这门课程主要分三个章节,第一章主要讲机电工程技术。第二章主要将机电项目管理。第三章主要讲机电工程项目相关的法律法规。
第一章 【机电工程技术】
机电工程技术,从表象上分析,一方面是机电相关的工程,另一方面是机电相关的技术。工程的建造需要相应的技术,技术从细节上进行分析,就涉及到该技术所使用的材料,设备,工程测量,等等。
所以这一章的主要内容是从相关的工程材料开始讲起。
机电工程常用材料-->机电工程常用设备--->机电工程测量--->机电工程起重吊装--->机电工程焊接--->工业机电电气安装---> 建筑电气工程安装--->管道工程---> 金属结构安装工程--->自动仪表工程--->防腐,隔热工程--->工业炉窑砌筑工程--->通风与空调安装工程--->建筑智能化工程--->电气安装工程--->消防安装工程。
从常用材料,到常用设备,从设备再到具体的施工工程,这么一个过程,贯穿机电工程技术的整个生命周期。
机电工程常用材
机电工程材料有以下几个分类:
- 金属材料
- 硅酸盐材料
- 高分子材料和非金属材料
- 电气材料
学习这一部分内容,一方面要理解材料的概念,另一方面要了解材料的特性及用途。有些材料名称可能复杂,但是在常见的装修工程中,我们可能也使用过。
金属材料
金属材料按大类分为以下三个:
- 黑色技术
- 有色金属
- 金属复合材料
黑色金属
黑色金属一般指铁以及铁基材料,即钢铁材料。钢铁材料是工业中应用最广,用量最多的材料。
含碳量小于2.11%的铁合金称为钢
。
刚和铁中除了含有铁,碳之外,还有一些其他元素。其中一类是杂质,比如硫,磷,氧,氮等。另一类是根据使用性能以及工艺需要添加的其他元素,常见的有铬,镍,锰,钛等,铁碳合金中加入这些元素,就成为合金钢或者合金铸铁。
钢的分类:
- 按硫磷含量不同分为:普通钢,优质钢,高级优质钢。
- 化学成为不同分为:碳素钢,合金钢。
- 形成方法不同:锻钢,铸钢,热轧钢,冷轧钢。
- 按用途分:建筑工程用钢(普通碳素钢,低合金结构钢,钢筋钢)。结构钢(机械制造用钢,弹簧钢,轴承钢)。工具钢(碳素工具钢,合金工具钢,高速工具钢)。特殊性能钢(不锈耐酸钢。耐热钢,电热合金钢,耐磨钢,低温用钢,电工用钢)
- 专业用钢:桥梁用钢,船舶用钢,锅炉用钢,压力容器用钢,农机用钢等。
铸铁的分类和用途
铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金
。且含有较多的硅,锰,硫,磷等元素。
铸铁是应用最广泛的铸造材料。它具有生产设备和工艺简单,价格便宜等优点。
大部分机械设备的箱体,壳体,机座,支架和受力不大的零件多用铸铁制造。另外,某些承受冲击不大的重要零件,比如小型柴油机的曲轴,多用球墨铸铁制造。其原因是因为铸铁切削性能和铸造性能优良,有利于节约材料减少机械加工时机,且有必要的强度和某些优良性能,比如耐磨性,吸震性。
铸铁和钢相比,其特点是碳,硅含量高,杂质含量也高。
铸铁的分类:
按照碳存在的形式分为:灰口铸铁,白口铸铁和麻口铸铁三类。
灰口铸铁中的碳,除微量溶于铁素体外,全部或大部分以石墨形式存在,因此断口呈灰色。
白口铸铁中的碳完全以渗碳体的形式存在,断口呈白色。白口铸铁难以切削,主要用做炼钢原料。但是由于它硬度以及耐磨性高,也可以铸成表面为白口组织的铸件,如轧辊,球磨机的磨球。
麻口铸铁中的碳以石墨和渗碳体的混合形式存在,断口呈灰白色。这种铸铁有较大的脆性,工业上很少使用。
有色金属
有色金属是指(非铁金属)铁,锰,铬以外所有金属的统称,也包括有色合金。
常见的有色金属:铝,镁,钛,铜,铅,镍,锌,锡,诰,钼
等。
- 铝及其合金
铝及铝合金: 密度小,比强度高,耐腐蚀性好,导电,导热,反光性能良好,磁化率极低,塑性好,容易加工成型,和铸造各种零件。
铝合金是在铝中加入金属元素获得,具有较高强度,同时保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可以通过冷变形提高强度,也和用热处理来大幅改善性能。
