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【關鍵詞】:計算機;數學軟件;常微分方程;應用
中圖分類號:G363文獻標識碼: A
1、前言
隨著科技的進步,計算機數學軟件的進步和發展,數學軟件愛你對數學、物理、化學、工程技術等有關數據及對公式的數學處理的作用越來越大,微分方程還有其特定的內容、方法,計算機數學軟件應用時需進行特殊處理,因此,在目前計算機的普及應用的環境下如何應用計算機數學軟件對常微分方程的教學和研究進行計算機輔助分析是一個值得研究、探討的問題,本文以下內容將對其在常微分方程中的應用進行分析和探討,以供參考。
2、常微分方程計算機輔助分析
對常微分方程來說,有如下四個方面可應用計算機軟件進行輔助分析計算:第一,求解線性微分方程需要用到的矩陣特征值、特征向量、行列式及直屬函數的計算和計算、檢驗微分方程組的平衡點需要用到的代數方程組的求解。三種計算機數學軟件均有各種函數供使用,Mathematica中相應的函數為Exp[A](指數函數)、Eigenvalues[A](特征值)、Eigenvectors[A](特征向量)、Eigensystem[A](特征值和特征向量)、det(A)(行列式)、X=A/b(解矩陣方程Ax=b)、[x,y]=sklve(‘eqnl’,‘eqn2’)(解方程組eqn1,eqn2,變量為x,y);Malpe中為exp(A)(指數函數)、eigenvals(A)(特征值)、eigenvectots(A)(特征向量)、det(A)(行列式)、solve({eqns},{vars})(解方程組{eqns},變量為{vars})。第二,常微分方程的解或輔助曲線的圖形顯示。一方面是平面或空間中常微分方程所定義的向量場及其輔助分析曲線函數如等傾斜線、V函數曲線及積分曲線或軌線圖的繪制。另一方面是繪制曲線或軌線圖所需要的數學函數、代數方程及常微分方程的數值求解,因只有少數特殊方程才能求得準確解,所以,特別是常微分方程或方程組要繪制積分曲線或軌線圖要先求其數值解,用足夠精度的近似數值解進行圖形繪制。第三,一階特殊微分方程的輔助求解、微分方程的輔助判斷和常微分方程的特殊求解,包括拉普拉斯變換方法及冪級數解方法以及特殊函數的求解。第四,常微分方程的直接積分。Mathematica和Maple是符號計算軟件,可以應用其符號計算求解常微分方程或方程組的函數DSolve[]和dsolve(),根據參數形式的不同求解不帶初始條件的常微分方程,如含初始條件則在方程或方程組后附上初始條件。MATLAB的符號計算是借助Maple語言,要先作變量說明才能使用。
3、科學計算自由軟件SCILAB在常微分方程中的應用
此軟件是1994年由法國國立信息與自動化礦研究院推出,是一種可以免費自由獲取和使用的科學計算“開放源碼”軟件,其主要用于科學計算,有強大的計算、數據可視化功能及專用的工具箱,還可以自行擴充,SCILAB的數據類型分三類:標量式、矩陣式和特殊類型。標量式類型包括數值、布爾、多項式和字符串;矩陣式類型以標量為元素,亦可視為標量式類型數據的廣義形式;特殊數據類型包括表(list)和函數。特殊變量和常量有ans、%eps、%nan、%inf、%i、%t、%T、%f、%F及%pi。
SCILAB有直接交互運行的指令行操作和運行操作文件兩種方式,均通過SCILAB界面調入內存后解釋運行,SCILAB界面的主窗口菜單有File、Edit、Preferences、Control、Editor、Applications、?,常用的有:通過Editor或其他編輯器編寫ASCII編碼的腳本文件**.sci,然后調用File/Exec執行**.sci。執行過程遇死循環等需要時調用Control/Abort或Control/Interrupt中斷,然后Control/Resume恢復。
SCILAB的四則運算和MATLAB相同,用“.”表對應項運算,同時,SCILAB有眾多的函數供應用,包括基本數學函數、矩陣運算、矩陣特征值、統計、輸出輸入、字符串操作、二維三維圖形、多項式計算、系統與控制、優化與仿真、信號處理等。可通過?/Scilab Help了解其函數名稱與定義。SCILAB是用棧進行運算,其輸出顯示往往與輸入的順序相反。SCILAB還能借助Tcl/Tk小軟件實現用戶接口界面功能,SCILAB可嵌入Tcl/Tk解釋器,利用Tcl/Tk,用戶可在圖形用戶界面里創建和操作部件,包括按鈕、滾動條、菜單、文本窗體級畫布。SCILAB的一大特點是有各種演示程序供學習使用,如找到合適的演示程序,通過復制、改寫便能為己所用。SCILAB軟件由獨立的三部分組成:解釋器、SCILAB程序函數庫及FORTRAN和C程序庫,可在UNIX/Linux或Windows平臺上運行。
常微分方程用數學軟件進行輔助分析時往往需要經過幾個步驟調用不同函數才能得到最后結構,常微分方程常用的方法有:求常系數線性微分方程的解、常微分方程的向量場和積分曲線圖、常系數線性微分方程的傳遞函數方法。其中向量場圖必須確定其范圍及向量的大小密度,積分曲線圖要先求給定初值和時間區間的方程的數值解,再轉換成圖形。可將同范圍的向量場和多條積分曲線合并成一個圖形,一邊分析處理。對非齊次常系數線性微分方程組,可用拉普拉斯變換化為代數方程,求解代數方程后再通過反拉普拉斯變換得到微分方程的解。SCILAB對線性微分方程可作為線性控制系統與控制程序庫中的各種函數如傳遞函數代替拉普拉斯變換進行處理。
4、結尾
本文以上內容對計算機數學軟件在常微分方程中的應用進行了簡要的分析和探討,表達了觀點和見解。在接下來的工作中,我將繼續努力,不斷實踐和總結經驗,利用軟件知識為實際實踐作出更大的貢獻。
【參考文獻】
[1] 《Mathematica基礎及數學軟件》林建華等,大連理工大學出版社
關鍵詞:VFP; 函數;技巧
中圖分類號:TP311 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)06-0189-02
函數是一段程序代碼,用來進行一些特定的數據運算或轉換功能。按函數運算的規則不同及函數處理對象和結果的數據類型差異,可將函數分為以下幾類:
分別是處理數字型數據的數值型函數、處理字符型數據的字符型函數、處理日期型數據的日期型函數和處理需要轉換統一類型的數據類型轉換函數等。
函數由函數名與自變量兩部分組成。使用函數的一般格式:函數名(自變量)。函數名是Visual FoxPro保留字,應藍色顯示。自變量以圓括號形式表示,多個自變量以逗號隔開。自變量形式多樣,可以是常量、變量、函數或表達式等。
計算機二級VFP常用重點函數如下表所示:
因此,學習每一個函數要注意以下幾點:函數的格式;函數的功能;自變量的個數以及類型;函數的返回值(類型)。
下面,我們分別詳細介紹計算機二級VFP各類函數的格式、功能、應用舉例及使用注意事項。
1 數值函數
數值函數主要討論INT()、ROUND()和MOD()函數。這幾個函數參數單一,主要用于數值運算。需要注意的是,在計算過程中,數值函數的自變量類型及函數的返回值類型都是數值型。可用TYPE()函數檢驗其函數返回值類型。下午詳細介紹數值函數。
1.1取整函數INT( )
函數格式:INT()
函數功能:計算并返回expN的整數部分。需要注意的是,函數取整舍去小數部分時,不涉及四舍五入,區別于round函數用法。
應用舉例:
?INT(-11.3),結果顯示:-11(小數部分直接舍棄)
?INT(12.89)=12,結果顯示:12(0.89全部舍棄,并無進位)
