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Day 8

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📘 公共基础 1h

Ch8 统计

Day 8 — 公共基础

(四)统计技术与抽样技术

一、统计技术与抽样技术的基本概念

  1. 【了解】统计技术又称统计应用技术,是基于统计学理论为解决实际问题的应用方法手段,可帮助应用者了解关注对象的变异,从而有助于解决问题并提高有效性。
  2. 【了解】抽样技术是统计学的一个分支学科,是研究抽样调查中的抽样方法及总体目标量估计方法(包括估计量的精度)的一门统计应用技术,是在有限总体假定下,基于抽样随机性的统计推断。
  3. 【了解】抽样设计的核心内容为抽样方法和估计量的选择,具体方法主要包括:简单随机抽样、分层随机抽样、整群抽样、系统抽样、不等概抽样、多阶段抽样、比率估计、回归估计等。
  4. 【了解】采用抽样估计可节约时间、人力、物力和财力,提高调查结果的时效性,可用于工业生产过程的质量控制,保证产品质量的稳定。
  5. 【了解】“统计”一词有三种含义:①统计资料;②统计工作;③统计科学(如社会经济统计学、数理统计学)。
  6. 【了解】现代统计学的理论基础是概率论;19世纪初逐渐建立了观察误差理论、正态分布理论和最小平方法则。
  7. 【了解】样本与样本容量的概念:实际工作中只做有限次测量,把它看作从无限总体中随机抽出的一部分,称为样本;样本中包含的个数叫样本容量,用n表示。

二、常用的统计工具

  1. 【了解】常用的数理统计工具包括:排列图、因果图、调查表、分层法、直方图、散布图、操纵图等。
  2. 【了解】因果图又称特性要因图、石川图、鱼骨图或树枝图,是表示质量特性波动与其潜在(隐含)原因的关系,即表达和分析因果关系的图示方法。
  3. 【了解】直方图又称质量分布图,由一系列高度不等的纵向条纹或线段表示数据分布的情况;横轴表示数据类型,纵轴表示分布情况。
  4. 【了解】直方图从分布类型上可分为正常型和异常型:

- 正常型:中间高,两边低,左右对称,呈正态分布。

- 异常型包括:孤岛型、双峰型、折齿形、陡壁型、偏态型、平顶型。

三、数据集中趋势与分散程度(统计分析基础)

  1. 【掌握】数据集中趋势的主要指标:

- 算术平均值:总体平均值的最佳估计;优点为较少受随机因素影响,缺点为易受极端数影响。

- 中位数:表征数据按大小顺序排列后位于正中间的数据;不受极端变量值影响,在出现极端变量值时作为代表值比算术平均值更好。

  1. 【掌握】数据分散程度的主要指标:

- 极差R(全距):一组平行测定数据中最大值与最小值之差。

- 平均偏差:单项测定值与平均值偏差(取绝对值)之和除以测定次数。

- 相对平均偏差:平均偏差除以平均值,以百分数计。

- 标准偏差S(样本标准差):描述各数据偏离平均数的程度,是离差平方和平均后的方根。

- 变异系数Cv(相对标准偏差):标准偏差与平均值之比,一般用百分数表示。

四、常用数据处理与分析方法

  1. 【掌握】显著性检验:事先对总体参数或分布形式做出假设,然后利用样本信息判断假设是否合理。常用的方法有两种:t检验法和F检验法。
  2. 【掌握】平均值与标准值的比较(t检验法):按公式计算t计算,根据置信度(通常95%)和自由度f(通常f=n−1)查t分布表得t表;若t计算>t表,说明平均值与真实值有显著差异,存在系统误差。
  3. 【掌握】两组平均值的比较:先用F检验法比较两组数据的精密度(F计算=S大²/S小²);若F计算<F表,说明精密度差异不显著,再用t检验法比较平均值间有无显著差异;自由度f=n1+n2−2。
  4. 【掌握】离群值的概念:在一组平行测定数据中,个别值与其他值相差较远的值。
  5. 【掌握】离群值的来源:第一类是检验检测对象本身固有变异性的极端表现(与样本其余观测值属于同一总体);第二类是由于检验检测条件和方法的偶然偏离或观测、记录、计算中的失误所产生(与样本其余观测值不属于同一总体)。
  6. 【掌握】离群值的三种情形:上侧情形(离群值都为高端值)、下侧情形(离群值都为低端值)、双侧情形(离群值既可为高端值也可为低端值)。
  7. 【掌握】单个离群值的检验规则:

- 已知标准差情形:使用奈尔(Nair)检验法,样本量通常3≤n≤100。

- 未知标准差情形:使用格拉布斯(Grubbs)检验法或狄克逊(Dixon)检验法;格拉布斯检验法具有判定离群值的功效最优性,建议优先掌握。

- 狄克逊检验法一般用于样本量3≤n≤30,且样本量不同其计算公式略有不同。

  1. 【掌握】判定多个离群值的检验规则:在允许检出离群值个数大于1的情况下,重复使用选定的检验规则;若检出个数达到上限,应慎重处理。

五、抽样的基本概念

  1. 【了解】抽样分布:统计量的分布。
  2. 【了解】抽样方案:所使用的样本量和有关批接受准则的组合。
  3. 【了解】抽样程序:使用抽样方案判断批接收与否的过程。
  4. 【了解】单位产品:为实施抽样检验的需要而划分的基本产品或对象。
  5. 【了解】检验批:按照抽样的目的,在基本相同条件下提交进行检验的一批产品或检验对象。
  6. 【了解】批量:检验批中所包含的单位产品或对象数。
  7. 【了解】检验分为全数检验和抽样检验两大类;抽样检验以数理统计学为理论依据,具有很强的科学性和经济性,工程中的大部分检验只能采用抽样检验方法。
  8. 【了解】质量检验的有效性取决于:质量检验手段的可靠性、抽样检验方法的科学性、抽样检验方案的科学性。

六、抽样的基本方法

  1. 【掌握】简单随机抽样(单纯随机抽样/纯随机抽样/SRS抽样):从总体N个单位中任意抽取n个单位作为样本,使每个可能的样本被抽中的概率相等。

- 特点:每个样本单位被抽中的概率相等;样本的每个单位完全独立,彼此间无关联性和排斥性;总体个数N有限;样本数n≤N;逐个抽取。

- 局限:需事先编号,费时费力;总体分布分散会使样本分布分散;样本容量较小时可能发生偏向;无法对研究对象特征加以控制。

- 方式:重复抽样(抽中放回,可能不止一次被抽中)和不重复抽样(抽中不放回,只能抽中一次)。

- 抽选方法:抽签法(总体不大时)、随机数法(总体较大时,利用随机数表或Excel随机函数等)。

  1. 【掌握】系统抽样(等距抽样/机械抽样/SYS抽样):依据一定的抽样距离,从总体中抽取样本;将总体分成均衡的若干部分,按预先规定的规则从每一部分抽取1个个体。

- 特点:相对于简单随机抽样的主要优势是经济性,更简单、省时、成本低;缺陷在于总体单位排列可能包含隐蔽形态或“不合格样本”;抽出单位在总体中均匀分布。

- 排序方法:无关标志排序(有序系统抽样,排列顺序与研究标志无关)和有关标志排序(有序系统抽样,排列顺序与研究标志有直接关系)。

- 常用方法:

- 随机起点等距抽样:第一段1至k号中随机抽选一个,然后每隔k个单位抽取一个;能保证各总体单位相同概率被抽到,但起点偏低端或高端会导致系统误差。

- 半距起点等距抽样(中点法):取第一段中间项为起点,每隔k个单位抽取一个;可提高样本对总体的代表性。

- 随机起点对称等距抽样:使处于低端的一段样本单位与另一端处于高端的样本单位相互搭配,抵消或避免系统误差;步骤为确定抽样距离k=N/n、确定随机起点u1=r(0

- 循环等距抽样:当N不能被n整除时,将总体排成首尾相接的循环圆形,确定k(取最接近的整数),在第一段1至k中抽取随机起点,每隔k个单位抽取一个直至抽满n个。

  1. 【掌握】分层抽样(类型抽样):将总体单位按一定标准分成各种不同层次,根据各层单位数与总体单位数的比例确定从各层抽取个体的数量,按随机原则从各层抽样,合并即为样本。

