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钻井泵是油田重要的钻井循环设备,由于钻井过程中工况恶劣,钻井泵经常会出现液力端或动力端故障,影响整个钻井作业。钻井泵上零部件很多,出现故障的类型也呈多样化和复杂化[1],当前对钻井泵故障的诊断主要靠工程师的观测与经验判断,很难及时准确地预测钻井泵存在的风险,发生故障时,往往也难以准确判断故障的类型与位置,这导致泵的工作效率低下,严重影响了钻井作业。随着随钻测量技术、粗糙集理论等的发展,对钻井泵的故障监测与诊断,亟需从简单的人工监测参数曲线和超阈值检测等方式转移到信号处理等更为先进的方式[2-4]。振动诊断技术通过监测机械设备运行过程中的振动信号来判断设备故障,是一种先进的诊断方法,本文探讨了其在钻井泵中的应用。
1钻井泵故障分析
了解钻井泵的结构,对常见故障与产生原因进行分析和总结,这对确定传感器的合理安装位置、做好故障监测与诊断都有重要意义。钻井泵的结构主要分液力端、动力端,本节分析了不同部位产生故障的情况。
1.1液力端常见故障分析
液力端中易损件有:吸入、排出阀,密封高压泥浆的钢圈、橡胶垫和O形圈、虹套及活塞总成。在钻井泵运转时,由于冲击和阀隙液体的高速反向流会对阀体或阀座造成冲蚀磨损;密封圈受到高压泥浆的磨损可能会出现密封不严的情况;活塞在虹套内做往复运动,受摩擦力和冲击力的作用较大,且不容易散热,易造成磨损。
1.2动力端常见故障分析
钻井泵的动力端主要包括主螺栓、轴承、齿轮、十字头总成等。主螺栓和轴承承受了交变应力的作用,会因应力集中出现材料疲劳的破坏;大小齿轮是钻井泵动力输出的核心部件,在重载、高温、失效等情况下,齿轮齿面出现胶合现象,引起齿面磨损,接触点的应力呈脉动循环变化,进而产生细小的疲劳裂纹,形成点蚀或变形;十字头与导板直接接触,受到的摩擦力较大,若有杂质混入,极易造成十字头与导板面磨损。
1.3故障分级
根据故障的严重程度,将故障分为两个等级,再制定出相应的检修方案。Ⅰ类故障是指故障非常严重,必须停产维修的,主要包括:主螺栓断裂;吸入、排出阀弹簧断裂;阀座与阀箱间刺漏;杂物卡住吸入或排除阀;大齿轮或传动齿轮轮齿断裂;轴承、轴承圈和滚柱断裂;十字头与导板间隙大于设计允许值等。II类故障是指轻微故障,可以使用一段时间后再维修的,主要有:齿轮明显磨损变形;轴承磨损间隙增大;阀体和阀座明显磨损;活塞严重偏磨虹套;十字头与导板磨损间隙明显增大等。
2振动诊断技术的应用步骤
2.1振动诊断技术
机械设备在运行时一定会产生振动信号,正常工作时振动的频域和时域都在一定范围内,特征值具有一定的规律,如果设备存在隐患或者已经出现故障,其振动信号就出现异常,通过监测设备的振动信号,根据波形分析法或者频谱分析法来判断其故障隐患和类型,从而制定出合理的检修方案,这就是振动诊断技术。该技术可以实现对设备的在线监测和实时诊断,是具有综合性、智能性的先进故障诊断技术[5-6]。
2.2诊断步骤
振动诊断技术在钻井泵故障诊断时,如图1所示,一般采取的步骤为:1)确定诊断范围,对钻井泵的各个零部件,特别是液力端和动力端容易出现故障的主要零部件的基本结构、工作原理、连接关系、运行特性、工艺参数等充分掌握;2)选择诊断方案,根据不同的诊断需要,可以制定出不同层次的诊断方案,如简易诊断,主要是采用振动计、振动测量仪等仪器,采用有量纲幅域参数、无量纲幅域参数或者振动趋势等方法,而精密振动诊断,则是采用振动信号分析仪和离线监测与巡检系统,采用时域分析或频域分析的方法;3)安装测量仪器,在确定诊断方案后选用相应测量仪器安装在钻井泵需要监测的零部件上,应确保测量位置的合理性,并检查其是否能正常运行;4)对测量数据进行判断,通常采用标准识别法或者图像识别法对设备的振动状态进行判断,标准识别法主要是将幅域参数、g/SE值、冲击脉冲值等,与绝对标准、相对标准、类比标准等进行对比,图像识别法则是将测量的频谱(或波形)与同一工况下标准模式进行对比;5)作出判断决策,通过对运行参数的识别,对钻井泵的运行状态做出判断,并给出相应的处理意见,如果钻井泵存在的故障属于II类故障,可以进一步监测,使用一段时间后再进行维修;若属于Ⅰ类故障,则需要立即停机修理;6)事后检查验证,振动诊断后还要向具体的故障修理人员了解故障的详细情况,以验证诊断结果是否准确,从而能够不断改进诊断方法,使其更加准确。
3故障诊断实例
因钻井泵工作环境恶劣,齿轮是最重要的、也是最容易出现故障的零部件之一。本节以钻井泵中某齿轮为例,分析了振动诊断技术在其故障诊断中的应用。钻井泵动力端上某齿轮的参数为:电动机额定转速为500r/min,小齿轮齿数为40,大齿轮齿数为150。在其上面安装振动传感器,当电动机转速为180r/min时,测得大齿轮上的频谱如图2(a)所示,对频谱进一步细化得到图2(b)。根据齿轮的运行参数已知,齿轮的啮合频率为(180/60)×40=120Hz,大齿轮低速轴的频率为0.8Hz,但在测试点的频谱图1(a)上却没出现啮合频率的峰值,而是在183Hz处出现最大峰值;观察细化频谱图1(b)发现183Hz两侧有0.8Hz的边频带,而0.8Hz为低速轴的频率。为了查找出现183Hz的原因,将运行转速调至500r/min,发现频谱中仍有183Hz的峰值,这说明183Hz为大齿轮的固有频率,大齿轮因存在严重故障而出现的固有频率。停机检查发现,大齿轮有3个齿顶严重凸起,其他的齿面严重磨损,出现凸凹不平的现象,认为频谱中183Hz峰值是由其引起的。更换大齿轮后,再检测时频谱中异常峰值消失。这则实例说明,故障的实际情况与振动诊断结论具有一致性,振动诊断技术准确性较好。
4结语
关键词:蚕病;诊断与防治技术
中图分类号: S508 文献标识码:A
1 病毒病
1.1 血液型脓病
病症一般表现环节肿胀、体色乳白、爬行不止、皮破流脓、不眠、高节蚕、脓蚕、黑斑蚕的症状。传染途径为食下传染和创伤传染。
1.2 中肠型脓病
病症为群体大小不均、眠起不齐、蚕体瘦小、发育迟缓、胸部多皱、尾部凋萎、腹部肿胀、食桑少或不食桑,粪便为乳白色烂粪。以食下传染为主。
1.3 病毒性软化病
病症与中肠型脓病相似,中肠无明显病变,呈黄褐色略透明,肠内充满黄绿色污水或未消化桑叶食片,粪便为褐色污液。传染途径同中肠型脓病。
1.4 病毒病防治
用有效氯1%漂白粉澄清液进行蚕室消毒;严格分批,防止大小蚕同室饲养;隔离小蚕迟眠蚕,发现病蚕立即淘汰,病死蚕捡入消毒缸;坚持蚕体蚕座消毒,从收蚁起,坚持各龄期的消毒,可用防僵粉、新鲜石灰粉消毒;饲养中细致操作,减少蚕体受伤机会;认真处理好蚕沙,发酵腐熟后作肥料。
2 细菌病
2.1 细菌性败血病
一般在壮蚕期发生多,熟蚕前看见蚕座内散发的腐烂尸体大多为败血病,养蚕中少见。黑胸败血病,病蚕死后不久,胸部背面或腹部1~2环节出现黑褐色尸斑,尸斑很快扩展全身变黑腐烂,流出黑褐色而有臭气的污液;灵菌败血病,病蚕死后不久,尸体稍缩短,有暂时尸僵现象,全身出现淡褐色小圆点状尸斑,以后尸体渐次软化变红褐色,腐烂流出很臭的红水。养蚕中少见。传播途径为创伤传染。
2.2 细菌性中毒病
