DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 2. 实验材料与设备 2.1. 实验材料 ① 噻吩，苯并噻二唑，咔唑(99%)，硝基苯，铜粉，N-溴代丁二酰亚胺(NBS) (99%)百灵威科技有限公司；② 乙腈(AR)，氯仿(AR)，DMF(AR)，甲醇(AR)，二氯甲烷(AR)，无水硫酸钠(AR)，无水碳酸钾(AR)，氨水(AR)，西陇化工股份有限公司；③ 四氢呋喃(THF)(HPLC)，无水三氯化铁(97%)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc， 99.8%)天津赛孚瑞科技有限公司；④ 硅胶，200-300目，青岛海洋化工试剂公司；⑤ 石油醚，工业级，直接使用；⑥ 氯仿及其干燥：氩气保护下，避光，在氯仿中加入适量的氢化钙，40℃搅拌过夜。常压下蒸馏，收集备用；⑦ THF及其纯化：将色谱纯的THF提前用氢氧化钾预干燥，然后将THF转移至加热回流装置中，氮气保护下，加入金属钠，回流4小时左右后，再加入显色剂二苯甲酮，继续回流，待溶液变为蓝色或深紫色即可蒸出，收集使用。 试剂：所用化学试剂多数为J&K、Aldrich、Acros以及阿拉丁试剂公司，对有特殊要求的反应，所用试剂及溶剂均需经过常规纯化处理过程。 2.2. 实验设备 ① 核磁共振仪：Bruker AV 600M核磁共振仪测试单体的 1 H and 13 C NMR谱，tetramethylsilane (TMS)作为内标；② 红外光谱仪：Thermo Nicolet 6700 FT-IR Spectrometer测试聚合物的FT-IR光谱，采用attenuated total reflection (ATR)模式；③ 扫描电子显微镜：Hitachi S-4800冷场发射扫描电子显微镜，测试加速电压3.0 kV，样品测试前喷金处理；④ 热重分析仪：聚合物的稳定性测试通过TQ-600热重分析仪测试，氮气气氛，量程600℃，升温速率5℃/min；⑤ 固体核磁共振仪：聚合物固体核磁 13 C CP-MAS由固态交叉极化魔角旋转核磁共振仪Bruker AVANCE-III进行测试；⑥ 气体吸附仪：美国康塔仪器公司Autosorb-iQ-MP-VP体积吸附分析仪。
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user: 3. 实验方法 3.1. 材料的表征与测试条件 测试单体的 1 H and 13 C NMR光谱由Bruker AV 600 MHz核磁共振仪得出；聚合物固体核磁 13 C CP-MAS由固态交叉极化魔角旋转核磁共振仪Bruker AVANCE-III 400 MHz进行测试。测试聚合物的FT-IR光谱，由Thermo Nicolet 6700 FT-IR Spectrometer得出；聚合物的稳定性测试通过Q-5000IR热重分析仪测试，氮气气氛，量程20℃~800℃，升温速率10℃/min；Hitachi S-4800冷场发射扫描电子显微镜测试聚合的外观形貌，测试加速电压5.0 kV，样品测试前喷金处理。气体吸附测试：Quantachrome Autosorb-iQ-MP-VP体积吸附分析仪，测试前，样品120℃脱气处理600分钟，聚合物孔道性质通过77 K下0~1.0 bar氮气吸附-脱附等温线研究，其孔径分布由吸附等温线通过淬灭固体密度泛函理论计算得来。CO 2 吸附等温线在273 K，298 K和0~1.0 bar条件下完成。 3.2. 材料PCz-TT-Cz和PCz-DTBT-Cz的合成 以下所有的反应均在氩气氛围下进行，四氢呋喃，氯仿在使用前，通过蒸馏进行提纯。咔唑因含有一定的杂质在使用前我们利用石油醚为洗脱剂进行了硅胶柱层析进行分离提纯，其他原料以及试剂如无特殊说明均可直接使用。聚合物有机微孔材料PCz-TT-Cz和PCz-DTBT-Cz的具体合成路线如下图1所示，其中连噻吩(2)、二溴连噻吩(3)、DTBT(6)和二溴DTBT(7)均参照文献制备 [ 3 ] ，具体实验步骤不再详述。 图1. 材料PCz-TT-Cz和PCz-DTBT-Cz的合成路线 3.3. 单体Cz-TT-Cz(4)的合成 反应开始前首先将Cu粉进行活化。称取Cu粉(200 mg)放入200mL锥形瓶中，加入5 mL浓HCl，100 mL丙酮，加入磁子搅拌半小时，搅拌结束，将其进行抽滤处理。再次将Cu粉加入到丙酮溶液中，加入三到五粒碘粒继续活化，搅拌半小时后活化完成的红棕色Cu粉抽滤出来作为催化剂进行下一步反应。 氩气保护下，将化合物3 (600 mg， 1.85 mmol)加入到100 mL装有磁子的干燥梨形反应瓶中，依次加入咔唑(928 mg，5.55 mmol)，活化的铜粉200 mg，碳酸钾(1.023 g，7.4 mmol)以及20 mL硝基苯。油浴加热到180℃，反应24小时。因硝基苯沸点较高水泵旋蒸去除不掉，因此反应结束后将其冷却至室温，架上蒸馏装置用油泵将硝基苯溶液蒸馏出来，蒸馏结束后室温加入30 mL氨水搅拌3小时以除去催化剂。反应结束，加水加入二氯进行有机相萃取，有机相用无水Na 2 SO 4 干燥，旋转蒸发仪旋干溶剂，硅胶粉炒样上样，硅胶柱进行分离提纯。洗脱剂石油醚：二氯甲烷为4:1，收集黄色色带，得到最终黄色粉末的单体产物化合物4 (220 mg， 36.7%)。 3.4. 单体Cz-DTBT-Cz(8)的合成 与单体Cz-TT-Cz合成步骤相似，反应开始前按照之前Cu粉活化方法将其进行活化作为催化剂进行下一步反应。氩气保护下，将化合物7 (570 mg， 1.24 mmol)加入到100 mL装有磁子的干燥梨形反应瓶中，依次加入咔唑(620 mg， 3.72 mmol)，活化的铜粉200 mg，碳酸钾(687 mg， 4.96 mmol)以及20 mL硝基苯。使用油泵换气三次。换气结束将反应油浴加热到180℃，反应24小时。因硝基苯沸点较高水泵旋蒸去除不掉，因此反应结束后将其冷却至室温，架上蒸馏装置用油泵将硝基苯溶液蒸馏出来，蒸馏结束后室温加入30 mL氨水搅拌3小时以除去催化剂。反应结束，加水加入二氯进行有机相萃取，有机相用无水Na 2 SO 4 干燥，旋转蒸发仪旋干溶剂，硅胶粉炒样上样，硅胶柱进行分离提纯。洗脱剂石油醚：二氯甲烷为4:1，收集紫红色色带，得到最终紫色粉末的单体产物化合物8 (240 mg， 42.0%)。 3.5. 聚合物PCz-TT-Cz的合成 在含有磁子高温干燥过的50 mL高压管中将单体Cz-TT-Cz (200 mg， 0.40 mmol)溶解在30 mL经CaH 2 干燥后氯仿中，加入三氯化铁(457.2 mg， 2.82 mmol)，氮气保护。180℃高温下避光搅拌24小时。反应结束后，将100 mL甲醇加入反应体系终止反应，室温搅拌30分钟，过滤，甲醇，浓盐酸溶液，去离子水依次冲洗三遍，将所得粗产品置于索氏提取器中，甲醇提取24小时，氯仿提取24小时，在用四氢呋喃提取24小时。所得聚合物80℃真空干燥24小时，最终得到黑色粉末的聚合物PCz-TT-Cz。 3.6. 聚合物PCz-DTBT-Cz的合成 在含有磁子高温干燥过的50 mL高压管中将单体Cz-DTBT-Cz (230 mg， 0.37 mmol)溶解在30 mL经CaH 2 干燥后氯仿中，加入三氯化铁(414 mg， 2.55 mmol)，氮气保护。180℃高温下避光搅拌24小时。反应结束后，将100 mL甲醇加入反应体系终止反应，室温搅拌30分钟，过滤，甲醇，浓盐酸溶液，去离子水依次冲洗三遍，将所得粗产品置于索氏提取器中，甲醇提取24小时，氯仿提取24小时，在用四氢呋喃提取24小时。所得聚合物80℃真空干燥24小时，最终得到黑色粉末的聚合物PCz-DTBT-Cz。
