張海波

水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，有閘門、壓力鋼管以及啟閉機等，水電站以及水庫大壩的運行階段，水工金屬結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量影響著水庫大壩的運作安全。因此水工金屬結(jié)構(gòu)的安全運行是值得重點研究的，水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，作為水庫大壩安全運作的永久設(shè)備，若出現(xiàn)危害會引出十分嚴(yán)重的后果。水利信息化和金融領(lǐng)域、公安領(lǐng)域以及交通領(lǐng)域進行對比，信息化的建設(shè)水平有待提升，在一定程度上存在著數(shù)據(jù)支撐少和應(yīng)用發(fā)展不夠平衡等相關(guān)問題，所以新時期下應(yīng)該重視水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行監(jiān)控，制定行之有效的運行監(jiān)控系統(tǒng)，全方位監(jiān)控水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行情況，以下是筆者進行的具體研究。

1 水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行監(jiān)控必要性

（1）水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備容易出現(xiàn)的事故。結(jié)合國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備事故，不管是閘門事故還是壓力鋼管事故，都對人們的身心安全帶來極大威脅。比如某一個水電站的工作閘門出現(xiàn)開裂變形的現(xiàn)象，閘門整體都出現(xiàn)形變，不能正常運用閘門卡阻?；蛘咚娬緩S房出現(xiàn)吊耳斷裂，引出門槽受到損壞、門葉受到損壞。水電站壩頂門機實際操作存在鋼絲繩斷裂的問題，進而引出安全事故。因此，水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的日常檢查中，大多數(shù)情況進行的是肉眼和簡便工具審查，難以發(fā)現(xiàn)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的結(jié)構(gòu)變化以及為裂縫。因為沒有運用高性能的監(jiān)測設(shè)備，在水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的缺陷積累到一定程度時，很容易出現(xiàn)安全事故，所以要關(guān)注實時在線監(jiān)控方式的運用。

（2）水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備實時監(jiān)測的重要意義。長時間以來，我國現(xiàn)有的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安全檢測停留在起始的發(fā)展階段，也就是定期檢查為主。此種檢查方式僅僅是定期分析水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的性能都行，然而在一些情況下，需要拆卸與檢查，沒有明顯故障的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，繼而浪費著人力資源和物力資源，還有可能出現(xiàn)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的安裝故障。時代的發(fā)展，監(jiān)測技術(shù)有所創(chuàng)新和進步，基于水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備自動化發(fā)展趨勢，確切的了解故障現(xiàn)象與故障影響因素，動態(tài)提供報警數(shù)據(jù)與安全評價數(shù)據(jù)，需要相關(guān)人員迫切地納入全新技術(shù)和全新管理模式，不間斷地研究水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運作狀態(tài)。換言之，新時期應(yīng)必要性地進行水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備實時監(jiān)測工作，動態(tài)的研究水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運作狀況，對潛在的故障進行報警，使得水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備可以安全運作。

2 水工金屬結(jié)構(gòu)安全運行的保障機制

總體而言，預(yù)防水工金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)運行故障有相關(guān)的機制，包含四個層面。第一點是安全運行的保障機制時刻了解水工金屬結(jié)構(gòu)的運行狀態(tài)以及運行能力；第二點是分析與執(zhí)行讓水工金屬結(jié)構(gòu)安全運行的方案；第三點是編制水工金屬結(jié)構(gòu)的維護規(guī)程；第四點是在水工金屬結(jié)構(gòu)運行管理中，執(zhí)行實時監(jiān)督的方案。

在具體的安全保障機制運用上，首先水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行能力，能夠通過肉眼觀察以及試驗的形式進行探索，肉眼觀察借助一定的技術(shù)，研究水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行狀態(tài)，明確水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的工作量、調(diào)整水工金屬設(shè)備的維護計劃。通過科學(xué)的技術(shù)檢查，開展間接評價活動由此充分地判斷水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行水平。