1.2 四舍五入函數ROUND( )
函數格式:ROUND(,< expN2>)
函數功能:返回expN1按expN2所指定的位數保留小數進行四舍五入的值,若expN2為負值,返回小數點左邊|expN2|個0的整數值。
應用舉例:
?ROUND(23.456,2),結果顯示:23.47(保留兩位小數,四舍五入原則)
?ROUND(-34.234,0),結果顯示:-34(第二參數為0,表明不要小數)
?ROUND(2235.1863,-1),結果顯示:2240(第二個參數-1,表明需要1個0的取整,且小數部分全部舍棄)
1.3 求余數函數MOD( )
函數格式:MOD(,),expN、expN2分別為參數一和參數二。以下都可以同樣簡稱。
函數功能:返回“參數一”除以“參數二”的余數。返回值的正負取決于expN2的正負。返回值取值需要注意的是:若兩個參數符號相同,值為正常余數。若兩個參數符號不同,值為除數絕對值與正常余數的差。
應用舉例:
?mod(17,5),顯示結果:2(兩個參數同為正數,按正常情況取余數)
?mod(43,-7),顯示結果:-6(兩個參數異號,符號位取決于第二參數,為負,值為|-7|-1=6,所以結果為-6)
2 字符函數主要處理字符型數據,參數使用中至少有一個是字符型數據
字符型函數主要討論ALLTRIM()、AT()和SUBSTR()函數,這幾個函數在查詢中使用頻繁,需要熟悉掌握其使用技巧。下午詳細介紹字符函數。
2.1 刪除前后空格函數ALLTRIM( )
函蹈袷劍ALLTRIM()
函數功能:返回刪除expN前后空格的值。
應用舉例:
?ALLTRIM(” study hard ”),結果顯示:study hard
2.2 子串位置函數AT( )
函數格式:AT(,< exp N2>[,])
函數功能:返回expN1第expN3次出現在exp N2中的整數位置。expN3的默認值為1。若expN1未在exp N2中出現,則返回值為0。
應用舉例:
?AT(“s”,“study”),結果顯示:1(第三個參數沒有,默認為1,s在study第一次出現的位置為1)
?AT(“人民”,“中華人民共和國”),結果顯示:5(參數可以為中文,明確一個中文漢字占兩個字節,所以位置為5
2.3 取子串函數SUBSTR( )
函數格式:SUBSTR (, [,< expN3>] )
函數功能:返回從串“參數一”中第“參數二”個字符開始,截取“參數三”個字符的子串。 如果“參數三”省去,則取子串從“參數二”開始,取到字符結束處的全部長度。
應用舉例:
?SUBSTR(“foxpro for windows”,8,7),結果顯示:for win(從字符的第8個位置開始,取7個長度)
?SUBSTR(“中華人民共和國”,5,4),結果顯示:人民(漢字注意占兩個字節寬度)
3 日期時間函數
日期時間函數是涉及日期、年份、月份、日的相關函數。主要討論DATE()、YEAR()、 MONTH()和DAY()函數。這些函數使用時注意格式設置,如果按正常年月日排列,應當使用(,1)格式。
3.1 系統日期函數DATE()
函數格式:DATE([nyear,nmonth,nday])
函數功能:不帶任何參數的DATE()返回系統當前日期,函數值為日期型D。
應用舉例:
?DATE(),結果顯示:18/03/16
?DTOC(DATE(),1),結果顯示:20160318
3.2 年份函數YEAR()
函數格式:YEAR()
函數功能:函數返回指定日期的年份。函數值為數值型N。
應用舉例:
?YEAR({^2016/03/18}),結果顯示:2016
3.3 月份函數MONTH( )
函數格式:MONTH()
函數功能:MONTH( )函數返回指定日期的月份。函數值為數值型N。
應用舉例:
?MONTH({^2016/03/18}),結果顯示:3
3.4 日期函數DAY( )
函數格式:DAY()
函數功能:返回指定日期的天數。函數值為數值型N。
應用舉例:
?DAY({^2016/03/18}) ,結果顯示:18
4 轉換函數
在VFP的索引建立和查詢過程中,為了滿足實際使用的需要,經常要到轉換函數DTOC()和STR()函數。下面詳細介紹這幾個轉換函數。
4.1 數值――字符型轉換函數STR( )
函數格式:STR([,][,< expN3>])
函數功能:將expN1的數值轉換成字符串形式。expN2為指定寬度,expN3為指定小數位數。函數返回值默認長度為10。函數值為字符型C。
應用舉例:
?STR(234.61,5,1),結果顯示:234.6(字符寬度為5,小數位數為1,含小數點算一位)
4.2字符――數值型轉換函數VAL( )
函數格式:VAL ()
函數功能:將參數中字符串數字轉換成對應數值,轉換結果取兩位小數函數返回值為數值型N。
應用舉例:
?VAL(“12”),結果顯示:12.00
?VAL(“12abc”),結果顯示:12.00(轉換過程中,遇到非數值型字符為止)
4.3日期――字符型D換函數DTOC( )
函數格式:DTOC([, 1])
函數功能:把日期參數轉換成相應的字符串。函數返回值為字符型C。
應用舉例:
?DTOC(DATE(),1),結果顯示:20160318(此時該結果為字符串)
4.4 字符――日期型轉換函數CTOD( )
函數格式:CTOD()
函數功能:把字符串轉換成對應日期值。函數值為日期型D。
應用舉例:
?CTOD(“^2016/03/18”),結果顯示:03/18/16(注意格式)
總之,函數使用貫穿整個VFP上機及理論部分,特別是轉換函數部分DTOC()函數及STR()函數使用頻繁,學生應根據實際情況,加強練習,不斷鞏固熟練,才能靈活掌握函數的使用,為等級考試奠定基礎。
關鍵詞:計算機;信息技術;改進;應用
1 計算機信息技術概述與發展方向
1)計算機信息技術概述:計算機信息技術是一門通過現代通信、電子計算機收集、儲存、加工、傳遞、處理、利用、信息,用于輔助決策的技術的總稱,也是一門融合計算機、通信、多媒體和網絡通訊、安全等技術,形成具有智能多媒體信息服務特征,與計算機、網絡、通信、密碼、數學等多學科交叉的時空大規模信息網。
2)計算機信息技術分類與特征分析:計算機信息技術具有功能多元化、綜合性較強的技術,按照其功能不同可分為計算機技術、通信技術、控制技術、傳感技術、密碼技術。計算機技術通過信息的處理和存儲實現對信息的編碼、壓縮、加密和再生,其中存儲技術有內存儲和外存儲技術,主要用于管理計算機存儲器的讀寫速度、存儲容量,并保持其穩定性[1]。通信技術是一種快速、可靠、安全實現信息在時空上的轉移的信息傳遞技術,大量的信息滯留會影響到計算機信息技術的應用。傳感技術是一種結合通信技術與測量技術,擴展人感覺器官獲取信息的傳感功能的信息采集技術,多種技術的交叉綜合使用,可進一步加強人感知信息的能力。控制技術主要包括信息的調控和顯示技術,是實現計算機信息技術過程中最后一個環節。根據所用載體的不同,還可分為硬件技術和軟件技術,硬件技術主要應用于信息設備,具有輔助信息設備傳播通信的功能,軟件技術主要用于處理信息的知識、方法或技能。
3)計算機信息技術發展方向:計算機技術應用廣泛,且在不同領域有著不同的發展與優勢。隨著人們信息安全意識的提高,數據信息加密技術、防入侵技術都從技術層面上得到一定的發展,當然客上仍存在一定的局限性,尤其是要適應計算機中央處理器、運算速度的提升與發展,因此只有不斷改進各項計算機信息技術,方能保證網絡安全的關鍵技術[2]。如今微型機已逐步滲透到人們生活的方方面面,信息技術也得到規模化發展,信息系統成人們在社會生活中用于實現信息的獲取、傳輸、處理以及顯示的強大社會資源系統,通信技術、控制技術可將信息系統資源變得更加簡單、易操作,管理信息系統已成為企業信息管理的主要方式,計算機輔助生產管理系統計算機的信息技術,使其不斷靠攏企業與經濟。