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user: 4. 实验表征结果与分析 4.1. 样品表征 4.1.1. 固体核磁谱图 通过FT-IR进一步表征所得的聚合物结构，以材料PCz-DTBT-Cz为例分析图谱(图2)，图中722.35 cm −1 ，878.20 cm −1 ，1091.20 cm −1 ，1685.64 cm −1 ，为噻吩环上的本征吸收峰，749.56 cm −1 ，1273.77 cm −1 ，1452.35 cm −1 ，1617.14 cm −1 ，为咔唑单元的特征吸收峰。N-S-N，C-N，N-S键的伸缩振动峰在1200到1500之间也均有表现，证明了DTBT基团的存在。两种聚合物材料都表现出噻吩及咔唑的特征吸收峰。有机微孔聚合物材料P-2和P-1的固体碳谱见图2(b)，两个聚合物因为都含有咔唑基团，所以均在141 ppm两聚合物均表现出相似的尖峰，具有相似的化学位移。这一结果也与其他文献中 [ 16 ] 所报道过的以咔唑为基础的聚合物材料有相似的化学位移。 4.1.2. 扫描电子显微镜图 通过对比可以看到(图3)，在相同的放大倍数下这两种聚合物具有完全不同的堆积形貌，P-1为丝状堆积，P-2为类网状堆积，两种聚合物均为无定形堆积形貌。通过扫描电子显微镜图片可以发现以咔唑为基础，中间核体分别引入了共轭性能较好的P-1和P-2为中间核体，可以完全改变聚合物的堆积形貌。 4.1.3. 热重分析 从热重分析图谱(图4)可以看出，P-1和P-2均表现出优良的热稳定性，质量损为5 wt%时，P-2的热分解温度为319℃，P-1的热分解温度为352℃。上述数据表明两种聚合物均有较好的热稳定性。 图2. (a) 聚合物PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz的红外光谱图；(b) PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz的固态交叉极化魔角旋转核磁共振谱 图3. (a)、(b)和(c)、(d)分别为PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz聚合物的扫描电子显微镜图片 图4. 聚合物PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz的热失重分析图 4.2. 聚合物气体吸收性能 4.2.1. 氮气吸附等温线 图5中(a)为DTBT和TT为中间核的咔唑类微孔聚合物，在77 K条件下的N 2 吸附-脱附等温曲线，以氮气为探针分子探测两种聚合物的孔特性。从各吸附等温线的纵坐标N 2 吸附量可以看出，P-1和 P-2两种聚合物在相对较小的压力小于0.02的低压区，均与N 2 有较强内吸附作用，氮气吸附量可观，属于 图5. (a) 77 K条件下聚合物PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz的N 2 吸附-脱附等温线；(b) 淬火固体密度泛函理论计算的PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz两种材料的孔容分布 典型的Ⅰ型吸附，说明两种聚合物均具有较大的微孔分布，说明在相同的咔唑基础下，P-1的单体比P-2具有个更大空间扭曲度，进而增大了所得聚合物的比表面积，且前者所形成的孔道结构较稳定、牢固，可以在一定程度上增加材料的骨架刚性保证材料在干态状态下尽可能的保留微孔道结构。而继续增大压力直至0.5 bar左右，在此范围内氮气的吸附量随压力的增加而缓慢增加，表明两种聚合物中含有一定量的介孔分布。在相对较高的压力下，两聚合物对N 2 的吸附量急剧提升，这是因为在较高压力下，材料中较为疏松的纳米级微孔部分崩塌，形成了小型或边界不清的空隙所造成的 [ 17 ] 。采用Brunauer-Emmett- Teller (BET)计算，P-1和P-2的比表面积分别为752 m 3 /g和589 m 3 /g，，P-1的比表面积约是P-2的1.52倍，其主要原因可能是前者的中间核在更大程度上改变了单体的空间扭曲度，使得所形成材料的比表面积增大。而且以连噻吩DTBT为中间核所得聚合物的比表面积，高于同类型聚合物的比表面，如以单体噻吩为核，比表面积为577 m 3 /g [ 18 ] ，以螺旋结构的芴为核所得比表面积为450 m 3 /g [ 19 ] ，以芘为核所得比表面积为505 m 3 /g [ 20 ] [ 21 ] 。通过对比发现，在氮气脱附实验中，两种聚合物在压力为0.5 bar左右，脱附速率下降速度变快，这一现象主要起源于材料体系内的介孔分布，属于H1滞后环，两种材料体系中可能均存在少量的柱形孔 [ 22 ] 。图5中(b)为两聚合物经由淬火固体密度泛函理论计算得出孔容分布图，由图中可以看出，P-1的孔容大于P-2，这可能是中间核DTBT的引入在更大程度上实现了聚合物的空间切割所造成的。 由淬火固体密度泛函理论计算还可得出两种聚噻吩微孔材料的孔径分布曲线，见图6，从图中可以看出聚合物P-1的主孔区分布在0.54 nm和1.00 nm，大于2 nm仅有少量的介孔分布，没有大孔存在；P-2的主孔分布区在0.52 nm和1.00 nm，大于2 nm有一定量的介孔存在，与吸附等温线相吻合。从上述结果可以看出，两种聚合物的孔分布具有一定的均一性，P-1的孔分布范围比P-2更小，孔的分布更加均一，这可能是前者的刚性更强导致的，在一定程度上说明：相同聚合条件下，聚合物骨架刚性的增强有利于孔的均一分布。 4.2.2. CO 2 吸附等温线 上述N 2 吸附参数表明，四种噻吩具有不同的孔结构参数，为了进一步研究中间核刚性强弱，空间构型等对聚合物的影响，分别测定了两种聚合物在273 K和298 K条件下的CO 2 吸附等温线，从图7(a)中 图6. 淬火固体密度泛函理论计算的PCz-DTBT-Cz (a)和PCz-TT-Cz (b)两种材料的孔径分布 图7. (a) 在273 K和298 K条件下聚合物材料PCz-DTBT-Cz和PCz-TT-Cz的CO 2 吸附等温线；(b) CO 2 吸附焓的变化 可以看出在273 K，1bar下P-1的CO 2 吸附量为13.1 wt%。