其次，在水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行中，安排專業(yè)性的管理人員參與技術(shù)檢查工作，劃分全方位的技術(shù)檢查工作以及部分技術(shù)檢查工作。全面檢查保證一天之內(nèi)檢查大于等于兩次，部分檢查要結(jié)合實際需要，目的性的掌握水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運作可頭狀態(tài)。

再次是專用器具的檢查，在下列情況中運用此種器具，長時間運行設(shè)備之后，用肉眼眼評價實際工作能力，分析水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行中存在的困難，確切掌握提高水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行可靠性的方法。在具體的檢查中，適當(dāng)把器具的探查以及原型分析進行區(qū)分，原型分析主要是圍繞大規(guī)模參數(shù)的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行，關(guān)鍵點是分析水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行特征。運行階段出現(xiàn)巨大難度時，開展原型分析的工作，此種分析過程和器具探長存在差異，研究的范圍比較廣泛，一般情況要運用精密且繁瑣的儀器進行。綜合專用器具檢查的過程，主要是對設(shè)備運行狀態(tài)進行評估，能夠預(yù)測水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，在時間變化下出現(xiàn)的運行規(guī)律。明確水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的實際運作狀態(tài)，細致分析預(yù)防性檢修策略。正常的技術(shù)維護是確保設(shè)備狀態(tài)，在額定指標(biāo)范圍內(nèi)變動，以設(shè)備運行指標(biāo)為入手點，若水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行指標(biāo)比較低，需要進行大修，或者是更新水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備。

最后對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行技術(shù)維護，大多數(shù)情況安排在水工建筑物泄洪之前或者運用機組檢修技術(shù)時，技術(shù)維護需要在水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的相對運動部件中注入潤滑油，調(diào)整相關(guān)的部件，對于水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行油污處理，更換對應(yīng)的工作液體，涂抹金屬結(jié)構(gòu)件，及時更新磨損速度比較快的零件。在日常維修上，不只是要進行技術(shù)維護，還要進行水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的局部涂刷，更換已經(jīng)被磨損的次要零部件。大修過程中，全方位對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行涂刷，更新已經(jīng)被磨損的零件，比如鋼絲繩、水封和制動摩擦片，對這些部件進行及時加固，或者及時更新?；诖?，上述全部的預(yù)防方案只不過是水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備安全運作的一個保障機制，在后續(xù)的工作中，需要對相關(guān)的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行定期檢驗。調(diào)動運行管理機構(gòu)與工程設(shè)計機構(gòu)的人員參與這項工作，必要情況下安排科研單位組建對應(yīng)的檢驗小組，明確水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行保障計劃。

3 水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行監(jiān)控的內(nèi)容與監(jiān)測方法

3.1 運行監(jiān)控的內(nèi)容

要想對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備加以實時監(jiān)測，應(yīng)圍繞水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的重要性能與關(guān)鍵部位，對其加以實時監(jiān)督。實時檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點與特性參數(shù)以及研究結(jié)果，監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)容有設(shè)備對應(yīng)部位的振動狀態(tài)、應(yīng)變狀態(tài)、位移狀態(tài)、溫濕度狀態(tài)、閘門運行狀態(tài)以及啟閉機鋼絲繩的損傷狀態(tài)等。

（1）實時監(jiān)測系統(tǒng)。所謂的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備實時監(jiān)測系統(tǒng)，涉及加速度類型的傳感器、應(yīng)變類型的傳感器、位移類型的傳感器、鋼絲繩斷絲監(jiān)督類型的傳感器以及數(shù)據(jù)獲取箱等。

（2）實時監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件設(shè)施。針對硬件設(shè)施，包含應(yīng)變類型的傳感器、轉(zhuǎn)速類型的傳感器、位移類型的傳感器、線性量程、現(xiàn)地控制柜以及數(shù)據(jù)信息獲取箱。多個設(shè)備儀器的參數(shù)都要和監(jiān)測要求相吻合，對應(yīng)制造材料過程與防護等級的編制，都應(yīng)適應(yīng)規(guī)程準(zhǔn)則。針對軟件設(shè)施，我國水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的實時監(jiān)測軟件比較多，一些參與水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備實時監(jiān)測開發(fā)的公司對鋼閘門的在線專用軟件進行創(chuàng)設(shè)，那么在具體使用中要選擇最佳的模式進行使用。

