特种设备安全管理体系的构建与优化研究

在现代化的工业生产与社会服务中,特种设备以其独特的功能性和必要性,成为支撑众多行业运作的基石。然而,伴随着这些设备的高效能与多功能,其潜在的安全风险亦不容小觑。一次意外事故,不仅可能造成重大的人员伤亡和财产损失,更可能引发公众信任危机,影响社会稳定与发展。因此,构建与优化特种设备安全管理体系,不仅是法律法规的基本要求,更是保障人民生命财产安全、维护企业乃至国家形象的重要举措。

基于物联网的特种设备检验仪器质量监控与管理

随着物联网技术的发展,将特种设备检验仪器与互联网连接,能够实现远程监控与管理,成为降本增效的有效途径。利用超声波测厚仪、超声波探伤仪、磁粉探伤仪、TOFD相控证检测仪、全站仪等设备,检验化工厂锅炉、压力容器、管道、电梯、起重机等特种设备的运行情况,探讨基于物联网的特种设备检验仪器质量远程监控与管理方式,为提高检验仪器精准性提供帮助。

DR技术在特种设备检验检测中的运用

针对特种设备的特点,应用DR检测技术,解决特种设备检验检测中遇到的问题,提高工作质量和效率。

基于ALIF和ISOMAP的机械设备故障识别方法研究

滚动轴承作为机械设备的重要部件,对机械设备的稳定运行起着重要的作用。滚动轴承的故障信号往往是多种信号的叠加,有必要对采集到的振动信号进行模式分解,进而基于模式识别方法实现对滚动轴承不同故障模式的分类识别。提出一种基于自适应局部迭代滤波(ALIF)和等距特征映射(ISOMAP)的机械设备故障分类识别方法。利用ALIF对滚动轴承的故障信号进行模式分解;对选定的模式分量提取多个统计学特征;最后利用ISOMAP对高维特征信号进行降维处理,实现对滚动轴承不同故障模式的分类识别。研究结果表明:所提方法在滚动轴承故障识别上具有良好的效果。

大型承压设备爬壁机器人磁桥设计和试验研究

针对大型承压设备轮式爬壁机器人磁轮吸附力不足的问题,对爬壁机器人磁吸附结构进行了优化设计与实验研究。通过爬壁机器人受力状态及吸附力要求的物理分析,提出了磁轮与磁桥结构相结合的磁吸附方式;利用建立的有限元仿真模型,确定了最佳永磁体长度、高度、宽度等规格参数,并研究了磁桥与容器壁面空气间隙对爬壁机器人吸附力的影响;设计磁吸附力测试装置进行了实验,然后与有限元仿真结果进行了对比。研究结果表明:该磁桥结构能够为轮式爬壁机器人提供充足的吸附力,能避免机器人爬行过程中出现的向上爬行打滑和横向爬行侧滑问题。

水合物相变的内输多相流流动特性研究

天然水合物在柔性立管的举升过程中会由于压力的变化发生分解,相变过程由立管底部的固液两相流到立管顶部的气液固三相流。基于计算流体力学(CFD)方法,利用FLUENT软件建立悬链线型柔性立管模型,采用Euler多相流模型,结合UDF添加源项来模拟水合物分解过程,得到了不同影响参数下立管内水合物的流动特性。结果表明:颗粒体积分数和悬挂角的增加会使立管内持气率增加,从而减小水合物运输能耗;入口速度的增大会增加立管出口处的颗粒速度,使管道中的持气率减少,速度的增大使所需泵的能量消耗增加;颗粒体积分数的增加,使立管中持气率增加,所需泵的能耗先减小后增大,即颗粒体积分数存在最优值。在实际工程中可根据需要,通过调整相关参数达到减小能耗的目的。