298 K，1 bar下CO 2 的吸附量为8.9 wt%。在273 K，1 bar下P-2的CO 2 吸附量为9.5 wt%。298 K，1 bar下CO 2 的吸附量为7.7 wt%。从上述结果可以看出，在273 K和298 K，1 bar的条件下两种聚合物均有一定的CO 2 吸附量，但在273 K、1 bar下，P-1的CO 2 吸附量是P-2的1.38倍，主要的原因可能是两种聚合物的堆积形貌在一定程度上影响了CO 2 的吸附量，P-1丝状的堆积结构更有利于CO 2 分子的附着，此外由于中间核DTBT使得聚合物的空间扭曲度变大，增加了材料的比表面积，两者的共同作用使得CO 2 吸附能力增强。图7(b)是两种聚合物吸附焓随吸附量变化曲线。从图中可以看出，P-1和P-2在零表面负载时的表面吸附焓分别为29.53 KJ/mol和25.40 KJ/mol，两种聚合物的吸附焓随着表面附载量的不断增加，CO 2 吸附分子与基底聚合物的作用均呈现下降的趋势，但在整个压力变化范围内，前者的吸附焓都略高于后者，这就可以解释左图中P-1的吸附等温线高于P-2的原因。这可能是在相同的咔唑基础下，相比于中间核TT来说，DTBT的氮硫键拥有较大的电子云密度，可以增强与酸性缺电子结构的CO 2 之间的相互作用，进而增加CO 2 的吸附量。从上述CO2的数据结果中可以看出，通过改变中间核的结构，可以提高材料的CO 2 吸附能力。
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user: 5. 结论 本实验合成了两种基于咔唑基团的共轭微孔聚合物P-1 (Cz-DTBT-Cz)和P-2 (Cz-TT-Cz)，通过红外光谱和固体核磁证明成功合成了目标产物，利用扫描电镜分析出了两聚合物的具有完全不同的堆积形貌且均为无定形堆积形貌。热重实验分析：P-1和P-2的质量损为5 wt%时，热分解温度均在300℃以上，具有较好的热稳定性；N 2 吸附试验显示P-1和P-2的比表面积分别为752 m 3 /g和589 m 3 /g，前者是后者的1.52倍，其主要原因可能是前者的中间核在更大程度上改变了单体的空间扭曲度，使得所形成材料的比表面积增大。N 2 吸附试验显示在273 K，1 bar下P-1的CO 2 吸附量为13.1 wt%，298 K，1 bar下CO 2 的吸附量为8.9 wt%；在273 K，1 bar下P-2的CO 2 吸附量为9.5 wt%，298 K，1 bar下CO 2 的吸附量为7.7 wt%，这一结果与用Clausius Clapeyron方程计算出的相关吸附焓值相一致，且P-1的吸附性能较好，优于报道过的大部分微孔聚合物。综合来看共轭微孔聚合物P-1是更为理想的气体吸收及存储材料。
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user: 摘 要 预应力钢筒混凝土管(Pre-stressed Concrete Cylinder Pipe， PCCP)作为一种新型的输水管材，被广泛应用于水利工程。在PCCP运行过程中，环境腐蚀或操作不当会导致管内高强钢丝的腐蚀或断裂，进而导致泄漏、爆管等事故。目前国内外普遍采用电磁涡流检测技术，对PCCP的断丝与金属管壁健康状态进行无损检测，检测系统在管内运行并配合计程轮等工具实现断丝位置的定位。本文针对国内外两种常用的PCCP断丝电磁检测技术，即远场涡流检测方法和正交电磁检测方法，建立了简化分析模型，并给出了等效交流电路，通过仿真分析验证了模型的正确性。分析了电磁检测频率的选取原则，建议选取23 Hz作为检测频率。给出了电磁检测系统的设计与实现，并经过了管道断丝试验验证，有效提取了故障特征。 关键词 :PCCP断丝，远场涡流检测，正交电磁检测，建模，检测频率 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 预应力钢筒混凝土管(Pre-stressed Concrete Cylinder Pipe， PCCP)是指在带钢筒的混凝土管芯上螺旋均匀缠绕预应力高强钢丝，并覆盖砂浆保护层而制成的管材，具有寿命长、抗震好、防渗漏等优点，广泛应用于给排水工程。PCCP的强度取决于高强钢丝，钢丝在管芯上产生均匀的预应力，能够抵偿由内压和外荷载产生的拉应力。但在生产、施工及运行过程中，多种原因会造成钢丝的损伤或腐蚀，进而出现钢丝断裂，引起管道强度下降，随着局部断丝数量的增加导致PCCP管壁屈服，最终引起泄漏、爆管等事故发生 [ 1 ] ，断丝现象如图1所示。 目前国内外的水利工程普遍采用断丝检测、在线监测等方法，定期或实时对PCCP的健康状态进行评估，包括敲击回声检测法、远场涡流等电磁检测法、光纤传感器监测法、水听器监测法、超声及X光检测法等；检测形式分为管道内检测法、外检测法；按照不同管径及操作规程分为人工携带仪器检测法、管内浮游机器人自主检测法等 [ 2 ] - [ 9 ] 。 国外最知名的当属加拿大Pure公司开发的P-Wave电磁检测技术与Sound-Print光纤连续传感器声监测技术，已经在多个国家的水利项目中进行了工程验证，例如2000年至2008年成功应用于利比亚大人工河工程1655 km管道检测，共探测出6960节管道缺陷等 [ 4 ] 。 国内PCCP电磁无损检测的研究也取得了很多成果，例如苏州混凝土水泥制品研究院有限公司与信息产业部电子第二十二研究所利用远场涡流变压器耦合技术对PCCP断丝的无损检测进行研究，提取了PCCP断丝情况的识别特征，并进行了病态管道的模式标定工作 [ 5 ] 。
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user: 2. PCCP断丝的电磁检测方法 调查表明，目前研究与应用最多的还是PCCP断丝的管内电磁检测法，根据激励线圈与检测线圈的相对位置不同，检测方法主要分为两种： 1) 远场涡流检测法 [ 5 ] [ 9 ] ，激励线圈与检测线圈轴线平行于管道，间隔2~3倍管径D，检测线圈工作于激励磁场的“远场区”，探测激励磁场能量穿出管壁与钢丝耦合后又再次进入管壁的场量信息，来判断传输路径上钢丝的损伤情况，如图2所示。此外，为避免检测设备长度过大而不利于转弯，可采取铜、铁等金属做成屏蔽壳置于激励线圈与检测线圈之间，由此可以缩短“远场区”的距离与检测设备的长度。此方法一般适用于小管径的PCCP，由管道机器人自主进行断丝检测行。 2) 正交电磁检测法 [ 4 ] [ 5 ] ，激励线圈轴垂直于管道，检测线圈轴线平行于管道，二者沿管道径向正交放置，将直接耦合路径彻底切断，检测线圈感应的全部是钢丝产生涡流二次场的间接耦合路径场量，从而判断是否发生断丝情况，如图3所示。此方法检测设备规模较小，管内通过性更好，适用于各类管径的PCCP。 目前，国内外针对PCCP断丝电磁检测技术取得的成果，大多是基于有限元数值仿真分析与工程试验研究，很少给出电磁检测的理论分析方法，而传统麦克斯韦方程组给出的微积分形式解析解同样不便于工程计算应用。本文提出了一种PCCP断丝检测的简化分析模型，并给出了等效的分析电路，同时针对激励频率的选择也给出了定量分析。
