基础设施工程安全智能化管控变革、挑战与思考

为实现我国未来基础设施工程安全优质高效绿色建设,研究基础设施工程安全智能化管控的共性问题与特征。首先,梳理其发展脉络,将其变革历程划分为风险源智能识别与管控、数据驱动隐患排查治理、安全智能化管控体系完善以及全面智能化管控4个阶段,总结不同阶段的成功经验;其次,以统筹兼顾、协同管控的视角分析基础设施工程安全智能化管控所面临的挑战,从“人、物、环、管”的角度剖析其特点;然后,在揭示基础设施工程安全智能化管控发展特征和面临挑战的基础上,从安全管理流程、工程建设全生命周期和发展层次3个维度出发,提出敬安、智安、本安、数智、数能和数值的智能化管控思考;最后,展望未来智能安全发展路径。结果表明:我国基础设施工程安全智能化管控由经验式向数据驱动式拓展,并加快融合新技术、新装备和新工艺。安全智能化管控是基础设施工程智能建造与管理的重要延伸,主要体现为对安全管理理念、方法、系统的重塑以及数据资产的价值挖掘。未来,基础设施工程安全智能化管控将朝着全面数据化融合、知识驱动、虚实结合、人机协同和全生命周期管控等方向发展,同时,数据隐私保护与规范治理的重要性也将日益突出。

碳中和目标下新一代超高参数煤电机组技术体系

该文围绕“双碳”目标,分析煤电对支撑我国新型电力系统的重要作用以及燃煤发电技术的主要发展方向,提出下一代超超临界燃煤发电技术体系,并简要介绍相关研发实践。该技术体系基于国产化的HT700系列高温合金材料,耦合高参数煤电、煤电灵活性、烟气污染物低温氧化吸附(cold oxidation adsorption process,COAP与COAP+)脱除近零排放技术、碳补集、利用与封存技术(carboncapture,utilization and storage,CCUS)、数字化智能化及燃煤耦合多源固废发电等前沿技术,建议开发新一代超高参数燃煤发电机组,实现机组煤耗与能耗水平、运行稳定性、灵活性的有机统一,支撑我国“双碳”目标的实现。

浮式风渔平台水动力和气动力响应特性

浮式风机-养殖多功能平台(风渔平台)能够更加充分且高效地开发和利用深远海资源,但由于这种平台同时集成了浮式风机和大型网箱的装备模块,其力学特性将更为复杂。本文综合考虑了风、浪、流联合作用下风轮脉动风载荷及变速变桨控制、浮体波浪载荷和网衣系统黏性载荷,基于整体系统的水动-气动-控制一体化分析方法,研究了风渔平台的动力学响应特性,重点关注了不同海况下平台运动响应、锚链张力、浮筒连接钢结构截面载荷以及风机叶片气弹性响应,并评估了网衣对相关运动响应的影响规律。结果表明:风渔平台纵荡和纵摇主要包含低频慢漂和波频运动两个成分,随着海况愈发恶劣,波频成分响应逐渐增大;锚链张力与平台运动相关,其载荷主导频率与纵摇和纵荡运动规律较为一致;网衣对平台运动以及锚链载荷的影响主要集中在低频区间,多数情况下具有抑制效应;不同浮筒之间的截面载荷均以轴向力贡献为主,且波频成分占据主导地位,但迎浪侧两个浮筒受锚链载荷影响,其低频成分同样十分显著;风机工作时叶片弹性响应由风速与转速主导,而停机时该响应主要由纵摇和纵荡运动引起。研究成果为浮式风渔平台的结构安全设计提供了参考。

Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃恒温过程的演变研究

评估Zr-Ti-B-N刀具涂层在600℃下的耐热能力,研究不同热处理时间对涂层结构和性能的影响规律。采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术制备Zr-Ti-B-N涂层,利用高温马弗炉对涂层进行热处理,借助纳米压痕仪、高温摩擦磨损试验机测试热处理后Zr-Ti-B-N涂层的力学性能、摩擦学性能。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对热处理前后Zr-Ti-B-N涂层的微观结构进行表征,在高温环境下,不同热处理时间对涂层的力学性能、摩擦学性能和微观结构有显著影响。结果证明,在600℃的大气环境下,经1h热处理后,涂层的综合性能稳定,涂层硬度为23.7GPa,临界载荷为31.7N;经2h热处理后,晶粒尺寸逐渐增大,柱状晶结构变得明显,涂层硬度开始下降;经3h热处理后,涂层表面出现明显的氧化膜,晶粒尺寸增大了27.0%,摩擦系数降到最低,为0.66,临界载荷未发生明显变化。