根据工艺及成分特点,铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金塑性加号,适用于变形加工;铸造铝合金流动性较好,适用于铸造生产。
- 铜及铜合金
铜及其合金:具有优良的导电性和导热性,较好的耐腐蚀和抗磁性,以及较好的减摩和耐磨性,较强的可塑性和强度,容易加工成型和铸造各种零件。
纯铜呈红色,称为紫铜,主要用作电导体和配置合金。纯铜的强度低,不宜用作结构材料。加入合金元素后,可获得较高的强度,同时保持铜的某些优良性能。一般铜合金分为黄铜,青铜和白铜三大类。
- 黄铜
以锌为主加元素的铜合金为黄铜。按照化学成分,黄铜分为普通黄铜和复杂黄铜两种。
为了获得较高的强度,抗腐蚀性,以及良好的铸造性能,在铜锌合金中加入铝,硅,锰,镍等元素形成各种复杂黄铜,如铅黄铜,锰黄铜,和铝黄铜。
铅黄铜主要用于良好切削性能及耐磨性能的零件。锰黄铜常用于制造轴承等耐磨件。铝黄铜可制作耐腐蚀零件,还可用于制造大型蜗杆等重要零件。 - 青铜
青铜包括锡青铜,铝青铜,和硅青铜。锡青铜在化工,机械,仪表等工业中广泛应用,主要用于制造轴承,轴套,等耐磨零件和弹簧等弹性元件,以及抗腐蚀,抗磁零件。
铝青铜可制造齿轮,轴套,蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件。
硅青铜可制作弹簧,齿轮,蜗轮,蜗杆等耐蚀和耐磨材料。
金属复合材料
- 金属基复合材料
- 铝基复合材料
- 镁基复合材料
- 钛基复合材料
- 镍基复合材料
- 耐热金属复合材料
特点:
- 耐热性好,尺寸稳定性优良,高比强度,高比模量。
主要应用:先进武器,航空航天,等高性能结构件制作。
- 金属层状复合材料
- 铝钢复合材料
- 铜钢复合材料
- 钛钢复合材料
- 钛不锈钢复合材料
- 镍不锈钢材料
- 不锈钢碳钢复合材料
特点:制作成本低,耐磨损,耐腐蚀,耐高温,具有良好的导热性
应用:主要用于航空航天,食品医药,石油化工等行业的储罐,压力容器,零部件制造。
- 金属和非金属复合材料
- 钢塑复合管
- 铝塑复合管
综合了钢管和塑料管的优点。既有符合要求的强度和刚度,也能耐化学腐蚀,且无污染,成本低,施工操作方便,在建筑,电力,石油化工,地下输气管道等领域广泛应用。
硅酸盐材料
- 水泥
- 隔热棉
- 砌筑材料
- 陶瓷
- 特种新型无机非金属材料
高分子材料和非金属材料
高分子材料也称为聚合物材料,是以高分子化合物为基体,再配有其他添加剂所构成的材料。
高分子材料具有高性能化,复合化,精细化,智能化的发展趋势。
非金属材料包括非金属板材
和非金属管材
。
- 塑料
塑料以受热行为划分为热塑性塑料
和 热固性塑料
。
热塑性塑料
以热塑性树脂位主体成分,多为线性高分子,其机械性能较好,加工成型简便,具有可塑性且可逆,但耐热性,刚性较差;如聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,聚苯乙烯等。
热固性塑料
以热固性树脂为主体成分,多为体型结构,其受压不易变形,耐热性高,具有可塑性且不可逆,但机械性能较差,但可加入填料来改善;比如环氧塑料,酚醛塑料等。
- 橡胶
橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。是具有可逆性的高弹性聚合物材料,其中,天然橡胶有较好的耐透气性,防水性,耐寒性,电绝缘性,和绝热性能。
- 纤维
天然纤维 和 化学纤维。
天然纤维包括:植物纤维,动物纤维,矿物纤维。
化学纤维包括:人造纤维,合成纤维,无机纤维。
- 涂料
涂料,可以用不同的施工工艺涂敷在物件表面,形成薄薄的涂膜,干燥,固化后,牢牢地粘贴在物体表面,起到保护物体以及增加美感以及其他特殊作用,构成连续的涂膜物质。
- 胶粘剂
胶粘剂是一种靠界面作用力把各种固体材料牢固粘接在一起的物质。