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user: 3. 断丝电磁检测的建模分析 如前文所述，PCCP断丝的电磁检测技术可归结为应用交变激励磁场作用于预应力钢丝，检测并评估钢丝对接收场量影响的问题。为便于分析电磁检测方法，提出以下假设条件： 1) 发射线圈的电流及电磁场量随时间均按正弦规律变化； 2) 忽略检测线圈与发射线圈的运动对磁场和涡流的影响，即按似稳场量进行分析； 3) PCCP模型中各参数均为各向同性且常量； 图1. PCCP断丝现象 图2. PCCP断丝远场涡流检测方法 4) PCCP钢筒等效为集肤效应的指数衰减模型； 5) PCCP钢丝等效为轴向螺线管，与发射线圈的激励源串联共同产生管内的电磁场量。 正常情况，PCCP缠绕钢丝通过两端蘑菇头与钢筒焊点构成闭合回路，在发射线圈的交变激励磁场作用下感应出二次场量B 1 ，与激励场量B 0 叠加后沿磁通回路穿透PCCP管壁后进入管内，被检测线圈感应转化为电压信号；断丝发生情况，钢丝断口位置通过掺杂湿润的混凝土管芯构成回路，等效线圈匝数与阻抗突变导致钢丝中感应电流突变，产生的二次感应磁场B 1 也骤变，激励磁场B 0 的磁通回路介质参数也产生变化，最终体现在检测线圈中磁通量变化，即接收信号幅度产生畸变。 由此，图2所描述的远场涡流检测法可以简化为图4所示的模型I，图3所描述的正交电磁检测法可以简化为图5所示的模型II。 针对这两个模型的电磁场计算分析，可以进一步简化为一个普通的交流电路，如图6所示，其中R s 为激励源阻抗、U s 为激励源且频率为ω、L s 为激励线圈感抗、L r 为检测线圈感抗、R r 为检测线圈阻抗、M 0 为激励与接收等效互感抗，Z w 为钢丝的等效阻抗且随断丝发生而变化。 对应等效交流电路，建立回路方程组： { ( R s + j ω L s + Z W ) I 1 + j ω M 0 I 2 = U s j ω M 0 I 1 + ( R r + j ω L r ) I 2 (1) 求解方程组可以得到： U r = I 2 R r = j ω M 0 U s R r j ω M 0 − ( R r + j ω L r ) ( R s + j ω L s + Z W ) (2) 由式(2)可以看出，钢丝等效阻抗Z w 的突变会导致检测线圈输出信号幅度和相位的阶跃变化。此外，除了断丝会影响Z w 的突变，PCCP两节之间的承插口位置预应力钢丝不连续，也会导致Z w 参数的突变。 图3. PCCP断丝正交电磁检测方法 图4. PCCP断丝远场涡流检测简化模型I 图5. PCCP断丝远场涡流检测简化模型II 图6. 断丝远场涡流检测简化数学模型 Table 1 Parameters of PCC 介质 相对介电常数 电导率 S/m 相对磁导率 钢筒 ≈1 10 6 ~10 7 80~100 钢丝 ≈1 10 6 ~10 7 80~100 管芯 10~20 10 −4 ~10 −3 ≈1 表1. PCCP的性能参数 选取实际PCCP管道进行仿真分析，管道直径1 m，单节长度3 m，钢筒壁厚2 mm，钢丝直径7 mm，钢丝缠绕间隔12 mm，混凝土管芯厚度140 mm，外保护层厚度24 mm，其它电性能如表1所示。仿真分析结果如图7所示，断丝位置及管道承插口位置的信号幅值及相位产生了畸变，可以验证建立的简化模型有效。
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user: 4. 电磁检测频率的选取原则 PCCP管壁除了预应力钢丝，还有一层大约1.5~2 mm厚的防水钢筒和几十厘米厚的混凝土管芯，会对管内电磁信号产生较强的屏蔽衰减效应。要想提高接收线圈对钢丝间接耦合路径的感应强度，即提高检测系统的灵敏度，最佳检测频率的选择至关重要。 前文提到假设电磁信号在钢筒及管芯中等效为集肤效应的指数衰减模型，即： B ˙ o u t = B ˙ i n e − π f μ σ l (3) 式中， B o u t 为管外磁感应强度、 B i n 为管内磁感应强度、f为激励频率、μ为管壁的磁导率、σ为管壁的电导率、l为相对距离。可见发射频率越低，电磁场量的穿透性能越好。 图7. PCCP断丝仿真分析 根据电磁感应定律，检测线圈的输出电压可以表述为： | U s | = | − ∂ N S B ˙ i n e − π f μ σ l ∂ t | = 2 π f N S | B ˙ i n | e − π f μ σ l (4) 式中，N为检测线圈匝数、S为检测线圈截面积。检测线圈一般采取漆包线绕制，线包半径25 cm，匝数500匝。选取PCCP实际埋藏环境参数进行仿真分析，得到检测信号幅度随距离l和信号频率的变化关系，如图8所示。 由图8可知，随检测距离增加信号随指数规律衰减；检测频率在20~40 Hz范围内，既有利于信号穿透管壁，又有利于提高检测线圈的灵敏度。同时考虑到工业环境中工频信号50 Hz及其谐波的影响，建议选取23 Hz作为检测频率。
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user: 5. 检测系统研制及试验应用 如前文所述，PCCP断丝检测系统主要是由发射器及接收器组成。图9给出了发射器的设计原理，由低频正弦信号生成器、信号放大器、发射线圈、合金磁芯及锂电池组成，峰值发射功率约为500 mW。图10给出了接收器的设计原理，由感应线圈、标定线圈、合金磁芯、骨架及屏蔽线等组成。 在河北恒润集团的PCCP生产工厂进行了PCCP检测系统的试验验证 ，管道直径1.8 m，单节长度5 m，钢筒壁厚2 mm，钢丝直径6.5 mm，钢丝缠绕间隔11 mm。人工破坏预应力钢丝并把断口焊接导线引出接插件，分别验证钢丝接通与断开情况的管内磁场量探测情况，断丝位置在管道1.75 m位置，断丝数 图8. 仿真分析结果 图9. 发射器的原理图 量5根，采用本文所研制的发射器与接收器，为避免直接耦合作用，采取2个接收线圈进行查分取样，试验条件如图11所示。 试验结果如图12所示，可见在1.75 m位置检测信号出现了幅度畸变，验证了断丝电磁检测系统的有效性。 图10. 接收器的原理图 图11. PCCP试验管道与检测仪器 图12. PCCP检测试验结果
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user: 6. 结论 本文提出了PCCP断丝电磁检测技术的简化模型并给出了等效交流电路，通过仿真分析验证了模型的正确性。分析了电磁检测频率的选取原则，建议选取23 Hz作为检测频率。给出了电磁检测系统的设计与实现，并经过了管道断丝试验验证，有效提取了故障特征。
