图形处理方法（精选12篇）
图形处理方法 篇1
1 概述
随着国民经济和科技水平的发展, 城市污水的处理率逐年提高, 城市污水处理厂的污泥产量也急剧增加［1］。目前中国已建成运转的城市污水处理厂约427 余座, 年处理能力为113.6亿m3。根据有关预测, 我国城市污水量在未来20 年还会有较大增长, 2010 年污水排放量将达到440 亿m3/d;2020 年污水排放量达到536 亿m3/d。污泥的合理处理越来越引起人们的关注。现阶段我国主要通过微生物的代谢作用及物理化学方法将污水中的污染物大量转移到剩余污泥中, 其实质是污染物的相对转移, 即可溶性污染物转变为不溶的固体, 在水质得到净化的同时, 污水中的污染物作为污泥被分离出来, 可以说污泥是被浓缩的污染物。污泥的处理水平从一定程度上反映了污水处理过程中对环境的净化效果和对整个生态环境的保护程度。污泥的成分很复杂, 包括混入生活污水和工业废水中的泥砂, 纤维动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物, 由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物, 重金属元素和盐类, 少量的病原微生物寄生虫卵等综合固体物质, 有机物含量高, 容易腐化发臭, 颗粒较细, 密度较小。如果处置不当的污泥进入环境后, 直接会给水体、土壤、大气带来二次污染。一个城市的污水处理厂就不能充分地发挥其消除污染、保护环境的作用, 同时还将对生态环境和人类的活动构成严重的威胁, 所以合理地处理污泥是当务之急。
2 国外污泥处置现状
美国有约16000 座污水处理厂, 服务2.3 亿人口, 年产污泥量3500 万t (以80%的含水率计) 。建有650 座集中厌氧消化设施, 处理58%的污泥;700 座好氧发酵稳定处理22%的污泥;其余的以填埋为主。欧盟国家的50 000 座污水处理厂年产污泥量4000 万t (以80%的含水率计) 。有50%以上的污泥进行厌氧消化稳定处理, 其中英国的污泥厌氧处理达到66%。20%进行填埋处理, 20%进行焚烧处理, 填埋量在持续降低。德国的城市污水处理厂总规模达2800 万m2。污泥年产量1000万t (以80%的含水率计) 。污泥已经实现了100%的稳定化处理, 对稳定化和无害化提出了量化的约束性指标, 规模5000t /d以上的污水处理厂采用污泥厌氧消化稳定工艺, 通过回收污泥中的生物质能源可以满足污水处理厂40%~60%的电耗需求, 碳减排效益十分可观。污泥最终处置50%土地利用, 50%为焚烧或协同焚烧。污泥填埋有机质低于5%。统计显示, 大多数发达国家实现了污泥资源化处理。
3 我国污泥处理的现状及问题分析
据对我国的污水处理厂调查显示, 污泥的处理方法有所不同。69%的处理厂采用人工填埋技术, 23%的处理厂采用堆肥技术, 7%的处理厂采用焚烧技术, 1%的处理厂未配备稳定的污泥处理设备。
3.1 污泥焚烧
现阶段我国基本采用窑式焚烧技术、多炉膛焚烧技术、流化床焚烧技术、电炉焚烧技术［2］, 少量的采用低能耗等离子体焚烧技术［3］, 这些焚烧工艺的优势在于可以迅速、有效地使污泥达到无菌化、减量化的目的, 其产物为无菌无臭的无机残渣, 含水率为零, 对人类的生活危害较小, 且在恶劣的天气条件下不需储存设备, 并能达到污泥自持, 满足越来越严格的环境要求, 能充分地处理不适宜于资源化利用的部分, 污泥焚烧后的产物能充分地利用。干污泥颗粒用作发电厂的燃料掺和料, 通过干馏提取焦油和燃气污泥焚烧灰做水泥添加剂、污泥砖等建筑材料。但这些工艺缺点是重金属随着烟尘扩散而污染空气, 残余灰烬也富含污染物, 再进行填埋也会造成污染, 而且焚烧成本是其他工艺的2~4 倍, 且污泥必须保证比较低的含水率才能制成合成燃料。这就提高了污泥的脱水程度, 机械脱水成本比较高, 自然脱水成本低但时间长, 占地面积大而且晾晒期间的污泥腐臭气严重污染空气。
3.2 堆肥处理
传统的堆肥采用厌氧发酵技术, 自然通过风发酵技术, 在一定的时间内通过充气和翻垛达到通氧的目的, 操作简单, 但该工艺占地面积较大, 易产生臭气且时间较长、效率低下。随着科技的发展, 机械通风技术和高温好氧发酵法［4］广泛地应用到污泥的处理过程中, 实现了自动化处理程度高、周期短、日处理量大, 可以有效地控制臭气和其他污染物对环境造成的影响, 但是这种工艺的进程是很缓慢的, 且堆肥的肥效不能得到稳定的控制, 在用于农业生产过程中出现了烧苗的现象, 投资成本高, 又会造成能源的浪费。
3.3 传统填埋技术
据统计显示, 污泥的填埋主要分为2 种工艺:单独填埋和混合填埋。单独填埋是对污泥进行单独的处理, 与其他固废分开处理。混合填埋是将生活固体垃圾和污水处理厂脱水污泥一起进行填埋。2 种工艺的操作相对简单, 投资费用小, 实用性强, 但是严重地浪费了土地资源, 存在潜在的土壤和地下水污染, 减少了填埋场使用年限而且填埋周围的环境也会恶化, 还会有渗滤液和臭气的问题, 在许多国家和地区新建的填埋场遭到很多人民的坚决反对, 而从污水处理厂运输出来的污泥脱水后含固量低, 流动性大, 可压缩性差, 影响垃圾填埋压实, 简单脱水后的污泥普遍被填埋场拒绝。所以, 当今国家污泥填埋带来了严重的二次污染。
3.4 污泥的密封填埋
污泥不同于其他固体废弃物。有机质含量占污泥干重的38.4%±12.7%, 总氮量2.71%±1.35%, 全磷含量1.43%±1.16%, 全钾0.69%±0.27%。污泥中含有大量的厌氧微生物, 如以不同的形式存在于污泥中, 密度约为9500 个/L, 对污泥有机物分解起重要作用。
作用原理厌氧消化过程
第1和第2阶段
第3 阶段
4H2+CO2→CH4+2H2O
CH3COOH→2CH4+2CO2
首先对从污水处理厂运来的污泥进行密封处理, 减少挥发, 从而减少难闻气味和细菌对人类生活的影响, 也避免渗滤液给填埋带来的不便。将封闭后的污泥进行浅层的填埋。在封闭无氧的条件下污泥中的微生物利用有机质等进行生命活动, 不断地将有机物分解成氨基酸、脂肪酸、甘油、CO2及氢气等物质, 污泥中的能量将用于微生物的新陈代谢, 从而降低有机物的含量。微生物在生命活动过程中产生大量的热量和气体, 通过导气管及填埋场气体收集装置如抽气井等［5］排除污泥中的气体 (氢气、甲烷和水蒸气等) 进行处理。而作为一个孤立的系统, 污泥中的能量是有限的, 随着污泥中能量的降低和水分的减少, 微生物的生命活动受到限制, 微生物将大量的死亡, 污泥中的病原体等微生物将急剧降低, 起到杀菌作用, 减少污泥中微生物给人类带来的危害。经过长期的封闭后, 污泥则变为污染程度低、对人类危害小、且含有大量植物生长所需营养物质的有机肥。在填埋污泥的土地上可以种植树木等绿色植物, 使污泥中的营养物质得到充分的利用, 减少污泥对地下水的污染以及土地资源的浪费。密封填埋与传统填埋相比, 提高了对污泥污染物的处理程度, 对生态环境破坏小, 减少了污泥中污染物对人类生活的危害。
3.5 污泥处理问题分析
最近几年, 我国虽然对污泥问题高度重视, 但对污泥的本质缺乏深入的认识, 虽然我国主要大城市开始使用先进技术进行污泥处理处置规划, 对其技术方案进行了充分论证, 但关于污泥处理处置的技术路线, 目前存在2 个巨大的认识性错误。首先是资源化的认识。目前污泥处理处置技术的发展程度, 尚不能高效地实现能量回收和物质回用, 以实现经济效益和节约能源的效果。污泥的资源化必须总体考虑, 不能分割整个处理处置过程而强调某一局部单元工艺的效果, 从而得出污泥资源化的概念。部分决策者误认为污泥就是资源, 污泥的处理处置可以盈利, 对污泥处理处置认识误区将影响到整个体系的有效运行。其次, 不能结合中国的实际情况设计出合理的处理规划方案。设计合理的规划方案和监督管理体制是实现污泥的资源化处理和先进技术推广普及的重要环节。因为我国地域辽阔, 不同地区的自然环境、人文环境、产业结构和经济发展水平都不同, 各地区也应从自身特点出发, 采取适宜的技术路线, 以便因地制宜, 实现污泥的最大化处理。
4 结语
虽然污泥填埋没有最大限度地实现污泥的减量化和资源化, 但实现污泥的资源化利用是污泥处理的理想目标。通过对我国污水污泥的现状和经济状况的合理分析, 我国污泥的处理技术发展还面临着巨大的挑战。人们必须正确地认清污泥的本质, 加大投入, 使先进的技术在各个城市普及。用技术改变我国污泥处理现状, 做到低排放, 高回收, 最终实现保护环境的目的。
参考文献
[1]张光明.城市污泥资源化技术发展[M].北京:化学工业出版社, 2005.
[2]王罗春.污泥干化与焚烧技术[M].北京:冶金工业出版社, 2010.
[3]徐强.污泥处理处置新技术[M].北京:化学工业出版社, 2011.
[4]尹军.污水污泥处置与资源化利用[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[5]冯向明.城市生活垃圾卫生填埋处理技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2003.