根据基料类型不同,分为天然胶粘剂和合成胶粘剂。应用领域非常广泛,涉及建筑,包装,航空航天,机械,汽车,电子,医疗卫生等各个领域。
- 非金属板材
酚醛复合板材
:
适用范围:低、压空调系统、潮湿环境
不适用范围:高压、洁净空调、酸碱性、防排烟
聚氨酯复合板材
:
适用范围:低、中、高压洁净空调系统、潮湿环境
不适用范围:酸碱性、防排烟系统
玻璃纤维复合板材
:
适用范围:中压以下空调系统
不适用范围:洁净空调、酸碱小性、防排烟因、湿度90%以上
硬聚氯乙烯板材
:
适用范围:洁净室含酸碱的排风系统
- 非金属管材
有机即复合非金属管材
- pe管。即聚乙烯管
- pp管。即聚丙烯管
- pvc管。即硬聚氯乙烯管。
- pap管。即铝塑复合管。基本构成为五层,由内而外,塑料,热熔胶,铝合金,热熔胶,塑料。管道易弯曲且不反弹,可用于饮水管道,供暖管道,高压管道。
无机非金属管材
- 混凝土管
- 钢筋混凝土管
- 预应力混凝土管
- 自应力混凝土管等
钢筋混凝土管和混凝土管多用于排水管,钢筋混凝土管还可用于井管。预应力管,自应力管多用于输水管。
常用电气材料
导线
- 裸导线
裸导线没有绝缘层,所以散热性比较好,可输送较大的电流。常用的裸导线有三种:
- 裸绞线
- 型线
- 圆单线
裸绞线具有较好的导电性能和足够的机械性能,因此适合用于架设空中线路。
常用的裸绞线有两种,一种是钢芯铝绞线,一种是铝绞线。
钢芯铝绞线型号表示LGJ,用于长距离输电线路。
铝绞线型号表示位LG,用于短距离输电线路。
绝缘导线
绝缘导线一般由导体,绝缘层,保护层三部分组成,适合连接低压供电线路以及电气设备。
绝缘导线按照芯线材料分为铜芯和铝芯两种。
按线芯股数分为单股和多股。
按绝缘层材料不同分为聚氯乙烯绝缘导线,橡皮绝缘导线。
在建筑工程中一般采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线。
适用于交流额定电压500v以及以下,或直流1000v及以下的电气设备及照明装置的绝缘导线如下
- blx(橡胶铝芯线)
- bx(橡胶铜芯线)
- bxr(橡胶铜芯软线)
适用于各种设备,动力及照明线路固定敷设的绝缘导线如下
:
- bv(聚氯乙烯绝缘铜芯线)
- blv(聚氯乙烯绝缘铝芯线)
- bvr(聚氯乙烯绝缘路铜软线)
- bvv(聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯保护套铜芯线)
- blvv(聚氯乙烯绝缘聚氯乙稀保护套铝芯线)
适用于各种交流,直流电器,工业仪器,家用电器,小型电动工具的连接用绝缘导线如下
- rv(聚氯乙稀绝缘铜芯软线)
- rvb(聚氯乙烯绝缘平型铜芯软线)
- rvs(聚氯乙烯绝缘绞型铜芯软线)
- rvv(聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀保护套铜芯软线)
电线型号常见字母含义
- b 固定敷设
- x 橡胶绝缘
- l 铝芯
- w 氯丁护套
- y 聚乙烯护套
- v 聚氯乙烯绝缘
- v 聚氯乙烯护套
- r 软电线
- b 平型电线
电缆的型号
电缆一般由导线线芯,绝缘层,内保护层,外保护层四个部分构成。
电缆根据用途分为:电力电缆,控制电缆,通信电缆,信号电缆四种。
根据绝缘材料分为:橡胶绝缘电缆,塑料绝缘电缆,纸绝缘电缆三种。
此外,还有耐火电缆,阻燃电缆,等特殊类型电缆。
电力电缆采用聚氯乙烯绝缘或聚氯乙烯护套时,电缆不宜在低于0摄氏度的环境温度下实施安装作业
。
耐火电缆
耐火电缆分为a,b 两类。
a类,耐火电缆能够在950-1000摄氏度的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90分钟而电缆不被击穿。
b类,耐火电缆能够在750-800摄氏度的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90分钟而电缆不被击穿。
