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在线安全监测的小纽扣
点击次数:713 更新时间:2023-11-23
  小身材 大作用
 
  --浅析轴力安全监测
 
  上海朝辉压力仪器有限公司
 
  传感器在各行各业应用的非常多,满足了设备生产、建筑物监测、介质检测、运行监控等多种需求,是数据生产的核心工业品。
 
  而因为螺栓的松动、脱落造成的事故却屡见不鲜:
 
  2010年6月29日16时45分深圳东部华侨城“太空迷航”娱乐设施的太空舱垮塌,造成6人死亡,10人受伤,事故原因是有一颗螺栓松动。
 
  2010年12月14日,深圳地铁1号线国贸站5号手扶电梯突然由上行倒转,致使25名乘客受伤。事故原因是扶梯主机固定螺栓松脱,其中1个被切断,令主机支座移位,驱动链条脱离链轮,在乘客重量的作用下,上行的扶梯下滑。
 
  2021年,美国渡轮“Wenatchee”号在大修后发生严重主机故障,美国国家运输安全委员会(NTSB)出具了一份报告。一个颗拧紧的螺栓突然松动,主机上的一根连杆和半个活塞甩出检修孔,从而引发了火灾。螺栓松动的原因是大修期间扭矩不足导致的,导致活塞衬套无法与曲轴校准,失去润滑,从而导致过热及轴承失灵。在极端力的作用下,连杆松动,并通过检修口弹出,气体从曲轴箱中喷出,引发了火灾,造成380万美元的损失。
 
  2023年4月,一起油缸螺栓掉落导致的安全事故在某机械加工厂发生。当时工人在操作压力机时,突然听到了一声巨响,随后发现油缸在运动中突然停止,机器无法正常运转。经过检查,发现是油缸上的一个螺栓掉落了,导致油缸和机器失去了支撑。虽然没有造成人员伤亡,但损失惨重。
 
  随着各类安全事故的频繁曝光,各种设施对安全监测的需求越来越多,也越来越高,传感器在其中当然功不可没。但是很多安全监测、PHM(Prognostics & Health Mangement故障预测与健康管理)都着重于电、气、重要结构等装置,往往底层设施或者结构件被忽略,其实结构安全越基础越重要,所谓“千里之堤毁于蚁穴”,就好比螺栓,是所有结构件的核心紧固件,对于它的检测、监测需要更有针对性的方案。
 
  螺栓是利用物体的斜面圆形旋转和摩擦力,循序渐进紧固器物的机件,因此螺栓紧固与否很大程度,在于和固定物的螺纹区域啮合是否紧密,但是这个紧密的“关系”还是会分手。不管是螺栓螺母,还是被固定的材料,表面大都是硬的,不会彼此迁就,而机械的工作状态大多是带有重复性的运动,有的运动还伴随着剧烈的振动和冲击。在频繁的振动下,原本紧密咬合的螺纹,就会产生微小的缝隙甚至变形,积累到一定程度,就会导致细微的位移和自旋随着时间的推移就会造成松动。
 
  传统的方法就是使用扭力扳手测量螺栓的预紧力或者张力,由人工进行逐一测试,但是由于螺栓的数量往往很多,单纯使用人力测试非常繁琐和吃力,且容易遗漏。而使用超声波的方式进行检测,不仅需要对螺栓表面的凸起文字进行打磨,且还需要涂抹耦合剂,日常操作比较繁琐。
 
  “智能轴力检测预警系统”是全新一代的螺栓检测监测系统,将探测装置直接安装在螺栓顶部,利用高精度的内部装置,直接测量螺栓的微位移,精度达到3μm,无需打磨螺栓,无需其他手段,全天候监测,无线或有线数据发送,方便准确。无人值守的设计,特别适合环境恶劣、不借助器具人员无法触及的位置等,起到了很好的监测覆盖功能。配合立体动态模型或者数字孪生技术,可以在任何地点和时间,随时掌握全部结构的螺栓状态,对安全检测、风险预判、事件溯源等需求,起到了重要的参考作用。
 
  除了可以检测螺栓的紧固力、张力、扭矩、应力、变形等参数,以确保螺栓连接的安全性和可靠性,而且其应用领域非常广泛,包括:
 
  结构工程:在建筑、桥梁、塔吊、钢结构等领域中,可以用于监测紧固螺栓的张力,以确保结构的稳定性和安全性。
 
  汽车制造:在汽车制造业中,可以在线检测引擎部件、悬挂系统、制动系统等螺栓的紧固状态,以确保汽车的安全性和性能。
 
  航空航天:在飞机、火箭和卫星制造中,可用于监测关键螺栓的紧固状态,以确保航空器的安全性和可靠性。
 
  能源领域:应用于风力和太阳能发电设备中,用于监测风力涡轮机和太阳能面板的螺栓连接状态,监测风筒的稳定性,以提高设备的效率和寿命。
 
  铁路和轨道交通:在火车和地铁系统中,用于监测轨道螺栓的紧固状态,以确保列车的安全和运行。
 
  制造业:在制造业中,可用于自动化装配线,用于监测活动装置中的螺栓连接状态,以确保产品质量和一致性。
 
  压力容器和管道:在化工工程和石油工业中,可以用于监测压力容器和管道的螺栓紧固状态,以确保安全运行。
 
  在需要确保螺栓连接的安全性、可靠性和性能的各种工程和制造应用中都有广泛的用途。通过实时监测螺栓状态,可以预防螺栓松动、断裂或过紧等问题,从而提高设备和结构的安全性和可维护性,也可以根据微变的趋势进行风险判断。
 
  总的来说,“在风险预警中不仅需要数学、计算机科学、运筹学、物理、化学、材料科学、工程等各个方面的知识,现场的微变形监测也是非常重要的参数,智能轴力检测预警系统”则是日常监测、PHM系统的重要组成部分,为今天和未来的安全保驾护航。
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