- 特点:①能消除分层属性造成的抽样误差;②样本对总体的代表性较好;③抽样方法选择更加灵活(每层可独立选择方法);④能了解到每一层的数据特征。

- 分层指标选择原则:尽可能使层次之间差异大,层次内部差异小。

  1. 【掌握】水利工程中试验检测常用的抽样方式还包括:整群抽样、散料抽样等。

七、抽样样本的数量及统计分析

  1. 【掌握】系统抽样中样本量的确定:抽样距离k=N/n(总体容量N,样本容量n);当N不能被n整除时,k取最接近N/n的整数。
  2. 【掌握】直方图制作中样本数量与组数的关系:数据个数为50以下时,组数宜为5~7组;50~100时,组数宜为6~11组;100~250时,组数宜为7~15组;大于250时,组数宜为10~30组。
  3. 【掌握】直方图组距确定:组数k和组距h与极差R有关系,h=R/(k−1)。
  4. 【掌握】抽样检验的具体做法:从交验的每批验收对象中随机抽取预定容量的样本对象,对照标准逐个检验样本对象的性能;若样本结果符合标准要求,则判定该批产品符合要求并予以接收,反之拒绝接收。

✏️ 章节练习(共 79 题)

0/79
567. 单选
统计技术是基于统计学理论为解决实际问题的应用方法手段,其主要作用在于帮助应用者了解关注对象的( )。
统计技术的核心作用在于帮助应用者了解关注对象的变异情况,从而有助于解决问题并提高有效性。
568. 单选
抽样设计的核心内容为抽样方法和( )的选择。
抽样设计的核心内容明确为抽样方法和估计量的选择,具体涵盖多种抽样方法与估计技术。
569. 单选
对于调查范围过大或调查单位过多的现象,采用抽样估计方法的主要优势是( )。
采用抽样估计方法能够有效节约调查所需的时间、人力、物力和财力,提高调查结果的时效性,同时能达到与全面调查相同的目的和效果。
570. 单选
在工业产品成批或大量连续生产过程中,利用抽样调查的主要作用是( )。
在工业产品成批或大量连续生产过程中,抽样调查主要用于检验生产过程是否正常,及时提供相关信息进行质量控制,从而保证产品质量的稳定。
571. 单选
统计技术是基于( )为解决实际问题的应用方法手段。
统计技术又称统计应用技术,是基于统计学理论为解决实际问题的应用方法手段。
572. 单选
抽样技术是在( )假定下,基于抽样随机性的统计推断。
抽样技术是在有限总体假定下,基于抽样随机性的统计推断。
573. 判断
抽样技术是在有限总体假定下,基于抽样随机性的统计推断。( )
抽样技术的研究前提是在有限总体假定下,依据抽样随机性原理进行统计推断,该表述准确反映了抽样技术的理论基础。
574. 判断
采用抽样估计的方法只能用于理论上无法进行全面调查的现象,不能用于理论上可以全面调查的现象。( )
理论上可以进行全面调查但实际没有必要或很难办到的现象,同样可以采用抽样估计方法。该表述错误限制了抽样技术的应用范围。
575. 判断
抽样调查的结果可以用于对全面调查的结果进行检查和修正。( )
抽样调查结果的重要功能之一就是对全面调查的结果进行核查与修正,以提高整体数据的准确性与可靠性。
576. 判断
抽样估计仅应用于自然科学领域。( )
抽样估计不仅广泛应用于自然科学领域,而且越来越多地应用于社会经济现象数量方面的研究中,并非仅限于自然科学领域。
577. 多选
抽样技术中常见的具体抽样方法主要包括( )。
抽样设计的具体方法主要包括简单随机抽样、分层随机抽样、整群抽样、系统抽样、不等概抽样及多阶段抽样等,四项均为标准抽样方法。
578. 多选
抽样估计在实际工作中的应用场景与功能主要包括( )。
抽样估计广泛应用于测算全面资料、检查和修正全面调查结果、工业生产过程质量控制以及社会经济现象数量研究,各项均符合实际应用范畴。
579. 多选
抽样设计的核心内容包括( )。
抽样设计的核心内容为抽样方法和估计量的选择。
580. 多选
以下属于抽样调查作用的有( )。
有些现象无法进行全面调查,必须采用抽样估计;有些现象没必要全面调查,也可采用抽样估计;抽样调查的结果可以对全面调查结果检查和修正,并可用于工业生产过程的质量控制。
581. 单选
“统计”一词通常包含三种含义,其中研究如何收集、整理和分析大量现象数据资料并推论其本质和规律性的理论和方法属于( )。
统计一词通常有三种含义:统计资料是反映大量现象的状态和规律性的数字资料及有关文字说明;统计工作是关于收集、整理、分析统计资料并进行推论以探求事物本质和规律性的活动;统计科学是研究如何收集、整理和分析研究大量现象的数据资料并推论其本质和规律性的理论和方法。题干描述完全符合统计科学的定义。
582. 单选
在有限次测定中,测量值总朝( )集中,该指标较中位数更少受随机因素影响,但容易受到极端数值的影响。
对于有限次测定,测量值总朝算术平均值集中。算术平均值在统计学上的优点是较中位数更少受随机因素影响,缺点是容易受到极端数值影响。
583. 单选
描述各数据偏离平均数的程度,且为离差平方和平均后的方根的统计指标是( )。
标准偏差(样本)是描述各数据偏离平均数的程度,它是离差平方和平均后的方根。标准差能反映一个数据集的离散程度,标准偏差越小,这些值偏离平均值就越少,反之亦然。
584. 单选
现代统计学的理论基础概率论始于研究( )的机遇问题。
现代统计学的理论基础概率论始于研究赌博的机遇问题,数学家为了解释支配机遇的一般法则进行了长期研究。
585. 单选
对于有限次测量,测量值总朝( )集中。
对于有限次测定,测量值总朝算术平均值集中,即数值出现在算术平均值周围。
586. 单选
样本中包含的个数称为样本容量,通常用( )表示。
样本中包含的个数叫样本容量,用n表示。
587. 单选
样本标准偏差的计算公式中,分母为( )。
样本标准偏差S的计算公式为S=√[∑(xi-¯x)²/(n-1)],分母为n-1。
588. 单选
当数据项数n为偶数时,中位数取( )。
当n为偶数时,正中间两个数据的平均值即是中位数。
589. 单选
标准偏差越小,说明各测定值偏离平均值就( )。
标准差能反映一个数据集的离散程度,标准偏差越小,这些值偏离平均值就越少,反之亦然。
590. 判断
实际工作中的有限次测量被看作是从无限总体中随机抽出的一部分,称之为样本,其中样本包含的个数称为样本容量。( )
随机误差分布的规律是对无限多次测量而言。实际工作中只做有限次测量,并把它看作是从无限总体中随机抽出的一部分,称之为样本。样本中包含的个数叫样本容量,用n表示。该表述正确。
591. 判断
相对标准偏差又称变异系数,一般用百分数表示,其计算公式为标准偏差除以算术平均值再乘以100%。( )
相对标准偏差也叫变异系数,一般用百分数表示。其计算公式为变异系数等于标准偏差除以算术平均值再乘以百分之百,用于衡量数据集的相对离散程度。该表述正确。
592. 判断
通常“统计”一词有三种含义,一是统计资料,二是统计工作,三是统计科学。( )
统计一词通常有三种含义:统计资料、统计工作和统计科学。
593. 判断
极差是指一组平行测定数据中最大值与最小值之差。( )
极差(全距)就是一组平行测定数据中最大值Xmax和最小值Xmin之差,即R=Xmax-Xmin。
594. 判断
相对标准偏差也称为变异系数,通常用百分数表示。( )
相对标准偏差也叫变异系数,用Cv表示,Cv=S/¯x×100%,一般用百分数表示。
595. 判断
算术平均值容易受到极端数据的影响。( )
算术平均值的缺点是容易受到极端数影响。在数列出现极端变量值时,中位数比算术平均值更好。
596. 多选
关于算术平均值与中位数的特性及适用场景,下列说法正确的有( )。
文本明确指出:当数据项数n为偶数时,正中间两个数据的平均值即是中位数;在一个等差数列或一个正态分布数列中,中位数就等于算术平均值;算术平均值缺点是容易受到极端数影响;在数列中出现了极端变量值的情况下,用中位数作为代表值要比算术平均值更好。四项表述均符合统计学原理与给定知识点。
597. 多选
下列指标中,用于表征统计数据分散程度的有( )。
表征统计数据分散程度的指标主要有极差、平均偏差与相对平均偏差、标准偏差与变异系数等。算术平均值属于数据集中趋势的表示指标,不用于表征分散程度。
598. 多选
表征统计数据集中趋势的指标主要有( )。
表示数据集中趋势的指标主要有算术平均值和中位数。极差和标准偏差是表征分散程度的指标。
599. 多选
表征统计数据分散程度的指标主要有( )。
表征统计数据分散程度的指标主要有极差、平均偏差与相对平均偏差、标准偏差与变异系数等。算术平均值属于集中趋势指标。
600. 单选
在检验检测工作中,使用t检验法比较一组测试平均值与标准值时,若计算得到的t计算值大于查表得到的t表值,则说明测定结果( )。
t检验用于判断样本平均值与标准值是否存在显著性差异。当t计算值大于给定置信度下的t表值时,表明测定平均值超出了真值所在的概率区间,两者差异显著,即判定存在系统误差。
601. 单选
在对两组测定数据的平均值进行比较前,必须首先使用F检验法验证两组数据的( )。
两组平均值比较需分步进行,首先利用F检验法比较两组数据的标准偏差以验证精密度是否一致。只有当F计算值小于F表值,表明精密度无显著差异后,方可进行后续的平均值t检验。
602. 单选
离群值检验中指定的统计检验显著性水平称为检出水平,在无特殊约定的常规检验检测中,该值通常设定为( )。
检出水平α是判断数据是否为离群值的统计阈值。日常检验检测与数据处理中,若无特殊约定,通常采用α=0.05作为默认检出水平,对应95%的置信度要求。
603. 单选
在总体标准差未知的情况下检验单个疑似离群值,通常优先采用格拉布斯检验法,其统计量计算公式为( )。
格拉布斯检验法适用于未知总体标准差的正态样本。公式中分子为疑似离群值与样本均值的差值绝对值,分母为样本标准差s。选项A分母σ为已知总体标准差时的奈尔检验法公式,选项C为狄克逊检验法公式。
604. 单选
直方图用于直观展示质量数据的分布情况,当图形呈现中间高、两边低、左右基本对称的形态时,属于( )。
正常型直方图符合正态分布特征,即中间频数最高,向两侧逐渐降低且大致对称,表明检测过程或产品质量处于稳定受控状态。其他选项均为异常分布形态,提示存在材料变化、数据分层不当或测量误差等问题。
605. 单选
在因果图(鱼骨图)的结构设计中,位于图形最右侧的鱼头部分通常用于表示( )。
因果图通过图形化方式梳理因果关系,其标准结构规定鱼头指向右侧,代表待分析的质量结果、缺陷或问题;鱼骨由左向右延伸,代表逐层细化的各类潜在影响因素。
606. 单选
在显著性检验中,用于比较两组测定数据精密度是否存在显著差异的方法是( )。
