多相交流电弧放电实验装置关键技术的研究

发布时间：2017-10-02 07:42

  本文关键词：多相交流电弧放电实验装置关键技术的研究

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【摘要】：随着我国的现代化建设的深入,高危固体废弃物(包括医疗垃圾和核废料等)逐渐增多。如果不能妥善处理这些废弃物,将会给人们的身体健康和生活环境带来巨大的危害。以前处理高危有害废弃物主要是采取焚烧和掩埋等方法处理,这些处理方法会带来二次危害。如焚烧方法会产生二恶英和呋喃等,而二恶英是目前世界上最具毒性的有机物之一。因此普遍存在的处理方式具有处理不彻底、二次污染和资源浪费等问题。而热等离子体具有高温度、高化学活性等特点,逐渐被应用于处理高危固体废弃物(包括医疗垃圾和核废料等)。交流电弧放电产生的等离子体属于热等离子体。在高气压条件下,热等离子体的体积通常较小,气体温度和电子数密度通常在10000 K和1022 m-3量级;而随着环境压力的降低,在等离子体射流体积增大的同时,气体温度则有所降低。本文以热等离子体处理高危污染物为背景,设计了六相交流电弧放电装置;采用PLC控制伺服电机带动放电电极移动以实现电极的精确移动,并提出了采用水冷约束管来增大等离子体射流长度和体积的方法。具体内容如下:首先,设计了六相交流电弧放电等离子体发生器装置。研究了不同的进气量、进气方式和电源功率对等离子体射流特性的影响规律。六相交流电弧放电能产生持续稳定的热等离子体,相比于单相电弧放电等离子体具有更大的高温区体积,从而使高效处理高危污染物成为可能。其次,设计了能产生六相交流电弧放电的等离子体驱动电源系统。根据单相交流弧焊电源的工作原理,组建了六相交流电弧等离子体驱动电源,并设计了用于启动变压器的软启动电路和用于非接触引弧的高频引弧器。最后,本文提出了采用水冷约束管和冷气体注入相结合的方法来提高等离子体射流直径和长度,在中等气压条件下获得了放电均匀稳定、射流长度和直径分别达到35和13 cm的高温等离子体射流,并对其特性进行了实验测量。
【关键词】：电弧等离子体 伺服控制 多相交流电源 等离子体发生器 中等压力等离子体
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X705;O53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 课题背景和意义9-10
• 1.2 等离子体技术概述10-19
• 1.2.1 等离子体分类及应用10-11
• 1.2.2 中等气压电弧等离子体介绍11-12
• 1.2.3 等离子体发生器介绍12-19
• 1.2.4 开发热等离子体高危污染物处理技术意义19
• 1.3 采用电弧等离子体处理高危固体废弃物国内外现状及其发展趋势19-22
• 1.3.1 中等压力等离子体研究现状及其发展趋势19-20
• 1.3.2 高危固体污染物处理方法的现状及其研究进展20-22
• 1.4 本论文的主要研究内容22-24
• 第2章 六相交流电弧等离子体放电装置系统研制24-37
• 2.1 发生器结构设计25-28
• 2.1.1 电极移动结构设计及发生器组装设计25-26
• 2.1.2 顶部入气结构设计26-27
• 2.1.3 约束管结构及其移动方式设计27-28
• 2.2 真空系统设计28-31
• 2.2.1 前段真空室设计29-30
• 2.2.2 后段真空腔室结构设计30-31
• 2.2.3 型材台架31
• 2.2.4 真空测量系统31
• 2.2.5 真空技术指标31
• 2.3 控制系统设计31-35
• 2.3.1 PLC及伺服电机选型32-34
• 2.3.2 自动控制电极运动编程思想分析34-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第3章 六相交流电弧放电装置电源系统研制37-50
• 3.1 电源系统主功率源设计37-45
• 3.1.1 六相变压器38-41
• 3.1.2 单相交流弧焊电源选型41-42
• 3.1.3 电源系统特性分析42-45
• 3.2 高频引弧器设计45-46
• 3.3 软启动电路设计46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 等离子体电弧特性实验研究50-59
• 4.0 六相交流电弧放电实验测量系统的搭建及其处理方法50-51
• 4.1 弧电流大小对等离子体射流的影响规律51-53
• 4.2 进气方式和工作气体流量对射流影响规律53
• 4.3 电极间距对等离子体射流稳定性的影响53-55
• 4.4 等离子体参数分析55-56
• 4.5 不同的水冷约束管结构对等离子体射流的影响56-58
• 4.6 本章小结58-59
• 结论59-61
• 5.1 结论59-60
• 5.2 展望60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66-67
• 导师简介67
• 企业导师简介67-68
• 作者简介68-69
• 学位论文数据集69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：958387