图形处理方法 篇2
一、水量不足
当水量不足时，工艺控制如下：
1.提升泵房尽量保持水泵平稳进水，但需避免水泵低液位运行。
2.水量在设计水量的50%以下，污水处理系统单组运行(双组系统)或间歇运行(单组系统)，注意监控生化系统运行参数(DO、pH、MLSS等)，及时调整工艺。
3.回流比控制在50-100%。
4.二沉池投入一半。
二、水量超过设计负荷
当水量超过设计负荷时，工艺控制如下：
1.提升泵房满负荷生产，但不超过设计负荷的变化系数。
2.粗、细格栅现场连续开启，并及时清除栅渣。
3.水量突增初期，污水处理系统曝气设备全开，注意监控生化系统运行参数(DO、pH、MLSS等)，及时调整工艺。
4.加大生化池上清液、二沉池出水及总出水的抽检频次。
5.二沉池全部投入使用。
6.随着生化系统逐渐稳定，DO上升，系统氨氮较低，可考虑减少曝气设备的开启台数及开启频率。
三、污泥膨胀
当出现污泥膨胀时，值班人员应马上向生产主管汇报，通知化验室立刻采集水样，对水样BOD、COD、MLSS、DO、PH、SV进行测定和进行生物镜检，再根据现场情况初步分析污泥决定采取下列何种措施。污泥膨胀最突出的表现是污泥沉降性能指标SVI大于150%。污水中如碳水化合物较多，溶解氧不足，缺乏氮、磷等养料，水温高或pH值较低情况下，均易引起污泥膨胀。此外，超负荷、污泥龄过长或有机物浓度梯度小等，也会引起污泥膨胀。排泥不畅则引起结合水性污泥膨胀。
针对引起膨胀的原因工艺调整如下：
1.缺氧、水温高等加大曝气量，或降低水温，减轻负荷，或适当降低MLSS值，使需氧量减少等;
2.污泥负荷率过高，可适当提高MLSS值，以调整负荷，必要时还要停止进水“闷曝”一段时间;
3.缺氮、磷等养料，可投加硝化污泥或氮、磷等成分;
4.pH值过低，可投加石灰等调节pH(6-8);
5.污泥大量流失，可投加5-10mg/L氯化铁，促进凝聚，刺激菌胶团生长，也可投加漂白粉或液氯(按干污泥的0.3%-0.6%投加)，抑制丝状繁殖，特别能控制结合水污泥膨胀。此外，投加石棉粉末、硅藻土、粘土等物质也有一定效果。
四、污泥解体
当出现污泥解体现象时，表现现象为：处理水质浑浊、污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等。
工艺应如下调整：
1.对进水水质进行化验分析，确定是污水中混入有毒物质时，应考虑这是新的工业废水混入的结果，应减少进水水量加大曝气量，尽快使生化系统恢复活性。
2.调整进水量。
3.调整回流污泥量控制MLSS。
4.调整曝气量，控制溶解氧在2.0mg/L左右。
5.调整排泥量。
五、污泥脱氮效果差
污泥在二沉池呈块状上浮的现象，并不是由于腐败所造成的，而是由于在曝气池内污泥龄过长，硝化过程进行充分，在沉淀池内产生反硝化，硝酸盐的氧被利用，氮即呈气体脱出附于污泥上，从而比重降低，整块上浮。所谓反硝化是指硝酸盐被反硝化菌还原成氨或氮的作用。反硝化作用一般溶解氧低于0.5mg/L时发生。
试验表明，如果让硝酸盐含量高的混合液静止沉淀，在开始的30-90mm左右污泥可以沉淀得很好，但不久就可以看到，由于反硝化作用所产生的氮气，在泥中形成小气泡，使污泥整块地浮至水面。在做污泥沉降比试验，只检查污泥30mm的沉降性能。
因此，往往会忽视污泥的反硝化作用。这是在活性污泥法的运行中应当注意的现象，为防止这一异常现象的发生，应采取增加污泥回流量或及时排除剩余污泥，或降低混合液污泥浓度，缩短污泥龄和降低溶解氧浓度等措施，使之不进行到硝化阶段。
六、沉淀池异常
6.1
出水带有大量悬浮颗粒
1.原因
水力负荷冲击或长期超负荷，因短流而减少了停留时间，以至絮体在沉降前即流出出水堰。
2.解决办法
均匀分配水力负荷;调整进水、出水设施不均匀，减轻冲击负荷影响，有利于克服短流;投加絮凝剂，改善某些难沉淀悬浮物的沉降性能，如胶体或乳化油颗粒的絮凝;调整进入初沉池的剩余污泥的负荷。
6.2
出水堰脏且出水不均
1.原因
污泥粘附、藻类长在堰上，或浮渣等物体卡在堰口上，导致出水堰脏，甚至某些堰口堵塞导致出水不均。
2.解决办法
经常清除出水堰口卡住的污物;适当加药消毒阻止污泥、藻类在堰口的生长积累。
6.3
污泥上浮
1.原因
污泥停留时间过长，有机质腐败。
2.解决办法
一是保持及时排泥，不使污泥在二沉池内停留时间太长;检查排泥设备故障;清除沉淀池内壁，部件或某些死角的污泥。二是在曝气池末端增加供氧，使进入二沉池的混合液内有足够的溶解氧，保持污泥不处理于反硝化状态。对于反硝化造成的污泥上浮，还可以增大剩余污泥的排放，降低SRT，控制硝化，以达到控制反硝化的目的。
6.4
浮渣溢流
1.原因
浮渣去除装置位置不当或去除频次过低，浮渣停留时间长。
2.解决办法
维修浮渣刮除装置;调整浮渣刮除频率;严格控制浮渣的产生量。
6.5
污泥管道或设备堵塞
1.原因
二沉池污泥中易沉淀物含量高，而管道或设备口径太小，又不经常工作造成的。
2.解决办法
设置清通措施;增加污泥设备操作频率;改进污泥管道或设备。
6.6
刮泥机故障
1.原因
刮泥机因承受过高负荷等原因停止运行。
2.解决办法
缩短贮泥时间，降低存泥量;检查刮板是否被砖石、工具或松动的零件卡住;及时更换损坏的连环、刮泥板等部件;防止沉淀池表面积冰;调慢刮泥机的转速。
七、生化池泡沫问题
在污水处理厂的运行管理中，当发现生化池中产生大量泡沫时。立刻向生产主管汇报，根据现场情况决定采取何种措施消除泡沫。一般可以采取以下三种措施：第一，用自来水或处理后的出水喷洒生化池水面。第二，投加消泡剂，如柴油，煤油。第三，加大回流污泥量，增加生化池中活性污泥的浓度。
八、生物除磷效果差
厌氧区应保持严格厌氧状态，即溶解氧低于0.2mg/L，此时聚磷菌才能进行磷的有效释放，以保证后续处理效果。而好氧区的溶解氧需保持在2.0mg/L以上，聚磷菌才能有效吸磷。因此，当出水出现总磷不达标时(>1
mg/L)，则视具体情况可通过调整鼓风机的充氧量和调节回流污泥量使得溶解氧在厌氧区控制低于0.2mg/L，好氧区控制在2
数图形常用方法 篇3
例1.下图中，有多少条线段？
分析与解答：这是一个数线段的问题。有两种数法：
方法一：以线段端点为顺序，按从左到右顺序观察，以一个点为起点，数出以这个点为端点的线段有哪几条：
（1）以点A为左端点的线段有AC、AD、AE、AB，有4条。
（2）以点C为左端点的线段有CD、CE、CB，有3条。
（3）以点D为左端点的线段有DE、DB，有2条。
（4）以点E为左端点的线段有EB，有1条。
因此，图中线段的总数是：4+3+2+1=10（条）。
方法二：把AC、CD、DE、EB称为基本线段。
（1）由一条基本线段组成的线段有AC、CD、DE、EB，有4条。
（2）由二条基本线段组成的线段有AD、CE、DB，有3条。
（3）由三条基本线段组成的线段有AE、CB，有2条。
（4）由四条基本线段组成的线段有AB，有1条。
因此，图中线段的总数是：4+3+2+1=10（条）。
以上是数线段的基本方法。这样数，即不重复，又不会遗漏。从解题过程中可以看出：两点对应一条线段，一条线段上共有5个点（包括线段的两个端点），基本线段数是（5-1）条，线段的总数是（4+3+2+1）条。由此可知，只要数出线段上的总点数，则线段总数是：（总点数-1）+……+3+2+1（条）。
例2.下图线段AB上有99个点，则图中共有多少条线段？
分析与解答：图形比较复杂，直接数比较困难，可以利用例1后的公式来解答。图中线段上的总点数是99+2=101，则线段总数是：
（101-1）+……+3+2+1=5050（条）
由此可见，数线段并不是那么简单，但也不是那么难的事情，规律总结好了，就变得容易了。
例3.数出下图中有多少个小于平角的角。
分析与解答：怎样数角的个数呢？联想数线段的方法，易知这种数角的问题与数线段的方法类似，图中两条射线对应一个角，因此要数出图中角的个数，只要利用例1后的公式来解答就可以了。图中共有6条射线，则所数角的个数是：
（6-1）+……+3+2+1=15（个）
例4.数出下图中共有多少个三角形？
分析与解答：怎样数三角形的个数呢？同样联想数线段的方法，观察分析图形发现：三角形底边中包含的每一条线段恰好对应一个三角形。因此要数出图中三角形的个数，只要数出图中底边包含有几条线段就可以了。图中大三角形底边上的总点数为7，底边包含线段的总数是：
（7-1）+……+3+2+1=21（条），因此图中三角形的总数是21个。
下例说明新课标教材中提出的问题。
例5.3×3的方格图中有多少个正方形呢？
分析与解答：数正方形与数线段的思考方法一样，可以从以下几种情况观察：
（1）每层都有3个小正方形，一共有三层，有9个正方形。
（2）每相邻的两层中，4个小正方形又组成一个中正方形，这样的中方形有4个。
（3）图中9个小正方形又可以组成1个大正方形。
因此，图中共有正方形的个数是：9+4+1=14（个）。
数正方形的个数，还可以按正方形的边分类去数，探索规律。
设下面各图中，每一个小方格是边长为1的正方形，分别数一数各图中正方形的总数：
在图（1）中，有1个边长为1的正方形：1×1=1（个）。
在图（2）中，有1个边长为2的正方形：1×1=1（个），有4个边长为1的正方形：2×2=4（个）；合计：1×1+2×2=5（个）。
在图（3）中，有1个边长为3的正方形：1×1=1（个），有4个边长为2的正方形：2×2=4（个），有9个边长为1的正方形：3×3=9（个）；合计：1×1+2×2+3×3=14（个）。
从上面的分类讨论中可以看出，图形中正方形的总数与该图形中最大正方形的边被等分成几段有关系。再观察以上数据，从图（1）至图（3），正方形的个数从1×1开始，逐渐增加2×2，3×3，最后一个加数正好是最大正方形的边被等分的线段条数相乘。这样，可以很容易数出正方形的总个数。因此，新课标教材中提出的数正方形个数问题也可以这样计算：3×3的方格图中有1×1+2×2+3×3=14（个）正方形。
例6.国际象棋盘上共有多少个正方形？
分析与解答：国际象棋盘可以看成是8×8的方格图，因此它共有1×1+2×2+3×3+4×4+5×5+6×6+7×7+8×8=204（个）正方形。
例7.数出下图中共有多少个长方形。
分析与解答：一般长方形（正方形除外）的长大于宽。为了便于弄清计数，先把图形分解来观察：
图（1）和图（2）都是原图中的一部分。
图（1）的长边上有6条线段，宽边上有1条线段，由这些线段围成的长方形总数是：6×1=6（个）。
图（2）的长边上有6条线段，宽边上有3条线段，由这些线段围成的长方形总数是：6×3=18（个）。
原图的长边上有6条线段，宽边上有6条线段，由这些线段围成的长方形总数是：6×6=36（个）。
通过以上数长方形总数的过程，可以发现一个规律：一个长方形，它的长和宽边上各有若干条线段，则这个长方形图中所含的长方形总数是：大长方形长边上线段的总条数与宽边上线段的总条数的乘积。
因此，例7可以这样解答：
长边上的线段总条数是3+2+1=6（条），宽边上的线段总条数是3+2+1=6（条），则图中长方形的总数是6×6=36（个）。
例8.中国象棋盘上共有多少个正方形？
分析与解答：要数图（1）正方形的总数，只要数出图（2）正方形的总数再乘以2既可。要数图（2）正方形的总数，参照数线段的方法二，先数出图（2）中最大长方形的长边被等分为8条基本线段，宽边被等分为4条基本线段，为方便说明，不妨设每小方格是边长为1的正方形，利用解答例7得出的规律，进行分类计数：
由一条基本线段组成的正方形即边长为1的正方形有8×4=32（个）。
由二条基本线段组成的正方形即边长为2的正方形有（8－1）×（4－1）=21（个）。
由三条基本线段组成的正方形即边长为3的正方形有（8－2）×（4－2）=12（个）。
由四条基本线段组成的正方形即边长为4的正方形有（8－3）×（4－3）=5（个）。
因此，图（2）正方形的总数是：32+21+12+5=70（个）。
从而，图（1）正方形的总数是：2×70=140（个），即中国象棋盘上共有140个正方形。
以上八例，说明了一些常见图形数个数的方法。但是，在实际生活中不同的图形，特点不同，采用的方法自然也不同，必须根据具体情况灵活应用。
图形计数的方法 篇4
关键词：图形,计数,方法,探究
一、问题的提出
夜晚, 我如往常一样认认真真地做着数学题目.正当进行得一帆风顺的时候, 我却被一道图形计数的题目难倒了:“这么多的图形!谁数的过来啊?”于是我就开始翻阅各种书籍, 搜寻解答此类题型的种种方法, 终于功夫不负有心人, 我找到了很多方法.