病蚕症状为蚕儿吃下毒素多时,病蚕头胸部空白肿胀,全身松软麻痹,死后尸体手触有硬块。尸体4~6环节处开始腐烂变黑,扩及全身,发出恶臭。吃下毒素少时,表现突头萎缩症状。传染途径为食下传染。
2.3 细菌性肠胃病
病蚕食欲减退、举动不活泼、蚕体瘦小、生长缓慢、发育不齐等慢性病症,饲养中少见。传染途径为食下传染。
2.4 细菌性传染病的防治
养蚕前将蚕室、蚕具、环境打扫洗刷干净,用含有效氯1%漂白粉、酒或2%石灰水消毒,每间蚕房或100个蚕箔用25~30kg药量均匀喷洒并保持湿润半小时。蚕期保持蚕室、蚕座、贮桑室、蚕具清洁卫生;蚕网除沙,适当稀喂。每箔养蚕450~500头,轻捉轻放;四龄起蚕第3日,五龄起蚕第3日以及熟蚕前用1片氯霉素,兑水0.25~0.5kg冷生水,充分溶解后喷桑叶,在中午添食1次;养蚕中防高温、防饥饿、防叶质过差。桑叶要适熟新鲜,大蚕要通风换气;加强桑园肥培管理及病虫害防治;蚕期不用芽孢细菌农药治虫,凡被细菌农药污染的稻草、麦秸、稻糠等用有效氯0.5%漂白粉的澄清液浸消5min,污染叶、病虫叶用0.3%~0.5%漂白粉澄清液浸消3min,阴干半小时喂蚕;加强桑园治虫。使用残留期短对蚕低毒的农药;蚕室加强通风排湿,蚕座内勤撒新鲜石灰粉和干燥隔离材料。
3 真菌病
3.1 白僵病
病蚕初期无明显症状,随病情发展,食桑减少、行动不活泼、口吐胃液、蚕体出现淡色针尖大黑斑,死后头部伸出,逐渐变硬,全身覆盖菌红,形成白色分生孢子,病程短,小蚕3~4d,大蚕5~6d,主要是接触传染。
3.2 真菌病防治
认真做好蚕室、蚕具、蚕体、蚕座的消毒,用防僵粉消毒,也可用柏亚硫磺熏烟1次;避免蚕室蚕具受湿。蚕室湿度控制在70%左右,抑制白僵病孢子发芽侵染。用鲜石灰、焦糠等吸湿材料排湿;妥善处理病死蚕,病蚕入消毒缸或火烧;防治桑园虫害,防治病原从害虫传入蚕室;传染性蚕病在饲养中防止饲养员、桑叶、野外昆虫等带毒再次感染蚕儿发病。蚕期消毒工作要贯彻始终,一般蚕室门口放新鲜生石灰,防足带菌入室,饲养员不到病区去,给桑前除沙后必须洗手,除沙后蚕室地面用有效氯1%漂白粉或石灰浆拖地;精喂小蚕;保健添食,定期进行药物添食,增加蚕儿体质,提高抗病力,预防蚕病有一定的作用。
4 原虫病(微粒子病)
关键词:电气设备故障;分析诊断;维护检修
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.004
科学技术的发展和人们生活水平的提升是人们电力设备在日常生活和社会生产中的应用更加广泛,与此同时,电气系统的规模也在不断扩大,功能日益完善,结构愈发复杂,故障类型也有所增加,提高了故障检修的难度。电力系统中最为重要和基本的元件就是电气设备。一旦电气设备的运行发生问题,会对整个电力系统产生严重的影响,如停电、电气设备短路或局部损坏等。这些故障不仅会严重的影响人们的正常生活,还会造成严重的经济损失,甚至导致火灾等事故的发生,威胁生命财产安全。因此,进行电气设备故障诊断技术的研究具有重要的现实意义,能够有效的提高电力系统运行的稳定性和安全性,减少由于电气设备故障引起的经济损失和人员伤亡。
1 电气故障的特点
电气故障主要有三个方面的特点,分别是隐形、显性和故障区域性。很多电气设备故障没有明显的外在表现,很难常规检查的过程中被发现,这些故障包括熔丝熔断、绝缘线内部断裂、保护装置调试不当、触头接触不良等。而有些电气故障却有明显的外部特征,可以在常规检查的过程中被及时发现,并采取相应的措施,这些故障包括继电器、接触器过热、冒烟,触头熔断,接头脱落,电气发出异常声音,异常震动等。很多电气设备的元件分布区域很广,如变电器中的很多断路器就安装在进出线的间隔中,当变电站发生故障时,需要对这些区域进行全面的检查才能确定故障发生的确切位置,增加了电气故障检修的难度。
2 变电所电气设备运行中常见故障类型及分析
要做好电气设备故障的检修,找到正确的故障类型和原因是关键。要对电气故障类型作出准确的判断需要有良好的电工学理论知识、对线路的熟悉和掌握为基础。造成设备故障的原因可能有很多,在检修的过程中要抓住最为主要的故障原因。
2.1 运行温升引起的电气故障
引起电气设备故障的一个重要原因是电接触不良,而电接触不良主要是由于电接触部分温升引起的。当电接触部分的温度过高时导体的表面会出现严重的氧化现象,从增加导体的电阻值,造成导体及周围元件温度的进一步升高,严重时甚至可能引发触头的熔焊现象。触头原本是由弹簧压紧的,在温度升高后,弹簧的弹性降低,对触头的压力减小,电接触的稳定性明显下降,从而引发电气接触头电弧灼伤故障。
此外,运行温度过高还会加速有机绝缘材料的老化,降低其绝缘性能,甚至出现绝缘材料被击穿的问题,材料的使用年限显著降低。根据绝缘材料的性能,其受热温度每增加8摄氏度,材料的使用寿命将减少50%。高温对无机绝缘材料也会产生较大的影响,如电磁的击穿能力在高温状态下将得到显著的提升。
高温也是损坏电子元件的重要因素。在高温状态下,半导体集成元件被击穿的概率明显提升。这是由于随着温度的升高,电子元件激活程度相应升高,原本不导电的元件在高温下也会通电。
2.2 电动力引起的电气故障
当电动力过大时,导体可能产生严重的变形,尤其是在几个平行导线中,短路电流会导致导体之间的引力和排斥力显著升高,当这种力的作用超过某一限度后,就会导致导体的变形、接头的松动和破损。电动力还有可能导致开关的误动作。当开关内的电流过大或出现短路现象时,电动力有可能导致开关自动打开,这种误动作可能引起严重的后果,如烧毁触头,引起火灾等。
3 电气设备故障分析的常用方法
3.1 状态分析法
所谓的状态分析法就是根据电气设备发生故障时的状态进行分析检修的方法。电气设备的运行过程可以分为几个阶段,这些阶段也可以成为运行状态,如电动机的运行就可以分为启动、运转、正转、反转、制动、停止等几个过程。在电气设备运行的某些状态下故障的发生频率较高,而在某一状态下元件的运行状态是进行电气设备故障分析的主要依据。
3.2 图形分析法
电气设备都具有相应的设计图,设计图中包括设备的结构、运行原理、功能、装接方式、维修方法等重要的信息。在进行电气设备检修时,这些设计图发挥了重要的作用。电气设备的图纸有很多种类,如原理图、构造图、系统图、位置图等。在进行电气设备的故障诊断时,需要对这些图纸进行综合全面的分析,并掌握图纸之间的关系,如接线图可以转变为电路图、原理图等。
3.3 单元分析法
电气设备是由多个单元组合而成的,每一个单元都有其特定的功能。当电气设备发生故障时,也就相当于其中某个单元的功能丧失了,可以通过这种方式来判断故障发生的具体环节。在进行电气设备的故障分析时应当将设备的功能分为几个具体的单元,这样就能在最短的时间内确定故障发生的范围。
4 结语
上述方法是电气设备故障诊断中的常用方法,在实际诊断过程中,应当根据具体的故障类型和故障原因选择合适的检修方法。在诊断和检修的过程中都应当遵循既有的原则和程序,并不断总结经验,提高诊断检修的能力和水平,提高电气设备故障诊断的效率和质量。
参考文献:
[1]李绍明.浅谈电气设备故障诊断技术[J].建筑界,2013(09):123-125.