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user: 摘 要 为提高工程施工现场规范化管理水平，对施工现场人员、车辆和重要工器具进出场进行规范和有效管控，某公司确定了依靠信息化手段，全面应用工程现场人员管理系统，强化施工安全管理的配套政策，其对应的费用计列成为亟需解决问题。本文旨在分析新政策推广前期，在仅有前期试点数据的前提下，探讨如何规范计列工程现场人员管理系统费用，有效促进工程现场人员管理系统的全面推进工作。 关键词 :电网工程施工，模块化理论，现场人员管理系统，费用计算，费用管控 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 为进一步落实工程现场安全管理责任，坚决刹住事故苗头，某公司决定在前阶段深化研究和扩大试点应用的基础上，在2个月后全面推广应用工程现场人员管理系统(以下简称系统)，综合利用“云计算、大数据、物联网、移动互联网”等信息化工具，实现对现场人员以及车辆、重要工器具进出场等信息的全面及时掌控，更好地强化和完善工程建设管理、分包队伍管理等薄弱环节，保障电网基建安全。 在此背景下，规范系统费用计列成为全面推进系统应用的重要课题之一。目前，虽然已有部分学者对类似课题进行了一定的研究，但是由于研究方法多采用定性分析或利用WBS理论将费用进行分解后分析，都无法满足国网公司对费用精益化动态管控的需求，同时也不能很好地反映实际工程现场管理的现状，致使研究成果的实际应用价值受到限制。模块化理论的引入为规范费用的计列提供了崭新的视角和科学合理的技术路线。“模块”是指“半自律性的子系统，通过和其他同样的子系统按照一定的规则相互联系而构成的更加复杂的系统或过程”。而把复杂的系统分拆成不同模块，并使模块之间通过标准化接口进行信息沟通的动态整合过程就叫做模块化。本文基于模块化理论，通过建立费用模块，逐个确定模块费用，并利用添加、拆分、整合、转化等模块化的操作，迅速使系统恢复有效性和最佳状态以满足费用管理的需求。 本文在分析并有效利用前期试点工程实施数据基础上，根据人员管理系统工作内涵界定了人员管理系统费用的属性，依据实施范围、部署方式、现场硬件要求及硬件与人员管理系统数据交互实现方式等配置标准。在行业费用《电网工程建设预算编制与计算规定(2013年版)》规范总体框架下，引入模块化理论配套形成了“模块费用指标”，解决了制约系统全面推广进程缓慢的问题。
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user: 2. 费用性质研究和费用模块化指标构建的思路 2.1. 电网工程特点分析 通过工程建设实际分析可知，该系统应用范围分为两大类，线路工程和变电工程，不同类型工程施工特点差异较大。变电工程包括土建工程和安装工程，涉及工种多，人员复杂，不易于管理 [ 1 ] 。线路工程为点状工程，施工人员较为分散，管理难度较大。不同工程对系统提出了不同的要求，极大增加了有关费用计算和管理难度 [ 2 ] 。 2.2. 工程现场人员管理系统及其费用定义 工程现场人员管理系统是指在线路工程和变电工程施工现场，设置固定或移动式信息采集设备等软硬件系统，对工程现场的人员以及车辆、重要工器具的进出场信息以及重要施工区域的人员定位信息进行全面实时记录，并通过基建管理系统将相关数据信息共享到各级基建管理部门。 工程现场人员管理系统费用是由实施系统所需要进行的设备购置、安装和调试，土建施工，技术支持、运维及后续处置等的模块费用组成。 2.3. 费用内涵属性划分 分析工程现场人员管理系统费用内涵，并基于分析44组工程现场人员管理系统实施的相关费用，可将人员管理系统的费用组成归入如下4种费用属性，即设备费用、安装费用、土建费用和其他费用。 1) 设备费用包括：人员管理系统工作站、PC终端、身份证读卡器、RFID发卡器、证卡打印机、热敏打印机、摄像头、交换主机、定位采集终端。 2) 安装费用包括：人员管理系统的现场安装、调试、场内布线、定位天线和定位终端的安装及调整布线、RFID卡片、人员出入证、人员定位标签、2.4 GHz标签等。 3) 土建费用包括：相关的土建工程费，如基础，基座，雨棚、排水设施的施工等。 4) 其他费用包括：人员管理系统以及人员定位系统日常运维费用，系统后期拆移入库费用等。 2.4. 费用模块化指标构建的思路 模块化理论最早起源于实际的生产过程中，这种生产方式在当时只存在于极个别领域生产过程，并未得到广泛的应用 [ 3 ] 。随着工业的发展与信息技术的普及，模块化管理理念已深入到生产、管理等诸多领域。作为一种分析工具，模块化理论的发展加快了工程项目的精益化管理的推进。模块化主要遵照功能的不同进行划分，对于模块化的创新不是对所有模块进行设计或再创造，而是根据模块的不同功能，将工程的组成模块细化成为固定的通用模块和可以自主添加的自选模块 [ 4 ] 。 无论是变电工程还是线路工程，其费用构成均与行业费用《电网工程建设预算编制与计算规定(2013年版)》规范中相关费用较为相似，建立系统模块化费用指标，将有效减少工程性质不同、前期数据有限和时间紧迫等因素对方案推荐的影响。
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user: 3. 模块化的工程现场人员管理系统费用计算模型 3.1. 模块化费用计算模型 基于模块化理论，根据人员管理系统各个部分不同功能，将系统的费用构成模块化，如图1所示，以提高工程现场人员管理系统费用计算的准确率，增强对系统费用管控。 通过对前期试点工程的分析及模块化理论相关文献的梳理 [ 5 ] ，并结合《工程现场人员管理系统技术规范(试行)》，将系统配置分为通用配置模块和自选配置模块，确定人员管理系统工作站、PC终端、质制证设备等11大类相应模块的费用指标，本文节选其中2个部分模块配置和其费用指标进行分析，如表1和表2所示。 通过表2可知，模块化费用指标作为组合基价指标，均包括设备本体、现场安装、调试、土建施工、布线、迁移，以及项目结束后系统拆移入库等各项费用。各模块费用指标计算中，基于人员管理系统设施随时供企业在项目建设完成后迁转后续项目的特点，综合考虑设备折旧、项目建设周期等因素，按照 图1. 工程现场人员管理系统费用的模块化组成 Table 1 The modular configuration of the construction site people management syste 序号 项目名称 费用性质及计算要点 配置要求 一 人员管理系统工作站 设备费，按规定的摊销比例，计算购置费用摊销额 通用模块 二 PC终端 自选模块 表1. 