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接转站输油设备改造效果论文分析
摘 要：伴随着我国油田的不断勘察和开采进程，原有的采油厂接转站输油设备出现原油产量不断下降而能耗不断升高的矛盾，这种突出的问题已经成为目前采油接转站输油过程中的重要课题。针对这一冲突现状，油田企业的接转站要以输油设备为重点，进行现有的集输系统设备的调整和改造，大力开发节能降耗技术，使输油设备与油田生产实际相结合，达到提高系统效率、节能降耗的目的。
关键词：油田企业；接转站；输油设备；改造；节能降耗
油气集输是油田生产经营中的一个重要环节，由于油气集输与各钻井相连，牵涉范围较广，存在诸多难题，油田企业中油气的集输环节与整个油田的整体开发密切相连，直接影响决定了油田的整体水平。本文从油气集输的工艺流程入手，在分析其系统功能的基础上，探讨接转站的输油工艺，并以节能降耗为工作目标，对接转站的输油设备进行调整和改造，以满足油田企业集输系统的高效率要求。
1 油田企业中的油气集输的功能及操作任务阐述
在整个油田系统中，油气集输有四个功能：
①收集各个油田分散的油井抽出物；
②分离提取物，并将其分离成原油、天然气和采出水；
③将采出的原油加工炼制成人们所需的成品油，如：汽油、柴油等；
④可以辅助进行地下油藏动态分析，如：油气水产量、油气比例、气液比例、油井油压等参数，它们表面上与集输系统没有关系，实际上它与后续的油田油藏储量有重大的意义，可以在分析的基础上对后续的开采进行有针对性的调整，从而提高油藏开采效率。
油气集输的主要操作任务包括以下内容：首先，该系统要将开采出的石油气、液的混合物传送到接转处理站，将油气进行脱水分离，生成合格的原油；其次，由管道分别输送原油和天然气，将合格的原油至储存库，并将天然气送至再加工车间进行脱水、脱酸、脱氢处理；最后，将再加工处理过的油气输送给各售点。
2 油气集输流程分类及原则把握
2.1 油气集输工艺流程分类
通过一定的泵制设备将油井中的产物进行采集，收集而成的油气水混合物要按照顺序由管道负责输送至各种设备和装置之中，按照相关质量标准进行加工处理，形成合格的成品油气产品，最后输送至指定地点。这即为油气集输系统的工艺流程。根据油田的具体不同情况，油气集输工艺流程可以按不同的方式加以分类：
①根据加热方式的不同，分为不加热集油流程、井场加热集油流程、热水伴随流程、蒸汽伴随流程等。
②根据管线的数目多少，分为单管流程、双管流程和三管流程。
③根据管网的形态分布，分为米字型、树枝型、辐射状、环状以及串联式集油流程。
④根据系统的步站级数，分为一级步站流程、二级步站流程和三级步站流程，而接转站一般为三级步站流程。
⑤根据系统的密闭性可以分为：开放式和密闭式集油流程。
2.2 油气集输工艺流程原则把握
由于油气物理和化学性质的差异以及地理自然条件的制约性影响，油气集输系统设计要遵循基本的原则：其一，要采用全程封闭的流程，以减少油气运输过程中的损耗。其二，要将采集出的油气资源进行最大可能的再加工和处理，以生成更多的合格的原油和天然气产品。其三，要适当扩大油气输出半径，控制流程系统内部的压力，尽可能地避免油气损耗。其四，对油气集输流程的温度进行合理控制，科学利用热能并减少热耗。
3 接转站的输油工艺流程现状及问题分析
接转站的输油工艺流程主要采用两种，一种工艺流程是“旁接罐”式，其原理是将上站来的油在油罐中处理后再运送进输油泵，其特点主要表现在：由于油罐是中间的缓冲带，因而它在上下管段之间的油输送量不相等的情况下，可以起到缓冲的作用。同时，上下各管段自成一体，可以减少运行过程中的参数调节的相互影响。另一种工艺流程是“密闭输送”式，其原理的关键是去除了油罐这个中间缓冲环节，而是将上站进来的油全部直接进泵。其主要特点表现在：减少由于中间缓冲环节的存在而产生的挥发损耗；同时，上下各管道形成了一个连体，就可以充分利用上站的余压，减少节流的损耗。
目前，在我们的'油田企业中的接转站输送设备中存在不少问题，亟待解决和更新改造，其主要表现为：
①输送设备陈旧，大修费用较高。目前接转站使用的输油泵使用年限已久，各零件与现在厂家生产的配件都不匹配，致使在使用过程中零部件损耗严重，同时，也使这些设备的维修费用日益增高，带来较大的成本费用负担。
②老化设备耗电量较大。由于输送设备老化现象严重，在运行过程中运行缓慢而迟滞，导致耗电量加大。
③接转站输送的原油含水率居高不下，经过分离后的效果也都不尽如人意。
④使用的离心泵与当前的输送介质不符。由于离心泵的输送介质与效率密切相连，一旦介质粘度增加，则会导致离心泵的运行效率下降。其原理是：当介质的粘度增大时，各参数指标如：流量、扬程等都会下降，离心泵的轴功率增大。同时，由于介质粘度的增大，离心泵的吸入条件变差易产生汽蚀，影响效率。
4 接转站输油设备更新改造分析
4.1 改造原有的离心泵为螺杆泵输油，提升效率。新型的螺杆泵输油具有离心泵不可比拟的优点，螺杆泵的流量呈现稳定的线性流动状态，而且自吸能力强、吸入高度也较强。同时，螺杆泵还可以输送各种混合杂质、高粘度物质以及腐蚀性物质。
4.2 改造优化输油工艺流程，降低局部水头损耗。在油气液流输送至管路进口时，由于半径截面的扩充或缩小，导致油气液流的方向和大小发生改变，产生旋涡，在粘滞力的作用下液流发生剧烈的摩擦和碰撞，产生局部阻力，而油气液流在这一局部阻力下会出现局部水头损失。为了减少油气液流的局部水头损耗，可以进行相关设备的优化改造，将工艺流程改造放在首要位置，取消多余的弯头等局部装置，就可以极大地降低局部水头损耗，提高效率。
4.3 尽可能地减少接转站的动力费用支出。在将接转站的输油设备进行优化改造之后，输油工艺流程由原先的“旁接罐”式改为“密闭输送”式，极大地减少了原油热量的损失，也同时降低了轻质油的蒸发损耗。
综上所述，接转站的输油设备在针对其内部输油设备的问题下，进行更新改造，优化输油工艺流程，保证了平稳输油，提升了输油效率。
参考文献：
阎志.油田地面建设工程的质量监督管理探析[J].中国石油和化工标准与质量，2011（05）.