【关键字】机车车辆;诊断技术;铁路
前言
在20世纪60年代,美国开始了机车车辆的状态监测与故障分析的研究。由于这一技术良好的经济与社会效益,具有较好的发展前景,机车车辆的诊断技术迅速在世界许多国家和地区都得到了广泛的应用与研究,技术手段与方法不断更新。到了20世界90年代初,这一技术成为了许多学科的重要交叉综合应用领域。
目前,在世界范围内的许多国家的铁路行业都相继引入了机车车辆的状态监测与故障分析的技术,由于其可以对早期的机车故障作于判断,并提出相应的对策,从而减少事故的发生,所以这一技术成为了保证机车运行安全的基本措施。到了上个世纪八十年代,随着计算机科技、信号处理技术与现代测试技术的迅速发展,机车车辆的状态监测与故障分析也得到了巨大的发展。
1 国内外研究现状
在一九六五年,美国的一家公司推出了第一套安装在铁路道旁的红外热轴传感检测装置,通过这一装置可以将轴承温度信号记录下来,并通过专业技术人员根据轴温来辨别机车的运行状况。这一情况是由于北美的铁路的运营状况决定的,其主要以重载为住,并且由于轴承是货车的关键部件,对运行的安全性起着决定性作用。到了八十年代中期,美国很多公司参与研制货车轴承声学与振动的故障监控技术研究,并与早期的红外热轴传感检测装置相结合,可在早期就能发现轴承故障,保证列车的运行的安全。到了二十世纪九十年代中期,美国铁道协会及其所属研究机构运输技术中心开发了新一代轴承道旁声学检测系统,并在北美、南非、澳大利亚铁路安装并得到了广泛的应用。目前这一探测系统的功能又有了进一步的发展。这一系统使机车的运行状态数据的获取实时性更强,从而能更及时的发现并排除机车故障,从而保证运输安全,由于该设备可以缩短检修停车所耗费的时间,所以可以能够提高机车的使用性与利用率,经济效益非常显著。
在二十世纪六十年代日本开通了第一条新干线,率先开始了铁路高速化的进程。日本开展机车、车辆和动车组的故障诊断时间比较早,其目的是为了保证安全与降低机车维修成本。在一九八七年日本铁路改革为民营企业后,为了加强各个铁路公司与铁道综合技术研究所的交流与合作,日本成立了铁道机车、动车诊断技术联系会。并在此基础上与一九九零年成立了机车车辆诊断技术研究会。其发开的200系新干线高速动车组上安装的监控设备,可同时检测八个重要部位的垂直与横向的振动,在有关舒适性指标的判断依据下检测列车运行的状态,从而分析其不良部件,从而实现有效的状态监测与故障分析。
与美国不同,欧洲的铁路主要以旅客运输为主,其高速铁路技术位于世界先进水平。法国、德国、英国等欧洲国家都是高速铁路科技技术发达的国家。这些国家为了提高高速列车的性能、保证其运行的安全,欧洲各个国家都在气高铁中运用了计算机控制技术与状态监测和故障分析技术。
俄罗斯对将机车车辆的状态监测和故障分析技术放在一个相当高的地位,自从二十世纪八十年代起,前苏联的各个高等院校、铁路局等单位均投入了巨大的力量对机车的电气、轴承等很多方面开展了状态监测和故障分析研究工作。而俄罗斯在二十世纪九十年代末开发完成的高速动车组样车,采用了很多新技术,这一高速动车组样车中广泛地使用了计算机技术,这些基于计算机的控制系统能够在各个诊断系统与模块之间用网络进行通信,并将列车的运行信息展示在操纵台的显示器上,从而保证列车的运行安全。
我国自从二十世纪八十年代起,就积极开展了将机车车辆的状态监测和故障分析技术研究工作,在铁道部的推动下,铁道科学研究研究就许多高校合作,进行了广泛的机车何亮诊断技术的研究,并在部分铁路局、机务段的帮助配合下,完成了应用于实验工作,技术上取得了巨大的进步,并却得了显著的经济效益。在二十世纪九十年代中后期以来,我国新研制的一系列高速机车和动车上均安装了具有状态监测和故障分析功能的车载计算机。
从以上研究分析可以看出,以美国、加拿大、澳大利亚等国家以重载运输为主的国家,将研究的重心放在了研制道旁监测诊断技术的设备上。在这些国家中,很多企业与研究机构充分合作,共同研发了功能强大的道旁诊断监控网络系统,从而保障着运输安全。
而欧洲铁路主要是以高速客运为其主要的运营模式,所以主要研制了车载监测诊断监控技术。车载监测诊断监控计算器可以对机车车辆相关部件有其子系统进行监测,其发展的趋势是网络化、信息化,从而实现信息共享和集中的管理。
日本与欧洲相似的是其铁路运营主要是高速客运,但是日本不但开发了车载监测诊断监控装置,还开发了很多机车维修检车的设备,在检修基地中可对机车进行较为完整的检测包括振动、电气等,实际运用中效果很好。
而我国的铁路研究机构与高校以及成功的研制了载监测诊断监控装置与道旁监测诊断设备,并在全铁路范围内获得了应用,这些科研成果保证我国列的提速的平稳安全。
2 故障诊断和安全监测的技术基础
“广义共振与共振解调的设备故障诊断技术”为故障诊断和安全监测的技术基础,这一技术基于传感器技术与信号处理技术来的得到机车运行转台的物理信息,而且通过计算机系统计算、分析与处理检测数据,也就是完成了机车发生的故障的信息与强度分析,从而警告相关人员及时发出警报,告知维修人员进行维护,从而降低事故的发生概率甚至避免事故的发生。从以上陈述可以看出,机车车辆的诊断技术就是用机车车辆运行过程中的各个主要部件的信心进行采集、分析、推理诊断、发出警报,从而提出解决方案的全部过程。
在传统的机车检测与维修中,为了避免由于机车故障引起特大交通事故的现象,很多铁路局均采用定期检测、维修的方法,这种方法相比一上所述的内容,可以看出这一方法比较费时、非礼。而且,现在运行的高铁与动车的故障,有可能是突发性的,而且其引发的后果也是对造成人民群众的的经济健康巨大的所示。所以需要机车故障诊断和安全监测系统及时的报告机车的运行状态,在第一时间内发现问题,制定故障解决方案,从而安排维修计划,从而有效防止故障引起的事故。
实际上振动检测是机械故障领域中较为成熟的技术之一,一般传统的振动检测技术是通过传感器采集被测对象的振动信号,并通过频域与时域分析,最终发现其中的问题从作出分析。但是机车运行的过程中,机车存在各种不同形式的振动,虽然一部分振动比较强烈,但其属于正常的工作情况,并没有不好的影响。而关键部件如轴承等因为故障而产生的振动却没其他背景噪音所覆盖,因此,通过直接的检测是很难提高测量精度的。但是,公众解调技术室在传统振动分析检测的基础上,融合了应力检测技术、声学等技术,从而可以有效的判断常规的振动与故障,并能够敏锐的不捉到微笑的故障冲击,从而采集到故障信号,从而可以分析与诊断,进而发现运行中的机车的问题,以便采取响应的措施。
3 机车车辆诊断技术的技术实施与发展趋势