工程现场人员管理系统模块配置表 Table 2 The modular costing indexes of the construction site people management syste 模块名称 模块选型 电压等级 费用指标(元) 模块组成内容 人员管理系统工作站 标准型 不区分 11，051 工作站级计算机 安装及调试费 运维服务费 PC终端 标准型 不区分 3708 台式计算机及附件 安装及调试费 运维服务费 标准型 不区分 9731 平板电脑 安装及调试费 运维服务费 表2. 工程现场人员管理系统模块费用指标表 合理的周转次数对设备购置费用进行摊销计算。系统设备的现场安装、调试、布线、调整安装等涉及费用，分别按《电网工程建设预算编制与计算规定(2013年版)》及配套定额的规定计列为安装工程费、主材费。 3.2. 模块费用计算原理 3.2.1. 模块费用指标选用 在可研和初设阶段，根据实际工程特点、项目性质和重要性以及对信息采集精度要求，确定适用项目的工程现场人员管理系统配置方案暨配置模块组合方式，并选用相应的模块费用指标。 3.2.2. 工程现场人员管理系统费用计算 工程现场人员管理系统费用计算如下式所示： 工程现场人员管理系统配置模块费用 = 配置模块数量 × 相应的模块费用指标 工程现场人员管理系统费用 = ∑工程现场人员管理系统配置模块费用
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user: 4. 费用验算 为了验证上述系统模块化分解与费用计列的合理性，本文选取某110 kV变电站、某220 kV变电站、某500 kV变电站，某110 kV线路和某220 kV线路人员信息移动采集装置、某500 kV线路人员信息移动采集装置(简配型)和某500 kV线路人员信息移动采集装置(标准型)进行费用计算，其中选择人员管理系统工作站，制证设备(110 kV及以下按散装、220 kV及以上按一体机)，闸机(110 kV及以下1套、220 kV及以上2套)，车辆闸道(1套)，车辆检测器，地感线圈，车牌识别软件加密狗等标准模块，6项工程的人员管理系统模块配置费用与实际发生的费用如表3所示。 通过对比模块化费用计算和实际发生费用可知，模块化工程现场人员管理系统计算费用与实际发生费用差距较小，证明了系统模块划分恰当，费用指标计算合理，进一步证明了基于模块化的工程现场人员管理系统费用计算科学合理，且具有较强的可操作性。
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user: 5. 系统费用管控建议  不同工程对系统的配置要求不相同，费用随着配置改变而发生波动，如何选择与工程相匹配的现场人员管理系统是费用控制人员面临的首要难题，为此，费用控制人员应对工程进行全方位评价，根据评价结果选择工程现场人员管理系统的标准模块和选配模块，在可研和初设阶段确定工程现场人员管理系统的费用，避免“三超”现象的发生，避免资金的浪费 [ 6 ] 。  在系统费用中，设备费用的占比最高，也是总费用的主要构成。通过分析44个试点工程，在工程现场人员管理系统的总费用中，设备费占比78%，如图2所示。合理控制设备费是工程费用管控工作的重点。费用控制人员可采用招标的方式，积极管控设备的费用。招标的方式具有很强的竞争性， Table 3 The correlation of the construction people management costs and actual cost 模块指标费用合计(元) 实际发生的费用(元) 某110 kV变电站工程现场人员管理系统 101，661 110，000 某220 kV变电站人员工程现场人员管理系统 181，315 192，465 某500 kV变电站工程现场人员管理系统 201，482 208，110 某110 kV线路人员信息移动采集装置 20，331 20，200 某220 kV线路人员信息移动采集装置 25，166 24，646 某500 kV线路人员信息移动采集装置(简配型) 27，808 26，180 某500kV线路人员信息移动采集装置(标准型) 32，682 38，256 表3. 六项工程人员管理系统模块配置费用与实际发生的费用对比表 图2. 工程现场人员管理系统费用构成及占比 企业可以比较不同投标方案的费用规划，选择经济合理的投标企业，在实际采购中，安排专家把控设备费用，强化对系统费用的管理与控制。  系统在施工过程中的费用风险主要是受到施工现场环境变化的影响，施工环境的变化为系统费用的管控带来了极大的不良影响 [ 7 ] 。为此，费用控制人员应当尽可能细化系统的配置，对现场施工进行动态管控，规范成本控制，防止费用超支。
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user: 6. 小结 工程现场人员管理系统的引入为保障基建工程安全施工奠定了坚实基础，而基于模块化的系统费用测算将有效推动系统的应用。合理的系统费用测算结果既能保障工程现场的管理质量，又可以达到费用控制的目的。 本文将模块化思想引入系统费用测算中，减少了实际工程中费用的测算难度和管控难度。通过案例分析可知，本文提出的工程现场人员管理系统的模块化划分科学，费用指标测算合理，在实际工程中具有很强的可操作性，为加强电力基建工程费用管理，提高工程费用计算准确性提供了更准确的数据支持和理论参考。
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user: 摘 要 汞及其衍生物甲基汞具有极强的生物毒性，是生态环境研究的热门之一。本次实验以鹤山市某CASS工艺污水厂为研究对象，对该工艺各处理单元中进出水及污泥中汞和甲基汞的浓度进行测定并初步探讨汞和甲基汞在污水处理厂中的迁移与转化。结果表明：1) 就整个CASS (周期循环活性污泥法)工艺过程而言，存在明显的上下总汞迁移趋势，上层颗粒相与下层沉积相总汞变化率均于缺氧–厌氧段最大；2) 由于氧含量的增加导致汞的去甲基化，在曝气–厌氧阶段下层沉积相中甲基汞的变化程度要大于上层颗粒相；3) 甲基汞占总汞含量的变化趋势与甲基汞含量的变化趋势相近，说明总汞含量不会对甲基汞的含量变化趋势造成影响。 关键词 :汞，甲基汞，CASS工艺，迁移和转化 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 汞是一种具有极强的生物毒性的重金属，环境中的汞可在一定条件下转化成剧毒的甲基汞。各种形态的汞均对人类和动物具有较强的毒性，其中以甲基汞为代表的有机汞化合物的毒性最强。甲基汞的公害事件于世界各地发生，自1956年震惊世界的八大公害事件之一的“水俣病”发生以来，人们开始重视甲基汞对人体健康造成严重影响的研究工作 [ 1 ] ，联合国环境规划署于2013年10月初在日本水俣市召开大会并签署关于汞的《水俣公约》 [ 2 ] 。中国是世界上有名的汞消耗大国，到2005年汞的用量在1000 t以上。在中国，对汞和甲基汞的研究一直是生态环境研究的热点之一。 污水处理厂是污水的处理中心，污水经过处理厂处理后，其含有汞和甲基汞一部分残留于剩余污泥中，一部分随出水排入受纳水体 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。