磺化聚苯砜/聚砜纳滤脱色膜的制备及其性能研究

本文中引用一种新的高分子聚合物-磺化聚苯砜(SPPSU)制备纳滤脱色膜的涂覆层,将其与其余药品混合后制备成纳滤膜的表层涂覆液,从而制备成可分离开染料/无机盐混合液的纳滤脱色膜。经过优化调整SPPSU的浓度,磺化度,以及后处理温度三个变量,最终确定SPPSU浓度为1.5%,磺化度为35%,后处理温度为100℃时,其对刚果红的截留率最高可达99.6%,水通量最高可达142 L/(m^(2)·h),与此同时硫酸钠的截留率低于5%;在甲基蓝与硫酸钠的混合液处理过程中,甲基蓝的截留率为92.5%,水通量为75 L/(m^(2)·h),硫酸钠截留率在20%以下,实现了染料溶液与无机盐的有效分离,并在此基础上,将其与海德能的商业纳滤脱色膜进行对照,得出可以与HYDRACoRe10-LD的性能相似,而水通量却高出很多,说明此纳滤脱色膜有很好的应用前景。

压力容器用WH590E高强钢焊接热模拟研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机对厚度为11 mm的WH590E钢板进行单道次焊接热模拟试验,研究了焊接热循环峰值温度及冷却速率对热影响区组织和性能的影响。结果表明:焊接热循环时间(t_(8/5))相同时,WH590E钢的-40℃冲击韧性随峰值温度的升高而逐渐降低,峰值温度为1310℃时冲击韧性较差;峰值温度为800和950℃时,随着t_(8/5)从50 s增加至100 s,钢的低温冲击韧性略微降低。母材冲击断口放射区面积较小,随着峰值温度的升高,放射区面积逐渐增大。峰值温度为1310℃时,断口几乎全部为放射区,呈现脆性断裂特征。峰值温度为1310℃时,粗晶热影响区低温冲击韧性的降低主要与粗大组织和M-A组元有关。

某企业合成型有机热载体混用研究

有机热载体是一种被广泛使用的优良传导热量的介质,在某些行业使用的有机热载体锅炉需满足特殊的工艺温度要求(操作温度高达340℃),对某行业使用的双组分混合有机热载体进行了特性分析、历年在用有机热载体检验报告调研和在用有机热载体性能测试。经分析,在该行业的工艺条件下混用有机热载体存在满足一定的综合使用特性(倾点较低、操作温度较高、饱和蒸气压较低、不需伴热操作方便等),且该混用有机热载体在历年使用中各项指标变化稳定,未发现突变等情况。但在使用过程中该混用有机热载体也出现过残碳值、酸值超标的现象,其中残炭值最高达3.4808%,酸值最高达1.0026 mg KOH/g,调研发现再生处理手段能有效将超标值恢复至允许使用标准。对该企业的在用混合有机热载体进行闪点、运动黏度、残碳和酸值测试,结果表明,除一个样品闪点值达到安全警告标准之外,其余测试性能均在允许使用范围内。最后,为保障此类混用有机热载体锅炉的安全运行,对有机热载体混合添加与再生单位、企业管理操作人员、有机热载体检验单位的工作提出了相关建议。

舰用承压设备安全阀的使用与维护

对舰用安全阀使用维护现状进行调查分析,根据TSG ZF001—2006《安全阀安全技术监察规程》规定要求进行问题分类梳理,并结合舰船工作实际提出针对性整改建议,对检验过程中可能存在的安全风险制定对策措施,有效保证人员和装备的作业安全。

基于颗粒阻尼减振传感器的钢丝绳张力及载荷的动态监测研究

多绳摩擦式提升机存在钢丝绳张力不平衡及提升载荷超载等问题,通用的压块传感器实测的钢丝绳张力信号存在剧烈波动现象,不能有效表征实际的钢丝绳张力及载荷。因此,设计了一种颗粒阻尼减振传感器,在传感器的空腔结构中装入钢珠,当传感器受到活塞杆的推力时,引起颗粒阻尼效果,即钢珠之间及钢珠与容器壁之间的碰撞、摩擦,通过阻尼耗能,能够有效耗散钢丝绳耦合振动引起的载荷冲击,滤除钢丝绳张力信号中的噪声。该新型传感器与通用压块传感器的使用效果相比较,更精确地实现了对钢丝绳张力及提升载荷的测量。