机械自动化论文参考文献
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篇一：参考文献
[1] 王飞，刘洪才，潘立冬. 分层式结构变电站自动化通信系统研究综述[J]. 华北电力大学学报(自然科学版). 2007(01)
[2] 周文瑜，温刚，王钇，苏迪. SCL在变电站自动化系统的应用[J]. 继电器. 2007(15)
[3] 郭嘉，韩力，罗建，高仕红. SCL在变电站智能电子装置通信配置中的应用[J]. 重庆大学学报(自然科学版). 2006(12)
[4] 谢志迅，邓素碧，臧德扬. 数字化变电站通信网络冗余技术[J]. 电力自动化设备. 2011(09)
[5] 刘洋，罗毅，易秀成，涂光瑜，陈维莉，江伟. 变电站综合自动化系统的软件可靠性研究[J]. 继电器. 2006(18)
[6] 唐富华，郭银景，杨阳. 基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统[J]. 电气自动化. 2006(03)
[7] 李俊刚，宋小会，狄军峰，魏勇. 基于IEC 62439-3的智能变电站通信网络冗余设计[J]. 电力系统自动化. 2011(10)
[8] 王凤祥，方春恩，李伟. 基于IEC61850的SCL配置研究与工具开发[J]. 电力系统保护与控制. 2010(10)
[9] 于敏，何正友，钱清泉. 基于Markov过程的硬/软件综合系统可靠性分析[J]. 电子学报. 2010(02)
[10] 窦晓波，胡敏强，吴在军，杜炎森，闵涛. 数字化变电站通信网络的组建与冗余方案[J]. 电力自动化设备. 2008(01)
[11] 唐富华，郭银景，杨阳. 基于IEC61850和嵌入式以太网的变电站网络通信系统[J]. 电气自动化. 2006(03)
[12] 张沛超，高翔. 全数字化保护系统的可靠性及元件重要度分析[J]. 中国电机工程学报. 2008(01)
[13] 许铁峰，徐习东. 高可用性无缝环网在数字化变电站通信网络的应用[J]. 电力自动化设备. 2011(10)
[14] 童晓阳，廖晨淞，周立龙，李映川，章力，王晓茹，许克崃. 基于IEC 61850-9-2的变电站通信网络仿真[J]. 电力系统自动化. 2010(02)
[15] 王丽华，马君华，王传启，马长武，江涛，韩明峰，王志华，张丽胜，种惠敏. 变电站配置描述语言SCL的应用研究[J]. 电网技术. 2006(S1)
[16] 陈原子，徐习东. 基于并行冗余网络的数字化变电站通信网络构架[J]. 电力自动化设备. 2011(01)
[17] 方晓洁，季夏轶，卢志刚. 基于OPNET的数字化变电站继电保护通信网络仿真研究[J]. 电力系统保护与控制. 2010(23)
篇二：参考文献
[1] 杜厚鹏. 基于监控视频的`运动车辆检测与违章分析[D]. 南京邮电大学 2014
[2] 尹雪雯. 中波发射台自动化监控系统的实践和完善[J]. 电子技术与软件工程. 2014(16)
[3] 李宗辰. 基于Android的多路视频监控用户平台的研究与实现[D]. 南京邮电大学 2014
[4] 孙娜. 中波发射台自动化监控系统的实践和完善[J]. 视听. 2013(05)
[5] 朱少坡. 视频监控中目标的空间定位优化技术研究[D]. 南京邮电大学 2014
[6] 沈忱. 视频监控中的预处理、目标检测和跟踪方法研究[D]. 南京邮电大学 2014
[7] 高滨，孙长海. 论广播电视发射台自动化监控桌系统[J]. 西部广播电视. 2013(Z2)
[8] 邬雪梅. 广播电视发射台自动化监控系统[J]. 科技传播. 2013(02)
[9] 张琦等编着.数字电视制播技术[M]. 中国广播电视出版社， 2003
[10] 曹金泉. 广播电视发射台站自动化监控系统建设[J]. 电子世界. 2012(19)
[11] 廖楚加. 自动化监控技术在电视发射台系统中的应用研究[J]. 信息通信. 2012(04)
[12] 王涛. 基于OMAP的嵌入式视频监控系统[D]. 南京邮电大学 2014
[13] 朱兴华. 中波发射台实现自动化监控如何解决干扰问题[J]. 内蒙古广播与电视技术. 2011(01)
[14] 刘剑波等编着.有线电视网络[M]. 中国广播电视出版社， 2003
[15] 张红波. 嵌入式系统视频会议控制技术的研究与实现[D]. 南京邮电大学 2014
[16] 李松. 天网高清视频监控存储系统设计与实现[D]. 南昌大学 2015
[17] 刘翔. 城市视频监控系统设计与实现[D]. 南京邮电大学 2013
[18] 李森. 在广播发射台中实现监控自动化设计[J]. 信息通信. 2013(08)
[19] 赵栖平. 监控视频中基于在线学习的车辆跟踪检测算法与实现[D]. 南京邮电大学 2014
篇三：参考文献
[1] 吴莹. 基于Selenium的Web自动化测试框架[J]. 科技传播. 2011(18)
[2] 顾国庆. 移动图书馆的研发与实现[D]. 南昌大学 2015
[3] 高凌琴. 基于STAF的自动化测试框架的研究[J]. 曲阜师范大学学报(自然科学版). 2011(03)
[4] 王玉蓉. 青南村村务信息管理系统的研究与开发[D]. 浙江农林大学 2013
[5] 李斌. 工控软件的层次化设计及应用[D]. 苏州大学 2014
[6] 李首文，何贵兵. 自动技术在软件测试过程中的研究与实施[J]. 科技信息. 2011(15)
[7] 周宁. 移动考勤管理的应用与研究[D]. 南昌大学 2014
[8] 姚砺，束永安. 软件测试自动化关键技术的研究[J]. 安徽大学学报(自然科学版). 2003(04)
[9] 张永梅，陈立潮，马礼，郭韶升. 软件测试技术研究[J]. 测试技术学报. 2002(02)
[10] 吕诚昭，孟洛明. 一个软件测试自动化系统：TSBAG[J]. 北京邮电学院学报. 1993(01)
[11] 徐磊. 烟草行业商零物流在途监管信息系统设计[D]. 南昌大学 2014
[12] 黄彪贤，熊建斌，李振坤. 金融软件功能自动化测试的分析及应用[J]. 计算机工程与设计. 2012(02)
[13] 兰欣. 微信公众平台CMS的设计与实现[D]. 南昌大学 2015
[14] 刘腾. 软件测试技术与自动化测试框架模型的研究与应用[J]. 电脑知识与技术. 2009(26)
[15] 中国农业银行股份有限公司江苏省南通市分行课题组. 银行软件自动化测试技术的应用[J]. 中国金融电脑. 2009(12)
[16] 郭巍，龚兵，张武光. 基于数据操作的自动化测试技术研究与应用[J]. 飞行器测控学报. 2009(04)
[17] 赵杰，张晶，高继森. 基于XML的测试用例复用[J]. 重庆工学院学报(自然科学版). 2007(09)
[18] 刘星，蔡勉，李燕，郭颖. 基于关键字驱动机制的安全操作系统的测评系统[J]. 计算机安全. 2009(10)
[19] 蒋云，赵佳宝. 自动化测试脚本自动生成技术的研究[J]. 计算机技术与发展. 2007(07)
锅炉在设计时考虑在制造、安装、检修和进行锅炉水压试验时需排除容器内空气，因此在汽包或饱和蒸汽引出管、各级过热器、再热器上联箱或连通管均设计了空气管。很多时候，锅炉投入使用后会发生空气管泄漏事故，泄漏部位大多为空气管与管接头对接焊缝和空气支管与空气总管角焊缝。分析泄漏原因为：空气管路一般为安装单位根据现场情况自行排放，各类监督检查不重视，焊口无坡口、对口偏斜、管道开孔为气割、焊缝夹渣、气孔、未焊透等缺陷较多，运行中由于震动、热应力等原因使内在缺陷发展成泄漏。锅炉排污疏水管道属于安装单位根据现场情况自行敷设，大多数是沿锅炉敷设。此类管道泄漏有以下几种情况：因管道敷设焊口背面焊接条件差，焊接缺陷多，从而导致泄漏；管道与阀门对接焊口泄漏较多，原因多为管道未打坡口且对口不同心、偏折、强力对口等；联箱管接头与管道对接焊口或焊止线泄漏，主要因为管道固定在钢架上，而联箱随炉膨胀，由于锅炉起停频繁，导致焊口疲劳；管道因内外腐蚀减薄而爆管，主要是内部不流动疏水和外部雨水的腐蚀造成。对于此类泄露可以对锅炉排污疏水管道进行光谱、测厚检查，对已减薄的管道进行更换，对全部安装焊口重新规范焊接并进行无损检验。对膨胀不畅的管道进行重新调整。过热器、再热器减温水管道也会发生泄漏，有如下几种情况：减温水流量孔板泄漏，由于锅炉原配减温水流量孔板为法兰式，布置较紧凑，各支路管流量、温度不均等；管道爆漏多是由于减温水管一般并排敷设，管与管间隙小甚至无间隙，运行时因震动导致磨损而泄漏；因介质冲刷减薄管壁而泄漏，主要发生在弯头部位；管道焊缝泄漏，主要因焊口未打坡口、焊接缺陷较多而导致泄漏。针对上述问题可采取以下措施：将法兰式流量孔板更改为焊接式，并适当拉开距离便于检修和操作；对减温水管进行全线检查、测厚，对管壁减薄的进行更换，未打坡口的焊口全部重新焊接；对管系进行合理的布置和固定避免碰磨，进行有防雨措施的保温避免外部腐蚀。由于锅炉主、再热蒸汽系统、给水系统的温度套管大多数为螺纹连接式，投运后随着启停次数的增加，管内介质流动引起振动，会造成因温度套管螺纹处泄漏而在低谷时焊补或机组调停时更换温度套管，给安全、经济运行带来一定的威胁。处理措施是利用机组大小修将螺纹连接式温度套管更改为焊接式温度套管。文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。1.1 生物方法这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。1.2 硬件方法主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。1.3 软件方法它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。2 管道泄漏监测技术的研究通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。2.1 系统硬件构成① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。② 一次仪表: 压力变送器温度变送器流量传感器③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。2.2 检漏方法2.2.1负压波法当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。理论上：解出定位公式如下：式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 mL 管道全长ma 压力波在管道介质中的传播速度 m/s上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。① 压力波在管道介质中传播速度的确定压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；K——液体的体积弹性系数，Pa；ρ——液体的密度，kg/m ；E——管材的弹性，Pa；D——管道的直径，m；e——管壁厚度，m；C ——与管道约束条件有关的修正系数；式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。② 压力波时间差 的确定要确定压力波时间差 ，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。③ 模式识别技术的应用正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验, 提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。2.2.2流量检测管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。3 应用效果与推广情况经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；②报警点定位误差：≦被测管长的2％；③报警反应时间：≦200秒。胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。4结论4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；4.3 在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。
