雙軸補(bǔ)償器可靠性研究

補(bǔ)償器的可靠性是由設(shè)計(jì)、制造、安裝及運(yùn)行管理等多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的。可靠性也應(yīng)該從這幾個(gè)方

面進(jìn)行考慮。材料選擇對(duì)用于供熱管網(wǎng)的波紋管的選材，除應(yīng)考慮工作介質(zhì)、工作溫度和外部環(huán)境外，還應(yīng)考慮應(yīng)力腐蝕的可能性、水處理劑和管道清洗劑對(duì)材料的影響等，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合波紋管材料的焊接、成型以及材料的性能價(jià)格比，優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的波紋管制作材料。

一般情況下，選用波紋管的材料應(yīng)滿足下列條件:

(1)高彈性極限、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，保證波紋管正常工作。

(2)良好的塑性，便于波紋管的加工成形，且能通過隨后的處理工藝(冷作硬化、熱處理等)獲得足夠

的硬度和強(qiáng)度。

(3)較好的耐腐蝕性能，滿足波紋管在不同環(huán)境下工作要求。

(4)良好的焊接性能，滿足波紋管在制作過程中的焊接工藝要求。

對(duì)于地溝敷設(shè)的熱力管網(wǎng)，當(dāng)補(bǔ)償器所處管道地勢(shì)較低時(shí)，雨水或事故性污水會(huì)浸泡波紋管，應(yīng)考慮選用

耐蝕性更強(qiáng)的材料，如鐵鎳合金、高鎳合金等。由于此類材料價(jià)格較高，在制造波紋管時(shí)，可以考慮僅在與腐蝕性介質(zhì)接觸的表面增加一層耐蝕合金。

疲勞壽命設(shè)計(jì)由波紋管補(bǔ)償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩(wěn)定性、周向穩(wěn)定性及耐腐

蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關(guān)。過低的疲勞壽命將會(huì)導(dǎo)致金屬波紋管穩(wěn)定性及耐蝕性能下降。

加速度傾角傳感器:

測(cè)量范圍大，精度較低，10秒--30秒，集成IC較多，使用方便。

電容式傾角傳感器:

測(cè)量精度較高，6秒精度，腔體易破碎，使用需小心。

光電式傾角傳感器:

測(cè)量精度較高，2秒精度，腔體由機(jī)械和鏡片組成，裝配較難，易出現(xiàn)液體外泄。

精密光學(xué)檢測(cè)型傾斜角度傳感器:

測(cè)量精度很高，1秒精度，甚至1秒以上，主要難度在機(jī)械加工上，因?yàn)楣鈱W(xué)質(zhì)量好壞很大程度取決于機(jī)械精度

從原理上雙軸補(bǔ)償器可分為一下幾種:加速度型，電容效應(yīng)型，光電效應(yīng)型，精密光學(xué)檢測(cè)型四類。

理論基礎(chǔ)就是牛頓第二定律，根據(jù)基本的物理原理，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部，速度是無法測(cè)量的，但卻可以測(cè)量其加速度，如果初速度已知，就可以通過積分計(jì)算出線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出直線位移。所以它其實(shí)是運(yùn)用慣性原理的一種加速度感器。

當(dāng)傾角傳感器靜止時(shí)也就是側(cè)面和垂直方向沒有加速度作用，那么作用在它上面的只有重力加速度。重力垂直軸與加速度傳感器靈敏軸之間的夾角就是傾斜角了。

絕大部分集成測(cè)角IC都是利用這個(gè)原理來測(cè)量

原理很簡(jiǎn)單，就是在透明腔體內(nèi)灌入液體，并留有一個(gè)氣泡。腔體上面兩個(gè)金屬導(dǎo)電體和下面金屬導(dǎo)電體構(gòu)成兩個(gè)可變地容器。當(dāng)傳感器傾斜時(shí)液體向一側(cè)流動(dòng)，造成兩金屬片之間的電容量發(fā)生變化。就是利用這個(gè)原理制作出了電容式傾角傳感器，簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)就是，將這個(gè)可變電容接到振蕩電路中，當(dāng)電容量發(fā)生變化，振蕩頻率跟著發(fā)生變化，進(jìn)而得到傾斜角度。