高效超超临界机组用材HR3C和HR6W的热腐蚀行为及机理研究

为对比熔盐环境下典型耐热钢HR3C和铁镍基合金HR6W的热腐蚀行为及机理,在高温腐蚀试验系统上开展了750℃和810℃条件下1 000 h的熔盐腐蚀试验,利用扫描电镜、X射线衍射仪及能谱分析仪等表征了腐蚀产物成分与分布。结果表明:HR6W的腐蚀增重和腐蚀产物厚度均低于HR3C的;试验早期耐热材料的腐蚀主要受离子扩散控制,后期保护膜失效材料主要以失稳腐蚀为主。材料表面腐蚀产物主要为块状尖晶石结构和瘤状团聚物。产物主要为(Fe,Cr)2O3和Fe2O3,并有少量(Ni,Mn) Cr2O4。温度对于腐蚀过程的影响主要体现在提高反应离子活性与扩散速率,加速腐蚀的快速进行生成对应的腐蚀产物。模拟熔盐以熔融态盐膜形式沉积在耐热材料表面发生热腐蚀行为,且腐蚀层疏松多孔、层次分明,呈复合结构,即腐蚀外层为富Fe氧化物,腐蚀内层为富Cr氧化物,基体内侧出现明显内硫化区域。铁镍基合金HR6W的抗腐蚀性能优于耐热钢HR3C。

高能喷丸304不锈钢应力腐蚀敏感性试验研究

高能喷丸(HESP)处理具有比普通机械喷丸更高的能量,因此表面强化效果更好。笔者对304不锈钢板状试样进行高能喷丸强化处理,采用X射线洐射(XRD)方法分析了试样表层的金相组织和晶粒大小。对经高能喷丸处理的试样进行了慢应变速率拉伸腐蚀试验(SSRT),研究了喷丸压力和喷丸时间等工艺参数对304不锈钢应力腐蚀敏感性的影响。结果表明:304不锈钢板试样经高能喷丸处理后,在含氯离子溶液中的抗应力腐蚀开裂性能明显提高,随着喷丸压力增大(或喷丸时间的增加),试样应力腐蚀敏感性指数呈现先减小后增大的变化趋势。

基于神经网络的气动肌肉迟滞建模比较研究

针对气动肌肉运动过程中产生的迟滞现象,采用神经网络方法对其位移/气压迟滞开展了建模比较研究。首先组建了气动肌肉的迟滞特性测试实验平台,采集其位移/气压迟滞实验数据;然后基于BP神经网络和RBF神经网络分别进行了迟滞环的整体和分段建模,并与经典PI模型的建模效果进行了对比。研究表明,PI模型的建模精度比神经网络差,但计算时间短;神经网络整体建模时存在过拟合现象,而分段建模则可有效避免过拟合现象;BP神经网络的建模与预测精度均优于RBF神经网络;对于BP神经网络,分段建模的平均误差、均方差和最大误差相较于整体建模分别减小了9.07%、14.54%和24.68%,而采用RBF神经网络,其误差分别减小了8.89%、13.03%和19.49%,可见分段建模的预测精度优于整体建模。

基于压电效应的钢材焊缝在线监测传感器的研究

为了对钢材的各类焊接结构中焊缝进行实时的监测,判断焊缝中是否出现损伤,以便做出及时的安全预警。本文分析了裂缝对粘贴在钢材上压电陶瓷电-声特性的影响,设计了相关电路并制作了太阳能供电的在线监测传感器。该传感器弥补了现有焊缝检测设备体积大、复杂度高、难以实际应用的不足。本文将压电陶瓷布置在焊缝的两侧,找到最佳激励频率,以此为中心频率对一侧压电陶瓷扫频激励,接收并分析另一侧压电陶瓷的响应信号。焊缝在线监测传感器可以实时测得这些信号的变化,并将信号远程发送到上位机上,分析这些信号能够初步对焊缝损伤的程度及位置进行确定。本文发现:钢材焊缝出现损伤时,经由焊缝传播的信号能量会衰减,激励信号和响应信号之间的时延会增加,这种变化和损伤的程度是成正相关的。