为了有效的对机车的运行状态与故障信息做出诊断,需要建立机车的车载与地面诊断装置,通过进行共振解调技术,并考虑多个因素与不懂的物理量给出一个综合诊断的故障诊断。这一系统要对机车、走行部的轴承、齿轮等多个机械部件进行实施检测,并避免因车速变化造成信号飘逸,从而提高故障的诊断精度。并针对机车转向架的水平、垂直振动碱性监测,这需要相应的检测系统。还要研制轨道旁的传感器阵列、诊断设备主机、接受系统集成为机车故障诊断系统,对采集的信号及时分析,并将结果发送至相关部门,及时对机车车辆进行检修。
随着机车制造与检测维修技术的快速发展,其传感器系统必将越来越复杂,使用传感器数目越来越多。应采用多传感器技术以及先进的数据融合方法进行综合的分析,从而得到有效合理的诊断结果。
相关监测诊断的设备的功能可以预见肯定会进一步扩展,从而实现机车所有重要部件与相关子系统的随车监测,而这些设施必将小型化、集成化,与地面监测设施组成统一的监测系统。
【关键词】糖尿病 病因 症状 治疗 预防
中图分类号:R587文献标识码:B文章编号:1005-0515(2011)12-431-02
糖尿病是由遗传因素、免疫功能紊乱、微生物感染及其毒素、自由基毒素、精神因素等各种致病因子作用于机体导致胰岛功能减退、胰岛素抵抗等而引发的糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱综合征,临床上以高血糖为主要特点。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约为95%。
1 致病原因
糖尿病是由于胰岛素分泌绝对或相对不足,以及靶组织细胞对胰岛素敏感性降低,从而引起糖、蛋白、脂肪、水和电解质等一系列代谢障碍。但是,近年研究证实,伴有情绪反应的应激可诱发糖尿病的发生,加速糖尿病的进程。Ⅰ型糖尿病多发生于青少年,因胰岛素分泌缺乏,依赖外源性胰岛素补充以维持生命。Ⅱ型糖尿病多见于中、老年人,其胰岛素的分泌量并不低,甚至还偏高,临床表现为机体对胰岛素不够敏感,即胰岛素抵抗。
2 症状
首先患者会有三多一少现象,口渴、多饮、多尿,特别是夜间尿多。出现不能说明原因的体重减轻。突然出现视力障碍,眼前有黑影飞舞或因白内障而出现视物模糊,视力明显下降。身上反复长疖,皮肤发痒并且易出现化脓性感染。年龄较轻即有白内障或视力明显减退的症状。感染上了肺结核且病情发展迅速。四肢对称性的麻木、疼痛或感觉过敏。原因不明的浮肿。Ⅰ型糖尿病早期症状有女性病友外阴出现不明原因的瘙痒。
3 诊断标准
糖尿病的诊断依据是血糖和临床症状。以下诊断标准是1999年得到中华医学会糖尿病学会等认同并建议在中国执行。糖化血红蛋白:小于6.0mmol/l(检查近三个月的血糖变化总体情况)。血糖浓度单位:其一具有典型症状,空腹血糖126mg/dl(7.0 mmol/l)或餐后血糖≥200mg/dl (11.1 mmol/l)。其二没有典型症状,仅空腹血糖126mg/dl(7.0 mmol/l)或餐后血糖200mg/dl (11.1 mmol/l),应再重复一次,仍达以上值者可以确诊为糖尿病。其三没有典型症状,仅空腹血糖126mg/dl(7.0 mmol/l)或餐后血糖200mg/dl (11.1 mmol/l),糖耐量实验2小时血糖200mg/dl(11.1mmol/l)者可以确诊为糖尿病。
4 预防方法
4.1 一级预防
一级预防措施的对象是一般人群,目的是控制各种危险因素,降低糖尿病的发病率,又称为初级预防。一级预防措施包括:
4.1.1 健康教育 糖尿病的人群预防是病因预防,最重要的措施是对公众的健康教育,提高全社会对糖尿病危害的认识,教育对象不仅是糖尿病患者和家属,还着眼于以预防为目的的公共教育,使整个社会提高对糖尿病危害的认识以改变不良的生活方式。
4.1.2 预防和控制肥胖 肥胖是糖尿病的危险因素。肥胖者尤其是高血压肥胖者,减轻体重就能减少糖尿病的发生。肥胖者应严格限制吃高糖和高脂肪的食物,多吃富含纤维素和维生素的蔬菜和水果,防止能量的过分摄取。
4.1.3 加强体育锻炼和体力活动 经常性的参加适当的体育活动可以减轻体重,增强心血管的功能,从而预防糖尿病及其并发症。
4.1.4 提倡膳食平衡 首先要调节饮食,避免能量的过多摄入。可用复杂的碳水化合物取代容易吸收的碳水化合物。膳食纤维有益于控制血糖,改善脂蛋白构成,因此富含纤维素的天然食品如谷类、水果、蔬菜应该首选。其次减少饱和脂肪酸的摄入。血清胆固醇是饱和脂肪酸高水平摄入的标志。有糖尿病阳性家族史且血清胆固醇高的人尤应注意避免饱和脂肪酸的摄入过多。提倡低脂肪高碳水化合物的膳食结构,碳水化合物可占总热量的50%-60%,限制脂肪摄入到总热量的30%以下,其中饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的比例为1:1:1。
4.1.5 戒烟、限酒 烟和酒对血管的损害是很大的,烟草里的尼古丁对心血管和血管都会产生不良影响,长期大量地喝酒则同时损害血管和抑制中枢神经系统。日常生活中,戒烟限酒对健康大有裨益。
4.2 二级预防
二级预防就是针对高危人群的预防。通过定期筛查尽量做到糖尿病的早发现、早诊断和早治疗,预防延缓糖尿病及其并发症的发生和进展。强调糖尿病高危人群的监测和定期筛查,以早发现,早诊断,早治疗。主要措施是在高危人群中筛查糖尿病和糖耐量低减者。糖尿病的筛检不仅要查出隐性糖尿病人、未引起注意的显性糖尿病人,而且要查出IGT(糖耐量低减)者。IGT是正常和糖尿病之间的过渡状态,其转归具有双向性,既可转为糖尿病,又可转为正常。因此,在此阶段采取措施具有重要的公共卫生学意义和临床意义。
4.3 三级预防
是针对病人的预防措施,强调糖尿病的规范的治疗和疾病管理。通过对糖尿病患者进行规范的治疗和管理,预防并发症的发生,提高生命质量。
5 治疗方式
5.1 人体免疫治疗
通过人体免疫特殊物质几丁聚糖控制治疗糖尿病是目前医学界认可的好方法。几丁聚糖被誉之谓“人体环保剂”、“长寿素”,被国际和中国医学界均例为人体必需的“第六生命要素”。现在日本控制“糖尿病”首选为“几丁聚糖”。“几丁聚糖”在应用过程中表现出了至关重要的两个目标:一是血糖值下降。二是改善引起的并发症、并配合逐渐治愈。其途径是通过神经系统的刺激达到组织氧的释放,纠正酸中毒,对受伤的β细胞进行修复。
5.2 饮食定时定量