2 計算機信息技術改進及其應用
隨著科研水平提高,人們對計算機信息技術的進一步研究和完善,使其更有效地應用到各個鄰域。這里筆者通過深入研究各項計算機信息技術的發展優勢和缺陷,提出了有效的改進策略,并將其有效地應用于各個領域。
1)傳感技術的改進及其應用:對于傳感技術我國雖已形成研究、生產和應用體系、人才隊伍和部分傳感技術的優勢,也有一批先進的成果,如刀具/砂輪監控儀系列成果,石油油井用高溫、高壓傳感檢測系統、高精度熱敏檢測傳感等,以及一個量大面廣的用戶市場。但在研究開發戰略在系統性上仍存在著不足,如傳感器與傳感系統未能統一布置,形成兩套并列,相互脫節的攻關,以及對傳統傳感器的改進不足,還有集成化、智能化和納米技術未能得以完善。因此我們仍需在傳統傳感技術與系統的研究開發上,偏重于應用量大而廣,有良好物理學效果的現代化微小型傳感系統,,還要著力提高其可靠性、可應用性,并降低成本,以支持我國工農業和服務業的發展。如信息技術、生物技術、新材料技術等高新技術,正加速滲透林業的“5S”(遙感、地理信息系統、全球定位系統、專家系統和決策支持系統)技術已成為科技興林的重要手段。衛星遙感、紅外監測、飛機化學滅火等高新技術使森林預測、監測、控制、病蟲火害防治、荒漠化防治、瀕危野生動植物保護等過去無法用常規技術或手段解決的問題,現在由于 RS 和 GIS 的介入開始變得相對容易。
2)通信技術的改進及其應用:計算機通信技術主要是通過網絡拓撲設計建立具有連通性、可靠性、快速通信、靈活性、經濟合理的高質量的計算機通信網,來實現數據傳輸、提供數據共享,提高系統可靠性,并對集中與主機的信息進行不同范圍的分布式處理,還可以對分散對象提供實時集中控制與管理功能,極大地節省硬件、軟件設備開銷。而通過建立通信子網和傳輸鏈路,擴大用戶資源網,優化網絡拓撲設計,可有效改進通信技術。信息技術在交通領域中的應用就是基于全球定位系統(GPS)、 地理信息系統(GIS)、 移動通訊網絡以及國際網絡運輸控制協議(TCP/IP)等技術原理,在汽車及交通領域中輕松實現如數據傳遞、話音通訊、目標跟蹤、自動報警以及駕乘者獲取各種公眾信息、 實用信息服務的功能。同時計算機信息技術可通過與110、 120等子系統和各類數據庫相結合,實現更廣泛的應用。
3)計算機技術的改進及其應用:基于計算機技術的綜合特性,只有緊密結合應用物理、機械工程、電子工程、現代通信技術和數學等,才能有效促進其發展和完善。首先應從結構、操作系統管理、維護和應用方面改善計算機系統技術;其次通過加強計算機系統運算與控制、信息存儲、信息輸入輸出技術,來改善計算機部件技術;最后逐步實現將由信息處理、數據處理過渡到知識處理,知識庫向數據庫的轉化。計算機技術應用于工程行業通過應用工程項目管理系統和一定的工具軟件進行各項計算作業和輔助管理工作,在提高工作效率和工程質量方面收到了良好的效果。
4)控制技術的改進及其應用:信息控制技術是在業務流程層次運行的人工或自動化程序,與用于生成、記錄、處理、報告交易或其他財務數據的程序相關,通常包括檢查數據計算準確性,審核賬戶和試算平衡表,設置對輸入數據和數字序號的自動檢查,以及對例外報告進行人工干預。通過計算機進行整理可以利用歷年的數據對本單位、本部門進行歷史會計數據的比較與分析,從而為單位決策者提供可靠的決策依據,并通過建立比較完善的決策支持系統,以實現電算化會計檔案的應用使決策者在遵循市場經濟規律的前提下,制定出適合自身發展的行為規范,改善經營管理、提高經濟效益。
5)密碼技術的改進及其應用:對稱加密系統最大的問題是密鑰的分發和管理非常復雜、代價高昂,也不能實現數字簽名;因此在實際應用中可利用二者的各自優點,采用對稱加密系統加密文件,采用公開密鑰加密系統加密“加密文件”的混合加密,可較好地解決運算速度問題和密鑰分配管理問題。信息技術在互聯網中的密碼技術的應用是為保護信息的安全,采用密碼技術的互聯網不再需要采用網絡拓撲結構,因為在數據傳輸工程播種已經達到安全程度的要求。
經過改良后的現代信息技術對任何信息都能進行數字化處理,因而具有成本低、易傳輸、高保真、有利于再創造等優勢[3]。現代信息技術可以形成網絡化的信息高速公路,具有極大的容量和很高的寬帶,從而打破傳統的時空觀,為信息洪流提供必要的快速通道和有秩序的流通,把距離和時間縮小到零,有效的提高溝通效率,更加便捷地獲取、存儲、處理信息,條理清楚的為人們服務。
3 結束語
計算機信息技術是現代化和信息時代的重要組成部分,它在人們的各項工作和生活過程中都發揮了重要的作用,我們要合理利用這個珍貴的資源,繼續開發它的潛在價值,以提高我們的生活質量。
參考文獻:
[1] 陳晨.計算機信息技術應用淺論[J].中國科教創新導刊,2011(8):176-176.
中圖分類號:TU392.3
1 概述
天然氣作為一種清潔、高效、節能的綠色能源越來越受到人們的歡迎,我國天然氣發展“十二五”規劃要求,“十二五”期間新建天然氣管道4.4萬公里,即每年建設近9000公里天然氣管道。隨著天然氣長輸管道的建設,在站場管道設計中,管道壁厚設計計算和選取直接影響到管道輸送安全和工程投資,尤其隨著輸氣量的不斷增加,管道壓力也不斷提高,因此站場管道壁厚的選取應當引起足夠的重視。
2 站場鋼管壁厚計算公式
2.1 目前,國內站場鋼管的壁厚計算主要分為兩種,一種是按工業管道計算,另一種是按輸氣管道工程設計規范計算,可依據的壁厚計算標準見表1,從表1中可以看出SH/T 3059-2012、GB 50316-2000、GB/T 20801-2006的計算壁厚公式基本一致,只是有些符號表示不同,并且名義厚度的取法也是一致的,即計算壁厚+鋼管的壁厚附加裕量(腐蝕裕量、厚度負偏差和螺紋深度等)+厚度圓整值。
2.2 GB50251-2003《輸氣管道工程設計規范》的壁厚計算公式與其他三個計算公式相差較大,其公式中F強度設計系數與地區等級有關,GB50251-2003的4.2.4規定,輸氣站內管道及其上下游各200 m 管道,截斷閥室管道及其上下游各50 m 管道( 其距離從輸氣站和閥室邊界線起算) ,設計系數在一至四級地區分別為0. 5、0. 5、0. 5 和0. 4。而在實際項目中,輸氣站場一般不設置在四級地區,因此,設計系數F一般取0.5。
3 鋼管壁厚計算對比
3.1 鋼管壁厚試算
以西氣東輸二線工程西段站場鋼管為例進行試算,取DN1200、DN1000、DN900三種規格,設計壓力12MPa、材質X80M、壁厚負偏差1.5mm、腐蝕裕量2mm,按SH/T 3059-2012標準的計算公式計算結果見表2,按GB 50251-2003標準的計算公式計算結果。由計算結果可以看出,同種規格的鋼管按兩種不同的標準計算,得到的結果相差較大,按SH/T 3059-2012 計算的壁厚要比按GB 50251-2003計算的壁厚要厚的多,以DN1200的鋼管為例,名義厚度相差8mm。
3.2 試算結果分析
按《全國壓力管道設計審批人員培訓教材(第二版)》的壓力管道及類別劃分,天然氣輸氣站內部管道類別為工業管道【2】,按此要求則應取SH/T 3059-2012的壁厚計算公式,但從計算結果看,DN1200的鋼管壁厚取值為38mm,而目前國內X80M鋼管壁厚最大只能做到33mm,鋼廠X80M中厚板最大厚度見表4。因此,西氣東輸二線顯然不是按工業管道來進行計算的。
