高原電機(jī),高原電動(dòng)機(jī),高原電動(dòng)水泵,高原電動(dòng)消防泵
高原電機(jī)與普通電機(jī)區(qū)別,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。應(yīng)注意以下三方面：
(1) 海拔高，電機(jī)溫升越大，輸出功率越小。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)，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；
(3) 海拔高度對(duì)直流電機(jī)換向不利，要注意碳刷材料的選用。
高原(高源)電機(jī)使用場(chǎng)所海拔高于1000米的電機(jī)。指根據(jù)國(guó)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、3000米、4000米、5000米。
高原地區(qū)的主要特征為：
1、空氣壓力或空氣密度小。
2、空氣溫度較低，且溫度變化較大。
3、空氣濕度較小。
3、太陽輻射照度較高。
5、降水量較少。
6每年大風(fēng)日多。
7、土壤溫度較低，且凍結(jié)期長(zhǎng)。
由于上述原因，對(duì)電機(jī)運(yùn)行會(huì)帶來以下不利影響，因面在設(shè)計(jì)、制造上要采取相應(yīng)的措施：
1、引起絕緣強(qiáng)度降低：每升高1000米，絕緣強(qiáng)度要降低8—15%。
2、電氣間隙的擊穿電壓下降，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，要加強(qiáng)防暈措施。
4、空氣介質(zhì)冷卻效應(yīng)降低，散熱能力下降，溫升增加，每升高1000M，溫升要增加3-10%，故要修正溫升限值。
在5000m處的空氣含氧量?jī)H為海平面空氣含氧量的53％。 2.2 氣溫
氣溫是距離地面1.5m高度處測(cè)得的空氣溫度。 大氣對(duì)流層的zui大特點(diǎn)是氣溫隨海拔的升高而降低。在自由大氣中，平均海拔每增加100m，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。
2.2.1 高海拔地區(qū)的zui高氣溫在2000m以內(nèi)，一般為30℃～40℃之間， zui高氣溫的zui低值出現(xiàn)在青藏高原，大都在30℃以內(nèi)，甚至不到20℃。 2.2.2 zui高日平均氣溫是各年記錄中每天平均氣溫的zui高值，取多年平均值。
zui高日平均氣溫大約每升高100m，氣溫下降0.5℃。
1km～5kmzui高日平均氣溫分別為30℃、25℃、20℃、15℃、10℃。 2.2.3 年平均氣溫的zui低值出現(xiàn)在地勢(shì)zui高的青藏高原西北部，1km～5km年平均氣溫分別為20℃、15℃、10℃、5℃、0℃。隨著海拔高度的增加，年平均溫度隨之下降。
2.2.4 zui大氣溫日較差的大小與緯度、云量、海陸分布、地勢(shì)、地表性質(zhì)、海拔高度和季節(jié)等因素有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，年zui大氣溫日變化的多年平均值一般都在20℃～30℃之間。
2.2.5 zui低溫度主要取決于緯度和海拔高度。對(duì)于同緯度地區(qū)來說，海拔較高的地方，zui低溫度是比較低的，如鹽池處于1349m，zui低溫度為-28.5℃，而處于同緯度的大柴旦，海拔3174m，zui低溫度為-33.6℃。 2.3 太陽直接輻射zui大強(qiáng)度
地球上氣候不同的根本原因就是太陽輻射，太陽輻射的強(qiáng)度決定地理緯度。但隨著海拔高度的增加，太陽光線通過大氣的厚度、空氣密度，水汽和懸浮物質(zhì)都相應(yīng)減少，太陽光透過度愈大，到達(dá)地面的輻射較強(qiáng)，由于夏季和冬季氣溫相差較大，夏季氣溫較高，因此，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zui大強(qiáng)度值。
1km～5km太陽直接輻射zui大強(qiáng)度分別為1011、1064、1118、1171、1225（W/m2）。從以上的數(shù)據(jù)可以看出，隨著海拔的增加，太陽直接輻射強(qiáng)度增大。海拔高度增加1000m，太陽直接輻射強(qiáng)度約增加54W/m2。 2.4 凍土 我國(guó)多年凍土主要分布在大小興安嶺、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，雖然海拔不高，但由于緯度高，又受西伯利亞高壓空氣影響，成為我國(guó)zui寒冷的自然區(qū)。西部?jī)鐾羺^(qū)，雖然部分緯度較低，但均屬高山高原地區(qū)，地勢(shì)高亢，深居內(nèi)陸，屬高寒氣候。其共同特點(diǎn)是年平均氣溫低，凍結(jié)期長(zhǎng)。青藏高原地區(qū)一般凍土層厚度均在25m～120m甚至達(dá)到175m。
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。 風(fēng)暴日（能見度只有1km）在10d～22d。沙塵的大小和風(fēng)速密切相關(guān)，隨著風(fēng)速的增大，刮起沙塵顆粒的直徑也愈大。
2.6 積雪 青藏高原四周環(huán)山，受帕米爾、喀喇昆侖、昆侖山、喜馬拉雅山、唐古拉山等的屏障作用，北冰洋、大平洋、印度洋的氣候很難對(duì)高原內(nèi)部的氣候有顯著影響，因而這里的氣候干冷、降雨，尤以藏北高原更甚。那里年zui大積雪不到10cm。中國(guó)zui大的積雪出現(xiàn)在新疆和東北。阿爾泰山、天山、喜馬拉雅山、祁連山和西南橫斷山脈是中國(guó)多雪的山地，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。
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，油耗增加。