3.2 監(jiān)測方法

對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行監(jiān)測，明確損壞的類型以及基本性質(zhì)，尤其是腐蝕現(xiàn)象和磨蝕現(xiàn)象。在金屬結(jié)構(gòu)部件潛在凹陷和部分變形趨勢，對深度進行具體統(tǒng)計。①應(yīng)用著色檢驗方法。其本質(zhì)上改良了煤油操作過程，圍繞液體可以滲入的原理進行裂縫操作，通過吸收性涂料把裂縫內(nèi)的著色成分分配給工件表面。對應(yīng)的著色成分被金屬表面吸附，接下來引進水進行清洗，后續(xù)涂抹顯現(xiàn)成分。檢驗過程重視是否存在大約為0.05mm 的貫通裂縫。②應(yīng)用熒光法檢驗。其作用在毛細管的裂縫監(jiān)測上，可深入液體內(nèi)可能是熒光粉的成分，和著色技術(shù)存在差異。涂抹吸附成分之后，通過紫外線光的作用對表面進行處理，使得熒光粉發(fā)出光，研究是否存在0.01mm 的裂縫。③應(yīng)用超聲波法，通過探傷儀，借助有壓電陶瓷變換器實施此項任務(wù)，包含反射波接收器模塊與超聲振動發(fā)生器模塊，探傷儀能夠發(fā)現(xiàn)金屬內(nèi)部深度100mm 的缺陷，調(diào)整聲學(xué)接觸模式，金屬表面適當(dāng)涂抹曾片，由此借助超聲波探傷的模式研究缺陷具體深度與平面輪廓的實際情況。

4 實時監(jiān)測水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行狀態(tài)的途徑

4.1 設(shè)置與實時監(jiān)測相關(guān)的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備

圍繞水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備承擔(dān)的具體功能，給予事故帶來巨大損失的設(shè)備，要利用實時監(jiān)測方案進行全方位監(jiān)測。針對閘門設(shè)備，涉及水庫與分洪以及泄洪等作用的閘門設(shè)備，水閘項目承擔(dān)著擋潮作用的設(shè)備，或者水電站發(fā)電廠閘門機械設(shè)備，由于相關(guān)閘門設(shè)備均會產(chǎn)生事故，勢必帶來嚴(yán)重?fù)p失。尤其是大規(guī)模的項目，若面臨事故威脅，很有可能對國家?guī)韲?yán)重影響，無法保障群眾的生命安全。所以應(yīng)重點防護對應(yīng)的設(shè)備，不只是進行日常維護，還要引進實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)，強化設(shè)備運作狀態(tài)監(jiān)督，一經(jīng)潛在問題要控制事故出現(xiàn)。關(guān)聯(lián)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的啟閉設(shè)備，實施啟閉操作管理，基于多種工況環(huán)境中運作，十分容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)件疲勞問題、起升機構(gòu)故障問題、變頻器故障問題與保護盤跳電問題。若啟閉設(shè)備潛在故障，會降低閘門的運作效率，所以應(yīng)布設(shè)實施監(jiān)測方案，動態(tài)分析問題和處理問題，配合對應(yīng)的檢修處理操作。

4.2 監(jiān)測閘門設(shè)備的運作情況

其一，監(jiān)測閘門設(shè)備的弧形鋼閘門。對相關(guān)事故進行原因研究，流激振動生成的共振形式與閘門超負(fù)荷運行，甚至是制造安裝所致的事故等，這樣出現(xiàn)閘門局開共振問題和門葉卡阻以及水封異常磨損問題。