两组平均值的比较时,首先使用F检验法比较两组数据的精密度,判断两方差是否差异显著。t检验法用于平均值与标准值的比较或两组平均值差异比较的后续步骤,格拉布斯和狄克逊检验用于离群值的判断。
607. 单选
对于一组服从正态分布的检测数据,当检出水平α定为0.05时,使用格拉布斯检验法判断离群值,若计算统计量Gn大于临界值,则表明( )。
格拉布斯检验法规则:当Gn > G(1-α)(n)时,判断疑似离群值x(n)为离群值。检出水平α取0.05,若计算值大于临界值,则在95%置信水平下将该值判为离群值。
608. 单选
直方图中,由于材料发生变化或测试有误差等原因导致在直方图两边出现孤立的小岛,这种异常型直方图称为( )。
异常型直方图类型中,孤岛型表现为直方图两边出现孤立小岛,造成原因如材料发生变化、测试有误差等。双峰型出现两个峰,折齿型凹凸不平,陡壁型向一边倾斜。
609. 单选
在制作直方图时,数据个数为50~100时,建议的分组组数宜为( )。
根据经验,数据个数50~100时组数宜为6~11组;50以下宜5~7组;100~250宜7~15组;大于250宜10~30组。
610. 单选
当需要检验一组测定平均值与标准值之间是否存在系统误差时,应采用( )。
平均值与标准值的比较使用t检验法,计算公式为 t = |x̄ - μ| / S * √n。若t计算>t表,说明平均值与真实值有显著差异,即存在系统误差。F检验用于两组精密度比较,格拉布斯和狄克逊用于离群值检验。
611. 判断
使用F检验法比较两组数据精密度时,若计算得到的F值大于查表临界值,则说明两组数据精密度无显著差异可直接进行t检验。( )
F检验用于判断两组数据精密度差异是否显著。当F计算值大于临界值时,表明两组方差差异显著,此时不宜直接进行平均值t检验,应先查找精密度差异原因或采用其他统计方法处理。
612. 判断
制作直方图确定数据分组时,若样本数据量在50~100之间,经验推荐的合理组数宜控制在6~11组。( )
直方图分组数量需与数据量匹配以保证分布形态的准确表达。数据量在50以下时组数宜为5~7组,50~100时宜为6~11组,100~250时宜为7~15组,数据量越大可适当增加组数以细化分布特征。
613. 判断
在检验检测中若检出的离群值个数达到规定上限,检验人员应直接剔除全部离群值并保留剩余数据继续计算。( )
当检出离群值数量触及预设上限时,表明样本数据可能存在系统性异常或严重偏离。此时不应简单粗暴地剔除数据,而需对样本来源、检测过程及环境条件进行慎重复核与研究,评估数据整体有效性后再作处理。
614. 判断
在离群值检验中,检出水平α通常如无特殊约定取值为0.05。( )
检出离群值的显著性水平称为检出水平,用α表示,通常如无特殊约定α值应为0.05。
615. 判断
因果图又称鱼骨图或石川图,是一种统计报告图,用一系列高度不等的纵向条纹表示数据分布情况。( )
因果图是表示质量特性波动与其潜在原因关系的图示方法,形状如鱼骨;而用纵向条纹表示数据分布情况的是直方图,二者不同。题干混淆了概念。
616. 判断
在两组平均值比较时,若F检验结果显示F计算小于F表,表明两组数据的精密度存在显著差异,不宜进行t检验。( )
若F计算 F表才表明精密度差异显著,不宜进行t检验。题干说法正好相反,故错误。
617. 多选
离群值按产生来源可分为两类,实际工作中需要重点甄别并可能予以剔除的第二类离群值通常由( )引起。
离群值分为两类:第一类属于总体固有变异性,是正常极端表现;第二类源于检验条件偏离、操作失误或记录计算错误,与其余观测值不属于同一总体,是数据质量控制中必须重点识别和处理的对象。
618. 多选
在质量问题分析与数据分布展示中,下列属于检验检测常用数理统计工具的有( )。
常用数理统计工具包含排列图、因果图、调查表、分层法、直方图、散布图和控制图等。因果图用于追溯质量问题根源,直方图用于展示数据分布形态,排列图用于识别主要影响因素,散布图用于分析变量间相关性。
619. 多选
关于狄克逊(Dixon)检验法在不同样本量区间下的计算公式特征,下列描述正确的有( )。
狄克逊检验法根据样本量大小动态调整计算公式以优化检验功效:3~7时分母为极差;8~10时分母剔除最近端一个值;11~13时剔除一个值但位置变化;14~30时分母剔除最近端两个值。不同区间的公式结构存在明显差异。
620. 多选
离群值按产生来源可分为( )。
离群值按产生来源分为两类:第一类是对象本身固有变异性的极端表现,与其余观测值属同一总体;第二类是由条件方法偏离或记录失误产生的,与其余观测值不同属一总体。上侧、下侧、双侧情形是按离群值出现方向的分类,不是按来源分类。
621. 多选
下列关于离群值检验规则的表述,正确的有( )。
已知标准差时使用奈尔检验法,未知标准差时可用格拉布斯检验法和狄克逊检验法。对于多个离群值,若检出个数未超上限,可继续检验。狄克逊检验法通常适用于样本量3≤n≤30,并非任意样本量,故D错误。
622. 多选
直方图从分布类型上可分为正常型和异常型,下列属于异常型直方图的有( )。
异常型直方图包括孤岛型、双峰型、折齿形、陡壁型、偏态型、平顶型。四个选项均为异常型,故全选。
623. 单选
抽样分布是指( )的分布。
抽样分布是指统计量的分布,而非总体或样本观测值本身的分布。
624. 单选
抽样方案是指所使用的样本量和( )的组合。
抽样方案由样本量和有关批接受准则两部分组合而成,根据批量大小、接收质量限及检验严格程度确定,用于对给定批次进行抽样与判定。
625. 单选
简单随机抽样要求每个样本单位被抽中的概率( ),样本的每个单位完全独立。
简单随机抽样的核心特征是每个样本单位被抽中的概率完全相等,且样本单位之间相互独立,不存在关联性或排斥性。
626. 单选
采用系统抽样时,若按与所要研究的标志有直接关系的顺序进行排序,这种等距抽样称为( )。
按有关标志排序的等距抽样称为有序系统抽样,该排序方式使标志值高低不同的单位均有机会入选样本,从而提升样本代表性并减小抽样误差。
627. 单选
分层抽样在选择分层指标时,遵循的原则是尽可能使层次之间的差异( )。
分层抽样要求分层指标的选择尽可能使层次之间的差异大、层次内部的差异小,以此突出层间特性差异,增强层内样本对该层的代表性。
628. 单选
在水利水电工程质量检验中,检验的可靠性与质量检验手段的可靠性、抽样检验方案的科学性以及( )的科学性有关。
检验可靠性取决于质量检验手段的可靠性、抽样检验方法的科学性以及抽样检验方案的科学性,全面统筹这三项要素是提升检验可靠性的必要条件。
629. 单选
简单随机抽样中,每个个体被抽中的概率相等,其入样的可能性为( )。
简单随机抽样中,样本容量为n,总体容量为N,每个个体被抽中的概率为n/N。
630. 单选
当总体较大时,实施简单随机抽样宜采用( )。
当总体较大时,抽签法实施困难,可以利用随机数表或随机函数进行抽样,即随机数法。
631. 单选
在系统抽样中,按有关标志排序的等距抽样称为( )。
按有关标志排序的等距抽样称为有序系统抽样,它可以提高样本的代表性,减小抽样误差。按无关标志排序的等距抽样称为无序系统抽样。
632. 判断
抽样程序是指使用抽样方案判断批接收与否的过程。( )
抽样程序明确定义为运用既定抽样方案对检验批进行接收与否判定的具体操作流程,是抽样检验实施的核心步骤。
633. 判断
在重复抽样中,每次抽中的单位仍放回总体,样本中的单位可能不止一次被抽中。( )
重复抽样机制规定每次抽中的单位必须重新放回总体池,因此同一单位在多次抽取中具备被重复抽中的可能性。
634. 判断
随机起点对称等距抽样法通过将低端样本与高端样本相互搭配,能有效抵消或避免抽样中的系统误差。( )
随机起点对称等距抽样通过高低端样本单位的交叉搭配机制,有效中和位置偏差,从而消除或规避传统等距抽样可能产生的系统误差。
635. 判断
检验批中包含的单位产品总数称为抽样方案。( )
检验批中包含的单位产品总数定义为批量,抽样方案则指样本量与批接受准则的组合,两者属于完全不同的质量检验术语。
636. 判断
全数检验比抽样检验可靠性好,因此在水利工程中应尽可能采用全数检验。( )
全数检验虽然可靠性好,但检验工作量非常大,往往难以实现,工程中的大部分检验只能采用抽样检验方法。
637. 判断
在分层抽样中,分层指标的选择应使层次之间的差异尽可能小,层次内部的差异尽可能大。( )
分层指标的选择原则恰恰相反:应尽可能使层次之间的差异大,层次内部的差异小,这样可突出层间差异,提高样本代表性。
638. 判断
随机起点对称等距抽样法确定第一个样本单位时,必须从第一段中随机抽取一个单位作为起点。( )
随机起点对称等距抽样要求第一个样本点一定是随机的,用随机起点r表示,且0
639. 多选
水利工程中试验检测常用的抽样方式包括( )。
水利工程试验检测常规抽样方式涵盖简单随机抽样、散料抽样、系统抽样、整群抽样及分层抽样,各项均属于标准规范中明确列出的抽样方法。
640. 多选
简单随机抽样在实际应用中存在的局限性包括( )。
简单随机抽样需预先对总体编号导致耗时费力,总体分散时样本分布亦随之分散,小容量样本易产生偏向性,且当已知特征直接影响结果时无法实施有效控制,故存在多项应用局限。
641. 多选
分层抽样相较于简单随机抽样的主要特点包括( )。
分层抽样通过消除分层属性误差、均匀分布样本提升整体代表性、允许层内灵活选用抽样方法以及获取各层详细数据特征,显著提高了调查精度与组织效率。
642. 多选
关于全数检验与抽样检验的对比,下列说法正确的有( )。
全数检验可靠性高但工作量极大往往难以实施;抽样检验依托数理统计学理论,兼具科学性与经济性;实际工程中绝大多数检验受限于成本与效率只能采用抽样检验,而非全数检验。
643. 多选
简单随机抽样的特点包括( )。
简单随机抽样的特点:总体个数N有限;样本容量n小于或等于总体个数N;样本是从总体中逐个抽取的;样本的每个单位完全独立。因此选项C错误,其余均正确。
644. 多选
分层抽样的特点有( )。
分层抽样能消除分层属性造成的抽样误差,提高精确度;样本分布均匀,代表性好;各层可以根据实际情况选择不同的抽样方法,灵活独立;能获得每一层的数据特征。因此C错误。
645. 多选
关于系统抽样方法的描述,正确的有( )。
循环等距抽样是在N不能被n整除(即k不是整数)时采用的方法,将总体排成首尾相接的循环圆形进行等距抽取,因此C错误。其他选项均符合系统抽样方法的特点。
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📙 机械电气 2h

