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鉆井泵是油田重要的鉆井循環(huán)設(shè)備,由于鉆井過程中工況惡劣,鉆井泵經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)液力端或動(dòng)力端故障,影響整個(gè)鉆井作業(yè)。鉆井泵上零部件很多,出現(xiàn)故障的類型也呈多樣化和復(fù)雜化[1],當(dāng)前對(duì)鉆井泵故障的診斷主要靠工程師的觀測(cè)與經(jīng)驗(yàn)判斷,很難及時(shí)準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)鉆井泵存在的風(fēng)險(xiǎn),發(fā)生故障時(shí),往往也難以準(zhǔn)確判斷故障的類型與位置,這導(dǎo)致泵的工作效率低下,嚴(yán)重影響了鉆井作業(yè)。隨著隨鉆測(cè)量技術(shù)、粗糙集理論等的發(fā)展,對(duì)鉆井泵的故障監(jiān)測(cè)與診斷,亟需從簡單的人工監(jiān)測(cè)參數(shù)曲線和超閾值檢測(cè)等方式轉(zhuǎn)移到信號(hào)處理等更為先進(jìn)的方式[2-4]。振動(dòng)診斷技術(shù)通過監(jiān)測(cè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中的振動(dòng)信號(hào)來判斷設(shè)備故障,是一種先進(jìn)的診斷方法,本文探討了其在鉆井泵中的應(yīng)用。
1鉆井泵故障分析
了解鉆井泵的結(jié)構(gòu),對(duì)常見故障與產(chǎn)生原因進(jìn)行分析和總結(jié),這對(duì)確定傳感器的合理安裝位置、做好故障監(jiān)測(cè)與診斷都有重要意義。鉆井泵的結(jié)構(gòu)主要分液力端、動(dòng)力端,本節(jié)分析了不同部位產(chǎn)生故障的情況。
1.1液力端常見故障分析
液力端中易損件有:吸入、排出閥,密封高壓泥漿的鋼圈、橡膠墊和O形圈、虹套及活塞總成。在鉆井泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),由于沖擊和閥隙液體的高速反向流會(huì)對(duì)閥體或閥座造成沖蝕磨損;密封圈受到高壓泥漿的磨損可能會(huì)出現(xiàn)密封不嚴(yán)的情況;活塞在虹套內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng),受摩擦力和沖擊力的作用較大,且不容易散熱,易造成磨損。
1.2動(dòng)力端常見故障分析
鉆井泵的動(dòng)力端主要包括主螺栓、軸承、齒輪、十字頭總成等。主螺栓和軸承承受了交變應(yīng)力的作用,會(huì)因應(yīng)力集中出現(xiàn)材料疲勞的破壞;大小齒輪是鉆井泵動(dòng)力輸出的核心部件,在重載、高溫、失效等情況下,齒輪齒面出現(xiàn)膠合現(xiàn)象,引起齒面磨損,接觸點(diǎn)的應(yīng)力呈脈動(dòng)循環(huán)變化,進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)小的疲勞裂紋,形成點(diǎn)蝕或變形;十字頭與導(dǎo)板直接接觸,受到的摩擦力較大,若有雜質(zhì)混入,極易造成十字頭與導(dǎo)板面磨損。
1.3故障分級(jí)
根據(jù)故障的嚴(yán)重程度,將故障分為兩個(gè)等級(jí),再制定出相應(yīng)的檢修方案。Ⅰ類故障是指故障非常嚴(yán)重,必須停產(chǎn)維修的,主要包括:主螺栓斷裂;吸入、排出閥彈簧斷裂;閥座與閥箱間刺漏;雜物卡住吸入或排除閥;大齒輪或傳動(dòng)齒輪輪齒斷裂;軸承、軸承圈和滾柱斷裂;十字頭與導(dǎo)板間隙大于設(shè)計(jì)允許值等。II類故障是指輕微故障,可以使用一段時(shí)間后再維修的,主要有:齒輪明顯磨損變形;軸承磨損間隙增大;閥體和閥座明顯磨損;活塞嚴(yán)重偏磨虹套;十字頭與導(dǎo)板磨損間隙明顯增大等。
2振動(dòng)診斷技術(shù)的應(yīng)用步驟
2.1振動(dòng)診斷技術(shù)
機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào),正常工作時(shí)振動(dòng)的頻域和時(shí)域都在一定范圍內(nèi),特征值具有一定的規(guī)律,如果設(shè)備存在隱患或者已經(jīng)出現(xiàn)故障,其振動(dòng)信號(hào)就出現(xiàn)異常,通過監(jiān)測(cè)設(shè)備的振動(dòng)信號(hào),根據(jù)波形分析法或者頻譜分析法來判斷其故障隱患和類型,從而制定出合理的檢修方案,這就是振動(dòng)診斷技術(shù)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)診斷,是具有綜合性、智能性的先進(jìn)故障診斷技術(shù)[5-6]。
2.2診斷步驟
振動(dòng)診斷技術(shù)在鉆井泵故障診斷時(shí),如圖1所示,一般采取的步驟為:1)確定診斷范圍,對(duì)鉆井泵的各個(gè)零部件,特別是液力端和動(dòng)力端容易出現(xiàn)故障的主要零部件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、連接關(guān)系、運(yùn)行特性、工藝參數(shù)等充分掌握;2)選擇診斷方案,根據(jù)不同的診斷需要,可以制定出不同層次的診斷方案,如簡易診斷,主要是采用振動(dòng)計(jì)、振動(dòng)測(cè)量儀等儀器,采用有量綱幅域參數(shù)、無量綱幅域參數(shù)或者振動(dòng)趨勢(shì)等方法,而精密振動(dòng)診斷,則是采用振動(dòng)信號(hào)分析儀和離線監(jiān)測(cè)與巡檢系統(tǒng),采用時(shí)域分析或頻域分析的方法;3)安裝測(cè)量儀器,在確定診斷方案后選用相應(yīng)測(cè)量儀器安裝在鉆井泵需要監(jiān)測(cè)的零部件上,應(yīng)確保測(cè)量位置的合理性,并檢查其是否能正常運(yùn)行;4)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,通常采用標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別法或者圖像識(shí)別法對(duì)設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷,標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別法主要是將幅域參數(shù)、g/SE值、沖擊脈沖值等,與絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)、類比標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行對(duì)比,圖像識(shí)別法則是將測(cè)量的頻譜(或波形)與同一工況下標(biāo)準(zhǔn)模式進(jìn)行對(duì)比;5)作出判斷決策,通過對(duì)運(yùn)行參數(shù)的識(shí)別,對(duì)鉆井泵的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷,并給出相應(yīng)的處理意見,如果鉆井泵存在的故障屬于II類故障,可以進(jìn)一步監(jiān)測(cè),使用一段時(shí)間后再進(jìn)行維修;若屬于Ⅰ類故障,則需要立即停機(jī)修理;6)事后檢查驗(yàn)證,振動(dòng)診斷后還要向具體的故障修理人員了解故障的詳細(xì)情況,以驗(yàn)證診斷結(jié)果是否準(zhǔn)確,從而能夠不斷改進(jìn)診斷方法,使其更加準(zhǔn)確。
3故障診斷實(shí)例
因鉆井泵工作環(huán)境惡劣,齒輪是最重要的、也是最容易出現(xiàn)故障的零部件之一。本節(jié)以鉆井泵中某齒輪為例,分析了振動(dòng)診斷技術(shù)在其故障診斷中的應(yīng)用。鉆井泵動(dòng)力端上某齒輪的參數(shù)為:電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為500r/min,小齒輪齒數(shù)為40,大齒輪齒數(shù)為150。在其上面安裝振動(dòng)傳感器,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為180r/min時(shí),測(cè)得大齒輪上的頻譜如圖2(a)所示,對(duì)頻譜進(jìn)一步細(xì)化得到圖2(b)。根據(jù)齒輪的運(yùn)行參數(shù)已知,齒輪的嚙合頻率為(180/60)×40=120Hz,大齒輪低速軸的頻率為0.8Hz,但在測(cè)試點(diǎn)的頻譜圖1(a)上卻沒出現(xiàn)嚙合頻率的峰值,而是在183Hz處出現(xiàn)最大峰值;觀察細(xì)化頻譜圖1(b)發(fā)現(xiàn)183Hz兩側(cè)有0.8Hz的邊頻帶,而0.8Hz為低速軸的頻率。為了查找出現(xiàn)183Hz的原因,將運(yùn)行轉(zhuǎn)速調(diào)至500r/min,發(fā)現(xiàn)頻譜中仍有183Hz的峰值,這說明183Hz為大齒輪的固有頻率,大齒輪因存在嚴(yán)重故障而出現(xiàn)的固有頻率。停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn),大齒輪有3個(gè)齒頂嚴(yán)重凸起,其他的齒面嚴(yán)重磨損,出現(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象,認(rèn)為頻譜中183Hz峰值是由其引起的。更換大齒輪后,再檢測(cè)時(shí)頻譜中異常峰值消失。這則實(shí)例說明,故障的實(shí)際情況與振動(dòng)診斷結(jié)論具有一致性,振動(dòng)診斷技術(shù)準(zhǔn)確性較好。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞:蠶??;診斷與防治技術(shù)
中圖分類號(hào): S508 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 病毒病
1.1 血液型膿病
病癥一般表現(xiàn)環(huán)節(jié)腫脹、體色乳白、爬行不止、皮破流膿、不眠、高節(jié)蠶、膿蠶、黑斑蠶的癥狀。傳染途徑為食下傳染和創(chuàng)傷傳染。
1.2 中腸型膿病
病癥為群體大小不均、眠起不齊、蠶體瘦小、發(fā)育遲緩、胸部多皺、尾部凋萎、腹部腫脹、食桑少或不食桑,糞便為乳白色爛糞。以食下傳染為主。
1.3 病毒性軟化病
病癥與中腸型膿病相似,中腸無明顯病變,呈黃褐色略透明,腸內(nèi)充滿黃綠色污水或未消化桑葉食片,糞便為褐色污液。傳染途徑同中腸型膿病。
1.4 病毒病防治
用有效氯1%漂白粉澄清液進(jìn)行蠶室消毒;嚴(yán)格分批,防止大小蠶同室飼養(yǎng);隔離小蠶遲眠蠶,發(fā)現(xiàn)病蠶立即淘汰,病死蠶撿入消毒缸;堅(jiān)持蠶體蠶座消毒,從收蟻起,堅(jiān)持各齡期的消毒,可用防僵粉、新鮮石灰粉消毒;飼養(yǎng)中細(xì)致操作,減少蠶體受傷機(jī)會(huì);認(rèn)真處理好蠶沙,發(fā)酵腐熟后作肥料。
2 細(xì)菌病
2.1 細(xì)菌性敗血病
一般在壯蠶期發(fā)生多,熟蠶前看見蠶座內(nèi)散發(fā)的腐爛尸體大多為敗血病,養(yǎng)蠶中少見。黑胸?cái)⊙?,病蠶死后不久,胸部背面或腹部1~2環(huán)節(jié)出現(xiàn)黑褐色尸斑,尸斑很快擴(kuò)展全身變黑腐爛,流出黑褐色而有臭氣的污液;靈菌敗血病,病蠶死后不久,尸體稍縮短,有暫時(shí)尸僵現(xiàn)象,全身出現(xiàn)淡褐色小圓點(diǎn)狀尸斑,以后尸體漸次軟化變紅褐色,腐爛流出很臭的紅水。養(yǎng)蠶中少見。傳播途徑為創(chuàng)傷傳染。
