Арматура распределительная: Виды арматуры — рабочая монтажная распределительная и поперечная арматура

рабочая распределительная монтажная арматура хомуты

Как указывалось ранее, в качестве арматуры употребляют главным образом круглую сталь и сталь периодического профиля в виде отдельных прутков диаметром до 40 мм, а также сваренную или связанную в арматурные каркасы.

Для элементов массивных железобетонных гидротехнических сооружений, например шлюзов, имеющих большие размеры сечений, целесообразно применять стержни крупных диаметров до 90—120 мм. Кроме круглой стали, в качестве арматуры применяют сталь и других профилей.

По назначению в бетоне арматуру разделяют на рабочую, распределительную, монтажную и хомуты.

Рабочая арматура воспринимает на себя главным образом растягивающие усилия, возникающие в железобетонных конструкциях от собственного веса и внешних нагрузок.

Распределительная арматура служит для равномерного распределения нагрузок между рабочими стержнями и для обеспечения совместной работы всех стержней арматуры.

Распределительная арматура соединяется с рабочей сваркой или проволочной скруткой, в результате чего образуется сетка или каркас.

Хомуты служат для предохранения от появления косых трещин в балке около опор и для связывания арматуры в каркас.

Монтажная арматура никаких усилий не воспринимает и служит как для сборки каркаса, так и для обеспечения во время бетонирования точного положения рабочей арматуры и хомутов. При бетонировании монтажная арматура иногда вынимается.

Для лучшего закрепления арматуры в бетоне концы арматурных стержней, работающих на растяжение, делают загнутыми в виде крюков (рис. 42).

Арматура периодического профиля (см. главу VI), благодаря надежной анкеровке и повышенному сцеплению с бетоном, позволяет отказаться от крюков, что способствует экономии металла.

Для совместной работы арматуры с бетоном необходимо, помимо устройства крюков, оставлять вокруг каждого стержня слой бетона; для этого расстояние в свету между отдельными рядами арматурных стержней делается не меньше 25 мм, как показано на рис. 43. На этом же рисунке показан так называемый защитный слой бетона (между арматурными стержнями и поверхностью конструкции), предохраняющий арматуру от воздействия огня при пожаре и от ржавления.

При диаметре продольной арматуры более 35 мм рекомендуется толщина защитного слоя не менее 30 мм, а при применении фасонных прокатных профилей — 50 мм.

Хомуты и поперечные стержни должны отстоять от поверхности бетона не меньше чем на 15 мм. В железобетонных трубах расстояние от стержня продольной арматуры до внутренней поверхности трубы должно быть не меньше, чем до наружной.

В сборных железобетонных конструкциях заводского изготовления из тяжелого бетона марки не менее 200 толщина защитного слоя может быть уменьшена на 5 мм, но в любом случае должна быть не меньше 10 мм для плит и 20 мм для балок и колонн.

Классификация арматуры и технические требования к сталям

Классификация арматуры и технические требования к сталям

Классификация арматуры. Арматура железобетонных конструкций воспринимает в основном растягивающие усилия. Это дает возможность, применяя ее совместно с бетоном, изготовлять железобетонные конструкции разнообразного назначения. Из железобетона выполняют конструктивные элементы зданий и сооружений, работающие не только на сжатие, например колонны, но и на изгиб и растяжение — плиты, балки, фермы для перекрытия больших пролетов. Стальную арматуру классифицируют по назначению, способу изготовления и последующего упрочнения, форме поверхности и способу применения.

По назначению различают арматуру рабочую и монтажную. Рабочая арматура воспринимает усилия, возникающие под действием нагрузок на конструкцию. Количество арматуры рассчитывают в соответствии с этими нагрузками. В зависимости от ориентации в железобетонной конструкции рабочая арматура может быть продольной или поперечной.

Продольная рабочая арматура воспринимает усилия растяжения или сжатия, действующие по продольной оси элемента. Например, в изображенной на рис. 15 балке, опирающейся по концам, продольная рабочая арматура выполнена из стержней, которые сопротивляются растягивающим усилиям в нижней зоне конструкции. Для восприятия усилий, действующих при изгибе под углом 45° к продольной оси балки, стержни отгибают.

Рис. 15. Армирование балки:
1 — распределительная арматура, 2, 3. 5 — продольные рабочие арматурные стержни, 4 — поперечная арматура (хомуты), 6 — монтажные петли

Поперечная арматура воспринимает усилия, действующие поперек оси балки. Такую арматуру выполняют в виде хомутов либо расположенных поперечно отрезков стержней в сварных каркасах и сетках.

Монтажную арматуру устанавливают в зависимости от конструктивных и технологических требований. Ее подразделяют на распределительную и конструктивную. Распределительная арматура позволяет закреплять рабочую арматуру в проектном положении. В этом важное технологическое значение распределительной арматуры. Кроме того, она служит для более равномерного распределения усилий между отдельными стержнями рабочей арматуры. Стерэкни рабочей и распределительной арматуры сваривают либо связывают в единый пространственный каркас или плоские сетки.

Конструктивная арматура служит для восприятия таких усилий, на которые конструкцию не рассчитывают. В частности, сюда относятся усилия от усадки бетона, температурных изменений. Конструктивную арматуру обязательно устанавливают в местах резкого изменения сечения конструкций, где происходит концентрация напряжений. Конструкции, подвергающиеся действию динамических нагрузок, например подкрановые балки и консоли колонн, на которые они опираются, также нуждаются в конструктивной арматуре.

По способу изготовления стальную арматуру железобетонных конструкций подразделяют на горячекатаную стержневую и холоднотянутую проволочную.

Стержневую арматуру поставляют в прутках диаметром не менее 12 мм и длиной до 13 м, проволочную диаметром З…8мм — в мотках или бунтах массой до 1300 кг.

По способу последующего упрочнения горячекатаная арматура может быть термически упрочненной, т. е. подвергнутой термической обработке, или упрочненной в холодном состоянии — вытяжкой, волочением.

По форме поверхности различают арматуру периодического профиля и гладкую. Стержни арматуры периодического профиля снабжены выступами, благодаря которым улучшается сцепление ее с бетоном. На поверхности проволочной арматуры для этой цели создают рифы (вмятины). Гладкую арматуру выпускают в виде горячекатаных стержней диаметром 6…40 мм или проволоки диаметром 3…8 мм. Чтобы исключить проскальзывание гладкой арматуры в бетоне, ее заанкери-вают.

По способу применения при армировании железобетонных конструкций различают напрягаемую арматуру, подвергаемую предварительному натяжению, и ненапрягаемую.

В некоторых случаях используют так называемую жесткую арматуру в отличие от обычно применяемых гибких стержней и проволоки. Жесткую арматуру выполняют из сортового проката — швеллеров, двутавров, равнобоких и неравнобоких уголков. До отвердевания бетона такая арматура работает как металлическая конструкция на нагрузку от собственного веса, веса прикрепляемой к ней опалубки и свежеуложенной бетонной смеси.

Рис. 16. Сцепление арматуры с бетоном:
1 — бетон, 2—гладкая арматура, 3 — арматура периодического профиля

Технические требования к арматурной стали. К ним относятся требования по прочности, пластичности, свариваемости, хладноломкости.

Прочность определяют путем испытания образцов стали на растяжение. Основной характеристикой прочности малоуглеродистых арматурных сталей служит предел текучести.

Прочность горячекатаной стержневой арматурной стали существенно — в несколько раз — повышают термическим или термомеханическим упрочнением, проволочной — холодным деформированием. Термическое упрочнение состоит из закалки и частичного отпуска стали. Закалку осуществляют нагревом стержней до температуры 800…900 °С и быстрым охлаждением, отпуск — нагревом до температуры 300…400 °С и постепенным охлаждением. Термомеханическое упрочнение производят путем нагрева, пластического деформирования и последующей термообработки арматуры. Это повышает прочность стержневой арматуры до 1800 МПа.

Проволочную арматурную сталь упрочняют холодным деформированием, пропуская ее через несколько последовательно уменьшающихся в диаметре отверстий. Чтобы получить структуру стали, необходимую для такого холодного волочения, проволоку подвергают предварительной термообработке — патентированию. Оно заключается в нагреве проволоки до температуры 870…950 °С, быстром охлаждении до температуры 500 °С, выдержке и охлаждении на воздухе. По такой технологии изготовляют высокопрочную арматурную проволоку.

Прочностные характеристики арматуры нормируют, как правило, по сопротивлению растягивающим усилиям. В некоторых конструкциях арматуру используют как элемент, усиливающий работу бетона на сжатие. В этом случае нормируют сопротивление арматуры сжатию. Его принимают равным расчетному сопротивлению при растяжении, но не более 400 МПа.

Пластические свойства арматурных сталей важны для нормальной работы железобетонных конструкций под нагрузкой, механизации арматурных работ. Снижение пластических свойств стали может стать причиной хрупкого (внезапного) разрыва арматуры в конструкциях, хрупкого излома напрягаемой арматуры в местах резкого перегиба или при закреплении в захватах. Поэтому пластические свойства арматурных сталей обязательно нормируют. Пластичность характеризуют полным относительным удлинением после разрыва образца, %, а также по результатам испытания на загиб в холодном состоянии.

Свариваемость арматурных сталей характеризуется надежным сварным соединением, отсутствием трещин и других пороков металла в швах и прилегающих зонах. Это свойство используют при изготовлении сварных каркасов и сеток, стыковке стержневой арматуры. Горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные арматурные стали свариваются хорошо. Нельзя сваривать стали, упрочненные термически или вытяжкой, так как в результате сварки эффект упрочнения утрачивается: в термически упрочненной стали происходят отпуск и потеря закалки, а в проволоке, упрочненной вытяжкой, — отжиг и потеря наклепа.

Хладноломкость характеризуется склонностью арматурных сталей к хрупкому разрушению при температурах ниже —30 °С. Хладноломкостью обладают горячекатаные стали периодического профиля, изготовленные из полуспокойной мартеновской или конвертерной стали. Менее склонны к хрупкому разрушению при низкой температуре термически упрочненные арматурные стали, а также высокопрочная проволока.

