磷化处理是将金属表面(主要是钢铁和锌)通过化学反应生成一层非金属的、不导电的多孔磷酸盐薄膜。下面是我为大家精心推荐的金属表面磷化技术论文,希望能够对您有所帮助。 金属表面磷化技术论文篇一 金属表面漆前磷化处理工艺问题 [摘 要]主要研究了金属表面漆前锌盐磷化处理工艺,通过实验确定了适宜配方和工艺条件.实验结果表明,该工艺与普通锌系磷化处理工艺相比,具有磷化膜的耐腐蚀性好,磷化温度低,磷化时间短,耐冲击性和均匀性好等特点。 [关键词]金属;磷化处理工艺;磷化膜 中图分类号:TG174 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)17-0063-02 磷化处理是将金属表面(主要是钢铁和锌)通过化学反应生成一层非金属的、不导电的多孔磷酸盐薄膜。磷化处理工艺在工业上使用广泛,主要用作油漆涂层的基底。 目前国内外研究和利用较多的是中、高温磷化。但因其能耗大,处理工艺时间长,沉渣多而不利于现代化生产。为了提高磷化液的质量,降低能耗成本,磷化工艺已向低温、少渣、优质的方向发展,成为当前研究中的潮流 。本文主要研究了低温锌、锰系磷化,并确定了最佳配方和工艺条件。 1 实验部分 1.1 试验药品 氧化锌、碳酸锰、碳酸钠、硝酸(65%)、磷酸(85cA、)、亚硝酸钠、硝酸镍、硫酸铜(均为分析纯)。 1.2 磷化液的配制 将ZnO、MnCO3、NaCO3用水溶解调成糊状.将H3PO4和HNO3,混合在一起.将上述两部分液体慢慢混合,搅拌反应完全.反应完全后得无色透明溶液,因反应放热,操作时要特别注意安全.待反应完全后加人硝酸镍,搅拌至全部溶解.静置熟化1 h以上,备用.若配制工作液需将上述磷化液稀释20倍,加入适量促进剂,用NaCO3调整酸度至工艺范围,搅拌均匀,化验分析备用. 1.3 磷化膜性能测定 1.3.1 目测法外观检验 采用目测法外观检验是现场评价磷化膜质量的最简单而有效的手段,一般检验项目有:晶体粒度、均匀性、色调、光泽、斑点、粉化情况等,可进行大体上的判断. 1.3.2 微观结构显微镜法 用电子显微镜将磷化膜放大100~1 000倍,观察结晶形状、尺寸大小及排布情况.结晶尺寸小些为好,一般控制在几十微米以下,排布越均匀,孔隙率越小越好 . 1.3.3 腐蚀性能测定法 最常用的是硫酸铜点滴实验法.在室温(15~25 。C)下,在未浸油的磷化零件表面上滴一滴3%硫酸铜溶液,同时启动秒表,30s后不出现玫瑰红班为合格. 2 结果及讨论 2.1 主要成分的作用与影响 2.1.1 磷酸二氢锌 配制磷化液时碳酸锰用量为12 g/L,碳酸钠用量为18 g/L,硝酸(65%)用量为135 g/L,磷酸(85%)用量为210g/L,亚硝酸钠0.4 g/L,硝酸镍18 g/L,反应温度为40℃,磷化时间3 min,磷酸二氢锌是主要的成膜物质,可由氧化锌与磷酸反应制取.随着磷酸二氢锌用量的增加,磷化膜的耐腐蚀性提高;达到一定量时,磷化膜的耐腐蚀性随磷酸二氢钠用量的增加反而下降.这是因为磷酸二氢锌主要起调节总酸度的作用,含量过高时,成膜速度快,膜层粗糙、疏松、附着力差,表面有浮灰;含量过低时,溶液成分变化快,调整困难,且磷化能力较弱,甚至膜薄不成膜,进而导致磷化膜的耐腐蚀性下降.通过实验确定氧化锌最佳用量为80一90g/L。 2.1.2 氧化促进剂 其他反应条件同2.1.1,氧化锌为85 g/L,一般常温低温型磷化采用NO3-/NO2-、NO3-/ClO3-/NO2-;氧化促进剂体系较好,不仅成膜速度快,磷化膜形成结晶细密,促进剂主体NO2-;测定非常方便,所以槽液管理简单,不易出现问题.对NO3-/ClO3-;有机硝基物促进剂体系,它虽不需要经常补加,但由于主促进剂ClO2-;、有机硝基物的测定比较复杂,在实际应用中当出现促进剂过量或不足时槽液会变成深棕色,使总酸度、游离酸度的化验带来不便.本实验促进剂主要成分为NO3-/NO2-体系.这种促进剂体系效果较好,成膜速度快,且结晶细致.但促进剂用量一定要控制在规定的范围内,含量过低会使磷化膜表面不均,含量过高又会使Fe+2聚集过多,磷化膜易生黄色锈迹.通过实验确定硝酸最佳用量为130~140 g/L。 2.1.3 磷化液中镍离子和锰离子的影响 其他反应条件同2.1.1,氧化锌为85 L,调整硝酸镍和碳酸锰的用量,实验结果如图1~2。 镍是比锌电位高的二价金属,能参与成膜,部分地置换出磷化膜中的铁离子形成新的结晶活性中心,能促进成膜,细化晶粒,增强膜层结合力,降低了磷化温度,缩短了磷化时间.镍盐的加入量太少无作用,加入最大,没有不利影响,但会增加磷化液的成本;锰离子参与成膜,可提高磷化膜的硬度、耐腐蚀性和结合力,降低磷化处理温度、提高反应速度、降低膜厚使磷化膜颜色加深,并带有金属光泽,还可降低昂贵的金属镍的用量.通过实验确定硝酸镍的用量为1O一20 g/L,碳酸锰的用量为l0一l5 g/L。 2.2 磷化工艺的影响 2.2.1 温度的影响 其他反应条件同2.1.1,改变反应温度,实验结果见图4。 温度适当升高,虽然能激活能垒低的点也能成为结晶“活性中心”,使晶核数目增多,结晶速率加快.但温度过高,Fe+2大量产生,生成大量沉渣,造成成分不稳定,消耗磷化液,使工件表面有挂灰现或不能生成膜层,易返黄,耐蚀性差,所以磷化时间随温度而定.将磷化温度控制在35―45℃之间,既能保证适当的磷化速度和膜层质量,还能减少沉渣产生,稳定槽液稳定性也差表2氧化锌对磷化膜性能的影响,且磷化膜层粗大耐蚀性差,同时槽液的稳定性也差;温度低,磷化速度减慢,膜层不连续。 2.2.2 酸度的影响 磷化工艺中控制槽液的PH值比控制酸度比更合适。因为无论磷化液是由H3PO4或磷酸盐配制, 它们在水溶液中都同时存在着多步离解平衡: 因为磷化体系中/=K2(25℃,K2=0.013), 将(2)、(3)式代入到平衡常数K2的表达式中整理得到: C总=5.7×10-5( +7.6 ×10-2 +4.8×10-10 +2.1×10-22 (4) 在满足K2表达式的前提下,磷化液的PH值与配成磷化液的H3PO4或磷酸盐的总浓度之关系可由(4)式计算出来,计算结果见表4。 2.2.3 磷化时间的影响 其他反应条件同2.1.1,改变反应时间, 磷化时间是一个重要的影响因素,磷化时间短,能节约成本,但工艺不稳定,不易控制,磷化膜性能不稳定;磷化时间长,成本高,获得的磷化膜质量差,结晶面上再结晶,膜层粗糙较厚,附着力差.本工艺磷化时间应控制在3 min左右,能形成理想的磷化膜. 3 结论 通过对铁板板材进行大量的重复试验,得出了最优的工艺配方:氧化锌用量为80―9O g/L,碳酸锰l0~l5 g/L,碳酸钠15―20 g/L,硝酸(65%)130―140 g/L,磷酸(85%)200―220 L,亚硝酸钠0.2―0.5 g/L,硝酸镍l0~20 g/L.本工艺属于低温锌系磷化,使用了多种金属的酸式盐作为成膜物质,控制温度在35―45。c,总酸/游离酸在18―25之间,磷化时间3―5 min,比普通锌系磷化工艺得到的磷化膜耐腐蚀性好,磷化温度低,时间短,磷化膜耐蚀性好,与涂层附着力好,耐冲击性好,均匀性好,改善了普通锌系磷化工艺沉渣多,能耗大,磷化液不耐用等缺点。 金属表面磷化技术论文篇二 磷化工产业可持续发展初探 摘要:磷化工产业可持续发展包括资源的科学利用、产业的全面发展、环境的有效保护三个方面的基本要求。本文分析了当前主要存在资源利用水平较低、产业结构不尽合理、环境污染较为严重等主要问题,提出了积极推进自主创新、大力发展循环经济、加大产业整合力度的政策建议。 关键词:磷化工产业可持续发展基本要求政策建议 磷化工产业是以磷矿资源为基础,磷肥、磷酸盐和磷化物等磷化工产品为主体的产业,是国民经济重要的战略性产业之一。本文分析了磷化工产业可持续发展的基本要求,研究了当前存在的主要问题,并提出了相关政策建议。 一、磷化工产业可持续发展的基本要求 尽管学界关于可持续发展的理解还存在很大差异,从经济学、社会学、生态学、系统学等角度都作出了不同界定,但一般认为可持续发展应当是“既满足当代人的需求,又不对子孙后代满足其需求的能力构成危害的发展”。在这个意义上讲,磷化工产业可持续发展至少包括以下三个方面的要求。 1、资源的科学利用 可持续发展强调对不同属性的资源采取不同的保护措施,对于矿物、石油、天然气等不可再生资源,要提高其利用率,并尽可能用可再生资源代替,以延长其使用的寿命。磷矿是一种典型的不可再生资源,我国磷矿资源虽然目前探明储量较大,居世界第二位,仅次于摩洛哥,但具有丰而不富的特点,已被国土资源部列为2010年后不能满足国民经济发展需求的20个矿种之一。近年来,我国磷化工产品年生产能力近850万吨,资源消耗量居世界第一位;我国的磷化工产品在满足国内生产、生活需求的同时,也有大宗的、传统的初级磷化工产品用于出口,总体仍然属于“资源输出型”发展模式。与此相反,很多发达国家均对本国磷矿资源进行严格保护和科学利用,主要用于生产高端产品,并明令限制出口。磷化工产业的可持续发展,首先必须科学利用好磷矿这一稀缺资源,这是发展的前提和基础。 2、产业的全面发展 可持续发展首先必须强调发展;离开了发展,可持续发展就成了无源之水、无本之木。磷化工产业作为一个完整的产业链,具有磷矿开采、加工、运输、保护、研发、出口等多个环节、多种形态。我国有27个省份有磷矿分布,但总体分布比较分散,主要集中在资源比较丰富的云南、贵州、四川、湖北、湖南等五个省,产业集中程度较低。同时,我国磷化工产品以生产磷肥等初级产品为主,精细、专用、材料产品很少;产业发展后劲不足,无论是在磷矿采选还是在磷化工产品中,中小企业多,大企业少,产能投入不足,技术创新能力不够。磷化工产业的可持续发展,必然要求我们始终把发展作为鲜明主题,用发展的眼光、发展的思路、发展的办法,着力解决当前在发展中出现的突出问题,促进磷化工产业发展能力、发展水平的不断提高,促进整个磷化工产业的全面发展。 3、环境的有效保护 可持续发展在鼓励经济增长的同时,强调要对人类需求的满足进行限制,不能超越资源与环境的承载能力,要注意改善质量、提高效益、节约能源、减少废物,改变传统的生产和消费模式,实现人与自然的和谐,有效保护人们赖以生存的环境。当前,我国磷化工产业处于比较落后的局面,一些磷化工产品的生产给环境带来了巨大污染。比如,黄磷是热法磷化工的母体产品,长期以来一直被认为是高耗能、高污染的“夕阳”产业,一些发达国家已经停产或宣布不再生产黄磷。与此趋势相反,我国近年来黄磷生产却大幅上升。黄磷生产中所生成的炉渣、磷铁及炉气都已对环境造成较为严重的污染。除黄磷生产之外,其他磷化工产品的生产,如果保护不够,也会对环境造成不同程度的破坏。因此,我国磷化工产业的可持续发展,必须在促进经济发展的同时,最大限度地考虑环境的承载力,有效满足当代与后代对环境发展的要求。 二、磷化工产业可持续发展的主要问题 在经济全球化背景下,磷化工产业在世界范围内都面临激烈竞争。从实现可持续发展的基本要求来看,我国磷化工产业还面临不少问题,主要体现在以下三个方面。 1、资源利用水平较低 磷矿资源十分稀缺,但我国综合利用总体而言不充分、不合理。我国磷矿80%为沉积岩,70%为中低品位的胶磷矿,地下开采约占总量的60%,即使在富矿比较集中的云南、贵州两省,也含有大量贫矿,矿产杂质多,开采难度大。但与此相反,我国绝大多数矿山属于中小型矿山,特别是集体、个人的小型矿山,生产设备相当简陋,技术力量十分薄弱,管理工作较为滞后,乱挖滥采、采易弃难、采富弃贫现象比较普遍,有限资源浪费较大。同时,即使在优质磷矿富产地区,由于发展理念、生产技术等方面的原因,存在磷富矿“优矿劣用”、“高质低用”的现象,相当一部分优质矿用于生产低浓度的钙镁磷肥和普通过磷酸钙等,资源利用水平比较低,一些有价值的元素被遗弃,加剧了优质资源消耗速度。 