Abstract: The pipeline is between production pipeline design, construction and pipeline officially put into operation after the previous process. This paper first introduces the pipeline (including crude oil pipeline, pipeline and heating pipes) and the commissioning of gas pipeline technology; then each of the production process of submarine pipelines and oil pipelines plateau production process, for example, designed and optimized for both pipeline under special circumstances a reasonable production process; finally tells the pipeline transportation of natural gas production technology changes. Meanwhile, the paper also start the production process and production pipeline in the process of precautions have also been illustrated in detail. Keywords: pipe production, technology, research, oil pipelines, gas pipelines, submarine gas pipeline
管理学毕业论文：浅谈油气长输管道的风险管理
随着使用年限的延长，管道维护的工作量会越来越大，从修复损毁部件到日常保养，再到根据复杂的运行数据资料通过电脑处理结果进行的预防性维修等。下面是我收集整理的管理学毕业论文：浅谈油气长输管道的风险管理，希望对您有所帮助!
摘要： 近年来，随着管道事业的快速发展，为满足石油、天然气长距离移动运输方需求，开发一种新的管道运输方式——长输管道。由于长输管道的使用范围很广，因此长输管道建设安全管理工作也受到越来越多的关注，如何做好长输管道监理安全管理也工作显得尤为重要。只有对长输管道可能出现的风险进行合理的管理，才能提高企业经济效益以及保障人类生活安全。本文从多个方面对长输管道进行了研究和分析,提出了长输管道的风险及相关管理措施，以期为日后工作提供些许帮助。
关键词 ：油气管道、风险管理、措施
一、前言
长输管道系统是一个复杂的系统工程，涉及上游的气田、输气站场、管道、储气库和下游的各个用户。任何一处出现问题都将影响整个系统的运行，特别是一旦出现事故不能向下游正常供气时，将影响到千家万户的正常生活。再加上油气的易燃易爆及其毒性等特点，一旦管道系统发生事故，将很容易产生重大火灾事故甚至是爆炸、中毒、污染环境、人员伤亡等恶性后果，尤其是在人口稠密的地区，往往会造成严重的人员伤亡及重大经济损失，在某种程度上增加了城市的不安全因素。所以，为了使油气真正造福于民，造福于社会，长输管道的安全设计及安全运行是十分重要的。
二、长输管道的特点
1、距离长、消耗大。长输管道，顾名思义是距离较长的运输管道。因此，在铺设管道过程中，将会消耗大量的人力、物力和财力，并且在工程建设当中会伴有不确定的各种安全因素。
2、管理系统复杂。由于工程建设过程中，该工程设计的施工技术以及施工范围大，就导致了该工程管理系统的发砸星。
3、技术要求高。由于长输管道的特殊性，其对各个方面的要求都很高，如果在技术层面上出现失误，就会带来严重的后果。因此在输送管道建设时期，应加强管理方面的管理实施，尽量降低事故的发生率。
三、管道设计要求
一条长输管道能否长期安全运行，特别是一旦发生事故后使其造成的后果和影响最小，设计工作是非常重要的一个环节，主要有以下几个方面的要点。
1、管道设计应符合当地总体规划要求，遵循节约用地和经济合理的原则
根据《石油天然气管道保护法》(以下简称《保护法》)规定，管道建设选线设计方案应符合城乡规划，经当地规划主管部门审核通过的管道选线方案，将依法纳入当地城乡规划中，管道建设用地在规划实施中应予以控制预留。这项规划编制中要将确定的管道方案落实到规划中，以便于在保证管道路由用地及安全的情况下对城镇各项建设进行资源配置协调及建设进程策划的总体控制性安排。按照长输管道的使用性质和相关保护规定，管道用地及管道周围土地在管道使用期间将被长期占用，然而随着社会的不断发展，城乡建设的不断扩大，就有可能将这些被输送管道所占用的土地也将划为建设区，这样就会导致土地资源紧张，出现交通拥挤空间不足等问题。因此在设计管道铺设时应尽量节约土地，避免占用建设土地。根据我国法律规定，依法建设的.管道通过的土地而影响该土地的使用的，应给与该土地所属者的使用者，应当按照管道建设时土地的用途给予补偿。同时，不同地区的补偿方式也不尽相同，其补偿原则是规定将管道用地与土地价值结合起来，在管材强度使用和安全距离上进行综合考虑，更有利于实现城镇土地资源的合理利用，提高综合效益，做出经济合理的线路走向方案。为更好节约用地，长输管道路尽量沿公路、市政道路、绿化地等公共线性地下空间布置，这样可增加管道与建筑物的距离，对两侧建设用地的影响较小，也更经济合理。
2、现场详细勘察，与当地道路、河道、电力、市政管道等基础设施专项规划及行业管理规定衔接
目前利用航拍正射影像图进行管道设计是较为合理的做法，因其具有很强的现实性及准确性特点而受到广泛欢迎。但是由于在大片植被覆盖区域航拍影像图不能对其进行准确的航拍。因此在这些区域需要设计人员沿线深入踏勘、调研，详细了解管线经过区域的地面形状、待建项目及地下设施情况等，以提高线位的可实施性，及时掌握与道路、河道、电力、市政管道等基础设施交叉或并行敷设的情况。这些行业管理部门都有各自行业的发展建设规划及特殊的使用和安全要求，设计中应充分掌握相关专项规划及行业管理规定等，进行仔细研究，满足国家相关技术要求，尽量避免设计时的交叉连接。如果管道在设计时与规划道路交错时，应考虑到修路时碾压过程，因此在管道铺设是应采用预埋套管方式，另外为保证管道的安全性，还应在套管基础用碎石压实处理。
3、应当符合管道保护的要求，设计中要加强多重安全防护措施
从国内和国外的实践看，造成管道事故的主要原因是：外力作用下的损坏，管材、设备、施工缺陷，管道腐蚀等因素。其中，就目前调查显示，管道由于受到第三方影响而破坏的事接近百分之五十，这就提醒我们在长输管道设计时应特别注意这点。在保护管道方面，大致有以下几方面措施：(1)增加材料的硬度，例如采用高厚度的管道以此来提高管道自身安全系数。(2)适当控制建筑物与管道之间的距离，这样就能降低事故的发生率从而确保管道的安全性。(3)采用新型材料避免管道被其他物质腐蚀，另外亦可采用化学方法保护管道，比如阴极保护法。(4)增加管道上方覆盖层的厚度或在管道上方设置隔板，避免管道遭到非法开挖。⑤采用先进的自控系统，分段阀门采用遥控或自动控制。
四、管道维护与改造
随着使用年限的延长，管道维护的工作量会越来越大，从修复损毁部件到日常保养，再到根据复杂的运行数据资料通过电脑处理结果进行的预防性维修等。管道公司通常会采用多种方式监控系统运行状态，以判断系统是否在高效区运行，制定最优维护、维修计划。美国的管道公司会定期维护和更换易损件，如压缩机阀等。对于往复式压缩机站，压缩机阀的损毁是造成其非计划停运的最大原因。管道公司计划、非计划停运往复式压缩站的最主要原因，就是更换压缩机阀。另外，管道公司还会考虑以下技术改造措施，以提高系统运行的可靠性。
1、调整离心式压缩机的叶轮直径。对于运行条件已经远远偏离原来的设计条件，造成离心式压缩机效率很低，可以通过调整压缩机叶轮直径，使其适应新的工况条件。这一技术方法有时是为了适应一年之内不同季节气量的变化，有时是为了适应较长时期的供需变化。在这方面，英国MSE公司积累了丰富的经验，曾经为BP、Marathon、HESS等公司提供服务，以适应气田产量降低、集输气系统压力变化大等情况。
2、更换往复式压缩机的柱塞。为了适应更高的压力需求或负荷变化，用改进后的新柱塞替换复式压缩机的现有柱塞。
3、设计先进的压缩机脉动控制系统。运用先进的压缩机脉动控制系统，在降低脉动的同时还能够提高运行效率，降低能量消耗。
4、对电机拖动压缩机进行调速控制。调整电机拖动压缩机转速，使其适应气量变化，达到较高的运行效率。但由于此项改造比较复杂，改造费用较高，此项技术应用较少。
五、结束语
合理的线路走向、优秀的设计方案，加强长输管道的工程质量和技术管理，规范施工管理，完善有关法律和法规，可为控制投资和工程顺利投产创造良好的条件，是系统运行可靠性、安全性和经济性的重要保证。
参考文献：
郭超. 天然气长输油气管道现场安装问题及其质量控制[J]. 中国石油和化工标准与质量. 2011(07)
郑贤斌. 油气长输管道工程人因可靠性分析[J]. 石油工业技术监督. 2007(06)
赵忠刚,姚安林,赵学芬,薄英. 油气管道风险因素的权重赋值方法研究[J]. 天然气工业. 2007(07)
刘瑞凯,吴明. GIS技术在长输油气管道风险分析与决策中的应用[J]. 当代化工. 2011(09)
管道产生泄漏的原因是多方面的，主要可分为三大类：腐蚀穿孔、疲劳破裂和外力破坏。
尽管采取腐蚀控制措施可以大幅度减缓腐蚀，但并不能绝对防止腐蚀。阴极保护不足时，管道腐蚀过程虽然会由于阴极保护而缓慢但不会停止；阴极保护被屏蔽时，则对管道腐蚀根本起不到抑制作用。阴极保护不足是指阴极保护系统所提供的保护电流不能满足管道保护要求；阴极保护屏蔽是指阴极保护电流在流动中受阻，不能到达预定位置。涂层上出现大面积破损、连续漏点或整体绝缘性能下降时，容易导致阴极保护不足，由于通过检测可以发现这类缺陷，一般可通过修复避免腐蚀事故。涂层与管体金属剥离时对阴极保护系统产生屏蔽作用，特别是采用绝缘性能较高的有机合成材料制作的涂层，但是现有的检测技术很难检测出涂层剥离来，因此容易产生腐蚀穿孔泄漏。
油气管道长期在高压条件下运行，管道金属的机械性能会逐渐衰变，管道焊缝本身存在的以及由于应力腐蚀产生的微小裂纹就会扩展，裂纹发展到一定程度，则酿成突发性的管道破裂事故，导致泄漏。对于输气管道来说管道破裂有可能造成灾难性的后果。
