水工機械設(shè)備運行安全性的評估

馬 凌

(遼寧省農(nóng)村水利建設(shè)管理局，沈陽110003)

水工機械設(shè)備運行安全性的評估

馬 凌

(遼寧省農(nóng)村水利建設(shè)管理局，沈陽110003)

閘門、啟閉機、壓力鋼管等水工金屬結(jié)構(gòu)，在水工建筑物中占有舉足輕重的位置，它們的失事往往給國計民生造成極其平重的后果。文章根據(jù)水工機械設(shè)備的運行特點，通過管理方式、保障體系的約束，以及必要的檢測手段、儀器和方法對設(shè)備運行的安全性進行評估，進而保證水工機械設(shè)備正常運轉(zhuǎn)和在無事故中運行。

機械設(shè)備;安全性;檢測;評估

1 概述

水工金屬結(jié)構(gòu)(簡稱機械設(shè)備)，包括:閘門、攔污柵、啟閉機、閥門、升船機、壓力鋼管等。在水利樞紐的運行中，機械設(shè)備的主要功能有:根據(jù)需要調(diào)節(jié)水庫水位;清除引水建筑物、電站進口水中的的懸浮、漂浮污物，排冰凌;沖出建筑物附近淤積的泥沙;發(fā)生事故截斷輸水道;為檢查和檢修需要，排空水工建筑物水下部分;在通航建筑物(船閘、升船機)的閘室中，通過控制航道水位實現(xiàn)過船。因此，在保證通航建筑物及其他水工建筑物正常運轉(zhuǎn)和無事故運行中，水工機械設(shè)備發(fā)揮著重要的作用［1］。

安全性是指機械設(shè)備在規(guī)定時間內(nèi)保持其全部設(shè)計參數(shù)的性能。這些參數(shù)反應(yīng)了在給定的設(shè)計規(guī)范以及在使用、技術(shù)維護、修理、貯運等條件下所要求的功能和性能。安全性包括無故障率、耐久性、可維修性和可保全性指標。

2 機械設(shè)備運行的安全性保障體系

預(yù)防機械設(shè)備故障的保障系統(tǒng)包括:

1)能準確判明機械設(shè)備部件的實際狀態(tài)和運行能力。

2)研究和實施保持設(shè)備部件運行能力的措施。

3)編制和實行設(shè)備運行和維護的文件、規(guī)程。

4)在設(shè)備運行管理的企業(yè)內(nèi)就預(yù)防措施的實施實行監(jiān)督［2］。

機械設(shè)備狀態(tài)和運行能力可以通過肉眼觀察、專用器具探查和試驗進行評價。肉眼觀察(技術(shù)檢查)機械設(shè)備部件的目的在于:檢查其狀態(tài)，準確確定檢修的工作量、制定改善設(shè)備運行及維護的措施方案。另外，借助于技術(shù)檢查，也可以間接評價、判斷設(shè)備的運行能力。

有設(shè)備的運行管理人員進行的技術(shù)檢查分為全面的和部分的。全面檢查1 a之內(nèi)≥2次(泄洪前和過冬前的設(shè)備準備)。局部檢查根據(jù)需要進行，目的在于準確的了解設(shè)備個別部件的可靠狀態(tài)［3］。

專用器具的檢查一般在下列情況下采用，設(shè)備經(jīng)過長期運行后，肉眼評價其狀態(tài)和工作能力有困難;或者為了弄清產(chǎn)生運行困難的原因，準確的了解在保障(或提高)機械設(shè)備可靠性方面的措施辦法和工作量。

應(yīng)將器具的探查與原型研究區(qū)別開，后者一般只對新型或獨一無二的大參數(shù)設(shè)備進行，目的在于準確了解其運行特性。運行中產(chǎn)生嚴重困難時也進行原型研究。原型研究不同于器具探查，它的目的較窄，但研究較深，一般由專門的組織采用較精密而復(fù)雜的儀器完成。

結(jié)合專用器具檢查的設(shè)備試驗是評價設(shè)備實際狀態(tài)和工作能力的最有效方法，并可以預(yù)測它們隨時間的變化規(guī)律。在確定了設(shè)備的實際狀態(tài)和工作能力后，要仔細研究和實施有計劃的預(yù)防性檢修措施。正常的技術(shù)維護和日常小修是為了讓設(shè)備的狀態(tài)和工作能力保持在額定的指標上。為了使設(shè)備降低了的運行指標恢復(fù)到原額定指標要進行大修，甚至是設(shè)備改造或更新設(shè)備。

機械設(shè)備的技術(shù)維護一般安排在水工建筑物準備泄洪前或結(jié)合水電站機組技術(shù)檢修的時候進行。其技術(shù)維護包括:向相對運動部件和固定支承件上注入潤滑油，調(diào)整這些部件，清除設(shè)備部件上的油污，銹跡，補注或更換工作液體，涂刷金屬結(jié)構(gòu)件，更換部分磨損較快的零件等等。