根据年龄、性别、职业、标准体重估计每日所需总热量。男性比女性每天所需热量要高约5%。而年龄大小不同所需热量也有差异,一般青少年大于中年人,中年人大于老年人,平均每千克体重/日各高5%~10%。而不同体力劳动者每天消耗能量也不同。轻体力劳动者每千克体重每日消耗30~35千卡热量;中等体力劳动者每千克体重每天消耗35~40千卡热量;重体力劳动者每千克体重每天需40千卡以上热量。饮食中糖、脂肪、蛋白质三大营养素的比例,要合理安排和调整。既达到治疗疾病的目的,又要满足人体的生理需要。糖尿病病人饮食中碳水化合物应占总热量的55%~60%;蛋白质摄入量不应超过每日总热量的15%。以每日每千克体重0.8~1.2克为宜。发育期的青少年及孕妇、乳母或特殊职业者及其它合并症的病人可酌加至1.5克左右;每日脂肪摄入总量不能超过总热量的30%,以每日每千克体重0.6~1克为好,如肥胖病人,尤其有血脂过高或有动脉硬化者,脂肪摄入量应视情况进行调整。
5.3 运动治疗
运动疗法是依据患者的功能情况和疾病特点,利用体育锻炼防治疾病、增强机体抵抗力,帮助患者战胜疾病,恢复健康的有效方法。运动给身体带来的好处人人皆知。在糖尿病的治疗中,运动疗法是一个重要组成部分,尤其对于老年患者、肥胖患者更为重要。
5.4 药物治疗
设备检测与故障诊断技术现状
罗洪辉
(陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西 西安 710077)
摘要:随着科学技术的发展,设备越来越复杂,自动化水平越来越高,设备在现代工业生产中的作用和影响越来越大,机器运行中发生的任何故障或失效不仅会造成重大的经济损失,甚至可能导致人员伤亡。通过对设备工况进行检测,对故障发展趋势进行早期诊断,在现代工业生产中起着重要的作用。开展设备故障检测与诊断技术的研究具有重要的现实意义。
关键词:设备,故障,检测,预防,维修方法
本文从设备检测诊断的基本方法、内容和技术手段等多方面对我国机械设备检测和诊断技术的现状进行综述,并在此基础上提出了该技术今后的发展趋势。企业要实现设备管理现代化,应当积极推行先进的设备管理方法和采取以设备状态监测为基础的设备维修技术。
一、设备检测的一般常用方法概述
设备检测一般是指采用各类检测仪器对设备各项指标进行检测,以达到保障安全使用的目的。根据相关技术人员的经验,设备检测尤其是特种设备的检测需要符合国家、地方及行业协会的相关规定。设备检测常用的方法是无损检测,无损检测就是利用声、光、磁和电等,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。与破坏性检测相比,无损检测不会损害被检对象的使用性能,因此,无损检测又称为非破坏性检测。无损检测分为常规检测技术和非常规检测技术。常规检测技术有:超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检验、涡流检测。非常规无损检测技术有:声发射、 红外检测、激光全息检测等。二、下面对以上所说的检测技术做一下简要的介绍。 1、超声检测 超声检测的基本原理是:利用超声波在界面(声阻抗不同的两种介质的结合面)处的反射和折射以及超声波在介质中传播过程中的衰减,由发射探头向被检件发射超声波,由接收探头接收从界面(缺陷或本底)处反射回来超声波(反射法)或透过被检件后的透射波(透射法),以此检测备件部件是否存在缺陷,并对缺陷进行定位、定性与定量。2、射线检测射线检测的基本原理是:利用射线(X 射线、γ射线和中子射线)在介质中传播时的衰减特性,当将强度均匀的射线从被检件的一面注入其中时,由于缺陷与被检件基体材料对射线的衰减特性不同,透过被检件后的射线强度将会不均匀,用胶片照相、荧光屏直接观测等方法在其对面检测透过被检件后的射线强度,即可判断被检件表面或内部是否存在缺陷(异质点)。3、磁粉检测 磁粉检测的基本原理是:由于缺陷与基体材料的磁特性(磁阻)不同,穿过基体的磁力线在缺陷处将产生弯曲并可能逸出基体表面,形成漏磁场。若缺陷漏磁场的强度足以吸附磁性颗粒,则将在缺陷对应处形成尺寸比缺陷本身更大、对比 度也更高的磁痕,从而指示缺陷的存在。4、红外检测红外检测的基本原理是:用红外点温仪、红外热像仪等设备,测取目标物体表面的红外辐射能,并将其转变为直观形象的温度场,通过观察该温度场的均匀 与否,来推断目标物体表面或内部是否有缺陷。三、设备故障诊断技术的概述设备故障诊断是指设备在运行中或在基本不拆卸的情况下,通过各种手段,掌握设备运行状态,判定产生故障的部位和原因,并预测设备未来的状态,从而找出对策的一门技术。 设备故障诊断的任务是监视设备的状态,判断其是否正常;预测和诊断设备的故障并消除故障;指导设备的管理和维修。
1、设备故障诊断的内容包括状态监测、分析诊断和故障预测三个方面。其具体实施过程为信息采集、信号处理、状态识别、诊断决策。
2、设备故障信息的获取方法包括直接观测法、参数测定法、磨损残渣测定法及设备性能指标的测定。
3、设备故障的检测方法包括振动和噪声的故障检测、材料裂纹及缺陷损伤的故障检测、设备零部件材料的磨损及腐蚀故障检测及工艺参数变化引起的故障检测。
4、设备故障的评定标准常用的有三种判断标准,即绝对判断标准、相对判断标准以及类比判断标准。可用平均法制定相对判断标准。
5、从某种意义上讲,设备振动诊断的过程,就是从信号中提取周期成分的过程。组成周期成分的简谐振动可用位移、速度和加速度三个参量来表征,每个参量有三个基本要素:即频率、振幅和初相位。
6、试验数据处理的目的就是去伪存真、去粗取精、由表及里、由此及彼的加工过程,提高信噪比,找出客观事物本身的内在规律和客观事物之间的相互关系。
7、振动信号频率分析的数学基础是傅里叶变换;在工程实践中,运用快速傅里叶变换的原理制成频谱仪,这是故障诊断的有力工具
四、设备故障诊断技术的分类,有三种分类方法:
(一)按照诊断的目的、要求和条件分类,分为功能诊断和运行诊断、定期诊断和连续监测、直接诊断和间接诊断、在线诊断和离线诊断、常规诊断和特殊诊断、简易诊断和精密诊断等等。
1、功能诊断和运行诊断。功能诊断主要是针对新安装的设备或刚刚维修过的设备,而运行诊断更多是起到状态监测的功能。
2、直接诊断是直接根据关键零部件的状态信息来确定其所处的状态,例如轴承间隙、齿面磨损.直接诊断迅速可靠,但往往受到机械结构和工作条件的限制而无法实现。
3、间接诊断是通过设备运行中的二次效应参数来间接判断关键零部件的状态变化。由于多数二次效应参数属于综合信息,因此在间接诊断中出现伪警或漏检的可能性会增加。
4、在线诊断和离线诊断。
在线是指对现场正在运行设备的自动实时监测;而离线监测是利用磁带记录仪等将现场的状态信号记录后,带回实验室后再结合诊断对象的历史档案进行进一步的分析诊断或通过网络进行的诊断。