林海等对北京市生活污水的研究发现，北京市生活污水中总汞含量在200~2230 ng∙L −1 之间 [ 6 ] 。另外汞和甲基汞通过污水厂排放进入江河湖泊，可能进入食物链并在水生生物体内富集，这意味着水体中甲基汞含量的轻微变化就有可能导致鱼体内甲基汞浓度的显著升高，因此对污水厂中汞和甲基汞的研究有重要意义。 本文以鹤山某CASS (Cyclic Activated Sludge System)工艺污水厂为研究对象，对该工艺各处理单元进出水以及污泥中汞和甲基汞的浓度进行测定，通过汞和甲基汞在各工艺阶段的变化率，初步探讨了汞和甲基汞在污水处理厂的迁移过程及其转化。CASS是周期循环活性污泥法的简称，选取CASS工艺是依据以下几点原因：一是李花等 [ 7 ] 研究发现甲基汞的去除主要发生在氧化沟和二沉池阶段，而CASS工艺中主反应区包含了这两个阶段；二是在CASS池完全混合的形式运行采样能够较好地保证物料守恒，即采集的样品来源差异性小。研究结果增加对于污水处理CASS工艺中各阶段汞和甲基汞迁移及转化过程的了解，为汞和甲基汞污染的控制提供基础数据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 样品采集 于2015年5月在鹤山的某CASS工艺污水厂各个工艺时段进行采样，设定5个采样点，分别在进水段，CASS主反应池曝气段、缺氧段、厌氧段和出水段，每个采样点分别在0.5 m深处和较深处各采一次，分别装入采样瓶中。水样采集8 L，装入预先清洗的10 L棕色广口瓶，快速运回实验室冷藏，待处理检测。 2.2. 样品前处理 取出20 g左右采回的污泥样品，放入冰箱在−20℃的条件下冰冻12小时或更久直至结块，放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥处理，研磨后过150目筛，装入密实袋中做好标签。 采回来的水样经过滤圆盘过滤，过滤材料采用玻璃纤维滤膜，玻璃纤维滤膜预先用锡箔纸包裹放入马弗炉，在450℃的条件下烘烤4小时。过滤后的水样加入0.4% 6 mol/L HCl并密封保存，过膜后残留于玻璃纤维膜上的污泥装进密封袋，经过冷冻干燥后研磨过150目的筛。磨好的污泥样品密封冷冻保存，过膜后的水样放入冰箱内冷藏。 2.3. 样品总汞的分析方法 过滤后的污水样品汞含量分析：取0.5~20 ml吸收液样品，加入1~5滴5%盐酸轻胺，直至颜色褪去，然后加入1 ml 10% SnCl 2 溶液于还原瓶中，水封，用冷原子吸收测汞仪(F732-S，上海华光)进行分析。 污泥样品总汞含量分析：使用精度为0.0001 g电子分析天平准确称取0.0080~0.0200 g污泥样品放入镍舟中，用全自动固体总汞分析仪(Hydrate-C， Leeman，美国)进行分析。 2.4. 样品甲基汞的分析方法 污泥：准确称取0.2 g左右干污泥样品至50 ml离心管中，使用移液枪向其中加入1.5 ml的饱和CuSO 4 溶液和7.5 ml的25%的硝酸溶液，再加入10 ml的CH 2 Cl 2 并称量加入的CH 2 Cl 2 质量。饱和CuSO 4 溶液的作用是显色，CH 2 Cl 2 是用于萃取污泥中的甲基汞。在振荡器中固定好后震荡1 h，将震荡好的样品置入离心机，条件设定为温度−10℃、转速3500 r/min，离心时间30 min，离心后将上层的绿色溶液移除，将下层的CH 2 Cl 2 分离出来倒入新的离心管中并加入30 ml左右的超纯水。将水浴锅中的水加热到50℃恒温后将离心管放入支架中，放入水浴锅中水浴加热。2 h后待气泡冒完，逐渐加热到80℃后氮吹，每个样氮吹5分钟，完成反萃取过程。反萃取就是通过加热和氮吹将其中的CH 2 Cl 2 蒸发。反萃取后用超纯水定容至50 ml并摇匀。待冷却后，准备事先清洗好的50 ml棕色进样瓶，于进样瓶中加入约40 ml超纯水，然后用移液枪依次加入500 μl pH为4.75的醋酸/醋酸钠缓冲溶液、2 ml反萃取后液体样品和3个未加样品的空白样，40 μl 1% NaBEt 4 溶液，最后用超纯水加满进样瓶，盖上瓶盖，最后上机测定分析。 污水：第一步为蒸馏，每批10个，其中两个做空白样和空白加标，将45 ml的水样(空白样加超纯水)加入容量为60 ml的Teflon瓶中，另一个Teflon瓶中装入5 ml的超纯水。两个瓶子用管子相连，将装有45 ml水样的Teflon瓶在135℃的条件下加热，另一个装5 ml超纯水的Teflon瓶放入冰水中，水会在温度差的作用下流入冷的瓶中。等待一段时间直至放入冰水瓶中的水达到一定量时取出瓶子，把水倒入进样瓶中。然后依次加入500 μl pH为4.75的醋酸/醋酸钠缓冲溶液、40 μl 1% NaBEt 4 溶液，最后用超纯水充满进样瓶(瓶内不能留有气泡)，盖紧瓶盖放入进样架，等待上机测定分析。 2.5. 总汞质量控制 污水样品：每个样品平行测量2次，取平均值。每次分析误差 < 10%，标准曲线R 2 > 0.999，空白样品均未检出。空白加标回收率(n = 10)为93%~105% (均值101%)。方法检出限为0.24 μg∙Nm −3 。 污泥样品：每个样品做3~4平行样，平行样分析结果偏差 < 5%。对于误差大于5%的样品混合均匀后再次测量。用固体标准物质GB W07405 (标准推荐值(0.29 ± 0.04) mg/kg)的实测值为(0.30 ± 0.02) mg/kg (n = 4)，回收率为95%~107% (均值102%)。方法检出限为0.5 ng/g，空白样品结果低于方法检出限。 2.6. 甲基汞质量控制 标准溶液甲基汞溶度在0~50 μg∙L −1 范围内，设0、5、10、20、40、50 μg∙L −1 6个标准点，标准曲线的相关系数R 2 > 0.999。 污水样品：5个样品中做两个平行，每次分析误差<10%，空白样品均未检出.空白加标回收率(n = 2)为85%~105%。 污泥样品：每10样品做一个样品的平行实验，重复样相对偏差在3%以内(n = 5)。MeHg标准参考物质(ERM-CC580) (推荐值75.5 ± 4 mg/kg)。标准物质的检测含量范围在推荐值的85%~110%之间。