在电缆隧道,电缆夹层中,电缆数量较多或者在油管,油库附近等容易发生火灾场所,优选a类耐火电缆。
耐火电缆多用于防火安全,消防救生有关的场所。
耐火电缆禁止作为耐高温电缆适用
。
阻燃电缆
阻燃电缆是指具有规定阻燃性能(阻燃,烟密度,烟气毒性,耐腐蚀性)的电缆。
阻燃电缆的分类:a,b,c类。
a类级别最高。
根据阻燃材料不同分为:
- 含卤阻燃电缆
- 无卤低烟阻燃电缆
无卤低烟阻燃电缆,容易吸收空气中的水分而发生潮解,从而导致绝缘电阻大幅下降。
无卤低烟阻燃电缆,不含cl,at ,br, f, i 等卤素时,在燃烧时,只有淡淡的水雾,且不含任何有毒物质,器腐蚀性能也比较低。
氧化镁电缆
氧化镁电缆是一种新型的防火电缆。
其外层采用无缝铜管护套,中间填充氧化镁粉作绝缘材料,以单股铜棒作为导体。不但能耐高温,防火,防爆,阻燃,而且载流量大,外径小,机械强度高,使用寿命长,一般不需要独立接地导线。
广泛应用于危险,恶劣,高温环境中。如,核电站,冶金,也应用于高层楼房,机场,码头,地铁等民用建筑,用以保障在火灾情况下消防水泵,消防电梯,局部照明,应急疏散指示,保安监视,防烟排烟系统,自备电源等消防用电及重要设备的不间断运行。
氧化镁电缆
型号可分为:bttq轻型电缆(500级)和 bttz重型电缆(750级)。
预制分支电缆
预制分支电缆是由工厂预制成完整连续的成套电缆,在主干电缆规定部位级器要求,将主干电缆和分支电缆的导体,通过铜或铜合金管压缩连接,并进行完整的绝缘处理。
预制分支电缆由于载流量较大,耐腐蚀,防水性好,安装方便等优点,已被广泛应用于高层建筑,作为供配电的主,干线电缆使用。
铝合金电缆
铝合金电缆是以铝合金位导体而制成的电缆。铝合金电缆具有抗压蠕变性好,抗拉强度高,柔软性好,反弹性好,重量轻,防腐蚀性好,绿色环保等优点。
铝合金电缆有铠装型,非铠装型,也有带pvc护套型和不带pvc护套型。
控制电缆
控制电缆常用于电气控制系统和配电装置,长期允许的工作温度为65度。
一般控制电路中电流较小,因此芯线截面通常在10平方毫米以下,线芯多采用铜导线。
控制电缆主要采用同心式绞合,也有部分采用对绞式。
仪表电缆
仪表电缆是指将传感器输出信号传输到其相应测量仪器的多芯电缆。
常用型号:yvv(聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套仪表用电缆),yvvp(聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套仪表用屏蔽电缆)
阻燃型仪表电缆常用型号:zrc-yvvp;zrc-yyjvp;zrc-yevp;
母线槽
母线槽是指为所有类型的负载配电和控制电能,适用于工业,商业和类似用途,导体系统形成的封闭成套设备。
该导体系统由管道,槽,或相似外壳中绝缘材料间隔和支撑的母线构成。
选用母线槽时应综合考虑使用环境(污染情况,防火,防水,防爆,散热),经济截面,安装条件等。
按绝缘方式分为:空气式插接母线槽,密集绝缘插接母线槽,和高强度插接母线槽。
为了防止烟囱效应,高层建筑的垂直输配电应选用紧密型母线槽。应急电源应采用耐火型母线槽
。
绝缘材料
基本特性:良好的导电性能,较高的绝缘电阻,耐压强度;不发生漏电,击穿等事故。耐热性良好,长期受热状态下无显著变化;良好的导热,耐湿和防霉性能;较好的机械强度,便于工艺加工。
按化学性质分为:无机绝缘材料,有机绝缘材料,和混合绝缘材料。
无机绝缘材料:云母,石棉,大理石,瓷器,玻璃,硫磺等。
有机绝缘材料:虫胶,树脂,橡胶,棉纱,纸,麻,蚕丝,人造丝,多用于制造绝缘漆,绕组导线的被覆绝缘物等。
混合绝缘材料:由以上两种材料加工制成的各种绝缘材料,用作电器的底座,外壳等。
绝缘材料按物理形态还可分为:固态,液态,气态。
液态绝缘材料有:矿物油等。
气态绝缘材料:空气,氮气,六氟化硫,二氧化硫。