高原電機(jī)有什么特點(diǎn)抑胎，為什么一般電機(jī)不能用于高原地區(qū)蛾方？

修改時(shí)間:2016/07/18 10:40:21 點(diǎn)擊量：169

海拔高度對(duì)電機(jī)溫升，電機(jī)電暈（高壓電機(jī)）及直流電機(jī)的換向均有不利影響该窗。應(yīng)注意以下三方面：?

?(1)?海拔高荠察，電機(jī)溫升越大，輸出功率越小镣煮。但當(dāng)氣溫隨海拔的升高而降低足以補(bǔ)償海拔對(duì)溫升的影響時(shí)姐霍，電機(jī)的額定輸出功率可以不變；?

(2)?高壓電機(jī)在高原使用時(shí)要采取防電暈措施典唇；?

(3)?海拔高度對(duì)直流電機(jī)換向不利镊折，要注意碳刷材料的選用。

高原電機(jī)使用場所海拔高于1000米的電機(jī)介衔。指根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/T7573-94高原環(huán)境條件下電工產(chǎn)品通用技術(shù)條件規(guī)定高原電機(jī)又分很多級(jí)：它們分別是不超過2000米恨胚、3000米、4000米炎咖、5000米赃泡。?

高原地區(qū)的主要特征為：?

1、空氣壓力或空氣密度小乘盼。?

2升熊、空氣溫度較低，且溫度變化較大蹦肴。?

3僚碎、空氣絕對(duì)濕度較小猴娩。?

3阴幌、太陽輻射照度較高。?

5卷中、降水量較少矛双。?

6每年大風(fēng)日多。?

7蟆豫、土壤溫度較低议忽，且凍結(jié)期長。?

由于上述原因十减，對(duì)電機(jī)運(yùn)行會(huì)帶來以下不利影響栈幸，因面在設(shè)計(jì)、制造上要采取相應(yīng)的措施：?

1帮辟、引起絕緣強(qiáng)度降低：每升高1000米速址，絕緣強(qiáng)度要降低8—15%。?

2由驹、電氣間隙的擊穿電壓下降芍锚，因此要按海拔大小相應(yīng)增大電氣間隙。?

3、電暈起始電壓降低并炮，要加強(qiáng)防暈措施默刚。?

4、空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)降低逃魄，散熱能力下降荤西，溫升增加，每升高1000M伍俘，溫升要增加3-10%皂冰，故要修正溫升限值。

???在5000m處的空氣含氧量僅為海平面空氣含氧量的53％养篓。?2.2?氣溫?

??氣溫是距離地面1.5m高度處測得的空氣溫度秃流。???大氣對(duì)流層的最大特點(diǎn)是氣溫隨海拔的升高而降低。在自由大氣中柳弄，平均海拔每增加100m舶胀，氣溫降低0.65℃，實(shí)際上對(duì)流層各高度的遞減率是不同的碧注。?

2.2.1?高海拔地區(qū)的最高氣溫在2000m以內(nèi)嚣伐，一般為30℃～40℃之間，?最高氣溫的最低值出現(xiàn)在青藏高原萍丐，大都在30℃以內(nèi)轩端，甚至不到20℃。?2.2.2?最高日平均氣溫是各年記錄中每天平均氣溫的最高值逝变，取多年平均值基茵。?

??最高日平均氣溫大約每升高100m，氣溫下降0.5℃壳影。?

??1km～5km最高日平均氣溫分別為30℃拱层、25℃、20℃宴咧、15℃根灯、10℃。?2.2.3?年平均氣溫的最低值出現(xiàn)在地勢(shì)最高的青藏高原西北部掺栅，1km～5km年平均氣溫分別為20℃烙肺、15℃、10℃氧卧、5℃桃笙、0℃。隨著海拔高度的增加假抄，年平均溫度隨之下降怎栽。?

2.2.4?最大氣溫日較差的大小與緯度丽猬、云量、海陸分布熏瞄、地勢(shì)脚祟、地表性質(zhì)、海拔高度和季節(jié)等因素有關(guān)强饮。據(jù)統(tǒng)計(jì)由桌，年最大氣溫日變化的多年平均值一般都在20℃～30℃之間。?