Читать далее:
Теплоизоляционные материалы
Основные свойства строительных материалов
Фиксаторы арматуры
Материалы для смазывания форм
Сборные бетонные и железобетонные конструкции
Арматурные изделия и закладные детали
Проволочная арматура
Стержневая арматура
Обработка давлением
Термическая и химико-термическая обработка стали

Распределительная арматура — Энциклопедия по машиностроению XXL

ВЫБОР РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ АРМАТУРЫ  [c.83]

Распределительная арматура предназначена для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям. На АЭС она используется в основном для управления пневматическими и гидравлическими приводами арматуры. Распределители в системах с дистанционным или автоматическим управлением арматурой имеют электромагнитный привод с одним или двумя электромагнитами. Это позволяет с пульта управлять арматурой и обеспечивать ее блокировку с другими объектами. Ниже приведены некоторые распределители для сжатого воздуха. используемые на АЭС при управлении арматурой с пневмоприводами.  [c.170]

Специфика арматурных работ при изготовлении элементов фундамента определяется обилием диаметров стержней, их густым расположением, большими размерами сечений и различного рода закладными частями. Работы ведутся бригадой арматурщиков, состоящей из 4 чел., при помощи мостового крана грузоподъемностью 20—30 т. Работы начинаются с протяжки i резки арматуры на станке, заготовки хомутов и распределительной арматуры. Ввиду значительной длины некоторых позиций арматуры, которая превышает нормативную отправочную длину по стандарту, приходится рабочую арматуру стыковать на станке МСР-100-9. Заготовленную рабочую арматуру раскладывают на стеллажи и размечают ее положение. Каркасы элементов, кроме рабочих стержней и хомутов, состоят также из распределительной арматуры, устанавливаемой по периметру 312  [c.312]

Рабочая 11 распределительная арматура вычерчивается в одну линию. Толщина линий принимается в зависимости от масштаба чертежа и назначения линий в пределах от 0,2 до 2 мм.  [c.116]

Важно, что нормируемая СНиП П-28-73 толщина защитного слоя измеряется от поверхности бетона до крайней образующей любого арматурного элемента, а не до рабочей арматуры, как назначается по СНиП Н-21-75. Разница весьма существенна и важна, поскольку в случае коррозии распределительной арматуры одновременно возникает опасность локального поражения и рабочей арматуры преимущественно в местах их соприкосновения. Выше приводился пример серьезного коррозионного поражения предварительно-напряженных стержней в ребрах плит покрытия фонарей котельной ГРЭС.  [c.187]

Укажите положение рабочей и распределительной арматуры,  [c.213]

Какие стержни используются как распределительная арматура и какие — как рабочая Покажите их на чертеже.  [c.214]

Сварные арматурные сетки (рис. 45) применяют в сборных и монолитных железобетонных конструкциях. Сетки объединяют рабочую и распределительную арматуру и состоят из отдельных стержней диаметром 3— 9 мм, расположенных в двух взаимно перпендикулярных направлениях и соединенных в местах пересечения контактной точечной сваркой.  [c.202]

Назначение — оси, коленчатые валы, шестерни, штоки, бандажи, детали арматуры, шатуны, звездочки, распределительные валики, головки плунжеров и другие детали, к которым предъявляются требования повышенной прочности.  [c.159]

По способу обеспечения тепловой энергией системы могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми (рис. 12.1). В одноступенчатых схемах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям I при помощи местных или индивидуальных тепловых пунктов 5. В многоступенчатых схемах между источниками теплоты и потребителями размещают центральные 6 тепловые (или контрольно-распределительные) пункты. Эти пункты предназначены для учета и регулирования расхода теплоты, ее распределения по местным системам потребителей и приготовления теплоносителя с требуемыми параметрами. Они оборудуются подогревателями, насосами, арматурой, контрольно-измерительными приборами. Кроме того, на таких пунктах иногда осуществляются очистка и перекачка конденсата. Предпочтение отдают схемам с центральными тепловыми пунктами 1, обслуживающими группы зданий 5 (рис. 12.2).  [c.382]

В табл. 2.24 приведены основные технические данные распределительных клапанов с электромагнитным приводом из числа применяемых на АЭС для управления пневмоприводами арматуры.  [c.84]

Гидравлическая система ядерной энергетической установки состоит из трубопроводов, коллекторов, каналов активной зоны и предназначена для прокачки теплоносителя. Дополнительными устройствами, входящими в гидравлическую систему, являются теплообменные аппараты, парогенераторы, арматура, дроссельные и сепарирующие устройства. Замкнутая гидравлическая система подводящих и отводящих трубопроводов, распределительных устройств внутри корпуса реактора и каналов (кассет) с тепловыделяющими элементами называется циркуляционным контуром.  [c.17]

После улучшения — детали, работающие при небольших скоростях и средних удельных давлениях шестерни, валы, работающие в подшипниках качения, шлицевые валики, втулки зубчат(11х муфт, оси, бандажи, шлицевые валики, коленчатые, распределительные и шестеренные валы, зубчатые венцы маховиков, штоки, шпиндели, траверсы, плунжеры, болты, пальцы и звенья траков тракторов, арматура насосов, шатуны, хвостовики, цилиндры, коромысла, диски сцепления, валы шахтно-подъемных машин, оправки и другие детали.  [c.254]

Во избежание коррозии ложное дно, дренажные колпачки и верхнее распределительное устройство выполняются из кислотостойких материалов. Фильтр оборудован необходимой арматурой и контрольно-измерительными приборами.  [c.126]

Катионитные фильтры следует не реже 1 раза в год подвергать ревизии для проверки состояния катионитового слоя, состояния и ремонта распределительных и дренажных устройств, арматуры и контрольно-измерительных приборов.  [c.240]

К распределительной арматуре относятся трехходовые вентили н клапаны, а также устройства, предназначенные для распределения рабочей среды в один из двух или нескольких трубопроводов. Вентилп выполняют с ручным управлением, клапаны — с пневмо- или гидроприводами. Особое место занимают распределительные электромагнитные клапаны.  [c.83]

Разделка патрубков арматуры 207 Расположение арматуры на контурах и системах 8 Распределительная арматура 83, 170 Расходная характеристика 54 Реактор большой мощности канальный (РБМК) 7 Регуляторы давления 4 Редукционно-охладительная установка (РОУ) 58 Ремонт арматуры капитальный 266  [c. 308]

В целях уменьп1ения амплитуд колебаний применен контур жесткости из дешевого материала в виде железобетонных блоков, соединенных между собой специальными шпильками. Блоки жесткости изготовлялись из бетона М500 с крупностью щебеночного наполнителя, не превышающей 20 мм, в специальной силовой металлической форме. В качестве несущей арматуры применена немагнитная сталь ЭИ696 и горячекатаная сталь периодического профиля класса A-III. Каждый стержень рабочей арматуры предварительно напрягается при помощи специального натяжного устройства усилием в 3 т. Распределительная арматура — из стали класса A-I. Конструкция блоков позволяет в определенных пределах изменять их жесткость. Изменение жесткости блоков и таким образом регулирование частоты собственных колебаний конструкции достигается путем натяжения предусмотренных для этой цели труб жесткости. Совместность работы индуктора в несущем элементе из стеклопластика и блоков обеспечивается шпильками крепления витков индуктора 6 и стягивающими шпильками 5, предварительное натяжение которых позволяет определить оптимальный режим работы индуктора и конструкции в целом. При помещении  [c.216]

[c. 31]

Прочность и долговечность железобетонных изделий во многом зависят от правильного армирования. Арматура в железобетонных изделиях выполняет различные функции. Рабочая арматура предназначена главным образом для вооприятия растягивающих усилий, возникающих в изделиях под действием внешних нагрузок и собственного веса. Распределительная арматура служит для равномерного распределения нагрузок между стержнями рабочей арматуры. Монтажная арматура необходима для сборки отдельных стержней в арматурные каркасы и других работ и не рассчитана на восприятие нагрузок.  [c.277]

II. Железобетонные Р. 1. Общие указания. При расположении железобетонных Р. в земле руководствуются правилами, приведенными для каменных Р. Железобетонные Р. применяются преимущественно там, где не вполне надежен грунт. В остальных случаях выбор того или другого материала зависит от стоимости сооружения. Наиболее целесообразной формой железобетонного Р. является круглая, в виде кругового кольца, испытывающего при сравнительно тонких стенках лишь растягивающие напряжения. Растягивающие усилия воспринимаются кольцевой арматурой, причем толщину бетонной стенки делают с таким расчетом, чтобы растягивающие напряжения в бетоне не превосходили допускаемых (ок. 10 кг/см ). Площадь сечения горизонтальных железных колец приходящаяся на единицу высоты стены, должна увеличиваться с глубиной воды. Кроме того закладывается равномерно вертршальная распределительная арматура, толщина которой по высоте меняется. Места примыкания стен ко дну подвергаются изгибу, поэтому д.- б. соответственным образом армированы. Наиболее часто круглые Р. находят применение в водонапорных башнях. Прямоугольные Р. применяются там, где по местным обстоятельствам предназначенная для их размещения площадь д. б. полностью использована. Прямоугольная форма допускает лучшее деление Р. на отделения кроме того опалубка для бетона при прямоугольном Р. получается более простая и дешевая. Но, с другой стороны, условия для работы упругих сил в стенках прямоугольных Р. менее выгодны т. к. помимо растягивающих усилий на стенки действуют еще изгибающие моменты кроме-того углы легко становятся водопроницаемыми. При значительной глубине воды стенки прямоугольных железобетонных Р. требуют усиления ребрами. В общем глубина воды в Р. не должна превышать 5 м. Малые Р., устанавливаемые в земле, наиболее целесообразно проектиррвать в виде полушара (фиг. 27) или цилиндрической формы с плоским дном и сводчатым перекрытием. Малые Р., устанав-.ттиваемые в особых помещениях, обыкновенно конструируют с самостоятельным дном и располагают независимо от находящихся под ними междуэтажных перекрытий, отделяя их толевой или иной подходящей прокладкой (фиг. 28). Жесткое соединение дна Р. с его опорой допустимо лишь в случае вполне надежного грунта, исключающего всякую возможность какой-либо осадки в противном случае Р. надлежит сооружать независимо ог его опоры. Р. в земле надлежит во всяком случае располагать вне зависимости от других зданий и снабжать вентиляционными трубами. При значительных размерах в плане открыто стоящих железобетонных Р. (напр, бассейнов для плавания или иных целей) лишь один их конец закрепляется жестко в грунте, все же остальные опоры конструируются подвижными, в виде качающихся или легко деформирующихся тонких стоек,, наподобие изображенных на фиг. 29, или  [c.177]