Ch7 空蚀磨损

Day 8 — 机械电气

(七)空蚀和磨损的检测

1. 了解

  1. 空蚀:水流局部压力降至接近水的汽化压力时,气核成长为汽泡,汽泡膨胀、聚集、流动至高压区溃灭、分裂的现象。汽泡溃灭瞬间中心点压力高达1500个大气压,产生高频率微观水击,使固体表面疲劳损坏,伴有温度升高、发光、电离、化学腐蚀等现象。
  2. 磨损(泥沙磨损):含泥沙颗粒的水流中,沙粒撞击和磨削过流表面,使材料因疲劳和机械破坏而损坏。磨损表面特征为沿水流方向的划痕、波纹状或沟槽状痕迹,常连成鱼鳞状凹坑,磨损后表面密实呈现金属光泽。
  3. 磨蚀:空蚀与泥沙磨损联合作用造成的材料损伤,两者相互作用远比单独作用影响大。空蚀使表面失去金属光泽出现海绵状、蜂窝状针孔;磨损造成布纹状、鱼鳞状及深槽型划痕,二者相互加剧破坏。
  4. 空蚀和磨损的危害:(1)使通流部件表面粗糙,破坏绕流条件,降低效率和出力,缩短检修周期,严重者需更换部件;(2)空蚀引起强烈噪声,加剧运行不稳定性,导致水力不平衡、振动和水压脉动增加。
  5. 空蚀和磨损测量的目的:找出水力机组受破坏的主要原因,改进设计/制造/检修以提高抗汽蚀和抗磨损性能;选用抗汽蚀和抗磨损材料;测出各工况下的汽蚀强度,避免在严重汽蚀区域运行;研究破坏规律,弄清破坏机制。
  6. 含沙量:单位体积水中泥沙质量的表示(kg/m³)或用体积百分比表示。磨损与含沙量的$0.6\sim 1$次方呈正比例关系。
  7. 泥沙基本特征——粒径:磨损随粒径增大而加剧,粒径<0.05mm磨损轻微;级配分析用标准筛过筛,机组不少于 $2\sim 3$ 台;等容粒径 $d = \sqrt[3]{6V/\pi}$ 表征不规则沙粒。
  8. 泥沙基本特征——成分:硬度高于过流部件材料时磨损能力强,石英砂最大硬度HV=1350,硬化的13Cr钢HV=847。
  9. 泥沙基本特征——形状:分圆形(磨损系数1)、棱角形(系数2)、尖角形(系数3)。硬度由石英含量控制,莫氏硬度可达7,对水力机械具有显著的磨蚀作用。