二、问题的解决
在初中学习期间我已经学会了很多方法:
1. 数线段.
数线段时, 可以从线段的左端点进行分类, 逐类分别数出线段条数后相加.
AB、AC、AD、AE、AF共5条
BC、BD、BE、BF共4条
CD、CE、CF共3三条
DE、DF共2条
EF共1条
合计有5+4+3+2+1=15 (条)
如果一条线段上有n+1个点 (包括两个端点) (或含有n个“基本线段”) , 那么这n+1个点把这条线段分成的线段总数为
2. 数角.
数角与数线段相似, 角图形中的边类似于线段图形中的点.
以OA为一条边的角有:
∠AOB、∠AOC、∠AOD、∠AOE共4个
同样还有:∠BOC、∠BOD、∠BOE共3个
∠COD、∠COE共2个
∠DOE共1个
合计有4+3+2+1=10 (个)
数线段我们采用的方法是分类法
这里采用的方法是对应法, 这也是计数中常用的方法, 这种方法实际上是数学的一种思想———转化思想的运用.
使用对应法时, 总是在原图形中 (有时需添加辅助线) 找出它的某一部分作对应图形.
3. 数三角形.
可用数线段和数角的方法来数三角形的个数.如图所示的三角形 (分类法和对应法) .
由分类法知DE上有15条线段, 每条线段的两端点与点A相连, 可构成一个三角形, 共有15个三角形, 同样一边在BC上的三角形也有15个, 所以图中共有30个三角形.
本题的解决, 既有分类法又有对应法.
4. 数长方形、平行四边形和正方形.
长方形:线段AM与AE对应着长方形AMPE,
AM与AG对应着长方形AMQG,
AM与AB对应着长方形AMNB,
AM与EG对应着长方形EPQG,
AM与EB对应着长方形EPNB,
AM与GB对应着长方形GQNB.
就是说AM与AB边的6条线段都分别对应着一个长方形, 共6个长方形.AD边上共有3条线段, 其余两条线段AD和MD也都分别对应着6个长方形, 所以共有3×6=18个长方形.
一般的, 类似于这样的长方形 (平行四边形) , 若其横边上共有n条线段, 纵边上共有m条线段, 则图中共有长方形 (平行四边形) mn个.
平行四边形:平行四边形就要用分割法了.
假设分为如下图所示的两块, 那么每块中的平行四边形的个数都是20个.
于是我思考:
原图中平行四边形的个数是否等于60?
如最右侧的图形中也有30个平行四边形, 那么原图中平行四边形的个数是否是3×30=90?
不是90, 还应减去如下图所示的两个“田字格”中的各9个平行四边形, 因为这18个平行四边形已经包含在前60个之中.所以, 原图形中平行四边形的个数是90-18=72.
在使用分类计数法时, 一定要注意是否有遗漏或重复计数的!
正方形:如左、中、右三图, 各包含多少个正方形?
为便于叙述, 我们设一个小正方形的边长为1, 那么左图中边长为1的正方形的个数是3×2=6
边长为2的正方形的个数是2×1=2
所以左图中共有正方形3×2+2×1=8 (个)
中图中边长为1的正方形的个数是4×3=12
边长为2的正方形的个数是3×2=6边长为3的正方形的个数是2×1=2所以, 中图里共有正方形4×3+3×2+2×1=20 (个)
右图里边长为1的正方形的个数是6×4=24
边长为2的正方形的个数是5×3=15
边长为3的正方形的个数是4×2=8
边长为4的正方形的个数是3×1=3
所以中图中共有正方形6×4+5×4+4×2+3×1=50 (个)
如果一横行有m个小正方形, 一竖行有n个 (假设m≥n) 小正方形,
那么图中正方形的个数是mn+ (m-1) (n-1) +…+ (m-n+1) (n-n+1)
这样, 计数方法就可以列出:
1.分类计数法.
(1) 按照包含同一图形分类;
(2) 按照图形所包含的“基本图形”的个数分类;
(3) 按照图形的大小分类;
(4) 按照图形的形状分类;
(5) 按照图形所处的位置分类.
2.对应计数法.
几个计算公式:
1.线段、角的计数公式:
2.长方形、平行四边形的计数公式:横边上共有n条线段, 纵边上共有m条线段, 则图中共有长方形 (平行四边形) mn个;
3.正方形的计数公式:如果一横行有m个小正方形, 一竖行有n个 (假设m≥n) 小正方形, 那么图中正方形的个数是
溶洞处理方法 篇5
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，溶洞可分为以下几种类型：
2.1 按溶洞的大小分 ①大溶洞：溶洞高度＞3m；②小溶洞：溶洞高度＜3m.2.2 按溶洞填充状态分 ①全填充溶洞：洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。
2.3 按是否漏水分 ①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。
2.4 按溶洞垂向个数分 ①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。
3.方案选定
根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行的处理方案
4.溶洞处理方法
4.1 压注双液浆法 注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。
①目的：溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度（20mpa以上），防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。②加固原理：注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100%，即1m3体积的浆材可得1m3的结石体。对溶洞中的砂、砾等土体，浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对于溶洞中的稀泥等土体，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的；对于无填充物和半填充的溶洞，浆液是通过充填填满溶洞的。③工艺 压浆材料采用普硅32.5r水泥与化学剂（水玻璃）。a布孔 根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。b钻孔 用地质钻机钻80mm～110mm的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。c压浆 采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。
4.2 灌砂、压浆法 灌砂压浆是溶洞预处理方案之一，一般适用于6～10m无填充溶洞的处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间，采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体，防止在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工方法相同。
灌砂采用干燥、洁净的中粗砂，并进行清筛，防止杂物堵管。一个桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行。灌砂时分几次进行，第一次灌砂高度约4～5m，然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度，向砂中压入一定量的水泥浆。压浆后采用清水冲洗注浆管，防止水泥浆粘附在管壁上，影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后，进行下一次灌砂、压浆，反复进行，直至灌满，使溶洞内充满砂浆。
4.3 填充粘土和片石法 粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，其方便、快捷，节省费用。
当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m.溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。
采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。
4.4 灌低标号混凝土法 对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。
施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
4.5 钢护筒跟进法 在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取上述方法无效时，可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。①内护筒内径的确定 现场根据桩孔穿过大溶洞的数量，确定内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加0.2m，最小一级内护筒直径大于桩径0.2m.为保证内护筒的刚度，防止受压变形，钢护筒采用10mm 钢板卷制。下沉内护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞，就采用1级内护筒，每增加1层溶洞，就增加1级内护筒。护筒跟进法施工顺序见下图1.②内护筒长度的确定内护筒长度的确定，护筒长度l＝h＋3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度），如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。
5.岩溶地区钻孔桩施工方法
①岩溶地区钻孔桩施工工艺流程图见图2.②由于钻孔桩施工是个比较成熟的施工工艺，本文就不再叙述。
图形处理方法 篇6
[关键词]理论联系实际多元化教学方法Photoshop
一、Photoshop图形图像处理课程学习目标的概述
1、理论目标：能够掌握Photoshop系列软件对于图形图像处理操作的相关理论知识。
2、实践目标：通过对Photoshop软件的系统学习，达到独立的进行图像编辑、图像合成、校正和调节图像的颜色，并能制作简单的特效，最终能够完成网络图像、网络动画的设计与制作，能够独立、顺利的进行的网络多媒体的图片的处理和制作等。
二、精心设计教案，采用案例教学法开展教学
Photoshop是一门实践性很强的计算机专业课，纯粹的理论教学是行不通的。因此，在教学方法上，依据学生的学习心里和精心设计教案，大量采用案例法，讲有助于提升教学效果。案例教学是将要讲授的内容，应用到具体的实例制作中，教师在多媒体计算机上对制作的实例进行分析，给出设计思路，而学生结合实际，展开想象，创作具有出各自的风格的作品。
因为案例法能将需讲授的内容化解到具体独立的实例制作中，教师可在多媒体教室对制作的实例进行剖析，不仅能使学生熟悉和掌握Photoshop的各种功能，避免传统教学中注入灌输、死记硬背的教学方法，而且还能促使学生结合自己的生活经历，展开自己的想象，充分体现个性色彩，学生学习的主动性、创造性也得到了充分发挥。
