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左全璋:我所经历的科研为社会服务

点击次数:  发布时间:2016-11-9 8:50:10 编辑:校史研究室


三、应30万吨乙烯工程邀请,设计研制交、直长期带电新型电磁阀门


    北京燕山石油化工总厂30万吨乙烯工程,是美国专利,日本产品,我国花20亿美元购买的。大庆石油化工总厂也想装备一套这样的产品。但那时国家外汇紧张,不想花大价钱购买。想自力更生,自己制造一套。由北京市负总责,北京市有关单位负责设计制造有关零部件。北京朝阳电磁阀门厂负责制造电磁阀门。北京朝阳电磁阀门厂王厂长,看到《低压电器》刊物上刊登我的文章《直流螺管电磁系统静特性计算和实验》,列举十七个气隙位置的电磁吸力的计算值与测量值基本吻合,想重新设计研制一套新型电磁阀,不用该厂已有的老产品。该厂的同志从北京坐飞机来华工,要求合作设计研制30万吨乙烯工程新型的交、直流长期通电的电磁阀门。实际上是一套新产品,有别于该厂已有系列。


   这些产品是直流24伏、110伏,交流220伏。长期带电工作,通电持续率100%。阀门口径不同,压紧阀门所需的压力不同。这突然而来的任务,我也不知如何处理。最后商定,邀请我到北京燕山石油化工总厂考察,了解情况,再由我设计,他们研制产品。


    1977年6月我应邀到北京,住在朝阳电磁阀门厂附近,由该厂派汽车和人员送我到燕山歇息岗北京石油化工总厂,考察30万吨乙烯工程,了解一些情况。该厂没有拿中、外电磁阀样品给我参考,很信任我的计算能力,能够把电磁阀门设计好。考察几天后,我设计直流24伏电磁阀门。图纸交朝阳电磁阀门厂,研制样机,我就回武汉。学校要开学了,我有教学任务。该厂研制好样机,由该厂张同志送到华工,与我共同测试各种参数,主要是吸力特性是否合格。首次送来的样品就不合格,张同志回北京精心制造样品,再来华工测试。我们家中还保存有几个废品。交流220伏电磁阀门采用该厂原用的铁铝6作动、静铁心(可能以前国外就用这种材料),而不用硅钢片。因为铁铝6有很高的电阻率,良好的导磁性,较好的耐腐蚀性能(我家尚保存有一根铁铝6)。用低碳钢作其他部件材料,在圆形外壳上开槽,以降低外壳涡流损耗。


   经过两年多的努力,苏同志在北京、武汉之间的奔波,朝阳电磁阀门厂的电磁阀门都更新换代了,以崭新面貌投入新的30万吨乙烯工程。好多年没有听说乙烯工程的消息。近年武汉市要安装80万吨乙烯工程装置。由此可见,北京燕山石油化工总厂30万吨乙烯装置必定会被80万吨乙烯装置所取代。大庆也必然如此。可见我设计的电磁阀门取得圆满的成功。


    凭发表的文章,应邀为国家乙烯工程设计新型电磁阀门,是很值得高兴的事,没有想到要赚多少钱,也没有与王厂长谈过这个问题。写这篇文章时,想找苏同志的名字,在我的旧手册上查到一条消息:由北京朝阳电磁阀门厂汇来3000元,这应该是王厂长给我汇来的设计费。我因事件繁多,未查旧手册,以致遗误。最近到财务处去查,都说年代久远,没有办法查到。也只好辜负王厂长一片美意了。


四、与西安高压开关厂和整流器厂合作,用图解分析法解决快速开关磁路计算问题


    西安高压开关厂和整流器厂,生产一种快速开关。多次提出厂校合作,共同指导学生毕业设计,研究该项开关的磁路设计计算问题。1965年,我校派几位学生到该厂毕业实习,设计的题目为快速开关,厂校共同指导。当进行毕业设计时,却遇到困难,无从下手进行计算。我作为校方的指导教师,只好亲自去设法解决。那是一个复杂双磁源非线性的磁路问题,解决有些难度,几经思考,想出一个图解分析法。我不想详细论述解决这种磁路的计算过程,因为我在《华中工学院学报》1982年5期刊登《一种快速电磁铁的计算方法》的文章。那篇文章对这个问题说得非常清楚,有很大的篇幅。只想简单说明解决问题的要点。对一个复杂的非线性的双磁源磁路,我们主要采用下述方法求解:(1)绘出等值磁路图,并按三条支路对磁路进行化简;(2)利用三条支路的磁路方程解磁路。三条支路并联时绘出每条支路的磁化曲线。他们磁通之间的关系,是加减关系,因此可利用图解分析法计算磁路。实际就是利用电磁基本概念,解决磁路计算问题。


    由于磁路是非线性的,人们对于磁路能否电路化,常持怀疑的态度。实际上在磁路的结构一定,安匝一定,气隙一定的情况下,磁路的磁阻和磁通是定值。因此,有时可借助电路的规律,处理磁路问题。我在“线圈罩在气隙上磁路计算”中,将一个线圈的磁势分为三段,再按电路的迴路法,建立方程组,求得到一个从未见过的计算气隙磁通φ3的新公式,可说是个小小的创造发明。什么是快速电磁铁?由通电到电磁铁动作,需要一定的时间,就无法快速动作。先用保持线圈吸住衔铁,再用反作用线圈减磁,衔铁很快动作,这就是一种快速电磁铁。我的同事也为华工冲压实验室设计制造了快速冲压中的快速电磁铁。


