大力宇哥
Goldisthal抽水蓄能电站的创新设计 论文 作者：A.kristoff时间：2007-11-25 12:04:00来源：论文天下论文网 摘要：2003年9月30日，德国图林根州为1060MW的Goldisthal抽水蓄能电站举行了正式的落成典礼。本文着重对发电机组及其在线监测系统的创新设计做了总结回顾。 关键词：Goldisthal 抽水蓄能电站 创新设计 经过了六年多的施工建设，2003年2月3日，Vattenfall Europe Generation(VE-G) 1060MW的Goldisthal抽水蓄能电站第一台水泵-水轮机投入运行。 Goldisthal电站位于德国图林根州南部的Schwarza河上，是欧洲最大的抽水蓄能电站之一。最早的两个电站装机容量都是265MW，已经投入使用，并且成功地为Vattenfall的高压输电网送电。2004年伊始，另外两个变速机组也将投入运营。Goldisthal电站将会跻身于世界上最大的、最先进的抽水蓄能电站行列。 负责水泵-水轮机组（Konsortium Goldisthal水力发电站）的集团包括VA TECH Escher Wyss股份有限公司、Voith西门子水力发电站和CKD Blansko工程部门等等。发电机由ARGE AEV集团提供，包括Alstom Energietechnik股份有限公司和VA TECH ELIN股份有限公司。 土建工程包括发电主厂房、隧洞和上游水库，其承建者是ARGE PSW Goldisthal集团。 上游水库环形坝的沥青衬砌是由瑞士的Walo Bertschinger施工，下库主坝的沥青衬砌由Strabag完成。 1.创新与协作 Goldisthal是德国新近修建的唯一一座最大的水力发电设计方案，至少超前20年。由于它包括4个发电能力331MVA的机组，它不仅是世界上同类电站发电量最多的一座，最具能量的设备之一，而且还有一些创新点。 完全自动化环形焊接技术（TIG-Hot金属丝过程）首次应用于焊接钢制隧道内衬的环形接缝，达到了很高的安全性和焊接质量，其效率是手工焊接的两倍，而且证明对于高强度QT钢焊接是最好的。在点焊前，所有的焊接参数和程序都已经在VA TECH 水力发电站的林茨工厂按1∶1的比例原形展现。焊工的培训以及焊接程序的测试也将随后进行。 VA TECH Hydro对Goldisthal的提供范围包括变速异步发电机和同步发电机的详细设计，活动部分、轴承、轴和转动部分的生产，交流线圈的安装，所有装置安装和投入运营的监督管理，以及DIA Tech追踪诊断体系的安装。较大的水力发电设备，包括节制闸、叉管和所有的进、出口的水工钢结构都是由VA TECH Hydro和Linz提供的，电动机是由VA TECH Hydro和澳大利亚的Vienna/Weiz提供的。 2.提高效率 8400t钢隧道内衬是在一个临时的野外制造厂现场生产出来的。节制闸门和钢隧道内衬总共有320000t，其中160000t是在临时的施工现场生产的。 这种电动发电机的主要优点之一就是可以在分载涡轮运转方式（标准操作）下显著提高效率。为了实现变速运转，四台发动发电机其中两台是带有旋转炉双馈异步电机。 与正常的同步电机不同的是其转子是由三相交流电提供能量，这就可以通过用一个低频率变化的转动场传动转子来改变转动，而且是有计划地设计一套可确保高效运作的程序。在水泵运转中，为了高压输电网的稳定输出，可以控制输出量。这些机器额定电能331MVA、额定电压18KV和300347的转速（535转/分钟），另外的两台设计成常规的静态激振同步电机。 该级别的异步电机在欧洲是特有的。类似产品只有在日本生产过。在欧洲和美国使用的许多大电机都是VA TECH Hydro生产的。 在德国，VA TECH Hydro与他的合作伙伴Voith Siemens Hydro和CKD Blansk已经协作完成设计、供货并将完成安装、委托代理这四台水泵-水轮机，包括附件。在机械上，已经实现了水泵-水轮机组设计上的创新。最显著的设计特性包括一个带有轻型调速环导叶运行装置设计理念、FEM计算、最优化的蜗壳设计和在没有水压力的情况下埋置蜗壳。