2.2 細(xì)菌性中毒病
病蠶癥狀為蠶兒吃下毒素多時(shí),病蠶頭胸部空白腫脹,全身松軟麻痹,死后尸體手觸有硬塊。尸體4~6環(huán)節(jié)處開始腐爛變黑,擴(kuò)及全身,發(fā)出惡臭。吃下毒素少時(shí),表現(xiàn)突頭萎縮癥狀。傳染途徑為食下傳染。
2.3 細(xì)菌性腸胃病
病蠶食欲減退、舉動(dòng)不活潑、蠶體瘦小、生長緩慢、發(fā)育不齊等慢性病癥,飼養(yǎng)中少見。傳染途徑為食下傳染。
2.4 細(xì)菌性傳染病的防治
養(yǎng)蠶前將蠶室、蠶具、環(huán)境打掃洗刷干凈,用含有效氯1%漂白粉、酒或2%石灰水消毒,每間蠶房或100個(gè)蠶箔用25~30kg藥量均勻噴灑并保持濕潤半小時(shí)。蠶期保持蠶室、蠶座、貯桑室、蠶具清潔衛(wèi)生;蠶網(wǎng)除沙,適當(dāng)稀喂。每箔養(yǎng)蠶450~500頭,輕捉輕放;四齡起蠶第3日,五齡起蠶第3日以及熟蠶前用1片氯霉素,兌水0.25~0.5kg冷生水,充分溶解后噴桑葉,在中午添食1次;養(yǎng)蠶中防高溫、防饑餓、防葉質(zhì)過差。桑葉要適熟新鮮,大蠶要通風(fēng)換氣;加強(qiáng)桑園肥培管理及病蟲害防治;蠶期不用芽孢細(xì)菌農(nóng)藥治蟲,凡被細(xì)菌農(nóng)藥污染的稻草、麥秸、稻糠等用有效氯0.5%漂白粉的澄清液浸消5min,污染葉、病蟲葉用0.3%~0.5%漂白粉澄清液浸消3min,陰干半小時(shí)喂蠶;加強(qiáng)桑園治蟲。使用殘留期短對(duì)蠶低毒的農(nóng)藥;蠶室加強(qiáng)通風(fēng)排濕,蠶座內(nèi)勤撒新鮮石灰粉和干燥隔離材料。
3 真菌病
3.1 白僵病
病蠶初期無明顯癥狀,隨病情發(fā)展,食桑減少、行動(dòng)不活潑、口吐胃液、蠶體出現(xiàn)淡色針尖大黑斑,死后頭部伸出,逐漸變硬,全身覆蓋菌紅,形成白色分生孢子,病程短,小蠶3~4d,大蠶5~6d,主要是接觸傳染。
3.2 真菌病防治
認(rèn)真做好蠶室、蠶具、蠶體、蠶座的消毒,用防僵粉消毒,也可用柏亞硫磺熏煙1次;避免蠶室蠶具受濕。蠶室濕度控制在70%左右,抑制白僵病孢子發(fā)芽侵染。用鮮石灰、焦糠等吸濕材料排濕;妥善處理病死蠶,病蠶入消毒缸或火燒;防治桑園蟲害,防治病原從害蟲傳入蠶室;傳染性蠶病在飼養(yǎng)中防止飼養(yǎng)員、桑葉、野外昆蟲等帶毒再次感染蠶兒發(fā)病。蠶期消毒工作要貫徹始終,一般蠶室門口放新鮮生石灰,防足帶菌入室,飼養(yǎng)員不到病區(qū)去,給桑前除沙后必須洗手,除沙后蠶室地面用有效氯1%漂白粉或石灰漿拖地;精喂小蠶;保健添食,定期進(jìn)行藥物添食,增加蠶兒體質(zhì),提高抗病力,預(yù)防蠶病有一定的作用。
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關(guān)鍵詞:電氣設(shè)備故障;分析診斷;維護(hù)檢修
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.004
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提升是人們電力設(shè)備在日常生活和社會(huì)生產(chǎn)中的應(yīng)用更加廣泛,與此同時(shí),電氣系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大,功能日益完善,結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜,故障類型也有所增加,提高了故障檢修的難度。電力系統(tǒng)中最為重要和基本的元件就是電氣設(shè)備。一旦電氣設(shè)備的運(yùn)行發(fā)生問題,會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,如停電、電氣設(shè)備短路或局部損壞等。這些故障不僅會(huì)嚴(yán)重的影響人們的正常生活,還會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,甚至導(dǎo)致火災(zāi)等事故的發(fā)生,威脅生命財(cái)產(chǎn)安全。因此,進(jìn)行電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,能夠有效的提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性,減少由于電氣設(shè)備故障引起的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。
1 電氣故障的特點(diǎn)
電氣故障主要有三個(gè)方面的特點(diǎn),分別是隱形、顯性和故障區(qū)域性。很多電氣設(shè)備故障沒有明顯的外在表現(xiàn),很難常規(guī)檢查的過程中被發(fā)現(xiàn),這些故障包括熔絲熔斷、絕緣線內(nèi)部斷裂、保護(hù)裝置調(diào)試不當(dāng)、觸頭接觸不良等。而有些電氣故障卻有明顯的外部特征,可以在常規(guī)檢查的過程中被及時(shí)發(fā)現(xiàn),并采取相應(yīng)的措施,這些故障包括繼電器、接觸器過熱、冒煙,觸頭熔斷,接頭脫落,電氣發(fā)出異常聲音,異常震動(dòng)等。很多電氣設(shè)備的元件分布區(qū)域很廣,如變電器中的很多斷路器就安裝在進(jìn)出線的間隔中,當(dāng)變電站發(fā)生故障時(shí),需要對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行全面的檢查才能確定故障發(fā)生的確切位置,增加了電氣故障檢修的難度。
2 變電所電氣設(shè)備運(yùn)行中常見故障類型及分析
要做好電氣設(shè)備故障的檢修,找到正確的故障類型和原因是關(guān)鍵。要對(duì)電氣故障類型作出準(zhǔn)確的判斷需要有良好的電工學(xué)理論知識(shí)、對(duì)線路的熟悉和掌握為基礎(chǔ)。造成設(shè)備故障的原因可能有很多,在檢修的過程中要抓住最為主要的故障原因。
2.1 運(yùn)行溫升引起的電氣故障
引起電氣設(shè)備故障的一個(gè)重要原因是電接觸不良,而電接觸不良主要是由于電接觸部分溫升引起的。當(dāng)電接觸部分的溫度過高時(shí)導(dǎo)體的表面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的氧化現(xiàn)象,從增加導(dǎo)體的電阻值,造成導(dǎo)體及周圍元件溫度的進(jìn)一步升高,嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)觸頭的熔焊現(xiàn)象。觸頭原本是由彈簧壓緊的,在溫度升高后,彈簧的彈性降低,對(duì)觸頭的壓力減小,電接觸的穩(wěn)定性明顯下降,從而引發(fā)電氣接觸頭電弧灼傷故障。
此外,運(yùn)行溫度過高還會(huì)加速有機(jī)絕緣材料的老化,降低其絕緣性能,甚至出現(xiàn)絕緣材料被擊穿的問題,材料的使用年限顯著降低。根據(jù)絕緣材料的性能,其受熱溫度每增加8攝氏度,材料的使用壽命將減少50%。高溫對(duì)無機(jī)絕緣材料也會(huì)產(chǎn)生較大的影響,如電磁的擊穿能力在高溫狀態(tài)下將得到顯著的提升。
高溫也是損壞電子元件的重要因素。在高溫狀態(tài)下,半導(dǎo)體集成元件被擊穿的概率明顯提升。這是由于隨著溫度的升高,電子元件激活程度相應(yīng)升高,原本不導(dǎo)電的元件在高溫下也會(huì)通電。
2.2 電動(dòng)力引起的電氣故障
當(dāng)電動(dòng)力過大時(shí),導(dǎo)體可能產(chǎn)生嚴(yán)重的變形,尤其是在幾個(gè)平行導(dǎo)線中,短路電流會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體之間的引力和排斥力顯著升高,當(dāng)這種力的作用超過某一限度后,就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體的變形、接頭的松動(dòng)和破損。電動(dòng)力還有可能導(dǎo)致開關(guān)的誤動(dòng)作。當(dāng)開關(guān)內(nèi)的電流過大或出現(xiàn)短路現(xiàn)象時(shí),電動(dòng)力有可能導(dǎo)致開關(guān)自動(dòng)打開,這種誤動(dòng)作可能引起嚴(yán)重的后果,如燒毀觸頭,引起火災(zāi)等。
3 電氣設(shè)備故障分析的常用方法
3.1 狀態(tài)分析法
所謂的狀態(tài)分析法就是根據(jù)電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行分析檢修的方法。電氣設(shè)備的運(yùn)行過程可以分為幾個(gè)階段,這些階段也可以成為運(yùn)行狀態(tài),如電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行就可以分為啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、停止等幾個(gè)過程。在電氣設(shè)備運(yùn)行的某些狀態(tài)下故障的發(fā)生頻率較高,而在某一狀態(tài)下元件的運(yùn)行狀態(tài)是進(jìn)行電氣設(shè)備故障分析的主要依據(jù)。
3.2 圖形分析法
電氣設(shè)備都具有相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖,設(shè)計(jì)圖中包括設(shè)備的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理、功能、裝接方式、維修方法等重要的信息。在進(jìn)行電氣設(shè)備檢修時(shí),這些設(shè)計(jì)圖發(fā)揮了重要的作用。電氣設(shè)備的圖紙有很多種類,如原理圖、構(gòu)造圖、系統(tǒng)圖、位置圖等。在進(jìn)行電氣設(shè)備的故障診斷時(shí),需要對(duì)這些圖紙進(jìn)行綜合全面的分析,并掌握?qǐng)D紙之間的關(guān)系,如接線圖可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娐穲D、原理圖等。
3.3 單元分析法
電氣設(shè)備是由多個(gè)單元組合而成的,每一個(gè)單元都有其特定的功能。當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障時(shí),也就相當(dāng)于其中某個(gè)單元的功能喪失了,可以通過這種方式來判斷故障發(fā)生的具體環(huán)節(jié)。在進(jìn)行電氣設(shè)備的故障分析時(shí)應(yīng)當(dāng)將設(shè)備的功能分為幾個(gè)具體的單元,這樣就能在最短的時(shí)間內(nèi)確定故障發(fā)生的范圍。
4 結(jié)語
上述方法是電氣設(shè)備故障診斷中的常用方法,在實(shí)際診斷過程中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的故障類型和故障原因選擇合適的檢修方法。在診斷和檢修的過程中都應(yīng)當(dāng)遵循既有的原則和程序,并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提高診斷檢修的能力和水平,提高電氣設(shè)備故障診斷的效率和質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
[1]李紹明.淺談電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)[J].建筑界,2013(09):123-125.