首先是實施流激振動監(jiān)測作業(yè)，監(jiān)測閘門設(shè)備的主梁以及縱梁部位，研究位移值與頻率值的指標(biāo)變化，若振動位移超過某個標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，可通過實時監(jiān)測體系發(fā)出報警信息。其次是實施應(yīng)力監(jiān)測作業(yè)，即研究吊耳的結(jié)構(gòu)運作狀態(tài)、邊梁結(jié)構(gòu)的運作狀態(tài)以及振動頻率與共振頻率互相接近狀態(tài)下的報警信息。再次是運行姿態(tài)監(jiān)測，閘門門葉中心在具體啟閉階段的橫向運行軌跡，研究閘門體外側(cè)以及側(cè)軌兩者動態(tài)距離，在距離指數(shù)大于固定值的情況下，可及時報警以及預(yù)警。最后是實施軸承狀態(tài)的情況監(jiān)督，研究軸承運行模式的變化，若運行出現(xiàn)異常，實時監(jiān)測統(tǒng)體系可做出報警操作。

其二，監(jiān)測平面鋼閘門。此種閘門的實時監(jiān)測工作，研究閘門主梁結(jié)構(gòu)、吊耳結(jié)構(gòu)、面板結(jié)構(gòu)以及邊梁結(jié)構(gòu)的運作情況，尤其是進行應(yīng)力監(jiān)測項目與支撐部件監(jiān)測項目與振動監(jiān)測項目。

4.3 監(jiān)測啟閉設(shè)備的運作情況

其一，重點監(jiān)測項目?？傮w來講，啟閉設(shè)備的監(jiān)測項目有門機以及固定卷揚模式的啟閉機。兩種結(jié)構(gòu)監(jiān)測水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的鋼絲繩運作情況，利用實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)能夠研究起升機構(gòu)的故障實際特征與鋼絲繩的損傷信息等，事先了解設(shè)備安全運行的隱患，同時利用信息有效性傳輸系統(tǒng)，提供報警服務(wù)和預(yù)警服務(wù)，使得啟閉機可安全性運作。與此相同，啟閉機監(jiān)測內(nèi)容的監(jiān)督以啟閉機動態(tài)運作情況為主，第一個內(nèi)容便是鋼絲繩損傷情況的監(jiān)測，鋼絲繩的運作中，若鋼絲繩有磨損的情況與斷絲情況，動態(tài)實施預(yù)警操作以及報警操作；第二個內(nèi)容便是主起升機的運作情況監(jiān)測，利用實時監(jiān)測系統(tǒng)研究啟閉機電機的振動情況和減速箱運作情況，觀察卷筒關(guān)鍵部位是否出現(xiàn)變形趨勢，時效性統(tǒng)計啟閉機傳動機的轉(zhuǎn)速指數(shù)，事先了解啟閉機多個部件內(nèi)在的早期故障，表示某地區(qū)中啟閉設(shè)備的監(jiān)測項目。

其二，對液壓啟閉機的運作狀態(tài)加以監(jiān)測。統(tǒng)計液壓油缸上鉸軸狀態(tài)與下鉸軸狀態(tài)，在運行出現(xiàn)異常情況，即刻實施預(yù)警操作與報警操作。液壓油缸缸體鉸座振動的研究，分析缸體鉸座振動過程，一旦產(chǎn)生異常狀態(tài)，可有效的預(yù)警以及報警。

4.4 實時監(jiān)測系統(tǒng)的擴展形式

其他類型的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，運作狀態(tài)也可以通過監(jiān)測系統(tǒng)進行觀察，結(jié)合設(shè)備以及監(jiān)測的實際要求充分設(shè)計，尤其是壓力鋼管的運行監(jiān)測，強調(diào)外水壓力以及裂紋擴展監(jiān)測。實時監(jiān)測升船機，特別是承船廂的平衡性研究與穩(wěn)定性研究，細致劃分起升結(jié)構(gòu)的具體故障。

5 水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行中實時監(jiān)測管理與智能化創(chuàng)新

5.1 實時監(jiān)測管理

給予水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備加以實時監(jiān)測能夠起到全生命周期管理的作用，有效調(diào)整水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行情況，增加設(shè)備服役時間。