Доставленный к месту укладки собранный скелет опускается в форму, на днище к-рой заранее укладываются в нескольких местах поперечные бетонные бруски трапецоидаль-ного сечения, высота ь оторых соответствует толщине защитного слоя бетона, а большее основание обращено к арматуре. В США для той же цели применяют специальные, изготовленные заводским способом штампованные металлич. разъединители, представляющие собой изогнутые пластинки, снабженные вырезами, в которые ложатся продольные стержни арматуры. Эти разъединители обеспечивают совершенно точное, соответствующее проекту положение арматуры. Сборка арматуры перекрытий на месте начинается с более высоких балок и производится на приготовленной для них опалубке. Во время сборки арматура поддерживается поперечными планками, уложенными на борты опалубки. Сборка арматуры в стойках, а также в прямолинейных и ломаных ригелях рам производится аналогично сборке в колоннах и балках. При наличии затяжки у криволинейных ригелей рам и арок сборка начинается с установки арматуры подвесок, поддерживающих затяжку, а затем стержней затяжки и натяжных муфт. Сборка арматуры горизонтальных и слегка наклонных или криволинейных плит ведется сразу на нескольких смежных пролетах, для чего нарезаются прутья соответствующей длины. При диаметре прутьев не более 8 мм вся арматура плиты заготовляется прямой, а сгибы прутьев производятся на опалубке арматурным ключом по месту. После укладки все прутья закрепляются в своем положении перевязью с распределительной арматурой. Связанную тан. обр. сетку поднимают за узлы пересечения нижних прутьев и подкладывают под них бетонные пластинки или лещадки гравия или щебня, равные по толщине требуемому защитному слою бетона. При сборке арматуры железобетонных стенок (перегородок, стенок, резервуаров ИТ. п.) вертикальные прутья подвешиваются к рейкам, укрепленным в верхней части опалубки на расстоянии, обеспечиваю-  [c.344]

Катионитовые фильтры могут быть напорные и открытые. Наиболее распространены напорные катионитовые фильтры, главным образом вертикальные. Конструкция их не отличается существенно от обычных скорых песчаных напорных фильтров. В нижней части фильтра расположена дренажная система с щелевыми дренажными колпачками для отвода умягченной воды с распределения воды при взрыхлении катионита. Умягчаемая и отмывочная вода подаются через расположенную вверху воронку, способствующую равномерному распределению воды по площади фильтра. Через нее же отводится из фильтра вода при взрыхлении катионита. В верхней части фильтра расположено трубчатое устройство для распределения по площади фильтра регенерирущего раствора. Металлический корпус Н-катионитового фильтра, трубопроводы и арматура должны быть защищены противокоррозионным покрытием, стойким в кислой среде. Дренажное и распределительное устройства в этих фильтрах должны быть выполнены из кислотостойкого материала.  [c.263]

Важнейшим условием испытания на усталость проволоки, арматуры и других протяженных. Полуфабрикатов является выбор захватных устройств, гарантирующих от разрушения образцов в зоне захвата (вероятность разрушения образца в захвате растет с увеличением числа циклов). Для зажима образцов арматурной стали при испытании на усталость предложен [179] комбинированный захват, состоящий из последовательно расположенных анкерной и распределительной частей. Анкеровку образцов из высокопрочной проволоки и арматуры диаметром до 10 мм проводят лин0вы)ми захватами для ар1матуры большего сечения применяют анкеровку гайкой или приваренной шайбой). Распределительная часть имеет вид конуса, заполненного эластичным материалом 4 (эбонит, текстолит, стеклопластик,  [c.228]

Строительные сооружения или колодцы для водопроводных линий тоже часто выполняются из железобетона. В месте ввода трубопровода в стенку колодца может легко получиться контакт между трубой и стальной арматурой. В таком случае при сооружении станции катодной защиты для трубопровода достаточное снижение потенциала поблизости от колодцев не будет обеспечено [17]. На рис. 13.7 показано, что под действием коррозионного элемента воронка напряжений отодвигается от колодца на расстояние до нескольких метров. При плотности защитного тока около 5 мАх Хм для бетонной поверхности даже небольшого колодца, имеющего площадь бетона 150 м, требуется защитный ток порядка 0,75 А. Для большого распределительного колодца с площадью поверхности бетона 500 м нужен защитный ток в 2,5 А. Такие большие защитные токи могут быть локально подведены только при помощп дополнительных анодных заземлителей. Эти заземлители в таком случае размещают в непосредственной близости от ввода трубопровода в бетонную стенку колодца. Такая локальная катодная защита становится необходимым дополнением к обычной системе катодной защиты трубопровода, которая в районе железобетонного колодца в ином случае будет неэффективной.  [c. 296]

Компрессорные станции, расположенные в непосредственной близости от месторождения, называются головными (ГКС), а КС, расположенные на трассе газопровода, — линейными или промежуточными. На ГКС осуществляют сепарацию, осушку, очистку, охлахадение, одоризацию газа и замер его количества. В состав линейных или промежуточных КС входят один или несколько компрессорных цехов приемные и нагнетательные коллекторы с отключающей арматурой пылеуловители для очистки газа от механических примесей трансформаторная подстанция или электростанция собственных нужд системы водоснабжения с насосами системы вентиляции и маслоснабжения с установками по регенерации масла котельная для теплоснабжения и другие цехи и службы вспомогательного назначения контрольно-распределительный пункт редуциро вания газа, взятого из магистрального газопровода для использования его в качестве топлива газовыми турбинами и котельными установками.  [c.13]

Материалы для изготовления различной арматуры, специальных устройств и приспособлений, размещаемых в рабочей камере (токо- и термопарных вводов, распределительных колодок, хладопроводов, захватов, нагревателей, шторок, смотровых стекол и т. п.), должны обладать достаточной прочностью при высоких температурах и хорошими изоляционными свойствами или высокой тепло- и электропроводностью, требуемыми оптическими характеристиками, низким коэффициентом газопроницаемости, необходимым газопоглощением (геттерные свойства) и т. д.  [c.30]

Газопокраввая смазка (омазка для газовых крапов)—плотная масса темно желтого цвета, почти нерастворимая в нефтепродуктах. Ее получают загущением касторового масла кальциевым мылом (25%). Температура каплепа-дония 60 С, пенетрация при 25° С 35—70. Смазка работоспособна в диапазоне температур от —15 до -1-50″ С и применяется для уплотнения арматуры газовых магистралей и распределительных станций при давлениях 40—50 кгс/см . Поставляют по ТУ 101316—72.  [c.465]

Опытный брызгальный стенд (рис. 2.7) представляет собой бассейн с железобетонными ложем и бортами высотой I м, разделенный сплошной водонепроницаемой поперечной перегородкой на две равные но площади квадратные секции. Днище каждой секции выполнено с уклоном 0,005 в сторону сброса воды. По разделительной перегородке проложен концевой участок напорного магистрального трубопровода, от которого под прямым углом ответвляются в каждую секцию по семь ниток распределительных трубопроводов. В торцевую часть магистрального трубопровода врезана дренажная труба с задвижкой. Распределительные трубопроводы расположены в центральной части каждой секции стенда с интервалом 2,5 м друг от друга, а две крайние нитки—с интервалом 5 м от центральных ннток. В каждый распределительный трубопровод врезан патрубок диаметром 325 мм, высотой 200 мм, с интервалом I м друг от друга для подключения разбрызгивающих устройств. Вода из каждой секции сливается самотеком по двум трубопроводам диаметром 1020 мм, объединенным в один общий коллектор, снабженный поворотным затвором. Все трубопроводы стенда оборудованы запорной арматурой на магистральном трубопроводе перед стендом установлен новоротный затвор, а на всех нитках распределительных трубопроводов — задвижки, предназначенные для регулировки напора и отключения незадействоваипых в данном опыте раснрсделительпых  [c. 42]