三、理论知识联系实际生活教学
随着数码产品的普及，許多学生家庭都拥有了数码相机及拍照功能的手机。结合这一实际情况，围绕如何用Photoshop更好的处理数码照片这一主题设计教学内容，可以安排如何消除照片中的红眼，如何处理曝光不足的照片，以及调整偏色照片和制作自己或他人的艺术照等教学内容。从实践过程来看，学生们觉得这些知识能帮他们解决生活中的实际问题，因而表现出极大的学习兴趣和学习热情，体验到自主学习带来的成就感。把Photoshop图像处理带人生活中是比较成功的课程设计，它的成功之处就在于能够从学生的实际出发，创造性的运用教材，把枯燥的融入到精彩的生活中。
四、多元化的教学方法
1任务驱动法、探究式教学
根据教学目标和学生实际情况，把平面设计主要的教学任务落融入具体的几个项目上。学生通过对项目的实践和探索，在完成任务的过程中，自觉寻找解决问题的方法，获取教学任务中的知识和操作技巧，从而完成教学任务，达到教学目标。此种教学法的目的并不在于学生解决问题时寻求答案的一致性，而在于激发学生的学习兴趣，培养学生的探索精神，提高学生的动手能力，发展学生的创新思维。用任务激发学生的探求心理，把普通教学转变为探究式教学，将课程实施看得比获取结果更为重要，强调学生整合学到的学科知识，并在实践中加以运用。该方法能充分调动学生学习的积极性，有利于培养学生自主学习和相对独立的分析问题、解决问题的能力。
2分阶段的教学方法
学生学习Photoshop需要经过不同的阶段：从浅到学，让学生不断提高。
(1)学习Photoshop过程中，首先教学生学习软件的基本使用方法，比如各种工具的使用、菜单命令的使用、图层、通道、路径、滤镜的使用等。本阶段教学重点是让学生熟练掌握软件的具体用法，不过度追求复杂的综合案例的制作。
(2)在学生经过前一阶段后，普遍存在的问题是：自己已经掌握了软件的使用方法，但就是做不出作品来。问题的主要原因是缺乏创作思路，这就需要进行大量的模仿创作。
在模仿学习初期，搜集经典的案例并辅以详细的步骤和参数设置说明让学生练习；此后继续让学生进行案例模仿，但只给出最终的效果图，提示主要工具和命令而不再有步骤和参数说明；当模仿学习达到一定的量以后，看到广告、LOGO、海报等，不需要提示脑海中会自然地想到要完成这个作品的制作需要使用哪些工具、命令，应当先做什么后做什么，并能够用Photoshop将其模仿实现，进而能以多种不同的方法实现它。
(3)经前两阶段的学习之后，学生已经掌握了Photoshop的操作技巧，这时便进入了自我创意阶段。
学生通过模仿来学习、借鉴别人方法与思路，并将其吸收转化为自己的思路，最终能自己设计作品，这是Photoshop教学的最终目的。
在该阶段，我们可以鼓励学生分小组参加各种设计赛事，设计广告、海报、插画、LOGO等。这有四个好处：一是学生可以学习完整的设计制作流程，二是学生可以增进团队精神。三是学生可以提升解决实际问题的能力，四是可以除去学生头脑中的思维定势，发展出自己的思维和风格。在这个阶段，一定要提醒学生多思考、多动手、多研究，尽可能的减少定向思维，鼓励学生既要有团队协作精神也要能单独思考，调整自己、提高创作水平。
(4)技能的竞赛及实践
通过举办技能竞赛或者作品展示等活动，在教师把握引导方向的前提下，让学生在竞争中相互学习，在学习中相互提高创作水平，最终将课堂获得的知识运用到实践当中，真正设计一些作品出来，达到学以致用的目的。再通过与企业合作，可以将一些项目引入到教学当中，让学生来做，做完后将作品返给公司。通过这种方法，即可以创收，更重要的是学生将学到的知识真正的和社会想联系起来，让学生了解了社会上真正需要什么样的作品，更好的掌握相关的知识。
3项目教学法及实施
(1)确定项目任务
通常由教师提出一个或几个项目任务设想，然后同学一起讨论，确定项目的目标和任务。这个过程中项目的选定很重要，我们认为设置项目时应该注意以下几个问题：①项目教学法的前提是依据企业需求划分岗位技能，围绕这些岗位技能提炼出相应的职业能力，并以此作为教学项目选取的依据，使得项目教学目标直接与企业需求、岗位技能需求相一致。如果缺少或忽略这一环节，项目教学法可能会失去其意义，教学项目的选取也会缺乏明确的指向性。②教学项目应该是丰富的、真实的，并且还要具有足够的复杂性，应包含许多相互联系的知识部分，而每部分又是很重要的。③应该注重教学项目的趣味性和实用性，这样学生才能对项目提出一些相关的、有价值的问题来进行探讨。
(2)课程实施
项目教学法课程的实施一共有4阶段，分别是课前准备阶段、项目布置阶段、项目实施阶段、项目评价阶段。①课前准备阶段：一般是学生分组制定项目计划。②项目布置阶段：通过展示典型作品，明确学生在本项目中的能力目标和知识目标，激发学生的学习兴趣，明确工作计划和任务。③项目实施阶段：合作探究、精讲点拨、归纳总结。项目实施的主要作用是体现教师为主导，学生为主体，教师引导学生，让学生在不同的情景下来应用所学的学习知识。在这里是指采取小组讨论、协作学习的方式，通过“项目”以任务来驱动学生的学习。通过完成项目，应用已有知识和掌握的新知识，达到培养解决问题能力的目的。④项目评价阶段：一是作品展示。学生经过努力完成一个项目时，对其好的作品进行展示和讨论，同时也能极大地培养学生的成就感。二是教师点评总结。学生的设计存在各种各样的问题，教师点评中要指出问题的所在及解决方法，要总结比较各组的特点，引导学生学习别人的长处来改进和提高自己的设计，使学生的各种能力在点评中得到提高。
五、结束语
图形处理方法 篇7
1 软基处理的发展状况
1.1 软土地基处理技术在国外的研究进展
软土地基处理工程是建筑工程中迅速发展的一个重要领域。建筑工程及软基工程的重要基础学科都是土力学[2]。库仑在1773年发表的论文《极大极小准则在若干静力学问题中的应用》为土体破坏理论奠定了基础。太沙基提出土体一维固结理论和著名的有效应力原理并发表了第一本《土力学》专著,从而建立起一门独立的学科——土力学。随后,土力学在试验技术和计算方法方面形成了较完整的力学体系,为岩土工程及软土地基处理工程打下了广阔而坚实的平台。
1.2 软基处理技术在国内的研究进展
我国基础工程及软土地基处理技术虽然起步较欧美国家晚,但是近十几年来,我国基本建设规模不断扩大,地基处理技术得到了飞速发展。主要表现在以下几个方面[3]:(1)地基处理技术得到了普及和提高。我国大量引进并普及国外技术。同时,还因地制宜地发展了许多适合我国国情的地基处理方法,取得了良好的经济效益和社会效益。(2)地基处理能力得到了提高。人们对各种地基处理方法的适用性和优缺点有了进一步的认识,再根据工程实际选用合理的地基处理方法上减少了盲目性,能够注意综合应用多种地基处理方法,使选用的地基处理方案更加合理。(3)地基处理理论得到了发展。在探讨加固机理、改进施工机械和施工工艺、发展检验手段、提高处理效果和改进设计方法等方面,每一种地基处理方法都取得不少进展。特别是复合地基理论发展很快。复合地基概念从狭义复合地基发展到广义复合地基,形成了较系统的广义复合地基理论。
2 软土地基加固方法
2.1 冲击碾压技术
冲击碾压技术于20世纪80年代在国外开始投入生产使用,我国于1995年由南非引入。由曲线为边而构成的正多边形冲击轮在位能落差与行驶动能相结合下对工作面进行静压、搓揉、冲击。其高振幅、低频率冲击碾压使工作面下深层土石的密实度不断增加,受冲压土体逐渐接近于弹性状态,具有克服路基隐患的技术优势,是土石工程压实技术的新发展。与一般压路机相比,其压实土石的效率提高3~4倍(考虑上料、摊铺、平整的工序),破裂旧水泥混凝土路面效率更高[4]。
冲击碾压技术的优点在于施工速度快,施工工艺简单。不足之处在于施工过程会对周围建筑物和构筑物产生一定的影响,所以需要在和周围建筑物保持足够的安全间距的条件下才能采用此方法施工[4]。
2.2 强夯法
强夯法在国外称之为动力固结法,是利用重锤(一般为100k N~600k N)在高处(一般为6m~40m)自由落体落下,对地基土施加强大的冲击能,在地基土中形成冲击波和动应力,通过压实和振密地基土进行加固地基土的方法[5]。以达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性的目的。
强夯法以其施工设备简单、效果显著、工效高且加固费用低,很快得到推广,成为我国地基处理的一项重要技术。
2.3 预压法
预压法是用于改善软土工程性质的一种行之有效的方法。它的原理是通过预压荷载,事先将有害沉降消除或促使其强度提高,满足建筑物、构筑物对地基的变形和稳定性的要求。预压法是地基处理中理论性最强的一种方法。土力学中的固结理论是它的理论基础,最核心的是有效应力原理[6]。预压法也是地基处理技术中比较成熟的一种方法。预压处理软土地基时,必须配合有比较完善的监测措施,现场试验有:孔隙水压力、沉降(包括分层沉降)、土体侧向位移、十字板或静力触探等[7]。同时还应配合室内土工试验。通过这些测试手段,可以充分判断预压的效果,做到信息化施工,预估完工后沉降及地基稳定性的安全度。所以,必要的监测方案也是预压法处理设计不可缺少的一部分。
2.4 水泥粉煤灰碎石桩(C F G桩)
水泥粉煤灰碎石桩(Cement Flyash Gravel Pile,简称CFG桩)复合地基成套技术是上世纪八十年代由中国建筑科学研究院地基研究所立题进行实验研究[8],经过十多年的研究和推广应用,在我国的基本建设中发挥了非常重要的作用。CFG桩是由碎石、水泥和粉煤灰等加水拌和制成,其强度等级多在C5到C25之间,属于刚性桩[9]。CFG桩克服了碎石桩等散体材料桩本身无粘结强度,只能依靠围限条件传递荷载以及土质越软,对桩的约束作用越差的等缺点,其本身具有粘结强度,有无围限条件均可成桩,并且其承载力主要来自全桩长的摩阻力及桩端承载力,桩越长则承载力越高[10]。CFG桩、桩间土和褥垫层一起形成复合地基,属地基范畴,具有置换作用、挤密作用、边载作用和对土的约束作用等复合地基效应。CFG桩和桩间土的相互作用是影响其复合地基竖向承载力的主要因素,同时褥垫层能够对地基的不均匀沉降有一定的补偿作用,在CFG桩复合地基中也扮演着十分重要的角色[11]。CFG桩复合地基适用性很广,既可以用于条形基础也可以用于条形基础、独立基础,也可以用于筏式基础和箱型基础,适用于处理粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等地基。
3 结语
随着我国东部及沿海城市的迅速发展,软基的处理已经成为软土地区工程建设的一个重要课题。解决这一问题的关键是在正确认识软土地基的性质与危害性基础上,借鉴已有成果和资料,结合工程现场实际,合理选择一种或几种组合的处理方法,使处理后的路基满足建设工程各项要求。
摘要：本文在简单介绍了国内外软基处理技术的发展情况的基础上,重点分析了我国目前最常用的几种软基处理方法,对比了各种方法的适用条件,加固原理及处理效果。为软基处理设计方案的提供了一定的参考。
关键词：软基处理,研究进展,处理方法
参考文献
[1]刘少林,毛永林.软弱地基处理的设计思路[J].交通科技与经济,2001,3.