【關(guān)鍵字】機(jī)車車輛;診斷技術(shù);鐵路
前言
在20世紀(jì)60年代,美國開始了機(jī)車車輛的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析的研究。由于這一技術(shù)良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益,具有較好的發(fā)展前景,機(jī)車車輛的診斷技術(shù)迅速在世界許多國家和地區(qū)都得到了廣泛的應(yīng)用與研究,技術(shù)手段與方法不斷更新。到了20世界90年代初,這一技術(shù)成為了許多學(xué)科的重要交叉綜合應(yīng)用領(lǐng)域。
目前,在世界范圍內(nèi)的許多國家的鐵路行業(yè)都相繼引入了機(jī)車車輛的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析的技術(shù),由于其可以對(duì)早期的機(jī)車故障作于判斷,并提出相應(yīng)的對(duì)策,從而減少事故的發(fā)生,所以這一技術(shù)成為了保證機(jī)車運(yùn)行安全的基本措施。到了上個(gè)世紀(jì)八十年代,隨著計(jì)算機(jī)科技、信號(hào)處理技術(shù)與現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)的迅速發(fā)展,機(jī)車車輛的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析也得到了巨大的發(fā)展。
1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在一九六五年,美國的一家公司推出了第一套安裝在鐵路道旁的紅外熱軸傳感檢測(cè)裝置,通過這一裝置可以將軸承溫度信號(hào)記錄下來,并通過專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)軸溫來辨別機(jī)車的運(yùn)行狀況。這一情況是由于北美的鐵路的運(yùn)營狀況決定的,其主要以重載為住,并且由于軸承是貨車的關(guān)鍵部件,對(duì)運(yùn)行的安全性起著決定性作用。到了八十年代中期,美國很多公司參與研制貨車軸承聲學(xué)與振動(dòng)的故障監(jiān)控技術(shù)研究,并與早期的紅外熱軸傳感檢測(cè)裝置相結(jié)合,可在早期就能發(fā)現(xiàn)軸承故障,保證列車的運(yùn)行的安全。到了二十世紀(jì)九十年代中期,美國鐵道協(xié)會(huì)及其所屬研究機(jī)構(gòu)運(yùn)輸技術(shù)中心開發(fā)了新一代軸承道旁聲學(xué)檢測(cè)系統(tǒng),并在北美、南非、澳大利亞鐵路安裝并得到了廣泛的應(yīng)用。目前這一探測(cè)系統(tǒng)的功能又有了進(jìn)一步的發(fā)展。這一系統(tǒng)使機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)的獲取實(shí)時(shí)性更強(qiáng),從而能更及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并排除機(jī)車故障,從而保證運(yùn)輸安全,由于該設(shè)備可以縮短檢修停車所耗費(fèi)的時(shí)間,所以可以能夠提高機(jī)車的使用性與利用率,經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。
在二十世紀(jì)六十年代日本開通了第一條新干線,率先開始了鐵路高速化的進(jìn)程。日本開展機(jī)車、車輛和動(dòng)車組的故障診斷時(shí)間比較早,其目的是為了保證安全與降低機(jī)車維修成本。在一九八七年日本鐵路改革為民營企業(yè)后,為了加強(qiáng)各個(gè)鐵路公司與鐵道綜合技術(shù)研究所的交流與合作,日本成立了鐵道機(jī)車、動(dòng)車診斷技術(shù)聯(lián)系會(huì)。并在此基礎(chǔ)上與一九九零年成立了機(jī)車車輛診斷技術(shù)研究會(huì)。其發(fā)開的200系新干線高速動(dòng)車組上安裝的監(jiān)控設(shè)備,可同時(shí)檢測(cè)八個(gè)重要部位的垂直與橫向的振動(dòng),在有關(guān)舒適性指標(biāo)的判斷依據(jù)下檢測(cè)列車運(yùn)行的狀態(tài),從而分析其不良部件,從而實(shí)現(xiàn)有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障分析。
與美國不同,歐洲的鐵路主要以旅客運(yùn)輸為主,其高速鐵路技術(shù)位于世界先進(jìn)水平。法國、德國、英國等歐洲國家都是高速鐵路科技技術(shù)發(fā)達(dá)的國家。這些國家為了提高高速列車的性能、保證其運(yùn)行的安全,歐洲各個(gè)國家都在氣高鐵中運(yùn)用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析技術(shù)。
俄羅斯對(duì)將機(jī)車車輛的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析技術(shù)放在一個(gè)相當(dāng)高的地位,自從二十世紀(jì)八十年代起,前蘇聯(lián)的各個(gè)高等院校、鐵路局等單位均投入了巨大的力量對(duì)機(jī)車的電氣、軸承等很多方面開展了狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析研究工作。而俄羅斯在二十世紀(jì)九十年代末開發(fā)完成的高速動(dòng)車組樣車,采用了很多新技術(shù),這一高速動(dòng)車組樣車中廣泛地使用了計(jì)算機(jī)技術(shù),這些基于計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)能夠在各個(gè)診斷系統(tǒng)與模塊之間用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,并將列車的運(yùn)行信息展示在操縱臺(tái)的顯示器上,從而保證列車的運(yùn)行安全。
我國自從二十世紀(jì)八十年代起,就積極開展了將機(jī)車車輛的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析技術(shù)研究工作,在鐵道部的推動(dòng)下,鐵道科學(xué)研究研究就許多高校合作,進(jìn)行了廣泛的機(jī)車何亮診斷技術(shù)的研究,并在部分鐵路局、機(jī)務(wù)段的幫助配合下,完成了應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)工作,技術(shù)上取得了巨大的進(jìn)步,并卻得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在二十世紀(jì)九十年代中后期以來,我國新研制的一系列高速機(jī)車和動(dòng)車上均安裝了具有狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障分析功能的車載計(jì)算機(jī)。
從以上研究分析可以看出,以美國、加拿大、澳大利亞等國家以重載運(yùn)輸為主的國家,將研究的重心放在了研制道旁監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)的設(shè)備上。在這些國家中,很多企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)充分合作,共同研發(fā)了功能強(qiáng)大的道旁診斷監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從而保障著運(yùn)輸安全。
而歐洲鐵路主要是以高速客運(yùn)為其主要的運(yùn)營模式,所以主要研制了車載監(jiān)測(cè)診斷監(jiān)控技術(shù)。車載監(jiān)測(cè)診斷監(jiān)控計(jì)算器可以對(duì)機(jī)車車輛相關(guān)部件有其子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),其發(fā)展的趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化、信息化,從而實(shí)現(xiàn)信息共享和集中的管理。
日本與歐洲相似的是其鐵路運(yùn)營主要是高速客運(yùn),但是日本不但開發(fā)了車載監(jiān)測(cè)診斷監(jiān)控裝置,還開發(fā)了很多機(jī)車維修檢車的設(shè)備,在檢修基地中可對(duì)機(jī)車進(jìn)行較為完整的檢測(cè)包括振動(dòng)、電氣等,實(shí)際運(yùn)用中效果很好。
而我國的鐵路研究機(jī)構(gòu)與高校以及成功的研制了載監(jiān)測(cè)診斷監(jiān)控裝置與道旁監(jiān)測(cè)診斷設(shè)備,并在全鐵路范圍內(nèi)獲得了應(yīng)用,這些科研成果保證我國列的提速的平穩(wěn)安全。
2 故障診斷和安全監(jiān)測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ)
“廣義共振與共振解調(diào)的設(shè)備故障診斷技術(shù)”為故障診斷和安全監(jiān)測(cè)的技術(shù)基礎(chǔ),這一技術(shù)基于傳感器技術(shù)與信號(hào)處理技術(shù)來的得到機(jī)車運(yùn)行轉(zhuǎn)臺(tái)的物理信息,而且通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算、分析與處理檢測(cè)數(shù)據(jù),也就是完成了機(jī)車發(fā)生的故障的信息與強(qiáng)度分析,從而警告相關(guān)人員及時(shí)發(fā)出警報(bào),告知維修人員進(jìn)行維護(hù),從而降低事故的發(fā)生概率甚至避免事故的發(fā)生。從以上陳述可以看出,機(jī)車車輛的診斷技術(shù)就是用機(jī)車車輛運(yùn)行過程中的各個(gè)主要部件的信心進(jìn)行采集、分析、推理診斷、發(fā)出警報(bào),從而提出解決方案的全部過程。
在傳統(tǒng)的機(jī)車檢測(cè)與維修中,為了避免由于機(jī)車故障引起特大交通事故的現(xiàn)象,很多鐵路局均采用定期檢測(cè)、維修的方法,這種方法相比一上所述的內(nèi)容,可以看出這一方法比較費(fèi)時(shí)、非禮。而且,現(xiàn)在運(yùn)行的高鐵與動(dòng)車的故障,有可能是突發(fā)性的,而且其引發(fā)的后果也是對(duì)造成人民群眾的的經(jīng)濟(jì)健康巨大的所示。所以需要機(jī)車故障診斷和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)的報(bào)告機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài),在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題,制定故障解決方案,從而安排維修計(jì)劃,從而有效防止故障引起的事故。
實(shí)際上振動(dòng)檢測(cè)是機(jī)械故障領(lǐng)域中較為成熟的技術(shù)之一,一般傳統(tǒng)的振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是通過傳感器采集被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)信號(hào),并通過頻域與時(shí)域分析,最終發(fā)現(xiàn)其中的問題從作出分析。但是機(jī)車運(yùn)行的過程中,機(jī)車存在各種不同形式的振動(dòng),雖然一部分振動(dòng)比較強(qiáng)烈,但其屬于正常的工作情況,并沒有不好的影響。而關(guān)鍵部件如軸承等因?yàn)楣收隙a(chǎn)生的振動(dòng)卻沒其他背景噪音所覆蓋,因此,通過直接的檢測(cè)是很難提高測(cè)量精度的。但是,公眾解調(diào)技術(shù)室在傳統(tǒng)振動(dòng)分析檢測(cè)的基礎(chǔ)上,融合了應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)、聲學(xué)等技術(shù),從而可以有效的判斷常規(guī)的振動(dòng)與故障,并能夠敏銳的不捉到微笑的故障沖擊,從而采集到故障信號(hào),從而可以分析與診斷,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的機(jī)車的問題,以便采取響應(yīng)的措施。