Электрооборудование транспортных средств В 60 (размещение R 16/(00-08) с электротягой L) Электроосветительные устройства [( непереносные (S 1/00-19/00 с направленным лучом М 1/00-7/00) переносные (L 1/00-15/22 со встроенным электрогенератором L 13/(00-08) конструктивные элементы и арматура L 15/(00-22))) F 21 в транспортных средствах В 60 L 1/14-1/16, F 21 М 3/00-3/30, 5/00-5/04] Электроосмос очистки воды и сточных вод F 02 F 1/40 в холодильных машинах F 25 В 41/02)> Электропривод(ы) [В 66 автопогрузчиков F 9/24 лебедок и т. п. D 1/12, 3/20-3/22) гироскопов G 01 С 19/08 движителей судов В 63 Н 23/24 F 02 (В 39/10 систем топливоподачи М 37/(08-10), 51/(00-08)) В 61 моторных вагонов С 9/24, 9/36) F 16 ( запорных элементов трубопроводов К 31/02 механизмов управления зубчатыми передачами Н 59/00-63/00 тормозов D 65/(34-36)) F 01 L золотниковых распределительных механизмов 25/08 распределительных клапанов двигателей 9/04) F 04 компрессоров и вентиляторов В 35/04, D 25/(06-08) насосов (диафрагменных В 43/04 необъемного вытеснения D 13/06)) В 25 переносных (инструментов для скрепления скобами С 5/15 ударных инструментов D 11/00)) регулируемых лопастей (воздушных винтов В 64 С 11/44 гребных винтов В 63 Н 3/06) ручных сверлильных станков В 23 В 45/02 станков (металлообрабатывающих В 23 Q 5/10 для скрепления скобами В 27 F 7/36) стеклоочистителей транспортных средств В 60 S 1/08 устройств 62 (для переключения скорости в велосипедах М 25/08 для резки, вырубки и т. п. D 5/06) шасси летательных аппаратов В 64 С 25/24 ] Электросети для энергоснабжения электрического транспорта В 60 М 1/00-7/00 Электростатические заряды, отвод с конвейеров большой вместимости В 65 D 90/46 Электростатические заряды, отвод с транспортньгх средств В 60 R 16/06 конвейеры В 65 G 54/02 сепараторы (В 03 С 5/02 комбинированные с центрифугами В 04 В 5/10) устройства (для разделения изделий, уложенных в стопки В 65 Н 3/18 для чистки В 08 В 6/00) Электростатическое [зажигание в ДВС F 02 Р 3/12 отделение дисперсных частиц В 03 С (3/00-3/88, от газов, от жидкостей 5/00) разделение твердых частиц В 03 С 1 j 2) изотопов В 01 D 59/(46-48)) распыление (жидкости В 05 В 5/00-5/08 в форсунках F 23 D 11 /32) ] Электротермические (ракетные двигатели F 02 К 9/00 способы получения металлов или сплавов из руд или продуктов металлургического производства С 22 В 4/00-4/08) Электрофорез как способ (покрытия металлов С 25 D 13/(00-24) разделение материалов В 01 D 57/02) Электрохимическая обработка металла В 23 Н 3/00-3/10, 5/00, 7/00, 11/00 Электрохимические аппараты и процессы В 01 J 19/00 Электрошлаковая (переплавка металлов С 22 В 9/18 сварка  [c. 221]

Не реже 1 раза в год необходимо проведение ревизий всех эксплутируемых деаэраторов с проверкой состояния распределительных сит, насадки, очисткой отверстий, проверкой и ремонтом арматуры, регуляторов и контрольно-измерительных приборов и т. д. Особое внимание следует обращать на тщательность монтажа деталей колонки после ревизии, в частности на горизонтальность установки и правильность крепления тарелок. Необходимо также организовать надлежащий контроль работы деаэраторов путем установки точных измерителей и особенно регистраторов давления, в случае необходимости—кислородомеров.  [c.383]

Виды, применение и классификация арматурных изделий (арматуры)

Обычно к термину “арматура” относят гибкие пруты в виде стержней или сварной сетки. Иногда к арматуре “приваривают” и другие виды металлопроката — двутавры, швеллеры и уголки, называя это жесткой арматурой. Этот тип используются преимущественно в сварных конструкциях. Но в нашей статье под термином “арматура” мы будем иметь в виду только гибкую арматуру, а точнее — зарекомендовавшую себя надежную и популярную стержневую стальную арматуру.

Арматурой называют стержни различной формы, сечения, металлические пряди и канаты, принимающие на себя часть возникающего в изделии напряжения (растягивающего и скалывающего), которое появляется в железобетонных элементах от собственного веса сооружений и внешних нагрузок.

Еще одно определение арматуры: элементы, не входящие в основной состав, но обеспечивающие прочность и эффективную работу всей конструкции.

Преимущества применения арматуры

Рациональное сочетание различных по своим свойствам материалов позволяет создать новый материал, обладающий новыми особенностями, неприсущими исходным составляющим материалам. Например, если обычная бетонная балка при появлении трещин в растянутой зоне разрушается, то при армировании растянутой зоны, несмотря на наличие тещин в бетоне, такой балке ничто не угрожает, а её несущая нагрузка возрастает.

Работа конструкций из армированных материалов более сложна, чем работа конструкций из неармированных материалов. В зависимости от назначения конструкций и величины нагрузки, которую они будут нести при эксплуатации, выбирается и вид арматуры. Рассмотрим наиболее распространенные виды арматуры подробнее.

Как обслуживать и ремонтировать

Для выявления неисправностей трубопроводной арматуры периодически осматривают для определения целостности корпуса, герметичности соединений, наличия смазки в электрическом приводе и возможности выполнения ремонта на месте. Если это невозможно, то устройство демонтируют полностью или частично. Чтобы не останавливать работу системы, в трубопровод на время ремонтных работ устанавливают раздвижную вставку, состоящую из куска трубы и двух фланцев, по одному с каждой стороны.

При устранении утечки среды в месте соприкосновения горловины изделия с крышкой или через зазор между корпусом и шпинделем выполняют замену сальниковой набивки. Повреждённый шпиндель можно заменить или отремонтировать путём наварки металла. Трещины в корпусе стальной арматуры завариваются, что невозможно выполнить для чугунных изделий, здесь потребуется замена. В случае обнаружения течи на стыке фланцев выполняют обтяжку фланцевого соединения.

Классификация по признакам

Классифицировать арматурную сталь можно по многим признакам. Рассмотрим их подробнее.

По назначению

По назначению выделяют следующую классификацию арматуры:

1. Рабочий тип материала воспринимает усилие в бетонных конструкциях от основной нагрузки.
2. Монтажная арматура применяется для объединения рабочей или конструктивной сетки, а также каркасов. В некоторых случаях используется временно.
3. Анкерная применяется в качестве закладного материала.
4. Конструктивная предназначается для распределения возникающей нагрузки. Подобного рода арматура принимает нагрузку, возникающую при усадке или расширении материала, а также температурном воздействии. Применяется в последнее время довольно часто, так как позволяет существенно повысить прочность железобетонных конструкций.

Во многом от назначения зависит площадь поперечного сечения. Кроме этого, при изготовлении могут применяться самые различные металлы и сплавы. В последнее время большой популярностью пользуются сплавы, обладающие коррозионной стойкостью.

Ориентация в конструкции

По признаку ориентации прутков в конструкции выделяют следующие ее разновидности:

1. Поперечная используется для препятствования образованию наклонных трещин. Кроме того, этот материал усиливает железобетонные конструкции в растянутой зоне.
2. Продольная не позволяет образовываться вертикальным трещинам в растянутой зоне конструкции.

По условию применения выделяют напрягаемую и ненапрягаемую арматуру.

Внешний вид

Проводится классификация арматуры по внешнему виду:

1. Гладкая арматура обладает ровной матовой поверхностью по всей длине. Подобный вариант исполнения строительного материала прост в изготовлении, за счет чего уменьшается стоимость.
2. Периодический профиль характеризуется наличием большого количества выступов и насечек. Подобного рода поверхность увеличивает степень сцепления металлического прута с бетоном. За счет этого бетонная конструкция становится намного прочнее.

Периодический профиль бывает трех видов:

Кольцевая форма поверхности соответствует стандартам, установленным в ГОСТ 57–81 . Подобного рода поверхность создается отечественными производителями. Серповидный профиль характерен продукции европейских производителей.

Арматура со смешенным типом поверхности появилась относительно недавно. К её особенностям относятся:

1. Подобного рода профиль позволяет быстро определить класс арматуры.
2. За счет ребристости повышается степень сцепления с бетоном примерно на 20%. Именно поэтому сегодня при создании качественных железобетонных конструкций используют вариант исполнения прутков со смешенным типом поверхности.
3. Жесткость производимой конструкции при применении стержней со смешенным типом поверхности повышается примерно на 30%.

В продаже встречается арматура самой различной длины и площади поперечного сечения. Выбор проводится в зависимости от того, какой прочности нужно получить железобетонную конструкцию.

Класс качества

Во многом характеристики создаваемого строительного материала зависят от типа применяемого металла при производстве. Рассматривая таблицу классов качества, отметим следующие моменты:

1. А1 — пруток, при изготовлении которого применяется сталь марки Ст 3 пс и Ст 3 сп и Ст 3 кп. Диаметр получаемого прутка составляет 6−40 мм.
2. А2 — класс качества, который достигается при применении марки стали 8Г2С и Ст 5 пс и Ст 5 сп. Диаметр строительного материала составляет 10−80 мм.
3. А3 — арматура, изготавливаемая из металлов 35 ГС и 25Г2 С, 32Г2 Рпс. Получаемая арматура имеет диаметр от 6 до 40 мм.
4. А4 — класс качества, который можно получить при применении легированных сплавов 80С и 20 ХГ2 Ц.
5. А5 — изготавливается из сплава 23в2Г2Т.

Более высокий класс качества получается при производстве прутка с периодическим профилем.

Методы производства

Арматура по производству разделяется на два основных класса:

1. Горячекатаная имеет периодический профиль, который характеризуется спиралевидными выпуклостями.
2. Холоднотянутая обладает специфическим видом, который напоминает круг.

Горячекатаный метод производства предусматривает нагрев заготовки до достаточно высокой температуры, за счет чего повышается пластичность материала и его степень обрабатываемости. Холоднотянутая технология применяется в том случае, если заготовка представлена пластичным металлом.

В современном строительстве арматурой называют металлические и неметаллические стержни разнообразной формы и диаметра, предназначенные для повышения устойчивости конструкций из бетона к воздействиям сжимающего, растягивающего и скалывающего характера, поступающим снаружи и изнутри. Арматура обладает множеством характеристик, в зависимости от особенностей которых и происходит ее деление на виды.

Схема расположения армоконструкции в сооружении

1 — пакеты; 2 — армокаркасы; 3 — сетки
Несущие арматурные конструкции — армофермы представля­ют собой решетчатые сварные элементы, обладающие достаточной прочностью и жесткостью для воспринятая в процессе возведения сооружения технологических нагрузок (собственного веса, веса опалубки и бетонной смеси, монтажных нагрузок при бетонирова­нии, давления ветра на опалубку и др.). Их применяют для арми­рования отдельных балок, плит тяжелых перекрытий, колонн, рам­ных конструкций, подпорных стен и других массивных сооруже­ний и подразделяют на вертикальные и горизонтальные армофермы. Несущая способность армоферм обеспечивается их конструирова­нием и расчетом как металлических ферм с геометрически неизме­няемой решеткой. При этом все растянутые элементы ферм выпол­няют из круглой арматурной стали, а сжатые — из профильной.