2. 掌握

  1. 电声法测空化:基于两个基本声源——漩涡周期性分离产生的噪声和空泡溃灭产生的宽频声振动(20Hz~几百兆赫)。分噪声法和超声波法,只能提供定性结果。噪声法:声级计传声器指向声源,距离$3\sim 5$cm(无风罩),先测本底噪声,装上风罩保护传声器。
  2. 电阻法测空化:水压下降→汽泡增加→导电率下降→水流电阻增大。采用电桥电路(两对电极 $R_x$ 和 $R_0$ 组成电桥二臂),消除水质水温影响。电极材料用不锈钢,安装位置:距转轮下缘 $l = (0.04\sim 0.05)D_1$,径向插入深度 $h = (0.05\sim 0.10)D_1$,两电极间距 $< 2h$。只能测空蚀相对强度,主要测空泡数量而非破坏程度。
  3. 加速度法测空化:空泡溃灭产生高频冲击力(加速度增大引起),用加速度计(频率 $100\sim 10000\ \mathrm{Hz}$,量程 $\ge 100g$)放在尾水管壁上靠近转轮处,每个测点观测1min,读取最大加速度峰峰值。空蚀越严重,加速度值或高频分量越大。可实现在线诊断检测。
  4. 易损镀层法(快速破坏法):在过流表面覆盖易遭空蚀侵蚀的材料,运行10min至数小时即可直接观察破坏情况。分两种——涂层法(放射性砷涂层法、油漆法,涂层厚 $\le 0.1\ \mathrm{mm}$,以受侵蚀面积与总面积比值判定)和软金属覆盖层法(将金属片粘贴在易空蚀部位,运行后检查破坏面积和程度)。优点是能直观观察破坏部位和强度,缺点是每个工况都需停机。
  1. 空蚀破坏量的面积测量:在损坏面周围划出边界面,用透明纸印下,以求积仪或方格纸计算面积,测量误差 $< 10\%$(变色区不计入)。
  2. 空蚀破坏量的深度测量:以未被损坏的金属面为基准面,用样板支持在未损坏表面,深度尺或测针测量最深点到样板的距离,误差 $\le$ 最大深度的 $10\%$ 或 1 mm。
  3. 空蚀破坏量的失重量测量——直接测量法:用石蜡、橡皮泥、面粉等塑性物质涂抹恢复原始形状,取样测体积换算金属失重量,误差 $\le 15\%$。
  4. 空蚀破坏量的失重量测量——近似计算法:分块量出面积和最大深度,按 $V = \Sigma(\frac{1}{2} \cdot h_{i\max} \cdot A_i)$ 计算金属体积,再乘密度得质量。
  5. 空蚀损坏评定标准:空蚀保证值由最大深度 $S$、剥落体积 $V$ 或质量损失 $M$ 限定。单个叶片空蚀量不超过转轮/叶轮保证值的 $Y$ 倍(轴流式 $Y=0.4$,混流式/离心式 $Y=0.3$)。中心/斜流式固定部件保证值与转轮一致,离心式/混流式固定部件体积保证值为转轮的一半、深度保证值与转轮相等。保证值按 $C_A = C_R \times (t_A / t_R)$ 换算。
  6. 磨损量的测量:外观检查——对磨损部位观察、照相、录像,测量面积和深度,比较两次大修期间厚度减薄程度。电镜法——用扫描电子显微镜观测,蜂窝是空蚀破坏(晶粒晶界破碎剥落,组织疏松),鱼鳞坑是泥沙磨损(高硬度沙粒磨削,坑内光滑有方向性磨削痕)。磨损部位面积、深度及磨损量计算参照空蚀损坏量方法。
  7. 磨损量的评定——常用经验公式(目前尚无统一标准):

(1) 常用公式:

$$\delta = \frac{1}{\varepsilon K}\beta\rho W^{m}T$$

式中:

  • $\delta$ —— 泥沙磨损平均深度(mm)
  • $\varepsilon$ —— 材料表面耐磨系数
  • $K$ —— 材料表面型线和光洁度影响系数
  • $\beta$ —— 泥沙磨损能力系数(与级配、形状、硬度有关,由试验确定)
  • $\rho$ —— 过机平均含沙量($\mathrm{kg/m^3}$)
  • $W$ —— 水流相对速度(m/s)
  • $T$ —— 运行时间(h)
  • $m$ —— 磨损速度指数(平顺磨损 $m=2\sim 2.3$,冲击磨损 $m=2.3\sim 3.0$)

(2) 佩拉也夫公式:

$$J = \frac{A\rho v^{3}T}{\varepsilon}$$

式中:

  • $J$ —— 以深度表示的磨损程度
  • $A$ —— 系数(由试验确定)
  • $\rho$ —— 某一粒径硬矿物成分颗粒含沙浓度
  • $v$ —— 相对流速(m/s)
  • $T$ —— 运行时间(h)
  • $\varepsilon$ —— 材料相对抗磨系数

(3) 伊尔盖斯公式(平面水沙射流磨损):

$$\Delta = K C^{0.7} v^{2.3\sim 3.0} \sqrt{R}\ T / \sin\alpha$$

式中:

  • $\Delta$ —— 磨损失重量($\mathrm{kg/m^2}$)
  • $C$ —— 泥沙含量($\mathrm{kg/m^3}$)
  • $v$ —— 冲刷速度(m/s)
  • $R$ —— 材料硬度
  • $T$ —— 时间(s)
  • $\alpha$ —— 冲击角(含沙水流与试件间夹角,冲击角 $<30^{\circ}$ 时磨损迅速减小)
  • $K$ —— 常数(与沙粒性质和材料有关)

磨蚀量测量参照空蚀损坏量方法。

✏️ 章节练习(共 75 题)