3 機(jī)車車輛診斷技術(shù)的技術(shù)實(shí)施與發(fā)展趨勢(shì)
為了有效的對(duì)機(jī)車的運(yùn)行狀態(tài)與故障信息做出診斷,需要建立機(jī)車的車載與地面診斷裝置,通過進(jìn)行共振解調(diào)技術(shù),并考慮多個(gè)因素與不懂的物理量給出一個(gè)綜合診斷的故障診斷。這一系統(tǒng)要對(duì)機(jī)車、走行部的軸承、齒輪等多個(gè)機(jī)械部件進(jìn)行實(shí)施檢測(cè),并避免因車速變化造成信號(hào)飄逸,從而提高故障的診斷精度。并針對(duì)機(jī)車轉(zhuǎn)向架的水平、垂直振動(dòng)堿性監(jiān)測(cè),這需要相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)。還要研制軌道旁的傳感器陣列、診斷設(shè)備主機(jī)、接受系統(tǒng)集成為機(jī)車故障診斷系統(tǒng),對(duì)采集的信號(hào)及時(shí)分析,并將結(jié)果發(fā)送至相關(guān)部門,及時(shí)對(duì)機(jī)車車輛進(jìn)行檢修。
隨著機(jī)車制造與檢測(cè)維修技術(shù)的快速發(fā)展,其傳感器系統(tǒng)必將越來越復(fù)雜,使用傳感器數(shù)目越來越多。應(yīng)采用多傳感器技術(shù)以及先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合方法進(jìn)行綜合的分析,從而得到有效合理的診斷結(jié)果。
相關(guān)監(jiān)測(cè)診斷的設(shè)備的功能可以預(yù)見肯定會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車所有重要部件與相關(guān)子系統(tǒng)的隨車監(jiān)測(cè),而這些設(shè)施必將小型化、集成化,與地面監(jiān)測(cè)設(shè)施組成統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】糖尿病 病因 癥狀 治療 預(yù)防
中圖分類號(hào):R587文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1005-0515(2011)12-431-02
糖尿病是由遺傳因素、免疫功能紊亂、微生物感染及其毒素、自由基毒素、精神因素等各種致病因子作用于機(jī)體導(dǎo)致胰島功能減退、胰島素抵抗等而引發(fā)的糖、蛋白質(zhì)、脂肪、水和電解質(zhì)等一系列代謝紊亂綜合征,臨床上以高血糖為主要特點(diǎn)。糖尿病分Ⅰ型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。在糖尿病患者中,Ⅱ型糖尿病所占的比例約為95%。
1 致病原因
糖尿病是由于胰島素分泌絕對(duì)或相對(duì)不足,以及靶組織細(xì)胞對(duì)胰島素敏感性降低,從而引起糖、蛋白、脂肪、水和電解質(zhì)等一系列代謝障礙。但是,近年研究證實(shí),伴有情緒反應(yīng)的應(yīng)激可誘發(fā)糖尿病的發(fā)生,加速糖尿病的進(jìn)程。Ⅰ型糖尿病多發(fā)生于青少年,因胰島素分泌缺乏,依賴外源性胰島素補(bǔ)充以維持生命。Ⅱ型糖尿病多見于中、老年人,其胰島素的分泌量并不低,甚至還偏高,臨床表現(xiàn)為機(jī)體對(duì)胰島素不夠敏感,即胰島素抵抗。
2 癥狀
首先患者會(huì)有三多一少現(xiàn)象,口渴、多飲、多尿,特別是夜間尿多。出現(xiàn)不能說明原因的體重減輕。突然出現(xiàn)視力障礙,眼前有黑影飛舞或因白內(nèi)障而出現(xiàn)視物模糊,視力明顯下降。身上反復(fù)長癤,皮膚發(fā)癢并且易出現(xiàn)化膿性感染。年齡較輕即有白內(nèi)障或視力明顯減退的癥狀。感染上了肺結(jié)核且病情發(fā)展迅速。四肢對(duì)稱性的麻木、疼痛或感覺過敏。原因不明的浮腫。Ⅰ型糖尿病早期癥狀有女性病友外陰出現(xiàn)不明原因的瘙癢。
3 診斷標(biāo)準(zhǔn)
糖尿病的診斷依據(jù)是血糖和臨床癥狀。以下診斷標(biāo)準(zhǔn)是1999年得到中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)會(huì)等認(rèn)同并建議在中國執(zhí)行。糖化血紅蛋白:小于6.0mmol/l(檢查近三個(gè)月的血糖變化總體情況)。血糖濃度單位:其一具有典型癥狀,空腹血糖126mg/dl(7.0 mmol/l)或餐后血糖≥200mg/dl (11.1 mmol/l)。其二沒有典型癥狀,僅空腹血糖126mg/dl(7.0 mmol/l)或餐后血糖200mg/dl (11.1 mmol/l),應(yīng)再重復(fù)一次,仍達(dá)以上值者可以確診為糖尿病。其三沒有典型癥狀,僅空腹血糖126mg/dl(7.0 mmol/l)或餐后血糖200mg/dl (11.1 mmol/l),糖耐量實(shí)驗(yàn)2小時(shí)血糖200mg/dl(11.1mmol/l)者可以確診為糖尿病。
4 預(yù)防方法
4.1 一級(jí)預(yù)防
一級(jí)預(yù)防措施的對(duì)象是一般人群,目的是控制各種危險(xiǎn)因素,降低糖尿病的發(fā)病率,又稱為初級(jí)預(yù)防。一級(jí)預(yù)防措施包括:
4.1.1 健康教育 糖尿病的人群預(yù)防是病因預(yù)防,最重要的措施是對(duì)公眾的健康教育,提高全社會(huì)對(duì)糖尿病危害的認(rèn)識(shí),教育對(duì)象不僅是糖尿病患者和家屬,還著眼于以預(yù)防為目的的公共教育,使整個(gè)社會(huì)提高對(duì)糖尿病危害的認(rèn)識(shí)以改變不良的生活方式。
4.1.2 預(yù)防和控制肥胖 肥胖是糖尿病的危險(xiǎn)因素。肥胖者尤其是高血壓肥胖者,減輕體重就能減少糖尿病的發(fā)生。肥胖者應(yīng)嚴(yán)格限制吃高糖和高脂肪的食物,多吃富含纖維素和維生素的蔬菜和水果,防止能量的過分?jǐn)z取。
4.1.3 加強(qiáng)體育鍛煉和體力活動(dòng) 經(jīng)常性的參加適當(dāng)?shù)捏w育活動(dòng)可以減輕體重,增強(qiáng)心血管的功能,從而預(yù)防糖尿病及其并發(fā)癥。
4.1.4 提倡膳食平衡 首先要調(diào)節(jié)飲食,避免能量的過多攝入??捎脧?fù)雜的碳水化合物取代容易吸收的碳水化合物。膳食纖維有益于控制血糖,改善脂蛋白構(gòu)成,因此富含纖維素的天然食品如谷類、水果、蔬菜應(yīng)該首選。其次減少飽和脂肪酸的攝入。血清膽固醇是飽和脂肪酸高水平攝入的標(biāo)志。有糖尿病陽性家族史且血清膽固醇高的人尤應(yīng)注意避免飽和脂肪酸的攝入過多。提倡低脂肪高碳水化合物的膳食結(jié)構(gòu),碳水化合物可占總熱量的50%-60%,限制脂肪攝入到總熱量的30%以下,其中飽和脂肪酸,多不飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的比例為1:1:1。
4.1.5 戒煙、限酒 煙和酒對(duì)血管的損害是很大的,煙草里的尼古丁對(duì)心血管和血管都會(huì)產(chǎn)生不良影響,長期大量地喝酒則同時(shí)損害血管和抑制中樞神經(jīng)系統(tǒng)。日常生活中,戒煙限酒對(duì)健康大有裨益。
4.2 二級(jí)預(yù)防
二級(jí)預(yù)防就是針對(duì)高危人群的預(yù)防。通過定期篩查盡量做到糖尿病的早發(fā)現(xiàn)、早診斷和早治療,預(yù)防延緩糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和進(jìn)展。強(qiáng)調(diào)糖尿病高危人群的監(jiān)測(cè)和定期篩查,以早發(fā)現(xiàn),早診斷,早治療。主要措施是在高危人群中篩查糖尿病和糖耐量低減者。糖尿病的篩檢不僅要查出隱性糖尿病人、未引起注意的顯性糖尿病人,而且要查出IGT(糖耐量低減)者。IGT是正常和糖尿病之間的過渡狀態(tài),其轉(zhuǎn)歸具有雙向性,既可轉(zhuǎn)為糖尿病,又可轉(zhuǎn)為正常。因此,在此階段采取措施具有重要的公共衛(wèi)生學(xué)意義和臨床意義。
4.3 三級(jí)預(yù)防
是針對(duì)病人的預(yù)防措施,強(qiáng)調(diào)糖尿病的規(guī)范的治療和疾病管理。通過對(duì)糖尿病患者進(jìn)行規(guī)范的治療和管理,預(yù)防并發(fā)癥的發(fā)生,提高生命質(zhì)量。
5 治療方式
5.1 人體免疫治療
通過人體免疫特殊物質(zhì)幾丁聚糖控制治療糖尿病是目前醫(yī)學(xué)界認(rèn)可的好方法。幾丁聚糖被譽(yù)之謂“人體環(huán)保劑”、“長壽素”,被國際和中國醫(yī)學(xué)界均例為人體必需的“第六生命要素”?,F(xiàn)在日本控制“糖尿病”首選為“幾丁聚糖”?!皫锥【厶恰痹趹?yīng)用過程中表現(xiàn)出了至關(guān)重要的兩個(gè)目標(biāo):一是血糖值下降。二是改善引起的并發(fā)癥、并配合逐漸治愈。其途徑是通過神經(jīng)系統(tǒng)的刺激達(dá)到組織氧的釋放,糾正酸中毒,對(duì)受傷的β細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)。
5.2 飲食定時(shí)定量
根據(jù)年齡、性別、職業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)體重估計(jì)每日所需總熱量。男性比女性每天所需熱量要高約5%。而年齡大小不同所需熱量也有差異,一般青少年大于中年人,中年人大于老年人,平均每千克體重/日各高5%~10%。而不同體力勞動(dòng)者每天消耗能量也不同。輕體力勞動(dòng)者每千克體重每日消耗30~35千卡熱量;中等體力勞動(dòng)者每千克體重每天消耗35~40千卡熱量;重體力勞動(dòng)者每千克體重每天需40千卡以上熱量。飲食中糖、脂肪、蛋白質(zhì)三大營養(yǎng)素的比例,要合理安排和調(diào)整。既達(dá)到治療疾病的目的,又要滿足人體的生理需要。糖尿病病人飲食中碳水化合物應(yīng)占總熱量的55%~60%;蛋白質(zhì)攝入量不應(yīng)超過每日總熱量的15%。以每日每千克體重0.8~1.2克為宜。發(fā)育期的青少年及孕婦、乳母或特殊職業(yè)者及其它合并癥的病人可酌加至1.5克左右;每日脂肪攝入總量不能超過總熱量的30%,以每日每千克體重0.6~1克為好,如肥胖病人,尤其有血脂過高或有動(dòng)脈硬化者,脂肪攝入量應(yīng)視情況進(jìn)行調(diào)整。
5.3 運(yùn)動(dòng)治療
運(yùn)動(dòng)療法是依據(jù)患者的功能情況和疾病特點(diǎn),利用體育鍛煉防治疾病、增強(qiáng)機(jī)體抵抗力,幫助患者戰(zhàn)勝疾病,恢復(fù)健康的有效方法。運(yùn)動(dòng)給身體帶來的好處人人皆知。在糖尿病的治療中,運(yùn)動(dòng)療法是一個(gè)重要組成部分,尤其對(duì)于老年患者、肥胖患者更為重要。
5.4 藥物治療
設(shè)備檢測(cè)與故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀
羅洪輝
(陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司 陜西 西安 710077)
摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,設(shè)備越來越復(fù)雜,自動(dòng)化水平越來越高,設(shè)備在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中的作用和影響越來越大,機(jī)器運(yùn)行中發(fā)生的任何故障或失效不僅會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失,甚至可能導(dǎo)致人員傷亡。通過對(duì)設(shè)備工況進(jìn)行檢測(cè),對(duì)故障發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行早期診斷,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中起著重要的作用。開展設(shè)備故障檢測(cè)與診斷技術(shù)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞:設(shè)備,故障,檢測(cè),預(yù)防,維修方法