2、产业结构不尽合理 经过近年来的发展,我国已经形成了较为完整的磷化工产业结构。从产业生产结构看,但我国的磷化工企业仍主要是以生产黄磷、三聚磷酸钠、磷酸氢钙等初级磷化工企业为主,生产附加值高的精细、专用磷化工产品及有机磷产品的企业很少。从产业地区布局看,我国磷化工产业主要布局于磷矿资源集中的云南、贵州、湖北等五省,但地区之间信息交流不够通畅,各自“产业链”不够完整,注意减少不必要的重复投资、加强相互之间的协作配合还比较欠缺,这些地方的资源优势没有转化为产业优势,不仅与国外磷化工产业差距较大,也与我国经济社会发展要求不相适应。从产业增长方式看,整个磷化工产业的经济增长仍然属于高投入、高消耗、低产出、低效益的传统方式,依靠科技创新推动经济增长的方式还没有形成,产业结构亟待调整升级。 3、环境污染较为严重 在磷矿开采中,人们要对森林植被进行砍伐,剥离表土或注水洗选,必然会造成一定的生态破坏和环境恶化。同时,磷化工产业是典型的高能耗、高排放、高污染行业,其“三废”排放强度远远高于其他工业平均水平。磷化工产业发展带来了大量的环境污染,最为典型的是云南滇池附近因为磷化工废弃产品的无序排放,导致滇池磷含量超标,造成水体过度营养化,曾引起国内外媒体的广泛关注。这一事件使人们充分认识到磷化工产品的污染问题,江苏、厦门、深圳、昆明等省市已明令禁止使用含磷洗涤剂。总体而言,我国磷矿分布和磷化工发展区域,基本是人口较为密集、经济相对活跃的区域,由于开采、生产技术的限制,磷化工产业的高排放、高污染,与人类有限的生存空间、环境容量之间的矛盾十分突出。 三、磷化工产业可持续发展的政策建议 《中国磷化工十一五发展指南》提出,要合理开发利用资源,优化矿区布局,加强自主创新及技术进步,促进磷化工业可持续发展。为了实现这一目标,本文建议要突出抓好三个方面。 1、积极推进自主创新 推进自主创新,是转变经济增长方式的基本前提,是保持经济长期平稳较快发展的客观需要,是建设资源节约型、环境友好型社会的重要保证。从技术角度讲,全球磷化工新技术发展的总趋势是:湿法、热法并举,以湿法为主,在稳定发展大宗磷肥、磷复肥的同时,为满足人类社会多方面的需求,发展精细磷化工产品,提高不可再生资源附加值。我国磷化工产业之所以会出现资源利用水平低、产业结构不合理,环境污染较严重等问题,与选矿设备简陋,生产技术薄弱,高新技术运用较少有着密切关系。要促进磷化工产业的发展,首当其冲的是必须坚持走自主创新道路,加大技术创新力度,把增强自主创新能力作为调整产业结构和转变发展方式的中心环节,学习借鉴国际最新的中低品位磷矿综合利用技术、温法磷酸的精制净化技术、精细磷化学品的绿色合成技术等最近的技术成果,加强引进消化吸收再创新的步伐,大力推进原始创新、集成创新,着力突破影响和制约磷化工产业发展的关键技术,不断提高可持续发展的能力。 2、大力发展循环经济 循环经济是符合科学发展观要求的,一种社会生产、再生产范式,以资源的高效利用和循环利用为核心,以低消耗、低排放、高效率为基本特征的发展模式。要克服磷化工产业资源消耗量大、“三废”排放严重等问题,坚决摆脱“先污染一后治理”的传统发展道路,就应当实现从传统经济增长方式到可持续发展经济增长方式的转变,推进磷及磷化工废物资源化、磷-煤-盐化工共生耦合循环、磷化工、盐化工、煤化工废物综合利用,充分利用磷矿资源中的每种元素,降低磷矿的消耗,有效地减少甚至消除“废物”排放,最大限度地提高稀缺而又宝贵的自然资源利用率,发展循环经济,降低生产成本,实现可持续发展。近年来,我国一些大型的磷化工企业已经开始在发展循环经济方面进行有益探索。比如,云天化集团三环公司坚持以资源节约、综合利用和清洁生产为途径,以“减量化、再利用、再循环”的原则,依靠科技创新、技术进步,走新型工业化道路,大力发展循环经济,取得了明显成效。在企业自主发展循环经济的同时,我国政府应当出台相应的政策措施,鼓励和支持磷化工企业走循环经济发展道路,尽可能用最少的资源消耗实现最大的发展效益,实现真正的科学发展。 3、加大产业整合力度 近年来,一些磷矿资源丰富的省份先后就资源保护、产业发展等出台了一系列地方政策,如云南省颁布《磷矿资源开采市场准入条件》,湖北省出台《关于今年磷矿山开采总量控制计划的通知》,有力促进了产业的规范、快速发展,形成了一批具有竞争力的大集团,但这些整合工作仍然局限于一个省份之内,跨地区、跨行业的整合还没有出现。本文建议,我国应当坚持政府引导、市场导向、企业为主的原则,进一步在全国范围内加大磷化工行业整合工作:从政府引导上,中央有关部门应加大宏观调控力度,尽早出台黄磷行业准入条件,建立严格监管机制和政策协调机制,强化行业自律职能;从发展模式上,要适应化工园区这一国际化工发展的主流,以园区聚合理配置生产要素,实施清洁生产和“三废”的统一治理,实现产业的园区化、集约化和一体化;从产业结构上,适当控制黄磷的生产,积极发展磷化物等中间产品,大力发展亚磷酸盐等下游产品,坚持发展无机磷化工和有机磷化工相结合,改变单一生产模式,不断优化产业结构;从企业重组上,要通过兼并、控股、联合等方式,努力形成一批国际化、大型化、精细化和专业化的企业集团,提高整体的技术水平和市场占有率,以此带动和促进磷化工产业的可持续发展。 总之,我国应坚持在自主创新中求发展,在发展循环经济中求发展,在保护环境中求发展,实现磷化工产业可持续发展。看了"金属表面磷化技术论文"的人还看: 1. 表面处理技术论文 2. 试论汽车发动机气门的拆装技巧
酸奶的不同制作方法:原味酸奶作菌种制作酸奶原 料 鲜牛奶500克,原味酸奶50克1.将牛奶倒在不锈钢锅中, 上火加热到70~80℃,离火降温,待用。2.将容器用开水消过毒后,倒入牛奶,再加入原味酸奶,搅拌均匀。3.盖上盖子,放入酸奶机体中,再把外盖子盖上。接通电源,保温8小时左右。4.待牛奶呈豆腐脑状,即可取出食用。制作秘籍1.加热的牛奶降温至不烫手时为佳。若温度过高,会杀死酸奶中的乳酸菌,影响发酵。2.如果选用的是经过巴氏消毒的牛奶,则不需经过加热过程。3.如果家里有微波炉,可以将容器内放一勺水,盖上盖子,高火加热半分钟即能达到消毒效果。4.容器消毒最好不用消毒液,因为如果冲洗不干净,会杀死乳酸菌,使发酵失败。5.做好的酸奶要立刻放到冰箱里冷藏2小时,然后才能饮用。6.此酸奶制作时没有加入白糖,故食用时可根据个人口味加入白糖调味。以酸奶发酵剂作菌种制作酸奶原 料 鲜牛奶500克,酸奶发酵剂2.5包,白糖25克1.坐锅点火,倒入鲜牛奶和白糖。2.以中火煮开至白糖溶化,离火。待牛奶降温至不烫手时,加入酸奶发酵剂充分搅匀。3.取消毒的酸奶杯,盛入调好的牛奶,封好口。4.放入酸奶机体中,盖上盖子。5.接通电源,加热保温8~12小时,至呈豆腐脑状。6.取出酸奶,放入冰箱冷藏2小时即可食用。制作秘籍1.这种采用的是分杯酸奶机制作。2.要掌握好酸奶发酵剂与鲜牛奶的比例。3.加糖量一般控制在5%~10%之间。4.酸奶发酵剂最好先用少量牛奶在干净的小碗中完全溶解,然后再倒入酸奶机容器内搅匀。
食品加工质量安全管理工作是保障企业产品质量安全符合质量标准的关键、是维护企业市场信誉的关键,是企业在现代激烈市场竞争中赢得市场竞争力的关键。下面是我为大家推荐的食品加工论文,供大家参考。
食品加工论文 范文 一:食品工业泡沫分离技术的应用
泡沫分离又称泡沫吸附分离技术,是以气泡为介质,以各组分之间的表面活性差为依据,从而达到分离或浓缩目的的一种分离 方法 [1].20世纪初,泡沫分离技术最早应用于矿物浮选,后来应用于回收工业废水中的表面活性剂.直到20世纪70年代,人们开始将泡沫分离技术应用于蛋白质与酶的分离提取[2-3].目前,在食品工业中,泡沫分离技术已经应用于蛋白质与酶、糖及皂苷类有效成分的分离提取.由于大部分食品料液都有起泡性,泡沫分离技术在食品工业中的应用将越来越广泛.
1泡沫分离技术的原理及特点
1.1泡沫分离技术的原理
泡沫分离技术是依据表面吸附原理,基于液相中溶质或颗粒之间的表面活性差异性.表面活性强的物质先吸附于分散相与连续相的界面处,通过鼓泡形成泡沫层,使泡沫层与液相主体分离,表面活性物质集中在泡沫层内,从而达到浓缩溶质或净化液相主体的目的.
1.2泡沫分离技术的特点
1.2.1优点
(1)与传统分离稀浓度产品的方法相比,泡沫分离技术设备简单、易于操作,更加适合于稀浓度产品的分离.(2)泡沫分离技术分辨率高,对于组分之间表面活性差异大的物质,采用泡沫分离技术分离可以得到较高的富集比.(3)泡沫分离技术无需大量有机溶剂洗脱液和提取液,成本低、环境污染小,利于工业化生产.
1.2.2缺点
表面活性物质大多数是高分子化合物,消化量比较大,同时比较难回收.此外,溶液中的表面活性物质浓度不易控制,泡沫塔内的返混现象会影响到分离效果[4].
2泡沫分离技术在食品工业中的应用
2.1蛋白质的分离
在分离蛋白质的过程中,表面活性差异小的蛋白质,吸附效果受到气-液界面吸附结构的影响,因此蛋白质表面活性的强度是考察泡沫分离效果的主要指标.谭相伟等[5]研究了牛血清蛋白与酪蛋白在气-液界面的吸附,并发现酪蛋白对牛血清蛋白在气-液界面处的吸附有显著影响.此后,Hossain等[6]利用泡沫分离技术对β-乳球蛋白和牛血清蛋白进行分离富集,结果得到96%β-乳球蛋白和83%牛血清蛋白.Brown等[7]采用连续式泡沫分离技术从混合液中分离牛血清蛋白与酪蛋白,结果表明酪蛋白的回收率很高,而大部分的牛血清蛋白留在了溶液中.Saleh等[8]研究了利用泡沫分离法从乳铁传递蛋白、牛血清蛋白和α-乳白蛋白3种蛋白混合液中分离出乳铁传递蛋白,在牛血清蛋白和α-乳白蛋白的混合液中加入不同浓度的乳铁传递蛋白,并不断改变气速,优化了最佳工艺条件.结果得出:在最佳工艺条件下,87%的乳铁传递蛋白留在溶液中,98%牛血清蛋白和91%α-乳白蛋白存在于泡沫夹带液中.由此可见,利用泡沫分离法可以有效地从3种蛋白质混合液中分离出乳铁传递蛋白.Chen等[9]利用泡沫分离技术从牛奶中提取免疫球蛋白.考察了初始pH值、初始免疫球蛋白浓度、氮流量、柱的高度及发泡时间等因素对反应的影响,结果表明:采用泡沫分离方法可以有效地从牛奶中分离出免疫球蛋白.Liu等[10]从工业大豆废水浓缩富集大豆蛋白,最佳工艺条件:温度为50℃,pH值为5.0,空气流量为100mL?min-1,装载液体高度为400mm,得到大豆蛋白富集比为3.68.Li等[11]为了提高泡沫析水性,研发了一种新型的利用铁丝网进行整装填料的泡沫分离塔,利用铁丝网整体填料塔泡沫分离法对牛血清蛋白进行分离.通过研究填料对气泡大小、持液量、富集比和在不同条件下以牛血清蛋白水溶液作为一个参考物的有效收集率的影响,评价填料的作用.结果表明,填料可以加速气泡破裂、减少持液量、提高泡沫析水性和牛血清蛋白的富集比.研究表明,在积液量为490mL,空气流速为300mL?min-1,牛血清蛋白初始浓度为0.10g?L-1,填料床高度为300mm和初始pH值为6.2的条件下,最佳的牛血清蛋白富集比为21.78,是控制塔条件下富集比的2.44倍.刘海彬等[12]以桑叶为原料,采用泡沫分离法对桑叶蛋白进行分离,并分析了影响分离效果的主要因素,结果测得桑叶蛋白回收率为92.50%、富集比为7.63.由此可见,利用泡沫分离法对桑叶进行分离可得到含量较高的桑叶蛋白.与传统的叶蛋白分离方法如酸(碱)热法、有机溶剂法相比较[13-14],泡沫分离法分离效果好,避免了加热导致蛋白质变性以及减少有机溶剂带来的环境污染等问题.李轩领等[15]以亚麻蛋白浓度、NaCl浓度、原料液pH值以及装液量为主要考察因素,用响应面法优化了从未脱胶亚麻籽饼粕中泡沫分离亚麻蛋白的工艺条件.在最佳工艺条件下,得到95.8%的亚麻蛋白质,而多糖的损失率仅为6.7%.可见,采用泡沫分离技术可以从未脱胶亚麻籽饼粕中有效分离出亚麻蛋白.