外力破坏主要包括天灾和人祸两方面。洪水、山体滑坡、泥石流以及地震等都有可能毁坏管道；人祸主要是指第三方破坏，包括各类建设项目的施工如筑路、开挖等所造成的无意破坏及打孔盗油、盗气等不法分子造成的蓄意破坏，目前已成为管道保护的主要威胁，有些地区甚至是第一位的破坏原因。
对于大的突发性管道泄漏事故如爆管、断裂等，由于管道突然失压，一般都能够及时发现，但是需要现场检查确定具体位置。而对于小的泄漏，则需要采用泄漏探测技术。泄漏探测技术包括离线检测和在线监测两种。
离线检测是指定期或按要求沿管道进行的巡查，可步行检查、驾车巡视或乘专用飞机进行飞行检测。通过观察地表、仪器探测或红外成像技术等发现泄漏。因为检测不是时时进行的，这种方法一般不能在泄漏发生后及时发现。
在线监测则是利用管道上专门安装的泄漏监测系统对管道进行动态监视，在泄漏的瞬间捕捉到泄漏信息，发出报警并通过计算机快速计算确定泄漏位置。
管道泄漏油气管道泄漏不仅造成油气损失，而且污染环境，甚至有可能引发火灾、爆炸等事故，因此确保管道安全运行是非常重要的。
锅炉在设计时考虑在制造、安装、检修和进行锅炉水压试验时需排除容器内空气，因此在汽包或饱和蒸汽引出管、各级过热器、再热器上联箱或连通管均设计了空气管。很多时候，锅炉投入使用后会发生空气管泄漏事故，泄漏部位大多为空气管与管接头对接焊缝和空气支管与空气总管角焊缝。分析泄漏原因为：空气管路一般为安装单位根据现场情况自行排放，各类监督检查不重视，焊口无坡口、对口偏斜、管道开孔为气割、焊缝夹渣、气孔、未焊透等缺陷较多，运行中由于震动、热应力等原因使内在缺陷发展成泄漏。锅炉排污疏水管道属于安装单位根据现场情况自行敷设，大多数是沿锅炉敷设。此类管道泄漏有以下几种情况：因管道敷设焊口背面焊接条件差，焊接缺陷多，从而导致泄漏；管道与阀门对接焊口泄漏较多，原因多为管道未打坡口且对口不同心、偏折、强力对口等；联箱管接头与管道对接焊口或焊止线泄漏，主要因为管道固定在钢架上，而联箱随炉膨胀，由于锅炉起停频繁，导致焊口疲劳；管道因内外腐蚀减薄而爆管，主要是内部不流动疏水和外部雨水的腐蚀造成。对于此类泄露可以对锅炉排污疏水管道进行光谱、测厚检查，对已减薄的管道进行更换，对全部安装焊口重新规范焊接并进行无损检验。对膨胀不畅的管道进行重新调整。过热器、再热器减温水管道也会发生泄漏，有如下几种情况：减温水流量孔板泄漏，由于锅炉原配减温水流量孔板为法兰式，布置较紧凑，各支路管流量、温度不均等；管道爆漏多是由于减温水管一般并排敷设，管与管间隙小甚至无间隙，运行时因震动导致磨损而泄漏；因介质冲刷减薄管壁而泄漏，主要发生在弯头部位；管道焊缝泄漏，主要因焊口未打坡口、焊接缺陷较多而导致泄漏。针对上述问题可采取以下措施：将法兰式流量孔板更改为焊接式，并适当拉开距离便于检修和操作；对减温水管进行全线检查、测厚，对管壁减薄的进行更换，未打坡口的焊口全部重新焊接；对管系进行合理的布置和固定避免碰磨，进行有防雨措施的保温避免外部腐蚀。由于锅炉主、再热蒸汽系统、给水系统的温度套管大多数为螺纹连接式，投运后随着启停次数的增加，管内介质流动引起振动，会造成因温度套管螺纹处泄漏而在低谷时焊补或机组调停时更换温度套管，给安全、经济运行带来一定的威胁。处理措施是利用机组大小修将螺纹连接式温度套管更改为焊接式温度套管。文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。1 国内外输油管道泄漏监测技术的现状输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。1.1 生物方法这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。1.2 硬件方法主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。1.3 软件方法它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。2 管道泄漏监测技术的研究通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。2.1 系统硬件构成① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。② 一次仪表: 压力变送器温度变送器流量传感器③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。2.2 检漏方法2.2.1负压波法当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。理论上：解出定位公式如下：式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 mL 管道全长ma 压力波在管道介质中的传播速度 m/s上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。① 压力波在管道介质中传播速度的确定压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；K——液体的体积弹性系数，Pa；ρ——液体的密度，kg/m ；E——管材的弹性，Pa；D——管道的直径，m；e——管壁厚度，m；C ——与管道约束条件有关的修正系数；式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。② 压力波时间差 的确定要确定压力波时间差 ，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。③ 模式识别技术的应用正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验, 提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。2.2.2流量检测管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。3 应用效果与推广情况经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；②报警点定位误差：≦被测管长的2％；③报警反应时间：≦200秒。胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。4结论4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；4.3 在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。
钢结构无损检测 摘要：通过对应用于建筑钢结构行业中的几种常规无损检测方法的简述，归纳了被检对象所适用的不同无 损检测方法。为广大工程技术人员和管理人员了解、学习、应用无损检测技术提供参考。 关键词：建筑钢结构；无损检测 1 前言 建筑钢结构由于其强度高、工业化程度高以及综合经济效益好等优点，自上世纪 90 年代，特别是近年来得 到了迅猛发展，广泛应用于工业和民用等领域。由于一些重点工程，建筑钢结构发生了严重的质量事故， 如郑州中原博览中心网架曾发生了崩塌事故，所以建筑钢结构的安全性和可靠性越来越受到重视。 建筑钢结构的安全性和可靠性源于设计，其自身质量则源于原材料、加工制作和现场安装等因素。评价建 筑钢结构的安全性和可靠性一般有三种方式：⑴模拟实验；⑵破坏性实验；⑶无损检测。模拟实验是按一 定比例模拟建筑钢结构的规格、材质、结构形式等，模拟在其运行环境中的工作状态，测试、评价建筑钢 结构的安全性和可靠性。模拟实验能对建筑钢结构的整体性能作出定量评价，但其成本高，周期长，工艺 复杂。破坏性实验是采用破坏的方式对抽样试件的性能指标进行测试和观察。破坏性实验具有检测结果精 确、直观、误差和争议性比较小等优点，但破坏性实验只适用于抽样，而不能对全部工件进行实验，所以 不能得出全面、综合的结论。无损检测则能对原材料和工件进行 100%检测，且经济成本相对较低。 上世纪 50 年代初，无损检测技术通过前苏联进入我国。作为工艺过程控制和产品质量控制的手段，如今在 核电、航空、航天、船舶、电力、建筑钢结构等行业中得到广泛的应用，创造了巨大的经济效益和社会效 益。无损检测技术是建立在众多学科之上的一门新兴的、综合性技术。无损检测技术是以不损伤被检对象 的结构完整性和使用性能为前提，应用物理原理和化学现象，借助先进的设备器材，对各种原材料，零部 件和结构件进行有效的检验和测试，借以评价它们的完整性、连续性、致密性、安全性、可靠性及某些物 理性能。无损检测经历了三个阶段，即无损探伤（Non-destructive Inspection，简称 NDI）、无损检测 （Non-destructive testing，简称 NDT）、无损评价（Non-destructive Evaluation，简称 NDE）、无损 探伤的含义是探测和发现缺陷。无损检测不仅仅要探测和发现缺陷，而且要发现缺陷的大小、位置、当量、 性质和状态。无损评价的含义则更广泛、更深刻， 它不仅要求发现缺陷，探测被检对象的结构、性质、状 态，还要求获得更全面、更准确的，综合的信息，从而评价被检对象的运行状态和使用寿命。应用于钢结 构行业中的常规无损检测方法有磁粉检测（Magnetic Testing 简称 MT）、渗透检测（Penetrate Testing， 简称 PT）、涡流检测（Eddy current Testing 简称 ET）、声发射检测（Acoustic Emission Testing 简称 AET）、超声波检测（Ultrasonic Testing，简称 UT）、射线检测（Radiography Testing，简称 RT）。在 建筑钢结构行业中，按检测缺陷产生的时机，无损检测方法可以按下图分类。 2 2.1 检测方法的简述 磁粉检测（MT） 原理 2.1.1 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 2.2 2.2.1 渗透检测（PT） 原理 在被检对象表面施加含有荧光染料或着色染料的渗透液，渗透液在毛细血管的作用下，经过一定时间 后，渗透液可以渗透到表面开口的缺陷中去。经过去除被检对象表面多余的渗透液，干燥后，再在被检对 象表面施加吸附介质（显象剂）。同样在毛细血管的作用下，显象剂吸附缺陷中的渗透液，使渗透液回渗 到显象剂中，在一定的光照下，缺陷中的渗透液被显示。从而达到检测缺陷的目的。 2.2.2 适用范围 适用于非多孔状固体表面开口缺陷。 2.2.3 局限性 仅适用于表面开口缺陷的检测，而且对被检对象的表面光洁度要求较高，涂料、铁锈、氧化皮会覆盖表面 缺陷而造成漏检。对检测人员的视力有一定要求，成本相对较高。 2.2.4 优点 设备轻便、操作简单，检测灵敏度高，结果直观、准确。 2.3 2.3.1 涡流检测（ET） 原理 金属材料在交变磁场的作用下产生了涡流，根据涡流的分布和大小可以检测出铁磁性材料和非铁磁性材料 的缺陷。 2.3.2 适用范围 适用于各种导电材料的表面和近表面的缺陷检测。 2.3.3 局限性 不适用不导电材料检测，对形状复杂的试件很难应用，比较适合钢管、钢板等形状规则的轧制型材的检测， 而且设备较贵；无法判定缺陷的性质。 2.3.4 优点 检测速度快，生产效率高，自动化程度高。 2.4 2.4.1 声发射检测（AET） 原理 材料或结构件受到内力或外力的作用产生形变或断裂时， 以弹性波的形式释放出应变能的现象称为声发射， 也称为应力波发射。