本文從設(shè)備檢測(cè)診斷的基本方法、內(nèi)容和技術(shù)手段等多方面對(duì)我國機(jī)械設(shè)備檢測(cè)和診斷技術(shù)的現(xiàn)狀進(jìn)行綜述,并在此基礎(chǔ)上提出了該技術(shù)今后的發(fā)展趨勢(shì)。企業(yè)要實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理現(xiàn)代化,應(yīng)當(dāng)積極推行先進(jìn)的設(shè)備管理方法和采取以設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的設(shè)備維修技術(shù)。
一、設(shè)備檢測(cè)的一般常用方法概述
設(shè)備檢測(cè)一般是指采用各類檢測(cè)儀器對(duì)設(shè)備各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),以達(dá)到保障安全使用的目的。根據(jù)相關(guān)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn),設(shè)備檢測(cè)尤其是特種設(shè)備的檢測(cè)需要符合國家、地方及行業(yè)協(xié)會(huì)的相關(guān)規(guī)定。設(shè)備檢測(cè)常用的方法是無損檢測(cè),無損檢測(cè)就是利用聲、光、磁和電等,在不損害或不影響被檢對(duì)象使用性能的前提下,檢測(cè)被檢對(duì)象中是否存在缺陷或不均勻性,給出缺陷的大小、位置、性質(zhì)和數(shù)量等信息,進(jìn)而判定被檢對(duì)象所處技術(shù)狀態(tài)(如合格與否、剩余壽命等)的所有技術(shù)手段的總稱。與破壞性檢測(cè)相比,無損檢測(cè)不會(huì)損害被檢對(duì)象的使用性能,因此,無損檢測(cè)又稱為非破壞性檢測(cè)。無損檢測(cè)分為常規(guī)檢測(cè)技術(shù)和非常規(guī)檢測(cè)技術(shù)。常規(guī)檢測(cè)技術(shù)有:超聲檢測(cè)、射線檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢驗(yàn)、渦流檢測(cè)。非常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)有:聲發(fā)射、 紅外檢測(cè)、激光全息檢測(cè)等。二、下面對(duì)以上所說的檢測(cè)技術(shù)做一下簡要的介紹。 1、超聲檢測(cè) 超聲檢測(cè)的基本原理是:利用超聲波在界面(聲阻抗不同的兩種介質(zhì)的結(jié)合面)處的反射和折射以及超聲波在介質(zhì)中傳播過程中的衰減,由發(fā)射探頭向被檢件發(fā)射超聲波,由接收探頭接收從界面(缺陷或本底)處反射回來超聲波(反射法)或透過被檢件后的透射波(透射法),以此檢測(cè)備件部件是否存在缺陷,并對(duì)缺陷進(jìn)行定位、定性與定量。2、射線檢測(cè)射線檢測(cè)的基本原理是:利用射線(X 射線、γ射線和中子射線)在介質(zhì)中傳播時(shí)的衰減特性,當(dāng)將強(qiáng)度均勻的射線從被檢件的一面注入其中時(shí),由于缺陷與被檢件基體材料對(duì)射線的衰減特性不同,透過被檢件后的射線強(qiáng)度將會(huì)不均勻,用膠片照相、熒光屏直接觀測(cè)等方法在其對(duì)面檢測(cè)透過被檢件后的射線強(qiáng)度,即可判斷被檢件表面或內(nèi)部是否存在缺陷(異質(zhì)點(diǎn))。3、磁粉檢測(cè) 磁粉檢測(cè)的基本原理是:由于缺陷與基體材料的磁特性(磁阻)不同,穿過基體的磁力線在缺陷處將產(chǎn)生彎曲并可能逸出基體表面,形成漏磁場(chǎng)。若缺陷漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度足以吸附磁性顆粒,則將在缺陷對(duì)應(yīng)處形成尺寸比缺陷本身更大、對(duì)比 度也更高的磁痕,從而指示缺陷的存在。4、紅外檢測(cè)紅外檢測(cè)的基本原理是:用紅外點(diǎn)溫儀、紅外熱像儀等設(shè)備,測(cè)取目標(biāo)物體表面的紅外輻射能,并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^形象的溫度場(chǎng),通過觀察該溫度場(chǎng)的均勻 與否,來推斷目標(biāo)物體表面或內(nèi)部是否有缺陷。三、設(shè)備故障診斷技術(shù)的概述設(shè)備故障診斷是指設(shè)備在運(yùn)行中或在基本不拆卸的情況下,通過各種手段,掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,并預(yù)測(cè)設(shè)備未來的狀態(tài),從而找出對(duì)策的一門技術(shù)。 設(shè)備故障診斷的任務(wù)是監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài),判斷其是否正常;預(yù)測(cè)和診斷設(shè)備的故障并消除故障;指導(dǎo)設(shè)備的管理和維修。
1、設(shè)備故障診斷的內(nèi)容包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、分析診斷和故障預(yù)測(cè)三個(gè)方面。其具體實(shí)施過程為信息采集、信號(hào)處理、狀態(tài)識(shí)別、診斷決策。
2、設(shè)備故障信息的獲取方法包括直接觀測(cè)法、參數(shù)測(cè)定法、磨損殘?jiān)鼫y(cè)定法及設(shè)備性能指標(biāo)的測(cè)定。
3、設(shè)備故障的檢測(cè)方法包括振動(dòng)和噪聲的故障檢測(cè)、材料裂紋及缺陷損傷的故障檢測(cè)、設(shè)備零部件材料的磨損及腐蝕故障檢測(cè)及工藝參數(shù)變化引起的故障檢測(cè)。
4、設(shè)備故障的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)常用的有三種判斷標(biāo)準(zhǔn),即絕對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)、相對(duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)以及類比判斷標(biāo)準(zhǔn)??捎闷骄ㄖ贫ㄏ鄬?duì)判斷標(biāo)準(zhǔn)。
5、從某種意義上講,設(shè)備振動(dòng)診斷的過程,就是從信號(hào)中提取周期成分的過程。組成周期成分的簡諧振動(dòng)可用位移、速度和加速度三個(gè)參量來表征,每個(gè)參量有三個(gè)基本要素:即頻率、振幅和初相位。
6、試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的目的就是去偽存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工過程,提高信噪比,找出客觀事物本身的內(nèi)在規(guī)律和客觀事物之間的相互關(guān)系。
7、振動(dòng)信號(hào)頻率分析的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是傅里葉變換;在工程實(shí)踐中,運(yùn)用快速傅里葉變換的原理制成頻譜儀,這是故障診斷的有力工具
四、設(shè)備故障診斷技術(shù)的分類,有三種分類方法:
(一)按照診斷的目的、要求和條件分類,分為功能診斷和運(yùn)行診斷、定期診斷和連續(xù)監(jiān)測(cè)、直接診斷和間接診斷、在線診斷和離線診斷、常規(guī)診斷和特殊診斷、簡易診斷和精密診斷等等。
1、功能診斷和運(yùn)行診斷。功能診斷主要是針對(duì)新安裝的設(shè)備或剛剛維修過的設(shè)備,而運(yùn)行診斷更多是起到狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能。
2、直接診斷是直接根據(jù)關(guān)鍵零部件的狀態(tài)信息來確定其所處的狀態(tài),例如軸承間隙、齒面磨損.直接診斷迅速可靠,但往往受到機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作條件的限制而無法實(shí)現(xiàn)。
3、間接診斷是通過設(shè)備運(yùn)行中的二次效應(yīng)參數(shù)來間接判斷關(guān)鍵零部件的狀態(tài)變化。由于多數(shù)二次效應(yīng)參數(shù)屬于綜合信息,因此在間接診斷中出現(xiàn)偽警或漏檢的可能性會(huì)增加。
4、在線診斷和離線診斷。
在線是指對(duì)現(xiàn)場(chǎng)正在運(yùn)行設(shè)備的自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);而離線監(jiān)測(cè)是利用磁帶記錄儀等將現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)信號(hào)記錄后,帶回實(shí)驗(yàn)室后再結(jié)合診斷對(duì)象的歷史檔案進(jìn)行進(jìn)一步的分析診斷或通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的診斷。
5、常規(guī)診斷和特殊診斷。
常規(guī)診斷是在設(shè)備正常服役條件下進(jìn)行的診斷,大多數(shù)診斷屬于這一類型診斷。但在個(gè)別情況下,需要?jiǎng)?chuàng)造特殊的服役條件來采集信號(hào),例如,動(dòng)力機(jī)組的起動(dòng)和停機(jī)過程要通過轉(zhuǎn)子的扭振和彎曲振動(dòng)的幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速采集起動(dòng)和停機(jī)過程中的振動(dòng)信號(hào),停車對(duì)診斷其故障是必須的,所要求的振動(dòng)信號(hào)在常規(guī)診斷中是采集不到的,因而需要采用特殊診斷。
6、簡易診斷和精密診斷。
簡易診斷一般由現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行。憑著聽、摸、看、聞來檢查。也可通過便攜式簡單診斷儀器,如測(cè)振儀、聲級(jí)計(jì)、工業(yè)內(nèi)窺鏡、紅外測(cè)溫儀等對(duì)設(shè)備進(jìn)行人工監(jiān)測(cè),根據(jù)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)或憑人的經(jīng)驗(yàn)確定設(shè)備是否處于正常狀態(tài)。
精密診斷一般要由專業(yè)人員來實(shí)施。采用先進(jìn)的傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),然后采用精密診斷儀器和各種先進(jìn)分析手段(包括計(jì)算機(jī)輔助方法、人工智能技術(shù)等)進(jìn)行綜合分析,確定故障類型、程度、部位和產(chǎn)生故障的原因,了解故障的發(fā)展趨勢(shì)。
(二)按診斷的物理參數(shù)分類
振動(dòng)、聲學(xué)、溫度、污染、無損診斷、壓力診斷等等,都是按物理參數(shù)分類。
(三)按照按診斷的直接對(duì)象分類
各種不同的對(duì)象,診斷方法、診斷的技術(shù)、診斷的設(shè)備都有很大區(qū)別,按照機(jī)械零件、液壓系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、工程結(jié)構(gòu)等等來進(jìn)行區(qū)分。
綜上所述,設(shè)備的檢測(cè)和故障診斷技術(shù),可以迅速、連續(xù)地反映設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),預(yù)示運(yùn)行設(shè)備存在的潛伏性故障并提出處理措施,是保障設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有力措施,應(yīng)大力推廣。然而,設(shè)備的檢測(cè)與故障診斷技術(shù)畢竟為新興的多學(xué)科高新技術(shù),其發(fā)展和實(shí)施還存在許多困難,距離替代預(yù)防性定期檢修還有較長歷程。所以,既要積極開發(fā)、推廣這一技術(shù),也要客觀對(duì)待,避免盲從,不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并完善系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1]李國華,吳淼. 《現(xiàn)代無損檢測(cè)與評(píng)價(jià)》. 化學(xué)工業(yè)出版社.