GB 50251-2003標準“6.8站內管線”中要求“鋼管強度及穩定計算,應符合本規范第5.1節的有關規定。”第5.1節即表1中列出的GB50251-2003計算公式。也就是說GB 50251-2003標準要求站內鋼管壁厚計算按照GB 50251-2003標準的公式,西氣東輸二線項目站內鋼管壁厚選取也是符合GB 50251-2003的要求。同時也有文獻介紹站內鋼管壁厚選取“管道的計算壁厚向上圓整至相近的公稱厚度,即得到鋼管的選用壁厚【4】”。
3.3 關于鋼管壁厚負偏差和腐蝕裕量
SH/T 3059-2012、GB 50316-2000、GB/T 20801-2006的鋼管壁厚計算中都明確規定了鋼管壁厚負偏差和腐蝕裕量,而GB 50251-2003則沒有明確給出,其壁厚計算公式采用的是ASME B31.8的公式,按ASME B31.8“在確定設計系數F的數值時,對管子材料標準所列的,并由本規范批準使用的各種壁厚負公差,已適當考慮,并且加了裕量”。GB 50251-2003的第3.1.4條“當輸氣管道及其附件已按國家現行標準《鋼制管道及儲罐腐蝕控制工程設計規范》SY 0007和《埋地鋼質管道強制電流陰極保護設計規范》SY/T 0036的要求采取了防腐蝕措施時,不應再增加管壁的腐蝕裕量。”同時條文說明中也明確指出輸氣管道一般不允許采用增加腐蝕裕量的方法來解決管壁內腐蝕問題。管道采取防腐蝕措施后,確定管壁厚度時可不考慮腐蝕裕量。前文提到的文獻中站內鋼管壁厚計算也未提及鋼管的壁厚負偏差和腐蝕裕量,其給出的計算實例也沒單獨考慮壁厚負偏差和腐蝕裕量。因此,如不考慮腐蝕裕量及厚度負偏差,表3中所取的名義厚度還應減小。
4 結束語
綜上所述,按GB 50251-2003壁厚計算公式選取的壁厚經濟性更為明顯,也能解決鋼廠壁厚生產能力達不到的問題,并且有西氣東輸二線等工程項目的成功經驗可以吸收、借鑒,而《全國壓力管道設計審批人員培訓教材(第二版)》中的管道類別劃分卻限制了GB 50251-2003壁厚計算公式的應用,因此建議國家相關技術管理部門盡快協調處理壓力管道管理規定和長輸管道標準的銜接問題,以便于統一設計計算方法和壓力管道的管理。
參考文獻:
[1] GB50251-2003 輸氣管道工程設計規范
[2] 全國壓力管道設計審批人員培訓教材(第二版). 中國石化出版社,2011:47
關鍵詞:陽極保護;濃硫酸;長輸管線施工;參比電極
中圖分類號:TG174
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2011)27-0065-02
一、實際工程總體情況
(一)工程概況
金昌中鐵物流100萬噸/年硫酸管道建設工程的建設地點位于甘肅省金昌市,由金昌中鐵現代物流有限責任公司負責建設。工程特點主要有:金川化工外輸系統管線,屬于新鋪的管線,輸送介質為硫酸。始于金川化工集團硫酸廠終于甘肅甕福化工集團公司,管道規格為219×8的無縫鋼管,全長21.62公里。管線沿途穿過鐵道、公路、河流、農田,共有彎頭30個左右,加壓泵房2處,管線架空2處。
(二)工程特點
1.線路走向。管線從首站金川集團公司硫酸罐區出站,向西南跨越金川集團公司企業專用線和河雅公路再向東沿鐵路倉庫區圍墻外到金川河邊,沿金川河河灘地沿東北向西南走向,終點為金昌市甕福化工集團公司的硫酸罐區,全線長21.62公里。金昌金川河河灘地多為卵石、河沙。沿線有少量農田和樹林,地勢平坦,線路平均坡度8‰左右。首站起點標高約為1536.33米,終點標高1705米,流向由低出向高處輸送。沿線有二次跨越企業鐵路線,其中一項跨越企業鐵路有調車作業的車場。
跨越鐵路總長度為1252米,跨越河流9處總長7006米全線除82508米為跨越外,其余線路均為直埋。
2.地形、地貌。金川化工至甕福化工管道沿途主要穿過河道、鐵路、公路。地貌特征主要是剝蝕堆積、沖洪積堆積。地勢由南向西北傾斜,坡度約8‰。地理高度落差約為200m。
3.氣壓強度試驗。
(1)管道系統氣壓在管道外觀檢查確認合合格后進行。
(2)試驗介質為空氣。
(3)進行氣壓強度試驗時,試驗壓力為設計壓力的1.15倍。設計壓力大于0.6MPa時,必須有設計文件規定或經建設單位同意,方可進行氣壓試驗。氣壓試驗前必須用空氣進行預試驗,預試驗壓力為0.2MPa。
(4)氣壓強度試驗時,壓力應逐級緩升,其步驟如下:
第一,升壓速度不易過快,每小時不得超過1MPa。
第二,升壓至試驗壓力的0.3和0.6倍時應分別停止升壓,穩壓30min,并檢查系統有無異常。
第三,如無異常現象再以試驗壓力的10%分次逐級升壓,每級穩壓3min,達到試驗壓力后穩壓10min。
第四,如無異常現象,可將壓力降至設計壓力,用肥皂水或中性發泡劑對試驗系統進行仔細巡回檢查嚴密性;檢查部位包括所有的法蘭、焊口、螺紋接頭、伐門填料,管道過濾器與管道視鏡等。
第五,氣壓嚴密性的停壓時間,根據查漏工作需要而定,一般不少于30min,檢驗以不泄漏為合格。
第六,在上述時間內,對每一檢查口的液體涂刷檢查不應少于兩次,并應分段包干專人負責。氣壓強度試驗的系統不宜過大,系統內所有的設備不得參與試驗。在氣壓試驗時禁止以任何方式敲打管道及其附件。試驗合格后緩慢降壓,排放口應盡量利用系統內的放空管。如用臨時接管應接在室外排放,排放管應牢固可靠,能承受反沖力的作用,排放口不應置于行人經常過往的地方。
二、陽極保護原理
金屬的腐蝕是一個電化學過程,即金屬氧化成為帶正電荷的離子進入溶液,在金屬和它的離子之問形成一個電動勢,這就是人們熟知的電極電位。向沒在電解質溶液中的金屬施加直流電流,金屬的電極電位會發生變化,這種現象稱作極化。所通電流為正電流(金屬為陽極),金屬的電位向正方向變化,這種過程叫作陽極極化。所謂的陽極鈍化,就是將具有鈍化性傾向的金屬作為陽極,通一正電流從而改變其電位的方法,如果認為只需將被保護的金屬作為陽極,通入任意大小的正電流都能起到保護作用是非常錯誤的。事實上,處于活化腐蝕狀態的金屬,當通一陽極電流時,其電流密度(或金屬的陽極溶解速度)隨電位的升高而增加,也即腐蝕速度加劇。只有達到一個特定的電位時,電流密度迅速下降,金屬表面開始生成具有很高耐蝕性能的金屬氧化物附著在金屬表面,金屬表面進入鈍化狀態,這層氧化物膜阻止了介質對金屬的進一步的腐蝕。在進入鈍化狀態的一定范圍內,電位變化時電流密度變化很小,這個區域叫做鈍化區。這才是實施陽極保護技術安全、有效的區域,過了鈍化區,如果電位繼續升高,電流密度又開始增大,金屬表面又產生了新的電極反應,鈍化膜轉化成高價化合物而受到破壞,金屬腐蝕重新加劇。因此,當對可鈍化金屬施加外加陽極電流使其電位正移至鈍化區時,金屬就處于鈍化狀態,此時,只要繼續給以較小的電流就可維持這種鈍化狀態,依靠在鈍化區形成的鈍化膜防止金屬腐蝕的方法就稱為陽極保護。
三、陽極保護濃硫酸不銹鋼管道技術介紹
陽極保護酸管道由五個部分組成:第一,陽極,即不銹鋼管道,它的腐蝕程度由其電位控制;第二,陰極,即與陽極構成電回路的輔助電極,由若干個小陰級并聯而成,數量根據保護管道的總長度而定;第三,參比電極,提供電位信號,起電位傳感器作用,設有控制用及監測用兩種;第四,恒電位儀,提供直流電源,起控制及各種安全報警的使用;第五,導線,包括直流電回路導線及電位信號導線。系統的整體情況如圖1所示:
經實驗室試驗研究,解決了在酸濃度、溫度、壓力、流量及管徑等變量參數決定下的控制技術指標及陰極問的布置(即分散能力)。并研制出可供現場使用的參比電極和陰極。
(一)陰極