日常檢修，除了技術(shù)維護方面的工作外，還可包含金屬結(jié)構(gòu)局部的涂刷、更換或檢修被損壞或磨損的次要部件。

大修包括:全面涂刷金屬結(jié)構(gòu)，更換被磨損的零件(水封、滑動軸承襯墊、鋼絲繩、制動摩擦片等)，加固或更換損壞了的部件。

上述的所有預(yù)防措施僅是對水工建筑物和機械設(shè)備安全監(jiān)督體系的一個最終環(huán)節(jié)。還應(yīng)對這些設(shè)備進行定期檢查，由運行管理單位和工程設(shè)計單位參加，必要時還應(yīng)包括科研單位代表組成專門的小組每隔一定時間進行一次。

3 機械設(shè)備檢測的手段和方法

在評估機械設(shè)備狀態(tài)和工作能力的諸階段都要利用檢測技術(shù)手段，外觀檢測利用最簡單的設(shè)備，如測量放大鏡、焊縫敲擊錘、塞尺量規(guī)等。在用器具探查時要利用較復(fù)雜的設(shè)備和儀器，例如，超聲波探傷儀，X射線檢測儀和測厚儀等。

在檢測過程中要確定防腐涂層的狀態(tài)及其損耗百分率。對于工作在淡水中的金屬結(jié)構(gòu)，其涂層厚度≥150～200μm。對于工作在大氣中的金屬結(jié)構(gòu)，其涂層厚度≥80～100 μm。金屬涂層厚度和結(jié)合性能的檢查根據(jù)國家標準GB9794《熱噴涂鋅及鋅合金涂層試驗方法》與GB9796《熱噴涂鋁及鋁合金涂層試驗方法》用格柵切口法進行評價。

在檢測金屬結(jié)構(gòu)時要確定損壞的種類和性質(zhì):腐蝕、氣蝕、磨蝕。當金屬結(jié)構(gòu)部件上發(fā)現(xiàn)凹陷及其他局部變形時，要測量其深度。

著色檢驗法是一種改善了的煤油試驗，是基于液體能滲入裂縫的特性，可用吸收性涂料將裂縫中的著色成分吸附到工件表面。著色成分涂在干凈的金屬表面上，然后用水洗，再涂以顯現(xiàn)成分。著色檢驗可以發(fā)現(xiàn)張開度為0.05 mm左右的貫通及不貫通裂縫。

熒光法也是基于裂縫的毛細管性質(zhì)，但深入液體中加入的是熒光粉，與著色技術(shù)相同，在涂上吸附成分后，用紫外線光照射處理過的表面，迫使熒光粉發(fā)光，現(xiàn)出張開度為0.01 mm的裂縫。

超聲波法要利用探傷儀，它由有壓電陶瓷變換器的超聲振動發(fā)生器、反射波接收器和示波器組成。超聲波探傷儀可發(fā)現(xiàn)金屬內(nèi)部深度在100 mm以內(nèi)、面積1 mm2左右的內(nèi)部缺陷。為了改善聲學接觸，金屬表面要清除浮銹和層片，用機油涂上。超聲波探傷法可以確定缺陷埋藏深度及其平面輪廓。

為確定金屬結(jié)構(gòu)的損耗，可利用超聲測厚儀，它測量剩余技術(shù)厚度的精度達0.05～0.3 mm，并可從一側(cè)測明金屬結(jié)構(gòu)情況。為改善聲學接觸，在測量金屬厚度的地方要清除表面的銹和層片，涂上機油(甘油類)，也可利用維護人員根據(jù)通用千分表式指示器原理自制的機械式測厚儀進行測量。

為測量機械設(shè)備各部件的幾何尺寸以及其相互位置，根據(jù)具體條件可利用經(jīng)緯儀、水準儀、垂線、倒垂線、綱絲、卷尺等工具。利用這些器具必要時還可測定金屬結(jié)構(gòu)部件在荷載作用下的撓度。

在金屬結(jié)構(gòu)工作能力試驗過程中，其應(yīng)力狀態(tài)有時用帶記錄的應(yīng)變儀準確測定并用示波器觀察。該法的優(yōu)點在于不僅可以記錄負荷變化過程中許多測點的應(yīng)力變化，而且可以測量其他方法難以達到的結(jié)構(gòu)部位的應(yīng)力。

此外，在機械設(shè)備運行時，根據(jù)其運行狀態(tài)和特點可以測量通過閘門周邊止水的滲漏，處于水流中的金屬結(jié)構(gòu)振動參數(shù)、液壓油缸中工作液體的漏失量、傳動裝置電氣部分的絕緣電阻、所需功率及其它參數(shù)。

［1］趙立庭.京密引水渠水工建筑物運行檢測和安全評估［J］. 北京水利，2005(04):52-55.

［2］周敏捷.水工建筑物運行安全性分析［J］.中小企業(yè)管理與科技，2009(08):17-21.

［3］應(yīng)宗權(quán)，郁達，蘇林王.船閘水工建筑物的檢測與評估技術(shù)［J］.水運工程，2001(07):87-91.

TV512

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1007-7596(2014)07-0111-02

2014-02-20

馬凌(1982-)，女，遼寧沈陽人，碩士研究生，助理工程師，從事農(nóng)村飲水安全、供水排水、節(jié)水灌溉等方面的技術(shù)工作。