（1）關(guān)注選擇型號過程，實施水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的制造。實時監(jiān)測管理中，研究數(shù)據(jù)價值和挖掘數(shù)據(jù)價值可以提高水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的管理質(zhì)量，明確水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備型號選擇的參考方向。按照實時監(jiān)測管理操作，統(tǒng)計型號選擇的方法與結(jié)構(gòu)整合形式，支持結(jié)構(gòu)設(shè)備正常運作。針對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的制造上，制造過程若出現(xiàn)問題，勢必會降低水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的使用效果，因此在使用實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)中應(yīng)全方位評價產(chǎn)品質(zhì)量，重視制造工藝改進，不斷提高設(shè)備制造的綜合水平。

（2）安裝調(diào)試水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備以及實施水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行。安裝與調(diào)試水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備階段，相關(guān)人員應(yīng)整合現(xiàn)有的運行計劃，創(chuàng)設(shè)相對完整的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)模型，設(shè)定監(jiān)測閾值，給水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的規(guī)范化調(diào)試提供參考。另外是水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的具體運行，引進實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確與全方位的研究設(shè)備運行趨勢，初步識別水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的健康性能，落實無人值班運作項目。

（3）檢修水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備與統(tǒng)計報廢數(shù)據(jù)。對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備加以檢修，由現(xiàn)有的方案檢修轉(zhuǎn)變?yōu)闄z修狀態(tài)，使得水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的利用率指數(shù)可提高，控制水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的維修具體時間，控制維修成本。并且適當(dāng)減少備件庫存量，避免出現(xiàn)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備實時監(jiān)測工作的能源損耗。針對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的報廢信息統(tǒng)計，借助實時監(jiān)測系統(tǒng)增加設(shè)備的運用壽命，全方位進行設(shè)備報廢方案擬定。

5.2 智能化創(chuàng)新

通過實時監(jiān)測體系過程性跟蹤水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行情況和健康狀態(tài)，這是處于發(fā)展關(guān)鍵階段的系統(tǒng)，未來依舊需要充分完善。首先監(jiān)測水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行狀態(tài)要體現(xiàn)有的放矢的原則，研究重點設(shè)備的重點部位，若隨意的進行某個結(jié)構(gòu)設(shè)備監(jiān)測，可能出現(xiàn)浪費資源的情況，甚至是預(yù)判出現(xiàn)問題，所以應(yīng)明確監(jiān)測的內(nèi)容、監(jiān)測的地點、監(jiān)測的方法以及監(jiān)測的意義。并且實時監(jiān)測技術(shù)應(yīng)確保工程的特殊性得以滿足，促進水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運作在某個工程中的效率提升。其次是優(yōu)化專業(yè)資源，鞏固管理團隊。宣傳水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)，全過程培訓(xùn)水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備專業(yè)人員，加大力度建設(shè)隊伍，可以把某個電站金屬結(jié)構(gòu)管理資源進行優(yōu)化，通過管理隊伍的完善做好水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)測工作。最后是形成數(shù)據(jù)化平臺，推動監(jiān)測進展。廣泛整理水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的運行監(jiān)督案例以及新興技術(shù)的創(chuàng)新案例，比較相同類型設(shè)備的運作性能。以此為前提強化實時監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用成效，促使水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備監(jiān)測開發(fā)水平可有所提升，整合檢驗規(guī)范文件的內(nèi)容，讓水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的監(jiān)測工作順利進展。

6 結(jié)語

綜上所述，對水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備進行運行監(jiān)控，能夠全方位評估設(shè)備性能，整合運行調(diào)度，增加結(jié)構(gòu)設(shè)備的運用壽命，繼而控制水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行的安全隱患，給予新技術(shù)以及新平臺帶來推廣優(yōu)勢，對應(yīng)的社會效益是比較強的。在具體的水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行監(jiān)測中，應(yīng)全面創(chuàng)設(shè)實時監(jiān)測體系，及時檢查與排除設(shè)備隱患，確保水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備運行的安全性與可靠性。