[2]李彰明.软土地基加固的理论、设计与施工[M].北京:中国电力出版社,2006,7.
[3]龚晓南.地基处理[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[4]交通部公路科学研究院.公路冲击碾压应用技术指南[M].北京:人民交通出版社,2006.
[5]徐至钧,张义农.强夯和强夯置换法加固地基[M].北京:机械工业出版社,2004,1.
[6]徐至钧.软土地基和预压法地基处理[M].北京:机械工业出版社,2004,7.
[7]孟庆山,王吉利,汪稔.采用不同加固方案处理软土地基的对比研究[J].岩土力学,2002,6.
[8]董必昌,郑俊杰.CFG桩复合地基沉降计算方法研究[J].岩石力学与工程学报,2002.
[9]闫明礼,张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].北京:中国水利水电出版社,2006.
[10]张爱军,谢定义.复合地基三维数值分析[M].北京:科学出版社,2004.
图形处理方法 篇8
1 问题的提出及其原因分析
目前钻机配套用的砂泵失效的主要原因有三个, 叶轮和蜗壳等受含砂量大的泥浆冲刷而导致的机械磨损失效;机械密封或填料密封失效和轴承失效。对于机械磨损主要还是通过提高材料的耐磨性和降低泥浆的含砂量来解决。这里不做具体讨论。下面就密封和轴承失效原因进行分析。
现在市场上和在用的砂泵都采用的离心式砂泵, 其结构均为叶轮悬臂式支撑即外伸梁结构形式, 如图A。显然这种结构形式的受力状况很不好。
如图B所示, 设叶轮上的负荷力为P轴承A和B的支撑力分别为RA、RB叶轮到轴承B的距离为L2轴承A和B的距离为L1则:
L1和L2均不可能为零, 通常在250mm左右。所以RB始终大于P, 轴承B的受力最大最差。在实际使用过程中, 这副轴承的寿命也是最短的, 最容易损坏。
假如我们把叶轮安装在轴承A和B之间即为简支梁结构形式。其受力如图C所示, 则:P=RA+RB RAL/n=RB (L-L/n) RB=P/n RA=P (1-1/n) 。
显然这种结构形式对轴承B受力减少了许多。轴承的寿命将延长, 故障将减少。
再从轴上叶轮处的最大挠度Ymax分析比较上述两种结构形式 (图D) 。
设轴的弯曲刚度为E J则外伸梁的Y m a x为:Y m a x=-P L22 (L1+L2) /3EJ简支梁如图E所3示Ymax为:
下面根据现场实际使用的砂泵进行对比计算, 比较在两种情况下挠度值的差距。
从计算结果就可以很清楚的看到叶轮悬臂支撑的挠度是叶轮在两轴承之间的近9倍。
实际上轴承还有标准游隙, 标准游隙对这两种结构形式所产生的挠度值也不相同。设轴承的标准游隙为δ则:
外伸梁Ymax2为:Ymax2= (1+L2/L1) δ
简支梁Y m a x 2为:Ymax2=δ
内径50mm的深沟球轴承的零级游隙为0.023mm, 把它代入上式Ymax2= (1+=L2/L1) δ=0.046;Ymax2=δ=0.023。
外伸梁的总挠度为:0.046+0.136=0.182
简支梁的总挠度为:0.023+0.015=0.038
匀速定轴转动刚体的惯性力Qn=meω2, m为叶轮的质量, e为叶轮处的挠度, 可见挠度越大惯性力越®大, 泵的运转震动也越大。震动将直接引起轴承和机械密封等零部件的失效。
尽管砂泵轴的变形都在弹性变形范围内, 但挠度的大小直接影响了泥浆密封装置的密封效果。如果挠度大于填料的弹性变形量, 就会产生漏泥浆。
2 解决的办法
通过上面的分析, 要解决好砂泵的寿命和故障高发的问题, 应从下面几个方面加以改进。
(1) 认真研究叶轮、蜗壳的材料的耐磨性, 提高使用寿命。同时使用好振动筛, 提高振动筛的目数, 减少泥浆中的含砂量。 (2) 彻底改变砂泵结构, 将原来的叶轮悬臂支撑改为两端支撑。减轻轴承负荷, 减小挠度, 降低运转振动, 提高密封效果。 (3) 改进轴承、密封装置和叶轮等的装配方法, 便于更换这些易损件。可以在液力入口动力输出端加密封, 其静压力只有泥浆液面高度所形成的压力。砂泵运转过程中还更低, 形成负压密封。改善了密封条件。
皮带轮采用花键连接, 便于拆卸更换。两副轴承均装在花键套上, 同时与盘根盒形成一体, 卸掉盘根盒上的6只固定螺丝就可以轻松的将轴承和盘根密封整体换掉, 非常容易和方便。不再抬出砂泵、卸掉蜗壳、拔下叶轮等一大堆繁琐的工作。
3 结语
砂泵质量直接关系到除砂器和除泥器能否正常工作, 配制泥浆的工作效率, 以及泥浆性能的好坏, 也关系到泥浆泵的上水状况。从而影响到整个钻井生产。因此, 必须引起高度的重视, 提高质量和工作可靠度。
摘要：石油钻井用砂泵失效的原因主要是叶轮支撑上的不合理结构, 加大了挠度, 增强了运转振动。通过改变结构形式, 来提高砂泵的使用寿命。
关键词：石油钻机,砂泵,失效
参考文献
紫外图像处理方法 篇9
关键词：紫外图像,随机噪声,多帧平均,递归滤波
紫外成像技术的发展不仅拓宽人的视觉范围, 增强人类对自然的认识, 而且还产生重要的经济、军事、科研应用价值[1]。特别是工作在“日盲区”波段的紫外探测器件, 由于其低背景辐射、高灵敏度的优势, 愈来愈受到人们重视, 成为研究的热点问题。由于大气对“日盲”紫外波段辐射衰减强烈, 信号极其微弱 (一般在n W级) , 要进行有效的信号探测, 紫外成像器件的增益必须较高。在这种情形下, 系统噪声将对图像产生严重的干扰。因此研究紫外成像系统、分析噪声干扰产生的原因, 并对紫外图像进行有效地处理, 对研究紫外成像问题有重要意义。
1 典型紫外成像系统及噪声分析
紫外成像以光—电子图像信息接收、转换、增强、处理、显示等物理过程及其实现方法为基础, 具有内增益的外光电效应器件 (光电倍增管、像增强器等) 是紫外成像的理想选择。目前市场上主导的紫外成像系统是以MCP为核心的紫外ICCD成像组件。紫外ICCD的典型结构如图1所示[2], 主要由入射窗、光电阴极、微通道板 (MCP) 、荧光屏、耦合光纤、可见光CCD等部分组成。ICCD基本工作原理为:从入射窗入射的光子经滤波后照射到光电阴极上, 按一定的量子转换效率转化为光电子, 在加速电场的作用下光电子进入MCP进行倍增, 然后聚焦到荧光屏激发出可见光, 通过光纤光锥将图像耦合到可见光CCD上, 最后由电路读出, 完成从入射光到电子图像的转换。
由上面的分析可知, ICCD是一个复杂的光电成像系统, 在进行光电转换的各个环节均会引入不同程度的噪声[3]。其主要的噪声源有: (1) 信号内在噪声:也称为输入噪声或光子噪声, 指光信号辐射过程中出现的光量子随机起伏; (2) 暗电子发射噪声:由于温度的影响及材料本身的性质, 即使在无光照的情况下光电阴极也会有暗电子逸出; (3) 读出噪声:指从可见光CCD读出信号、量化过程中引入的噪声, 如产生—复合噪声、复位噪声等。此外光锥与CCD的配合工艺等因素也会引入不同程度的噪声。在ICCD系统中, MCP的电子增益倍数很高, 单级在103~104之间, 而用于“日盲”成像探测的ICCD多采用两级V型结构, 增益高达106。在这样高的增益作用下, 进入到MCP之前引入的噪声对信号的影响将是主要因素, 而其他噪声的影响则可以忽略不计。
2 紫外点目标场景图像模型
鉴于大气层内中紫外面源的稀有, 绝大多数的探测事件对成像探测系统的张角为一个或不足一个单元视场, 因此紫外成像一般理解为对点源探测的应用[4]。根据以上对紫外成像干扰原因的分析, 点目标紫外场景图像f (x, y) 可以描述为
式中, fT (x, y) 为目标点灰度值;fB (x, y) 为背景图像;n (x, y) 为噪声图像。
背景图像fB (x, y) 通常都有较长的相关长度, 所占的灰度级很低, 它占据了场景图像fT (x, y) 空间频率中的低频信息。同时, 由于场景分布和传感器固有响应的不均匀性, 背景图像fB (x, y) 是一个非平稳过程, 图像中局部灰度值可能会有较大的变化。另外, fB (x, y) 也包含部分空间频域中的高频分量, 它们主要分布在背景图像中各个同质区的边缘处, 如图2所示。
噪声图像n (x, y) 是场景及电路产生的各类噪声的总和, 像素间不相关, 在空间频域表现有和点目标类似的高频特征, 但空间分布是随机的, 帧间的空间分布没有相关性。
依上述分析得出, 目标点像素fT (x, y) 和噪声图像n (x, y) 在单帧图像目标检测阶段无法区分开, 但在多帧相关检测阶段可利用其帧间的不同特征区分[5]。而背景图像f (x, y) 则在单帧目标检测阶段就表现为与目标点像素f (x, y) 和噪声图像n (x, y) 不同的特点。因此可利用其相关长度长、灰度级低的特点, 选用适当的背景抑制算法, 比如门限法, 抑制在图像灰度分布统计中占主要成分的背景图像的作用, 提高目标与背景的信噪比。在多帧图像处理中去除噪声, 准确检测出目标。
3 紫外图像处理
3.1 图像均值处理
一系列连续图像的平均运算处理可以在图像采集中去除噪声, 检测出目标[6]。设有一副混入噪声的图像g (x, y) , 它由原始图像fT (x, y) 和噪声图n (x, y) 叠加生成的
假设各点的噪声是不相关的, 且有零均值。在这种情况下, 可以通过将一系列图像{gi (x, y) }相加取均值来消除噪声。设将N幅图像相加取平均获得一幅图像, 即
那它们的期望值和方差为
式中, σf2ˉ (x, y) 与σ2n (x, y) 分别是fˉ与e的方差。因此考虑新图像和噪声图像的各自均方差间的关系, 有
由此可见, 随着平均图像数N的增加, 在各个 (x, y) 位置上的噪声的影响会逐步减小。图3、图4分别为对连续3幅和连续6幅图像进行均值运算处理后的效果。
从图像输出结果可以看出, 多幅图像均值处理对降低图像噪声, 准确检测出目标有很好的效果, 并且图像帧数越多, 效果越明显, 但是随之带来的运算量也越大。
3.2 时域递归滤波
时域递归滤波[6,7]的数学表达式为