Соединения арматуры. Ненапрягаемую арматуру соединяют стыковой или дуговой сваркой и внахлестку (без сварки).

В заводских условиях для соединения арматурных стержней диаметром 10 мм и более при d2 > 0,85d1 применяют контактную стыковую сварку (рис. ниже). Для соединения встык в построеч­ных условиях стержней диаметром 20 мм и более применяют дуго­вую ванную сварку (рис. ниже), а меньшего диаметра — дуговую сварку с накладками с четырьмя фланговыми швами (рис. ниже). Допускается также сварка двумя удлиненными фланговыми швами (рис. ниже).

Строительная арматура – основные виды

Деление арматурных элементов на группы производится в соответствии со следующими характеристиками: материалом изготовления, способом использования в конструкции, профильной формой, назначением и техникой монтажа.

Материалы изготовления арматуры

На территории России и стран СНГ в традиционно принято использовать стальную арматуру, изготовленную в виде горячекатаных стержней или холоднотянутой проволоки с последующим упрочнением термическим способом или методом холодного волочения (вытяжки). Применяется и арматура, изготовленная из синтетических материалов – стекловолокна, базальта и углепластика, но в гораздо меньших объемах. Каждый материал обладает своими преимуществами и недостатками и не всегда может взаимозаменять друг друга.

Читать также: Температура плавления твердых металлов

Формы арматурного профиля

Профиль арматуры может иметь круглую или квадратную форму. Изделия квадратной формы изготавливаются исключительно из горячекатаной стали, с шириной каждой из сторон от 5 до 200 мм. Арматуру подобной формы удобно использовать как угловые опоры или стойки для разнообразных заборов.

Круглая арматура подразделяется на гладкую и рифленую. Главная задача гладких изделий – придание конструкции общей формы, рифленых – распределение основной нагрузки, так как рифление стержней улучшает схватываемость бетона с арматурными элементами. Для предотвращения скольжения гладких изделий в системе, их концам придают форму крюков. Рифление на стержневой арматуре выглядит как выступы продольного, поперечного или диагонального вида на поверхности, на проволочной – как вмятины, расположенные на расстоянии друг от друга.

Назначение строительной арматуры

В строительстве используется арматура рабочего, распределительного и монтажного типа, а также, выделяемые в отдельную группу, дополнительные элементы: хомуты, закладные детали и монтажные петли. Рабочая арматура – основной вид арматуры, берущей на себя растягивающие, сжимающие, скалывающие и прочие виды нагрузок, влияющие на создаваемую конструкцию.

Распределительная арматура – обеспечивает целостность конструкции, удерживая рабочие элементы в правильном положении, и распределяет нагрузку равномерно по всей площади.

Монтажная арматура – обеспечивает создание жесткого каркаса, фиксирующего все части при бетонировании. Функции монтажной арматуры могут выполнять как рабочие, так и распределительные изделия. Дополнительные элементы служат для сбора и укрепления конструкции, присоединения к ней дополнительных деталей и соединения отдельных фрагментов в общие пространственные каркасы.

Виды арматуры по монтажным принципам

• Штучная арматура – отдельные стержневые пруты или жесткие профильные элементы (швеллеры, уголки, двутавровые балки, трубы и т.д.) предназначенные для сборки на месте в пространственные каркасы или другие конструкции такой формы, которая необходима для дальнейшей работы. Штучные изделия применяются при маломасштабном строительстве или в ситуациях, когда установка готовых каркасных конструкций невозможна. • Арматурные каркасы – конструкции решетчатого вида, для сбора которых используются отдельные штучные элементы. Соединения могут быть как сварными, так и обвязанными. Простые каркасы собираются в одной плоскости, а из нескольких простых каркасов, при необходимости, создается пространственный. Используются для упрочнения фундаментов, балок, колонн. • Арматурные сетки – изделия готовые к монтажу, представляющие собой сочетание пересекающихся стержней, сваренных в точках соприкосновения. Этот вид широко применяются для повышения прочности плит. Готовые сетки и каркасы включают в себя элементы арматуры каждого вида.

Арматура по условиям применения

В зависимости от условий применения арматуру делят на напрягаемую и ненапрягаемую. Напрягаемой бывает только рабочая арматура, используемая для придания конструкциям большей надежности при воздействии разнонаправленных сил. Арматура подобного типа изготавливается из материала особой прочности и подвергается натяжению при размещении в готовой форме.

Ненапрягаемая арматура используется в качестве монтажной, распределительной и прочей не несущей основной рабочей нагрузки.

Арматура по пространственному расположению

Поперечная арматура – элементы, связывающие бетон, расположенный в зоне сжатия с арматурой, размещенной в зоне растяжения. Подобная арматура позволяет сократить количество трещин, появляющихся под воздействием раскалывающего напряжения возле опор. Продольная арматура – элементы, минимизирующие вероятность возникновения трещин в зоне растяжения строительных конструкций продольного направления. Такая арматура берет на себя основную нагрузку, приходящуюся на рабочую поверхность.

Арматурная сетка

При масштабном строительстве используют арматурную сетку. Сваривают, либо вяжут прутья арматуры непосредственно перед заливкой бетоном и редко перевозят готовую сетку. Для сварки применяют изделия, изготовленные из специальной стали. Или используют специальную сварочную проволоку. К минусам сварки относится повышенная ломкость изделия в свариваемом месте и плохую реакцию на изгиб. Связанный каркас более прочный и гибкий. Если, конечно, соблюдены условия вязки и используется качественная проволока.

Классификация стальной арматуры

В зависимости от того, в соответствии с какой технологией изготавливаются стальные арматурные элементы, они подразделяются на:

• Стержневые – основной метод получения – горячая прокатка стали; • Проволочные – получаемые методом волочения в холодном виде.

Если стержневые элементы подвергаются дальнейшему упрочнению (а это необязательно), существует их дальнейшее подразделение по способу упрочнения: термической обработкой или вытяжкой в холодном состоянии.

Арматурные изделия имеют собственную систему классификации. Выглядит она следующим образом: А 240С, А 800, А 600К и т.д. Числовой параметр в маркировке указывает на предел текучести стали, индексы С и К указывают на возможность сваривания материала и повышенную его устойчивость к коррозийному воздействию. На наличие индекса С необходимо обратить особое внимание тем, кто собирается соединять арматуру путем сваривания – если его нет, сваривать изделия не рекомендуется, так как сталь в месте сварки будет очень хрупкой.

Для повышения некоторых характеристик в арматурную сталь дополнительно вводят углерод. Чем большее количество углерода содержится в металле, тем тверже и прочнее он становится. Однако при этом повышается его хрупкость и ухудшается качество сварки.

Кроме углерода используют и другие легирующие добавки: хром, никель, молибден, титан, марганец и т.д. Одни из них повышают прочность, другие – стойкость к коррозии, третьи – увеличивают твердость. Наличие таких добавок также отражается в маркировке арматурной стали: Г- марганец, Т-титан, М-молибден, Ц-цирконий, Х-хром. Цифры перед буквенным обозначением указывают на процент углерода в стали, а цифры после – на процентное содержание самого элемента.

Композитная арматура и ее виды

Композитная арматура делится на три основных вида: стеклопластиковая (АСП), базальтопластиковая (АБП) и углепластиковая.

Основу стеклопластиковой арматуры составляет стекловолокно, связанное между собой специальными термоактивными смолами. Изделия, получаемые из такого материала, отличаются высокой прочностью, легкостью и неподверженностью коррозии. АСП широко применяется в малом и загородном строительстве, так как обладает минимальным весом и позволяет строить легкие, но прочные конструкции, не требующие основательных фундаментов.

Читать также: Как подключить двигатель от старой стиральной машины

Базальтопластиковая арматура – изготавливается из базальтового волокна и смол, связывающих материал в единое целое. Материал обладает повышенной устойчивостью к агрессивным средам и низкой теплопроводностью, однако малоустойчив к воздействию высоких температур (более 160оС).

Углепластиковая арматура – создается на основе углеродного волокна и обладает высокой прочностью на разрыв, превышая по этому параметру стальные изделия в разы. Так же, как и прочие композитные материалы углепластик долговечен, стоек к коррозии и химикатам, а также легок по весу и использованию в работе.

Общими недостатками композитной арматуры можно считать ее малую упругость и жаропрочность, а, кроме того, невозможность сварки и изгиба деталей на месте непосредственного монтажа.

Разобраться в многообразии видов арматуры и подобрать необходимый для конкретного случая материал на первых порах достаточно сложно. Однако этому вопросу необходимо уделить особое внимание, так как лишь правильное использование арматуры нужного вида гарантирует качество и долговечность возводимого сооружения.

Мир трубопроводной арматуры огромен и разнообразен, и при первом знакомстве может показаться хаотичным и малопонятным.

Но если разобраться в принципах его классификации, предложенной в нормативных документах, он станет хорошо структурированным и упорядоченным. Классификация ─ очень удобный и полезный инструмент, отводящий каждому изделию свое место и позиционирующий его относительно других изделий, задач, которые он должен решать, принципиального устройства, особенностей конструктивного исполнения, использованных в нем материалов и т. д.

Применительно к трубопроводной арматуре можно говорить о двух основных принципах классификации ─ видах и типах трубопроводной арматуры.

Сталь против композита: что выбрать?