陰極材料對陽極保護很重要,它直接影響保護的效果和體系的穩定。陰極材料選用耐腐蝕合金,使用壽命可達5年以上。陰極的布置決定著陽極保護的分散能力,即在有效的保護半徑內的電位、電流衰減分布規律。陰極布置采用不等間距、針狀分布,可達到管道表面電流分布均勻的目的。
(二)參比電極
參比電極采用的合金材料與結構在高溫濃硫酸條件下耐腐蝕性很好,可長期使用;在酸濃、酸溫、流速等波動時其電位基準比較穩定,波動范圍小于30mV,符合現場使用條件。
關鍵詞:氣力輸送;壓縮空氣;系統設計
中圖分類號:TF734.62+1文獻標識碼: A 文章編號:
火力發電廠中氣力除灰系統具有輸送距離遠,輸送量大,系統所需供料設備少,能耗低等特點,成為國內乃至全世界燃煤電廠最廣泛采用的一種干除灰方式。
氣力輸灰系統是采用經壓縮并處理后的空氣作為推動物料輸送的動力源,壓縮空氣系統的能耗即使氣力輸送系統的能耗。壓縮空氣系統的經濟性和穩定性直接決定著氣力輸送系統的經濟性和穩定性。因此,在設計氣力除灰系統時,首先要正確設計系統的耗氣量,然后再經過合理的選型以及配管計算,為氣力輸灰系統提供壓力、流速適當的壓縮空氣,為輸送系統安全、可靠運行提供保障。
1 壓縮空氣耗氣量計算方法
氣力輸送耗氣量主要取決于氣力輸送系統輸送時的平均灰氣比,灰氣比通常可以根據以下經驗公式計算:
kg/kg公式(1-1)
式中為輸送管道的當量長度,單位為m。
輸送系統的額定汽耗量計算
以純輸送用氣計算汽耗量,不含系統用儀用空氣量。
kg/h 公式(1-2)
式中 為氣力輸送系統出力 t/h
換算成壓縮空氣系統出力通用單位:
m3/min公式(1-3)
式中為當地自由空氣密度kg/m3,按下式計算:
kg/m3 公式(1-4)
式中:
——為標準狀態下,溫度為0ºC時空氣比重=1.293kg/m3
B——為當地大氣壓(Pa)
——為當地標準大氣壓(Pa)
——為當地年平均溫度ºC。
輸送系統總汽耗量計算
考慮系統的漏風系數,以及后處理氣量損失,系統的總汽耗量為:
m3/min公式(1-5)
式中:
——漏風系數,通常取1.1;
——因后處理氣量損失而考慮的系數,可取1.12。
2 空壓機功率計算方法
2.1 空壓機軸功率計算
空壓機工作過程實際是基本熱力過程的多變過程,壓縮1kg空氣耗功為:
kJ/kg 公式(2-1)
式中:
——壓縮單位質量空氣耗功(kJ/kg)
——空氣的其他常數,=0.287(kJ/kg••K)
——空壓機吸氣溫度, =273+(K)
——空壓機排氣壓力,國內氣力除灰系統空壓機排氣壓力通常取0.75Mpa
B——為當地大氣壓(Pa)
——氣體壓縮過程的多變指數,可由 確定,其中為空壓機排氣溫度,有較好的冷卻系統時一般取313K;
由公式(2-1)可計算空壓機的軸功率:
kW 公式(2-2)
式中除3600是將單位換算為kW。
2.2 空壓機配套電機額定功率計算
由空壓機軸功率可知空壓機配套電機的額定功率為:
kW公式(2-3)
式中:
——空壓機額定功率 kW;
——電動機富裕系數 電廠用空壓機均大于50kW,富裕系數可取1.08;
——空壓機機械效率 取0.65;
——電動機效率,取0.95。
壓縮空氣管徑計算方法
壓縮空氣管徑計算可以用以下公式:
mm 公式(3-1)
式中 ——管道內某點的容積流量(m3/ min) ;
——管道內某點的流速(m/ s)。設計流速一般取10 m/ s
上式中,壓縮空氣管道內容積流量計算應考慮空壓機排氣溫度的升高對氣體容積的影響,其計算公式如下:
m3/ min公式(3-1)
式中符號同上。
輸送系統儲氣罐容積計算
氣力輸送系統用壓縮空氣儲氣罐容積應大于或等于每套輸送系統所有發送器同時發送時倉泵壓力回升所需要的壓縮空氣容積。儲氣罐的最小容積可按下式計算:
m3公式(4-1)
式中:
——儲氣罐容積(m3);
——每套系統輸送倉泵的總容積(m3),計算公式見下文;
——倉泵充滿系數 取0.75;
——干灰的堆積密度(kg/m3);
——干灰的真實密度(kg/m3);
——輸送系統始端輸送壓力(Pa):
其余符號與上述相同。
輸送系統倉泵總容積,是指該儲氣罐提供給輸送單元所有的倉泵容積之和,計算時可以每小時有80%灰按完成8次輸送循環,有20%的灰按16次循環輸送為依據計算,計算公式如下:
m3公式(4-2)
公式(4-2)中符號與上式相同。
空壓機冷卻水量計算
空壓機冷卻水一般各個設備廠會提供,在沒有提供時,可按下式計算:
m3/h 公式(5-1)
式中:
——冷卻器進口空氣溫度(ºC),按輸送系統壓力等級,可取153 ºC;
——冷卻器出口空氣溫度(ºC),一般不大于40 ºC;
——空氣比熱,可按圖5-1查得;
——冷卻水進口溫度,一般選工業水溫30(ºC);
——冷卻水出口溫度,一般選工業水回水溫度37(ºC);
圖 5-1
空壓機的選型
火力發電廠氣力輸送系統多為一臺爐一個單元,空壓機選型應根據總耗氣量,以及運行模式選擇合適的空壓機組合方式,火電廠輸送系統的配套的空壓出力一般有20~30m3/min、30~50m3/min、≥50m3/min幾個等級,經調查,出力為30~50m3/min等級的空壓機,單位出力造價最為經濟,因此應盡量選擇該等級的空壓機。
實例計算
下面以某火力發電廠氣力除灰系統原始數據為參數,對其配套壓縮空氣系統進行實際選型計算。主要技術參數如下:
氣力輸灰系統出力: =70t/h 輸送當量距離: = 400m
干灰堆積密度: = 750kg/m3 當地多年平均氣溫: = 21.6 ºC
干灰堆積密度: = 2200kg/m3壓縮空氣系統出口壓力:=0.75MPa
當地多年平均氣壓: B= 101090 Pa
7.1 耗氣量計算
將原始數據代入公式(1-1)~(1-5)可分別計算出:
=27.5 kg/kg、=1.198 kg/m3、 =35.4 m3/min 、=43.6
根據上述空壓機選型原則,每套輸送系統可選一臺45 m3/min的空壓機,如兩臺機組兩套輸灰系統,可配三臺45 m3/min的空壓機,兩運一備。
7.2 空壓機功率計算
根據空壓機排氣溫度和排氣壓力要求,可以計算氣體壓縮過程的多變指數=1.03,將及其他參數代入公式(2-1)可計算的壓縮單位質量空氣耗功=-181.11 kJ/kg(負號表示耗功,在下式計算中直接去掉負號),再將已知和計算的參數代入公式公式(2-2)和公式(2-3)可分別計算出空壓機(以=45 m3/min計算)軸功率和配套電機分別為:
=162.7kW =264.2kW
7.3 空壓機管徑計算
由7.1中的空壓機組合,空壓機出口母管中容積流量為2臺空壓機排氣流量之和,即公式(3-2)代入數據如下
==12.86 m3/ min
將上式結果代入公式(3-1)計算的母管直徑D=0.164m,由此可選DN175的標準管道。以此方法可計算其它支管管徑,在此不在計算。
7.4 儲氣罐容積計算
氣力輸送系統始端輸送壓力一般由設備廠提供,如果沒有資料時,可按0.35MPa計算,由公式(4-2)計算輸送系統倉泵總容積為:
=14.0m3
將上式結果代入公式(4-1)的每套系統最小應配儲氣罐容積為:
=6.92 m3
7.5 空壓機冷卻水量計算
由圖5-1 差得=1.003,將參數代入公式(5-1)得每臺空壓機冷卻水量為:
=52.4 m3/h
系統節能探討
在國家大力提倡節能減排的背景下,作為設計工作者應從設計出發,盡量優化系統,使系統更加節能環保。