式中, I0为前一帧图像;I1为当前帧图像;I1^为滤波过后的当前帧;K为滤波系数, K∈ (0, 1) 。这种滤波器在时间上是递归的。在具体实现时, 就是把当前帧的像素与前一帧的经过降噪处理的像素 (经过一帧的延时得到) 按照一定的比例相叠加, 实质上就是和前若干帧的图像加权平均。而不同的是, 这里给不同的帧间误差以不同的权重, 距离自己最近的给予最大的权重系数, 而距离自己越远则权重越小。这样就可忽略对当前帧影响很小的量, 使得计算更为简化和精确。图5是递归滤波的简化原理图。从原理图上可以看出, 递归滤波只需要一帧的延时, 硬件上只需要两个帧存储器, 这使得硬件实现递归滤波成为可能, 同时在运算上也可以达到实时处理。当开始采集到的两帧图像进入缓存以后, 开始进行递归滤波。后一帧图像 (当前帧) 与前一帧图像之差再乘上滤波系数K即K (I0-I1) , 然后再将其叠加到当前帧, 就得到了当前帧的滤波图像, 把滤波过后的当前帧图像放在缓存中作为前一帧, 把第三帧作为当前帧再进行滤波处理, 然后一直循环滤波下去。
式 (6) 实际上是一个自回归差分方程, 可以求出其传递函数为
式中, K就是滤波系数;Z-1表示一帧的延时, 其幅频特性为
由图6可以得出, 递归滤波实际上就是一个低通滤波器, 对于含有随机噪声的图像来说, 噪声相对于背景而言变换的快得多, 也就是说, 背景在时间上具有低频特性, 而噪声却具有高频特性。将含有噪声的图像通过递归滤波之后, 就相当于加入了一个低通滤波器, 因此也就可以抑制随机噪声。
对时域递归滤波算法来说, 关键在于确定滤波算法中的系数K, 它的选择对于滤波的效果有显著的影响。从图6中同样能看出, K越大, 低通滤波器的带宽则越窄, 对于噪声信号应该有更好的抑制作用。递归滤波器的信噪比改善程度P用分贝可表示为
用关系曲线可表示成图7所示。可见, 滤波系数K越大, 信噪比改善得越多, 特别是K>0.8以后, 信噪比改善量增长很快, 对降噪很有利。
图8和图9是对连续20帧图像分别在滤波系数K=0.3和K=0.8时使用时域递归滤波算法降噪处理的结果。从中不难得出, 随着滤波系数的增大, 滤波效果明显增强, 信噪比显著改善。K=0.3时滤波效果比较差。K=0.8时滤波效果非常好, 几乎没有随机噪声。
4 结论
从处理结果中可以看出:多幅图像平均和时域递归滤波算法二者在不同程度上抑制了紫外图像中的随机噪声, 提高了图像的信噪比, 增强了目标, 弱化了噪声。多幅图像平均法的不足之处就是随着图像帧数的增加, 运算量会增加, 目标边缘也开始变得有些模糊。所以在实际应用中帧数不宜选择太多, 一般以3~4帧为宜。相比多幅图像平均的方法而言, 如果选择合适的滤波系数K值, 基于递归滤波的降噪效果更好些。递归滤波降噪可滤除紫外图像中的大多数随机噪声, 并且处理后的图像中目标和噪声的对比度明显增强, 且此算法有利于实时处理。总体看来, 多帧平均法和时域递归算法比较适合日盲紫外图像中随机噪声的消除, 特别是时域递归滤波算法。
参考文献
[1]刘榴娣, 倪国强, 钟生东, 等.紫外线的应用、探测及其新发展[J].光学技术, 1998, 24 (2) :87-89.
[2]张闻文.基于噪声特性的电子倍增CCD最佳工作模式研究[D].南京:南京理工大学, 2009.
[3]闫丰, 于子江, 于晓, 等.电晕探测紫外ICCD相机图像噪声分析与处理[J].光学精密工程, 2006, 14 (4) :0709-0713.
[4]许强.军用紫外探测技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2010.
[5]张德峰.详解MATLAB数字图像处理[M].北京:电子工业出版社, 2010.
[6]赵玉环, 闫丰, 隋永新, 等.紫外序列图像中目标的提取[J].光电工程, 2007, 34 (11) :0010-0013.
软弱地基处理方法 篇10
考虑到实际的施工难度和经济条件, 目前地基处理的主要思路是通过改变已有地基土的成分、状态或结构, 增强土体结构完整性和稳定性, 降低土体含水量, 减少孔隙, 改善土的分层和流变问题, 以增强土颗粒之间的连接、增大内聚力、减小压缩性、增强抗剪强度, 来达到改善土体性质的目的。
2 处理软弱地基常用方法
处理软弱地基常用方法主要包括:预压法、换填垫层法、高压喷射注浆法、强夯法、CFG桩法、挤密法、加筋法、深层搅拌法、排水法等, 以下主要介绍前5种方法。
2.1 预压法
预压法可以分为堆载预压、真空预压和联合预压法。堆载预压是在建筑场地预先堆载相当于设计荷载大小的重物使地基尽快的排水固结, 真空预压通过设置排水竖井, 上铺砂层和薄膜, 通过抽气使薄膜表面以下一定深度内处于真空状态, 水在负压力作用下上升从而达到预先排水固结的目的。当设计地基预压荷载大于80kpa时, 应在真空预压的同时施加定量的堆载。
适用范围:淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基, 主要用来解决地基的沉降及稳定问题。当软土层厚度小于4m时, 可采用天然地基堆载预压法处理, 当软土层厚度超过4m时, 为了加速厚层软土的固结, 缩短预压时间, 在地基中按一定间距作孔, 孔内填砂以形成砂井, 然后在地面加铺砂垫层加以沟通, 近年来, 土工织物日益发展, 已开始采用纤维编织的袋装砂井和在排水纸板上发展起来的塑料板排水。对于真空预压工程, 以大气压作为预压荷载, 对地基土进行抽气, 在土中造成一定的真空度, 形成大气压力与真空压力的差值作用, 将土中一部分水抽出, 从而使地基土固结而加固, 如果设置排水砂井, 还可将孔隙内的水加速排出。
2.2 换填垫层法
换垫层法主要分为两类, 一类是在天然底层上直接铺设垫层作为持力层, 另一类则是先将原有软弱层挖除, 再铺设垫层。其加固原理是根据土中附加应力分布规律, 让垫层承受上部较大的应力, 软弱层承担较小的应力, 换填后的垫层经过分层夯实后, 压缩性较低, 受力性能较好。
适用范围:适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、杂填土、暗沟、暗塘的浅层处理。换填垫层法施工工艺成熟, 方法简单, 造价较低, 可迅速提高地基承载力, 但不适合处理软土层软土层较厚、埋深大的地基, 一般换填法的处理深度控制在3m以内, 但是也不宜小于0.5m, 因为垫层太薄换土垫层的作用不明显, 对于地下水位高、易渗水路段, 由于抽排水费用高, 换填法费用高。
2.3 高压喷射注浆法
高压喷射注浆法属于化学加固法的一种, 施工时现将钻机就位进行钻孔, 钻孔结束后抽出岩芯管换上旋喷管, 边射水边插管, 将旋喷管插入预定的深度然后就行喷射, 通过控制注浆材料和注浆压力可以处理不同的土质环境, 喷射完毕后将浆液换成水在地面喷射, 清洗泥浆泵和旋喷管内的泥浆。在进行喷射浆液的过程中, 如果喷嘴以一定的速度旋转提升, 将形成水泥土圆柱体, 若喷嘴只提升不旋转, 则形成墙状固化体, 这些固化体将与桩间土一起形成复合地基, 提高地基承载力。
适用范围:处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、黄土、素填土等地基。当土中土中含有较多的大粒径块石、大量植物根茎或者地下水流速过大和已涌水的工程, 要根据现场实验确定其适用性。
2.4 强夯法
强夯法又称为动力固结法, 通过起吊设备将10到25吨的重锤提升至10到25米高处使其自由下落, 依靠强大的冲击能, 在地基土中形成冲击波和动应力, 使地基土压实和振密, 达到提高强度、降低压缩性、改善砂土抗液化条件、消除黄土湿陷性的目的。
适用范围:处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基;但是对于高饱和度的软粘土, 如淤泥和淤泥质土, 直接采用强夯法处理, 效果很差, 应慎用。
2.5 CFG桩法 (水泥粉煤灰碎石桩法)
水泥粉煤灰碎石桩简称CFG桩, 通过在碎石桩基础上加一些石屑、粉煤灰和少量水泥, 加水拌合形成的高粘结强度的桩, 并且通过调整水泥掺量及配比, 其强度等级可以在C15-C25之间变化, 是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型 。
适用范围:CFG桩法既可以用来处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基, 还适用于条基、独立基础、箱基、筏基等基础形式, 可用来提高地基承载力和减少变形。采用CFG桩法会加快施工进度, 可达到较大的加固深度, 显著提高软基承载力和减少沉降, 但是造价较高, 淤泥质地基慎用。
3 软弱地基处理方法的选择
选择处理方法应根据现场调查研究结果, 权衡各种方法的优缺点和适用范围, 结合当地建筑道路地基处理的经验, 同时考虑上部结构、基础、地基的共同作用。同时不同方法对环境的影响不同, 如采用填土堆载时要有大量的土料运进运出工地, 会影响交通和环境卫生;使用换填垫层法会挤压原有道路、房屋, 产生侧向位移或附加沉降;使用强夯法时施工噪音大, 靠近居民点会扰民;打灰桩、灌注药物或采用电渗排水时, 会污染地下水, 应慎重对待。
4 总结与展望
随着人类生存空间日益紧张, 我们将越来越重视地下空间的开发和利用, 21世纪将是地下建筑大发展的世纪, 与此同时我们将碰到越来越复杂的地基, 现在相关的理论方法、计算模型都存在一定的局限性, 尚不能完全解释我们碰到的问题, 因此地下工程工作者要实践中认真探索和思考, 寻求新的突破点。
参考文献
[1]闫富有.基础工程[M].中国电力出版社.2009.2.354-386
[2]赵志缙.地下与基础工程百问[M].中国建筑工业出版社.2001.8.22-69
[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2012) .2012-08-23
[4]龚晓南.复合地基设计和施工指南.人民交通出版社.2003
抽样问题的处理方法 篇11
随机抽样即是建立在随机原则基础上，从总体中抽取部分进行收集数据的方法，是统计学的基础，常用抽样方法有简单随机抽样、分层抽样和系统抽样三种. 这三种抽样方法各有特点，在使用这三种方法时，只有准确把握它们之间的联系与区别，才能准确、合理地从总体中抽取样本. 本文结合具体实例对三种抽样方法的区别与联系加以叙述.