2.2酶的分离
蛋白质属于生物表面活性剂,包含极性和非极性基团,在溶液中可选择性地吸附于气-液界面.因此,从低浓度溶液中可泡沫分离出酶和蛋白质等物质.Linke等[16]研究了从发酵液中泡沫分离胞外脂肪酶,考察了通气时间、pH值及气速等主要因素对回收率的影响,研究得出通气时间为50min、pH值为7.0及气速为60mL/min时,酶蛋白回收率为95%.Mohan等[17]从啤酒中泡沫分离回收酵母和麦芽等,结果表明,分离酵母和麦芽所需的时间不同,而且低浓度时更加容易富集.Holmstr[18]从低浓度溶液中泡沫分离出淀粉酶,研究发现在等电点处鼓泡,泡沫夹带液中的淀粉酶活性是原溶液中的4倍.Lambert等[19]采用泡沫分离技术考察了β-葡糖苷酶的pH值与表面张力之间的关系,研究表明,纤维素二糖酶和纤维素酶的最佳起泡pH值分别为10.5和6~9.Brown等[7]利用泡沫分离技术对牛血清蛋白与溶菌酶以及酪蛋白与溶菌酶的混合体系分别进行了分离纯化的研究.结果表明,溶菌酶不管与牛血清蛋白混合还是与酪蛋白混合,回收率都很低,但是由于溶菌酶可提高泡沫的稳定性,从而提高了牛血清蛋白与溶菌酶的回收率.Samita等[20]对牛血清蛋白与酪蛋白、牛血清蛋白与溶菌酶两种二元体系分别进行了研究,发现在牛血清蛋白与酪蛋白的蛋白质二元体系中酪蛋白在气-液界面处的吸附占了大部分的气-液界面,从而阻止了牛血清蛋白在气-液界面处的吸附.而在牛血清蛋白与溶菌酶的二元体系中,研究表明溶菌酶提高了牛血清蛋白的回收率,同时提高了泡沫的稳定性.针对这种现象,Noble等[21]也采用泡沫分离法分离牛血清蛋白与溶菌酶的二元体系,研究发现泡沫夹带液中存在少量的溶菌酶,提高了泡沫的稳定性,牛血清蛋白溶液在低浓度下本来不能产生稳定泡沫,溶菌酶的存在使得其也能产生稳定的泡沫.这些研究表明,泡沫分离技术可以在较低的浓度下分离具有表面活性的蛋白质,为泡沫分离技术在蛋白质分离中的应用研究开辟了新的领域.国内泡沫分离技术已应用在酶类物质分离中,范明等[22]设计了泡沫分离装置,利用泡沫分离技术分离脂肪酶模拟液和实际生产生物柴油的水相脂肪酶溶液,对水相脂肪酶进行回收并富集.考察了通气速度、进料酶浓度及水相脂肪酶溶液中pH值等主要因素对分离效果的影响,当通气速度为10L/(LH)、进料酶浓度为0.2g/L、pH值为7.0时,蛋白和酶活回收率接近于100%,富集比为3.67.研究表明,初始脂肪酶浓度对泡沫分离的富集比和蛋白回收率有显著影响,pH值对富集比、蛋白和酶活回收率无显著影响,而气速是影响蛋白回收速率的一个重要因素.回收水相脂肪酶的过程中酶活性无损失.可见,泡沫分离是一个回收液体脂肪酶的有效方法[22].
2.3糖的分离
糖一般存在于植物和微生物体内,可根据糖与蛋白质或者其他物质的表面活性差异性,利用泡沫分离技术对糖进行分离提取[23].Fu等[24]采用离心法从基隆产的甘薯块中分离提取可溶性糖和蛋白,得到的回收率分别为4.8%和33.8%;而采用泡沫分离法时,可溶性糖和蛋白的回收率分别为98.8%和74.1%.Sarachat等[25]采用泡沫分离法富集假单胞菌生产的鼠李糖脂,最佳工艺条件下得到鼠李糖脂97%,富集比为4.__洲[26]利用间歇式泡沫分离法从美味牛肝菌水提物中分离牛肝菌多糖,考察了pH值、原料液浓度、空气流速、表面活性剂用量及浮选时间等主要因素对分离效果的影响,以回收率为指标评价分离的效果,并优化了分离牛肝菌多糖的工艺条件.在最佳工艺条件下,牛肝菌多糖回收率为83.1%.国内关于食用菌多糖的提取一般利用水提醇析法,但是该法需要消耗大量的乙醇,操作周期长,能耗大[27-28],而泡沫分离法具有快速分离、设备简单、操作连续、不需高温高压及适合分离低浓度组分等优势,因此间歇式泡沫分离法是提取食用菌多糖的一种有效方法.
2.4皂苷类有效成分的分离
皂苷包含亲水性的糖体和疏水性的皂苷元,具有良好的起泡性,是一种优良的天然非离子型表面活性成分,因此可采用泡沫分离法从天然植物中分离皂苷[29].泡沫分离法已广泛用于大豆异黄酮苷元、人参皂苷、无患子皂苷、竹节参皂苷、文冠果果皮皂苷等有效成分的分离.
2.4.1大豆异黄酮苷元的分离Liu等[10]
采用泡沫分离与酸解方法从大豆乳清废水中分离大豆异黄酮苷元,指出从工业大豆乳清废水中提取的异黄酮苷元主要以β-苷元的形式存在,并利用傅里叶变换红外光谱分析发现大豆异黄酮和大豆蛋白以复合物的形式存在.研究结果表明,利用泡沫分离技术可以从大豆乳清废水中有效地富集大豆异黄酮,分离出大豆异黄酮苷元和β-苷元.
2.4.2无患子总皂苷的分离魏凤玉等[30]
分别采用间歇和连续泡沫分离法分离纯化无患子皂苷,利用正交试验,考察了原始料液浓度、气体流速、温度、pH值等因素对无患子皂苷回收率的影响,确定了泡沫分离最佳工艺条件.林清霞等[31]采用泡沫分离技术分离纯化无患子皂苷,利用紫外分光光度计测定无患子皂苷含量,通过富集比、纯度及回收率判断分离纯化的效果.在进料浓度为2.0g/L、进料量为150mL、气速为32L/h、温度为30℃、pH值为4.3时,得到富集比为2.153,纯度与回收率分别为74.68%和79.19%.研究结果表明:无患子皂苷的回收率随着进料浓度的增大而减小,随着气速、进料量的增大而增大;富集比随着进料浓度、气速及进料量的增大而减小,pH值对富集比的影响较小;纯度随着进料浓度、气速的增大而降低,进料量、pH值对纯度的影响较小.
2.4.3竹节参总皂苷的分离
竹节参的主要成分皂苷是一种优良的天然表面活性剂,而竹节参中的竹节参多糖、无机盐及氨基酸等是非表面活性剂,因此可根据表面活性的差异,采用泡沫分离技术对竹节参皂苷进行分离纯化[32-34].张海滨等[35]考察了气泡大小、pH值、原料液温度及电解质物质的量浓度等主要因素对泡沫分离竹节参总皂苷的影响,以富集比、纯度比及回收率等为指标分析分离纯化的效果,得出最佳工艺条件:气泡直径为0.4~0.5mm,pH值为5.5,温度为65℃,电解质NaCl浓度为0.015mol?L-1.在最佳工艺条件下,总皂苷富集比为2.1,纯度比为2.6,回收率为98.33%,能够得到较好的分离.张长城等[36]研究了利用泡沫分离技术对竹节参中皂苷进行分离纯化的方法与条件,指出泡沫分离技术分离纯化竹节参皂苷具有产品回收率高、工艺简单、能耗低及不使用有机溶剂等优点,为竹节参皂苷的开发利用提供了技术支持.
2.4.4文冠果果皮皂苷的分离
文冠果籽油是优质的食用油,含油率达35%~40%[37],同时可作为生物柴油的原料.文冠果果皮含有皂苷1.5%~2.4%.研究表明,文冠果果皮皂苷具有抗肿瘤、抗氧化及抗疲劳等功效[38].文冠果果皮皂苷的开发利用带来的附加价值可以有效地降低生物柴油的生产成本.在生产生物柴油的过程中需要处理大量的果皮,因此需要寻求一种简单可行、成本低、收率高以及对环境污染小的皂苷分离方法.吴伟杰等[39]使用自制起泡装置,研究了泡沫分离技术分离文冠果果皮总皂苷的可行性及最佳反应条件.研究得出泡沫分离文冠果皂苷的最佳工艺条件为:料液气体流速为2.5L?min-1,初始浓度为2mg?mL-1,温度为20℃,pH值为5.与泡沫分离人参、三七等皂苷的气体流速相比较,文冠果果皮的气体流速较低,这样可以更大限度地降低能耗、节约成本.同时,泡沫分离文冠果果皮皂苷可在室温条件下进行,降低了加热所需的能耗.此外,由于文冠果果皮皂苷的水溶液pH值在5左右,泡沫分离时无需调节pH值.在最佳工艺条件下,得到富集比为3.05,回收率为60.02%,纯度为63.35%.研究表明,泡沫分离文冠果果皮皂苷可以达到较高的富集比、回收率和纯度,对于大力开发利用生物能源、综合利用文冠果以及降低生物柴油的成本有着重要意义.
3展望
泡沫分离技术是一种很有发展前景的新型分离技术,在食品工业中的应用将会越来越广泛,今后在天然产物及稀有物质的分离提取等方面有着更加广泛的应用.同时,泡沫分离技术也存在一定的局限性,为促进泡沫分离技术在食品工业中的应用发展,应该在以下方面进行深入研究:(1)对泡沫分离复杂物料实际分离过程的泡沫形成情况建立理论模型,对标准表面活性剂的分离提取建立标准数据库,对标准表面活性剂和非表面活性物质间的分离建立指纹图谱;(2)如何减少泡沫分离非表面活性物质时的表面活性剂消耗量;(3)如何解决泡沫分离高浓度产品时回收率低的问题;(4)目前泡沫分离设备存在局限性,应研究开发新型的适合食品工业分离的泡沫分离设备,提高泡沫分离的效果[40].
食品加工论文范文二:食品工业废水处理节能研究
食品工业包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等,食品工业的废水主要来源于原料的处理、洗涤、脱水、过滤、脱酸、脱臭和蒸煮过程中产生的,这些废水含有大量的有机物、蛋白质、有机酸和碳水化合物,具有很强的耗氧性,如果不经处理直接排入水体会大量消耗水中的溶解氧,从而造成水体缺氧,造成水生生物的死亡。食品工业废水油脂含量高,多伴随大量悬浮物随废水排出,其中动物性食品加工排出的废水还可能含有病菌,此外,这些废水还含有铜、锰、铬等金属离子。近年来,随着食品加工业的快速发展,每年由此产生的废水量也呈现快速增长态势,许多废水未经有效处理便被直接排放,给环境产生了十分严重的破坏。因此,探讨食品工业废水处理对于生态环境保护具有非常重要的现实意义。
1食品工业废水处理工艺现状
目前,国内外对于食品工业废水的处理过程中主要采用的是生物处理工艺,其中主要包括有好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺,以及由好氧生物处理工艺与厌氧生物处理工艺相结合的处理工艺。在好氧生物处理工艺方面,主要有活性污泥法(目前实际应用较为广泛的主要有SBR法)和生物膜法(具有代表性的是曝气生物滤池法)。由于厌氧生物处理工艺相较于好氧生物处理工艺无论在后期的运行管理费用还是前期的基建投资方面的费用都有较大优势,其中比较具有典型的处理工艺有厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)工艺、第三代厌氧处理工艺———厌氧内循环反应器(IC)被广泛应用到了食品工业废水处理中。此外,厌氧生物处理工艺在处理食品工业废水方面具有良好的处理效果[1]。
2各种工艺特点及应用效果分析
目前国内外,食品工业废水的处理以生物处理[2]为主。在实际中运用较广,技术较为成熟的主要有厌氧接触法、厌氧污泥床法、浅层曝气、延时曝气、曝气沉淀池法等等。
2.1好氧生物处理工艺
好氧生物处理是在不断供氧的环境中,利用好氧微生物来氧化有机物。在好氧过程中,微生物对复杂的有机物进行分解,一部分被转化为稳定的无机物CO2、H2O和NH3,一部分则由微生物合成为新细胞,最后去除污水中的有机物。
2.1.1SBR法,即间歇式活性污泥系统(又叫序批式间歇活性污泥法)。SBR法目前在国内外应用较为广泛,生物反应池中集中了生物降解过程、沉淀过程以及污泥回流功能为一体,这种工艺比较简单,它是在以前间歇式活性污泥工艺基础上发展来的一种新工艺,采用SBR法处理废水的运行过程一般包括了进水、充氧曝气、静止沉淀、排水和排泥五个步骤。与连续性活性污泥工艺相比,该工艺具有的有点主要有:曝气池兼具二沉池的功能,不设二沉池,也没有污泥回流设备,系统结构简单,易于管理;耐冲击负荷,一般无需设置调节池;反应推动力大,较为简便的得到优质出水水质;污泥沉淀性能好,SVI值较低,便于自控运行,后期维护管理也较为简便。居华[3]通过SBR法在酱油、酱菜食品废水处理中的应用研究后得出,原废水CODcr在2000mg/L~4000mg/L范围内,经SBR法处理后出水水质得到了二级标准,去除率达96%以上,没有出现污泥膨胀现象,而且操作管理方便,占地面积小,运行的费用也低。
