水工机械设备运行安全性的评估

马 凌

(辽宁省农村水利建设管理局，沈阳110003)

水工机械设备运行安全性的评估

马 凌

(辽宁省农村水利建设管理局，沈阳110003)

闸门、启闭机、压力钢管等水工金属结构，在水工建筑物中占有举足轻重的位置，它们的失事往往给国计民生造成极其平重的后果。文章根据水工机械设备的运行特点，通过管理方式、保障体系的约束，以及必要的检测手段、仪器和方法对设备运行的安全性进行评估，进而保证水工机械设备正常运转和在无事故中运行。

机械设备;安全性;检测;评估

1 概述

水工金属结构(简称机械设备)，包括:闸门、拦污栅、启闭机、阀门、升船机、压力钢管等。在水利枢纽的运行中，机械设备的主要功能有:根据需要调节水库水位;清除引水建筑物、电站进口水中的的悬浮、漂浮污物，排冰凌;冲出建筑物附近淤积的泥沙;发生事故截断输水道;为检查和检修需要，排空水工建筑物水下部分;在通航建筑物(船闸、升船机)的闸室中，通过控制航道水位实现过船。因此，在保证通航建筑物及其他水工建筑物正常运转和无事故运行中，水工机械设备发挥着重要的作用［1］。

安全性是指机械设备在规定时间内保持其全部设计参数的性能。这些参数反应了在给定的设计规范以及在使用、技术维护、修理、贮运等条件下所要求的功能和性能。安全性包括无故障率、耐久性、可维修性和可保全性指标。

2 机械设备运行的安全性保障体系

预防机械设备故障的保障系统包括:

1)能准确判明机械设备部件的实际状态和运行能力。

2)研究和实施保持设备部件运行能力的措施。

3)编制和实行设备运行和维护的文件、规程。

4)在设备运行管理的企业内就预防措施的实施实行监督［2］。

机械设备状态和运行能力可以通过肉眼观察、专用器具探查和试验进行评价。肉眼观察(技术检查)机械设备部件的目的在于:检查其状态，准确确定检修的工作量、制定改善设备运行及维护的措施方案。另外，借助于技术检查，也可以间接评价、判断设备的运行能力。

有设备的运行管理人员进行的技术检查分为全面的和部分的。全面检查1 a之内≥2次(泄洪前和过冬前的设备准备)。局部检查根据需要进行，目的在于准确的了解设备个别部件的可靠状态［3］。

专用器具的检查一般在下列情况下采用，设备经过长期运行后，肉眼评价其状态和工作能力有困难;或者为了弄清产生运行困难的原因，准确的了解在保障(或提高)机械设备可靠性方面的措施办法和工作量。

应将器具的探查与原型研究区别开，后者一般只对新型或独一无二的大参数设备进行，目的在于准确了解其运行特性。运行中产生严重困难时也进行原型研究。原型研究不同于器具探查，它的目的较窄，但研究较深，一般由专门的组织采用较精密而复杂的仪器完成。

结合专用器具检查的设备试验是评价设备实际状态和工作能力的最有效方法，并可以预测它们随时间的变化规律。在确定了设备的实际状态和工作能力后，要仔细研究和实施有计划的预防性检修措施。正常的技术维护和日常小修是为了让设备的状态和工作能力保持在额定的指标上。为了使设备降低了的运行指标恢复到原额定指标要进行大修，甚至是设备改造或更新设备。

机械设备的技术维护一般安排在水工建筑物准备泄洪前或结合水电站机组技术检修的时候进行。其技术维护包括:向相对运动部件和固定支承件上注入润滑油，调整这些部件，清除设备部件上的油污，锈迹，补注或更换工作液体，涂刷金属结构件，更换部分磨损较快的零件等等。