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560. 单选
当水流在流道中流过时,如某一部位的局部压力降低到接近于水的汽化压力,则气核成长为汽泡,汽泡溃灭的瞬间,汽泡中心点压力高达( )个大气压。
空蚀发生时,汽泡在高压区溃灭的瞬间会产生极高的局部压力,资料显示汽泡中心点压力高达1500个大气压,从而对固体表面产生持续的微观水击作用。
561. 单选
根据相关标准规定,反击式水轮机的空蚀评定主要依据的标准编号为( )。
《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定 第1部分:反击式水轮机的空蚀评定》的标准编号为GB/T 15469.1—2008。GB/T 29403—2012针对泥沙磨损,DL/T 444—2020针对磨蚀评估,GB/T 19184—2003针对水斗式水轮机。
562. 单选
关于水轮机空蚀及泥沙磨损破坏机制的研究,由于模型试验无法完全模拟原型机工作条件,因此对原型机的观测尤为重要,其主要目的不包括( )。
原型机观测的目的是补充模型试验的不足,用于找出破坏原因、改进设计、测定工况汽蚀强度、选择材料及研究破坏规律。模型试验仍是重要手段,原型观测无法也无需完全替代模型试验,而是为了提供更贴近实际运行条件的数据。
563. 单选
在空蚀过程中,汽泡溃灭瞬间汽泡中心点压力可高达( )个大气压。
相关资料显示,在汽泡溃灭的瞬间,汽泡中心点压力高达1500个大气压。若溃灭发生在固体表面,会对固体表面产生高频率微观水击作用,导致材料疲劳损坏。
564. 单选
当水轮机工作水流中含有坚硬泥沙颗粒时,沙粒撞击和磨削过流表面,使材料因疲劳和机械破坏而损坏的过程称为( )。
水轮机过流表面受泥沙作用所产生的损坏称为泥沙磨损。空蚀是由汽泡溃灭引起的破坏,磨蚀是空化空蚀与泥沙磨损联合作用造成的损伤,气蚀通常与空蚀含义相近。
565. 单选
水力机械磨蚀检测依据的标准是( )。
磨蚀检测依据标准为《反击式水轮机磨蚀评估导则》(DL/T 444—2020)。选项A是泥沙磨损检测标准(GB/T 29403—2012),选项B和D是空蚀检测标准。
566. 判断
水轮机过流表面受含棱角坚硬泥沙颗粒撞击和磨削,使其材料因疲劳和机械破坏而损坏的过程称为磨损。( )
题干描述的是泥沙磨损的定义。空蚀损坏是由水流局部压力降低导致汽泡溃灭产生的微观水击作用引起的,而磨损特指泥沙颗粒撞击和磨削造成的机械破坏。
567. 判断
反击式水轮机泥沙磨损的检测与评估主要依据《反击式水轮机磨蚀评估导则》(DL/T 444—2020)。( )
《反击式水轮机泥沙磨损技术导则》(GB/T 29403—2012)是泥沙磨损检测的依据;而《反击式水轮机磨蚀评估导则》(DL/T 444—2020)是针对空化空蚀与泥沙磨损联合作用(即磨蚀)的评估导则,两者适用对象不同。
568. 判断
空蚀和磨损会使水轮机通流部件表面变得粗糙,破坏水流绕流条件,导致效率和出力降低。( )
空蚀和磨损使水轮机的通流部件表面变得粗糙,破坏了水流对表面原有的绕流条件,使效率和出力降低,并缩短检修周期,严重时需更换通流部件。
569. 判断
水力机械磨蚀是空化空蚀与泥沙磨损联合作用造成的材料损伤,两者相互作用比单独作用对水力机械产生的影响更大。( )
水力机械磨蚀是指空化空蚀与泥沙磨损联合作用造成的材料损伤,两者的相互作用远比两者单独作用对水力机械产生的影响大。空蚀使表面失去韧性更易被泥沙冲击,磨损造成的划痕又使压差变化更易发生空蚀。
570. 多选
水力机械磨蚀是空化空蚀与泥沙磨损联合作用造成的材料损伤现象,两者的相互作用会导致( )。
空蚀与泥沙磨损存在显著的协同破坏效应。空蚀使表面出现海绵状或蜂窝状孔洞,丧失韧性;泥沙磨损产生布纹状或鱼鳞状划痕,改变压力分布从而诱发更多空蚀;两者联合作用会加速材料破坏,大幅缩短设备使用寿命。
571. 多选
空蚀和磨损对水力机组运行的危害性主要体现在( )。
空蚀与磨损会使过流表面粗糙化,破坏水流绕流条件,直接导致水轮机效率与出力下降;同时加速部件损坏,缩短检修周期;还会引发强烈噪声,破坏水力平衡,进而加剧机组振动和水压脉动,严重影响运行稳定性。
572. 多选
开展水轮机原型机空蚀和磨损观测的重要意义包括( )。
原型观测可帮助找出破坏主因、指导材料选型、测定不同工况汽蚀强度以避开严重汽蚀区,并研究破坏规律为减损提供依据。由于原型与模型存在客观物理尺度差异,观测目的并非为了确定完全一致的相似准则,而是弥补模型试验的局限性。
573. 多选
空蚀检测主要依据的标准包括( )。
空蚀检测主要依据标准包括:GB/T 15469.1—2008《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定 第1部分:反击式水轮机的空蚀评定》、GB/T 15469.2—2007《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定 第2部分:蓄能泵和水泵水轮机的空蚀评定》、GB/T 19184—2003《水斗式水轮机空蚀评定》和GB/T 22140—2018《小型水轮机现场验收试验规程》。
574. 单选
空蚀空泡溃灭产生的宽频声振动中,较小直径的汽泡溃灭时产生的声振动频率较( )。
空蚀空泡溃灭产生的声波频谱与空泡直径密切相关。较小直径的汽泡溃灭时会产生高频率的声振动,而直径较大的汽泡溃灭时则产生低频率的声振动。因此较小汽泡对应较高频率。
575. 单选
采用噪声法测量水轮机空蚀时,在无风罩情况下,传声器与被测声源的距离一般应保持在( )。
噪声法测试规范中明确规定,为保证测量准确性并保护传声器,在无风罩情况下传声器与被测声源的标准距离应控制在3~5 cm范围内。若装设风罩则距离应尽可能近且不碰触风罩。
576. 单选
加速度法测量水轮机空蚀振动时,为适应空蚀振动以高频分量为主的特点,宜选择工作频率范围为( )的加速度计。
空蚀空泡溃灭瞬间会产生极大的高频冲击力,其振动频率范围较宽且高频分量占主导。因此加速度计的工作频率应覆盖100~10000 Hz,同时最大测量值不小于100g,才能准确捕捉并反映空蚀发生与发展过程中的加速度特征。
577. 单选
易损涂层法中,放射性砷涂层所用同位素的半衰期较短,仅为( ),可确保数天后放射性危害自然消失。
放射性砷涂层法利用同位素衰变特性判断空蚀程度,所选用的放射性同位素砷半衰期为26.8小时。该特性使得试验结束后几天内放射性物质即可衰减至无害水平,保障了现场操作的安全性与环保性。
578. 单选
在水轮机空蚀测量中,通过水流中汽泡量增加导致导电性能下降的原理,利用极间电阻变化来观测空蚀发展情况的方法是( )。
电阻法的基本原理是基于空蚀发展时水中析出大量汽泡,导致水流导电率下降、电阻值增大。通过测量水流电阻的变化即可间接反映水中空泡的饱和程度与空蚀的相对发展强度。电声法依赖声波信号,加速度法依赖振动冲击,易损镀层法依赖物理剥蚀,原理均不相同。
579. 单选
声学法测定空蚀特性,按原理可分为噪声法和( )。
声学法测定空蚀特性,可分为噪声法和超声波法两种。噪声法测量可闻声波,超声波法测量高频声波。目前这两种方法都只能提供定性的结果。
580. 单选
采用电阻法测量水轮机空蚀时,为消除水质、水温等因素对水流电阻值的影响,测量电桥中装设了一对电极安装于( )。
电阻法测量空蚀时,采用电桥电路,其中一对电极装在空蚀区,另一对电极安装在水轮机在任何工况下都不发生空蚀的水流中。将这两对电极组成电桥二臂,可以消除水质、水温等其他因素对水流电阻值的影响,以提高测试精度。
581. 单选
加速度法测量水轮机空蚀时,加速度计应尽量靠近( )。
为了比较准确地测出水轮机转轮的空蚀情况,加速度计应放在尾水管壁上,并尽量靠近转轮。这样可以有效感知空泡溃灭产生的高频冲击加速度。
582. 单选
易损镀层法中的放射性砷涂层,其放射性同位素砷的半衰期为( )。
放射性砷涂层法选用放射性同位素砷,其半衰期只有26.8 h,几天后任何放射性危害都会消失,便于试验后的安全处理。