2.1.2BAF法,即曝气生物滤池法。这种工艺最早可以追溯上个世纪80年代,是由欧美等国家应用和发展起来的,大连马栏河污水处理厂是我国最早采用BAF工艺。该工艺是在生物接触工艺基础上,在滤池中填装陶粒、石英砂等粒状填料,以填料及其附着生产生物膜为介质,发挥生物的代谢功能,通过物理过滤功能,发挥膜和填料的截留吸附作用从而实现污染物的高效处理。廖艳[4]等采用混凝—ABR与曝气生物滤池(BAF)联合处理工艺,对某市肉联厂高浓度废水化学需氧量和氨氮的去除研究后发现,化学需氧量和氨氮的去除效果从原水时的1500mg/L~4500mg/L、30mg/L~85mg/L,经处理后出水COD<100mg/L,氨氮<50mg/L,达到了国家一、二级排放标准,取得良好的环境和社会效益。
2.1.3MBR法,即膜生物反应器法。是上个世纪90年代逐渐发展起来的一种废水处理技术,该工艺是将膜组件替代传统的二沉池,实现固相和液相分离。其实质是把细菌和微生物以生物膜的方式附着在固体表面上,以污水中的有机物为营养物进行新陈代谢和生长繁殖,从而达到实现净化污水的效果。该工艺具有较强的抗冲击力,对水质和水量变化具有较强适应性;污泥产量较低且沉降性能优,易于固液分离;对于低浓度污水也可以进行处理,在正常运行时可以把原水中的BOD5由20mg/L~30mg/L降至5mg/L~10mg/L;运行费用也不高,管理方便。张亮平,王峰[5]以MBR在湖北某食品厂废水处理中的应用为例进行研究后发现,采用MBR-活性炭-杀菌联合工艺,出水COD和BOD的去除率达到了99%以上,系统工艺能耗低,运行稳定。
2.2厌氧生物处理工艺
在食品废水处理过程中,厌氧处理法与好氧处理法相比由于产生的污泥少,动力流耗小,管理简便,既能节能又能降低成本,逐渐在高浓度有机废水行业———食品工业广泛推崇。
2.2.1UASB法,即升流式厌氧污泥床法。该种工艺是由高活性厌氧菌体构成的粒状污泥,在UASB装置内随上升的气流呈向上流动的状态。处理效率高、性能可靠、能耗低,也不需要填料和载体,运行成本低等优点,既可以处理高负荷废水,也不会产生堵塞等优点。也是当前应用最为广泛的高速反应器之一。王炜,何好启[6]研究发现,食品废水经由UASB+接触氧化法工艺处置后,CODcr、BOD5、SS和植物油由原水浓度的1170mg/L、570mg/L、600mg/L、150mg/L,处置后的效果为60.2mg/L、15.5mg/L、40mg/L和3mg/L,出水水质达到了《污水综合排放标准》中的一级标准,且工程的经济运行效益也良好,总运行费用约为0.54元/m3,工艺占地小,处理成本低,运行方式灵活,值得推广。
2.2.2EGSB反应器,即膨胀颗粒污泥床反应器。该工艺是在UASB基础上发展起来的一种新厌氧工艺,与UASB工艺相比,EGSB增加了出水的回流,提升了反应器中水流的速度,其速度可以达到5m/h~10m/h,比UASB的0.6m/h~0.9m/h高出近10倍。李克勋[7]等以天津某淀粉厂采用EGSB处理淀粉废水为例,EGSB的厌氧反应器对COD的去除率超过了85%,出水水质达到了国家一级排放标准,大量有机物被去除,后续单元的处理压力被减轻,此外,厌氧反应器的介入使用,可以产生沼气作为能源进行二次利用,降低运行费用(总运转费用为0.73元/m3?d),具有良好的环境效益和社会效益。
2.2.3ASBR法,即厌氧序批式活性污泥法。ASBR厌氧序批式活性污泥法最早诞生于上世纪90年代的美国,是在SBR基础上发展起来的,该工艺的显著特点是以序批间歇运行,按次序分为进水、反应、沉淀和排水四个步骤,与连续流厌氧反应器相比,该工艺由于不需要大阻力的配水系统,因此极大地减少了系统的能耗,也不会产生断流和短流,运行灵活,抗击能力较强,实现厌氧功能,也同时兼有了SBR的优点。
3厌氧生物处理工艺优势分析
与好氧生物处理工艺相比,在食品工业废水处理方面,厌氧生物处理工艺具有很多优势:工艺运行时污泥的剩余量非常少,由于不需要附加氧源而降低运行管理费用;食品工业废水有机物浓度高,而厌氧生物处理工艺拥有良好的抗高浓度有机物的冲击负荷力优势,能够做到间接性排放;另外,厌氧生物处理工艺能够产生沼气,实现资源的二次利用,真正实现了 变废为宝 ,降低能耗,因此,厌氧处理工艺在食品工业废水处理中是一种节能型废水处理工艺。作为低能耗而且能够产生二次能源的厌氧生物处理工艺必将成为食品工业废水处理的主流方向[8]。
我是硕博连读,今年刚转博士,做磷酸铁锂已经做了一年,没有做出什么成果。最近带我的小老师要调走了,大老板说让我自己选择,或者继续做下去,或者换课题。有点纠结,不知道磷酸铁锂材料还适合做博士论文吗?希望 ... LIP做的实在是太多了,现在光做这个你的文章都难发,建议转个课题不戴bra(站内联系TA)LFP这么快就不火了?tiankong_7(站内联系TA)那做磷酸锰锂或磷酸钒锂怎么样?liutaotao007(站内联系TA)在不好的行业也有好的公司,磷酸铁锂的确文章过多,泡沫过多,比如说你做了一年也没有做出名堂,这样的泡沫人和公司太多,但磷酸锰锂难道就没有姜泰勒效应吗?导电率更低,它的难度是磷酸铁锂加锰酸锂,如果连两个中一个都做不好,建议不要碰,磷酸钒锂中钒有毒,更不适合! 从产业化角度,建议继续坚持磷酸铁锂! 磷酸锰锂还可以,只是这个材料的绝缘性质,不太好做 磷酸锰锂还可以,只是这个材料的绝缘性质,不太好做 但是,事在人为。。。。。:tiger38: 个人认为,博士期间主要培养的是你的科研素质。 如果单纯的从“功利”的角度去思考,大多是失望大于惊喜。 如果你能潜心地解决一个或者半个问题,足矣。你将得到你预想不到的惊喜。 文章的的数量多抵不过质量好,你是需要100篇灌水的文章,还是需要一两篇帮你找到工作或者博后的文章?自己想好了zhoubucun(站内联系TA)应该在其产业化方面努力努力,解决现在其存在的很多问题。dazhi7758(站内联系TA)至少工作是好找的,个人认为可以一读。换课题的话很麻烦,前面的工作基本都废了zsy0814(站内联系TA)坚持做LFP吧 多考虑下产业化的因素,我相信只要潜心科研,会有成果的。toddtian(站内联系TA)任何一个题目都有研究价值 关键在于发掘,大量阅读文献及积极思考才能有创新思想! 老实说,我也做LFP几年了,但是我感觉有很多点至今没有人做过,这些东西写5篇博士论文也可以 任何一个题目都有研究价值 关键在于发掘,大量阅读文献及积极思考才能有创新思想! 老实说,我也做LFP几年了,但是我感觉有很多点至今没有人做过,这些东西写5篇博士论文也可以 我是硕博连读,今年刚转博士,做磷酸铁锂已经做了一年,没有做出什么成果。最近带我的小老师要调走了,大老板说让我自己选择,或者继续做下去,或者换课题。有点纠结,不知道磷酸铁锂材料还适合做博士论文吗?希望 ... 个人建议不要做,首先你得专业是无机合成和制备,专业侧重合成工艺,这方面LIP早就做烂了,你很难创新,也很难发文章,除非你已经有十足的把握。LVP我正在做,钒毒是我一直很担心的,而且我现在也偏重合成,没有条件做深入的研究,所以感觉文章也不容易,当然比LIP容易。LMP感觉更难。 LIP+LMP;LIP+LVP的体系目前都由报道,此前研究单一一种材料的文献都可以做参考,同时体系更复杂了,不但不容易和别人重复,而且合成工艺要变,还可以从新研究掺杂。相对好发文章。 文章待待投稿,具体实验过程先不谈目的是想说LFP还有非常多的工作可以做,大家要积极努力探讨
车东西
文?| Bear
2月18日,路透社的一则独家报道,揭露了特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池的合作事项,商谈已进行到了最后阶段,双方基本达成采购意向。
在这篇报道中,路透社有意无意地将无钴电池指向了磷酸铁锂电池,且有消息人士称,特斯拉已经就该合作与中国厂商进行了为期一年的商讨。
▲路透社报道特斯拉正在与宁德时代就无钴电池达成合作
一时间,特斯拉转向磷酸铁锂的声音甚嚣尘上。特斯拉作为全球电动汽车销量最大的车企,其动力电池选择的转向,很可能意味着磷酸铁锂技术路线的重新崛起。
这一事件也刺激了敏感的资本市场,两天之内,比亚迪、国轩高科等磷酸铁锂相关概念股大幅上涨。
但这股磷酸铁锂的狂欢并没有持续太久,2月21日,特斯拉上海超级工厂官方账号转发一条抖音视频时称“无钴,不代表一定是磷酸铁锂”,意指无钴电池背后有可能是其他电池产品。前两日股价拉升的磷酸铁锂概念股在21号出现回落。
风波尚未结束,特斯拉与宁德时代的合作的“无钴电池”项目依然疑点重重。特斯拉使用的是否真的是磷酸铁锂电池?特斯拉与宁德时代合作的无钴电池意指何物?炒热磷酸铁锂背后的推手是谁?
此次磷酸铁锂狂欢也引出了动力电池产业的诸多疑问,磷酸铁锂是否有可能重回主流路线?与三元锂电池在电动乘用车领域的竞争中,磷酸铁锂是否有胜算?这一技术路线的未来将走向何方?
车东西回顾事件始末,对特斯拉选用的“无钴电池”,以及磷酸铁锂当前的玩家、市场、技术现状进行了梳理,整理出了此次锂电狂欢背后的十大真相。
这次“磷酸铁锂的狂欢”,其实只是一场自嗨,在技术、市场、玩家等多个方面,三元锂仍然是,也将继续是主流。
一、一个签约引发的磷酸铁锂狂欢
2020年2月18日,路透社发布了一条名为《独家:特斯拉将在中国生产的汽车中使用宁德时代的无钴电池》的新闻。
新闻指出,特斯拉与宁德时代关于无钴电池的商谈已经进入最终阶段。特斯拉将首次在其产品阵容中使用磷酸铁锂电池,以求在中国电动汽车市场增长放缓的时期,最大限度降低成本。
路透社引用一位直接介入该项目的人士的话语称:“特斯拉已经与中国(动力电池)制造商商议了一年多的时间,以引入比现有电池价格便宜’两位数’的磷酸铁锂电池。”
▲路透社报道
知情人士称,为提升磷酸铁锂电池的安全性与能量密度,宁德时代还在研究CTP技术与磷酸铁锂电池结合的可能性。
这条新闻直接与当今电动汽车的三大关键话题相关,分别是全球最大的电动汽车公司特斯拉、全球最大动力电池企业宁德时代、以及动力电池产业的两大关键技术路线——磷酸铁锂与三元锂。
如果事实如新闻所言,那么全球最大的电动汽车公司与动力电池公司将从主流的三元锂电池倒向磷酸铁锂电池,这意味着整个产业链都将发生转向。
锂电产业媒体高呼磷酸铁锂将翻身,宁德时代的CTP技术与刀片电池技术将带领磷酸铁锂电池向三元锂电池发起冲击。媒体鼓吹之下,大批资本涌向磷酸铁锂概念股。
在新闻发出的两天后,国内磷酸铁锂概念股全线飘红,2月19日开盘,比亚迪股价上涨4.1%,国轩高科上涨2.93%;2月20日,比亚迪股价上涨10%,国轩高科上涨3.58%。石大胜华、合纵科技等磷酸铁锂电池材料公司也出现涨停。
▲比亚迪2月20日股价上涨10%
▲国轩高科2月19日股价上涨2.93%
但狂欢并未持续多久,2月21日,特斯拉上海超级工厂官方账号在抖音上转发了一条汽车自媒体评述“特斯拉将使用宁德时代的磷酸铁锂电池”的视频时回复道:“无钴,不代表一定是磷酸铁锂。”
不久后,特斯拉上海超级工厂在其主页删除了转发的视频及评论,但言辞之中的风向被业界敏锐地捕捉到,特斯拉与宁德时代合作的无钴电池很可能意指其他电池产品。
特斯拉转发视频当日,磷酸铁锂狂欢热潮背后的风向出现了些许变化,以比亚迪、国轩高科为代表的磷酸铁锂概念股股价出现波动,石大胜华、合纵科技等材料股迅速下跌。
尽管特斯拉没有明确否定磷酸铁锂电池的采用,但其态度已经很说明问题,这场为期四天的磷酸铁锂狂欢最终在特斯拉模棱两可的“澄清”中画上了休止符。
不过,在这场狂欢过后,诸多疑点却浮现了出来。车东西通过对特斯拉在动力电池产业的布局、无钴电池技术的发展、动力电池市场的变化进行研究,在本文中解答了这场狂欢背后的十大真相。
二、特斯拉“无钴电池”是何物?