一、简单随机抽样
若总体中没有差异明显的层次，一般优先考虑采用简单随机抽样.当总体容量较小时，宜用抽签法；当总体容量较大，样本容量较小时宜用随机数表法.
例1 为了考查某校的教学水平，抽取这个学校高三年级部分学生本学年考试成绩进行考查. 为了全面地反应实际情况，采取以下三种方式进行抽查：（已知该校高三年级共有20个教学班，并且每个班内的学生已经按随机方式编号了学号，假定该校每班学生人数都相同.）
（1）从全年级20个班中任意抽取一个班，再从该班中任意抽取20人，考查他们的学习成绩；
（2）每个班都抽取1人，共计20人，考查这20名学生的成绩；
（3）把学生按成绩分成优秀、良好、普通三个级别，从中共抽取100名学生进行考查.（已知若按成绩分，该校高三学生中优秀生共150人，良好生共600人，普通生共250人.）
上面三种抽取方式中各自采用何种抽样方法？
解析 第一种情况由于总体样本较少，宜采用简单随机抽样；
第二种情况由于总体样本较多，并且总体中没有明显差异，宜使用系统抽样法和简单抽样法相结合；
第三种情况由于总体中由成绩差异明显的三层构成，所以宜使用分层抽样法和简单随机抽样法.
二、系统抽样
系统抽样相对于简单随机抽样最主要的优势就是经济性，系统抽样方式比简单随机抽样更为简单，花的时间更少，并且花费也少.但使用系统抽样方式最大的缺陷在于总体单位的排列上，系统抽样所得样本的代表性和具体编号有关（简单随机抽样所得样本的代表性与个体的编号无关），如果编号的个体特征随编号的变化呈现一定的周期性，可能会使系统抽样的代表性很差.
例2 某单位在岗职工人数为624人，为了调查工人上班时从离开家到单位平均所用的时间，决定抽取[10%]的工人进行调查，试问最好采用什么抽样方法完成这一抽样？如何抽取？
解析 由于在岗职工没有明显差异，并且总体人数较多，故适宜采用系统抽样法.首先，将在岗的职工624人用随机方式编号：000，001，002，…，623；第二步，由题知应抽取62人的样本，应为[62462]不是整数，所以应从总体中剔除4人（由于总体容量较多，样本容量较少，故剔除方法宜用随机数表法），将余下的620人，重新编号为000，001，002，…，619分成62段，每段10人，在第一段000，001，002，…，009这十个编号中，用简单随机抽样选取一起始号[i0]，则编号[i0，i0+10，i0+20，…，i0+61×10]为所取的样本.
三、分层抽样
若总体是由差异明显的几个层次组成，则宜用分层抽样，当抽样比与各层的个体数的乘积是整数时，则该积就是该层的抽样数；当抽样比与各层个体数的乘积不是整数时，则该积经过四舍五入后就是该层的抽样数.
例3 选择合适的抽样方法抽样，并写出抽样过程.
（1）有30个篮球，其中甲厂生产的有21个，乙厂生产的有9个，抽取10个入样；
（2）有甲乙厂生产的30个篮球，其中一箱21个，另一箱9个，抽取3个入样；
（3）有甲乙厂生产的300个篮球，抽取10个入样；
（4）有甲乙厂生产的300个篮球，抽取30个入样.
解析 应结合三种抽样方法的使用范围和实际情况，灵活地使用各种抽样方法解决问题.
（1）总体由差异明显的几个层次组成，故选用分层抽样法.
第一步，确定抽取个数.因为[1030]=[13]，所以甲厂生产的应抽取21×[13]=7（个），乙厂生产的应抽取9×[13]=3（个）；
第二步，用抽签法分别在甲厂生产的篮球中抽取7个，在乙厂生产的篮球中抽取3个，这些篮球便组成了我们要抽取的样本.
（2）总体容量较小，样本容量也小，用抽签法.
第一步，将30个篮球编号，编号为00，01，02，…，29；
第二步，将以上30个编号分写在大小形状相同的小纸条上，揉成小球，制成号签；
第三步，把号签放入一个不透明的袋子中，充分搅匀；
第四步，在袋子中逐个抽取3个号签，并记录上面的号码；
第五步，找出和所得号码对应的篮球即为要抽取的样本.
（3）总体容量较大，样本容量较小，宜用随机数表法.
第一步，将300个篮球用随机方式编号，编号为：001，002，003，…，300；
第二步，在随机数表中随机确定一个数作为开始，如第8行第29列的数“7”，任选一个方向作为读数方向，比如向右读；
第三步，从数“7”开始向右读，每次读取三位，凡不在001～300中的数跳过去不读，遇到已经读过的数也跳过去不读，便可依次得到286，211，234，297，207，013，027，086，284，281这10个号码，这就是所要抽取的10个样本个体的号码.
nlc202309011729
（4）总体容量较大，样本容量也较大，宜用系统抽样方法.
第一步，将300个篮球用随机编号，编号为：000，001，002，…，299，并均分成30段；
第二步，在第一段000，001，002，…，009这十个编号中用简单随机抽样抽出一个（比如002）作为起始号码；
第三步，将编号为002，012，022，…，292的个体抽出，组成样本.
总体来看，三种抽样方法在抽样过程中，每个个体被抽到的机会都相等且都是不放回抽取. 简单随机抽样是最基本的抽样方法，适用于总体容量较少的样本，从总体中逐个抽取；系统抽样适用于总体容量较多但单个体差异不大的样本，将样本总体分成几部分，再按预先定出的规则部分抽取；分层抽样适用于由差异明显的若干部分组成的样本，将总体分成几部分，每一部分按比例抽取. 在学习此部分内容时，应该明晰三者间的差别，从而在解题过程中有针对性地使用.
[练习]
1.一个单位有职工500人，其中未到35岁的有125人，35到49岁的有280人，50岁以上的有95人，为了了解这个单位职工与身体状况有关的某项指标，要从中抽取一个容量为100的样本，试问：应用什么方法抽取？能在500人中任意抽取100人吗？能将100个份额均分到这三个部分中吗？
2.某社区有500个家庭，其中高收入家庭125户，中收入家庭280户，低收入家庭95户，为了调查社会购买力的某项指标，要从中抽取一个容量为100户的样本记作①；某学校高一年级有12名女排球运动员，要从中选出3人调查学习负担情况，记作②. 那么完成上述两项调查采用的抽样方法分别是什么？
3. 某学校附近的一家小型超市为了了解一年的客流量情况，决定用系统抽样法从一年中抽取52天作为样本实施调查（即从每周抽取1天，一年恰好有52个星期），你觉得这样的选择合适吗？为什么？
4. 假设甲、乙两种品牌的同类产品在某地区市场上销售量相等，为了解它们的使用寿命，现从这两种品牌的产品中分别各随机抽取100个进行测试，结果统计如下：
（1）估计甲品牌产品寿命小于200小时的概率；
（2）这两种品牌产品中，某个产品已使用了200小时，试估计该产品是甲品牌的概率.
5.为了调查某学校的教学水平，将抽取这个学校高三年级的部分学生本学年的考试成绩进行调查。为了全面反映实际情况，采取以下三种方式进行抽查（已知该学校高三年级共有20个班，并且每个班内的学生按随机方式编好了学号，假定该学校每班学生人数都相同）：
（1）先从全年级20个班中任意抽取1个班，再从该班任意抽取20人，考查这20人的学习成绩；
（2）从每个班中各抽取1人，共计20人，抽查这20人的成绩；
（3）把学生按成绩分成优秀、良好、普通三个级别，从中抽取100名学生进行调查（若按成绩分，则该校高三学生中优秀生共150人，良好生共600人，普通生共250人）.
根据上面的叙述，试分别写出三种抽查方式各自抽取样本的步骤.
[参考答案]
1. 适宜选用分层抽样法.因为总体中的个体年龄有比较明显的差异，所以不能在500人中任意抽取100人，又因为各部分的人数占总体的比例不同，所以也不能将这100个份额均分到三部分中.
2. 由于①中总体容量较大，并且家庭收入差异明显，宜使用分层抽样；②中总体容量较小，宜采用简单随机抽样.
3.从顾客类型及顾客作息时间等方面进行分析，看每周相同的一天是否能很好地反应总体.这个选择不合适，因为超市位于学校附近，其顾客多为学生，其客流量受到学生作息时间的影响，周末时，客流量会明显减少，寒、暑假也会影响超市的客流量，这样必然导致样本不能很好地反映总体，正确的方法是利用简单随机抽样或分层抽样进行抽样，可以把一周分为7天，一年分为52层，每层用简单随机抽样的方法，抽取适当的样本.
4.（1）甲品牌产品寿命小于200小时的概率为[14].
（2）已使用了200小时的该产品是甲品牌的概率为[1529].
5.第一种抽样方式的步骤如下：
第1步，在这20个班中用抽签法任意抽取1个班；
第2步，从这个班中用简单随机抽样的方法抽取20名学生，抽查其考试成绩.
第二种抽样方式的步骤如下：
第1步，在第1个班中，用简单随机抽样的方法抽取一名学生（其学号为a）；
第2步，在其余的19个班中，选取学号为a的学生，共计20人.
第三种抽样方式的步骤如下：
第1步，分层.因为若按成绩分，其中优秀生共150人，良好生共600人，普通生共250人，所以在抽取样本时，应把全体学生分成3层；
第2步，确定各层抽取的人数.因为样本容量与总体的个体数之比为100∶1000=1∶10，所以在各层抽取的个体数依次为15，60，25；
第3步，按层次分别抽取.分别在优秀生、良好生、普通生中用系统抽样的方法各抽取15人、60人、25人.