2.2.5?最低溫度主要取決于緯度和海拔高度邮丰。對(duì)于同緯度地區(qū)來說行您，海拔較高的地方，最低溫度是比較低的剪廉，如鹽池處于1349m娃循，最低溫度為-28.5℃，而處于同緯度的大柴旦斗蒋，海拔3174m捌斧，最低溫度為-33.6℃。?2.3?太陽直接輻射最大強(qiáng)度?

??地球上氣候不同的根本原因就是太陽輻射泉沾，太陽輻射的強(qiáng)度決定地理緯度捞蚂。但隨著海拔高度的增加，太陽光線通過大氣的厚度跷究、空氣密度姓迅，水汽和懸浮物質(zhì)都相應(yīng)減少，太陽光透過度愈大俊马，到達(dá)地面的輻射較強(qiáng)丁存，由于夏季和冬季氣溫相差較大，夏季氣溫較高潭袱，因此柱嫌，太陽輻射的數(shù)據(jù)是統(tǒng)計(jì)夏季6～8三個(gè)月太陽直接輻射最大強(qiáng)度值。?

??1km～5km太陽直接輻射最大強(qiáng)度分別為1011屯换、1064、1118与学、1171彤悔、1225（W/m2）。從以上的數(shù)據(jù)可以看出索守，隨著海拔的增加晕窑，太陽直接輻射強(qiáng)度增大。海拔高度增加1000m卵佛，太陽直接輻射強(qiáng)度約增加54W/m2杨赤。?2.4?凍土?我國多年凍土主要分布在大小興安嶺敞斋、西部高山及青藏高原等地。東北凍土區(qū)的地形以丘陵山地為主冰垄，雖然海拔不高匠璧，但由于緯度高剂碴，又受西伯利亞高壓空氣影響，成為我國最寒冷的自然區(qū)焰枢。西部凍土區(qū)，雖然部分緯度較低舌剂，但均屬高山高原地區(qū)济锄，地勢(shì)高亢，深居內(nèi)陸霍转，屬高寒氣候荐绝。其共同特點(diǎn)是年平均氣溫低，凍結(jié)期長避消。青藏高原地區(qū)一般凍土層厚度均在25m～120m甚至達(dá)到175m很泊。?

2.5?沙塵?西北的黃土高原和青藏高原的沙塵也是相當(dāng)嚴(yán)重的。?

??西北地區(qū)的風(fēng)沙日（能見度只有10km)在24d～68d沾谓。?風(fēng)暴日（能見度只有1km）在10d～22d委造。沙塵的大小和風(fēng)速密切相關(guān)，隨著風(fēng)速的增大均驶，刮起沙塵顆粒的直徑也愈大昏兆。?

2.6?積雪?青藏高原四周環(huán)山，受帕米爾妇穴、喀喇昆侖爬虱、昆侖山、喜馬拉雅山腾它、唐古拉山等的屏障作用跑筝，北冰洋、大平洋瞒滴、印度洋的氣候很難對(duì)高原內(nèi)部的氣候有顯著影響曲梗，因而這里的氣候干冷、降雨稀少妓忍，尤以藏北高原更甚虏两。那里年最大積雪不到10cm。中國最大的積雪出現(xiàn)在新疆和東北世剖。阿爾泰山定罢、天山、喜馬拉雅山旁瘫、祁連山和西南橫斷山脈是中國多雪的山地祖凫，大部分地區(qū)積雪分布均表現(xiàn)出明顯的隨海拔增高而增厚的規(guī)律性琼蚯。??

3?高原環(huán)境對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的影響?

3.1?低氣壓的影響?

3.1.1?內(nèi)燃機(jī)的燃燒惡化、功率顯著下降惠况，油耗增加遭庶。?