沉积气压对AlCrTiSiN涂层组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响

沉积气压是涂层制备的重要工艺参数,为研究其对AlCrTiSiN纳米复合涂层组织结构、力学性能与抗高温氧化性能的影响,采用射频磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术,改变沉积气压(0.6,0.8 Pa)制备出2种AlCrTiSiN纳米复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、纳米压痕仪等对比分析了2种涂层的结构与性能。结果表明:2种沉积气压下制备涂层的相结构均为fcc-(Al,Cr,Ti)N,均沿(111)晶面择优生长,但0.8 Pa制备涂层的(111)织构系数更大,表明其择优取向更明显。与沉积气压为0.8 Pa制备的涂层相比,0.6 Pa制备的涂层表面颗粒更细小,涂层更致密,具备更佳的力学性能,拥有更优异的抗弹性变形能力、抗塑性变形能力和膜基结合力。这一方面是因为在低沉积气压下沉积粒子到达基体上的能量更大;另一方面是由于0.8 Pa制备的涂层中可能出现了厚度较大并且较软的Si_(3)N_(4)相。在900℃氧化6 h后,涂层表面均生成了一层连续、致密的Al_(2)O_(3)混合氧化膜,有效阻止了O向涂层内扩散,可对氧化膜下方涂层起到一定的保护作用。随着沉积气压由0.6 Pa增加到0.8 Pa,氧化物颗粒增大,氧化膜厚度增大,抗高温氧化性能下降。

白通汤治疗颅脑创伤后慢性肾功能衰竭医案1则

颅脑创伤后会引起一系列并发症,颅脑创伤后引起出血过多可导致急性肾功能衰竭,即所谓“休克肾”,或者中枢神经性血管痉挛引起的暂时性肾上腺皮质血流量减少所引起的肾功能衰竭,临床表现为尿少甚至无尿,肢体浮肿,低蛋白血症,肌酐及尿素氮持续性升高等,预后不佳。肾功能衰竭属中医癃闭、关格、水肿等范畴。中医药治疗肾功能衰竭有其独特优势,现介绍运用白通汤治疗颅脑创伤后慢性肾功能衰竭导致无尿的医案1则。

水工隧洞衬砌混凝土通水冷却控温最佳时机

大坝混凝土通水冷却时机控制的成功经验,不能很好适用于薄壁衬砌结构控温控裂。以水工隧洞为例,采用有限元法仿真计算,深入分析衬砌混凝土内部最高温度、最大内表温差、最大拉应力、最小抗裂安全系数及温降速率等温控特征值与通水时间的关系。结果表明:通水冷却控温最佳时机是混凝土覆盖冷却水管开始通水、最大内表温差出现后瞬间终止。在白鹤滩水电站1#泄洪洞上平段144~145单元进行现场试验,并结合有限元法仿真,验证了其控温控裂的科学性和经济有效性,可供实际工程采用。

金属表面有机防腐涂层研究进展

环氧涂层是一种重要的有机涂层,因其优异的绝缘特性和粘附力,被广泛应用于金属构件的腐蚀防护中。为了提高有机涂层的耐蚀性能,通过添加填料对其进行改性。根据金属表面有机涂层的防护机理将其分为物理屏障涂层、自修复涂层,以及兼具物理阻隔作用和自修复性的双功能涂层,并且对其发展现状进行了总结,详细阐述了每类涂层的防护机制、研究进展及优劣势,最后指出研发双功能环氧涂层是大幅度提升涂层服役寿命的潜在途径,也是防腐涂层未来的发展趋势和前沿课题。

金沙江下游梯级水电工程建设风险管理实践

金沙江下游梯级水电站开发,对于构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系,促进西部地区经济社会协调发展,建立以水电为核心的水风光储蓄一体化清洁能源基地,助力“双碳”目标实现具有重要意义。针对金沙江下游电站建设“四高、三大、两岸、一严”的技术和管理挑战,本文通过对工程建设风险和项目法人建设管理能力的全面分析,系统总结了在金沙江下游水电开发过程中形成的工程建设管理理念、项目管理模式、绿色水电实践、和产学研用协同创新机制等实践经验,有效解决了工程建设各项关键技术难题和重大管理问题,促进了金沙江下游梯级水电工程的顺利建设。

沉积偏压对AlCrTiN纳米复合涂层力学与抗高温氧化性能的影响

沉积偏压对涂层的结构与性能具有重要影响,为研究其对AlCrTiN纳米复合涂层成分、组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响规律,采用磁控溅射技术,改变沉积偏压(-30、-60、-90、-120 V)制备四种AlCrTiN纳米复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、纳米压痕仪等仪器表征涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。研究结果表明:不同偏压下制备的AlCrTiN纳米复合涂层均为NaCl型fcc-(Al,Cr,Ti)N相结构。随着沉积偏压增大,涂层由沿(111)晶面择优生长转变为无明显的择优生长取向,晶粒尺寸降低,残余应力和硬度增大。偏压为-90 V与-120 V时,涂层表面更加致密,具有更高的硬度和弹性模量。在800℃与900℃氧化1 h后,所有涂层表面均生成一层连续致密的Al_(2)O_(3)膜。随着沉积偏压增加,氧化膜厚度逐渐降低,表明抗高温氧化性能逐渐增强,这是因为高偏压下涂层组织更致密,且晶粒更细小。研究成果对AlCrTiN纳米复合涂层的综合性能提升与工程化应用具有一定指导意义。