用于Goldisthal水泵-水轮机预应力导叶轴承证实了VA TECH Hydro的技术在一些年前已经有所发展，尤其应用于水泵-水轮机组。 VA TECH Hydro作为水泵-水轮机协会的领导者，应对水泵-水轮机的基础工程技术负责，提供一套座环的蜗壳、两套完整的带有导叶的导叶装置、上下机盖、两套转轮、专门为安装水泵-水轮机建起的成套工具等等，还有发电站的高低压系统。3.监测和故障早发现 鉴于生产最大化和成本最小化的重要性，先进的监测和诊断系统对环境改变下的监测指示，对于分析趋势和超越警戒水面提供警告是十分重要的。它们应该提供在发生严重破坏之前非正常老化和故障变异原因的快速诊断，这些分析和诊断结果可以帮助电站操作员、技术专家和电站业主作出明智的选择，这样就可以降低维修费用和提高发电效率。 硬件和软件的利用是根据现代系统概念面向未来的发展和补充，也应支持溶合现有的监测部件要素和一定用户的扩充。 早期故障诊断、减少不定期的运转中断和缩短修理时间是将来运作过程的主要目的。此外，长时间的电子存储精确的结果能够更容易地了解历史数据，不仅在数据分析时具备巨大的优势，而且还可以帮助改善电站经营。达到峰值能量供应表明提高了效率。 为了完成这些目标，在Goldisthal的抽水蓄能电站上装备了DIA TECH监测和诊断系统。 4.在线智能监测系统 在一定程度上DIA TECH系统和国际供电公用公司合作发展。软件和硬件是由微软公司生产的“视窗”操作系统的技术发展而来的。它的模数体系结构使得对单个操作者的专用方案增强和补充发展成为可能。这种开放式的系统体系结构允许三方成果的简单综合。 各种诊断模块（已知模块）对于机械、绝缘和热力问题的鉴定是有用的，验证和监测不同的运转方式（停止、启动、稳定状态、关闭）和模型（例如发电、同步电容器运转、水泵作用运转）。 使用这种在线智能监测系统，能够较早发现主要机器部件的状态改变，而且更容易判断应力的大小，从而事先提供一个基本可靠的维修策略。这使得监控机器管理简化，与此同时改进电站的实用高效。 5.气候和地貌 旱季水库将提供2.9 106m3的水量并在雨季水库能起到控制增大洪水的作用。由于上下库水位差很大，因此，两库的水都允许使用。 在站点，特殊的气候条件要求所有的安装制作必须在抗寒的条件下完成。必须严格地遵从许多的环境规律，尤其是对于野外装配工作。与土木承包商的密切合作对隧洞工程的完成也是至关重要的。 上库坐落在Farmdenkopf山上，是一座沥青混凝土密封、填石环形水坝。上库蓄水能力为12 106m3，经由钟形入口，连接两个920m长直径为6.2m的钢纹压力隧洞，通往发电站的洞室。 主要的洞室长137m，宽26m，高49m。该发电站由水泵-水轮机、发电机、球形阀和附属设备四部分组成。两条380m长直径为8.2m的尾水渠通向下库的出口，下库由Schwarza河上67m高的填石水坝构成，也组建了一个小型的电力设备。 6.环境保护 Goldisthal工程的目的是为了开发可靠并且环保的水电能源。通过建造地下发电站，让庄稼继续在地面上生长，业主和建筑队都能够保护环境，则可避免主要的环境变化。地下洞室式发电站的运转也将是比较经济的。 电站除了提供1060MW的能量外，还将带来其它方面的利益，包括调节高压输电网和其他后备电站的主次功率。另外，在工程建设时期将用到近1000多个工人，还将有50个永久性工作岗位。另外将为当地的服务和维修部门创造80个工作岗位。 精密的规划设计和施工上库占地55公顷，包括截流，钻4.74 km长的隧洞进入山脉，开挖大量的石头。为了避免地质上的断层，涡流洞窟干线的位置不得不改变。不管工程多么巨大，采用简单易行的方式。 过去通常采用大块岩石锚固，再喷混凝土和钢啮合以保护桥墩和一些内部通道。开挖出的大约155000m3的原料作为水坝的填石。为了不影响风景，下游主坝的迎水面斜坡和环形水坝的外坡用草皮覆盖并且管理部门的建筑按照当地的建筑风格建造。 在整个工程中，Vattenfall不断地监测当地的动植物群落并采取积极的措施预防和纠正由工程引起的失衡和破坏。在德国的东部，为了保护自然环境和促进环境与工程相适应，已经和德国协会建立了合作基金会。[