??內(nèi)燃機(jī)工作容積是固定的，由于空氣密度隨海拔變化售滤，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣充量也發(fā)生變化罚拟。對(duì)自然吸氣的柴油機(jī)，若油泵的供油量不變完箩，則進(jìn)入氣缸的燃油得不到充分燃燒赐俗，使排煙變濃，排溫升高弊知，燃燒室零件過熱阻逮，導(dǎo)致功率下降，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變壞秩彤。???根據(jù)現(xiàn)場測試表明叔扼，海拔每升高1000m，?內(nèi)燃機(jī)出力平均下降9％～13％漫雷，油耗增加6％左右瓜富。?

??在海拔2700m的龍羊峽水電站工地，有工程機(jī)械和運(yùn)輸機(jī)械420輛降盹，?功率損失達(dá)37％与柑。國產(chǎn)裝載機(jī)，只能在海拔2800m的工地上勉強(qiáng)使用蓄坏，?在海拔3300m的工地上不能使用价捧。某廠生產(chǎn)的ZL30裝載機(jī)在海拔3000m的工地作業(yè)時(shí)，鏟斗的舉升能力減少50％涡戳；某廠生產(chǎn)的CX-80機(jī)車结蟋，?在西寧地區(qū)能拉3節(jié)50噸的貨車，但到海拔3173m的錫鐵山只能勉強(qiáng)拉2節(jié)渔彰。?

3.1.2?內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)工作條件惡化?

??隨著海拔高度增加嵌屎，大氣壓力下降，冷卻水沸點(diǎn)也隨之降低胳岂，不同海拔的水的沸點(diǎn)見表2编整。?

表2?不同海拔高度水的沸點(diǎn)?海拔高度(m)?

0?1000?2000?3000?4000?

冷卻水沸點(diǎn)(℃)?100?96.6?93.3?90.0?86.9?

???海拔每升高1000m，水的沸點(diǎn)下降3.3℃左右乳丰。???據(jù)高原地區(qū)工作的司機(jī)反映，內(nèi)燃機(jī)内贮，尤其是柴油機(jī)产园，冷卻水經(jīng)彻“開鍋”，解決的辦法是停機(jī)冷卻或放去熱水什燕，添加冷卻水粘勒，前者誤工誤時(shí)，后者屎即，因高原地區(qū)水源缺庙睡，水質(zhì)差而存在矛盾。由于高原空氣密度減少技俐，雖然冷卻風(fēng)扇的體積流量不變乘陪，但重量流量卻大為降低了，海拔每升高1000m雕擂，重量風(fēng)量下降8％啡邑，?實(shí)際上降低了風(fēng)扇的冷卻效果和冷卻水箱的散熱效果。而內(nèi)燃機(jī)由于高原燃燒不良井赌，?排溫升高谤逼，零件熱負(fù)荷增加，如散熱不良會(huì)使工作不正常仇穗，特別是冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)流部，?其最大功率受熱負(fù)荷的限制，?當(dāng)冷卻強(qiáng)度不足時(shí)纹坐，?排溫劇增枝冀，?熱負(fù)荷過高，?甚至產(chǎn)生拉缸現(xiàn)象恰画。?

??以上兩點(diǎn)宾茂，對(duì)于起重機(jī)、汽車起重機(jī)拴还、施工機(jī)械跨晴、載重汽車、打樁機(jī)械等以柴油機(jī)片林、內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械產(chǎn)品均存在著這樣的問題端盆。?3.1.3?空氣壓縮機(jī)排氣溫度增高?

??由于海拔高度的升高，大氣壓力降低使重量排氣量減少费封，其數(shù)值為海拔每升高1000m焕妙，平均減少11%～12％，而容積排氣量也隨海拔升高而減少弓摘，?海拔每升高1000m焚鹊，平均減少2％～3％。由此而造成隨著海拔高度的升高韧献，?壓縮機(jī)的排氣溫度增高末患。?3.1.4?影響低壓電器的分?jǐn)嗄芰?

??由于海拔升高研叫，空氣密度降低，空氣散熱能力減弱璧针，當(dāng)觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)嚷炉，介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度降低，電弧較難熄滅探橱，容易引起電弧重燃申屹，因而燃弧時(shí)間延長，觸頭壽命縮短隧膏。?