一、葉齡診斷技術(shù)宗旨及思路
在水稻生長的每個(gè)階段,特別是在直接決定產(chǎn)量構(gòu)成要素的階段有目的地實(shí)施調(diào)控,以利于塑造和保持抽穗至成熟期各項(xiàng)指標(biāo)全面優(yōu)化的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)群體。根據(jù)葉片與其他各部器官同伸、同步和相關(guān)的原理,應(yīng)用水稻主莖葉片與器官(根、莖、葉、蘗、穗等)的同伸規(guī)律,來診斷和確定水稻的生育時(shí)期及其相應(yīng)的高產(chǎn)栽培“促”、“控”措施。葉齡診斷技術(shù)途徑是“控葉擴(kuò)庫”,在技術(shù)上控制莖、葉的無效和低效生長,以利在適宜葉面積的基礎(chǔ)上,提高“庫”強(qiáng)度和“源”強(qiáng)度。具體講是在滿足適宜穗數(shù)的目標(biāo)下,通過提高莖蘗成穗率,主攻穗部質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。這是一項(xiàng)利于全面提高光合質(zhì)量最直接、易診斷掌握的綜合性指標(biāo)一這是因?yàn)椋谶_(dá)到適宜穗數(shù)的目標(biāo)上,要提高成穗率,促進(jìn)大穗,也就意味著在促進(jìn)早發(fā)、完成穗數(shù)的同時(shí),有效地控制群體的最高莖蘗數(shù),并控制無效分蘗的發(fā)生,為后期的栽培目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件。
二、水稻葉齡診斷做法
葉齡又稱“主稈出葉期”,葉齡跟蹤就是對(duì)主稈出葉情況進(jìn)行調(diào)查。葉齡跟蹤要在插秧后立即進(jìn)行,即4葉期開始調(diào)查。在育苗期第1完全葉能夠看清的時(shí)期開始記載葉齡。
1、調(diào)查點(diǎn)確定
選擇主栽品種有代表性的地號(hào),在池埂邊向里數(shù)第三行上,選擇穴數(shù)均勻、穴株數(shù)相近似的10穴為調(diào)查對(duì)象,并在兩邊插上小紅旗,調(diào)查的主莖葉片全部用紅色油漆或記號(hào)筆等做好標(biāo)記。從5月25日開始調(diào)查點(diǎn),每5天調(diào)查一次,如5月30日、6月5日等,直至水稻齊穗。
2、葉齡跟蹤苗選擇
在調(diào)查對(duì)象的10穴里,每穴選有代表性的一株苗質(zhì)好、葉片健全的秧苗,在主莖葉片上進(jìn)行葉齡調(diào)查標(biāo)記。
3、標(biāo)記方法
標(biāo)記點(diǎn)的葉齡必須準(zhǔn)確,葉齡全部點(diǎn)在單數(shù)葉上,起始葉從3葉開始,跟蹤到齊穗期。用紅油漆或記號(hào)筆分別在第3葉中間點(diǎn)一個(gè)點(diǎn),第5葉中間點(diǎn)二個(gè)點(diǎn),第7葉中間點(diǎn)三個(gè)點(diǎn)或?qū)懮?、5、7等葉齡號(hào),依此類推,確保葉齡跟蹤的準(zhǔn)確性。
4、葉齡觀察方法
前出葉與現(xiàn)出葉的葉耳伸長到一定位置時(shí),現(xiàn)出葉屬于未定型(滿)葉?,F(xiàn)出葉的葉耳在前出葉的葉耳以下時(shí)為“一”,在前出葉葉耳以上時(shí)為“+”,這種情況用的葉齡期以小數(shù)點(diǎn)表示,正確的葉齡以調(diào)查全部主莖葉齡的平均數(shù)為準(zhǔn)。
5、株高測(cè)定
用手抓住一穴稻株向上捋,由地面量至第二高度葉尖(穗尖)為該穴平均株高,逐穴測(cè)定,計(jì)算出平均值,做好記錄。
6、葉齡值計(jì)算
以N葉露尖到葉枕露出的全過程為一個(gè)葉齡出生過程,并計(jì)算葉齡,首先,估算N葉的長度,以N葉下葉的長度加5厘米為N葉的長度,然后測(cè)量N葉實(shí)際抽出的長度,再除以估算的N葉的長度,做為N葉長度的比例。例如,計(jì)算5葉抽出過程的葉齡,首先估算5葉的長度,如4葉的定型長度為11厘米,則5葉的估算長度11+5=16厘米,如5葉已抽出2厘米,則2÷16=0.12,約等于0.1,即5葉已抽出0.1個(gè)葉齡,此時(shí)調(diào)查的葉齡為4.1個(gè)葉齡值,并做好記錄,如此計(jì)算到倒數(shù)第3葉均按此法。倒2葉及劍葉按前一葉的定長減5厘米為估算值,實(shí)際伸出長度除以估算值,求出當(dāng)前葉齡值。
三、水稻葉齡診斷的保障措施
1、加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、層層推進(jìn)
農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)部門組建水稻葉齡診斷小組,由農(nóng)業(yè)科副科長任組長、每個(gè)管理區(qū)一名副主任為組員。按時(shí)召開田間葉齡診斷現(xiàn)場(chǎng)定標(biāo)會(huì),每個(gè)管理區(qū)設(shè)立兩處水稻葉齡跟蹤標(biāo)記點(diǎn)。5月25日起,組員按時(shí)上報(bào)水稻葉齡。
2、加強(qiáng)培訓(xùn)、提高認(rèn)識(shí)
農(nóng)場(chǎng)在1月份對(duì)全體農(nóng)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行室內(nèi)培訓(xùn);6月份在一區(qū)召開葉齡標(biāo)記現(xiàn)場(chǎng)會(huì),并及時(shí)通過廣播電視、網(wǎng)絡(luò)等媒體積極宣傳按照水稻節(jié)葉齡進(jìn)行水分管理的優(yōu)勢(shì)及操作要點(diǎn),極大的提高種植戶的對(duì)該技術(shù)認(rèn)識(shí),確保各項(xiàng)技術(shù)措施落實(shí)到田間地頭。
3、加強(qiáng)規(guī)范、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)
農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)一制作水稻葉齡標(biāo)牌20個(gè),均勻分布在九個(gè)管理區(qū)、園區(qū)。各單位按照統(tǒng)一格式、每五天調(diào)查填寫一次,農(nóng)業(yè)部門隨時(shí)檢查,確保葉齡標(biāo)記工作順利開展。
4、加強(qiáng)落實(shí)、嚴(yán)格考核
為保證該技術(shù)落實(shí)到位,把水稻葉齡跟蹤上報(bào)作為考核管理區(qū)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的重要指標(biāo)之一。
四、存在問題及明年工作打算
水稻葉齡診斷技術(shù)以11葉熟期品種為載體,在“三化”栽培技術(shù)和優(yōu)質(zhì)米生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合墾區(qū)“三化一管”生產(chǎn)模式的應(yīng)用,全面推廣“葉齡診斷栽培技術(shù)”,逐級(jí)增加在寒地水稻生產(chǎn)中的技術(shù)含量,有利于水稻栽培的可持續(xù)發(fā)展。
通過葉齡診斷技術(shù)了解水稻發(fā)育進(jìn)程,種植戶及時(shí)施肥、灌溉、植保等調(diào)控,為水稻高產(chǎn)打好了一定基礎(chǔ)。但在實(shí)施過程中部分人員操作不規(guī)范、葉齡標(biāo)記不準(zhǔn)確,還有部分種植戶不根據(jù)葉齡進(jìn)行農(nóng)事作業(yè),在一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)揮。
1、加強(qiáng)培訓(xùn)的力度。室內(nèi)培訓(xùn)與田間培訓(xùn)相結(jié)合,冬季理論培訓(xùn)、夏季田間定標(biāo)和秋季產(chǎn)量比武相結(jié)合。
關(guān)鍵詞:設(shè)備;故障診斷;檢測(cè);
中圖分類號(hào):TP206+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1009-9166(2010)017(C)-0182-01
引言:設(shè)備與系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)及故障診斷的研究和應(yīng)用,開始于60年代航天和核工業(yè)部門的機(jī)械設(shè)備與系統(tǒng)的故障預(yù)防,以后推廣到其他工業(yè)的生產(chǎn)和開發(fā)技術(shù)中。隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的迅速發(fā)展,也促進(jìn)了礦山工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化,生產(chǎn)裝備不斷向著大型化、高速化、連續(xù)化和自動(dòng)化方向。
礦山機(jī)械設(shè)備的突發(fā)性故障率高、停機(jī)損失大、維修費(fèi)用高、維修周期長等問題,成為困擾企業(yè)的突出問題。如何應(yīng)用現(xiàn)代故障診斷技術(shù)建立設(shè)備故障預(yù)警制度,是擺在企業(yè)面前的一個(gè)主要課題。下面筆者結(jié)合自身工作經(jīng)歷,進(jìn)行具體的闡述,以供同行探討。
一、故障產(chǎn)生原因
礦山設(shè)備的種類繁多,包括運(yùn)輸設(shè)備、輸送設(shè)備、鉆探設(shè)備等,絕大部分設(shè)備工作環(huán)境較為惡劣。設(shè)備故障率較高。設(shè)備故障發(fā)生的原因是多方面的,主要有以下幾種類型。
1、配合關(guān)系發(fā)生變化造成機(jī)械零件的損壞。當(dāng)機(jī)械發(fā)生某種故障后,從故障部位進(jìn)行外部觀察,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),故障的形成主要是由于零件本身的損傷以及零件之間原有配合關(guān)系發(fā)生了變化。零件的損傷是指零件的現(xiàn)有尺寸、形態(tài)偏離了原始設(shè)計(jì)性能,這種偏離表示機(jī)械在使用過程中,各種因素對(duì)零件發(fā)生作用的結(jié)果。常見的零件損傷是由于意外損傷和老化損傷造成的。
2、設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。每臺(tái)設(shè)備都有一個(gè)設(shè)計(jì)輸出參數(shù)極限,如果設(shè)備的實(shí)際輸出參數(shù)超出其設(shè)計(jì)輸出極限時(shí),機(jī)械的正常狀態(tài)將遭到破壞形成故障。產(chǎn)生設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)而引起故障時(shí),就需要采取調(diào)整技術(shù)參數(shù),提高設(shè)備承載能力,并對(duì)故障設(shè)備采取修復(fù)措施。
3、機(jī)械工作能力的損耗。機(jī)械工作能力的損耗是隨著時(shí)間的推移,在機(jī)械內(nèi)、外因影響下,機(jī)械綜和能力的損耗。主要有以下原因:一是機(jī)件配合間隙增大,剛性下降;二是部件磨損和老化;三是摩擦系數(shù)增大,負(fù)荷增加以及磨損等原因造成發(fā)熱量增大;四是機(jī)械的主要聯(lián)接副和部件發(fā)生磨損、扭曲變形等。
二、通過現(xiàn)代技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)備故障診斷