5、常规诊断和特殊诊断。
常规诊断是在设备正常服役条件下进行的诊断,大多数诊断属于这一类型诊断。但在个别情况下,需要创造特殊的服役条件来采集信号,例如,动力机组的起动和停机过程要通过转子的扭振和弯曲振动的几个临界转速采集起动和停机过程中的振动信号,停车对诊断其故障是必须的,所要求的振动信号在常规诊断中是采集不到的,因而需要采用特殊诊断。
6、简易诊断和精密诊断。
简易诊断一般由现场作业人员进行。凭着听、摸、看、闻来检查。也可通过便携式简单诊断仪器,如测振仪、声级计、工业内窥镜、红外测温仪等对设备进行人工监测,根据设定的标准或凭人的经验确定设备是否处于正常状态。
精密诊断一般要由专业人员来实施。采用先进的传感器采集现场信号,然后采用精密诊断仪器和各种先进分析手段(包括计算机辅助方法、人工智能技术等)进行综合分析,确定故障类型、程度、部位和产生故障的原因,了解故障的发展趋势。
(二)按诊断的物理参数分类
振动、声学、温度、污染、无损诊断、压力诊断等等,都是按物理参数分类。
(三)按照按诊断的直接对象分类
各种不同的对象,诊断方法、诊断的技术、诊断的设备都有很大区别,按照机械零件、液压系统、旋转机械、往复机械、工程结构等等来进行区分。
综上所述,设备的检测和故障诊断技术,可以迅速、连续地反映设备的运行状态,预示运行设备存在的潜伏性故障并提出处理措施,是保障设备安全经济运行的有力措施,应大力推广。然而,设备的检测与故障诊断技术毕竟为新兴的多学科高新技术,其发展和实施还存在许多困难,距离替代预防性定期检修还有较长历程。所以,既要积极开发、推广这一技术,也要客观对待,避免盲从,不断总结经验并完善系统。
参考文献
[1]李国华,吴淼. 《现代无损检测与评价》. 化学工业出版社.
一、叶龄诊断技术宗旨及思路
在水稻生长的每个阶段,特别是在直接决定产量构成要素的阶段有目的地实施调控,以利于塑造和保持抽穗至成熟期各项指标全面优化的高产、优质群体。根据叶片与其他各部器官同伸、同步和相关的原理,应用水稻主茎叶片与器官(根、茎、叶、蘖、穗等)的同伸规律,来诊断和确定水稻的生育时期及其相应的高产栽培“促”、“控”措施。叶龄诊断技术途径是“控叶扩库”,在技术上控制茎、叶的无效和低效生长,以利在适宜叶面积的基础上,提高“库”强度和“源”强度。具体讲是在满足适宜穗数的目标下,通过提高茎蘖成穗率,主攻穗部质量来实现。这是一项利于全面提高光合质量最直接、易诊断掌握的综合性指标一这是因为,在达到适宜穗数的目标上,要提高成穗率,促进大穗,也就意味着在促进早发、完成穗数的同时,有效地控制群体的最高茎蘖数,并控制无效分蘖的发生,为后期的栽培目标的实现创造条件。
二、水稻叶龄诊断做法
叶龄又称“主秆出叶期”,叶龄跟踪就是对主秆出叶情况进行调查。叶龄跟踪要在插秧后立即进行,即4叶期开始调查。在育苗期第1完全叶能够看清的时期开始记载叶龄。
1、调查点确定
选择主栽品种有代表性的地号,在池埂边向里数第三行上,选择穴数均匀、穴株数相近似的10穴为调查对象,并在两边插上小红旗,调查的主茎叶片全部用红色油漆或记号笔等做好标记。从5月25日开始调查点,每5天调查一次,如5月30日、6月5日等,直至水稻齐穗。
2、叶龄跟踪苗选择
在调查对象的10穴里,每穴选有代表性的一株苗质好、叶片健全的秧苗,在主茎叶片上进行叶龄调查标记。
3、标记方法
标记点的叶龄必须准确,叶龄全部点在单数叶上,起始叶从3叶开始,跟踪到齐穗期。用红油漆或记号笔分别在第3叶中间点一个点,第5叶中间点二个点,第7叶中间点三个点或写上3、5、7等叶龄号,依此类推,确保叶龄跟踪的准确性。
4、叶龄观察方法
前出叶与现出叶的叶耳伸长到一定位置时,现出叶属于未定型(满)叶。现出叶的叶耳在前出叶的叶耳以下时为“一”,在前出叶叶耳以上时为“+”,这种情况用的叶龄期以小数点表示,正确的叶龄以调查全部主茎叶龄的平均数为准。
5、株高测定
用手抓住一穴稻株向上捋,由地面量至第二高度叶尖(穗尖)为该穴平均株高,逐穴测定,计算出平均值,做好记录。
6、叶龄值计算
以N叶露尖到叶枕露出的全过程为一个叶龄出生过程,并计算叶龄,首先,估算N叶的长度,以N叶下叶的长度加5厘米为N叶的长度,然后测量N叶实际抽出的长度,再除以估算的N叶的长度,做为N叶长度的比例。例如,计算5叶抽出过程的叶龄,首先估算5叶的长度,如4叶的定型长度为11厘米,则5叶的估算长度11+5=16厘米,如5叶已抽出2厘米,则2÷16=0.12,约等于0.1,即5叶已抽出0.1个叶龄,此时调查的叶龄为4.1个叶龄值,并做好记录,如此计算到倒数第3叶均按此法。倒2叶及剑叶按前一叶的定长减5厘米为估算值,实际伸出长度除以估算值,求出当前叶龄值。
三、水稻叶龄诊断的保障措施
1、加强领导、层层推进
农场农业部门组建水稻叶龄诊断小组,由农业科副科长任组长、每个管理区一名副主任为组员。按时召开田间叶龄诊断现场定标会,每个管理区设立两处水稻叶龄跟踪标记点。5月25日起,组员按时上报水稻叶龄。
2、加强培训、提高认识
农场在1月份对全体农业技术人员进行室内培训;6月份在一区召开叶龄标记现场会,并及时通过广播电视、网络等媒体积极宣传按照水稻节叶龄进行水分管理的优势及操作要点,极大的提高种植户的对该技术认识,确保各项技术措施落实到田间地头。
3、加强规范、统一标准
农业部门统一制作水稻叶龄标牌20个,均匀分布在九个管理区、园区。各单位按照统一格式、每五天调查填写一次,农业部门随时检查,确保叶龄标记工作顺利开展。
4、加强落实、严格考核
为保证该技术落实到位,把水稻叶龄跟踪上报作为考核管理区农业标准化的重要指标之一。
四、存在问题及明年工作打算
水稻叶龄诊断技术以11叶熟期品种为载体,在“三化”栽培技术和优质米生产技术的基础上,结合垦区“三化一管”生产模式的应用,全面推广“叶龄诊断栽培技术”,逐级增加在寒地水稻生产中的技术含量,有利于水稻栽培的可持续发展。
通过叶龄诊断技术了解水稻发育进程,种植户及时施肥、灌溉、植保等调控,为水稻高产打好了一定基础。但在实施过程中部分人员操作不规范、叶龄标记不准确,还有部分种植户不根据叶龄进行农事作业,在一定程度上限制了该技术的发挥。
1、加强培训的力度。室内培训与田间培训相结合,冬季理论培训、夏季田间定标和秋季产量比武相结合。
关键词:设备;故障诊断;检测;
中图分类号:TP206+.3文献标识码:B 文章编号:1009-9166(2010)017(C)-0182-01