1、真相一:特斯拉使用磷酸铁锂电池的可能性并不大
先说结论,特斯拉是否会使用磷酸铁锂电池,从目前的情况来看可能性并不大。
日前,有媒体称,特斯拉将在上海工厂生产的Model 3基础版上使用磷酸铁锂电池电池方案,而在长续航版上采用三元锂方案。
但从技术与成本的角度上来看,这样的说法都不一定站得住脚。
首先,从特斯拉自身的产品研发历史来看,其已上市的四款车型Roadster、Model S、Model X与Model 3均未使用过磷酸铁锂电池,从松下采购的动力电池也一直是NCA圆柱形三元锂电池。也就是说,特斯拉自身没有过为车型配套磷酸铁锂电池的经验。
其次,负责为特斯拉研发动力电池的Jeff·Dahn团队官网显示,该团队研究的电池正极材料主要是以镍钴锰酸锂(Li-Mn-Ni-O)正极材料与镍锰酸锂(Li-Mn-O)正极材料为基础的单相或多相成分,同时也会研究这些材料加入铝、镁等其它金属后的掺杂变体。
▲Jeff·Dahn团队正极材料研究范围
Jeff·Dahn本人更是因为推动了三元锂电池的产业化商用,而被业界公认为三元锂电池的开创者与先驱人物。
日前,该团队还为特斯拉贡献了寿命达到100万英里(约合160万公里)的电池专利,该专利技术同样也是以三元锂电池为基础进行研发的。
特斯拉自身电池研发团队甚至没有考虑过磷酸铁锂电池的可能性,在这一基础上,特斯拉的动力电池,很难朝着磷酸铁锂技术路线进行转型。
更有消息称,特斯拉日前与全球矿业巨头Glencore达成合作协议,确保了上海工厂的钴矿供应,进而保证了上海工厂(合作伙伴)的三元锂电池产能。
一方面,特斯拉积极解决钴矿供应,保障上海工厂(合作伙伴)的三元锂电池产能;另一方面,却要使用磷酸铁锂电池,这样的做法也不合逻辑。
还有一点值得注意的是,宁德时代近些年为乘用车装配磷酸铁锂电池的案例极少,也就是说宁德时代很难保证其提供的磷酸铁锂电池为乘用车进行过充分验证。
国家863电动车重大专项动力电池测试中心主任王子冬在接受媒体采访时指出,动力电池的验证周期至少需要三年时间,如果验证时间不足,车辆动力电池与车辆适配之间必然会存在一定程度的安全隐患。
而如果宁德时代从现在开始为特斯拉进行为期1-2年(算上此前特斯拉与中国厂商商议的一年时间)的安全性验证。那么两年之后,三元锂电池能量密度接近500Wh/kg,成本大幅下降,磷酸铁锂的竞争力将会更弱。
因此,从这一逻辑来看,特斯拉几乎不可能为其车型换装磷酸铁锂电池。即使使用,也很可能是用于对能量密度要求不高,且磷酸铁锂电池验证时间较长的商用车上,特斯拉旗下仅有Semi一款半挂卡车符合这一条件。
▲特斯拉Semi半挂车
2、真相二:特斯拉与宁德时代合作的无钴电池很可能是镍锰酸锂电
正如特斯拉上海超级工厂官方账号转发抖音视频时附上的评论:“无钴,不代表一定是磷酸铁锂。”
从目前的技术路线来看,“无钴电池”代表的动力电池产品着实不少,铅酸动力电池、镍氢动力电池、锰酸锂动力电池、磷酸铁锂动力电池、“无钴三元锂”动力电池、无钴固态电池。
利用排除法,铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池从市场占比来看,几乎已经退出历史舞台;而无钴固态电池的应用又过于遥远,按照目前有量产时间表的雷诺的说法,他们会在2025年将无钴固态电池投入应用。
纵使特斯拉足够超前,但在并非其强项的动力电池领域超出其它厂商五年,可能性并不大。
那么唯二的两项就只剩下磷酸铁锂电池与“无钴三元锂”电池了,前者我们在上一个问题中给出了“特斯拉应用磷酸铁锂电池站不住脚”的推断,那么后者是否就是特斯拉与宁德时代正在商议的“无钴”电池呢?
要弄清楚这个问题,我们首先需要知道“无钴三元锂”电池是什么?
无论是NCM还是NCA三元锂电池,钴元素在其正极材料中都起着稳定材料层状结构,提高循环次数与倍率性能的作用。
但钴的作用并非不可被替代,去年7月,蜂巢能源举办发布会,称其完成了无钴电池(正极为Li-Ni-Mn-O材料)的研发。其技术原理是在电极中掺杂未成对的电子自旋元素,这种方式也能够提升电池充放电的可逆性与结构的稳定性。
在蜂巢能源的描述中,其无钴电池能够实现与当前NCM811动力电池相同的能量密度,材料成本却能够下降10%-15%。
有意思的是,这项技术非常接近量产,蜂巢能源表示能够在今年第二季度完成SOP,行业内的产品量产进度时间差距应该不大。
另一个不太引人注意的线索是,特斯拉的电池研发团队,也在很早之前就开始研究镍锰酸锂正极材料,也就是上文所说的无钴正极材料,对于特斯拉而言,新型电池的适配很可能早已完成。
如果蜂巢能源所言非虚,那么有理由相信,在研发能力更强、技术储备更足的宁德时代,这项技术也在稳步推进之中。特斯拉与宁德时代合作的“无钴”电池,很可能是这种无钴电池。
三、是谁在帮磷酸铁锂电池起死回生?
真相三:四方势力进场炒作磷酸铁锂电
说磷酸铁锂电池已死为时过早,业内对于磷酸铁锂电池与三元锂电池的一致看法是:各有所长,不同车型、不同场景会选用不同类型的电池作为储能工具。
例如国内的商用车与专用车领域,绝大多数车型使用的动力电池都是磷酸铁锂电池。
根据中国动力电池创新联盟发布的数据,2019年,国内动力电池总装机量62.37GWh,三元锂电池装机量为38.75GWh,同比增长26.22%,市场占比62.13%;磷酸铁锂电池装机量为19.98GWh,同比下降7.37%,市场占比32.03%,磷酸铁锂仍然占有超过三成市场。
但如果将视线放到电动乘用车领域,情况就大不一样。根据高工研究院的数据,2019年,国内三元锂电池在电动乘用车领域的市场占比超过了95%,磷酸铁锂占比不足5%,磷酸铁锂电池在乘用车领域的装机量已经从2016年的4GWh,下滑至1.74GWh。
在大趋势上,三元锂电池市场份额高速增长,磷酸铁锂电池市场份额占比下滑,三元锂电池稳坐“C”位,磷酸铁锂电池开始开辟储能、48V、电动自行车等边缘市场。
可以说,从磷酸铁锂到三元锂的过渡,是市场的自然选择。
但在最近这一波鼓吹磷酸铁锂回归的浪潮中,明显有人在炒热磷酸铁锂的概念。
首当其冲的便是特斯拉,路透社报道中,“无钴”LFP电池的来源极有可能是与特斯拉接近的消息人士,甚至是特斯拉本身。
特斯拉的下一步动作是进一步降本增效,以推动自身盈利能力的增长,其2019年Q3以来的股价暴涨,正是由于特斯拉连续两个季度实现盈利,并且保持了相当高的毛利率。
如果特斯拉此时放出,将使用低成本磷酸铁锂电池的消息,投资者有理由相信其盈利能力将会进一步增强,有助于其股价进一步上升。
至于上海超级工厂的辟谣,则有可能是在炒作特斯拉将使用新型“无钴”电池的概念,对比使用技术已经成熟的磷酸铁锂电池,这样的消息释放进一步抬升了特斯拉的技术力。
另一波主推磷酸铁锂浪潮的,是一大波支持三元锂电池与磷酸铁锂电池“二元论”的媒体,借助特斯拉有可能使用磷酸铁锂电池的消息,进一步推导出“磷酸铁锂卷土重来,三元锂电池没有未来”这样的“暴论”。
反转论诚然吸引眼球,但在三元锂电池产业链发展至今,各项配套成熟的产业基础上,这样的观点丝毫经不起推敲。产值已达到数千亿的三元锂电产业,不会因为特斯拉一家的选择而坍塌。
中国动力电池创新联盟认为,磷酸铁锂与三元锂电池从来都不是非此即彼,各自都有不同的应用场景。“二元论”的故事只能说给资本市场听,行业中对于磷酸铁锂与三元锂的未来自有看法。
魔幻的是,投资市场对于“二元论”的故事不仅接受了,甚至也在其中推波助澜,比亚迪、国轩高科等磷酸铁锂电池概念股在资本的推力下,2月19日、2月20日均出现了大幅增长,更造成了磷酸铁锂即将归来的假象。
事实上,磷酸铁锂电池还是那个磷酸铁锂电池,只是有心人为其套上了“无钴电池”的概念。
最后,宁德时代的模棱两可,也为其与特斯拉合作的“无钴”电池是否是磷酸铁锂电池蒙上了一层疑云。或许是与特斯拉的保密协议限制了其透露合作的具体内容,或许是双方的合作中真的涉及了磷酸铁锂电池。
但这波操作中,宁德时代无疑是处于不利地位的,重研发的宁德时代在行业领先的前沿技术上(其他人都做不了)实现产业化,才能够继续巩固其龙头地位。
如果宁德时代与特斯拉的合作涉及了磷酸铁锂电池,并且份额还不小,那么无疑是将其拉回与比亚迪、国轩高科等厂商的同一战场中。
近期宁德时代的股价也反映了这一点,该公司的股价已经从高点的169元下降至目前的154元,跌幅接近10%。
特斯拉造概念、媒体鼓吹、资本推动与宁德时代的模棱两可,最终掀起了这场磷酸铁锂的狂欢。
四、三元锂电池仍是主流 磷酸铁锂乘用车市场份额不足5%
磷酸铁锂的狂欢过后,市场仍然会按照既定的规律前进,磷酸铁锂动力电池在乘用车领域终究难以翻身,目前位于磷酸铁锂产业头部的宁德时代、国轩高科与比亚迪也均在向三元锂电池方向持续转型。
但这并不代表磷酸铁锂将被彻底淘汰,随着这类动力电池技术的持续发展,磷酸铁锂电池正在开辟新的市场,这一部分将会讲述磷酸铁锂电池在市场表现方面的四个真相。
1、真相四:乘用车动力电池市场,磷酸铁锂市占率仅为5%
在乘用车动力电池市场,如今的磷酸铁锂几乎不具备一战之力。
根据高工研究院数据,2019年国内磷酸铁锂电池乘用车装机量约为1.74GWh,市场占比小于5%。这一数据还是在2019年补贴退坡严重,磷酸铁锂动力电池略有回暖的市场前提下统计的。
但在动力电池技术演进的过程中,磷酸铁锂电池一度是动力电池市场的“主旋律”。
▲2016年-2019年国内磷酸铁锂电池与三元锂电池发展情况对比
2013年-2016年期间,国内动力电池产业三元锂技术仍处于发展期,磷酸铁锂技术却接近成熟。在此期间,磷酸铁锂电池的装机量大幅增长,并在2016年达到了20.33GWh,市场占比69%。
但2016年后,新能源汽车补贴政策逐年抬升的能量密度标准与三元锂电池技术的进步将磷酸铁锂逼近了死胡同。
2017年,磷酸铁锂动力电池在乘用车市场受到三元锂电池挤压,装机总电量为18.04GWh,市场占比49.6%;三元锂电池的市场占比则从2016年的27%迅速上升至44%,装机总电量为16.01GWh。
2018年,由于电动乘用车的大量出货,磷酸铁锂动力电池装机量被三元锂电池反超,装机总电量为21.57GWh,市场占比37.9%;三元锂电池的装机总电量为30.70GWh,市场占比53.9%。
而到了2019年,二者间差距进一步扩大,磷酸铁锂电池装机总电量约为19.98GWh,市场占比32.03%;三元锂电池装机总电量约为38.75GWh,市场占比62.13%。
磷酸铁锂电池能取得这样的成绩,背后靠的是政策兜底。2016年,工信部曾出台规定,禁止新能源商用车使用三元锂电池,因此,这类车型目前只能装配磷酸铁锂电池。
2019年,国内新能源客车与专用车动力电池装配磷酸铁锂电池的装机量约为18.24GWh,乘用车磷酸铁锂电池装机量仅为1.74GWh,市场占比小于5%。
这样的市场变化,说明磷酸铁锂电池已经不适合作为新能源乘用车的主流电池进行使用。
2、真相五:磷酸铁锂头部玩家情况纷纷转型三元锂
2019年,磷酸铁锂装机量排名前三的动力电池公司分别是宁德时代、国轩高科、比亚迪。
根据高工研究院数据,三家公司磷酸铁锂动力电池的装机量分别为11.4GWh、2.9GWh、2.8GWh。
宁德时代、比亚迪近年来都在积极布局三元锂电池,其三元锂电池的装机量分别为20.91GWh、7.88GWh,远超自身磷酸铁锂的出货量。
▲汽车动力电
而在2017年,宁德时代磷酸铁锂电池的装机量占自身出货量比例还在50%左右,比亚迪此前更是从磷酸铁锂起家。
就连一直“All in”磷酸铁锂的国轩高科,其董事长李缜也在媒体采访中透露,未来规划的20GWh动力电池产能中,将会有4GWh三元锂电池产能。
这一现象说明磷酸铁锂电池产业的头部玩家均在向三元锂电池转型。
可以认为,比亚迪推出的“刀片电池”只是在发挥磷酸铁锂电池的余温,而宁德时代的CTP电池包技术更是同样可用于NCM 811三元锂电池。
磷酸铁锂产品正在从这些头部玩家的产品矩阵中逐渐边缘化。
3、真相六:磷酸铁锂剩余30%的市场主要靠政策兜底
2019年,磷酸铁锂电池装机量约为19.98GWh,市场占比32.03%。此前我们讨论过,磷酸铁锂电池已经从动力电池市场逐渐边缘化,那么这超过30%的市场占比从哪儿来?