Характер работы железобетона предполагает возможность воздействия влаги на арматуру при раскрытии трещин в изделиях, работающих на изгиб и растяжение. Естественно, это увеличивает риск потери прочности и снижает сроки службы конструкций. При бетонировании или кирпичной кладке в зимнее время сталь подвергается агрессивному воздействию морозостойких добавок, что также создаёт вероятность снижения эксплуатационных характеристик. Полимерные материалы позволяют избегать негативного воздействия коррозии на несущие элементы зданий и сооружений. Синтетическая арматура это обеспечивает. Однако композиты имеют худшие показатели по огнестойкости, быстрее теряя прочность при нагревании. Меньший вес арматуры из композитов является привлекательным свойством при индивидуальном и малоэтажном строительстве, как правило, не обеспеченном грузоподъёмными механизмами. Снижение расходов на транспортировку и перемещение по стройплощадке может составлять ощутимую сумму.

Виды трубопроводной арматуры

Своего рода водоразделом между различными видами арматуры является ее функциональное назначение, в зависимости от которого она распадается на несколько крупных сегментов: запорная, обратная, предохранительная, распределительно — смесительная, регулирующая, отключающая.

Запорная арматура является одним из наиболее распространенных и востребованных видов трубопроводной арматуры. Благодаря ее использованию, удаётся той или иной степенью герметичности полностью перекрывать поток рабочей среды. Поэтому герметичность и ресурс герметичности служат базовыми показателями функциональности и качества запорной трубопроводной арматуры.

Применительно к запорной арматуре говорят о двух состояниях – «открыто» и «закрыто». Промежуточное положение рабочего органа может не предусматриваться.

Сфера ее применения чрезвычайно широка и охватывает морской транспорт, глубоководные аппараты, авиационную и космическую технику, атомную энергетику и, конечно же, кровеносные сосуды российской экономики ─ магистральные нефте- и газопроводы.

Современный трубопровод представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, любые сбои в работе которых, чреватые нарушением нормального хода технологического процесса, могут привести к тяжелейшим экономическим и экологическим последствиям.

Повсеместное распространение запорной арматуры ярко иллюстрирует тот факт, что по умолчанию слова «запорный», «запорная» в сочетании с типом (подробнее о типах будет сказано ниже) арматуры не применяют. Например, не говорят «запорная задвижка», хотя именно задвижки являются самым распространенным типом запорной арматуры.

*** Обратная арматура (называть ее арматура обратного действия не рекомендуется) служит для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды. *** Задача предохранительной арматуры ─ защитить оборудование от аварийного превышения давления или иных параметров рабочей среды посредством автоматического сброса ее избытка. Пожалуй, одним из самых ярких примеров предохранительной арматуры является предохранительный клапан, установленный на паровом котле.

Предохранительная арматура вносит весомый вклад в обеспечение безотказной работы и общей надежности систем трубопроводного транспорта, промышленных и энергетических установок. Она сводит на нет последствия выхода параметров рабочей среды за границы допустимого, по какой бы причине они не происходили: поломка оборудования, ошибка обслуживающего персонала, внутренние физические процессы или воздействие сторонних факторов. *** С помощью распределительно-смесительной арматуры происходит распределение потока рабочей среды по определенным направлениям и его смешивание. Впрочем, возможно полное «разделение труда». В этом случае трубопроводная арматура, предназначенная только для распределения потока, называется распределительной, а только для его смешивания ─ смесительной. *** Очень важное место в общей номенклатуре трубопроводной арматуры занимает регулирующая арматура, обеспечивающая точное и надежное регулирование параметров рабочей среды, без чего невозможна организация экономичных и безопасных технологических процессов и формирование сложных многокомпонентных производственных цепочек. Регулирующая арматура в своем «чистом» виде и в комбинации с запорной обеспечивает условия нормального функционирования оборудования и его хорошую управляемость на самых ответственных объектах, включая АЭС. На фоне усложнения условий работы в электроэнергетике (повышение начальных параметров теплоносителей, рост единичной мощности энергетических установок) ее актуальность только возрастает. *** Отключающая арматура (иногда ее называют защитной) предназначена для перекрытия потока рабочей среды при превышении заданной, непредусмотренной технологическим процессом, величины скорости его течения за счет изменения перепада давления на чувствительном элементе. Отличие от предохранительной трубопроводной арматуры в том, что поток не стравливается, а лишь отключается конкретный элемент. К комбинированной относится арматура, сочетающая функции вышеупомянутых видов. Они носят «говорящие» названия, из которых следует, функции каких видов арматуры они совмещают. Например, запорно-регулирующая арматура (не рекомендуется называть запорно-дроссельная ) или запорно-обратная арматура. Невозвратно-запорная и невозвратно-управляемая арматура выполняют функцию обратной арматуры, в которой может быть осуществлено принудительное закрытие или ограничение хода запирающего элемента, а в невозвратно-управляющей ─ еще и ограничение его хода.

Типы трубопроводной арматуры

Основных типов арматуры еще меньше, чем видов ─ всего четыре: задвижка, клапан, кран, дисковый затвор. Принадлежность к каждому из них определяется конструктивными особенностями, выражающимися в направлении перемещения запирающего или регулирующего элемента относительно потока рабочей среды.

Тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается перпендикулярно к оси потока рабочей среды, носит название задвижка.

Читать также: Диск для заточки коньков

Клапан (лучше не называть его вентилем из-за неоднозначности и расплывчатости этого термина) ─ тип арматуры, у которой запирающий или регулирующий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды. В кране запирающий (регулирующий) элемент, выполненный в форме тела вращения или его части, поворачивается вокруг собственной оси (этому может предшествовать возвратно-поступательное движение) произвольно расположенной по отношению к направлению потока рабочей среды. В дисковом затворе имеющий форму диска запирающий (регулирующий) элемент поворачивается вокруг оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению потока рабочей среды. Каждый из этих типов поддается более детальному структурированию. Так, задвижки в зависимости от конструкции седла и затвора бывают клиновыми и параллельными, с выдвижным или невыдвижным штоком (шпинделем). Клапаны с затвором в форме тарелки называют тарельчатыми, а в виде конусной иглы ─ игольчатыми. Кроме того, клапаны могут быть односедельными и двухседельными . Краны разделяют на конусные, цилиндрические, шаровые. У каждого из перечисленных типов трубопроводной арматуры свои преимущества и недостатки, а в соответствии с ними – более и менее предпочтительные области применения. Так, особенностью задвижек являются значительная строительная высота (размер от горизонтальной оси проходного сечения корпуса арматуры до верхнего торца шпинделя, штока или привода при полном открытии арматуры), малая строительная длина (линейный размер арматуры между наружными торцевыми плоскостями ее присоединительных частей к трубопроводу или оборудованию), малое гидравлическое сопротивление, большое усилие на привод затвора, достаточно неторопливое срабатывание, а при загрязненных жидкостях – износ поверхности седла. Задвижки гораздо лучше справляются с ролью запорной арматуры, нежели регулирующей. В отличие от задвижек самый распространенный вид трубопроводной арматуры ─ клапаны ─ обладают малой строительной высотой, большой строительной длиной, быстрым срабатыванием, значительным гидравлическим сопротивлением, высокой герметичностью. Клапаны входят в конструкцию большинства регуляторов. Краны, так же как и клапаны, имеют малую строительную высоту и быстрое срабатывание. И как задвижки ─ малую строительную длину. У дискового затвора (от названия «заслонка» правильнее воздержаться) малые строительная высота, строительная длина, усилие на привод затвора, гидравлическое сопротивление и быстрое срабатывание.

Маркировка и требования стандартов

В нашей стране для обозначения основных данных арматуры принято использовать маркировку из 6 элементов — цифровых и буквенных кодов:

• Первые две цифры обозначают тип арматуры (задвижка, вентиль, заслонка).
• Следующие за ней буквы — вид материала корпусных деталей (чугун, сталь, алюминий, бронза).
• Первая цифра за буквами — тип привода (механический, пневматический, электрический).
• Две последующие цифры — номер трубопроводного изделия по каталогу ЦКБА.
• Одна или две буквы — вид материала для уплотнительных прокладок.
• Последующее буквенное обозначение — тип покрытия внутренних поверхностей корпуса.

Пример маркировки арматуры: 30с41нж Дy150 — задвижка стальная, номер модели — 41, уплотнительные детали из нержавейки, номинальный диаметр 150 мм.

ГОСТы

Технические условия производства ТА регламентирует ГОСТ Р 55018-2012.

Требования к основным параметрам трубопроводной арматуры указаны для:

• Задвижек — в ГОСТ 9698 и ГОСТ 28308.
• Запорных клапанов — в ГОСТ 9697 и ГОСТ 28291.
• Регулирующих — в ГОСТ 12893 и ГОСТ 23866.
• Арматуры предохранительного типа — в ГОСТ 31294.
• Дисковых затворов — в ГОСТ 12521.
• Шаровых и конусных кранов — в ГОСТ 9702.
• Обратных затворов и клапанов — в ГОСТ 27477, ГОСТ 22445 и ГОСТ 28289.

Разновидности трубопроводной арматуры

Подобно тому, как в математике множества распадаются на подмножества, виды арматуры можно структурировать на разновидности.

● разновидности по назначению и области применения

Самое большое из этих «подмножеств» ─ разновидности по назначению и области применения. В качестве классификационных признаков могут быть использованы особенности эксплуатации – вакуумная арматура, криогенная арматура; или особенности функционирования, например, отсечная арматура (запорная арматура с минимальным временем срабатывания). Основанием для разделения также являются: место установки (приемная арматура ─ обратная арматура, устанавливаемая на конце трубопровода перед насосом) и наличие дополнительных опций (арматура с обогревом). Но наиболее весомая причина разделять трубопроводную арматуру на разновидности ─ ее назначение: контрольная арматура, противопомпажная арматура, редукционная арматура, спускная арматура, пробно-спускная арматура и т. д. Области применения трубопроводной арматуры не могут не накладывать на нее особые требования. Арматура, используемая в газовом хозяйстве, должна быть герметичной в связи с высокой пожаро- и взрывоопасностью являющегося в данном случае рабочей средой ─ газа. Трубопроводная арматура для нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслей из-за достаточно высокой химической агрессивности нефти должна обладать повышенной коррозионной стойкостью. Еще более агрессивная среда, включая концентрированные кислоты и щелочи, воздействует на трубопроводную арматуру, применяемую в химической промышленности.

