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小身材 大作用 --淺析軸力安全監(jiān)測(cè)
  • 發(fā)布日期:2023-11-23      瀏覽次數(shù):952
    •   傳感器在各行各業(yè)應(yīng)用的非常多,滿足了設(shè)備生產(chǎn)、建筑物監(jiān)測(cè)、介質(zhì)檢測(cè)、運(yùn)行監(jiān)控等多種需求,是數(shù)據(jù)生產(chǎn)的核心工業(yè)品。
       
        而因?yàn)槁菟ǖ乃蓜?dòng)、脫落造成的事故卻屢見(jiàn)不鮮:
       
        2010年6月29日16時(shí)45分深圳東部華僑城“太空迷航”娛樂(lè)設(shè)施的太空艙垮塌,造成6人死亡,10人受傷,事故原因是有一顆螺栓松動(dòng)。
       
        2010年12月14日,深圳地鐵1號(hào)線國(guó)貿(mào)站5號(hào)手扶電梯突然由上行倒轉(zhuǎn),致使25名乘客受傷。事故原因是扶梯主機(jī)固定螺栓松脫,其中1個(gè)被切斷,令主機(jī)支座移位,驅(qū)動(dòng)鏈條脫離鏈輪,在乘客重量的作用下,上行的扶梯下滑。
       
        2021年,美國(guó)渡輪“Wenatchee”號(hào)在大修后發(fā)生嚴(yán)重主機(jī)故障,美國(guó)國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)(NTSB)出具了一份報(bào)告。一個(gè)顆擰緊的螺栓突然松動(dòng),主機(jī)上的一根連桿和半個(gè)活塞甩出檢修孔,從而引發(fā)了火災(zāi)。螺栓松動(dòng)的原因是大修期間扭矩不足導(dǎo)致的,導(dǎo)致活塞襯套無(wú)法與曲軸校準(zhǔn),失去潤(rùn)滑,從而導(dǎo)致過(guò)熱及軸承失靈。在極端力的作用下,連桿松動(dòng),并通過(guò)檢修口彈出,氣體從曲軸箱中噴出,引發(fā)了火災(zāi),造成380萬(wàn)美元的損失。
       
        2023年4月,一起油缸螺栓掉落導(dǎo)致的安全事故在某機(jī)械加工廠發(fā)生。當(dāng)時(shí)工人在操作壓力機(jī)時(shí),突然聽(tīng)到了一聲巨響,隨后發(fā)現(xiàn)油缸在運(yùn)動(dòng)中突然停止,機(jī)器無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)檢查,發(fā)現(xiàn)是油缸上的一個(gè)螺栓掉落了,導(dǎo)致油缸和機(jī)器失去了支撐。雖然沒(méi)有造成人員傷亡,但損失慘重。
       
        隨著各類安全事故的頻繁曝光,各種設(shè)施對(duì)安全監(jiān)測(cè)的需求越來(lái)越多,也越來(lái)越高,傳感器在其中當(dāng)然功不可沒(méi)。但是很多安全監(jiān)測(cè)、PHM(Prognostics & Health Mangement故障預(yù)測(cè)與健康管理)都著重于電、氣、重要結(jié)構(gòu)等裝置,往往底層設(shè)施或者結(jié)構(gòu)件被忽略,其實(shí)結(jié)構(gòu)安全越基礎(chǔ)越重要,所謂“千里之堤毀于蟻穴”,就好比螺栓,是所有結(jié)構(gòu)件的核心緊固件,對(duì)于它的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)需要更有針對(duì)性的方案。
       
        螺栓是利用物體的斜面圓形旋轉(zhuǎn)和摩擦力,循序漸進(jìn)緊固器物的機(jī)件,因此螺栓緊固與否很大程度,在于和固定物的螺紋區(qū)域嚙合是否緊密,但是這個(gè)緊密的“關(guān)系”還是會(huì)分手。不管是螺栓螺母,還是被固定的材料,表面大都是硬的,不會(huì)彼此遷就,而機(jī)械的工作狀態(tài)大多是帶有重復(fù)性的運(yùn)動(dòng),有的運(yùn)動(dòng)還伴隨著劇烈的振動(dòng)和沖擊。在頻繁的振動(dòng)下,原本緊密咬合的螺紋,就會(huì)產(chǎn)生微小的縫隙甚至變形,積累到一定程度,就會(huì)導(dǎo)致細(xì)微的位移和自旋隨著時(shí)間的推移就會(huì)造成松動(dòng)。
       