从商用车与专用车中来。
2016年1月24日,工信部时任装备工业司司长张相木在中国电动汽车百人会“动力电池发展与突破”主题峰会中表示,出于对动力电池安全为你的考虑,目前暂停三元锂电动客车列入《新能源汽车推广应用推荐车型目录》。
这一规定延续至今,并且在该政策的推动下,诸多新能源专用车、商用车开始采用磷酸铁锂电池。
背后主要有成本与安全两大因素,在成本方面,磷酸铁锂电池的成本更低,每kWh价格对比三元锂电池要低100-300元左右。对于不追求能量密度的商用车与专用车,选择成本更低的磷酸铁锂电池不是为一种好的选择。
在安全性方面,三元锂电池在高于65℃的情况下已经进入了自发热状态,而磷酸铁锂的自发热温度普遍需要达到200℃。由于目前新能源商用车和专用车的电池热管理系统无法保证电池时刻处于合适的工作温度,因此选择热失控温度更高的磷酸铁锂电池更为妥当。
此外,商用车多为自重很大的车型,磷酸铁锂电池增加的重量对其自重比例增加不大,不会过度影响车辆的续航性能。
4、真相七:新能源商用车、专用车还在使用磷酸铁锂电
2019年8月,车东西针对工信部发布的323批新车目录中的新能源商用车、专用车做过一期盘点内容《你没见过的15种电动车神器!个个有神功》。
文章中统计的15类车型(如上表)包括了货车、客车、清洁用车与其他场景用车四大类15小类,在15类车型中,仅有检修车使用的是NCM三元锂电池,其余车型使用的均是磷酸铁锂电池,涉及整车厂包括金龙、申龙、比亚迪、宇通、中通、江淮等。
综合来看,磷酸铁锂电池基本已经成为了乘用车市场的“边缘角色”,磷酸铁锂电池产业的头部玩家纷纷转型三元锂电池。
但这并不意味着磷酸铁锂就此退出历史舞台,在商用车领域,磷酸铁锂仍然拥有不小的市场。据了解,2019年新能源客车动力电池装机量为14.73GWh,占比23.62%;新能源专用车动力电池装机量为5.41GWh,占比8.67%,其中绝大多数装配的是磷酸铁锂电池。
与此同时,电动自行车、48V混动系统、储能设备也在成为磷酸铁锂电池新的市场。
五、三元锂与磷酸铁锂技术PK 磷酸铁锂仅剩成本优势
近来支持磷酸铁锂电池回归热潮的声音中,有不少认为比亚迪的“刀片电池”,宁德时代的“CTP”电池技术已经使磷酸铁锂能够与三元锂电池在技术参数上正面抗衡。
这一部分将会主要从技术、成本和发展趋势三个角度,解答磷酸铁锂技术力的三个真相。
1、真相八:磷酸铁锂PK三元锂,技术上被全面超越
答案是不能,在过去3年的竞争中,磷酸铁锂电池输给三元锂电池最主要的原因就是在技术参数上被全面“完爆”。
以磷酸铁锂和三元锂电池最新的技术参数进行对比:
在能量密度方面,国轩高科近日宣布其磷酸铁锂电池单体能量密度接近200Wh/kg,系统能量密度为150Wh/kg,比亚迪刀片电池单体能量密度超过180Wh/kg,系统能量密度为140Wh/kg。
而特斯拉目前采用的NCA811三元锂电池单体能量密度超过300Wh/kg,电池组能量密度也超过180Wh/kg。
在循环次数方面,磷酸铁锂电池循环次数通常为2000次-2500次;特斯拉的电池研究小组去年发表的论文中显示,其基于NCM正极材料研究出的新型电池在5000次的循环测试后仍然保持了85%以上的电池容量。
在发展空间方面,三元锂电池目前已探明的单体能量密度上限为500Wh/kg,而磷酸铁锂业界最高能量密度为200Wh/kg,上升空间非常有限。
在自发热(达到这一温度后,电池材料会自发升温)与热失控温度(达到这一温度后,电池温度会急剧上升并发生燃烧现象)方面,三元锂电池的自发热温度一般为65℃,磷酸铁锂电池的自发热温度为最高可达到500℃;三元锂电池的热失控温度一般低于200℃,磷酸铁锂电池的热失控温度高达800℃。
但在热失控方面,随着电池热管理系统的发展,电池包的温度通常会被控制在20℃到40℃的合理工作区间,出现热失控的概率非常小。
此外高工研究所还指出,从电芯的角度来多看,正极材料的升温通常不会是电池发生燃烧的主要现象。
当温度上升至130℃时,即使是磷酸铁锂电池,其负极的SEI(负极钝化层)会出现分解,高活性锂碳负极会暴露于电解液中中发生剧烈反应导致电池处于高危状态。此时,无论磷酸铁锂正极稳定性多强,电池都会进入热失控状态。
从能量密度、循环次数、发展空间等方面来看,三元锂电池的性能显然是要优于磷酸铁锂电池的。磷酸铁锂电池在热失控温度上的优势也并不明显,得益于越发成熟的电池管理系统,三元锂电池整体的热稳定性正在提升。因此,从性能的角度来看,不存在磷酸铁锂能够与三元锂电池正面PK的情况。
2、真相九:磷酸铁锂的成本优势很难转化成市场优势
以2019年12月的电池市场价格为准,目前三元锂电池系统不含税价格为0.95元/Wh-1.05元/Wh,磷酸铁锂电池系统不含税价格为0.85元/Wh-0.95元/Wh。
从价格层面来看,磷酸铁锂每度电的价格大约会比三元锂电池便宜100-300元。
但对于乘用车市场而言,车辆的续航性能被摆上台面作为竞争的资本,动力电池的能量密度也就成了下游整车厂关注的核心指标之一。
除了拥有刀片电池的比亚迪,很少有车企会在主力车型上使用能量密度更低的磷酸铁锂电池。大部分乘用车企即使使用,也只会在自家的低端车型上使用,如北汽集团宣布会在绅宝车型上使用磷酸铁锂电池。
从当下的市场格局与消费者的接受程度来看,磷酸铁锂的成本优势转化为市场优势的可能性并不大。
3、真相十:乘用车使用三元锂已成未来趋势,磷酸铁锂边缘化
这一问题可以从技术与市场两个角度回答。
在技术方面,三元锂电池将会继续走高能量密度路线,同时利用无钴电池技术、四元材料技术来提升电池的稳定性,结合电池管理系统,未来可实现可靠性与高能量密度共存的特性。
而磷酸铁锂电池能量密度上限较低,因此厂商在从材料方面探索电芯更高能量密度的同时,也会从电池包结构、电芯形状等方面下手,寻找改进空间,以提升电池系统的能量密度。
在市场方面,三元锂电池将会更广泛地应用在乘用车,尤其是综合续航500公里以上的乘用车,将会全面使用三元锂电池。
而磷酸铁锂电池有可能会应用于综合续航500公里以下的乘用车、商用车以及各类专用车,这部分车型普遍对续航要求较低,而对成本把控较为严格。
同时,有分析报告指出,磷酸铁锂电池在电动自行车、48V微混、储能设备等市场中,也有着不错的市场潜力。
因此,磷酸铁锂电池与三元锂电池最终可能实现长期并存,二者应用场景不同,但三元锂电池将在乘用车领域继续占据主流地位。
结语:磷酸铁锂的狂欢只是一场闹剧
特斯拉与宁德时代在无钴电池上的暧昧态度,使得磷酸铁锂电池在国内市场掀起一场狂欢,从资本市场、产业媒体到电池业界,对这件事都保持着“十二分”的关注。
这场狂欢背后的四大推手分别是特斯拉、产业媒体、相关资本方以及宁德时代,前三方造概念、追热度、砸资本让这场狂欢兴起,宁德时代在其中的暧昧态度又对该事件有推波助澜的作用。
但从结果来看,特斯拉与宁德时代合作的无钴电池大概率不是磷酸铁锂电池,而是以镍锰酸锂为正极的无钴电池。无论是从特斯拉自身的研究成果,还是从近些年的产业趋势来看,镍锰酸锂电池已经非常接近量产。
所谓磷酸铁锂的反扑,终究只是一场闹剧。
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4、楼主:大家讨论梁山那么多好汉怎么解决生理欲望问题?
W 我 们2就给你, 搞。,
发酵工程论文
发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能,通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系,是建立在发酵工业基础上,与化学工程紧密结合的一门学科,现在是我为您整理的发酵工程论文,希望对您有所帮助。
从多年发酵工程课程的讲授以及国内大部分高校发酵工程课程的讲授内容来看,发酵工程授课案例主要涉及到抗生素、氨基酸、柠檬酸等好氧发酵工艺及发酵机制,以及酒精、酿造酒、乳酸等厌氧发酵机制及工艺,很少涉及到基因工程产品如EGF、EPO、重组人乙肝疫苗等的发酵机制和工艺。生物技术药物已广泛用于治疗癌症、艾滋病、贫血、发育不良、糖尿病、心力衰竭、血友病、囊性纤维变性和一些罕见的遗传疾病[6]。目前我国从事生物技术药物产业研究与开发人数仅相当于美国的1/4,从事生物医药产品研究与开发的人才更是严重不足,已成为制约我国生物医药产业发展的瓶颈。这就要求我们编制、修订教学大纲时,在保留典型的传统菌的好氧发酵和厌氧发酵案例基础上,着重引入基因工程菌制药的发酵工艺,扩展学生的知识面,为他们将来到制药企业就业奠定良好基础。
1选取合适的教材
发酵工程优秀教材很多,像《微生物工程工艺原理》、《微生物工程》、《发酵工艺原理与技术》、《生物工艺学》、《现代工业发酵调控学》、《发酵工艺学》等,我们在前些年的教学过程中也选用了多个版本的《微生物工程》,结合我校生物技术专业学生的知识体系和培养方向,目前我们选用全国高等学校发酵工程专用教材、教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材华南理工大学姚汝华教授编写的《微生物工程工艺原理》,此书按照发酵工艺操作单元的先后顺序排布各章,脉络清晰,系统性好,该书在难易程度上很适合我们的学生,但是该书侧重于发酵机制的讲授,发酵工艺和设备没有涉及。因此,在前期教学积累的基础上,我们授课团队正在努力编写一本适合于我们自己的教材,增添发酵工艺及设备,以及基因工程产品的发酵工艺。同时为提高学习的广度和深度,为学生推荐了《发酵工艺原理》、《发酵设备》、《发酵工程实验技术》等参考书。
2开展发酵工程实验,提高学生综合素质
发酵工程是利用工业微生物的特定性状和功能,通过发酵过程来生产目的产物或将生物直接用于工业化生产的技术体系,是建立在发酵工业基础上,与化学工程紧密结合的一门学科,它是连接生命科学研究与应用的桥梁[7]。在基因工程和细胞工程的应用中,要想把定向改造的物种转化成产品,也需用到发酵工程技术。发酵工程实验开展的场所是发酵罐,这是发酵工业独有的特点,同时有一套严密的工艺流程让发酵原料通过菌种吸收转化成我们所需要的发酵产品,发酵周期长,步骤繁多。通过发酵工程实验课程的学习,培养学生实际动手操作能力,让学生亲自动手操作发酵罐,开展发酵罐空消和实消操作,以及常规发酵产品如酒精、柠檬酸、青霉素的发酵,使学生真正的达到学以致用,同时又锻炼了学生的自主性、创作性和责任心。师范院校的理科学生,普遍缺乏工艺概念,但他们又非常渴望了解真正的生产过程。我们针对发酵工程的主要内容,组织学生到啤酒厂、白酒厂、制药企业开展生产实习,使学生亲自到白酒、啤酒和药物的生产线上了解工艺流程,切切实实的把课堂上学到的理论知识与生产工艺联系起来,学生反映收获很大。总之,发酵工程实验集成度较高,牵涉到生物化学、微生物学、分析化学、有机化学、发酵工艺学、化学原理等学科的实验内容,有别于普通实验课程的是工厂生产实习,真正做到理论实践相结合,最终达到学以致用的培养目的。
3改进教学方法,切实提高学生创新能力
教学方法的改革,首先取决于教师本身的学术水平和综合素质的提高,教学方法改革服从人才素质培养,以大面积提高教学质量为目标,和教学内容的改革密不可分。生动、丰富的教材,有价值的有说服力的'理论,以培养学生学习和实践的态度、思维以及能力的开放式教学,无疑会激发学生的学习兴趣。从某种意义上说教学的目的是教会学生“学会学习”,“授人以鱼,不如授人以渔”。
3.1案例教学
发酵工程是一门实验实践极强的学科,知识的归纳和总结是建立于具体的发酵机制和工艺案例的基础上。在授课过程中,典型的案例不仅使课堂生动形象,而且使学生容易理解和记忆,触类旁通,达到知识迁移的目的。例如在讲青霉素的发酵这部分内容时,通过详细讲解青霉素的发现,引出伟大的科学家弗莱明,进而讲解青霉素发酵的发酵机制、过程控制、提取及纯化相关内容,学生被激起兴趣,学起来也容易接受。学习之后,可以引导学生进行讨论,如抗生素的种类、我们生小病的时候用到了哪些抗生素、抗生素对能治疗那些疾病、滥用抗生素有何危害等等问题,使学生从思想上真正理解“抗生素是一把双刃剑”,从而在以后的生活中学以致用,进而影响身边的人及下一代合理利用抗生素,为社会进步做出贡献。
3.2启发、讨论式教学
讲课的过程中首先讲授难点、重点,善于提出问题,让学生跟着老师的思路走,随着一个又一个的问题启发学生思考、归纳、总结。比如在讲授发酵过程的控制这部分内容开始时,引入酸奶的发酵。酸奶在生活中很普遍,同学们也不陌生,有的同学家做过酸奶,因此对酸奶的发酵还有一点常识,接受起来更容易一些。首先提出问题,酸奶发酵的原料和菌种从哪里来?酸奶发酵是好氧发酵还是厌氧发酵?发酵多长时间合适,夏天和冬天发酵时间一样吗?通过这些问题,启发学生思考讨论,最终引出酸奶的发酵工艺及注意事项,随后在实验课时让每位同学亲自动手做一款自己喜欢的酸奶,巩固和吸收理论学习。
3.3比较归纳教学法
比较式教学法通过对不同知识点的对比分析,找到其相同和不同处,在比较的过程中对知识点归纳概括,有助于从本质上理解和记忆知识。比如在讲授培养基的制备过程中,让学生比较种子培养基与发酵培养基的相同点和不同点,说出两种培养基C/N比有何不同及不同的原因是什么。又比如在讲培养基的灭菌时,在讲述了分批灭菌和三种常见的连续灭菌流程连消塔——喷淋冷却流程、喷射加热——真空冷却流程、薄板热交换器连续灭菌流程之后,让学生对分批灭菌和连续灭菌进行对比总结,学生就容易理清楚,弄懂复杂的内容。
4优化考试模式,重在平时学习的思考与探讨
在发酵工程实验及理论教学考核方法中,一是包括到课情况。在开课之前详细向学生讲述发酵工程课程在生物技术专业的应用及其重要性,课程的讲授和考核方式,通过到课率来约束学生学习及实验的自觉性。二是考核内容和考核方式多样化,加强课堂考核、作业考核,平时考核与期末考核成绩的比例由原来的3∶7加大到6∶4,综合反映发酵工程课程实践性强的特色。三是实践教学实施“以考促训,以赛促练”,强化技能培养,规定技能考试不过关,不允许参加理论考试。四是在教学中注重因材施教和个性化培养。
5小结