583. 判断
用声学法测定空蚀特性可分为噪声法和超声波法,目前这两种方法均能提供定量的精确结果。( )
声学法测定空蚀特性确实分为噪声法和超声波法,但受水流条件、机械振动及电磁干扰等多种复杂因素影响,目前这两种方法在实际应用中仅能提供空蚀发展情况的定性结果,无法直接给出定量数据。
584. 判断
电阻法测量空蚀时,电极材料通常采用不锈钢,且电极支持管必须在全长度上与水绝缘,仅让不锈钢电极头裸露在水中。( )
为保证测量可靠性,电阻法电极需采用耐腐蚀的不锈钢材料以防氧化导致自身电阻增大。同时电极支持管必须全长度绝缘,仅暴露电极头,以确保极间电阻的变化仅由水流中汽泡含量引起,避免管壁导电造成测量误差。
585. 判断
易损镀层法通过肉眼即可直接观察和统计空蚀破坏的部位与强度,是其他仪表间接测量方法难以比拟的直观手段。( )
易损涂层法与软金属覆盖层法属于直观观测手段,能够在较短运行时间后直接暴露空蚀破坏的具体位置与剥落程度,提供明确的破坏形态与强度统计,克服了电声法、电阻法等仪表测量仅提供相对强度或定性结果的局限性。
586. 判断
采用噪声法测量水轮机空蚀时,为避开本机组及相邻机组的电磁振动干扰,测量前无需测量本底噪声即可直接读取数据。( )
噪声法极易受到机械振动、电磁振动及引水钢管水流等背景声源的干扰。为保证测量准确性,在正式测试前必须首先测量本底噪声,并在后续数据处理中予以扣除或评估其影响,不可直接忽略。
587. 判断
电声法测量水轮机空蚀时,测点应尽量靠近声源,并远离其他噪声的干扰。( )
噪声法测量要求测点应尽量靠近声源,同时要远离其他噪声的干扰,并应先测量本底噪声以评估背景噪声的影响。
588. 判断
采用电阻法测量空蚀时,随着水中汽泡饱和程度的提高,水流的电阻值减小。( )
试验表明,当水压下降、空蚀发展时,水中汽泡量增加,其导电率下降,因此水流电阻随着水流中汽泡饱和程度的提高而增大,并非减小。
589. 判断
易损软金属覆盖层法能够直接观察空蚀破坏部位和强度,且每改变一次工况无需停机。( )
易损软金属覆盖层法能比较准确和直接地观察和统计出空蚀破坏的部位和强度,这是其优点。但文中指出,每做一个工况需停机进行检查,这对某些电站是难以实现的。因此,改变工况后仍需停机。
590. 多选
采用电阻法测量空蚀时,常采用电桥电路并将两对电极分别安装在空蚀区与非空蚀区,该设计的主要作用包括( )。
电阻法利用电桥电路进行测量,其中一对电极置于空蚀区,另一对置于任何工况下均不发生空蚀的水流中作为参考臂。这种差动设计能够有效抵消水质和水温等环境因素变化引起的共模电阻变化,从而显著提高测试精度。该方法测量的是电阻变化而非直接测定冲击强度。
591. 多选
采用加速度法对水轮机转轮空蚀情况进行在线监测时,正确的操作要求包括( )。
加速度法监测时传感器应布置在尾水管壁等靠近转轮的位置以获取有效信号。底座需用502胶水等方法牢固固定。测试时每个测点观测1分钟,直接读取最大的加速度峰峰值作为判断空蚀严重程度的依据,而非观测10分钟取平均值。
592. 多选
关于易损镀层法在水轮机空蚀试验中的应用,下列说法正确的有( )。
油漆法涂层厚度通常在0.04~0.05 mm,破坏程度以面积比值判定。放射性砷涂层可通过检测水流中剥落的放射性量或表面剩余量来评估空蚀。但易损软金属覆盖层法在每次测试完一个工况后必须停机进行检查与数据读取,无法实现不停机连续监测。
593. 多选
下列空化测量方法中,只能提供定性结果的有( )。
声学法(包括噪声法和超声波法)目前只能提供定性的结果。电阻法也只能测出空蚀的相对强度,主要是测量水中所形成的空蚀空泡数量,并非空蚀的破坏程度,因此也为定性结果。加速度法可以测出加速度数值,能较准确地反映空蚀的严重程度,并可实现在线诊断,可提供定量信息。
594. 多选
电阻法测量空蚀时,其可靠性和灵敏度主要取决于( )。
文中明确指出,电阻法测定空蚀的可靠性和灵敏度很大程度上取决于电极参数及其安装的位置。电极材料虽然要求采用不锈钢以防氧化,但并不属于可靠性和灵敏度的主要决定因素。
595. 单选
在空蚀损坏面的面积测量中,使用透明纸印下边界后计算面积,其测量误差应小于( )。
空蚀损坏面积测量要求在涂料未干前用透明纸印下,使用求积仪或方格纸计算面积时,规范明确要求测量误差应小于10%。因空蚀引起变色区的面积不纳入统计范围。
596. 单选
测量空蚀损坏深度时,测量深度的基准面应该是( )。
深度测量必须注意基准面应为叶片表面上未被损坏的金属面,即从母材原始表面量起。同时需结合叶片原来的型线进行测量,以保证数据的准确性。
597. 单选
采用近似计算法计算空蚀损坏金属体积时,若某分块的最大空蚀深度为h_imax,面积为A_i,则该分块体积V_i的计算公式为( )。
近似计算法将空蚀损坏部分按损失程度分块,各分块体积近似计算公式为V_i = 1/2 h_imax A_i,总体积为各分块之和。测量前需铲除海绵状物露出新金属,计算质量时需乘以母材密度。
598. 单选
对于离心式蓄能泵和混流式水泵水轮机,单个叶片的空蚀量体积或质量损失不应超出整个转轮空蚀保证值的( )倍。
空蚀保证标准中规定了单叶片空蚀量限制系数Y。离心式蓄能泵和混流式水泵水轮机的Y值为0.3,轴流式蓄能泵和水泵水轮机的Y值为0.4,斜流式水泵水轮机亦取0.3。
599. 单选
在空蚀损坏面积测量中,用求积仪或方格纸计算面积,测量误差应小于( )。
根据《水轮机、蓄能泵和水泵水轮机空蚀评定》相关标准,空蚀面积测量时,应在损坏面周围划出边界面,用透明纸印下,再用求积仪或方格纸计算面积,测量误差应小于10%。因空蚀引起变色区的面积不统计在内。
600. 单选
测量空蚀深度时,测量误差要求不超过最大深度的10%或( )。
测量空蚀深度时,基准面应为叶片表面上未被损坏的金属面,从母材原始表面量起,同时要考虑叶片原来的型线,用样板支持测量。测量误差要求不超过最大深度的10%或1mm。
601. 单选
采用直接测量法测量空蚀失重量时,用塑性物质恢复叶片损坏前形状,再换算成金属失重量,测量误差不得超过( )。
直接测量法是将塑性物质(如石蜡、橡皮泥、面粉)涂抹在转轮空蚀损坏部位,恢复损坏以前形状,取下后测量其体积,再换算成金属的失重量。当损坏面位于三度曲面时,需用叶片样板检验。该方法的测量误差不得超过15%。
602. 单选
在空蚀损坏量的近似计算法中,每个空蚀破坏区内的金属体积按公式 V_i = ( )× h_imax × A_i 计算。
近似计算法将空蚀损坏部分分成若干块,分别量出每块的面积和最大空蚀深度,然后按 V = ∑(1/2)h_imax A_i 近似计算空蚀损坏的金属体积,即每个分块的体积为最大深度与面积乘积的一半。
603. 单选
对于轴流式蓄能泵和水泵水轮机,在转轮/叶轮空蚀保证中,一个叶片的空蚀量体积或质量损失不应超出整个转轮/叶轮空蚀保证值的( )倍。
对于整个转轮/叶轮的保证,一个叶片的空蚀量不应超出整个转轮/叶轮空蚀保证体积或质量的Y倍。标准规定:轴流式蓄能泵和水泵水轮机Y=0.4;离心式蓄能泵和混流式水泵水轮机Y=0.3;斜流式水泵水轮机也可取Y=0.3。
604. 单选
对于离心式蓄能泵和混流式水泵水轮机的固定部件,其空蚀量体积或质量保证值为转轮/叶轮空蚀保证值的( )。
空蚀损坏评定标准规定:对于离心式蓄能泵和混流式水泵水轮机的固定部件,空蚀量体积或质量M为转轮/叶轮空蚀保证值的一半,而空蚀深度S与转轮/叶轮空蚀保证值相等。对于轴流式和斜流式水力机械的固定部件,空蚀深度和体积或质量的保证值与转轮/叶轮一致。
605. 单选
空蚀检查时的空蚀量保证值 C_A 按 C_A = C_R × t_A / t_R 换算,其中 t_A 代表( )。
公式 C_A = C_R × t_A / t_R 中,C_R 为基准运行时间 t_R 内的空蚀量保证值,t_A 为实际运行时间,C_A 为实际运行时间对应的空蚀量保证值。如果在规定的运行范围和时间内运行后,测量出的空蚀量换算值不超过 C_A,则认为空蚀保证满足要求。
606. 判断