泥磷处理方法探讨 篇12
1 工艺分析
目前国内外对元素磷的分离提纯通常采用以下几种生产工艺。
1.1 静置沉淀工艺
将冷凝系统收集到的液态粗磷, 置于精致槽内保温静置分离。在精致过程中, 粗磷层内通入加热介质 (直接传热通常用蒸汽, 热水多用于设备保温和磷包装) , 使元素磷受热后流动性增加, 在加热介质搅动作用下, 液态元素磷液滴逐步汇集融合。由于黄磷与杂质比重差较大, 纯净的黄磷逐步与杂质分离而沉积到储槽底部。该工艺十分简单, 国内广大黄磷生产企业普遍采用。但是静置沉淀工艺的效率很低, 通常所用的精制槽有效容积约为30 t, 粗磷需要保温静置24 h后, 才能使得单质磷和杂质完全分离。整个过程中所消耗的水及蒸汽量也较多, 同时也回产生大量的泥磷 (通常这类泥磷称之为富泥磷) , 需要对这部分泥磷做进一步处理。对于大规模黄磷装置生产就不太适宜, 故国内外15 kt/a以上产能的黄磷电炉多采用泥磷过滤工艺。
1.2 过滤分离工艺
将冷凝系统收集到的液态粗磷, 直接加压送入过滤系统进行分离 (国外一般采用硅藻土作为过滤介质) , 成品黄磷穿越过滤层进入受磷槽。固态杂质则留在过滤层内, 定期更换过滤层, 从而达到连续生产的目的。更换下来的过滤介质内含有少量单质磷, 经燃烧无害化处理后与磷炉渣一起外运堆放处理。过滤分离工艺由于机械化程度和分离效率高, 十分适合与大规模黄磷装置配套。但依然存在含磷过滤废料处理困难的问题。
上述两种制磷工艺, 均会产生一定数量的泥磷, 且泥磷中至少都还会含有20%左右的黄磷, 若不予回收或处理, 均会造成资源的浪费。
根据实际经验, 对于泥磷过滤作者提出以下处理路线。
采用特殊滤布连续过滤, 液态粗磷或磷泥由管道送入压磷罐后, 用热水压出进入磷过滤器内。过滤器内操作温度保持在60~80℃, 压力保持为0.3 MPa, 液态黄磷通过滤布层进入精磷夹套, 沿管道流入原黄磷装置的精制槽内静置储存后包装。滤渣沿设备轴线缓慢下移, 由出渣口管道流出设备进入泥磷收集池内 (泥磷收集池需保温) 暂存。过滤器滤布每过滤一次后需进行一次在线冲洗, 提高运行效率, 滤布冲洗可实现自动化操作。泥磷收集池内的泥磷定期返回过滤器进行进一步磷回收, 直到泥磷中的残磷量≤2%后, 方可送至泥磷制酸装置制取磷酸回收泥磷中剩余的元素磷, 处理后残渣可作为磷渣肥外运处理。
1.3 泥磷返回电炉工艺
将泥磷返回至电炉内部, 使磷再次升华后, 通过冷凝系统回收, 此过程中, 元素磷与水在高温下分发生以下反应:
反应后的产物为磷酸及少量磷化氢和氢气, 使得一部分元素磷被消耗, 且反应生成的磷酸与料层中的粉尘和挥发分会进一步形成一定量的泥磷, 附着于生料层之上, 由于泥磷的存在, 会降低磷炉内生料层物料的透气性, 使磷炉气溢出受阻, 炉压增高, 对工艺过程产生不利影响。为防止水将磷氧化, 可将泥磷预先脱水再返回磷炉, 但此方法能耗较高。因此对于回炉泥磷量及时间要严格控制, 将能耗控制在最低范围内, 以保证正常生产。
1.4 蒸馏工艺
将泥磷放入隔绝空气的密闭设备内加温, 利用单质磷相对较低的蒸发温度将单质磷从泥磷中蒸馏出来, 磷蒸气同样经过冷凝精制后, 从而可以得到成品黄磷。
因为泥磷中各种物质挥发性的不相同, 所以利用同一温度下, 泥磷成分的蒸气压各不相同的原理可将单质磷分离出来。泥磷在蒸馏的过程中, 初期 (即在25~100℃区间) , 主要是泥磷熔化和水分的蒸发, 在此过程中升温不能过快, 以防止水分剧烈蒸发, 带出泥磷进入后续的收磷系统, 统影响黄磷产品的质量, 同时带出的泥磷容易造成管道阻塞, 使转炉内压力急剧升高, 从而引起蒸馏设备爆炸。泥磷在初期升温过程中已经将水分基本脱除, 且泥磷已经处于流体状态, 当设备内温度逐渐达到100~400℃, 这时开始进入元素磷蒸发阶段。在这个时候温度应当迅速升高, 以避免黄磷在升温过程中转变为赤磷。产生的磷蒸气通过管道进入后续冷凝收磷系统, 收集到的黄磷贮存于受磷槽内。
1.5 泥磷制酸工艺
将泥磷放置在特殊的设备中, 通入辅助热源使泥磷中的黄磷进行充分燃烧, 将燃烧后得到的五氧化二磷气体通过吸收塔吸收, 制备成磷酸, 此工艺为较成熟的规模化处理泥磷的方法之一。此方法存在以下两个缺点:
1) 由于泥磷比较粘稠, 导致很难将其连续、定量的送入到燃烧室内;
2) 泥磷酸质量差。
1.5.1 回转炉燃烧法
将泥磷定量送入管状回转炉内, 泥磷沿着衬里表面相对均匀的分布, 在过剩空气中燃烧 (此过程中可以加入黄磷尾气作为辅助热源, 使泥磷充分燃烧) , 泥磷中所含水分充足, 完全能够使生成的P2O5水化为磷酸, 泥磷残渣中磷的质量分数约为26%, 可用作肥料。
1.5.2 锥形炉燃烧法
将泥磷送入带有衬里的锥形炉内, 为了防止炉衬损坏, 强化燃烧, 让泥磷在固定式斜面上燃烧。采用旋转分配器将泥磷送入炉内, 分布在衬里表面上。控制空气过剩系数为2~8, 泥磷燃烧过程的强度可从40 kg/m·h提高到70 kg/m·h, 热泥磷的流动膜可保护衬里不受损坏, 但磷酸质量差, 磷的低级氧化物含量高, 故只适用于w (P) <40%的富泥磷。
1.5.3 双层锥形炉燃烧法
此工艺方法可以处理磷含量低的泥磷, 列宁格勒国立化工科学研究所开展了装有燃烧室的双层锥形炉燃烧泥磷的中间试验。夹层内燃烧天然气, 当炉内温度从538℃上升到815℃时, 炉内会产生所谓“蒸汽垫”效应, 使粘在炉壁上的大部分泥磷脱落, 使得燃烧过程主要不是在薄膜条件下进行, 而是在泥磷形成的液滴后下落的过程中完成, 这样导致整个炉内燃烧状况恶化, 一方面导致未燃烧的泥磷落入炉渣中, 另一方面使得磷酸中低价酸的质量分数增加到0.7%。
由于矿石原料中的元素磷含量及入炉料配比的波动, 从而导致泥磷的化学组分存在很大波动, 现有成熟的各种泥磷处理工艺均存在缺点, 泥磷处理过程中的二次污染问题很难系统化的得以解决。因此, 在国外已经开始采用泥磷回炉再循环工艺对泥磷进行处理。整个系统生产条件要求不高, 工艺控制容易, 是具有广泛的一应用前景。
2 实际案例
通过对以上泥磷处理方法工艺路线的分析, 以云南某集团公司工程为例提出如下处理路线。
由于生产规模大, 矿石品位逐年下降, 某集团公司原有装置所配套的磷过滤装置已经不能满足对泥磷的处理需求, 公司对泥磷处理的方法为泥磷转锅和泥磷制酸, 但因为泥磷酸市场问题, 主要采用泥磷转锅蒸磷回收黄磷。现采用泥磷返回电炉再循环代替原有的泥磷蒸馏工艺, 两种处理工艺方法的能耗如下。
2.1 泥磷蒸馏工艺
根据实际测算, 按每回收1t成品黄磷计算, 需要焦碳0.7 t (1300元/t) ;耗电50 k W·h (0.41元/k W·h) ;新鲜水1 m3 (1.55元/t) ;需耗费 (0.7×1300) + (50×0.41) +1×1.55=932.05元。
且泥磷转炉在清炉过程中会产生大量的蒸气, 对操作工人的操作有影响, 从安全生产管理及职业病防治这方面来讲也是危害因素的来源。
2.2 泥磷返回电炉再循环工艺
此工艺处理方法主要能耗为电。根据业主提供的参数, 泥磷的组成为:含磷20%;含水50%;其它固体杂质含量30%。每天2台电炉共产生约48 t泥磷, 按以上比例计算, 泥磷中含磷约9.6 t;含水24 t;其它固体杂质14.4 t; (按1 t泥磷计算, 其中单质磷约0.2 t;水分0.5 t;其它固体杂质0.3 t) 。泥磷返回电炉再循环生产时和正常生产没有区别, 对操作工人的操作环境没有影响, 只需要控制好入炉量对生产安全不会造成任何影响。
在黄磷生产中最忌讳大量水分进入电炉, 这将对电炉会产生很多负面影响 (包括电炉安全、能耗等) , 故而将泥磷在泥磷槽中静置, 分层后将大量水分分离出来。经过甲方实际测算分离后入炉水分含量约占总水份含量的22.122%, 既每吨泥磷约含水分为0.1106 t。
2.2.1 费用分析
根据化工工艺手册及三聚磷酸钠厂1979年多特蒙德制磷初步设计资料得到以下数据:
水的汽化热为遇2 304.43 k J/kg;磷的比热容为0.85 k J/ (kg·℃) ;磷的熔化热为422.9 k J/kg;其它固体杂质的比热容为0.324 8 W·h/ (kg·℃) , 熔融热为0.128 k W·h/kg。计算式中的符号作如下说明。
K水为水汽化需要的电量;Q磷1为磷由液相到气相需要的热量;Q磷2为磷的汽化热;K磷为磷两个相变过程需要的电量;K杂质1为杂质由液相到气相需要的电量;K杂质2为杂质汽化需要的电量;K杂质为杂质两个相变过程需要的电量;K总为泥磷回炉回收需要的总电量。
根据实际入炉水份量计算
已知:每吨泥磷中单质磷m磷=0.2 t;m水=0.1106 t;m杂质=0.3 t;
平均5 t泥磷处理后能回收得到1 t黄磷;
故1 t黄磷的回收费用为:108.62×5=543.09元。
通过上述计算得知, 泥磷蒸馏工艺生产所产生的费用高于泥磷回炉再循环工艺, 且正常的生产过程中泥磷蒸馏工艺会对操作环境产生不良影响。
2.2.2 能耗分析
泥磷处理工艺能耗对比见表1。
从表1看出, 采用泥磷返回电炉再循环工艺, 能耗远低于泥磷蒸馏工艺。
3 结语
采用泥磷返回电炉再循环工艺, 用于回收泥磷中的元素磷 (只需要严格控制每次回炉的泥磷量, 不对正常生产产生影响) 比泥磷蒸馏工艺可以节省大量的能源消耗。该工艺已经在云南某集团股份有限公司安宁分公司成功运行2年。两年来的生产实践情况表明, 为了更好了对泥磷进行处理, 建议采用泥磷过滤与泥磷返回电炉再循环两种工艺相结合, 这样能更进一步提高泥磷中元素磷的回收率, 更加节能。
参考文献
[1]孙立志, 杜建学.电热法制磷[M].北京:冶金工业出版社, 2010:266-279.
[2]南京化工设计院.制磷及五钠工厂初步设计及土建资料[R].南京南京化工设计院, 1980.
[3]吴德荣.化工工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2009.