引言:设备与系统的状态检测及故障诊断的研究和应用,开始于60年代航天和核工业部门的机械设备与系统的故障预防,以后推广到其他工业的生产和开发技术中。随着计算机和电子技术的迅速发展,也促进了矿山工业生产技术的现代化,生产装备不断向着大型化、高速化、连续化和自动化方向。
矿山机械设备的突发性故障率高、停机损失大、维修费用高、维修周期长等问题,成为困扰企业的突出问题。如何应用现代故障诊断技术建立设备故障预警制度,是摆在企业面前的一个主要课题。下面笔者结合自身工作经历,进行具体的阐述,以供同行探讨。
一、故障产生原因
矿山设备的种类繁多,包括运输设备、输送设备、钻探设备等,绝大部分设备工作环境较为恶劣。设备故障率较高。设备故障发生的原因是多方面的,主要有以下几种类型。
1、配合关系发生变化造成机械零件的损坏。当机械发生某种故障后,从故障部位进行外部观察,我们会发现,故障的形成主要是由于零件本身的损伤以及零件之间原有配合关系发生了变化。零件的损伤是指零件的现有尺寸、形态偏离了原始设计性能,这种偏离表示机械在使用过程中,各种因素对零件发生作用的结果。常见的零件损伤是由于意外损伤和老化损伤造成的。
2、设备超负荷运转。每台设备都有一个设计输出参数极限,如果设备的实际输出参数超出其设计输出极限时,机械的正常状态将遭到破坏形成故障。产生设备超负荷运转而引起故障时,就需要采取调整技术参数,提高设备承载能力,并对故障设备采取修复措施。
3、机械工作能力的损耗。机械工作能力的损耗是随着时间的推移,在机械内、外因影响下,机械综和能力的损耗。主要有以下原因:一是机件配合间隙增大,刚性下降;二是部件磨损和老化;三是摩擦系数增大,负荷增加以及磨损等原因造成发热量增大;四是机械的主要联接副和部件发生磨损、扭曲变形等。
二、通过现代技术手段进行设备故障诊断
1、振动检测技术。振动检测系统可通过对机械振动信号的拾取、放大,显示振动的峰值,以了解机械的振动状态。主要设备有测振用传感器、放大器等。
2、音响检测技术。现代音响检测技术是通过对声波的声速、波长、周期、频率及声压的测量、监测和判断设备的声波变化,对设备故障实施诊断。主要设备为噪声测量仪。
3、目视―光学测量技术。对外露结构可采用放大镜与显微镜进行检测,以观察零件表面上反差较强的大尺寸缺陷。对于封闭结构内部零件可采用工业用内窥镜进行观察、检测,如对发动机的汽缸壁及汽缸盖、气门的检测。
4、射线探伤检测。射线探伤有X射线γ射线和中子射线等探测方法。该方法对于探测设备内部立体缺陷具有重要意义。缺点是当裂纹面与射线近于垂直时则难于探测出来。对微小裂纹的探测灵敏度较低。目前在矿山使用较普遍的射线探测方法有照相法、电离检测法、荧光屏观察法等。比较先进的方法还有计算机层析照相等。
5、超声波探伤检测。超声波探伤是利用超声波射入被检物,由被检物内部缺陷处反射回来的伤波来判断缺陷的存在、位置、性质及大小。缺点是检测时有一定的近场盲区,检测结果不能记录。超声波检测是用探伤仪进行的。
6、磁粉探伤检测。磁粉探伤检测法根据探测磁场中磁迹痕迹,判断缺陷的实际形态。适用于各种形态的钢铁机件,快速发现裂纹、气孔、夹杂等事故隐患。
7、温度诊断技术。通过机械设备温度变化,可以查找机件缺陷和诊断各种由热应力引起的故障。温度诊断是以温度、温差、温度场、热象等热学参数为检测对象。检测仪器主要有温度计、热电偶等。
8、油液污染度检测。在各种油箱、油缸、管路中,固体颗粒状污染物是造成机件磨损、刮伤、卡死、堵塞的主要原因。椐统计,70%以上的液压设备故障是由于固体颗粒物污染造成的。所以,油液污染物的测定是预防机件破坏的有效途径。目前常用的测定方法有称重法、计数法、光测法、电测法和淤积法等。
9、气体污染监测技术。在机械设备的故障形成过程中或故障形成后产生的气体污染是故障判断的来源之一。通过对这类气体的监测,可及时发现和避免设备的故障发生。气体污染监测主要用于电气故障、发动机故障及空压机故障的监测,主要仪器有气体红外分析仪和气相色谱仪等。
结束语:目前我国故障诊断技术已经实现了信号处理的时频域分析,使信号处理技术登上了新的台阶。分形几何,在信号处理中显示了其特殊的功能。还有人工神经网络理论等,都开拓了新的故障诊断系统。
关键词:燃气管网;泄漏;分析;诊断
中图分类号:C35 文献标识码: A
1. 燃气管网泄漏分析
1.1管网的结构分类
管网的结构可分为环状和枝装两种类型。第一,环状管网也称为环形管网,是封闭成环的一类管道组成,燃气分配主管形成没有端点的回路,任一节点都可双向或者多向的供气。这一结构类型的供气具有全面的保障,近点用户对远点用户供气的影响力大大降低,任何管道暂停作业后都不会导致大面积停止供气。分配管道所构成的回路带来二路供气,有利于企业的发展和安全生产,可灵活调节。当然,环状管管网线的消耗比较长,投资成本较高的缺点也不可忽视。第二,枝状管网亦称作树枝型的管网,结构较为简单,单条分配主管如同树干的分枝,依据用户的具置分别对用户的主管给予接通。燃气管道和各个气源各个用户直接连接,因此管段计算流量可确定,可根据流量对管段压降进行计算,进行管径的确认。
1.2泄漏类型
城镇燃气行业的快速推进在提升国民的经济水准、推动社会发展上有着重要作用,但大量的燃气管网埋设带来的是日益密集而复杂的地下管网布局,安全隐患较大,近些年因燃气管网泄露带来的中毒、停电、爆炸等等事故,引起社会的广泛关注。燃气泄露事故频频发生,预示我国的城镇燃气安全问题亟待解决。从以往的泄漏事故来看,造成事故的主要原因在于施工过程密封和连接不严,管道被腐蚀或老化,自然灾害和管基不均匀的沉降。管道施工过程因施工质量不符合相关规定,可能造成管道的泄漏。管网施工阶段的操作中,焊缝、法兰连接不严密等造成的泄漏事故影响较小,但也给管网的安全、高效运行带来隐患。管道敷设域土地的表层,在长期遭受土壤或水分侵蚀的情况下,容易形成管道外壁的穿孔腐蚀;管道材质自身的使用寿命有限,运行一段时间后可能出现老化现象,带来泄漏。若没有准确地对施工地带的地下管线分布进行事先了解,粗暴的施工极易带来管线被挖断的后果而形成泄漏;埋管位置超负荷承重,如超载车辆行驶也容易造成管段变形直到泄漏。管基不均匀的沉降带来管道扭曲变形,变形后易断裂而产生泄漏;地震等自然灾害导致的管道断裂也会引发泄露,这类泄漏事故较大。
1.3燃气泄漏的特征
