 ,坩埚寿命长。冷坩埚技术特别适用于熔炼活泼金属、难熔金属、高纯金属以及放射性材料等。但冷坩埚技术仍然存在着自身难以克服的缺点:仅仅是一种熔炼技术 ,在铸件成形和转包过程中不可避免带来污染 ,设备一次性投资大、电效率低 ,约束成形的形状简单等。在一定程度上限制了其大规模的工业应用。2 电磁悬浮熔炼技术

电磁悬浮(Electromagnetic Levitation , 简 称EML)技术是利用通入线圈的交变电流以及金属熔体的感应电流在空间产生电磁力将金属悬浮在空间 ,与周围无任何接触的条件下进行感应加热熔化、过热熔炼等。利用电磁场对金属进行悬浮是 Muck1923 年提出的,首次的实验 Okress 等人 1952 年完成。随后陆续出现了许多种线圈装置 ,以便能悬浮起更多的金属。

EML 技术的主要优点是无污染、熔体均匀、加热熔化速度快以及表面气液相平衡速度快等。它可用于制备高纯、高活性、放射性和高熔点材料 ,也可以在地面模拟太空条件 ,进行各种微重力研究 ,测量物质的一些热物性参数。EML 技术的另一重要用途是净化液态金属以获得大的过冷度 ,在深过冷的基础上进行快速冷却 ,凝固后制成微晶、纳米晶、准晶或非晶态金属。

3电磁铸造技术

电磁铸造(Electromagnetic Casting ,简称 EMC)技术是 20 世纪 60 年代由原苏联 Getselev Z.N.发明的。其原理是当感应器中通入交变电流 ,在感应器内产生交变电磁场 ,交变磁场与金属熔体内的感应电流相互作用形成指向熔体内部的电磁压力 ,当电磁压力与熔体的静压力平衡后 ,金属熔体获得稳定的截面形状。

在 EMC 中由于金属熔体是在自由表面状态下凝固 ,而且冷却介质直接作用于金属表面产生强烈的冷却效果 ,加上金属液的冲刷作用使铸锭组织发生很大变化 ,铸锭表面质量显著 提高。EMC 技术虽然实现了非接触的连续铸坯 ,在冶金工业起了划时代的作用 ,但目前尚只能用于铝合金锭在大气下的约束成形。而且熔体在凝固成形过程中温度和组织均难于调节 4 电磁约束成形定向凝固技术

电磁约束成形定向凝固技术是西北工业大学傅恒志等人[20]在综合电磁悬浮与电磁铸造等无坩埚熔炼和无模成形各自的优点 ,并结合超高梯度定向技术而提出的新型材料制备技术。它将电磁场对材料的加热和电磁力作用这两种效应耦合起来 ,在对材料加热熔化的同时施加约束力 ,约束合金液的形状 ,可进行材料的无坩埚熔炼、无铸型成形与凝固。同时 ,冷却介质与样件表面直接接触 ,可以更加灵活控制冷却速率 ,从而控制凝固过程与凝固组织。电磁成形定向凝固技术的特点是:真空下在同一应器系统中 ,同时完成对金属材料的加热熔化和无接触约束成形及组织定向凝固的控制。它特别适用于高熔点、易氧化、高活性的特种合金的多种截面形状、中小尺寸坯件的无污染熔化、成形和凝固组织控制及其短流程制备。

虽然电磁约束成型技术已经取得了一定的进步, 但是还是存在一些问题, 如: 复杂形状成型技术涉及到三维高频电磁场, 流场, 温场的计算及稳定性分析, 相关理论还需要更深入的研究, 而且如何进行复杂形状成型的自动控制仍然是我们需要的问题。

发展趋势:随着研究的深入, 电磁技术在材料加工过程中必将存在更广泛的应用空间, 对传统电磁场应用方式的改进, 电磁场多种方式的施加, 电磁场与其它技术的有效结合已经成为电磁技术在材料成型领域发展的重要趋势。在正视国内外研究水平差距的同时, 一方面, 我们应该密切关注世界发展动态, 另一方面, 我们应该立足本国的发展特点,走出有中国特色的科研之路。参考文献

[1] 傅恒志 ,沈

军 ,郝启堂 ,等.镍基高温合金真空电磁约束成形与定向凝固[J ].中国有色金属学报 ,2002 ,12(6):108121086.[2] 陈瑞润 ,丁宏升 ,毕维生 ,等.电磁冷坩埚技术及其应用 [J ].稀有金属材料与工程 ,2005 ,34(4):5102513.[3] 浅井茲生 ,佐佐健介.冷坩埚工艺熔炼法[J ].工业加热 ,1991 ,101(3):43.[4] Reymond J.R.Large Scale Cold Crucible Melting ofTitaniun and Its Alloys [ A ].Titanium’95 , Science andTechnology[C].New York ,1995 :146221469.[5] Francis Durand.Electromagnetic continuous pullingprocess compared to current castings process with respectto solidification characteristics[J ].Materials Science andEngineering A , 2002 ,(280 A):2082213.[6] 钟晓燕 ,陈佳圭.空间电磁悬浮技术的发展状况[J ].物理 ,1996 ,25(9): 5652570.[7] Muck.Electromagnetic Levitation[D].German Patent ,No.422004 ,1923.[8] 韩秀君.亚稳金属熔体的热物理性质及其快速凝固研究 [D].西安 :西北工业大学 ,2002.