声发射检测是通过受力时材料内部释放的应力波判断被检对象内部结构损伤程度的一 种新兴动态无损检测技术。 2.4.2 适用对象 适用于被检对象的动态监测，如对大型桥梁、核电设备的实时动态监测。 2.4.3 局限性 无法监测静态缺陷、干扰检测的因素较多；设备复杂、价格较贵、检测技术不太成熟。 2.4.4 优点 可以远距离监控设备的运行情况和缺陷的扩展情况，对结构的安全性和可靠性评价提供依据。 2.5 2.5.1 超声波检测（UT） 原理 超声波是指频率大于 20 千兆赫兹的机械波。根据波动传播时介质的振动方向相对于波的传播方向不同，可 将波动分为纵波、横波、表面波和板波等。用于钢结构检测的主要是纵波和横波。 超声波探伤仪激励探头产生的超声波在被检对象的介质中按一定速度传播，当遇到异面介质（如气孔、夹 渣）时，一部分超声波反射回来，经仪器处理后，放大进入示波屏，显示缺陷的回波。 2.5.2 适用对象 适用于各类焊逢、板材、管材、棒材、锻件、铸件以及复合材料的检测，特别适合厚度较大的工件。 2.5.3 局限性 检测结果可追溯性较差；定性困难，定量不精确，人为因素较多；对被检工件的材质规格，几何形状有一 定要求。 2.5.4 优点 检测成本低、速度快、周期短、效率高；仪器小、操作方便；能对缺陷进行精确定位；对面积型缺陷的检 出率较高（如裂纹、未熔合等） 2.6 射线检测（RT） 2.6.1 原理 射线是一种波长短、频率高的电磁波。 射线检测，常规使用×射线机或放射性同位素作为放射源产生射线，射线穿过被检对象，经过吸收和衰减， 由于被检试件中存在厚度差的原因，不同强度的射线到达记录介质（如射线胶片），射线胶片的不同部位 吸收了数量不等的光子，经过暗室处理后，底片上便出现了不同黑度的缺陷影象，从而判定缺陷的大小和 性质。 2.6.2 适用范围 适用较薄而不是较厚（如果工件的厚度超过 80mm 就要使用特殊设备进行检测，如加速器）的工件的内部体 积型缺陷的检测。 2.6.3 局限性 检测成本高、周期长，工作效率低；不适用角焊逢、板材、管材、棒材、锻件的检测；对面状的缺陷检出 率较低；对缺陷的高度和缺陷在被检对象中的深度较难确定；影响人体健康。 2.6.4 优点 检测结果直观、定性定量准确；检测结果有记录，可以长期保存，可追溯性较强。 3 小结 综上所述，每种无损检测方法的原理和特点各不相同，且适用的检测对象也不一样。在建筑钢结构的行业 中应根据结构的整体性能，检测成本及被检对象的规格、材质、缺陷的性质、缺陷产生的位置等诸多因素 合理选择无损检测方法。一般地，选择无损检测方法及合格等级，是设计人员依据相关规范而确定的。有 的工程，业主也有无损检测方法及合格等级的要求，这就需要供需双方相互协商了。 3.1 钢结构在加工制作及安装过程中无损检测方法的选择见表 1 被检对象 原材料检验 板材 锻件及棒材 管材 螺栓 焊接检验 坡口部位 清根部位 对接焊逢 角焊逢和 T 型焊逢 3.2 UT 检测方法 UT、MT（PT） UT（RT）、MT（PT） UT、MT（PT） UT、PT（MT） PT（MT） RT（UT）、MT（PT） UT（RT）、PT（MT） 被检对象所适用的无损检测方法见表 2 内部缺陷 表面缺陷和近表面 检测方法 UT ● ○ ● ● MT ● ● ● ● PT ● ○ ○ ● ET △ △ ● × AET △ △ △ △ 发生中缺陷检 测 检测方法 RT 被检对象 试 件 分 类 锻件 铸件 压延件（管、板、型材） 焊逢 × ● × ● 分层 疏松 气孔 内部 缩孔 缺陷 未焊透 未熔合 缺陷 分类 夹渣 裂纹 白点 表面裂纹 表面 缺陷 表面气孔 折叠 断口白点 × × ● ● ● △ ● ○ × △ ○ — × ● ○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ △ × — × — — — — — — — — — ● △ ○ ● — — — — — — — — — ● ● ○ ● — — — — — — — — — ● △ ○ — — — — — △ △ △ △ △ △ — — — 注：●很适用；○适用；△有附加条件适用；×不适用；—不相关 参 1. 考 文 献 强天鹏 射线检测 [M] 云南科技出版社 2001 2. 3. 4. 5. 周在杞等 张俊哲等 无损检测技术及其应用 [M] 科学出版社 王小雷 锅炉压力容器无损检测相关知识 [M] 李家伟等 无损检测 冉启芳 2001 1993 [M] 机械工业出版社 2002 无损检测方法的分类及其特征的介绍 [J] 无损检测 1999 2 钢网架结构超声波检测及其质量的分 [J] 无损检测 2001 6 磁粉检测（MT） 2.1 磁粉检测（MT） 2.1.1 原理 铁磁性材料被磁化后，产生在被检对象上的磁力线均匀分布。由于不连续性的存在，使工件表面和近表面 的磁力线发生了局部畸变而产生了漏磁场，漏磁场吸附施加在被检对象表面的磁粉，形成在合适光照下可 见的磁痕,从而达到检测缺陷的目的。 磁粉探伤的原理及概述 磁粉探伤的原理 磁粉探伤又称 MT 或者 MPT（Magnetic Particle Testing），适用于钢铁等磁性材料的表面附近进行探伤 的检测方法。利用铁受磁石吸引的原理进行检查。在进行磁粉探伤检测时，使被测物收到磁力的作用，将 磁粉（磁性微型粉末）散布在其表面。然后，缺陷的部分表面所泄漏出来泄露磁力会将磁粉吸住，形成指 示图案。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。 磁粉探伤方法 磁粉探伤检测的顺序分为前期处理、磁化、磁粉使用、观察，以及后期处理。 前期处理→磁化→磁粉使用→观察→后期处理 以下分别说明各个步骤的概要。 （1）前期处理 探探伤面如果有油脂、涂料、锈、或其他异物附着的情况下，不仅会妨碍磁粉吸附在伤痕上，而且还会出 现磁粉吸附在伤痕之外的部分形成疑私图像的情况。因此在磁化之前，要采用物理或者化学处理，进行去 除污垢异物的步骤。 （2）磁化 将检测物适当磁化是非常重要的。通常，采用与伤痕方向与磁力线方向垂直的磁化方式。另外为了适当磁 化，根据检测物的形状可以采用多种方法。日本工业规格（JIS G 0565-1992）中规定了以下 7 种磁化方法。 ①轴通电法……在检测物轴方向直接通过电流。 ②直角通电法……在检测物垂直于轴的方向直接通过电流。 ③Prod 法……在检测物局部安置 2 个电极（称为 Prod）通过电流。 ④电流贯通法……在检测物的孔穴中穿过的导电体中通过电流。 ⑤线圈法……在检测物中放入线圈，在线圈中通过电流。 ⑥极间法……把检测物或者要检测的部位放入电磁石或永磁石的磁极间。 ⑦磁力线贯通法……对通过检测物的孔穴的强磁性物体施加交流磁力线，使感应电流通过检测物。 （3）磁粉使用磁粉探伤的原理 ① 磁粉的种类 为了让磁粉吸附在伤痕部的磁极间形成检出图像，使用的磁粉必须容易被伤痕部的微弱磁场磁化，吸附在 磁极上，也就是说需要优秀的吸附性能。另外，要求形成的磁粉图像必须有很高的识别性。 一般，磁粉探伤中使用的磁粉有在可见光下使用的白色、黑色、红色等不同磁粉，以及利用荧光发光的荧 光磁粉。另外，根据磁粉使用的场合，有粉状的干性磁粉以及在水或油中分散使用的湿性磁粉。 ② 磁粉的使用时间 磁粉使用时间分为一边通过磁化电流一边使用磁粉的连续法，以及在切断磁化电流的状态即利用检测物的 残留磁力的残留法两种。 （4）观察 为了便于观察附着在伤痕部位的磁粉图像，必须创造容易观察的环境。普通磁粉需要在尽可能明亮的环境 下观察，荧光磁粉则要使用紫外线照射灯将周围尽量变暗才容易观察。 （5）后期处理 磁粉探伤结束，检测物有可能仍作为产品或是需要送往下一个加工步骤接受机械加工等。这时就需要进行 退磁、去除磁粉、防锈处理等后期处理。 2.1.2 适用范围 可以对铁磁性原材料，如钢板、钢管、铸钢件等进行检测，也可以对铁磁性结构件进行检测。 2.1.3 局限性 仅适用铁磁性材料及其合金的表面和近表面的缺陷检测，对检测人员的视力、工作场所、被检对象的规格、 形状等有一定的要求。 2.1.4 优点 经济、方便、效率高、灵敏度高、检测结果直观。 生产厂家： 生产厂家：济宁联永超声电子有限公司 仪器设备名称： 仪器设备名称：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪 Ⅲ 仪器概况：CDX-Ⅲ该机型磁粉探伤仪是具有多种磁化方式的磁粉探 伤仪设备。仪器采用可控硅作无触点开关，噪音小、寿命长、操作简 单、方便、适应性强、工作稳定。是最近推出新产品，它除具有便携 式机种的一切优点，还具有移动机种的某些长处，扩展了用途，简化 了操作，还具有退磁功能。 该设备有四种探头： 1、旋转探头： 型）能对各种焊缝、各种几何形状的曲面、平面、 （E 管道、锅炉、球罐等压力容器进行一次性全方位显示缺陷和伤痕。 2、电磁轭探头： 型）它配有活关节，可以对平面、曲面工件进行 （D 探伤。 3、马蹄探头： 型）它可以对各种角焊缝，大型工件的内外角进行 （A 局部探伤。 4、磁环： 型）它能满足所有能放入工件的周向裂纹的探伤，用它 （O 来检测工件的疲劳痕（疲劳裂痕均垂于轴向）及为方便，用它还可以 对工件进行远离法退磁。 总之，该仪器是多种探伤仪的给合体，功能与适用范围广，尤其应用 于不允许通电起弧破表面零件的探伤。 无损检测概论及新技术应用 无损检测概论及新技术应用 概论 摘要： 摘要：综述了无损检测的定义、方法、特点、要求等基本知识，以及无损检测在 现今社会中的应用实例，其中包括混凝土超声波无损检测技术、涡流无损检测技 术、渗透探伤技术。 关键词： 关键词：无损检测；混凝土缺陷；涡流检测;渗透探伤。 引言： 引言：随着现代工业的发展，对产品的质量和结构的安全性、使用的可靠性提出 了越来越高的要求，无损检测技术由于具有不破坏试件、检测灵敏度高等优点， 所以其应用日益广泛。无损检测是工业发展必不可少的有效工具，在一定程度上 反映了一个国家的工业发展水平，其重要性已得到公认。 1、 无损检测概论 、 无损检测 检测概论 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用 性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位 置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态（如合格与否、剩余寿 命等）的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法有射线照相检验(RT)、超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和 液体渗透检测(PT) 四种。 其他无损检测方法： 涡流检测(ET)、 声发射检测 （AT） 、 （TIR） 泄漏试验 、 （LT） 交流场测量技术 、 （ACFMT） 漏磁检验 、 （MFL)、 热像/红外 远场测试检测方法（RFT)等。 基于以上方法，无损检测具有一下应用特点： 1>不损坏试件材质、结构 无损检测的最大特点就是能在不损坏试件材质、 结构的前提下进行检测， 所以实施无损检测后，产品的检查率可以达到 100%。但是，并不是所有需要测 试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术也有自身的局限性。某些试验 只能采用破坏性试验， 因此， 在目前无损检测还不能代替破坏性检测。 