当前生物技术飞速发展,发酵新产品不断涌出,它要求我们的发酵工程专业课教师在讲授传统知识的同时,不断学习发酵工程方面的前沿知识,及时根据发酵工程产品市场更新教学内容,同时在授课的过程中灵活采用各种教学方法,甚至有必要到工厂车间实习实训。从当前经济发展和高校改革趋势来看,生物技术专业不但在地方师范院校有很大的发展空间,而且也将是今后一些师范院校向综合型大学转型的必要环节。发酵工程课程作为生物技术专业的核心课程,是微生物学、生物化学、数学、计算机技术的应用,同时又是分子生物学、细胞工程、基因工程技术的深入开展,而生化工程、生物工业下游技术、微生物遗传育种技术又是发酵工程课程的深入和补充,因此发酵工程课程在生物技术专业承上启下,是一门非常重要的专业必修课程。所以,在当前转型发展大形势下,发酵工程课程教学改革势在必行,必须以培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力为目标,在开展理论教学基础上,切实开展实验教学和生产实习,最终培养出满足企业、市场和科研需要的优秀毕业生。
The yogurt nutrition is rich, is a kind of love by consumer dairy products. In recent years, more and more the manufacturer production yogurt. Yogurt, while the spotty yoghurt shelf-life is too different. Yogurt short shelf life has been a major problem, but also of people today's research hot spot. According to the mechanism and corruption, fermented yoghurt from yogurt production and add preservatives, expounds several aspects of the extended warranty methods. Yogurt Discusses through adding proper stabilizer and calcium salt, determine the combination of sterilization process conditions after, creating a shelf life for six weeks (refrigerated) yoghurt.Keywords yogurt mechanism improve quality warranty
近年来,由于国际工程机械产业格局的变化,中国已经成为工程机械行业领域内重要的生产市场和消费市场。下面是我为大家整理的关于机械毕业设计论文,供大家参考。
摘要:驾驶室大总成作为装载机的主要部件,其中电器元件的质量反馈率一直居高不下。在分析各电器元件工作原理的基础上,对受检电器元件进行了分类,根据各类电器元件不同的工作原理,提出了相应的检测方案并制作电检平台。跟踪结果表明,该电检平台满足生产线的节拍要求,改进效果良好。
关键词:电子检测技术;驾驶室;质量
电子检测技术是一种综合性检测技术,主要包括电子测量系统及电子信息技术两个方面[1]。随着科技的发展,电子检测技术在各行各业的应用越来越普遍[2]。尤其是在汽车维修中的应用,更是为提高汽车维修质量提供了重要保证。电子检测技术诞生之初,便在汽车行业得到了广泛的应用,而在工程机械行业应用不多。
1现状调查
长期以来,装载机驾驶室作为公司的核心业务,为客户提供的只是驾驶室小总成———涂装后的钣金件+部分内饰件。客户为了提高生产线的产能和效率,希望我公司为其提供驾驶室大总成———在驾驶室小总成的基础上增加电器等控制部分元器件的装配,并要求产品质量不低于其原生产线的水平———质量反馈率不高于3.5%.经过几个月的跟踪发现,仅电器部分一项的平均反馈率就达到了7.53%,占总反馈率的85%.由于驾驶室电器元件故障而导致的返修,不仅损害了客户的权益,我公司也为此付出了大量的售后返修服务费用及质量索赔费用,并且严重影响公司的品牌形象,因此装载机驾驶室电器部分的质量亟需改进。经查找和分析,造成以上状况的原因主要有:(1)没有针对电器元件的检测设备,电器元件的进货质量无法得到保证;(2)没有针对驾驶室大总成的检测设备,无法保证产成品的质量。根据数据统计,95%以上的电器问题都是由于驾驶室大总成没有检测设备造成的,而并非电器元件本身的质量问题,因此本文重点讨论如何解决第二方面的问题。以我公司产量最大的50CN/855N/855等三种机型为研究对象,运用电子检测技术的工具和方法,对电器元件及驾驶室大总成进行分析和改进,解决难题。
2驾驶室及其电气系统原理分析
根据客户对电器元件质量的要求,通过对50CN/855N/855等三种机型进行分析,发现共有73种典型的驾驶室大总成,涉及到21种电气系统,10种驾驶室主线束,分别对应10种电气原理图。为获取系统需要检测电器的特征,本文分别对10种驾驶室主线束及其对应的电气原理图进行对比分析,通过分析,所使用的驾驶室主线束插接件的定义存在以下主要问题:不同驾驶室主线束所使用的插接件型号不同,例如:驾驶室主线束A使用的是十六线接插件,而驾驶室主线束B使用的是四十八芯插接件;同一种插接件的同一号接口,在不同的驾驶室主线束中定义的信号类型不同,例如:同是使用四十八芯插接件,驾驶室主线束C的29号接口定义的是预热工作指示信号,而驾驶室主线束D的29号接口定义的是制动气压报警信号。电子检测技术在工程机械驾驶室质量控制中的应用侯玉寒(广西威翔机械有限公司,广西柳州545007)摘要:驾驶室大总成作为装载机的主要部件,其中电器元件的质量反馈率一直居高不下。在分析各电器元件工作原理的基础上,对受检电器元件进行了分类,根据各类电器元件不同的工作原理,提出了相应的检测方案并制作电检平台。跟踪结果表明,该电检平台满足生产线的节拍要求,改进效果良好。关键词:电子检测技术;驾驶室;质量以上两个问题会导致以下几个方面的问题:(1)增加设计和人工成本。每种车型均定义了大量但差异性较小的驾驶室主线束,不利于生产线人力资源的合理调度与配置;(2)增加了装配人员的安装难度。由于每个车型的线束定义不一致,导致装配人员需要掌握复杂的线束安装信息,易出现装配错误;(3)增加制造的复杂性和维护难度。不同插接件接口的型号不同增加了生产制造的复杂度;(4)增加驾驶室大总成电器检测成本。驾驶室电器检测设备必须根据不同的主线束和插接件进行个性化的设计和配置,增加了检测成本,不利于标准化、统一化检测。针对驾驶室主线束存在的问题,提出以下改进建议:一是,对不同驾驶室主线束的共同插接口定义统一型号的插接件;二是,对不同驾驶室主线束中的共同电器定义统一的插接件接口编号;三是,对不同车型中出现的特殊电器元件,采用预留插接件接口的方式实现。
3驾驶室电器检测需求分析
生产线只是完成驾驶室内各部件的装配工作,包括各种钣金件、内饰件、座椅、电器、开关以及各电器之间的布线等,驾驶室大总成作为主机厂的配套产品,在进入主机厂总装前,驾驶室大总成的电器未制信号,如仪表盘、气压表等。根据驾驶室大总成内部电器元件的分类情况,通过与相关部门技术人员的沟通和交流,本次制作的电检平台应能够实现如下功能:为驾驶室提供可以工作的直流电源,电压为(24±2)V;具有短路自保护功能;能够判断驾驶室电器元件及其电气回路是否正常工作。通过该电检平台对工作灯、线束、开关、仪表等电器元件进行检测,以判断驾驶室内各电器元件及其装配质量。系统总体要求性能指标如下:(1)安全性。防止因线束或电器元件短路或断路等故障而导致的系统及电器的损坏;(2)可移动性。考虑到下线返修及特殊机型导致的节拍不一致,电检平台应方便移动,可实现在不同地点检测;(3)互换性。除了能够实现对现有典型机型的检测外,还应具有可扩展性,一旦有新的机型出现,可以方便的应用于新机型的检测。
4驾驶室电器检测方案设计
由于驾驶室大总成内各受检电器元件的特殊性,针对不同类别的受检电器元件应分别设计相关的检测方案。(1)第一类电器元件检测方案设计如图1所示,该类检测电器元件已与控制开关、线束相连接。由于已经构成电气回路,因此可以由电检平台为驾驶室供电,检测人员闭合/打开控制开关,使其形成闭合回路,通过观察人工判断该类电器元件的工作情况是否正常。(2)第二类电器元件检测方案设计如图2所示,该类电器的工作部件在前后车架上,未与驾驶室形成电气回路,因此需要在电检平台中设计显示模块,以模拟该类电器元件,然后通过电检平台为驾驶室供电,检测人员闭合/打开对应的控制开关,使其形成闭合回路,通过观察该显示模块的工作情况判断该类电器元件的工作情况是否正常。(3)第三类电器元件检测方案设计,该类检测电器元件在驾驶室内,未与前后车架形成电气回路,主要是由各种传感器组成,如温度传感器、压力传感器等。因此在电检平台对应的电气回路中串联一定阻值的电阻以模拟该类电器元件发生的信号。在信号产生并向驾驶室提供对应的输入后,通过人工观察驾驶室内电器元件的显示情况以判断该电气回路工作是否正常.(4)驾驶室电器检测设备总体方案设计由于涉及到的机型繁多,使用的驾驶室主线束多达10种,在各类电器元件检测方案设计的基础上,应重点考虑方案的总体设计,以便设备能够很好地应用在所有机型上。为实现该功能,电检平台采取分段式、模块化设计的方法,即24V直流电源和显示模块作为一个整体,通过过渡线束连接不同车型的驾驶室主线束。在过渡线束中,针对不同车型的驾驶室主线束根据其实际情况进行插接件接口的连线。由于电检平台需要长期处于生产一线,工作环境相对恶劣,必须满足在复杂工作环境下长时间可靠运行的要求,因此设备的主体采用1.5mm厚的304不锈钢制。根据实际需求,该系统需要具有短路保护功能,需要在主干路上增加漏电保护器;为使设备便于移动,在设备底部安装万向轮,同时考虑到在使用时设备应能够固定,因此应使用带有锁止功能的万向轮
5驾驶室电器检测设备检测流程设计
该电检平台的检测对象是10种驾驶室主线束对应的73种驾驶室大总成。本文通过对10种驾驶室主线束的实际研究,对这73种驾驶室大总成受检电器元件的控制规则做以下说明,以方便检测人员的实际操作,.由于受检电器元件较多,为提高检测人员的工作效率并防止在操作过程中漏检,在与检测人员沟通的基础上,对检测流程做以下设计:(1)接通电检平台和要检测的驾驶室大总成,打开电源总开关;(2)将钥匙插在电锁插孔处,并拨到“ON”档,开启整机电源,观察整机是否通电;(3)依次拨动控制面板上的翘板开关并观察相应的电器元件工作是否正常;(4)观察控制面板上的气压表、计时器是否有显示,按下点烟器后5-8s,点烟器是否弹起;(5)打开/关闭风扇、壁灯、收放机及空调系统的开关,观察对应电器元件工作是否正常;(6)拨动左右转向灯开关、喇叭开关、远近光灯翘板开关,观察仪表及显示台对应的显示区域是否有显示;(7)观察各传感器及压力开关在仪表对应位置上的指示灯是否指示正常;(8)记录检测过程中发现的问题,关闭电锁,拔掉连接线,重复以上步骤进行下一台检测。
6结束语
根据本方案设计制造的电检平台已经投入实际应用,通过近半年的根据验证,本次工艺改进效果良好,产品质量得到显著提高,有效解决了驾驶室大总成电气方面客户反馈率高的问题,驾驶室大总成电气问题平均反馈率降低到了3.2%,使驾驶室大总成反馈率居高不下的问题得到明显改观,每年为公司节约返修成本及质量索赔费用十万余元。此设计思路目前已推广至30E/40B及即将量产的H系列机型上。
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摘要:随着经济的不断发展,国内公路工程建设发展的速度也渐渐加快。伴随着我国城市化进程速度逐渐加快,提高公路工程机械设备的经济化管理,完善及改进公路工程对机械设备管理及使用是非常有必要的。但是当前公路工程的机械设备经济化管理及使用方面都还存在或多或少的问题,因此,不断改进公路工程机械设备的管理工作,才能有效地保障机械施工技术的水平。文章就公路工程机械设备管理的发展趋势展开分析,深入探讨经济化管理及使用在公路施工过程中存在的问题,并提出相应的解决措施,以期促进机械设备的管理及使用。
关键词:公路工程;机械设备;经济化管理;使用
1概述
随着机械化施工技术与水平的不断提升,工程机械设备已成为当前施工项目设计的一个关键部分,对工程的施工进度、施工计划及施工的方法有很大的影响。工程只有选取比较先进、经济及可靠的机械设备,并配置相对应的机械设备,进而优化工程施工方案,才可以充分发挥机械设备在工程建设中的工作效率,保证施工过程的顺利进行,尽量缩短项目施工的工期。机械设备作为整个施工环节的重要施工工具,对整个公路工程来说,科学、有效地管理和与使用工程机械设备就显得非常重要。
2公路工程机械设备管理的发展趋势
目前,公路工程的机械设备管理逐渐朝着信息化的方向发展。随着科技的不断发展,信息化的管理方式渐渐渗入到各个行业中,企业在信息化管理的基础之上,充分利用计算机技术对其进行管理,使得设备的管理变得更加的科学化与合理化,充分发挥机械设备在施工过程中价值,进而提升其使用效率。
3公路工程机械设备管理中存在的问题
施工单位在开展公路工程建设的过程中,对机械设备的使用率非常低,造成资源浪费严重,影响了整个施工项目的施工质量及施工进度,同时也增加了项目的施工成本。主要原因是施工单位欠缺一个健全与完善的施工体系,缺乏合理、规范的施工机械组织,从而影响到整个项目的施工质量、成本及进度,导机械化设备在工程的施工期内没有得到得到有效的应用。当前的公路工程机械设备管理中出现的问题主要表现在以下方面。
3.1缺乏健全的机械设备的管理机构
近年来,部分施工单位仍然缺乏较为合理、有效的机械设备管理制度,并且管理人员的责任也不明确,对设备的台账、档案资料的构建工作也管理缺乏相应的,小部分施工单位在购买新设备以后,未能及时入账,导致管理工作被动,机械设备随意使用,严重的有可能会造成资产流失。但有些施工单位将新买到的设备账面做成已经购买的设备,以此来逃避税收。
3.2机械设备的使用率较低
目前,很多施工企业内部的管理部门常常形成一种各自为政及自成一体的管理方式,很难实行统一的管理及调配,造成很多机械设备无法按照施工的需求协调使用,因此,很多设备很难投入到公路工程的施工中。由于公路工程建设的阶段性较强,经常会在项目忙的时候缺乏设备,而在非施工的时期,又有很多设备闲置,导致资产积压严重,降低工程的投资收益。
3.3没有及时更新机械设备
部分公路工程的施工单位一直都是使用以往的设备来进行施工,与新设备相比,其施工速度比较慢并且施工的质量非常差,从而影响整个公路施工路段的使用年限。因此,公路工程的施工单位应建立较为完善的设备管理体系,并成立相关的监管部门,确保公路工程设备的管理工作可以有效地开展。此外,施工单位也要及时更新机械设备,淘汰陈旧的机械设备,进而确保施工人员利用娴熟的操作技术设备进行相关的作业,从而提升施工单位的施工进度及质量。