五、到工厂办短训班,提高交流接触器的制造质量


    1960年左右,我们带学生到上海华通开关厂和上海低压电器研究所进行毕业实习和毕业设计,适逢我国第一代统一设计交流接触器设计成功,在华通开关厂投产制造。统一设计产品是参考国外先进水平产品,并无详实的设计资料。通过厂校合作,也为工厂积累一些资料,使生产产品有根有据。加以华通开关厂生产管理技术严谨,第一代统一设计交流接触器在华通开关厂投产成功。


   该产品在全国投产后问题不少,要在武汉开关厂先后办湖北省、中南五省低压电器短训班。为解决这方面的问题,我们编著了一本《交流接触器讲义》,由胡修铭老师编著电工基础部分,我负责编著交流接触器部分,由武汉开关厂出资刊印2000册,作为学习教材。那时武汉开关厂有成吨磨好的电磁铁装不上去,我在办短训班期间,运用尺寸链的观点,调整尺寸,把该厂的交流接触器都装配出厂。我还写了两篇有关论文:《有关提高我国直动式交流接触器制造质量几点意见》《转动式触头参数的合格问题》,刊登在《低压电器》刊物上。在全国掀起交流接触器制造热潮。有许多单位来信来函,寻求帮助,东到山东日照,西北到新疆塔城,先后有几十封来信,我们大都以《交流接触器讲义》作具体回答,由武汉开关厂经手寄售,2000册《交流接触器讲义》基本售完。等于把短训班办到全国去了,有来信赞扬《交流接触器讲义》深入浅出,简单明了,是难得见到的好教材,也有来校直接求助的,还有人邀请我们到厂讲课。


六、应西安交大电真空专业之请,研究汞湿舌簧继电器电磁计算方法  

                                 
    1982年,我在江西九江参加中国电子工业部第四十研究所的学术报告会。我的学术报告题目是“各种结构型式电磁铁通用的磁路计算公式和方法”,实际上是我研究问题的推论。因为我首先研究双E型电磁系统,推导出一套磁路计算公式,双U与双E类似,单E、单U很简单,拍合式也是单U型。接受平顶山高压开关厂的请求,奉教研室之命,研究螺管电磁铁计算理论两年。故各种电磁系统归纳起来,可用一套公式计算。有趣的是:我推导螺管电磁系统中心气隙磁通的计算公式,与双E型中心气隙磁通的计算公式,不谋而合,是一个公式。
学术报告会对该篇论文很重视,把它刊登在四机部学术刊物《机电元件》的头版头条上,占十个版面。
参加学术报告会的西安交大电真空专业唐立森老师听了我的报告,找到我,想请我帮助他们计算电真空专业生产的汞湿舌簧继电器的电磁计算。该专业生产的汞湿舌簧继电器是测绘产品,生产不规范,报废率极高,希望通过电磁计算研究,提高生产合格率。西安交大虽有电器专业,但无人愿意帮助计算,解决这个问题。


    该产品实际上是一个无外磁轭的汞湿舌簧继电器,线圈外面没有铁磁回路,是一个很麻烦的问题,不在我作学术报告的范围之内。西安交大与华工是兄弟院校,我答应唐立森老师的要求,愿帮忙试试。我愿意带两个学生进行这个课题的毕业设计,进行探讨。首先带两个学生到西安交大毕业实习,熟悉西交大电真空汞湿舌簧继电器的一些情况,搜集资料和试验样品,西交大提供三人的旅差费1000元,兄弟院校没想赚钱,只想不贴本而已。唐老师当然很欢迎,我们订立了合作协议。


    1983年4月11日,我率学生唐亚平、文小玲出发,12日到达西安,唐立森老师亲自来接。住在西安交大,半天工作,半天参观西安名胜古迹。首先参观电真空专业,听唐立森老师有关汞湿舌簧继电器有关技术报告,参观汞湿舌簧继电器制造,商讨课题进行,搜集试验样品。我现在手册上记有:4月16日晨醒来总结出无外磁轭螺管电磁映计算六大规律。我有一个习惯,早晨醒来就想到要研究的问题。毕业实习期间,师生住在一起,对设计课题进行充分讨论,为课题进行打下良好的基础。


    我们反复探讨,在前人无外磁轭文献的基础上建立湿簧继电器的等值磁路图。我们就这样将无外磁轭的电磁系统,当作一个特殊的有外磁轭的电磁系统来计算,仅仅是对它的外磁阻特殊不同的处理方法而已。我们运用建立的等值磁路图,对许多汞湿舌簧继电器样品进行验算,采用“理论推导,实验求证”。我们对西安交大提供的1号样品和2号样品,运用等值磁路图进行验算,并用试验方法测量电磁吸力。计算值与测量值的误差分别为4.4%和3.74%,都少于5%,还在允许范围内。美中不足的是,这不是在玻璃管内,有10个气压氢气在水银的环境中做出的,也不可能在这种环境下做试验。


    两位毕业生唐亚平、文小玲都很努力,也是课题取得成功的重要原因。


    我们还请研究生用数字磁场法进行探讨,由于没有样品对比,没有下结论。
宁波电器厂拿来一个德国生产的无外磁轭过流脱扣器。该厂想生产这种产品,数次来校讨论。因与汞湿舌簧继电器的原理相似,故用我们开发的等值磁路图对这种产品进行计算和吸力试验。启动位置吸力误差为0.26%,吸持位置的吸力误差为-6.74%。我们写成相关文章,刊登在上海低压电器研究所主办的《低压电器论文集之一》上,从侧面证明我们开发的方法是可行的。

 

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