        傳統(tǒng)的方法就是使用扭力扳手測(cè)量螺栓的預(yù)緊力或者張力,由人工進(jìn)行逐一測(cè)試,但是由于螺栓的數(shù)量往往很多,單純使用人力測(cè)試非常繁瑣和吃力,且容易遺漏。而使用超聲波的方式進(jìn)行檢測(cè),不僅需要對(duì)螺栓表面的凸起文字進(jìn)行打磨,且還需要涂抹耦合劑,日常操作比較繁瑣。
       
        “智能軸力檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”是全新一代的螺栓檢測(cè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),將探測(cè)裝置直接安裝在螺栓頂部,利用高精度的內(nèi)部裝置,直接測(cè)量螺栓的微位移,精度達(dá)到3μm,無(wú)需打磨螺栓,無(wú)需其他手段,全天候監(jiān)測(cè),無(wú)線或有線數(shù)據(jù)發(fā)送,方便準(zhǔn)確。無(wú)人值守的設(shè)計(jì),特別適合環(huán)境惡劣、不借助器具人員無(wú)法觸及的位置等,起到了很好的監(jiān)測(cè)覆蓋功能。配合立體動(dòng)態(tài)模型或者數(shù)字孿生技術(shù),可以在任何地點(diǎn)和時(shí)間,隨時(shí)掌握全部結(jié)構(gòu)的螺栓狀態(tài),對(duì)安全檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判、事件溯源等需求,起到了重要的參考作用。
       
        除了可以檢測(cè)螺栓的緊固力、張力、扭矩、應(yīng)力、變形等參數(shù),以確保螺栓連接的安全性和可靠性,而且其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,包括:
       
        結(jié)構(gòu)工程:在建筑、橋梁、塔吊、鋼結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域中,可以用于監(jiān)測(cè)緊固螺栓的張力,以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。
       
        汽車制造:在汽車制造業(yè)中,可以在線檢測(cè)引擎部件、懸掛系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等螺栓的緊固狀態(tài),以確保汽車的安全性和性能。
       
        航空航天:在飛機(jī)、火箭和衛(wèi)星制造中,可用于監(jiān)測(cè)關(guān)鍵螺栓的緊固狀態(tài),以確保航空器的安全性和可靠性。
       
        能源領(lǐng)域:應(yīng)用于風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備中,用于監(jiān)測(cè)風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽(yáng)能面板的螺栓連接狀態(tài),監(jiān)測(cè)風(fēng)筒的穩(wěn)定性,以提高設(shè)備的效率和壽命。
       
        鐵路和軌道交通:在火車和地鐵系統(tǒng)中,用于監(jiān)測(cè)軌道螺栓的緊固狀態(tài),以確保列車的安全和運(yùn)行。
       
        制造業(yè):在制造業(yè)中,可用于自動(dòng)化裝配線,用于監(jiān)測(cè)活動(dòng)裝置中的螺栓連接狀態(tài),以確保產(chǎn)品質(zhì)量和一致性。
       
        壓力容器和管道:在化工工程和石油工業(yè)中,可以用于監(jiān)測(cè)壓力容器和管道的螺栓緊固狀態(tài),以確保安全運(yùn)行。
       
        在需要確保螺栓連接的安全性、可靠性和性能的各種工程和制造應(yīng)用中都有廣泛的用途。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)螺栓狀態(tài),可以預(yù)防螺栓松動(dòng)、斷裂或過(guò)緊等問(wèn)題,從而提高設(shè)備和結(jié)構(gòu)的安全性和可維護(hù)性,也可以根據(jù)微變的趨勢(shì)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)判斷。
       
        總的來(lái)說(shuō),“在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警中不僅需要數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、物理、化學(xué)、材料科學(xué)、工程等各個(gè)方面的知識(shí),現(xiàn)場(chǎng)的微變形監(jiān)測(cè)也是非常重要的參數(shù),智能軸力檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)”則是日常監(jiān)測(cè)、PHM系統(tǒng)的重要組成部分,為今天和未來(lái)的安全保駕護(hù)航。
       
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