基于电涡流效应的钢质体应变实时检测技术研究

为避免特种设备中的钢质体结构因交变载荷过大而产生应变,从而造成局部区域应力集中、降低钢质体强度和承压能力,提出1种利用涡流效应评价钢质体应变状态方法,并研制出由涡流探头和信号处理系统组成的应变检测装置。利用万能拉伸机对Q235钢试件进行拉伸应变实验,分析电压有效值、拉力值随采样时间的变化规律,进而得到相关线性方程。研究结果表明:该装置能够敏感检测出钢质体不同应变阶段,且在弹性阶段内可通过直线拟合方程定量检测应变量。因此,可有效预防因应变过大而造成的钢质体结构失效,从而避免特种设备危险事故发生,一定程度上保护人们生命及财产安全。

超声相控阵缺陷检测技术研究

为了将相控阵超声检测技术进一步推广应用,对带有人工缺陷的试件分别采用CR、超声相控阵检测技术进行检测,将检测结果进行比对,试验结果表明CR检测技术与相控阵检测技术在体积型缺陷与面积型缺陷检出率方面各具优势,应结合实际工件使用工况,确定可能出现的缺陷类型,采用合适的检测方法与检测工艺,最大限度地提高缺陷检出率。

氢气环境下2205双相不锈钢的氢致开裂研究

为了研究氢气环境下双相不锈钢疲劳裂纹萌生和扩展的影响规律,建立氢气环境下双相不锈钢疲劳应变组织演化—氢致开裂之间的关联机制,在5 MPa氢气和5 MPa氮气2种环境中对2205双相不锈钢试样进行了慢应变速率拉伸和疲劳裂纹扩展速率试验。结果表明:在氢气环境下,2205双相不锈钢在慢应变速率拉伸过程中的氢脆敏感性不高,而在疲劳过程中氢脆现象显著,5 MPa氢气环境下2205双相不锈钢的疲劳裂纹扩展速率比氮气环境中的快18倍;氢气能够促进2205双向不锈钢疲劳裂纹尖端周围组织的局部塑性变形,并进一步导致氢致开裂。在氢气环境下2205双相不锈钢疲劳变形过程中,不同的相结构其氢致开裂机理也不同,铁素体相容易形成河流状花样断口形貌(解理断口),而奥氏体相断口形貌多呈现平行的滑移带特征,奥氏体相在铁素体相的解理开裂过程中对裂纹具有阻碍作用。

水汽脱气氢电导率多参数协同监测方法研究

提出了一种基于双水膜脱气法和电再生离子交换技术相结合的水汽脱气氢电导率多参数协同监测系统及方法,可快速测量电导率、氢电导率、脱气氢电导率和pH值等多项关键水质指标,对水质做出综合评判,指导停机启动及正常运行水工况调整,对保障水汽品质及热力设备腐蚀、积盐、结垢的防控具有重要意义。其中,脱气氢电导率测量采用双水膜脱气技术,可高效脱除水中CO_(2),在此基础上提出标准溶液校准脱气氢电导率测量值的方法,可有效评判测量值的准确性。该方法用于典型的燃气联合循环机组、供热机组的现场监督,结果表明其测量准确性高,可快速综合评估水汽品质,能辅助解决现场出现的各类技术问题,具有很强的推广应用价值。

基于远场涡流的平板探头设计与缺陷识别研究

远场涡流检测(RFECT)技术解决了涡流检测技术趋肤效应的固有缺陷,与其他电磁无损检测技术相比较,其在检测和表征深层隐藏缺陷方面展现出其巨大优势。针对远场涡流探头体积大、检测深度小的问题,设计了一种用于板材缺陷检测的新型远场涡流探头,探头最长边为7 cm左右,可以检测15 mm厚的铁磁性平板。通过有限元仿真对探头屏蔽结构的材料和组成进行了比较分析,得出了探头的最佳设计方案。通过缺陷检测实验验证了该探头的检测效果。对检测信号的缺陷识别和定量进行深入分析,结果显示,探头检测信号的相位与缺陷深度为二次函数关系,因此能够借助于检测信号的相位进行缺陷深度的定量分析。该探头在压力容器和管道埋藏缺陷的在役检测中具有十分广阔的应用前景。