和石油管道或排水的泄漏不同,燃气管道泄漏较为隐秘,泄漏所产生的压力波存在检测困难,尤其是小型的事故。燃气管网泄漏带来的潜在危险远高于石油管道泄漏等事故,燃气管网泄漏点附近的空气所含的燃气浓度一旦达到相应的数值,造成爆炸的可能性极大。燃气管道泄漏事故发生之后,由于当地环境、燃气的成分和密度等因素影响,燃气气体的流动方向呈现出差异化。例如,液化的石油气体发生泄漏事故之后,气体一般流向低洼地段或者滞留在某一区域;天然气的管道泄漏事故发生后,气体呈现向上流动的趋势。此外,环境或者成分不同时,燃气从泄漏区域达到地面的时间也不同。一般而言,泄漏事故发生于深地1米的燃气管线,燃气渗透到达地面的时间在5小时左右。
2. 燃气管网泄漏的诊断
2.1泄漏的监测方法概析
国外管网泄露的检测研究起步于上世纪70年代末,经过10年左右的发展进入商品阶段,泄漏检测方法在上世纪90年代趋向成熟,诸如英国的壳牌公司等对泄漏检测系统进行开发并投入到实质工程当中。我国的燃气管网泄漏的检测研究起步于上世纪80年代,早期使用的泄漏监测主要方法包括声波法、直接观察法等等,这些方法共同的不足在于无法有效及时发现泄漏事故。在人工智能学、计算机技术、自动控制理论等学科逐步发展的情况下,依托于计算机软件的泄漏监测方法逐步取代原本的硬件法,主要包含负压力波法、质量平衡法、模型法、压力分布图法等等。在实际操作过程中,可采取定期监测和自动监测的方式进行泄漏的监测。定期监测通过人工定期进行的排水器检查、管线巡查、红外线机载测等方法判定泄漏事故是否存在。但是,这些方法存在使用效率不高,使用过程大量消耗人力、物力及财力的缺陷,和管网的自动化监控发展趋势不相符。依托于计算机软件模拟技术,使用事先编制的模拟软件进行精准运算,摆脱了手工计算的不足,运算时间大大缩短;运算结果的高精度特点确保管网体系的监控数据,带来管网系统安全运行系数的提高。例如,模型法、负压力波法、SCADA系统法等实时的监测系统,能够对泄漏施行实时的监测,效率高,是泄漏监测发展的趋势。以SCADA系统为例,可对任何时间段的监测区域数据进行采集,依据上一时段采集的数据,管网的在线仿真系统可对当前各个节点运行数据进行模拟,进行当前时段监测区域模拟数据和采集数据的对比,可对管网是否存在泄漏事故进行判断。
2.2 SCADA管网泄漏监测系统分析
SCADA系统即为监视控制和数据采集的系统,是以监督作为基础的计算机控制系统,实施现场运行设备的监测与控制以实现优化调度和生产过程自动化控制。根据经验法,SCADA系统的监测点多分布于大用户节点位置,监测点数量无法满足泄漏监测和诊断的需求。监测点设置越多,管网的诊断结果则越是精确,但监测点的设置增加意味着投资成本增加,也相应地增加数据的存储与处理的工作量。综上,在确保管网处于实时有效监控的前提下,确认监测点位置、选择最少的监测点成为研究重点。由于管网监测的布置目的在于,一旦发生泄漏事故,可通过监测点数据实施分析和诊断,因此采取灵敏度法寻找压力变化的敏感点,一旦发生泄漏事故则通过敏感点进行压力变化的监测。假设某城镇的燃气管网具备n根管段和m个节点,任意一根管段发生5%的泄漏,管网当中各节点的压力值都将发生变化;对每一根管段发生5%的泄漏时各个节点的压力值进行模拟,可计算获得各个节点影响系数,从而构成m行n列的影响系数矩阵,矩阵各个元素的取值范围在0到1期间(不包含0,包含1),值越高则说明影响程度越大。以山东建筑大学的燃气教研室所开发的在线模拟软件,在燃气管网故障运行模拟中,首先运用软件对正常运作的城镇燃气管网各个节点压力值进行模拟,其次对每一根管段发生5%的泄漏之时各个节点压力值进行分布模拟。从而将第一步骤获得的压力值和第二步骤获得的压力值相减,获得监测点的优化布置基础数值。此外,从矩阵获取影响系数的矩阵,对影响系数进行处理获取各个节点监测管段号。
2.3管网在线仿真分析
管网在线仿真分析是对SCADA系统所采集的实时数值进行在线模拟,通过节点流量的计算和节点参数的模拟原理进行操作。节点流量的计算方法可选择区域划分、比流量法,燃气管网的用气负荷和用气分布不均,这两类计算方法所产生的误差比较大。因节点流量的计算精确度对在仿真模拟结果产生巨大影响,降低误差应实时调整计算方法,可根据实际情况选择SCADA系统监测点的流量计算、节点的流量修正等方法进行操作。对于节点参数的模拟,是在获得各个用户节点实时的浏览数据之后,根据管网结果的数据,运用水力计算的原理进行操作。通过整理气体管段的稳态方程,获得管段的压降公式,后建立节点的流量平衡方程和环能量方程,选择节点法对各方程进行求解。进行管段流速预设,计算出每一根管段初流量;计算出关键的矩阵和导纳矩阵,通过公式求解各个节点的压力,再次通过公式方程组进行管段流量的计算;进行初流量和管段流量所相差的绝对值计算,如果满足精确度则输出结果;若不满足精确度则对管段流量进行修正并返回计算,直至管段流量差和计算精确度相符。
2.4泄漏报警
获取当前时段监测点的压力值数据,计算实时的数据和模拟数据之间的差值,计算监测点压力值在当前时段和前一天同时段之间的数值差异,当两项差值皆高于所设定的阈值且当前时段监测点的压力值数据低于上一时段压力值的数值,则发出泄漏报警。泄漏报警的关键在于设置恰当合理的阈值,不可太大或太小。阈值设置太大会导致故障漏报,设置太小则导致误报警。设定阈值过程需要进行各类因素的综合考量,其中作主要考虑的是管网的在线仿真系统之模拟误差。例如,这一误差在5%之内的,可将阈值设定在5%。因管网的在线仿真系统的精度限制,管网泄漏检测系统只能对管段的断裂等大型泄漏事故进行监测。
3.小结
城镇燃气管网多分布于建筑集中、人口密集的区域,泄漏事故一旦发展,极易引发爆炸、火灾、中毒等事故,给国家的财产造成损失,带来人员伤亡和环境破坏等等严重后果。由此,应充分了解致使燃气管网发生泄漏事故的要素,对泄漏事故进行计算机软件模拟,对结果实施分析和讨论,确保燃气管网泄漏得到有效的预防和控制。燃气管网系统繁杂,多数是同时含有枝状管网与环状管网的复杂分布。与国外相比较,我国燃气行业起步较晚,燃气管网泄漏研究处于较为落后的阶段。预测和分析管网系统泄漏可能产生的危害,采取及时控制的方式避免事故的发生或蔓延,有助于将泄漏事故所产生的危害降到最低。本文提出实施SCADA系统与管网的在线仿真系统相结合的方式进行泄漏检测的办法,对SCADA系统所采集的数据以及在线仿真系统所模拟的数据进行比较,可及时发现诸如管段断裂等等大型的泄漏事故;通过监测系统泄漏报警的阈值设置,解决系统的漏报和误报问题。此外,对于SCADA系统的监测点数量无法满足诊断精确度和泄漏监测需求的问题,提出灵敏度法进行监测点的增设,提升SCADA系统监测的科学性和准确度。
参考文献:
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