水工機械設備運行安全性的評估

馬 凌

(遼寧省農村水利建設管理局，沈陽110003)

水工機械設備運行安全性的評估

馬 凌

(遼寧省農村水利建設管理局，沈陽110003)

閘門、啟閉機、壓力鋼管等水工金屬結構，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。文章根據水工機械設備的運行特點，通過管理方式、保障體系的約束，以及必要的檢測手段、儀器和方法對設備運行的安全性進行評估，進而保證水工機械設備正常運轉和在無事故中運行。

機械設備;安全性;檢測;評估

1 概述

水工金屬結構(簡稱機械設備)，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，機械設備的主要功能有:根據需要調節水庫水位;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過船。因此，在保證通航建筑物及其他水工建筑物正常運轉和無事故運行中，水工機械設備發揮著重要的作用［1］。

安全性是指機械設備在規定時間內保持其全部設計參數的性能。這些參數反應了在給定的設計規范以及在使用、技術維護、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 機械設備運行的安全性保障體系

預防機械設備故障的保障系統包括:

1)能準確判明機械設備部件的實際狀態和運行能力。

2)研究和實施保持設備部件運行能力的措施。

3)編制和實行設備運行和維護的文件、規程。

4)在設備運行管理的企業內就預防措施的實施實行監督［2］。

機械設備狀態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(技術檢查)機械設備部件的目的在于:檢查其狀態，準確確定檢修的工作量、制定改善設備運行及維護的措施方案。另外，借助于技術檢查，也可以間接評價、判斷設備的運行能力。

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

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

應將器具的探查與原型研究區別開，后者一般只對新型或獨一無二的大參數設備進行，目的在于準確了解其運行特性。運行中產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雜的儀器完成。

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

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

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

大修包括:全面涂刷金屬結構，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。

上述的所有預防措施僅是對水工建筑物和機械設備安全監督體系的一個最終環節。還應對這些設備進行定期檢查，由運行管理單位和工程設計單位參加，必要時還應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 機械設備檢測的手段和方法

在評估機械設備狀態和工作能力的諸階段都要利用檢測技術手段，外觀檢測利用最簡單的設備，如測量放大鏡、焊縫敲擊錘、塞尺量規等。在用器具探查時要利用較復雜的設備和儀器，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及其損耗百分率。對于工作在淡水中的金屬結構，其涂層厚度≥150～200μm。對于工作在大氣中的金屬結構，其涂層厚度≥80～100 μm。金屬涂層厚度和結合性能的檢查根據國家標準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。

在檢測金屬結構時要確定損壞的種類和性質:腐蝕、氣蝕、磨蝕。當金屬結構部件上發現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，再涂以顯現成分。著色檢驗可以發現張開度為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，但深入液體中加入的是熒光粉，與著色技術相同，在涂上吸附成分后，用紫外線光照射處理過的表面，迫使熒光粉發光，現出張開度為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生器、反射波接收器和示波器組成。超聲波探傷儀可發現金屬內部深度在100 mm以內、面積1 mm2左右的內部缺陷。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。

為確定金屬結構的損耗，可利用超聲測厚儀，它測量剩余技術厚度的精度達0.05～0.3 mm，并可從一側測明金屬結構情況。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。

為測量機械設備各部件的幾何尺寸以及其相互位置，根據具體條件可利用經緯儀、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構部件在荷載作用下的撓度。

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

此外，在機械設備運行時，根據其運行狀態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構振動參數、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。

［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］.中小企業管理與科技，2009(08):17-21.

［3］應宗權，郁達，蘇林王.船閘水工建筑物的檢測與評估技術［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，從事農村飲水安全、供水排水、節水灌溉等方面的技術工作。