● разновидности по присоединению к трубопроводу

По этому признаку арматуру разделяют на фланцевую, бесфланцевую , межфланцевую (т. е. бесфланцевую , устанавливаемую между фланцами трубопровода). Муфтовая арматура снаряжена присоединительными патрубками с внутренней резьбой. Арматура под приварку – патрубками для приварки к трубопроводу. Присоединительные патрубки есть и у штуцерной арматуры.

● разновидности по конструкции и формообразованию корпуса

Исходя из положения патрубков, можно говорить о проходной арматуре (присоединительные патрубки соосны или взаимно параллельны) или угловой арматуре (оси входного и выходного патрубков расположены перпендикулярно или не параллельно друг другу). Производится также арматура со смещенными осями патрубков.

Если площадь сечения проточной части меньше площади отверстия входного патрубка ─ это неполнопроходная арматура. Если примерно равна или больше ─ полнопроходная арматура. По методу изготовления корпусных деталей выделяют арматуру литую, литосварную , литоштампосварную , штампосварную .

● разновидности по типу уплотнений

Арматура, у которой герметизация штока, шпинделя или иного подвижного элемента относительно окружающей среды обеспечивается сальниковым уплотнением, носит название сальниковая арматура.

Арматура, у которой для герметизации сальниковое уплотнение не применяется, называется бессальниковой арматурой. В этот разряд попадают сильфонная и мембранная арматура.

Алфавиты большинства языков мира содержат по несколько десятков букв. Но это не помешало им накопить сотни тысяч слов, с использованием которых написаны миллионы книг. Так и с трубопроводной арматурой ─ ее невероятное разнообразие складывается из сравнительно небольшого, измеряемого единицами, иногда десятками, количества классификационных единиц. И появилось оно не случайно, а в силу необходимости дать ответ на огромное количество вопросов, найти алгоритм решения большого числа задач. Трубопроводной арматуре предъявляется столь широкий набор требований, что зачастую технические решения, с помощью которых можно добиться их выполнения, вступают в конфликт между собой, и появление большого числа разнообразных конструкций является одним из путей его преодоления. А классификация ─ лучший способ в этом разнообразии не потеряться.

Методы производства

Существующие технологии производства трубопроводной арматуры обеспечивают неукоснительное соблюдение её геометрических размеров и механических свойств. Для изготовления корпуса применяют методы:

• Ковки.
• Литья.
• Сварки.
• Штамповки.
• Их комбинирование (литоштампосварной, штампосварной корпус).

Стальные корпуса трубопроводных контуров в основном бывают штампованными. Технология изготовления штампованного корпуса заключается в нарезке трубной заготовки, её нагреве до температуры пластичности материала, термопластической деформации на обжимном пуансоне, имеющем форму его внутренней поверхности. Затем с помощью формовочного пуансона выдавливается патрубок. Отформованная таким образом заготовка снимается со штампа, подвергается дробеструйной и механической обработки, нанесению защитного покрытия.

Чугунные же корпуса чаще бывают литыми.

что означает класс герметичности запорной арматуры? Таблица, виды арматурной стали по прочности, новые и старые классы

При заливании бетона или создании конструкций из него им придаётся большая прочность с помощью специальных изделий, что вместе называются арматурой. Арматура – это совокупность элементов, соединённых между собой внутри бетонного, кирпичного или плиточного строения. Различают её многие виды и разновидности, которые по-разному применяются и служат для разных целей.

Виды по назначению

Для общего обзора классификации арматуры стоит начать с видов, разделённых по их назначению.

Рабочая

Такой тип располагается вдоль бетонной плиты или балки и принимает на себя все растягивающие и сжимающие усилия, которые могут появляться из-за собственного веса конструкций или от внешнего воздействия.

Распределительная

Такая арматура кладётся поперёк рабочей арматуры. Она нужна для того, чтобы нагрузка между стержнями распределялась равномерно. Также с её помощью создаётся жёсткий каркас из этих стержней при бетонировании.

Хомуты

Хомуты – это некие стягивающие элементы арматурного каркаса. В основном они применяются в длинных стержневых конструкциях. В плитах их заменяют арматурные сетки. По форме такие хомуты повторяют контур бетонного строения.

Монтажная

Такой вид не принимает на себя никаких нагрузок. Он лишь служит некой связкой рабочей арматуры или хомутов.

При бетонировании эти типы могут разъехаться, изменить свою форму. Чтобы этого избежать, и применяется монтажный тип арматуры.

Штучная

Штучная арматура – это металлические стержни, с помощью которых путём сварки на месте делается каркас для бетонирования. Такой тип очень удобен, так как будет стоить дешевле при малых объёмах работ. Также используется в тех случаях, когда из-за сложной формы бетонируемой конструкции приходится делаться необычные и импровизированные каркасы

Арматурная сетка

Это, можно сказать, собранная из штучных стержней арматура. Она представляет собой сетку, то есть имеет несколько рядов продольных и несколько рядов поперечных прутов. Используется в основном для армирования плит. Также имеет свои разновидности, которые будут иметь пространственные и геометрические различия.

Также стоит сказать о существовании двух ГОСТов, в соответствии с которыми и выпускается данная продукция. Так, ГОСТ 5781-82 распространяется на горячекатаную арматуру, а ГОСТ 10884-94 – на термически упрочненную.

Какая бывает арматура по ориентации в конструкции

Вся арматура делится на 2 вида в зависимости от её ориентации в конструкции: продольная и поперечная.

Продольная

Другое название – главная. Кладётся она вдоль бетонированной формы, за что и получила своё название. Ее задача – принятие на себя растягивающих усилий по длине. Так как бетон сам по себе довольно хрупок и неэластичен, ему требуется некий «скелет». Продольная арматура своим сечением будет придавать ему упругость, а, следовательно, и прочность.

Помимо растяжения, бетон может и сжиматься. С этой проблемой также справится продольная арматура.

Поперечная

Такой вид располагается перпендикулярно продольным стержням. Он выполняет сразу несколько задач. Если продольная арматура принимает на себя воздействия по длине конструкции, то поперечная – с боков. Другая её задача – фиксирование продольных прутьев, чтобы они не разъезжались во время бетонирования. При воздействии сверху поперечная арматура будет способствовать равномерному распределению нагрузки на продольные стержни металла.

Типы по прочности

Прочность арматурных стержней также бывает разная. Для того чтобы различать её, используется специальная маркировка.

A240

Стержни с гладким профилем. Самая непрочная продукция, в качестве рабочей никогда не используется. Обычно является вспомогательной, сдерживающей основные прутья.

А300

Такой тип уже начинает использоваться для рабочего армирования. Имеет кольцевой периодический профиль. Обширно применяется в частном строительстве или ремонте – за счёт того, что там нет высоких нагрузок, а значит, более прочных типов и не требуется.

А400 и А500

Используется на строительных площадках. Такая арматура производится в большом количестве, её легко найти и купить. Имеет обширный выбор диаметров.

А600

Обладает высокой прочностью, за счёт чего применяется в конструкциях с предварительным напряжением.

А800 и А1000

Самый прочный из всех тип. Нужен для проектов высокой ответственности. Например, высотные и многопролетные здания, то есть там, где нагрузка на арматуру будет наибольшей.

Классификация по другим параметрам

Арматура также классифицируется по другим признакам и параметрам.

По технологии изготовления

Производится эта продукция двумя разными способами. Первый – это горячая прокатка стали. Так выходят металлические стержни. Проволочный же тип получается путём волочения стали. Проводится эта процедура при невысоких температурах металла.

По типу профиля

Выделяют три типа.

• Гладкая. Сечение представляет собой круг. В область применения входит монтажное и распределительное армирование. Ею усиливаются стяжки пола, тротуарная плитка и т. д.

• Кольцевого периодического профиля. У неё хорошая сцепка с бетоном. Однако минусом её является ограничение прочности стали при многоразовой нагрузке.

• Серповидного периодического профиля. У неё всё наоборот по сравнению с предыдущим типом. Она не очень хорошо сцепляется с бетоном, но зато более эффективно используется в работе.

По условиям использования

Арматура делится на напрягаемую и ненапрягаемую. Напрягаемый тип используется в тех местах, где на бетон действуют огромные нагрузки, причём иногда неравномерные. Например, в бетонных колоннах. Ненапрягаемая, как видно из названия, не подвергается значительным нагрузкам. Так, в фундаменте дома или кирпичной кладке арматура используется для укрепления бетона в целом.

По герметичности

Герметичность присуща трубопроводной арматуре. Это может быть некий регулирующий корпус, который перенаправляет поток жидкости либо газа, или запорная форма, которая полностью перекрывает такой поток. Определить по внешнему виду её легко – в отличие от обычных металлических стержней имеет большие габариты. В соответствии с тем, насколько большая утечка внутреннего материала происходит, такая арматура будет иметь свой класс.

Для разделения по герметичности существует специальная таблица маркировки. В ней показан класс арматуры, напротив каждого класса – пропускная способность воздуха и воды.

С 2015 года действуют новые стандарты герметичности арматуры, которые принесли большие ограничения в её производство по сравнению со старыми нормами.

По химическому составу стали

Сталь, из которого сделаны стержни, может иметь 2 разных химических состава.

• Углеродистая. Состоит из железа и углерода. В зависимости от процентного содержания углерода меняются свойства стали. При малом его количестве прочность меньше, но свариваемость лучше. И наоборот, при увеличении углерода прочность также увеличивается, но вариться она начинает хуже.

• Легированная. Помимо тех двух элементов, которые присутствуют в углеродистой стали, в ней имеются другие металлы: хром, марганец, титан, кремний, молибден и др. Каждый из них влияет по-своему на характеристики арматуры. Например, кремний увеличивает упругость, а марганец повышает прочность и износостойкость. Благодаря этому опытный монтажник может определить, из чего сделана арматура по функциональным признакам.