1、振動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可通過對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的拾取、放大,顯示振動(dòng)的峰值,以了解機(jī)械的振動(dòng)狀態(tài)。主要設(shè)備有測(cè)振用傳感器、放大器等。
2、音響檢測(cè)技術(shù)?,F(xiàn)代音響檢測(cè)技術(shù)是通過對(duì)聲波的聲速、波長、周期、頻率及聲壓的測(cè)量、監(jiān)測(cè)和判斷設(shè)備的聲波變化,對(duì)設(shè)備故障實(shí)施診斷。主要設(shè)備為噪聲測(cè)量儀。
3、目視―光學(xué)測(cè)量技術(shù)。對(duì)外露結(jié)構(gòu)可采用放大鏡與顯微鏡進(jìn)行檢測(cè),以觀察零件表面上反差較強(qiáng)的大尺寸缺陷。對(duì)于封閉結(jié)構(gòu)內(nèi)部零件可采用工業(yè)用內(nèi)窺鏡進(jìn)行觀察、檢測(cè),如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸壁及汽缸蓋、氣門的檢測(cè)。
4、射線探傷檢測(cè)。射線探傷有X射線γ射線和中子射線等探測(cè)方法。該方法對(duì)于探測(cè)設(shè)備內(nèi)部立體缺陷具有重要意義。缺點(diǎn)是當(dāng)裂紋面與射線近于垂直時(shí)則難于探測(cè)出來。對(duì)微小裂紋的探測(cè)靈敏度較低。目前在礦山使用較普遍的射線探測(cè)方法有照相法、電離檢測(cè)法、熒光屏觀察法等。比較先進(jìn)的方法還有計(jì)算機(jī)層析照相等。
5、超聲波探傷檢測(cè)。超聲波探傷是利用超聲波射入被檢物,由被檢物內(nèi)部缺陷處反射回來的傷波來判斷缺陷的存在、位置、性質(zhì)及大小。缺點(diǎn)是檢測(cè)時(shí)有一定的近場(chǎng)盲區(qū),檢測(cè)結(jié)果不能記錄。超聲波檢測(cè)是用探傷儀進(jìn)行的。
6、磁粉探傷檢測(cè)。磁粉探傷檢測(cè)法根據(jù)探測(cè)磁場(chǎng)中磁跡痕跡,判斷缺陷的實(shí)際形態(tài)。適用于各種形態(tài)的鋼鐵機(jī)件,快速發(fā)現(xiàn)裂紋、氣孔、夾雜等事故隱患。
7、溫度診斷技術(shù)。通過機(jī)械設(shè)備溫度變化,可以查找機(jī)件缺陷和診斷各種由熱應(yīng)力引起的故障。溫度診斷是以溫度、溫差、溫度場(chǎng)、熱象等熱學(xué)參數(shù)為檢測(cè)對(duì)象。檢測(cè)儀器主要有溫度計(jì)、熱電偶等。
8、油液污染度檢測(cè)。在各種油箱、油缸、管路中,固體顆粒狀污染物是造成機(jī)件磨損、刮傷、卡死、堵塞的主要原因。椐統(tǒng)計(jì),70%以上的液壓設(shè)備故障是由于固體顆粒物污染造成的。所以,油液污染物的測(cè)定是預(yù)防機(jī)件破壞的有效途徑。目前常用的測(cè)定方法有稱重法、計(jì)數(shù)法、光測(cè)法、電測(cè)法和淤積法等。
9、氣體污染監(jiān)測(cè)技術(shù)。在機(jī)械設(shè)備的故障形成過程中或故障形成后產(chǎn)生的氣體污染是故障判斷的來源之一。通過對(duì)這類氣體的監(jiān)測(cè),可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和避免設(shè)備的故障發(fā)生。氣體污染監(jiān)測(cè)主要用于電氣故障、發(fā)動(dòng)機(jī)故障及空壓機(jī)故障的監(jiān)測(cè),主要儀器有氣體紅外分析儀和氣相色譜儀等。
結(jié)束語:目前我國故障診斷技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理的時(shí)頻域分析,使信號(hào)處理技術(shù)登上了新的臺(tái)階。分形幾何,在信號(hào)處理中顯示了其特殊的功能。還有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論等,都開拓了新的故障診斷系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞:燃?xì)夤芫W(wǎng);泄漏;分析;診斷
中圖分類號(hào):C35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1. 燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏分析
1.1管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分類
管網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可分為環(huán)狀和枝裝兩種類型。第一,環(huán)狀管網(wǎng)也稱為環(huán)形管網(wǎng),是封閉成環(huán)的一類管道組成,燃?xì)夥峙渲鞴苄纬蓻]有端點(diǎn)的回路,任一節(jié)點(diǎn)都可雙向或者多向的供氣。這一結(jié)構(gòu)類型的供氣具有全面的保障,近點(diǎn)用戶對(duì)遠(yuǎn)點(diǎn)用戶供氣的影響力大大降低,任何管道暫停作業(yè)后都不會(huì)導(dǎo)致大面積停止供氣。分配管道所構(gòu)成的回路帶來二路供氣,有利于企業(yè)的發(fā)展和安全生產(chǎn),可靈活調(diào)節(jié)。當(dāng)然,環(huán)狀管管網(wǎng)線的消耗比較長,投資成本較高的缺點(diǎn)也不可忽視。第二,枝狀管網(wǎng)亦稱作樹枝型的管網(wǎng),結(jié)構(gòu)較為簡單,單條分配主管如同樹干的分枝,依據(jù)用戶的具置分別對(duì)用戶的主管給予接通。燃?xì)夤艿篮透鱾€(gè)氣源各個(gè)用戶直接連接,因此管段計(jì)算流量可確定,可根據(jù)流量對(duì)管段壓降進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)行管徑的確認(rèn)。
1.2泄漏類型
城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)的快速推進(jìn)在提升國民的經(jīng)濟(jì)水準(zhǔn)、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展上有著重要作用,但大量的燃?xì)夤芫W(wǎng)埋設(shè)帶來的是日益密集而復(fù)雜的地下管網(wǎng)布局,安全隱患較大,近些年因燃?xì)夤芫W(wǎng)泄露帶來的中毒、停電、爆炸等等事故,引起社會(huì)的廣泛關(guān)注。燃?xì)庑孤妒鹿暑l頻發(fā)生,預(yù)示我國的城鎮(zhèn)燃?xì)獍踩珕栴}亟待解決。從以往的泄漏事故來看,造成事故的主要原因在于施工過程密封和連接不嚴(yán),管道被腐蝕或老化,自然災(zāi)害和管基不均勻的沉降。管道施工過程因施工質(zhì)量不符合相關(guān)規(guī)定,可能造成管道的泄漏。管網(wǎng)施工階段的操作中,焊縫、法蘭連接不嚴(yán)密等造成的泄漏事故影響較小,但也給管網(wǎng)的安全、高效運(yùn)行帶來隱患。管道敷設(shè)域土地的表層,在長期遭受土壤或水分侵蝕的情況下,容易形成管道外壁的穿孔腐蝕;管道材質(zhì)自身的使用壽命有限,運(yùn)行一段時(shí)間后可能出現(xiàn)老化現(xiàn)象,帶來泄漏。若沒有準(zhǔn)確地對(duì)施工地帶的地下管線分布進(jìn)行事先了解,粗暴的施工極易帶來管線被挖斷的后果而形成泄漏;埋管位置超負(fù)荷承重,如超載車輛行駛也容易造成管段變形直到泄漏。管基不均勻的沉降帶來管道扭曲變形,變形后易斷裂而產(chǎn)生泄漏;地震等自然災(zāi)害導(dǎo)致的管道斷裂也會(huì)引發(fā)泄露,這類泄漏事故較大。
1.3燃?xì)庑孤┑奶卣?/p>
和石油管道或排水的泄漏不同,燃?xì)夤艿佬孤┹^為隱秘,泄漏所產(chǎn)生的壓力波存在檢測(cè)困難,尤其是小型的事故。燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏帶來的潛在危險(xiǎn)遠(yuǎn)高于石油管道泄漏等事故,燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏點(diǎn)附近的空氣所含的燃?xì)鉂舛纫坏┻_(dá)到相應(yīng)的數(shù)值,造成爆炸的可能性極大。燃?xì)夤艿佬孤┦鹿拾l(fā)生之后,由于當(dāng)?shù)丨h(huán)境、燃?xì)獾某煞趾兔芏鹊纫蛩赜绊?,燃?xì)鈿怏w的流動(dòng)方向呈現(xiàn)出差異化。例如,液化的石油氣體發(fā)生泄漏事故之后,氣體一般流向低洼地段或者滯留在某一區(qū)域;天然氣的管道泄漏事故發(fā)生后,氣體呈現(xiàn)向上流動(dòng)的趨勢(shì)。此外,環(huán)境或者成分不同時(shí),燃?xì)鈴男孤﹨^(qū)域達(dá)到地面的時(shí)間也不同。一般而言,泄漏事故發(fā)生于深地1米的燃?xì)夤芫€,燃?xì)鉂B透到達(dá)地面的時(shí)間在5小時(shí)左右。
2. 燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏的診斷
2.1泄漏的監(jiān)測(cè)方法概析
國外管網(wǎng)泄露的檢測(cè)研究起步于上世紀(jì)70年代末,經(jīng)過10年左右的發(fā)展進(jìn)入商品階段,泄漏檢測(cè)方法在上世紀(jì)90年代趨向成熟,諸如英國的殼牌公司等對(duì)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)并投入到實(shí)質(zhì)工程當(dāng)中。我國的燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏的檢測(cè)研究起步于上世紀(jì)80年代,早期使用的泄漏監(jiān)測(cè)主要方法包括聲波法、直接觀察法等等,這些方法共同的不足在于無法有效及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏事故。在人工智能學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制理論等學(xué)科逐步發(fā)展的情況下,依托于計(jì)算機(jī)軟件的泄漏監(jiān)測(cè)方法逐步取代原本的硬件法,主要包含負(fù)壓力波法、質(zhì)量平衡法、模型法、壓力分布圖法等等。在實(shí)際操作過程中,可采取定期監(jiān)測(cè)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)的方式進(jìn)行泄漏的監(jiān)測(cè)。定期監(jiān)測(cè)通過人工定期進(jìn)行的排水器檢查、管線巡查、紅外線機(jī)載測(cè)等方法判定泄漏事故是否存在。但是,這些方法存在使用效率不高,使用過程大量消耗人力、物力及財(cái)力的缺陷,和管網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控發(fā)展趨勢(shì)不相符。依托于計(jì)算機(jī)軟件模擬技術(shù),使用事先編制的模擬軟件進(jìn)行精準(zhǔn)運(yùn)算,擺脫了手工計(jì)算的不足,運(yùn)算時(shí)間大大縮短;運(yùn)算結(jié)果的高精度特點(diǎn)確保管網(wǎng)體系的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),帶來管網(wǎng)系統(tǒng)安全運(yùn)行系數(shù)的提高。例如,模型法、負(fù)壓力波法、SCADA系統(tǒng)法等實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng),能夠?qū)π孤┦┬袑?shí)時(shí)的監(jiān)測(cè),效率高,是泄漏監(jiān)測(cè)發(fā)展的趨勢(shì)。以SCADA系統(tǒng)為例,可對(duì)任何時(shí)間段的監(jiān)測(cè)區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,依據(jù)上一時(shí)段采集的數(shù)據(jù),管網(wǎng)的在線仿真系統(tǒng)可對(duì)當(dāng)前各個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,進(jìn)行當(dāng)前時(shí)段監(jiān)測(cè)區(qū)域模擬數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)的對(duì)比,可對(duì)管網(wǎng)是否存在泄漏事故進(jìn)行判斷。