??高原空氣稀薄哗讥，散熱能力減弱，熱繼電器動(dòng)作時(shí)間縮短私植。?3.1.5?高壓電機(jī)電暈起始電壓降低?

??由于高原空氣稀薄忌栅，分子間的距離加大，離子的自由行程加大曲稼，因而起暈電壓降低索绪。如處于高海拔地區(qū)的橋頭電廠5#發(fā)電機(jī)組(2.5萬kW，6.3kV）贫悄，當(dāng)電壓升到1.7kV時(shí)開始聽到放電聲音瑞驱，電壓升到2.5kV?時(shí)開始見到電暈火花，?電壓升到3.6kV時(shí)就看到很嚴(yán)重的電暈現(xiàn)象窄坦，在6.3kV額定電壓下唤反，?電暈更嚴(yán)重并有臭氧氣味。?

??此外鸭津，低氣壓會(huì)使高壓電瓷外絕緣強(qiáng)度降低彤侍；影響蓄電池的使用壽命；對(duì)直流電機(jī)換向和電刷磨損造成影響逆趋。?3.2?低溫對(duì)機(jī)電產(chǎn)品運(yùn)行的影響?3.2.1?內(nèi)燃機(jī)冷起動(dòng)困難?

??低溫是高原氣候的一個(gè)特點(diǎn)盏阶，隨著海拔升高，氣溫呈線性下降闻书，青藏高原的最低氣溫一般都在－30℃以下名斟，內(nèi)燃機(jī)的低溫起動(dòng)問題與平原寒冷地區(qū)基本相似，但加上高原地區(qū)的缺氧和低氣壓使內(nèi)燃機(jī)的著火起動(dòng)性能較平原差魄眉。?

3.2.2?影響蓄電池的工作性能?

??因低溫使硫酸電解液粘度增大砰盐，負(fù)極活性物質(zhì)早期鈍化，影響電解液在極板內(nèi)的擴(kuò)散速度坑律，使鉛蓄電池基本電化學(xué)反應(yīng)在缺乏電解液的情況下岩梳，只能在極板的表面不完全地進(jìn)行。所以，鉛蓄電池的容量及起動(dòng)放電性能隨溫度的降低而降低蒋腮。?3.2.3?影響電機(jī)的起動(dòng)性能?

??低溫對(duì)電機(jī)的散熱有利淘捡，但對(duì)小型電機(jī)的起動(dòng)有一定的影響藕各。由于氣溫低使?jié)櫥矶仍龃蠡蚰虄鼋Y(jié)池摧，引起靜態(tài)阻力矩增加，使起動(dòng)變得困難激况。當(dāng)潤滑脂低溫凍結(jié)后作彤，喪失潤滑能力，起動(dòng)時(shí)與軸承磨擦發(fā)出尖哨聲乌逐，加速軸承磨損竭讳。?

3.2.4?對(duì)儀器儀表性能的影響?

??由于低溫、晝夜溫差大浙踢，使儀表中的線性元件特性發(fā)生線性變化绢慢，測試儀表（包括壓力表、液壓表洛波、流量計(jì)等）普遍存在精度降低胰舆、重復(fù)性差、零點(diǎn)漂移嚴(yán)重蹬挤。?3.2.5?對(duì)材料性能的影響???據(jù)反映缚窿，在低溫下瀝青絕緣膠有開裂現(xiàn)象，到潮濕時(shí)影響絕緣性能焰扳，絕緣材料的機(jī)械性能有所降低倦零，明顯變硬變脆。橡膠吨悍、丁苯基天然橡膠電纜護(hù)套在－30℃下易折扫茅、易剝裂。?

??對(duì)油料的選擇也要慎重育瓜，現(xiàn)有的低凝液壓油的粘度指數(shù)尚偏低葫隙，雖然其凝點(diǎn)在－40℃以下，但作為液壓系統(tǒng)傳遞扭矩的介質(zhì)來說爆雹，在凝點(diǎn)以上十幾度已無良好的流動(dòng)性停蕉，不能適應(yīng)于低溫地區(qū)工作的要求。???橡膠密封件經(jīng)低溫試驗(yàn)表明钙态，隨著溫度的下降慧起，其硬度、扯斷強(qiáng)度及伸長率三項(xiàng)機(jī)械性能均表現(xiàn)出不同程度的下降趨勢(shì)册倒。?