也就是说， 对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性试验的结 果互相对比和配合，才能作出准确的评定。 2>正确选用实施无损检测的时机 在无损检测时， 必须根据无损检测的目的,正确选择无损检测的时机,从而顺利 地完成检测预定目的,正确评价产品质量。 3>正确选用最适当的无损检测方法 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备 材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、 形状、部位和取向，选择合适的无损检测方法。 4>综合应用各种无损检测方法 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应 尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。此外在无 损检测的应用中，还应充分认识到，检测的目的不是片面追求过高要求的“高质 量”，而是应在充分保证安全性和合适风险率的前提下，着重考虑其经济性。只 有这样，无损检测在承压设备的应用才能达到预期目的。[1] 通过各种检测方法，最终对于无损检测的要求是：不仅要发现缺陷，探测试 件的结构、状态、性质，还要获取更全面、准确和综合的信息，辅以成象技术、 自动化技术、计算机数据分析和处理技术等，与材料力学、断裂力学等学科综合 应用，以期对试件和产品的质量和性能作出全面、准确的评价。 2、 无损检测在各领域的应用 、 无损检测基于以上优点,在现今社会受到广泛关注和应用,为实际生产工作减 少了废料成本,提供了极大的方便。其中超声波检测技术、涡流检测、渗透探伤 技术、霍尔效应无损探伤技术应用极为出色。 2.1 混凝土超声无损检测 混凝土是我国建筑结构工程最为重要的材料之一，它的质量直接关系到结构 的安全。多年来，结构混凝土质量的传统检测方法是以按规定的取样方法，制作 立方体试件，在规定的温度环境下，养护 28d 时按标准实验方法测得的试件抗压 强度来评定结构构件的混凝土强度。用试件实验测得的混凝土性能指标，往往是 与结构物中的混凝土性能有一定差别。因此，直接在结构物上检测混凝土质量的 现场检测技术，已成为混凝土质量管理的重要手段。 所谓混凝土“无损检测”技术，就是要在不破坏结构构件的情况下，利用测 试仪器获取有关混凝土质量等受力功能的物理量。 因该物理量与混凝土质量之间 有较好的相互关系，可采用获取的物理量去推定混凝土质量。[2] 混凝土超声检测是用超声波探头中的压电陶瓷或其他类型的压电晶体加载某 频率的交流电压后激发出固定频率的弹性波， 在材料或结构内部传播后再由超声 波换能器接收，通过对采集的超声波信号的声速、振幅、频率以及波形等声学参 数进行分析，以此推断混凝土结构的力学特性、内部结构及其组成情况。超声波 检测可用于混凝土结构的测厚、探伤、混凝土的弹性模量测定以及混凝土力学强 度评定等方面. [3] 2.2 涡流无损检测 涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测 的金属管外。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感 应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流 的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈 的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用 一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化， 进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量(如形状、尺寸等)的变化或 缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能 反映试件表面或近表面处的情况。[4] 应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈,通常有穿过 式、探头式和插入式线圈 3 种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内 径略大于被检物件， 使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过， 可发现裂纹、 夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金 属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳 裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可 用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线 圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大 批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传 送的机械装置） 、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。[5] 优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测,易于实现 自动化,但不适用于形状复杂的零件,而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷, 检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。 2.3 渗透探伤技术 液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透 剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经 去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作 用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光 源下 （紫外线光或白光） 缺陷处的渗透液痕迹被现实， 黄绿色荧光或鲜艳红色） ， （ ， 从而探测出缺陷的形貌及分布状态。[6] 渗透检测适用于具有非吸收的光洁表面的金属、非金属，特别是无法采用磁 性检测的材料，例如铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、奥氏体钢等的制品，可 检验锻件、铸件、焊缝、陶瓷、玻璃、塑料以及机械零件等的表面开口型缺陷。 渗透检测的优点是灵敏度较高（已能达到检测开口宽度达 0.5?m 的裂缝） ，检测 成本低，使用设备与材料简单，操作轻便简易，显示结果直观并可进一步作直观 验证（例如使用放大镜或显微镜观察） ，其结果也容易判断和解释，检测效率较 高。缺点是受试件表面状态影响很大并只能适用于检查表面开口型缺陷，如果缺 陷中填塞有较多杂质时将影响其检出的灵敏度。[7] 3、 结语 、 随着现代科学技术的发展，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损 检测领域，而传统的常规无损检测技术也因为现代科技的发展，大大丰富了应用 方法，如射线照相就可细分为 X 射线、γ射线、中子射线、高能 X 射线、射线 实时照相、层析照相……等多种方法。 无损检测作为一种综合性应用技术，无损检测技术经历了从无损探伤，到无 损检测，再到无损评价，并且向自动无损评价、定量无损评价发展。相信在不远 的将来， 新生的纳米材料、 微机电器件等行业的无损检测技术将会得到迅速发展。 参考文献【1】李喜孟.无损检测.机械工业出版社.2011 】 【2】父新漩. 混凝土无损检测手册.人民交通出版社.2003 】 【 3】 冯子蒙.超声波无损检测于评价的关键技术问题及其解决方案.煤矿机 】 械.2009(9) 【4】唐继强.无损检测实验.机械工业出版社.2011 】 【5】李丽茹.表面检测.机械工业出版社.2009 】 【6】国防科技工业无损检测人员资格鉴定与认证培训教材编审委员会.机械工业 出版社.2004 【7】胡学知主编. 中国劳动社会保障出版社.2007 】
参考下： 进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切；调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座，自动化程度较高，成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术，一般先搞调温、调光照，控通风；第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外，国家粮食储备工程的大量兴建，对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到120摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右；耐高温材料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下，普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极，再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中，因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化，此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性，除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外，还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点，液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T＝5℃时为78.36，在T＝20℃时为79.63。有机物ε与温度的关系因材料而异，且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势，某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为：高分子聚合物具有较小的介电常数，如聚酰亚胺在低湿时介电常数为3.0一3.8。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后，由于水分子偶极距的存在，大大提高了吸水异质层的介电常数，这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化，使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器，高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升，介质膜厚d增加，对C呈负贡献值；但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加，即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配，在不同的湿度范围温漂不同；在不同的温区呈不同的温度系数；不同的感湿材料温度特性不同。