光電型傾角傳感器測(cè)量過程與電容式傾角傳感器基本相同，只是檢測(cè)器件變成了硅光電池，檢測(cè)信號(hào)不再是電容而是電流。光電式傾角傳感器結(jié)構(gòu)圖和硅光電池分布圖如右，當(dāng)液體位置發(fā)生變化時(shí)相對(duì)的兩個(gè)硅光電池輸出的電流將發(fā)生對(duì)稱變化，檢測(cè)這個(gè)電流就可以檢測(cè)出傾斜角度的變化。

這是近年新出現(xiàn)的一種方法，利用線陣CCD檢測(cè)，光學(xué)系統(tǒng)成像制作的傳感器，測(cè)量測(cè)量精度更高 2秒精度。典型產(chǎn)品有徠卡垂直軸液體補(bǔ)償器，博立亞BIA-2型雙軸補(bǔ)償器。

首先了解一下"補(bǔ)償"的概念，補(bǔ)償就是修正。這里的 "單軸補(bǔ)償"和"雙軸補(bǔ)償"是指全站儀或電子經(jīng)緯儀等測(cè)量?jī)x器在沒有完全整平的情況下，通過雙軸補(bǔ)償器反饋回的傾斜角度，在一定的范圍內(nèi)改正誤差，精確測(cè)量。因?yàn)闇y(cè)量時(shí)外界的環(huán)境(走步、過車……等)都會(huì)對(duì)儀器有影響，使儀器發(fā)生傾斜，而補(bǔ)償器正是在一定范圍內(nèi)檢測(cè)傾斜角度變化，實(shí)時(shí)對(duì)這些輕微變化進(jìn)行修正，使儀器保持水平垂直的測(cè)量狀態(tài)。

疲勞壽命設(shè)計(jì)由波紋管補(bǔ)償器的失效類型及原因分析可以看出，波紋管的平面穩(wěn)定性、周向穩(wěn)定性及耐腐蝕性能均與其位移量即疲勞壽命相關(guān)。過低的疲勞壽命將會(huì)導(dǎo)致波紋管穩(wěn)定性及耐蝕性能下降。根據(jù)試驗(yàn)和使用經(jīng)驗(yàn)，用于供熱工程的波紋管疲勞壽命應(yīng)不小于1000次。

波紋管不能承重，應(yīng)單獨(dú)吊裝;除設(shè)計(jì)要求預(yù)拉伸或冷緊的預(yù)變形量外，嚴(yán)禁用使波紋管變形的方法來調(diào)整管道的安裝偏差;安裝過程不允許焊渣飛濺到波紋管表面和受到其他機(jī)械性損傷;波紋管所有活動(dòng)元件不得被外部構(gòu)件卡死或限制其活動(dòng)部位正常工作。

大多數(shù)波紋管的失效是由外部環(huán)境腐蝕造成的，因此在進(jìn)行補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，可考慮隔絕外部腐蝕介質(zhì)與波紋管的接觸。如對(duì)于外壓軸向型補(bǔ)償器可在出口端環(huán)與出口管之間增加填料密封裝置，其作用相當(dāng)于套筒補(bǔ)償器，既可抵擋外部腐蝕介質(zhì)的侵入，又給波紋管補(bǔ)償器增加了一道安全屏障，即使波紋管破壞，補(bǔ)償器還可以起到補(bǔ)償作用并避免波紋管失效。

補(bǔ)償器又有金屬補(bǔ)償器和非金屬補(bǔ)償器，根據(jù)介質(zhì)用途不同，還可以分專業(yè)防腐補(bǔ)償器和耐高溫補(bǔ)償器。