3.3?太陽輻射對(duì)高原機(jī)電產(chǎn)品的影響?3.3.1?影響塑料的機(jī)械性能?

??日光對(duì)有機(jī)材料的損害大小蚓挤，除與其化學(xué)鍵能大小等因素有關(guān)外，與其分子鍵的密度大小也有關(guān)。熱固性塑料分子鍵呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)灿意，密度相對(duì)較大估灿，因此光化裂解作用對(duì)其機(jī)械性能影響較小，而對(duì)熱塑性的機(jī)械性能影響較大缤剧。?

3.3.2?對(duì)油漆涂層的影響?

??高原地區(qū)日照強(qiáng)裂馅袁，溫差變化大，會(huì)加速油漆涂層的老化和龜裂荒辕。據(jù)分析汗销，油漆涂層的光老化是光氧老化，其速度不僅和太陽光的輻射強(qiáng)度和輻射量總量有關(guān)抵窒，也和大氣中的水份弛针、氧氣、溫度李皇、濕度都有關(guān)削茁。雖然高原地區(qū)的太陽輻射強(qiáng)度和總量比較大，但氣候干燥掉房、空氣稀薄茧跋、溫度低、大氣中的水份圃阳、含氧量和溫度等沒有濕熱帶高厌衔，所以高原氣候?qū)τ推嵬繉拥挠绊憶]有濕熱帶強(qiáng)烈。?3.3.3?對(duì)電機(jī)運(yùn)行的影響?

??高原地區(qū)戶外用的電機(jī)捍岳，由于運(yùn)行時(shí)發(fā)熱富寿，加之太陽的直接照射，按理會(huì)超過溫升限度锣夹，但從調(diào)查中反映页徐，電機(jī)過熱現(xiàn)象不明顯，這是由于高原地區(qū)常年溫度較低银萍，對(duì)溫升有一定的抵消作用变勇，故反映問題不大。?3.4?凍土對(duì)機(jī)電產(chǎn)品的影響?3.4.1?對(duì)打樁機(jī)及鉆孔機(jī)的影響?

??在高原多年凍土地區(qū)打樁時(shí)贴唇，因凍結(jié)的土較堅(jiān)硬搀绣，一般不先鉆孔而用打樁機(jī)直接把予制樁打入凍土層是較困難的。?

??如在青海清水河畔海拔4470m的凍土地帶施工中戳气，?該地區(qū)多年凍土中夾有融層链患，鉆孔中發(fā)生嚴(yán)重坍孔現(xiàn)象。施工季節(jié)正在七月下旬瓶您，該處又為高溫凍土麻捻，其地溫為-0.5℃～-1℃纲仍，當(dāng)嚴(yán)重坍孔會(huì)因大量地表泥水進(jìn)入孔內(nèi)，使孔壁多年凍土融化贸毕，使孔底凍土融化郑叠。此外，由于凍土較堅(jiān)硬明棍，鉆頭硬質(zhì)合金片的磨損及鉆桿鉆頭葉的磨損要嚴(yán)重得多乡革。而且鉆孔機(jī)消耗功率也增加。?3.4.2?對(duì)通訊電纜的影響?

??凍土的凍結(jié)和融化而引起的土層凍脹隆起击蹲，開裂和融沉署拟，對(duì)埋在地下的電纜彎曲拉伸影響很大，有可能將鉛電纜拉斷歌豺。?

??據(jù)調(diào)查中反映，凍土層中最低溫度一般不會(huì)低于－16℃心包，因而在敷設(shè)電纜時(shí)类咧，在電纜周圍填300×300mm含鹽砂介質(zhì)中，一方面可以使電纜處于不凍狀態(tài)蟹腾，另一方面在凍脹隆起痕惋、開裂的情況下，可以對(duì)凍層作較大的相對(duì)位移娃殖，從而可以減少在電纜上的張力值戳。?3.5?沙塵對(duì)機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)行的影響?

