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        小身材 大作用 --淺析軸力安全監測
      1. 發布日期:2023-11-23      瀏覽次數:654
        •   傳感器在各行各業應用的非常多,滿足了設備生產、建筑物監測、介質檢測、運行監控等多種需求,是數據生產的核心工業品。
           
            而因為螺栓的松動、脫落造成的事故卻屢見不鮮:
           
            2010年6月29日16時45分深圳東部華僑城“太空迷航”娛樂設施的太空艙垮塌,造成6人死亡,10人受傷,事故原因是有一顆螺栓松動。
           
            2010年12月14日,深圳地鐵1號線國貿站5號手扶電梯突然由上行倒轉,致使25名乘客受傷。事故原因是扶梯主機固定螺栓松脫,其中1個被切斷,令主機支座移位,驅動鏈條脫離鏈輪,在乘客重量的作用下,上行的扶梯下滑。
           
            2021年,美國渡輪“Wenatchee”號在大修后發生嚴重主機故障,美國國家運輸安全委員會(NTSB)出具了一份報告。一個顆擰緊的螺栓突然松動,主機上的一根連桿和半個活塞甩出檢修孔,從而引發了火災。螺栓松動的原因是大修期間扭矩不足導致的,導致活塞襯套無法與曲軸校準,失去潤滑,從而導致過熱及軸承失靈。在極端力的作用下,連桿松動,并通過檢修口彈出,氣體從曲軸箱中噴出,引發了火災,造成380萬美元的損失。
           
            2023年4月,一起油缸螺栓掉落導致的安全事故在某機械加工廠發生。當時工人在操作壓力機時,突然聽到了一聲巨響,隨后發現油缸在運動中突然停止,機器無法正常運轉。經過檢查,發現是油缸上的一個螺栓掉落了,導致油缸和機器失去了支撐。雖然沒有造成人員傷亡,但損失慘重。
           
            隨著各類安全事故的頻繁曝光,各種設施對安全監測的需求越來越多,也越來越高,傳感器在其中當然功不可沒。但是很多安全監測、PHM(Prognostics & Health Mangement故障預測與健康管理)都著重于電、氣、重要結構等裝置,往往底層設施或者結構件被忽略,其實結構安全越基礎越重要,所謂“千里之堤毀于蟻穴”,就好比螺栓,是所有結構件的核心緊固件,對于它的檢測、監測需要更有針對性的方案。
           
            螺栓是利用物體的斜面圓形旋轉和摩擦力,循序漸進緊固器物的機件,因此螺栓緊固與否很大程度,在于和固定物的螺紋區域嚙合是否緊密,但是這個緊密的“關系”還是會分手。不管是螺栓螺母,還是被固定的材料,表面大都是硬的,不會彼此遷就,而機械的工作狀態大多是帶有重復性的運動,有的運動還伴隨著劇烈的振動和沖擊。在頻繁的振動下,原本緊密咬合的螺紋,就會產生微小的縫隙甚至變形,積累到一定程度,就會導致細微的位移和自旋隨著時間的推移就會造成松動。
           
            傳統的方法就是使用扭力扳手測量螺栓的預緊力或者張力,由人工進行逐一測試,但是由于螺栓的數量往往很多,單純使用人力測試非常繁瑣和吃力,且容易遺漏。而使用超聲波的方式進行檢測,不僅需要對螺栓表面的凸起文字進行打磨,且還需要涂抹耦合劑,日常操作比較繁瑣。
           
            “智能軸力檢測預警系統”是全新一代的螺栓檢測監測系統,將探測裝置直接安裝在螺栓頂部,利用高精度的內部裝置,直接測量螺栓的微位移,精度達到3μm,無需打磨螺栓,無需其他手段,全天候監測,無線或有線數據發送,方便準確。無人值守的設計,特別適合環境惡劣、不借助器具人員無法觸及的位置等,起到了很好的監測覆蓋功能。配合立體動態模型或者數字孿生技術,可以在任何地點和時間,隨時掌握全部結構的螺栓狀態,對安全檢測、風險預判、事件溯源等需求,起到了重要的參考作用。
           
            除了可以檢測螺栓的緊固力、張力、扭矩、應力、變形等參數,以確保螺栓連接的安全性和可靠性,而且其應用領域非常廣泛,包括:
           
            結構工程:在建筑、橋梁、塔吊、鋼結構等領域中,可以用于監測緊固螺栓的張力,以確保結構的穩定性和安全性。
           
            汽車制造:在汽車制造業中,可以在線檢測引擎部件、懸掛系統、制動系統等螺栓的緊固狀態,以確保汽車的安全性和性能。
           
            航空航天:在飛機、火箭和衛星制造中,可用于監測關鍵螺栓的緊固狀態,以確保航空器的安全性和可靠性。
           
            能源領域:應用于風力和太陽能發電設備中,用于監測風力渦輪機和太陽能面板的螺栓連接狀態,監測風筒的穩定性,以提高設備的效率和壽命。
           
            鐵路和軌道交通:在火車和地鐵系統中,用于監測軌道螺栓的緊固狀態,以確保列車的安全和運行。
           
            制造業:在制造業中,可用于自動化裝配線,用于監測活動裝置中的螺栓連接狀態,以確保產品質量和一致性。
           
            壓力容器和管道:在化工工程和石油工業中,可以用于監測壓力容器和管道的螺栓緊固狀態,以確保安全運行。
           
            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用中都有廣泛的用途。通過實時監測螺栓狀態,可以預防螺栓松動、斷裂或過緊等問題,從而提高設備和結構的安全性和可維護性,也可以根據微變的趨勢進行風險判斷。
           
            總的來說,“在風險預警中不僅需要數學、計算機科學、運籌學、物理、化學、材料科學、工程等各個方面的知識,現場的微變形監測也是非常重要的參數,智能軸力檢測預警系統”則是日常監測、PHM系統的重要組成部分,為今天和未來的安全保駕護航。
           
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