由于壓縮空氣為氣力輸灰系統的動力源,因此壓縮空氣系統能耗即反應了輸送系統的能耗。由工程熱力學中我們得知,等溫壓縮的過程耗功最少,絕熱壓縮耗功最大,但實際壓縮過程中,不可能做得到絕對的等溫壓縮,實際壓縮過程即使介于絕熱壓縮和等溫壓縮之間的多變過程,因此,盡量改善壓縮過程的冷卻條件是降低空壓機能耗的一個重要手段。另外,從系統設計方面,由公式(2-1)我們得知,空壓機排氣壓力對壓縮功耗影響很大,經計算對比,40m4/min的空壓機,如果排氣溫度由0.75MPa降低至0.70MPa,空壓機功率可降低38kW左右,因此在滿足輸送要求時,應盡量降低空壓機排氣壓力。事實上,輸送系統輸送壓力僅需要0.3~0.5MPa即可滿足要求,但在現有市場上,剛好滿足該壓力的空壓機沒有市場化,如果用戶要求,則需要定做,但定做設備這對日常維護又不利。傳統的火力發電廠氣力輸灰系統的空壓機排氣壓力一般選為0.75MPa,其主要是因為輸送用氣與儀表用氣共用氣源,而儀表用氣壓力較高的緣故。因此在以后設計用,在輸送用氣量比較大時,應與儀用氣源分開,輸送用氣可選擇排氣壓力為0.7MPa且比較較市場化空壓機,這可很大程度上節約能源。
結束語
通過本文的論述,讓同行們可以比較準確的根據計算氣力輸送的的能耗以及比較合理地選配空壓機組合,盡可能地優惠系統,避免設計不當,導致系統出力不足或過大導致能源浪費。
本文也提出了一些系統節能的研究方向共讀者參考,有待廣大讀者進行更深入的研究,為社會做出更大貢獻。
參考文獻
關鍵詞 數顯式張拉儀 精細化 施工 張拉力 同步性 即時反饋 調節
在我國公路橋梁中,后張法預制梁被廣泛應用,不管是箱型梁、T型梁還是空心板,預應力系統都是梁板質量的關鍵,直接影響到梁板承載能力和使用壽命。
隨著精細化施工在高速公路建設中的推廣,張拉標準化也提上了日程,各方面對張拉質量也越來越重視。本文結合成渝復線C標預制廠的張拉施工經驗,主要談一下數顯式張拉儀器在梁板對稱張拉同步性控制和伸長量計算兩方面的應用表現。
一、張拉力同步性的解釋
在2011年8月1日實施的《公路橋涵施工技術規范》中,對張拉質量提出了細化要求:其中對多臺千斤頂稱張拉時,各張拉千斤頂之間同步張拉力的允許誤差宜為±2%。
張拉力同步性怎么測量?筆者認為應該在理論上給出一個計算方法。張拉同步性是針對兩臺或兩臺以上千斤頂同時張拉來說的,假設A和B兩端對稱張拉,那么以A端張拉力為基點,當A端的張拉力為Fa時,列出同一時間B端的拉力Fb,那么此時的同步性誤差就為Δ=(Fb-Fa)/Fa。理論上我們可以列出張拉開始到結束所有時刻的同步性誤差值,只要我們知道所有時刻的Fa和Fb。但實際中我們無法也不需要求出所有時刻Δ;只需列出n個控制點的Δ值,如10%張拉力、20%張拉力、30%張拉力、40%張拉力、…90%張拉力、100%張拉力時刻的Δ值,再求絕對值的平均數來代表整個張拉過程的Δ值。即:
Δ=(|Δ1|+|Δ2|+|Δ3|+……+|Δn-1|+|Δn|)/n
之所以求絕對值是因為各Δ值可能有正負之分,直接相加只會得出中和值,不能代表同步性誤差。
二、傳統施工中對稱張拉的同步性控制
傳統施工中同步性控制是一個定時反饋調節的循環過程,滯后性明顯,且精度低。
在實際施工中,張拉力F是通過油表讀數P表示的。張拉施工前張拉設備(千斤頂和油表)要經過專業檢測單位標定,確定F和P的函數關系,以此指導施工。
判斷同步張拉力的同步性是根據兩端的油表讀數來判斷確定的。比如A和B兩斷面同時張拉,操作人員商定每隔5MP報一次數,當A斷面先達到5MP時操作員喊話并適當減小油門,此時B斷面操作員讀出油表讀數為4.5MP,那么就適當加大油門到5MP并喊話,A斷面操作員聽到喊話后加大油門到正常水平繼續張拉到10MP并喊話,以此類推直至張拉結束。
在實際施工中,由于機械狀態不盡相同,相同力值下兩斷面的油表讀數肯定存在偏差,以本預制廠2011年8月24日標定的300T千斤頂為例,各力值油表讀數如下表:
表中10束鋼絞線10%張拉力情況下,7280#千斤頂對應油表讀數為2.2MP,7281千斤頂對應油表讀數為3.4MP,相差1.2MP;表中20%、50%、100%張拉力對應的油表讀數偏差都在1MP以上。在施工中此種控制方法有以下弊端:
1.操作人員只能實時讀出油表讀數,并不能真正讀出張拉力,在兩端油表讀數差值較大情況下很難及時準確辨別出張拉力差值大小,甚至正負,影響調節效果。
2.操作人員不能實時的在過程中了解自己端張拉力值與對面端張拉力值的對比情況,只有在報數時才能知道兩端油表讀數差值,并以此來判斷張拉速率快慢,并作出加大或減小油門的反應來控制張拉速率,滯后性明顯。
3.最為重要的一點是,由于不能準確的持荷,所以也就無法準確測定某個控制點兩端的張拉力;無法量化同步性誤差。
由此可以看出,傳統方法并不能真正的保證張拉力同步,只能憑技術人員和油泵操作人員的經驗來盡力保證兩端張拉力同步。更沒有一個量化的方法來測定張拉力同步性。
三、傳統施工中伸長量測量
張拉施工中鋼束伸長量是校核張拉質量的一個重要指標。一般采用尺量的方法測定。
預應力鋼筋實際伸長值ΔL的測量應該在建立初應力后開始測量,測得的伸長值ΔL1還應加上初應力以下的推算伸長值ΔL2,最初張拉時各根預應力鋼束的松緊、彎直程度不宜,所以初應力以下的伸長量值不宜采用直接測量的方法,而是采用相鄰級伸長量值推算的方法。本例采用10%σcon作為初始張拉力,
伸長量計算公式表達如下:
ΔL=ΔL1+ΔL2
ΔL1=L100%σcon-L10%σcon
ΔL2=L20%σcon-L10%σcon
公式中各字母符號的含義如下:
ΔL-伸長量
ΔL1-初應力以上的伸長量
ΔL2-初應力以下的推算伸長量
L100%σcon100%-張拉應力時的實測千斤頂伸長量
L20%σcon20%-張拉應力時的實測千斤頂伸長量
L10%σcon10%-張拉應力時的實測千斤頂伸長量
由以上公式可以看出,在實際施工中,為了準確測量鋼束的伸長量,必須準確測量10%張拉應力、20%張拉應力和100%張拉應力時的伸長量。前提要求就是必須在張拉至10%張拉應力、20%張拉應力和100%張拉應力精確持荷,這在實際施工中基本是不可能實現的。
造成伸長量的測量誤差基本上有以下兩方面:
1.持荷的誤差。在實際施工中操作人員讀油表讀數本身就是一個估讀的操作,因此按照張拉力值精確持荷是基本不可能實現的。特別是初應力時因為油表讀數較小而張拉速率較快,操作工人往往還沒來得及松油閥減小油門指針就已經超過指定的油表讀數,給精確測量帶來了困擾。
2.尺量的誤差。用尺子量千斤頂伸長量,由于個人讀數習慣,讀數角度,或者施工環境的影響總會出現大大小小的誤差,在實際施工中也經常會出現過誤讀、誤聽等失誤。
對以上兩種誤差的原因只能教育工人認真細心,精益求精。
四、預應力張拉數顯儀的應用
本預制廠有幸于3月份參與了重慶交通大學王繼成教授的示范性項目,王教授是橋梁預應力施工方面的權威,他組織編寫了《橋梁預應力及索力張拉施工質量檢測驗收規程》CQJTG/TF81-2009和《重慶市市政基礎設施工程預應力施工質量驗收規范》DBJ50-134-2012,兩者均對預應力施工控制提出了量化指標,而前者核心指標(大小和均勻度指標)被《公路橋涵施工技術規范》JTG/TF50-2011采納,作為定量控制與檢驗的依據。
此項目在我預制廠示范的預應力張拉數顯儀使張拉作業的精細化施工變成了現實,特別是在張拉力同步性和伸長量計算方面,真正體現了方便、精確的施工原則。
1.工作原理。
張拉數顯儀工作原理圖:
張拉數顯儀主要有兩個測量反饋系統構成:張拉力測量系統和伸長值測量系統。兩個系統監測的張拉數據能實時傳遞到顯示屏上,且多臺終端機的張拉數據能交互同步顯示。