內(nèi)燃機(jī)工作容積是固定的，由于空氣密度隨海拔變化，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣充量也發(fā)生變化。對(duì)自然吸氣的柴油機(jī)，若油泵的供油量不變，則進(jìn)入氣缸的燃油得不到充分燃燒，使排煙變濃，排溫升高，燃燒室零件過熱，導(dǎo)致功率下降，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變壞。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，海拔每升高1000m， 內(nèi)燃機(jī)出力平均下降9％～13％，油耗增加6％左右。
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， 功率損失達(dá)37％。國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)，只能在海拔2800m的工地上勉強(qiáng)使用， 在海拔3300m的工地上不能使用。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％；某廠生產(chǎn)的CX-80機(jī)車， 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)。
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，大氣壓力下降，冷卻水沸點(diǎn)也隨之降低，不同海拔的水的沸點(diǎn)見表2。
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。 據(jù)高原地區(qū)工作的司機(jī)反映，內(nèi)燃機(jī)，尤其是柴油機(jī)，冷卻水經(jīng)?！伴_鍋"，解決的辦法是停機(jī)冷卻或放去熱水，添加冷卻水，前者誤工誤時(shí)，后者，因高原地區(qū)水源缺，水質(zhì)差而存在矛盾。由于高原空氣密度減少，雖然冷卻風(fēng)扇的體積流量不變，但重量流量卻大為降低了，海拔每升高1000m，重量風(fēng)量下降8％， 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， 排溫升高，零件熱負(fù)荷增加，如散熱不良會(huì)使工作不正常，特別是冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)， 其zui大功率受熱負(fù)荷的限制， 當(dāng)冷卻強(qiáng)度不足時(shí)， 排溫劇增， 熱負(fù)荷過高， 甚至產(chǎn)生拉缸現(xiàn)象。
以上兩點(diǎn)，對(duì)于起重機(jī)、汽車起重機(jī)、施工機(jī)械、載重汽車、打樁機(jī)械等以柴油機(jī)、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。 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，其數(shù)值為海拔每升高1000m，平均減少11%～12％，而容積排氣量也隨海拔升高而減少， 海拔每升高1000m，平均減少2％～3％。由此而造成隨著海拔高度的升高， 壓縮機(jī)的排氣溫度增高。 3.1.4 影響低壓電器的分?jǐn)嗄芰?nbsp;
由于海拔升高，空氣密度降低，空氣散熱能力減弱，當(dāng)觸頭在分?jǐn)嚯娏鲿r(shí)，介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度降低，電弧較難熄滅，容易引起電弧重燃，因而燃弧時(shí)間延長(zhǎng)，觸頭壽命縮短。
高原空氣稀薄，散熱能力減弱，熱繼電器動(dòng)作時(shí)間縮短。 3.1.5 高壓電機(jī)電暈起始電壓降低
由于高原空氣稀薄，分子間的距離加大，離子的自由行程加大，因而起暈電壓降低。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），當(dāng)電壓升到1.7kV時(shí)開始聽到放電聲音，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，在6.3kV額定電壓下， 電暈更嚴(yán)重并有臭氧氣味。
此外，低氣壓會(huì)使高壓電瓷外絕緣強(qiáng)度降低；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。 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)，隨著海拔升高，氣溫呈線性下降，青藏高原的zui低氣溫一般都在－30℃以下，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。
3.2.2 影響蓄電池的工作性能
因低溫電解液粘度增大，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，使鉛蓄電池基本電化學(xué)反應(yīng)在缺乏電解液的情況下，只能在極板的表面不*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。 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，但對(duì)小型電機(jī)的起動(dòng)有一定的影響。由于氣溫低使?jié)櫥矶仍龃蠡蚰虄鼋Y(jié)，引起靜態(tài)阻力矩增加，使起動(dòng)變得困難。當(dāng)潤(rùn)滑脂低溫凍結(jié)后，喪失潤(rùn)滑能力，起動(dòng)時(shí)與軸承磨擦發(fā)出尖哨聲，加速軸承磨損。
3.2.4 對(duì)儀器儀表性能的影響
由于低溫、晝夜溫差大，使儀表中的線性元件特性發(fā)生線性變化，測(cè)試儀表（包括壓力表、液壓表、流量計(jì)等）普遍存在精度降低、重復(fù)性差、零點(diǎn)漂移嚴(yán)重。 3.2.5 對(duì)材料性能的影響 據(jù)反映，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，絕緣材料的機(jī)械性能有所降低，明顯變硬變脆。橡膠、丁苯基天然橡膠電纜護(hù)套在－30℃下易折、易剝裂。