第五篇:电网建设及电磁环境监测管理论文

1概述

核与辐射安全是电网环境保护的重要内容之一,辐射环境监测是核与辐射安全安全管理的重要手段及依据,党的十八大首次将“生态文明建设”作为一个独立的部分进行全面的阐述,辐射环境质量是一项重要的环境指标,然而,辐射环境质量因为电网建设电压等级的差异性,低辐射效应的随机性,在过去很长的时间内并未引起广泛的关注,缺乏系统的约束性指标。

2电磁环境保护工作对电网建设的要求

在国家日益重视辐射环境管理的形式下,省级环境保护部门进一步加大了对电网公司系统送变电工程的督察力度,要求送变电工程严格执行环境影响评价及环境保护验收,建设过程中落实“三同时”等制度,并在工程建设中首次要求推进电磁类建设项目的环境监理,明确要求在监理工程中落实环评及批复的各项要求,同步规范建设项目试生产的要求,完成环境管理由事后管理到全过程管理的转变,在甘肃电网的“十二五”规划环评中突出了电磁监测管理的力度,提出了以环境执法带动环境监测、环境评价、竣工验收等工作开展的思路,环保工作管理单位内部建立起了限期督办、罚款及企业负责人约谈的机制,对送变电项目的检查转向电磁设备(设施)申报登记情况、档案建立情况、电磁设备(设施)辐射数据监测等方面,目的是杜绝新建项目未批先建,已批项目改建等现象的发生。

3在工程选址、选线中应注意电磁辐射方面

现阶段人民群众的生活水平有了显著提高,人们向往更高的生活质量,于是把电磁辐射列入环境保护所关注的目标,由电器运行而产生的电磁辐射是看不见、摸不着的,它不像水、气、声的污染有视觉、听觉、嗅觉等直观的感觉,正因为如此,电磁辐射像是蒙上了神秘的面纱,容易被人误解,引起人们的不安和恐慌,进而带来的关于输变电工程的电磁辐射环保投诉增加,开展“资源节约型、环境友好型”电网建设势在必行,“两型三新”打造节约环保电网应集成应用新技术、新材料、新工艺,实现环保节约和工程建设方式的转变,是“两型三新”电网工程建设理念的集中体现,从管理、设计、到施工单位,制定工作措施,积极开展“两型三新”的电网建设,在节约的同时,采用大规模的机械化施工,建设效率将大大提高,例如在110千伏线路建设工程中,要结合实际,根据各地海拔特点,对塔型进行优化,必要时增大塔头尺寸和电气外过电压的距离,选用预绞式线夹和预绞式防震锤等,有效的节约了建设期间原材料的使用量,充分应用各种新型环保材料和工艺方法,在线路基坑开挖过程中,合理利用彩条布,将弃土用彩条布与地面植被隔离,合理计算基坑的开挖尺寸,最大限度的减少因施工对环境的破坏,线路的边导线外30m范围内,线高30m以下的建筑物列入敏感点,各敏感点均需进行定位、拍照、录像、画图,并记录敏感点规模,所属县、乡镇、村庄、组,房屋类型与线路的位置关系(水平距离、垂直距离),所处的杆塔号、相间距等,有拆迁的敏感点,要调查拆迁户数、拆迁后的现状、拆迁后的最近敏感点位置关系,确保应拆必拆,避免造成建设阶段的问题传递到工程建设后评估阶段。

4今后的发展方向

随着环保意识与市场意识的增加,电网公司在此方面投入了大量的人力与物力,且已大力改善了电力设施的环境协调性,包括输电线路的走向、变电站造型与立面的环境协调化设计,电缆入地、城市景观道路架空线路入地、金属封闭式组合电器、线路跨越民房时采用高跨技术、环保型或紧凑型地埋设备,甚至到地下变电站的采用,下一阶段在变电站主设备的采购中,将向低噪声、低辐射及降噪措施的选用方向发展,在同塔多回路设计中,优化各回路相导线的相对排列方式,可有效降低地面电场强度。

5建立政府、企业、科研机构的协调互动机制

由于政府、企业、公众三者间缺乏客观有效的信息交流平台,致使公众对电场、磁场的健康风险普遍存在知识缺乏及误解,易造成恐慌,针对目前电网建设中面临的电磁环境的困境,必须由政府、企业、科研等机构通力协作,全面严谨地研究和评估电网电磁对环境的影响,采取科学谨慎的宣传策略,避免单方面对于电磁辐射的宣传,评估与验收工作中无限的拔高标准,造成电网建设的被动,随着国家对行政审批权力的下放,电网企业应与政府主管部门进行积极有效的沟通,在110千伏送变电工程建设中,将电磁辐射的监测、监督、管理等工作进行优化,以便更好的为地区经济建设服务。

6结语

电网公司要以环境影响评价、验收及宣传等平台为手段,做好输变电工程的电磁辐射管理工作,本着“预防为主”的原则,将问题解决在工程的设计和建设阶段,随着哈密南-郑州±800千伏特高压等工程陆续在甘肃境内通过,对于电磁辐射的问题要高度重视,对于公众积极理解配合电网建设的环保态度要宣传,而对于存在的错误的甚至是偏激的认识要逐步纠正,解决公众对于高压、特高压电网建设的过度恐惧与忧虑,这样既有利于公众采取科学的态度维护自身权益,也有利于电网公司及时发现在工程建设中存在的电磁辐射问题。

作者:冯学林 董运宏 单位:国网金昌供电公司

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