張拉力測量系統的核心是一個同張拉油泵進油表互通的壓力傳感器,實時檢測壓力數據,通過數據線傳回主機;主機處理后屏幕顯示的是拉力值KN,而不是壓力值MP。伸長量測量系統的核心是一個位移傳感器,張拉前固定于工作錨具側面,張拉時可實時測量千斤頂伸出值,并通過數據線返回數據回主機,并在屏幕同步顯示。兩端張拉的兩套設備通過無線通訊天線實時交互數據。
2.張拉數顯儀的使用。
準備階段將標定好的千斤頂、油表和壓力傳感器安裝好,注意標定時的對應關系不能打亂。將張拉數顯儀主機與壓力傳感器和位移傳感器通過數據線連接,并確定連接良好。確定兩端無線通訊天線通訊良好。將千斤頂、錨具、夾片等安裝好后,將位移傳感器磁力開關打開,吸附于工作錨具側面,位移針與千斤頂伸出方向平行并將一端抵住千斤頂外圈。一切檢查完好后即可開始張拉作業。
使用時兩端同時開始張拉,張拉開始后操作人員不用看壓力表(油表),只用看顯示屏顯示的張拉力數據,配合控油閥控制油門大小即可;張拉過程中也不用穩壓持荷人工測量千斤頂伸長量。當看到兩端拉力值均達到控制應力時調節控油閥門穩壓并記住顯示屏時間開始持荷,待持荷5分鐘后即可緩慢泄壓,完全泄壓后即可按主機按鈕完成一次張拉程序。此時主機會自動匯總張拉數據,計算伸長量并在屏幕顯示供操作人員參考。確認無誤后即可開始下一束的鋼束張拉。
每一束鋼束張拉后數據會自動存儲與主機內,需要時可以通過數據線導入計算機,用專用軟件打開后可以查看詳細數據。張拉過程的張拉力、位移、時間關系和通過多種圖表數據顯示,張拉質量情況一目了然。
拉力時間關系圖
圖中紅藍兩條線代表兩端張拉的實時張拉力曲線,由圖可以看出兩線基本吻合,即可得知此次張拉同步性較好。主機計算得出同步性誤差為0.62%,滿足規范±2%的要求。
位移時間關系圖
圖中紅藍兩條線代表兩端張拉的實時伸長量曲線,由圖可以看出,兩線基本是直線,故位移與張拉力成正比關系,張拉沒有意外情況發生。
3.張拉同步性控制原理。
使用此儀器后同步性控制過程是一個即時反饋調節的過程,無滯后性,控制精度高。
油泵操作人員操作時看到的是經計算轉換過的張拉力值,并且可以看到另一端的實時張拉力值,因此可以輕松的判斷出兩端張拉力差值大小,并通過控油閥門即時調節給油速度,很容易就可以實現張拉力的同步。
張拉過程主機自動記錄實時數據,所以張拉后可以準確調取任意控制點的張拉力值進行計算匯總,得出張拉同步性指標。
張拉后技術人員可以通過拉力時間關系圖查看同步性及張拉中各種情況,還可以生成報表,方便各方查看。
使用此設備可以完美解決張拉力同步性控制的難題,并能對張拉同步性準確計算出一個量化的結果。
4.伸長量計算。
熟練使用次設備后可以完全不用人工測量千斤頂伸長量,張拉結束后主機根據張拉過程中的位移數據自動計算伸長量。計算方法如下:
ΔL=ΔL1+ΔL2
ΔL1=LMAX-L10%σcon
ΔL2=L20%σcon-L10%σcon
公式中各字母符號的含義如下:
ΔL-伸長量
ΔL1-初應力以上的伸長量
ΔL2-初應力以下的推算伸長量
LMAX-張拉時記錄的最大伸長量,因為最大張拉力與設計張拉力之間可能存在誤差。
L20%σcon提取20%設計張拉應力時的實測千斤頂伸長量
L10%σcon提取10%設計張拉應力時的實測千斤頂伸長量
由上公式可以看出,計算只需提取張拉過程中10%σcon、20%σcon時的對應伸長量值和最大伸長值,即可算出伸長量;避免了因10%σcon、20%σcon時穩壓持荷誤差和人工測量造成的人為誤差,且提高了施工效率。
綜上所述,筆者認為數顯式張拉儀器能較好地解決張拉同步性控制問題,并對減小伸長量計算誤差有顯著效果;真正實現了張拉作業的精細化、科技化。
參考文獻
【關鍵詞】 雙氯芬酸鈉利多卡因; 長效止痛劑; 術后疼痛; 鎮痛
肛腸疾病是一種常見病、多發病,對經保守治療無效的肛腸疾病需進行手術治療。但肛周神經豐富,術后疼痛明顯,使部分患者對手術產生恐懼感,甚至拒絕手術治療。術后疼痛是肛腸手術的一個棘手問題。GOLIGHER描述肛腸患者術后排便就象“排出碎玻璃”一樣疼痛,更有學者把這種疼痛描述為“天下第一痛”。 2011年11月-2012年10月,本科將雙氯芬酸鈉利多卡因與長效止痛劑聯合應用進行肛腸術后鎮痛,獲得較好療效,現報道如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料 將近1年住院手術病例,包括各類痔瘡、肛瘤、肛裂、肛瘺、肛周膿腫等疾病,采用隨機單盲法分為A、B組。A組56例,男29例,女27例,年齡16~71歲,平均42歲,病史3 d~10年;B組30例,男15例,女15例,年齡15~68歲,平均43歲,病史4 d~11年。兩組性別、年齡、病程等方面差異無統計學意義(P>0.05),具有可比性。患者近期無應用鎮痛藥物史,無局麻藥、NSAIDS過敏史。
1.2 治療方法 采用0.25%普魯卡因局部麻醉。混合痔采用Milligan-Morgan術,肛瘺行切除、切開、掛線等手術,肛裂行肛裂切除加部分括約肌松解術。A組于手術前15 min及術后8 h分別肌肉注射雙氯芬酸鈉利多卡因1支(雙氯芬酸鈉75 mg+利多卡因20 mg),術后于創面局部封閉注射長效止痛劑(1%亞甲藍2 ml+0.75%鹽酸布比卡因5 ml+0.9%生理鹽水10 ml)。B組術后創面局部封閉注射長效止痛劑,注射方法、用量及濃度及同A組。封閉方法為術后對齒狀線以下手術切口邊緣、基底、痔組織結扎基底、掛線結扎組織以及內外括約肌點狀注射。
1.3 觀察指標 術后6 h、24 h、48 h鎮痛評分(VAS)、不良反應(傷口燒灼感、尿潴留、皮瓣水腫)發生情況。
1.4 評定標準 疼痛效果評價采用主觀評估指標中視覺模擬評分法(VAS)。臨床評定以0分為無痛,10分為強烈疼
痛。5分為效果差。
1.5 統計學處理 采用SPASS 13.0軟件包,計量資料以(x±s)表示,用t檢驗,計數資料用 字2檢驗。P
2 結果
2.1 兩組術后VAS評分 術后6、24 hVAS評分A組顯著低于B組,差異有統計學意義(P
2.2 兩組不良反應發生率比較 A組明顯少于B組,差異具有統計學意義(P
3 討論
局部神經豐富,齒狀線以下為體神經支配,對痛覺感受敏感。術中手術損傷,術后傷口發炎水腫、換藥、排便等均可引起疼痛。術后疼痛阻礙了肛腸手術的廣泛開展。疼痛的產生機制為手術切割導致的組織和神經的損傷,繼而是組織損傷后肥大細胞、巨噬細胞、淋巴細胞等釋放的炎癥介質,使高閾值的Aδ和C纖維感受器發生外周敏感化,及同時釋放的谷氨酸、神經激肽A、速激肽等引起中樞敏感化的過程[1],導致組織對正常的非傷害性刺激和閾上刺激反應增加,痛覺超敏而產生持久性疼痛[2]。良好的鎮痛可減輕術后疼痛,緩解術后緊張情緒,消除疼痛引起的內分泌、免疫、激素分泌及相應的副作用[3]。
肛腸病術后鎮痛方法大概分為以下幾種:(1)鎮痛藥物的使用。如索米痛口服或杜冷丁肌注等,作用時間較短,多次應用易出現消化道癥狀或成癮。(2)鎮痛泵。術后需硬膜外置管,患者必須住院觀察,且鎮痛泵價格昂貴,尿潴留發生率也較高[4]。(3)傷口局部用藥。如復方亞甲藍[5]、復方薄荷腦、鹽酸丁卡因膠漿、雙氯芬酸鈉栓等。局部用藥具有效果良好、操作方便、費用低廉、患者容易接受的特點。
亞甲藍具有較強的親神經性,可直接阻滯疼痛的傳導,參與糖代謝,促進丙酮酸繼續氧化,改變神經末稍的酸堿平衡和膜點位,影響興奮性和神經的傳導,同時有可逆性的損害神經髓質作用[6]。其起效較慢,起效前約有4 h的潛伏期,此間有亞甲藍刺激的灼痛反應,損害神經約需30 d方可恢復[7]。在髓質恢復之前,局部感覺遲鈍、痛覺減輕或消失,達到止痛目的[8]。
鹽酸布比卡因屬于酰胺類長效局麻藥,其作用機制為通過抑制神經細胞鈉離子通道,阻斷神經興奮與傳導。麻醉時間可維持5 h或更長時間。基本與亞甲藍潛伏期同步,不留麻醉間隙,可消除亞甲藍的潛伏期灼痛反應。