CrAlSiN纳米复合涂层的最新研究进展

随着工业对切削精度和效率的要求不断提高以及钛合金等难加工材料的出现,具有优异综合性能的新型硬质涂层材料的开发与改性成为研究热点。CrAlSiN涂层因其具有纳米复合结构而表现出超高的硬度,同时具有优异的抗高温氧化和耐磨性能,获得了研究者的广泛关注。本文归纳了CrAlSiN涂层的微观结构、力学性能、耐磨性能、高温抗氧化性、高温热稳定性、耐蚀性和切削性能的特点及相关机制;阐述了涂层中Al和Si含量对其微观结构和性能的影响规律及作用机理;综述了元素掺杂(掺Ti、V、O、Mo等)与微观结构设计(添加过渡层、多层和梯度结构)对CrAlSiN涂层微观结构与性能的影响和作用机制;最后对CrAlSiN涂层的发展与研究方向进行了展望。

沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响

为了优化AlTiN和AlTiSiN的沉积温度,兼顾2种涂层的性能,采用电弧离子镀膜技术,在不同沉积温度下,制备一系列AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层,并采用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、摩擦磨损试验机和轮廓仪等仪器对复合涂层的微观结构、力学性能以及摩擦学性能进行表征和测试,探究沉积温度对AlTiN/AlTiSiN多层复合涂层的影响.结果表明:(1)随着沉积温度升高,多层复合涂层的表面质量逐渐改善,组织结构更加致密;(2)随着沉积温度升高,涂层的纳米硬度和膜基结合强度先增大后减小,摩擦系数和磨损率先减小后增大;(3)当沉积温度为430℃时,涂层综合性能最好,硬度为30.9GPa,临界载荷为89N,摩擦系数为0.72,磨损率为7.1×10^(-3)μm^(3)/(N·μm).

深厚覆盖地基智能振冲方法与系统

中国西南地区流域水力资源富集,水利水电工程开发面临复杂地质环境和深厚覆盖层带来的抗滑稳定、渗透稳定、不均匀沉降变形、防冲刷和砂土地震液化等问题。振冲碎石桩置换是提高地基承载力、防止液化的有效手段。本文通过试验和数值仿真揭示了振冲碎石桩“底中顶三区动力平衡”和“机石土三域相互作用”的成桩机理,依托应用现场实践提出了施工数据全面采集、施工状态真实分析、施工过程智能控制、施工参数持续优化、施工质量在线管理的智能振冲概念;其次,提出了基于状态转移函数的智能振冲控制模型与实时联动控制方法;研发了基于“云-边-端”智能振冲工作架构的一体化数字化协同工作平台和成套智能振冲装备,建立了数字化振冲碎石桩复合地基质量评价体系。研究成果在硬梁包水电站深厚覆盖层处理得到应用,工后监测显示效果良好,可供同类工程参考。

水电工程安全事故发生机制与管理对策

为预防水电工程建设周期中人员伤亡事故,研究其发生机制与管理对策;用数据统计方法,分析我国水电工程的事故和隐患特征,并从机制上论述从安全隐患到安全事故的演变过程和内在联系;结合水电工程安全生产管控实际,构建水电工程全面风险管控体系,形成实时动态控制风险的具体对策。研究表明:以在线扁平化的安全隐患排查治理平台为抓手,从源头治理安全事故,能大大降低水电工程施工现场的事故率,推进现场安全文化的形成。

大型水电工程智能安全管控体系研究

智能工程技术的发展促进了水电工程安全管理优化升级,但针对大型水电工程的全面智能化的安全管控体系尚未形成。为此,首先定义了大型水电工程的智能安全及智能安全管控体系,从自主性、实时性、可靠性、鲁棒性和整体性5个方面归纳了智能安全管控体系的特点。以现有的智能识别及反馈预警系统为基础,以新开发的智能识别及反馈预警技术为补充,以"全面感知、真实分析、实时控制"闭环智能控制原理为基本要求,构建了大型水电工程智能安全管控体系。以白鹤滩水电站为例,展示了该智能安全管理系统的应用成效,并探讨了我国大型水电工程智能安全管控体系未来的发展方向。