总之，高分子湿度传感器的温度系数并非常数，而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂，产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极，再喷镀感湿介质材料（如前所述）形式平整的感湿膜，再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系，线性度约±2%。虽然，测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想，在工业领域使用，寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温，湿度滞后，响应速度快，体积小，便于批量生产，但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中，电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域，其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆，以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高，产品性能不断得到改善，氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的，也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中，经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向，生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器，自动化仪表等产品，在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时，努力克服传统产品存在的各项弱点，取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底，基片面积大大缩小，采用特殊的工艺处理，耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺，在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极，氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后，湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高，特别是耐温性达到了-40℃-120℃，以多片湿敏元件组合的独特工艺，是传感器感湿范围为1%RH-98%RH，具备了15%RH范围以下的测量性能，漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平，使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统，先对对被测气体采样，然后降温检测并确保绝对湿度的恒定，使探头耐温范围提高到600℃左右，大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在，不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干，高低温试验箱等系统中。同时，JCJ200Y产品能耐温高达600度，也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面，并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白，为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文： 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要：水位测量施测简单直观，易于为广大用水户所接受而且便于自动观测，因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下，通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示： 这个电压和磁场及控制电流成正比： VH＝K╳｜H╳IC｜ 式中VH为霍尔电压，H为磁场，IC为控制电流，K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著，故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即： I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流，B为导线通电流后产生的磁场，VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器，(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。3.2.7霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品，它的外形如图20所示，其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足0.4°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足0.05度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。若知管道的内径，可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图27所示。 曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理（例如可控核聚变）试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制，既可满足测量准确的要求，又不引入插入损耗，还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ－D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器，可检测高达到300kA的电流。 图9（a）为G－10安装结构，中心为电流汇流排，(b)为电缆型多霍尔探头，(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在Z<2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图16所示。在图16中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图29中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M，片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H，H的上下方装上一对永磁体，它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上，当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移，产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。
全文地址 摘要：简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用，对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料，与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器，在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。关键词：生物传感器；发酵工业；环境监测。一、 引言从1962年，Clark和Lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里，生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主，但是由于酶的价格昂贵并不够稳定，因此以酶作为敏感材料的传感器，其应用受到一定的限制。近些年来，微生物固定化技术的不断发展，产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件，与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外，还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术（PCR）的发展，应用PCR的DNA生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域1、 发酵工业各种生物传感器中，微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质，并且发酵液往往不是清澈透明的，不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰，并且不受发酵液混浊程度的限制。同时，由于发酵工业是大规模的生产，微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定，代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成，利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要，用荧光假单胞菌（Psoudomonas fluorescens）代谢消耗葡萄糖的作用，通过氧电极进行检测，可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比，测定结果是类似的，而微生物电极灵敏度高，重复实用性好，而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时，乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长，因此需要在线测定。