雙氯芬酸鈉利多卡因其作用機制為抑制環氧化酶活性,從而阻止花生四烯酸轉化為前列腺素,同時間接抑制白三稀的合成,具有給藥后吸收迅速,有效血藥濃度維持時間較長等優點;利多卡因低血藥濃度有鎮痛、鎮靜和提高痛閾的作用,將雙氯芬酸鈉與利多卡因有機地結合,不僅能提高雙氯芬酸鈉在溶液中的溶解性和穩定性,充分到達治療效果,還可有效地減少注射點疼痛,減少注射部位組織損傷,增強鎮痛效果[9]。
臨床實踐發現,長效止痛劑創面局部用藥后,疼痛還會不同程度地出現。原因可能為:(1)注射不均勻或漏注,創面未完全封閉。(2)掛線、結扎部位及齒狀線上黏膜區域封閉不徹底,受刺激后可反射性地引起括約肌痙攣而加重疼痛。(3)亞甲藍潛伏期長短不一,個別長達8~10 h,布比卡因維持時間未能完全覆蓋潛伏期。研究表明,單獨使用一種藥物達到理想鎮痛效果是不可能的,臨床上多采用多模式鎮痛的方法[10]。本研究根據Crile提出的超前鎮痛概念于術前15 min肌肉注射雙氯芬酸鈉利多卡因,對傷害性感受加以阻滯,減少有害刺激傳入所致的外周和中樞的敏感化,抑制神經元的可塑性改變,同時可減輕亞甲藍的潛伏期疼痛反應,以達到術后鎮痛的目的。術后8 h肌肉注射雙氯芬酸鈉利多卡因可充分減少炎癥介質的釋放,防止“損傷-疼痛-括約肌痙攣-疼痛”惡性循環的發生。研究結果顯示,術后6 h、24 hVAS評分A組顯著低于B組,止痛效果A組優于B組,A組不良反應發生率明顯少于B組,研究方案具有良好的鎮痛效果。本方案符合藥代動力學原理,做到了外周與中樞多靶點、多模式鎮痛而達到理想的鎮痛效果。由于消除或減輕疼痛及括約肌痙攣,術后傷口靜脈、淋巴回流通暢,皮瓣水腫發生率明顯降低,常見并發癥尿潴留發生率也明顯降低。
本科應用雙氯芬酸鈉利多卡因加長效止痛劑以來,未發現術后并發癥發生的增加。筆者認為,雙氯芬酸鈉利多卡因聯合長效止痛劑用于肛腸術后鎮痛是一種操作簡便、臨床療效高、副作用少的術后鎮痛模式,值得臨床推廣使用。
參考文獻
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江蘇省成人高考計算機基礎課程統考時間為6月22日、23日進行,下面是《大學計算機基礎》考試大綱,各位同學可以參考下。
江蘇省成人高考《大學計算機基礎》考試大綱
總體要求
1.掌握計算機信息技術、硬件、軟件、網絡、多媒體和數據庫基礎知識。
2.掌握Windows操作系統、Internet工具、Office、聲音處理、圖形圖像處理等軟件的使用。
3.熟練掌握常用軟件的使用方法,包括Word、Excel、PowerPoint等。
4.重點考核學生對計算機基本概念和原理的掌握情況和利用常用軟件解決信息處理問題的能力。
5.本大綱的制定旨在引導各高校加強本課程的教學,促進教學質量的提高。
考試內容
一、計算機基礎知識
1.計算機與信息技術
(1)計算機的發展、特點、分類、應用和發展趨勢。
(2)信息、信息技術及信息在計算機中的表示。
(3)信息化、信息化與工業化的關系及信息化指標體系。
(4)信息安全、信息安全技術及其相關法規,計算機病毒及防治。
2.計算機硬件
(1)計算機系統組成,計算機硬件基本組成。
(2)常用輸入設備:鍵盤、鼠標、筆輸入設備、掃描儀、數碼相機。
(3)常用輸出設備:顯示器、打印機。
(4)外存儲器:軟盤、硬盤、光盤、移動存儲器。
(5)計算機基本工作原理。
(6)微型計算機系統配置、微型計算機主要技術指標。
3.計算機軟件
(1)計算機軟件的概念及分類。
(2)操作系統的概念、作用、特征及功能,常用操作系統。
(3)軟件的安裝及卸載。
(4)程序設計語言分類,程序基本結構和數據類型、語言處理系統。
(5)算法和數據結構。
(6)軟件工程概述及軟件開發。
4.計算機網絡
(1)計算機網絡的定義、發展、分類、功能,計算機網絡的基本組成與邏輯結構。
(2)局域網的發展、特點、組成,介質訪問控制方法,拓撲結構,綜合布線。
(3)網絡互聯及英特網概念,TCP/IP協議,網絡接入技術。
(4)域名系統、英特網應用:網頁瀏覽、電子郵件、文件傳輸、即時通訊。
(5)計算機病毒防范,木馬及惡意軟件的概念和特點,黑客、局域網安全有關概念。
5.多媒體技術基礎
(1)多媒體與多媒體技術、多媒體系統的構成、多媒體技術的應用與發展趨勢。
(2)模擬音頻與數字音頻、聲音的數字化、聲音的播放、MIDI音樂、聲音的獲取與編輯軟件。
(3)數字圖像的獲取、表示及壓縮,常用圖像文件格式及其常用圖像處理軟件。
(4)視頻信息的獲取、數字化、壓縮,常用視頻數字化設備及數字視頻的編輯與播放,數字視頻的應用。
(5)計算機動畫分類、應用,常用動畫文件,動畫制作軟件。
6.數據庫基礎
(1)數據庫管理技術的發展,數據庫系統的概念、特點及其體系結構的發展。
(2)數據模型、關系型數據庫有關概念,數據庫設計的一般步驟。
二、常用軟件的使用
1.IE瀏覽器
(1)IE瀏覽器設置,瀏覽Web頁面。
(2)信息檢索,頁面、圖片下載。
(3)文件上傳、下載及相關工具軟件(QQ、MSNMessenger、FTP等)。
2.OutlookExpress
(1)創建帳號和管理帳號。
(2)書寫、發送郵件。
(3)接收、回復、轉發郵件。
(4)管理郵件及通訊簿。
(5)申請免費電子信箱。
3.Windows操作
(1)桌面、窗口、對話框、任務欄、菜單、剪貼板的使用,磁盤的格式化,磁盤管理;應用程序的運行和退出,中文輸入法的安裝、刪除和選用,“回收站”的使用等。
(2)文件和文件夾的創建、移動、復制、刪除、更名、查找、屬性設置及共享,快捷方式的設置和使用等。
(3)控制面板和附件中主要實用程序的使用。
4.Word文字處理
(1)文字的增刪改,復制、移動、查找和替換,英文文本的校對。
(2)頁邊距、紙型、紙張來源、版式、文檔網格、頁碼、頁眉、頁腳。
(3)字體格式、段落格式、首字下沉、邊框和底紋、分欄、背景、應用模板。
(4)繪制圖形、圖文混排、藝術字、文本框、其他對象插入及格式設置。
(5)表格插入、表格編輯、文本與表格的互換。
5.Excel表格
(1)數據輸入、編輯、查找、替換,單元格刪除、清除、復制、移動,填充柄的使用。
(2)公式的使用,相對地址、絕對地址的使用;常用函數的使用。
(3)設置行高、列寬,行列隱藏與取消,單元格格式設置。
(4)圖表創建,圖表修改,圖表移動和刪除。
(5)數據列表的編輯、排序、篩選及分類匯總,數據透視表的建立與編輯。
(6)工作表的創建、刪除、復制、移動及重命名。
6.PowerPoint演示文稿
(1)利用向導制作演示文稿;幻燈片插入、刪除、復制、移動及編輯;插入文本框、圖片及其他對象。
(2)文字、段落、對象格式設置,幻燈片母板、標題母板設置,配色方案、背景、應用設計模板設置。
(3)幻燈片動畫設置、幻燈片切換效果設置。
(4)超級鏈接的插入、刪除、編輯,動作按鈕設置。
(5)放映方式設置,打印設置。
7.FrontPage網頁制作
(1)網站、網頁創建,格式編排,格式主題、動態效果、滾動字幕設置,圖片、聲音、視頻剪輯等對象的插入及其屬性設置,網頁屬性設置。
(2)簡易表格創建、表格繪制、表格屬性、單元格屬性設置。
(3)建立框架網頁、設置初始網頁;調整框架網頁及屬性。
(4)鏈接點、鏈接目標設置,書簽設置。
8.綜合應用
(1)常用文檔格式相互轉換。
(2)應用程序對象嵌入與鏈接。
說明:
1.本試卷滿分100分,考試時間90分鐘,考試形式上機考試、閉卷。
2.考試軟件版本:WindowsXP/7、Office2010。