對(duì)油料的選擇也要慎重，現(xiàn)有的低凝液壓油的粘度指數(shù)尚偏低，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，在凝點(diǎn)以上十幾度已無良好的流動(dòng)性，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，隨著溫度的下降，其硬度、扯斷強(qiáng)度及伸長(zhǎng)率三項(xiàng)機(jī)械性能均表現(xiàn)出不同程度的下降趨勢(shì)。
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，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)，密度相對(duì)較大，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。
3.3.2 對(duì)油漆涂層的影響
高原地區(qū)日照強(qiáng)裂，溫差變化大，會(huì)加速油漆涂層的老化和龜裂。據(jù)分析，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)，也和大氣中的水份、氧氣、溫度、濕度都有關(guān)。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、空氣稀薄、溫度低、大氣中的水份、含氧量和溫度等沒有濕熱帶高，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)，由于運(yùn)行時(shí)發(fā)熱，加之太陽的直接照射，按理會(huì)超過溫升限度，但從調(diào)查中反映，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，對(duì)溫升有一定的抵消作用，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)，因凍結(jié)的土較堅(jiān)硬，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， 該地區(qū)多年凍土中夾有融層，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，該處又為高溫凍土，其地溫為-0.5℃～-1℃，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，使孔底凍土融化。此外，由于凍土較堅(jiān)硬，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。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，開裂和融沉，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。
據(jù)調(diào)查中反映，凍土層中zui低溫度一般不會(huì)低于－16℃，因而在敷設(shè)電纜時(shí)，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)，另一方面在凍脹隆起、開裂的情況下，可以對(duì)凍層作較大的相對(duì)位移，從而可以減少在電纜上的張力。 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，地面植被少，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、打樁機(jī)、載重汽車、裝載機(jī)等)的危害很明顯。
用戶反映，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。旋風(fēng)式紙質(zhì)濾清器，按說明書規(guī)定每50小時(shí)保養(yǎng)一次，但在龍羊峽工地，1～2小時(shí)就會(huì)積滿塵埃，一個(gè)班次需清理空濾器，拍打紙質(zhì)濾芯兩次。
沙塵對(duì)電機(jī)軸承、低壓電器觸頭、開關(guān)等均有不同程度影響，這里從略。
4 結(jié)束語
我國(guó)高海拔地區(qū)面積寬廣，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，目前交通工具仍以汽車運(yùn)輸為主，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。西藏地區(qū)具有重要的戰(zhàn)略意義，那里有重要的礦產(chǎn)資源，為改善西藏人民的生活，盡快建設(shè)西藏的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)具有重要意義?？上驳氖?，國(guó)家已下決心把鐵路從青海格爾木繼續(xù)延伸至西藏拉薩，而且計(jì)劃在云南開通入藏的滇藏鐵路。可以想象，在不久的將來，高原地區(qū)將會(huì)得到更快的發(fā)展。
電工委員會(huì)(IEC)在制訂有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，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。目前，我們根據(jù)國(guó)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)。為設(shè)計(jì)、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，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)：
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高原電機(jī)在高海拔運(yùn)行，由于氣壓低，散熱條件差， 及損耗將會(huì)增加，運(yùn)行效率降低。因此，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。不是高海拔規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，適當(dāng)降負(fù)荷運(yùn)行。否則，電機(jī)的壽命及性能都會(huì)受到影響，甚至?xí)诙虝r(shí)間內(nèi)燒毀。
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