??黃土高原和青藏高原的風(fēng)沙是比較大的，高原地區(qū)干旱少雨炉爆，地面植被少堕虹，加上大風(fēng)，沙塵對(duì)內(nèi)燃機(jī)（包括以柴油機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械芬首、打樁機(jī)赴捞、載重汽車、裝載機(jī)等)的危害很明顯郁稍。?

??用戶反映赦政，空氣濾清器在高原地區(qū)使用很快會(huì)堵塞，滲漏進(jìn)氣缸的沙塵加速了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件的磨損耀怜。旋風(fēng)式紙質(zhì)濾清器恢着，按說明書規(guī)定每50小時(shí)保養(yǎng)一次，但在龍羊峽工地财破，1～2小時(shí)就會(huì)積滿塵埃掰派，一個(gè)班次需清理空濾器，拍打紙質(zhì)濾芯兩次狈究。?

??沙塵對(duì)電機(jī)軸承碗淌、低壓電器觸頭盏求、開關(guān)等均有不同程度影響，這里從略亿眠。??

4?結(jié)束語?

??我國高海拔地區(qū)面積寬廣碎罚，由于受各方面條件限制，那里的工農(nóng)業(yè)發(fā)展比較緩慢纳像，目前交通工具仍以汽車運(yùn)輸為主荆烈，而在高原地區(qū)使用的柴油機(jī)及內(nèi)燃機(jī)功率損失相當(dāng)嚴(yán)重，因此研究機(jī)械產(chǎn)品功率恢復(fù)技術(shù)有其重要意義竟趾。西藏地區(qū)具有重要的戰(zhàn)略意義憔购，那里有重要的礦產(chǎn)資源，為改善西藏人民的生活岔帽，盡快建設(shè)西藏的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)具有重要意義玫鸟。可喜的是犀勒，國家已下決心把鐵路從青海格爾木繼續(xù)延伸至西藏拉薩屎飘，而且計(jì)劃在云南開通入藏的滇藏鐵路〖址眩可以想象钦购，在不久的將來，高原地區(qū)將會(huì)得到更快的發(fā)展褂萧。?

??國際電工委員會(huì)(IEC)在制訂有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)押桃，由于歐洲地區(qū)高海拔地區(qū)很少，?其標(biāo)準(zhǔn)只考慮在3000m以下导犹。目前唱凯，我們根據(jù)國內(nèi)情況，?已制訂了《機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品高原環(huán)境條件》及《機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境技術(shù)要求?高原環(huán)境用》兩份標(biāo)準(zhǔn)锡足。為設(shè)計(jì)波丰、生產(chǎn)適合高海拔地區(qū)使用的機(jī)電產(chǎn)品提供了依據(jù)。這對(duì)提高機(jī)電產(chǎn)品的可靠性具有重要的價(jià)值舶得，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有現(xiàn)實(shí)意義掰烟。?

作者簡介：劉奎芳（1938-）男，廣東大埔人沐批，高級(jí)工程師纫骑。?作者單位：（廣州電器科學(xué)研究所，?廣州?510302）?

參考文獻(xiàn)：?

［1］?電工產(chǎn)品高海拔環(huán)境條件［S］．昆明電器科學(xué)研究所?［2］?機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性調(diào)查報(bào)告．?廣州電器科學(xué)研究所等．?1992．

高原電機(jī)在高海拔運(yùn)行九孩，由于氣壓低先馆，散熱條件差，?及損耗將會(huì)增加躺彬，運(yùn)行效率降低煤墙。因此梅惯，同樣的?，不同海拔運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)額定電磁負(fù)荷及散熱設(shè)計(jì)是不同的仿野。不是高海拔規(guī)格的電動(dòng)機(jī)铣减，最好適當(dāng)降負(fù)荷運(yùn)行。否則脚作，電機(jī)的壽命及性能都會(huì)受到影響葫哗，甚至?xí)诙虝r(shí)間內(nèi)燒毀。