日常检修，除了技术维护方面的工作外，还可包含金属结构局部的涂刷、更换或检修被损坏或磨损的次要部件。

大修包括:全面涂刷金属结构，更换被磨损的零件(水封、滑动轴承衬垫、钢丝绳、制动摩擦片等)，加固或更换损坏了的部件。

上述的所有预防措施仅是对水工建筑物和机械设备安全监督体系的一个最终环节。还应对这些设备进行定期检查，由运行管理单位和工程设计单位参加，必要时还应包括科研单位代表组成专门的小组每隔一定时间进行一次。

3 机械设备检测的手段和方法

在评估机械设备状态和工作能力的诸阶段都要利用检测技术手段，外观检测利用最简单的设备，如测量放大镜、焊缝敲击锤、塞尺量规等。在用器具探查时要利用较复杂的设备和仪器，例如，超声波探伤仪，X射线检测仪和测厚仪等。

在检测过程中要确定防腐涂层的状态及其损耗百分率。对于工作在淡水中的金属结构，其涂层厚度≥150～200μm。对于工作在大气中的金属结构，其涂层厚度≥80～100 μm。金属涂层厚度和结合性能的检查根据国家标准GB9794《热喷涂锌及锌合金涂层试验方法》与GB9796《热喷涂铝及铝合金涂层试验方法》用格栅切口法进行评价。

在检测金属结构时要确定损坏的种类和性质:腐蚀、气蚀、磨蚀。当金属结构部件上发现凹陷及其他局部变形时，要测量其深度。

着色检验法是一种改善了的煤油试验，是基于液体能渗入裂缝的特性，可用吸收性涂料将裂缝中的着色成分吸附到工件表面。着色成分涂在干净的金属表面上，然后用水洗，再涂以显现成分。着色检验可以发现张开度为0.05 mm左右的贯通及不贯通裂缝。

荧光法也是基于裂缝的毛细管性质，但深入液体中加入的是荧光粉，与着色技术相同，在涂上吸附成分后，用紫外线光照射处理过的表面，迫使荧光粉发光，现出张开度为0.01 mm的裂缝。

超声波法要利用探伤仪，它由有压电陶瓷变换器的超声振动发生器、反射波接收器和示波器组成。超声波探伤仪可发现金属内部深度在100 mm以内、面积1 mm2左右的内部缺陷。为了改善声学接触，金属表面要清除浮锈和层片，用机油涂上。超声波探伤法可以确定缺陷埋藏深度及其平面轮廓。

为确定金属结构的损耗，可利用超声测厚仪，它测量剩余技术厚度的精度达0.05～0.3 mm，并可从一侧测明金属结构情况。为改善声学接触，在测量金属厚度的地方要清除表面的锈和层片，涂上机油(甘油类)，也可利用维护人员根据通用千分表式指示器原理自制的机械式测厚仪进行测量。

为测量机械设备各部件的几何尺寸以及其相互位置，根据具体条件可利用经纬仪、水准仪、垂线、倒垂线、纲丝、卷尺等工具。利用这些器具必要时还可测定金属结构部件在荷载作用下的挠度。

在金属结构工作能力试验过程中，其应力状态有时用带记录的应变仪准确测定并用示波器观察。该法的优点在于不仅可以记录负荷变化过程中许多测点的应力变化，而且可以测量其他方法难以达到的结构部位的应力。

此外，在机械设备运行时，根据其运行状态和特点可以测量通过闸门周边止水的渗漏，处于水流中的金属结构振动参数、液压油缸中工作液体的漏失量、传动装置电气部分的绝缘电阻、所需功率及其它参数。

［1］赵立庭.京密引水渠水工建筑物运行检测和安全评估［J］. 北京水利，2005(04):52-55.

［2］周敏捷.水工建筑物运行安全性分析［J］.中小企业管理与科技，2009(08):17-21.

［3］应宗权，郁达，苏林王.船闸水工建筑物的检测与评估技术［J］.水运工程，2001(07):87-91.

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1007-7596(2014)07-0111-02

2014-02-20

马凌(1982-)，女，辽宁沈阳人，硕士研究生，助理工程师，从事农村饮水安全、供水排水、节水灌溉等方面的技术工作。