3.4机械设备操作人员素质较低
以往因很多施工单位对设备管理工作不够重视,造成很多缺乏能力的施工人员担任设备的操作工作。施工单位只看中眼前的利益,而忽视长远的利益,同时也缺乏对设备操作人员的教育与培训,部分操作人员经常会进行一人多机操作,一边操作压路机,一边操作装载机及摊铺机,还有少部分操作人员的责任心较弱,没有严格根据相关的规定进行作业,没有及时维护设备,导致很多设备损坏,维修的费用也逐渐增加。此外,由于很多施工单位缺乏相关的责任制度,造成项目的施工人员只关注到短期的利益,缺乏长远的计划,机械设备的管理及使用很不协调,施工企业内部经常会出现重视使用,而忽视对设备的管理,为达到施工工期的要求,大部分设备在施工期间内,常常会处于超负荷运行状态,造成机械设备出现磨损老化,不仅影响公路工程的施工质量,还加大了设备的维修费用。
4公路工程机械设备的经济化管理与使用措施
对于当前公路工程的机械设备经济化管理和使用过程中出现的问题,施工企业想要提升设备的适应效率,就应使用科学的措施合理配置与优化机械设备。因此,施工单位要想促进设备经济化管理及使用效率,应从以下几个方面实施管理。
4.1转变机械设备的管理理念
在市场竞争激烈的环境之下,公路施工单位要想提升设备的使用效率,就应逐渐转变以往的管理理念。同时,施工单位也应从使用设备所产生的经济效率以及优化设备的性能方面来考虑施工单位的资产优化。随着现代信息技术不断发展,很多设备已难以适应工程建设的需求,特别是公路施工现场的需求,这就要求公路施工单位的管理人员必须要及时调整机械设备的管理理念,更新与优化机械设备的资产,只有这样才能提升机械设备的使用率。
4.2定期检修机械设备
公路工程的施工人员应制定相应的维修计划,定期检查与维修机械设备。现阶段,公路工程管理人员对设备的检查与维修工作,大都是根据施工人员的检修经验进行判断,并依靠以往的施工经验更新及检修设备零件,尽管这种检修方式较为简便,但实际上这种检修方法很难把设备内存在故障全部排查出来,也有可能会因检修人员判断失误,给设备的使用带来相应的隐患。
4.3提升机械设备的利用率
施工单位要想加强对设备的管理,首先应提升管理人员的基本素质、现代化管理方式以及专业的设备管理能力,不断增强对管理人员的专业能力培训及技能培训,补充新的知识与方法,只有这样才能适应信息技术发展的需求。针对一些施工技术要求比较高以及重要的机械设备,施工企业也应对其进行统一管理及分配,并进行专人操作及管理。而对部分施工技术要求较低,使用较为频繁的机械设备,施工单位可交给相关部门进行管理,由单位实现统一管理。进而确保施工设备能及时投入使用,进一步提升机械设备的完好率与利用率。
4.4加强对机械设备操作人员的专业培训
机械设备的操作人员是操作设备的主体,对设备完好率起着关键性的作用。并且人的思想观念在很多时候能够指导人的行为,因此,想要提升机械设备的完好率,就必须要不断提升操作人员的基本思想素质,按照规章制度来进行相关的操作,同时提升设备操作人员的专业知识及操作技能,多引进一些新的施工技术及方法,以便适应现代化机械设备的发展需求。公路施工单位对于部分文化素质较低的操作人员,必须要加强对员工的培训,在操作人员取得相关的机械设备操作证才可以上岗。只有这样才能够进一步提升机械设备完好率及利用率,从而确保机械设备在当前的公路工程建设过程中,可以得到非常有效的应用。并且设备操作人员具备良好的思想素质及多了解机械设备方面的知识,对提升设备的完好率与利用率是一个非常有效的保证。
5结语
总而言之,随着公路事业的发展,公路工程机械设备的管理及使用也存在一定的问题,国外部分先进的设备与施工企业渐渐涌入,并参与到国内的市场竞争中。同时,很多先进的机械设备管理知识与管理理念对促进其管理机制的改革与健全有很大的影响,并也提出了很大的挑战。因此,相关的公路工程施工管理人员应该从机械设备的经济性与效益性等方面实施管理,尽量改进与完善公路工程机械设备的结构,提升公路工程养路的装备水平及使用效率,尽量从工程的资产经营方面做好养路机械设备的管理工作,以便为公路工程机械设备的管理及使用带来更大的经济收益。
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摘要:介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对CA6140车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造 的过程。改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度明显提高。同时介绍了该车床机电联动调试的经验。 关键词:普通车床;数控改造 中图分类号: TG659 文献标识码: B 文章编号: 1001-3881 (2006) 4-208-2 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展,它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本,制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣,制造周期的快慢,生产成本的高低,又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前,采用先进的数控机床,已成为我国制造技术发展的总趋势。购买新的数控机床是提高数控化率的主要途径,而改造旧机床、配备数控系统把普通机床改装成数控机床也是提高机床数控化率的一条有效途径。我校为适应现代化生产和教学,对CA6140车床进行了数控化改造。 1 机床数控化改造的条件 1·1 机床基础件有足够的刚性 数控机床属于高精度机床,工件移动或刀具移动的位置精度要求很高,必须在0·001~0·01mm之间,高的定位精度和运动精度要求原有机床基础件具有很高的静刚度和动刚度。本次用于改造的CA6140车床自购进后一直保养良好,机床基础件刚性满足要求。 1·2 机床数控改装的总费用合适,经济性好 机床数控改装分两部分进行:一是维修机械部分。更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置,提高机床的精度和性能,另一方面是舍弃原有的一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代。改造总费用由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的50% ~60%时,该机床数控改造在经济上适宜。经过考查,若购买同样配置的车床约需10万元,而我校机床数控改造的总费用为5·1万元,仅占51%,因此该机床数控改造在经济上是合适的。 2 系统配置及主要技术规格 该系统由SIEMENS 802S系统、接口电路、驱动线路及步进电机等组成,另外还配有自动转塔刀架、主轴变频调速器及主轴编码器等,系统属开环控制系统。其主要技术性能和参数如下: (1)系统控制部分。采用SIEMENS 802S系统,键盘和显示部分装在面板上。 (2)系统软件具有若干指令。其中加工指令有 直线、斜线、螺纹、锥螺纹和圆弧等5条指令。可实现车削外圆、端面、台阶、割槽、锥度、倒角、螺纹、顺圆弧和逆圆弧等操作。控制指令有结束循环、暂停、延时、延时换刀、编码换刀、通讯等,与加工指令配合,可加工出各种较复杂的零件。 (3)系统环境工作条件。温度-10~+40℃;湿度为40% ~80%。 (4)输入电网电压。交流(220±22)V;频率为50Hz;电流为1·5A。 (5)步进电机。BYG550C-2型电机两台,驱动电压为110V;相电流为2·5A;步距角为0·36°/步;静力距为12N·m。 3 主传动的数控化改造 机床主传动的作用是把电机的转速和转矩通过一定途径传给主轴,使工件以不同的速度运动,主传动性能的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率。考虑到改造的经济性,可乘用机床原有的普通三相异步交流电动机拖动。考虑到加工过程中当电网电压和切削力矩发生变化时,电机的转速也会随之波动,直接影响加工零件的表面粗糙度。因此为提高加工精度,实现主轴自动无级变速,在主轴上增加了交流异步电动机变频调速系统,从而不需进行机械换档。针对机床要求具有螺蚊切削功能,在主轴部位安装主轴脉冲发生器,如图1所示。为保证脉冲发生器与主轴等速旋转,即主轴转一周,主轴脉冲发生器也 图1 主轴脉冲发生器安装示意图转一周,主轴脉冲发生器的安装方式很重要。改装时,主轴传动必须经过原有CA6140车床主轴箱中58/58和33/33两级齿轮(实现1∶1)传递到原有CA6140车床的挂轮轴X,拆除挂轮留出空间,安装脉冲发生器,并用法兰盘固定。 4 进给传动的数控化改造 进给传动的作用是接受数控系统的指令,驱动刀具作精确定位或按规定的轨迹作相对运动,加工出符合要求的零件,对进给传动的要求是高精度、高速度。改造中我们采用步进电机驱动系统实现开环控 图2 进给传动系统制,这样结构简单,安装调试和维修都非常方便。 4·1 进给传动链 图2为普通车床改造后的进给传动链,刀具纵向(Z轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动纵向移动的丝杆而实现。刀具的径向(X轴)移动由步进电机,经接口箱内一对减速齿轮,转动横向移动丝杆而实现,该传动链与原机床的传动链相比,摆脱了结构复杂的进给箱和拖板箱。 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·2 接口箱内减速齿轮的齿数比 该车床要求的控制精度为: Z向0·005mm, X向为0·0025mm,即当执行一个脉冲指令时,工件的长度和直径均变化0·005mm。BYG550C-2型步进电机的步距角为0·36°,每周步距数为360/0·36=1000(步/周), X向丝杠螺距为4mm,脉冲当量为0·0025mm,Z向丝杠螺距为6mm,脉冲当量0·005mm。按公式 主动轮齿数 从动轮齿数=步/周×脉冲当量丝杠螺距则X向:Z主/Z从=1000×2·5/4000=5/8Z向:Z主/Z从=1000×5/6000=5/6 4·3 传动滚珠丝杠副 数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母齿差调隙式结构(图3)。通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。 图3 双螺母齿差调隙式结构 一般需要几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下,既消除间隙,又能灵活运转。 4·4 刀架 根据需要,拆除原方刀架,安装620型四方刀架(图4)。该刀架由120W的三相交流异步电机正转驱动,使刀架正转选刀,到预定刀位时,电机则反转,使刀架夹紧。换刀方式有手控和机控两种。机控时当零件在加工过程中需要换刀时,数控系统发出预先编制好的换刀控制指令,控制器接到换刀指令时,立即驱动刀架回转。手控时,按动面板上的按钮,刀架能转一个刀位(90°),也可连续按动按钮,直至任一刀位。 5 机电联动调试 5·1 机械调试 丝杠上,侧母线和横、纵导轨的平行度误差控制在0·01mm/全长之内;转动丝杠,丝杠轴向窜动在0·01mm之内;丝杠螺母同轴度误差控制在0·01mm之内。 5·2 机电联动调试 (1)单坐标点动,主要调试其有无动作,运动方向是否符合要求,机械传动是否正常,有无不正常响声等。 1·上刀体 2·活动销 3·反靠盘 4·定轴 5·蜗轮 6·下刀体 7·螺杆 8·离合器盘 9·霍尔元件 10·磁钢 图4 四方刀架结构图 (2)点动合格后,做连续运动。反复多次,若出现故障或异常,排除后方可继续进行。 (3)先试Z坐标方向,后试X坐标方向,这是因为Z坐标方向调试方便。 (4)测量两坐标重复定位精度。在Z向坐标做连续移动时,若发现与丝杠相联的齿 额定转速: 2000r/min 额定输出功率: 2kW 编码器:绝对位置检测方式,分辨率1000000p/r 轴端形式:锥轴伺服放大器采用与电机配套的SJV2系列20型,其驱动能力为2kW。对于2kW电机,也可采用SJV2系列的10型放大器,但此时的输出扭矩要比20型减少1/3,不利于大功率切削。I/O设备选用型号为HR341的基本I/O单元,主要用于机床操作面板及与机床间的输入输出控制。另外附加一个远程I/ODX110,主要用于教学功能的“故障模拟设置”的输入输出。伺服及I/O单元连接原理图如图2所示。 图2 电气连接原理图 2·2·2 主轴控制 主轴电机采用交流变频控制电机,由变频器进行控制,转速范围60~6000r/min。模拟量由基本I/O单元的A0端口输出0~10V的直流电压,变频器根据输入的电压变化而输出相应的转速。由于模拟主轴电机没有编码器,因此在发出转速命令后,系统无法检测到主轴的是否运行。为解决这一问题,我们利用变频器上的功能端子,将其通过参数设置成“到达指令频率闭合”状态,并通过PLC检测此信号,从而实现对电机的运转进行监控。 2·3 教学功能的附加 本机改造后除保证加工功能和精度外,还要满足一定的教学功能。所谓的教学功能主要是针对学习数 控系统调试及维修人员而设立的附加功能。该功能通过参数设置及调整PLC程序人为地设置故障,让学生通过故障现象先判断故障种类,再分析故障产生的原因,直至排除故障。通过这种实训,学生可全面学习工业现场可能出现的故障现象,掌握故障排除方法,提高学生解决现场问题的综合能力。 3 结束语 我国现有机床中,近几年急需技术改造的约占25%,这将蕴藏着无限商机。机床改造主要是采用数控和计算机控制技术,我国数控机床发展和机床数控化改造应紧跟世界潮流,发展多轴联动数控系统,开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术,向智能化方向发展
加工工艺最好是利用软件设计,从工件的建模到工艺的编程都用软件完成(我们模具常用的UG、solidworks等),在进行后处理,把后处理的文件直接传到数控机床上,稍作修改,就可以加工出来了