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user: 3. 结果与讨论 汞和甲基汞在CASS工艺中的迁移转化 如图1所示，左边图是颗粒相(上层污泥)和沉积相(下层污泥)的总汞和甲基汞在不同阶段的含量值，右图是颗粒相(上层污泥)和沉积相(下层污泥)在不同阶段甲基汞占总汞含量的比例值。由左图可以看出，下层沉积相总汞含量呈微增长趋势，可以认为是连续的进水造成总汞含量的增加。上层颗粒相总汞含量变化较下层显著，在进水段和缺氧段，上层颗粒相的总汞含量高于下层沉积相，这是由于上层颗粒相中的汞通过沉降吸附等作用迁移到下层沉积相。上层颗粒相和下层沉积相最大变化率均出现在厌氧段即沉降阶段，总汞含量平均值变化率分别为21.48%、−2.95%，这是由于此阶段沉降性最好导致总汞迁移量增加。曝气阶段上层颗粒相和下层沉积相总汞含量相等，这是由于曝气使得上下层活性污泥充分混合所致。就整个工艺过程，存在明显的上下总汞迁移趋势。污水中的总汞含量变化很小，满足排放要求，CASS工艺出水在滗水阶段，相当于二沉池的作用，沉淀结束后滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，排水含泥量极低，使排放污水总汞含量低于排放限值能够满足排放要求。 总汞在污水中的含量变化很小且甲基汞属于总汞的一部分，说明总汞只发生了迁移。因此分析甲基汞含量变化时消除总汞含量变化的影响是有必要的，而且溶解态的甲基汞含量很低，相对颗粒态可以忽略。表1体现了甲基汞的实际变化情况，在进水–曝气阶段上层颗粒相和下层沉积相中甲基汞含量下降 图1. CASS工艺中各阶段总汞和甲基汞的含量及其占比情况 Table 1 The change of Hg and MeHg between different stage 水厂中 变化率(%) 进水–曝气 曝气–缺氧 缺氧–厌氧 上层 MeHg 12.30 9.69 55.04 THg 6.20 −9.63 21.48 实际(MeHg-THg) 6.10 19.33 33.56 下层 MeHg 7.18 37.49 −36.12 THg −1.53 0.03 −2.95 实际(MeHg-THg) 8.71 37.46 −33.17 表1. 污水厂各阶段之间总汞和甲基汞的变化率 注：负值表示含量增加。 程度相近；而在曝气–缺氧阶段甲基汞的含量虽均表现为降低趋势，但下层沉积相变化程度大于上层颗粒相。推测两个阶段间可能发生了汞的去甲基化反应，Callister S. M.和Winftey M. R. [ 8 ] 研究表明，氧气可以抑制甲基化微生物的活性，汞的甲基化和去甲基化同时发生，氧气量的增加降低汞的甲基化从而去甲基化得以体现。缺氧段–厌氧段下层沉积相甲基汞突增，汞的甲基化占主导。大量研究表明，汞微生物甲基化作用主要在厌氧环境条件下发生，且甲基汞在厌氧下能够更加稳定 [ 9 ] 。从实际去除率看来，上层污泥中甲基汞去除效果呈现出随工艺过程递增趋势。若不考虑总汞的变化，污泥中，上层污泥中的甲基汞去除率达到64.40%，下层污泥中甲基汞去除率为21.02%。因此从整体而言，生物反应器对甲基汞是有去除效果的。 图1右是甲基汞占总汞的比率变化情况，其变化区间在0.11%~0.31%。在李花等 [ 7 ] 研究结果中，沉砂池、二沉池、浓缩池和压滤机房污泥中甲基汞占总汞比率区间在0.2%~0.9%。而在沉积物中MeHg含量约占总汞的1%~1.5%。沉积物在河流下层厌氧环境比较稳定，甲基化能力比较稳定，故甲基汞占总汞比率较高。甲基汞占总汞的比率随工艺变化趋势和甲基汞含量变化趋势相近，结果表明总汞对甲基汞含量变化的影响很小。即总汞的含量变化不会影响甲基汞含量变化趋势。
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user: 4. 结论 本实验以鹤山市某CASS工艺污水厂为研究对象，对该工艺各处理单元进出水以及污泥中汞和甲基汞的浓度进行测定。结果发现：1) 就整个CASS工艺过程而言，存在明显的上下总汞迁移趋势，且上层污泥与下层沉污泥中总汞平均值变化率均于厌氧段达到最大值，分别为21.48%和−2.95%；2) 在进水–曝气阶段上下层污泥中甲基汞含量的下降程度相近，但在曝气–厌氧阶段下层污泥中甲基汞的变化程度要大于上层，应是由于氧含量的增加导致汞的去甲基化；3) 甲基汞占总汞含量的比例值变化趋势与甲基汞含量的变化趋势相近，证明总汞含量不会对甲基汞含量的变化趋势造成影响。
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user: 摘 要 在我国，燃料成本占火电企业成本的70%左右，燃料成本控制水平直接影响着企业的生产与经营成效，是企业主要经营风险源之一。因此，为有效控制企业风险，本文构建了燃料采样、制样、计量、化验全程自动化、数字化为基础的燃料管理智能化实现路径。燃料管理智能化的实现可为企业带来巨大的经济、管理及社会效益。 关键词 :燃料管理，智能化，风险防范，信息化 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 对于一个企业而言，消除潜规则，彻底摒弃人治，贯彻廉洁机制，是企业实现廉洁治企及良性发展的必然选择。然而，由于传统燃料管理是以人为主导的，因此存在一定的廉政风险，将会给企业生产经营带来负面影响。 目前，有许多学者针对燃料智能化管理进行研究，成刚等提出了火电厂燃料智能化管理系统构建的总体设计原则和目标 [ 1 ] ；黄平等设计分析了燃料智能化系统的组成，并说明燃料智能化管理系统应用注意问题及发展前景 [ 2 ] 。林静基于现代企业制度的电力投资企业角度对燃料管理进行了探讨 [ 3 ] 。Liu Sen提出了一套基于发电厂燃料管理的燃料管理系统，并证明了其可靠性 [ 4 ] 。为适应新形势、新挑战，燃料管理得到了众多学者的关注与研究 [ 5 ] - [ 10 ] 。 针对传统燃料管理模式下高成本、高风险、低效率的问题，本文将自动化、信息化技术和控制技术等引入燃料管理中，进行燃料管理智能化管理研究，分析其实现路径。
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user: 2. 燃料管理智能化的意义 燃料管理实现智能化可防范廉政风险、提升工作效率、实现数据可追溯。 2.1. 减少人力投入 传统的燃料管理采制样操作是一个非常耗费人力的操作，在实际的工作环境中常常需要多个操作人员在艰苦的工作环境下同时进行操作。利用智能化管理理念及手段后，燃料管理设备的自动化操作与控制就能够更好地实现，对于提高效率和节约人力成本具有关键作用，企业效益得以提升。 2.2. 限制人为误差 传统的燃煤管理方法由于采用人工操作，难免会因为外部环境及其他不可预计的因素产生误差，降低燃煤数据的可靠性产生，甚至会引发事故或者设备故障，从而给企业的生产和经济效益带来损失。采用智能化手段，可以利用自动化采制样设备实现采制样的自动化，利用燃料智能化管控中心实现设备管控、视频监控、管理信息分析与展示，利用燃料管理信息系统实现燃煤的数量、质量和价格等信息自动采集、传输与实时分析。整个过程减少了人工操作，因此在运行过程中避免了人为干预，同时大大地限制人为误差的产生，具有极高的精确度和自我反馈调节能力。 2.3. 提高工作效率 采用气动传输或皮带等传输方式，使得煤样传输速度更快，节约了大量时间；取代人工，采用自动化采制样设备，使得采制化过程耗时大大减少；采用燃料管理信息系统，信息的收集、处理、传输和储存速度得到了极大提升，实现了从人工记录到电子记录的跨越式发展，有效提高工作效率。