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产品设计论文
一个产品有趣是否重要，并不是一个1+1一定等于2的问题，“有趣”的功能也许不能左右你的产品是否成功。下面我带来的是产品设计论文，希望对你有帮助。
【摘 要】 对于任何产品的设计，功能应该放在首位，但功能又只是设计师要给人们带来的唯一好处，好的产品设计师应该把功能与造型完美的结合在一起，同时满足人们对产品功能和形式美的需求。所以根据人们对旅途满载而归的箱包需求产生了对扩容拉杆箱的设计，同时根据使用人群，赋予其新的形式美的造型，并力求采用新型环保材料，创造出新时代人们真正需要的箱包产品。
【关键词 】产品设计 扩容箱包 人体造型 抽象
1 产品设计研究的意义、研究现状分析
对于新时代的产品设计，我们需要考虑创新性、文化性、实用性、环保性等等，我们对新异的追求是永无止步，融入文化内涵的东西才会更持久，功能比普通产品更能满足消费者需求，同时注重绿色环保这样的产品才会有广阔的销售市场，被人们所记住。这也是作为工业设计师应该努力去工作的方向。
所以，本次工业产品设计研究的主题是扩容箱包系列设计，功能上，扩容会成为最大的卖点；造型上，运用箱包设计中的仿生设计方法，对箱包造型做抽象曲线的变形；选材上，优先选用符合工程技术的新型环保材料，把现代高科技物质技术条件与传统工艺相结合。
功能上，目前国内外对拉杆箱扩容的处理，多存在增加夹层等手段，笔者采用内附外加子箱包，并合理的布置搭挂在主箱上部或前部，这种方法尚属首例。这是为了满足不少人们在出行的时候携带了满箱行李，旅途归来的时候难免会有亲友赠送或者购买其他物品，这些物品只能外加手提袋装载，提起来大包小包非常不便。通过增加可以内附便携袋，需要时拿出装满物品搭置在主箱合理部位，可以空出手来做其他事宜，特别是对一些爱购物的女性群体，因此该系列箱包的主要人群在18岁―30岁之间青春活力的女性。
造型上，目前市场上会有造型的变化，但多以长方体，椭圆体为主，部分儿童类箱包会以可爱的动物为原型做仿生设计。笔者的设计准备对形体做曲线处理，一改逃不出的方圆造型，灵感来源于维纳斯断臂的躯干。自然界中有很多生物形体优美，被设计师广泛运用到产品设计中，人体之美更是自然界中的至美，把女性人体躯干做高度概括抽象的提炼，完成对箱体的优美曲线的处理，更加吸引消费者。
目前国内市场对箱包的设计主要以基本的方圆或个别的动物仿生造型设计为主，功能上比较单一，用材用料以为了适应工业生产为主，造型上还不够多元，有子母箱包的系列设计，但没有很好地结合。笔者的设计会对以上问题加以改进，运用人体优美的.造型，高度概括的抽象出与箱体合理的造型，增加挂置功能，把一个系列箱包紧密联系起来，使其成为一个整体，把被遗忘的一些传统工艺与现代技术相结合，做好这个系列箱包产品，努力改变以往人们对箱包的概念，从而改变细小的生活方式。
2 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题
研究目标：通过对箱包设计相关书籍和目前市场的调查研究，创作一系列以人体为主题的扩容箱包，合理的选用抽象的造型和色彩，满足消费者的各项需求，进而获得产品良好的销量。
研究内容：目前我国扩容箱包的现状，功能、造型、色彩等，消费者的需求，箱包的发展趋势，制作工艺等。
通过市场调查发现多数拉杆箱品牌商在对箱体容量进行扩充时，常采用拉链加设加厚层做法，但是这种方法不能用在目前广泛采用ABS等硬质材料的箱体上，这就使硬质箱体的容积受到很大的限制。因而市场上又出现了子母箱体的设计，增加了女士的类似化妆包一样的手提包，做成一个系列，但是这种子母系列只在造型色彩上做了统一，结构上并没有十分紧密的联系，所以新的设计方案把子母箱包进行深化，使子箱包可以挂置在拉杆箱主体结构上。挂置有两种做法：其一，将子箱包一侧设计夹层，宽度稍微大于拉杆宽度，使其可以挂在拉杆上；其二，在子箱包一侧偏上部位加置挂钩，箱体上设计挂环，可以挂在一起。两种做法都要注意受力特点和造型美的要求。