用固定化酵母（Trichosporon brassicae），透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外，还有用大肠杆菌（E.coli）组合二氧化碳气敏电极，可以构成测定谷氨酸的微生物传感器，将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内，由细菌—胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面，一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面，细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定，其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此，可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量（biochemical oxygen demand –BOD）的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的BOD测定需要5天的培养期，操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大，不宜现场监测，所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前，有研究人员分离了两种新的酵母菌种SPT1和SPT2，并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量BOD，其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中BOD的测定，其测量最小值可达2 mg/l，所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器，用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中BOD的测定提供了快捷简便的方法[4]。除了微生物传感器，还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的BOD值。该传感器的反应时间是15min，最适工作条件为30°C，pH=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响（在1000mg/l范围内），并且不被重金属（Fe3+、Cu2+、Mn2+、Cr3+、Zn2+）所影响。该传感器已经应用于河水BOD的测定，并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将BOD生物传感器经过光处理（即以TiO2作为半导体，用6 W灯照射约4min）后，灵敏度大大提高，很适用于河水中较低BOD的测量[5]。同时，一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的BOD值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管，假单胞细菌（Pseudomonas fluorescens）用光致交联的树脂固定在反应器的底层，该测量方法既迅速又简便，在4℃下可使用六周，已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器，多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(NOx-)，它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的NOx-进行了测量，其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在pH=2.5、31℃时一周测量200余次，活性保持不变，两周后活性降低20%。传感器寿命为7天，其设备简单，成本低，操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量，所用细菌是Chromatium.SP，与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内，制成微生物传感器，用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌（E.coli）中，用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前，有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来，以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为：pH=7.4、35℃，连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属（Pseudomonas rathonis）制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器，将微生物细胞固定在凝胶（琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐）和聚乙醇膜上，可以用层析试纸GF/A，或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联，长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器，用于测定有机磷杀虫剂，使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶，对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol，在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器，使用丙酮酸氧化酶G，与自动系统CL-FIA台式电脑结合，可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐，在25°C下可以使用两周以上，重复性高[12]。最近，有一种新型的微生物传感器，用细菌细胞作为生物组成部分，测定地表水中壬基酚（nonyl-phenol etoxylate --NP-80E）的含量。用一个电流型氧电极作传感器，微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上，其测量原理是测量毛孢子菌属（Trichosporum grablata）细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min，寿命为7~10天（用于连续测定时）。在浓度范围0.5~6.0mg/l内，电信号与NP-80E浓度呈线性关系，很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外，污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的，基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌（Vibrio fischeri）体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌（Alcaligenes eutrophus (AE1239)）中，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前，这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母（Saccharomyces cerevisiae）重组菌株作为生物元件，这些菌株带有酒酿酵母CUP1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacZ基因的融合体。其工作原理，首先是CUP1启动子被Cu2+诱导，随后乳糖被用作底物进行测量。如果Cu2+存在于溶液中，这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源，这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围(0.5~2)´10-3mol范围内测定CuSO4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中，使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度，其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔，所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功，使用嗜碱性细菌Alcaligenes cutrophus，并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量，其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌（ cyanobacterium Spirlina subsalsa）和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质，对三种主要污染物（重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂）的不同浓度进行了测定，均可监测到它们的有毒反应，重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术（PCR）的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用，不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用PCR技术的DNA压电生物传感器，可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上，用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的DNA样品进行同样的杂交反应并由PCR放大，产物为气单胞菌属（Aeromonas hydrophila）的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因，这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质，目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的PSP毒素[20]。DNA传感器也在迅速的得到应用，目前有一种小型化DNA生物传感器，能将DNA识别信号转换为电信号，用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性，并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法，目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。