2.2 SCADA管網(wǎng)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析
SCADA系統(tǒng)即為監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng),是以監(jiān)督作為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度和生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法,SCADA系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)多分布于大用戶節(jié)點(diǎn)位置,監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量無法滿足泄漏監(jiān)測(cè)和診斷的需求。監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置越多,管網(wǎng)的診斷結(jié)果則越是精確,但監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置增加意味著投資成本增加,也相應(yīng)地增加數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與處理的工作量。綜上,在確保管網(wǎng)處于實(shí)時(shí)有效監(jiān)控的前提下,確認(rèn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置、選擇最少的監(jiān)測(cè)點(diǎn)成為研究重點(diǎn)。由于管網(wǎng)監(jiān)測(cè)的布置目的在于,一旦發(fā)生泄漏事故,可通過監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)施分析和診斷,因此采取靈敏度法尋找壓力變化的敏感點(diǎn),一旦發(fā)生泄漏事故則通過敏感點(diǎn)進(jìn)行壓力變化的監(jiān)測(cè)。假設(shè)某城鎮(zhèn)的燃?xì)夤芫W(wǎng)具備n根管段和m個(gè)節(jié)點(diǎn),任意一根管段發(fā)生5%的泄漏,管網(wǎng)當(dāng)中各節(jié)點(diǎn)的壓力值都將發(fā)生變化;對(duì)每一根管段發(fā)生5%的泄漏時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力值進(jìn)行模擬,可計(jì)算獲得各個(gè)節(jié)點(diǎn)影響系數(shù),從而構(gòu)成m行n列的影響系數(shù)矩陣,矩陣各個(gè)元素的取值范圍在0到1期間(不包含0,包含1),值越高則說明影響程度越大。以山東建筑大學(xué)的燃?xì)饨萄惺宜_發(fā)的在線模擬軟件,在燃?xì)夤芫W(wǎng)故障運(yùn)行模擬中,首先運(yùn)用軟件對(duì)正常運(yùn)作的城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)壓力值進(jìn)行模擬,其次對(duì)每一根管段發(fā)生5%的泄漏之時(shí)各個(gè)節(jié)點(diǎn)壓力值進(jìn)行分布模擬。從而將第一步驟獲得的壓力值和第二步驟獲得的壓力值相減,獲得監(jiān)測(cè)點(diǎn)的優(yōu)化布置基礎(chǔ)數(shù)值。此外,從矩陣獲取影響系數(shù)的矩陣,對(duì)影響系數(shù)進(jìn)行處理獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)管段號(hào)。
2.3管網(wǎng)在線仿真分析
管網(wǎng)在線仿真分析是對(duì)SCADA系統(tǒng)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)值進(jìn)行在線模擬,通過節(jié)點(diǎn)流量的計(jì)算和節(jié)點(diǎn)參數(shù)的模擬原理進(jìn)行操作。節(jié)點(diǎn)流量的計(jì)算方法可選擇區(qū)域劃分、比流量法,燃?xì)夤芫W(wǎng)的用氣負(fù)荷和用氣分布不均,這兩類計(jì)算方法所產(chǎn)生的誤差比較大。因節(jié)點(diǎn)流量的計(jì)算精確度對(duì)在仿真模擬結(jié)果產(chǎn)生巨大影響,降低誤差應(yīng)實(shí)時(shí)調(diào)整計(jì)算方法,可根據(jù)實(shí)際情況選擇SCADA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的流量計(jì)算、節(jié)點(diǎn)的流量修正等方法進(jìn)行操作。對(duì)于節(jié)點(diǎn)參數(shù)的模擬,是在獲得各個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)的瀏覽數(shù)據(jù)之后,根據(jù)管網(wǎng)結(jié)果的數(shù)據(jù),運(yùn)用水力計(jì)算的原理進(jìn)行操作。通過整理氣體管段的穩(wěn)態(tài)方程,獲得管段的壓降公式,后建立節(jié)點(diǎn)的流量平衡方程和環(huán)能量方程,選擇節(jié)點(diǎn)法對(duì)各方程進(jìn)行求解。進(jìn)行管段流速預(yù)設(shè),計(jì)算出每一根管段初流量;計(jì)算出關(guān)鍵的矩陣和導(dǎo)納矩陣,通過公式求解各個(gè)節(jié)點(diǎn)的壓力,再次通過公式方程組進(jìn)行管段流量的計(jì)算;進(jìn)行初流量和管段流量所相差的絕對(duì)值計(jì)算,如果滿足精確度則輸出結(jié)果;若不滿足精確度則對(duì)管段流量進(jìn)行修正并返回計(jì)算,直至管段流量差和計(jì)算精確度相符。
2.4泄漏報(bào)警
獲取當(dāng)前時(shí)段監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力值數(shù)據(jù),計(jì)算實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)之間的差值,計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力值在當(dāng)前時(shí)段和前一天同時(shí)段之間的數(shù)值差異,當(dāng)兩項(xiàng)差值皆高于所設(shè)定的閾值且當(dāng)前時(shí)段監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力值數(shù)據(jù)低于上一時(shí)段壓力值的數(shù)值,則發(fā)出泄漏報(bào)警。泄漏報(bào)警的關(guān)鍵在于設(shè)置恰當(dāng)合理的閾值,不可太大或太小。閾值設(shè)置太大會(huì)導(dǎo)致故障漏報(bào),設(shè)置太小則導(dǎo)致誤報(bào)警。設(shè)定閾值過程需要進(jìn)行各類因素的綜合考量,其中作主要考慮的是管網(wǎng)的在線仿真系統(tǒng)之模擬誤差。例如,這一誤差在5%之內(nèi)的,可將閾值設(shè)定在5%。因管網(wǎng)的在線仿真系統(tǒng)的精度限制,管網(wǎng)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)只能對(duì)管段的斷裂等大型泄漏事故進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.小結(jié)
城鎮(zhèn)燃?xì)夤芫W(wǎng)多分布于建筑集中、人口密集的區(qū)域,泄漏事故一旦發(fā)展,極易引發(fā)爆炸、火災(zāi)、中毒等事故,給國家的財(cái)產(chǎn)造成損失,帶來人員傷亡和環(huán)境破壞等等嚴(yán)重后果。由此,應(yīng)充分了解致使燃?xì)夤芫W(wǎng)發(fā)生泄漏事故的要素,對(duì)泄漏事故進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件模擬,對(duì)結(jié)果實(shí)施分析和討論,確保燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏得到有效的預(yù)防和控制。燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)繁雜,多數(shù)是同時(shí)含有枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的復(fù)雜分布。與國外相比較,我國燃?xì)庑袠I(yè)起步較晚,燃?xì)夤芫W(wǎng)泄漏研究處于較為落后的階段。預(yù)測(cè)和分析管網(wǎng)系統(tǒng)泄漏可能產(chǎn)生的危害,采取及時(shí)控制的方式避免事故的發(fā)生或蔓延,有助于將泄漏事故所產(chǎn)生的危害降到最低。本文提出實(shí)施SCADA系統(tǒng)與管網(wǎng)的在線仿真系統(tǒng)相結(jié)合的方式進(jìn)行泄漏檢測(cè)的辦法,對(duì)SCADA系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)以及在線仿真系統(tǒng)所模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)諸如管段斷裂等等大型的泄漏事故;通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)泄漏報(bào)警的閾值設(shè)置,解決系統(tǒng)的漏報(bào)和誤報(bào)問題。此外,對(duì)于SCADA系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量無法滿足診斷精確度和泄漏監(jiān)測(cè)需求的問題,提出靈敏度法進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的增設(shè),提升SCADA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的科學(xué)性和準(zhǔn)確度。
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