造型服从功能，这也是本方案所遵循的形式美法则。造型上主要根据所附加的新功能做变化，其次为了改变以往死板的造型，融入新的元素做抽象化的概念设计。目前市场上有些箱包设计，有一些简单的造型变化，但是调查研究发现，有很多造型是纯粹为了造型而造型，属于不符合结构特点的造型。这种造型不仅浪费了材料，更增加了箱体重量，可谓画蛇添足。所以本方案的造型完全按照服从功能的要求去做，适当加入符合人体工学和美学的造型以吸引用户。加入抽象的人体局部造型，使造型抽象、大气、浑然天成。
色彩上采用清新活力的色系，比如采用柠檬黄、苹果绿、西瓜红等色彩来吸引18岁―30岁年轻活力的女性群体，色彩不仅对人的生理有天然的刺激作用，对人们的心理作用更大。不同的群体会有各自喜爱的色彩系列，采用这些清新活力的色彩适合了年轻女性的审美需求，展示了她们的青春活力，可以大大提高产品的销量。
购物是每个人的天性，从原始社会起，当人们得到了想要的东西就会心情愉悦，在当今社会就表现在购物的喜悦感上了。所以当拉起行李箱远出旅行的时候，在异地难免会看到自己心仪的东西，每次旅行归来，谁不想满载而归？这种现象对于年轻女性更为突出，所以增加外置子箱包，旅行前行李较少可以折叠起放在箱子里，回程时可以装满挂置箱体上。
最后要考虑的就是为了达到功能造型所需的物质技术条件，即产品制作工艺，采用新型的材料成型工艺，并结合传统箱包加工方法，做出传统与时尚相结合的产品。
解决的关键问题：合理附加拉杆箱新的功能，创作优美造型。
3 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
研究方法：观察法、调查研究法、实验等；技术路线：首先，整理相关材料，在保证符合箱包结构构造的基础之上（保证物体的某个部位仿生、放大，便于增加内部空间，附加外部构件）；将人体造型与箱包造型相结合，并绘制草图；其次，运用三维虚拟技术在电脑中绘制三维效果图并调试颜色的搭配；第三，运用三维成形机制作最终的形体，并合理组合；实验方案：目的，通过实验制作完成扩容系列箱包（加入抽象人体造型美）赋予箱包新的功能，增加可调节运载量的箱包系列，根据功能的需要设计合理的造型，满足人们对审美的要求，这也是设计应该做的工作；对象，拉杆箱，人体造型，便携袋，把旅途中的便携袋合理的与拉杆箱结合在一起，并赋予其优美的人体抽象化造型；方法，手绘、3D技术、三维成形技术，前期运用手绘方法快速的将自己的各种想法画在纸上，不断改进优中选优，并运用3D软件对预期效果做模拟展现；手段，实践手段，通过实际测量、绘图、制作，最终完成预期作品，把手绘和3D模型效果根据箱包生产的步骤，打样、开模、成型等做出实物；成果表现形式，做出一系列实物，并不断改进功能造型色彩和生产工艺，使产品成为满足消费者适销对路的商品；可行性分析：本次研究需要查阅大量关于扩容系列箱包设计、人体美学、箱包设计及制作工艺等的资料；在制作过程中需要一台配置很好的电脑、三维成形机等；需要熟练地掌握3D技能和手绘技法。
4 所研究的内容、拟采用的研究方法、技术路线等有哪些创新之处
本次研究与已有产品有着明显的区别，具体的创新与特色表现在：首先是造型上，在造型上首次将人体形象与箱包相结合，来创作新的箱包形象，使形象更加优美，并较之以往的造型更具有时尚感；其次是色彩上，在色彩上运用时尚活力的色系，这样的颜色在与曲线的造型相结合后，使作品更具有现代感，更容易被年轻人所喜爱；第三是在功能意义的传达上， 增加内附箱包，需要时取出，大大满足了旅行满载而归的愿望。根据笔者的调查研究，目前市场上的箱包设计还没有涉及这个方面的设计。所以此方案可以补充市场空缺，抢占该部分市场，进而对拉杆箱及周边产品重新定义，从而改变人们的细微生活方式。
参考文献
[1]叶兰辉.《包袋出格高级教程》.华南理工大学出版社，第1版 ，2014年1月1日.
[2]陈兰芬.《箱包设计》.轻工业出版社，1990年1月1日.
[3]程能林.《工业设计概论》.机械工业出版社，第3版，2011年8月1日.
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