空蚀损坏面面积测量时,应将因空蚀引起变色区的面积一并计入统计范围。( )
空蚀面积测量明确规定,仅统计实际发生金属剥落损坏的区域,对由于空蚀而引起变色区的面积不统计在内,因此该说法错误。
607. 判断
采用直接测量法测定失重量时,当损坏面位于三度曲面时,其表面形状应用叶片样板或其他适当工具检验,测量误差不得超过15%。( )
直接测量法使用塑性物质填充空蚀部位以恢复原始形状。对于三度曲面,规范明确要求应用叶片样板或其他适当工具检验表面形状,且测量误差不得超过15%,该描述准确无误。
608. 判断
测量空蚀深度时,可将样板支持在未受损坏的叶片表面,测量空蚀最深点到样板的距离,且需考虑到叶片原来的型线。( )
深度测量需以未损坏金属面为基准,并考虑叶片原始型线。实际操作中常将样板支撑在未损坏表面,用深度尺或测针测量最深点到样板的距离,该方法符合规范要求。
609. 判断
空蚀面积测量时,因空蚀引起变色区的面积应一并统计在损坏面积内。( )
在空蚀面积测量中,对由于空蚀而引起变色区的面积不统计在内。统计的仅为实际金属剥落损坏的面积。因此该说法错误。
610. 判断
测量空蚀深度时,基准面应选择叶片表面上未被损坏的金属面,从母材原始表面量起。( )
准确测量空蚀深度需注意两点:一是基准面应为未被损坏的金属面,从母材原始表面量起;二是要考虑到叶片原来的型线,用样板支持在未受损坏的叶片表面进行测量。
611. 判断
空蚀保证值可以由最大深度 S、剥落体积 V 或质量损失 M 来限定。( )
空蚀损坏评定标准明确,空蚀保证值可以由最大深度 S、剥落体积 V 或质量损失 M 来限定,分别针对深度损失、体积损失和质量损失提出保证要求。
612. 多选
关于空蚀损坏部位的测量要求,下列说法正确的有( )。
面积测量明确规定因空蚀引起变色区的面积不统计在内,故A错误。深度测量误差要求不超过最大深度的10%或1mm,B正确。直接测量法对三度曲面要求测量误差不得超过15%,C正确。大型机叶片面积大时可用曲线尺或钢卷尺两端靠在未损坏叶片上分区测量,D正确。
613. 多选
关于水力机械固定部件的空蚀保证值与转轮保证值的关系,符合标准规定的有( )。
轴流式和斜流式蓄能泵/水泵水轮机的固定部件,空蚀深度S和体积V或质量M的值与转轮保证值一致,故A、D正确。离心式和混流式水泵水轮机的固定部件,空蚀量体积V或质量M为转轮保证值的一半,但空蚀深度S与转轮保证值相等,故C正确,B错误。
614. 多选
在空蚀保证值时间换算公式中,各物理量定义正确的有( )。
时间换算公式中,C_A为空蚀检查时的空蚀量保证值,C_R为基准运行时间内空蚀量保证值,t_A为实际运行时间,t_R为基准运行时间。因此B、C选项定义准确。
615. 多选
空蚀保证涉及的主要内容有( )。
空蚀保证涉及的主要内容包含四个方面:转轮/叶轮材料的体积损失 V 或质量损失 M,转轮/叶轮材料的深度损失 S,固定部件材料的体积损失 V 或质量损失 M,以及固定部件材料的深度损失 S。空蚀保证值可由最大深度 S、剥落体积 V 或质量损失 M 来限定。
616. 单选
泥沙磨损强度J与过机含沙量ρ的关系公式为J=Kρ^m,其中指数m的取值范围为( )。
磨损强度与含沙量的关系公式为J=Kρ^m,其中指数m的取值范围为0.6~1.0,表明磨损与含沙量的0.6~1次方呈正比例关系。
617. 单选
在泥沙磨损分析中,一般认为粒径小于( )mm的泥沙对水轮机过流部件的磨损作用较为轻微。
泥沙磨损随颗粒粒径增大而加剧,当粒径小于0.05mm时,泥沙产生的磨损较为轻微。
618. 单选
河流泥沙颗粒形状对磨损程度影响显著,其中棱角形泥沙的磨损系数为( )。
泥沙颗粒形状与磨损的关系为:尖角形磨损系数为3,棱角形磨损系数为2,圆形磨损系数为1。
619. 单选
采用扫描电子显微镜观测水轮机过流表面破坏形态时,由高速含沙水流中高硬度泥沙颗粒磨削导致的大面积金属磨耗形态称为( )。
电镜观察表明,蜂窝破坏是气穴溃灭微射流冲击导致的疲劳剥落;鱼鳞坑破坏是高速含沙水流中硬颗粒对金属表面磨削导致的大面积金属磨耗与厚度减薄。
620. 单选
根据伊尔盖斯平面水沙射流磨损推荐公式,当含沙水流与试件间的冲击角α小于( )时,磨损量将迅速减小。
伊尔盖斯公式指出,当冲击角小于30°时,磨损量将迅速减小。此时水轮机过流表面磨损通常全面而缓慢进行,表面光滑且厚度均匀变薄。
621. 单选
单位体积水中所含泥沙质量的表示称为( )。
从定义可知,单位体积水中的泥沙质量称为含沙量,其单位为kg/m³。含沙浓度是以泥沙体积百分比表示的。
622. 单选
磨损强度与含沙量的关系式为J=Kρ^m,其中指数m的取值范围是( )。
根据资料,磨损强度与含沙量关系中的指数m取0.6~1,磨损与含沙量的0.6~1次方呈正比例关系。
623. 单选
泥沙颗粒的等容粒径d等于( )。
等容粒径公式为d = ∛(6V/π),其中V为泥沙颗粒体积,等容粒径等于其体积相同的圆球直径。
624. 判断
由于泥沙颗粒之间存在空隙,总体积不便测量,因此工程上常用单位体积水中的泥沙质量来表示含沙量,单位为kg/m³。( )
含沙浓度可用体积百分比表示,但因沙粒间存在空隙且总体积不便测量,工程上更常用单位体积水中的泥沙质量来表示含沙量,其标准单位为kg/m³。
625. 判断
泥沙的等容粒径是指与不规则泥沙颗粒具有相同表面积的圆球直径。( )
等容粒径是指与任意形状泥沙颗粒体积相同的圆球直径,计算公式为d=³√(6V/π),该定义基于体积等效而非表面积等效。
626. 判断
河沙中的石英砂最大硬度(HV=1350)低于硬化13Cr钢的硬度(HV=847),因此石英砂对水轮机金属表面的磨损能力较弱。( )
石英砂的最大硬度HV为1350,而硬化的13Cr钢硬度HV为847。泥沙颗粒硬度高于水轮机材料硬度时会产生强烈冲撞磨损,因此石英砂具有显著的磨蚀破坏能力。
627. 判断
苏联佩拉也夫公式表明,水轮机磨损程度与相对流速的三次方成正比。( )
苏联佩拉也夫公式为J=Aρv³T/ε,其中v代表相对流速且指数为3,明确表明在其他运行条件不变时,水轮机磨损程度与相对流速的三次方呈正比关系。
628. 判断
水轮机磨损检测目前已有统一的国家标准和方法。( )
资料明确说明“磨损检测目前尚无统一的标准和方法”,因此该说法错误。
629. 判断
磨蚀部位的面积、深度测量及磨蚀量计算方法可参照空蚀损坏量的测量和计算方法。( )
资料最后一句指出,磨蚀部位的面积、深度的测量以及磨蚀量的计算方法可参照空蚀损坏量的测量和计算方法,因此说法正确。
630. 多选
水轮机泥沙磨损程度与泥沙的基本特性密切相关,下列属于影响磨损关键特性的有( )。
水轮机泥沙磨损程度与泥沙的基本特性密切相关,主要包括颗粒成分、粒径级配、颗粒硬度及形状等。这些因素共同决定了泥沙对过流部件的冲撞和磨削能力。
631. 多选
水轮机泥沙磨损的外观检查中,典型的发展特征与破坏形态包括( )。
泥沙磨损外观特征为初期出现成片沿水流方向的划痕,发展时表面呈波纹状或沟槽状并连成鱼鳞状凹坑,磨损后表面密实呈现金属光泽,强烈发展时会导致零件穿孔且出水边呈锯齿形沟槽。
632. 多选
泥沙磨损平均深度常用计算公式δ=1/(εK)βρW^mT中,影响磨损深度的主要参数包括( )。
常用公式δ=1/(εK)βρW^mT中,ε为材料耐磨系数,β为泥沙磨损能力系数,ρ为过机平均含沙量,W为水流相对速度,T为运行时间。所有参数均直接决定磨损深度计算结果。
633. 多选
在常用泥沙磨损深度计算公式δ = (1/(εK)) β ρ W^m T中,影响磨损深度的因素包括( )。
公式中ε为材料耐磨系数,β为泥沙磨损能力系数,ρ为过机平均含沙量,W为水流相对速度,T为运行时间,这些因素共同决定磨损深度。
634. 多选
泥沙颗粒形状与磨损系数的关系中,正确的对应关系有( )。
资料指出:尖角形的磨损系数为3,棱角形的为2,圆形的为1。圆形磨损系数不是2。
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