长江三峡工程助力长江经济带可持续发展

长江三峡工程是当今世界上最大的水利枢纽工程,具有巨大的防洪、发电、航运、水资源利用等综合效益。三峡工程最早于1919年由孙中山先生提出、1993年经全国人大决策兴建、2008年提前1 a基本建成,至今已安全高效运行10余年,促进了中国经济社会的可持续发展。重点论述了三峡船闸及三峡升船机等三峡通航建筑物的建设关键技术,从提升航运效率出发,对实施三峡船闸运行以及三峡工程、葛洲坝工程两坝航运联调运行的技术和管理措施进行了试验研究,讨论了三峡水库蓄水以来长江泥沙与河道的演变情况。向家坝水电工程运行期的水库航运状况验证了三峡工程蓄水运行以来航运发展的规律,揭示了水电工程与航运发展的相互促进关系。面对未来峡谷河段高水头通航建筑物的发展需求,分析了建设环保节约型及本质安全型通航设施的技术可行性。三峡水库蓄水运行以来的通航统计数据和监测资料表明:三峡工程建成运行使长江黄金水道名副其实,并将在以共抓大保护、不搞大开发为导向的长江经济带发展中发挥更加关键的作用。

边坡群稳定性耦联分析方法在三峡库区的应用

针对库区边坡群地质资料、水文信息等数据缺乏的问题,提出了一种库区边坡群稳定性分析方法。该方法首先利用遥感信息技术提取相关库区边坡群岩土整体特征;然后,依据某一个边坡变形破坏的实际监测数据,反算整个边坡群的详细地质信息数据;最后,使用库区边坡稳定性耦联分析模型,跟踪和预测边坡群各个边坡体的变形情况。将提出的方法应用于三峡库区一个典型边坡群的稳定性分析,结果表明预测的滑坡体位移大小和方向与野外观测结果基本吻合,预测的主要滑坡趋势轨迹方向与实际趋势形态吻合良好。

大型梯级水电项目开发知识管理研究

通过对大型梯级水电项目知识管理模型的构建与验证,揭示了知识管理体系、知识应用和业务能力对项目绩效的影响机理,主要结论包括:知识管理体系对项目绩效的直接影响显著,企业应建立完善的知识管理体系,为项目的实施、技术与管理创新提供支持;完善的项目管理信息系统,有助于推动知识与信息在梯级水电项目间的传递,促进项目参与方知识的应用;知识应用对项目绩效的正向影响很大程度通过业务能力实现,企业应通过加强知识管理不断增强自身能力,以适应变化的外部环境;风险管理知识应用很大程度上代表了项目整体知识管理水平,企业应建立有效的利益与风险分担机制,促进风险信息在组织间和组织内的共享,以提升水电项目风险管理水平。

水利枢纽群安全调控技术体系

鉴于我国在主要流域已建成的特大水利枢纽群的运行过程受自然环境、工程结构、调度措施等诸多不确定因素的影响,以水利枢纽安全运行约束下的效益发挥为切入点,强调了梯级水利枢纽形成特大规模水利枢纽群后联合调度产生的风险与机遇。通过对比国内外水利水电工程相关研究成果,提出开展特大水利枢纽群联合调控与安全运行科学研究的必要性,综述了枢纽群安全风险辨识机理、枢纽群联合运行机理及多目标效益协调机理等研究进展,并提出水利枢纽安全调控技术体系框架,提出考虑防洪、发电、供水、通航、生态、航运等多维安全的水利枢纽群一体化调控技术发展方向。

TiCN涂层硬质合金刀具铣削性能研究

采用Kistler三向压电铣削测力仪测试了刀具切削45钢过程中的切削力,利用超景深显微镜、扫描电镜和能谱仪观察分析刀具切削后的磨痕宽度、形貌和成分,获得了未涂层刀具HSS、TiN和TiCN涂层刀具的切削时间与磨痕宽度关系图,探讨了刀具的切削失效机理。采用XRD分析了涂层刀具铣削前的相结构,结果表明:TiN与TiCN涂层均表现为fcc-TiN相结构,TiCN具有明显的(111)择优取向,TiN择优取向不明显。切削试验表明:在磨痕宽度达到0.3mm时,TiCN涂层刀具的切削时间比TiN涂层刀具切削时间约长2.5倍,同时整个切削过程中TiCN比TiN具有更低的切削力。这可能是因为TiCN涂层比TiN涂层具有更高的硬度和耐磨性,并且切削过程中TiCN涂层中固溶的C能析出至晶界处,起到润滑作用,降低刀具与工件材料之间的摩擦,减小切削力,延长刀具使用寿命。SEM和EDS分析表明:TiN涂层刀具磨损失效机理为磨料磨损和粘着磨损,而TiCN涂层刀具失效以磨料磨损为主。