В классификационных таблицах можно увидеть марку стали, которая обозначает, что использовалось в производстве и в каких пропорциях.

Дополнительная маркировка

Существуют также и некоторые дополнительные сведения об арматуре, которые сообщаются покупателю путём особой маркировки.

• Т – означает, что данное изделие является термически укреплённым. На последней стадии металл раскаляют докрасна и резко охлаждают. Происходит некая закалка, после которой арматура становится сильно крепче. Недорогая в производстве, из-за чего имеет большой спрос.
• В – также укреплённый вид, только уже не термически, а с помощью вытяжки. Стержни разогревают до 500 градусов и немного вытягивают в длину. После такой операции прочность стали также возрастает.
• К – устойчивость к коррозии. Другими словами, нержавеющий тип.
• С – арматура с высоким показателем свариваемости. Это может быть низкоуглеродный тип металла, который хорошо поддаётся сварке.

Для неметаллических видов арматуры существуют свои собственные обозначения в зависимости от материала их изготовления:

• АСК – из стекловолокна;
• АБК – из базальтового волокна;
• АУК – из углекомпозитного материала;
• ААК – из арамидокомпозитного материала;
• АКК – из разных видов материалов, то есть комбинированная.

Подробнее о видах и классах арматуры вы узнаете в следующем видео.

Арматура оптом и в розницу по выгодной цене в Брянске

Один из самых востребованных в современном строительстве материалов — это арматура. В Брянске большой ассортимент данного товара представлен в компании «ТриоСтрой». Купить арматуру в наших магазинах можно по вполне приемлемым ценам.

Строительная арматура является разновидностью сортового металлопроката. И в основном ее используют для придания особой прочности и надежности конструкциям из железобетона.
Наша компания реализует арматуру различного диаметра. Размер стальных стержней варьируется от 8 до 32 мм.

На вес арматуры влияет марка стали, из которой она изготовлена, а также диаметр. Чем больше диаметр, тем тяжелее конструкция. У производителей возможны небольшие расхождения в конечной массе готового изделия. Однако в любом случае все параметры строго определены требованиями ГОСТ.

Компания «ТриоСтрой» Брянск реализует арматуру следующих видов назначения:
— рабочую.
— распределительную.
— монтажную.

Купить арматуру первого вида нужно в случаях, когда необходимо организовать надёжный приём растягивающих усилий. Они чаще всего возникают в ЖБК и вызваны собственной массой конструкций и различными внешними нагрузками.

Распределительная арматура используется для того, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки между всеми имеющимися стержнями. Кроме того, такая продукция решает дополнительную задачу в виде связки рабочих элементов между собой. Это снижает вероятность смещения металлоизделий в процессе бетонирования.

Монтажная арматура не принимает на себя нагрузки, она используется для формирования и фиксации каркаса. Также с её помощью можно обеспечить статичность положения рабочих стержней и хомутов при заливке бетона. В некоторых случаях после окончания операций монтажные штыри убирают из готовой конструкции.

Цена арматуры зависит от ряда определяющих факторов, среди которых линейные размеры изделия, диаметр, объём заказываемой партии, сезонность. Для получения дополнительной информации свяжитесь с менеджерами компании «ТриоСтрой».

Распределительный фитинг | БПИ Консалтинг

Сентябрь 2016 г.

(Примечание: все предыдущие публикации в категории базовой статистики перечислены справа. Выберите «Вернуться к категориям», чтобы перейти на страницу со всеми публикациями, отсортированными по категориям. Выберите эту ссылку, чтобы получить информацию о SPC для Программное обеспечение Excel.)

В рамках вашего процесса PPAP вы должны предоставить клиенту анализ возможностей процесса для только что завершенного пробного производственного цикла. Гистограмма собранных вами данных не выглядит нормально распределенной. График нормальной вероятности подтверждает ваши опасения — вы имеете дело с ненормальными данными. Вы запускаете преобразование Бокса-Кокса, чтобы увидеть, можно ли преобразовать данные в нормальное распределение. Трансформация не работает. Что теперь делать?

Для анализа возможностей процесса требуется нормальное распределение, чтобы можно было вычислить значение Cpk. Вы не сможете использовать Cpk. Вам придется провести нестандартный анализ возможностей процесса.Но чтобы выполнить этот анализ, вы должны определить, какое распределение лучше всего соответствует вашим данным.

В этой публикации объясняется, как выполняется подгонка распределения на примере экспоненциального распределения. Публикация в следующем месяце расширит это, чтобы сравнить несколько дистрибутивов, чтобы увидеть, какой дистрибутив лучше всего соответствует вашим данным.

В этом выпуске:

Пожалуйста, не стесняйтесь оставлять комментарии в конце этой публикации. Вы также можете скачать pdf-копию этой публикации по этой ссылке.

Что такое распределительный фитинг?

Подгонка распределения — это процесс, используемый для выбора статистического распределения, которое наилучшим образом соответствует данным. Примеры статистических распределений включают нормальное, гамма-распределение, распределение Вейбулла и распределение наименьших экстремальных значений.

В приведенном выше примере вы пытаетесь определить возможности вашего нестандартного процесса. Это означает, что вы должны быть в состоянии определить, какое распределение лучше всего соответствует данным, чтобы вы могли определить вероятность того, что ваш процесс произведет материал, выходящий за рамки спецификаций.Важно иметь распределение, которое точно отражает ваши данные. Если вы выберете неправильное распределение, ваши расчеты будут неверными.

Коротко о самих данных. Данные должны быть непротиворечивыми и предсказуемыми, т. е. они должны быть получены в результате процесса, находящегося под статистическим контролем. Если процесс не находится под статистическим контролем, подгонка распределения не будет точной.

Не все соответствует нормальному распределению

Жизнь была бы прекрасна, если бы мы могли просто предположить, что наши данные распределены нормально.Это наиболее часто используемый дистрибутив. Почему? Потому что многие вещи нормально распределены. Но не все. Нормальное распределение определяется средним значением и стандартным отклонением. Он симметричен относительно среднего.

Распределения, смещенные влево или вправо, не могут быть смоделированы как нормальные распределения. Другие распределения ограничены и не могут быть смоделированы как нормальные распределения. И есть симметричные распределения, которые могут соответствовать вашим данным лучше, чем нормальное распределение.

Выбор неправильного распределения приводит к неточным результатам. Наша предыдущая публикация о ненормальных возможностях процесса дает пример того, как ваши расчеты возможностей процесса для Cpk неверны, если нет нормального распределения.

Определение наилучшего дистрибутива

Несколько распределений обычно проверяются на данных, чтобы определить, какое из них лучше всего соответствует данным. Вы не можете просто посмотреть на форму распределения и предположить, что она хорошо соответствует вашим данным.

Как определить лучший дистрибутив? Статистические методы используются для оценки параметров различных распределений. После завершения этой оценки вы используете методы оценки соответствия, чтобы определить, какое распределение лучше всего соответствует вашим данным. Существуют также визуальные методы, которые помогут вам решить, какой дистрибутив лучше всего. Сюда входит изучение гистограммы с наложенным распределением и сравнение эмпирической модели с теоретической моделью. Ниже эти методы рассматриваются более подробно.

Параметры распределения

Параметры распределения определяют распределение. Есть четыре параметра, которые в основном используются при настройке распределения. Вот эти четыре параметра:

• Местоположение
• Весы
• Форма
• Порог

Не все параметры существуют для каждого распределения. Например, нормальное распределение имеет только два параметра: местоположение (среднее) и масштаб (стандартное отклонение). Эти два параметра полностью определяют нормальное распределение.Подгонка распределения включает в себя оценку параметров, определяющих различные распределения. Четыре параметра более подробно определены ниже.

Параметр положения распределения указывает, где находится распределение по оси x (горизонтальной оси). На рис. 1 показаны два нормальных распределения. Значения местоположения разные. Синее распределение имеет положение 5. Оранжевое распределение имеет положение 10. Оба имеют одинаковое стандартное отклонение (или шкалу в терминах параметров).

Рис. 1: Нормальное распределение в разных местах

Параметр масштаба распределения определяет степень разброса в распределении. Чем больше параметр масштаба, тем больше разброс в распределении. Чем меньше параметр масштаба, тем меньше разброс в распределении. На рисунке 2 показано логистическое распределение с тремя различными параметрами шкалы: 2, 5 и 8. Положение всех трех кривых равно 0.

Рисунок 2: Логистическое распределение с различными параметрами шкалы

Параметр формы распределения позволяет распределению принимать различные формы. Два приведенных выше распределения, нормальное и логистическое, не имеют параметра формы. Форма определяется расположением и масштабом этих двух распределений. Другие распределения имеют параметры формы. Чем больше параметр формы, тем больше отклонение распределения влево.Чем меньше параметр формы, тем больше отклонение распределения вправо. На рис. 3 показано, как изменение параметра формы влияет на гамма-распределение. Параметр масштаба для гамма-распределения на рисунке 3 равен 2. Гамма-распределение не имеет параметра местоположения.

Рис. 3. Гамма-распределение с различными параметрами формы

Пороговый параметр распределения определяет минимальное значение распределения по оси x.Распределение не может иметь значений ниже этого порога. На рисунке 4 показано гамма-распределение с тремя различными пороговыми значениями: 3, 6 и 9. Параметр масштаба и формы равен 2,

Рис. 4. Гамма-распределение с различными пороговыми значениями

Оценка параметра

Для оценки параметров распределения можно использовать ряд статистических методов. SPC для Excel использует метод оценки максимального правдоподобия (MLE).В качестве примера мы будем использовать экспоненциальное распределение.

Экспоненциальное распределение является широко используемым распределением в проектировании надежности и используется для моделирования времени между отказами, когда блоки имеют постоянную частоту отказов. Это распределение имеет один параметр, и существует аналитическое решение для нахождения этого параметра. Предположим, у нас есть выборка размера n из одного распределения. Мы хотим знать, получена ли выборка из экспоненциального распределения.

Вы начинаете с функции плотности вероятности (PDF) для распределения.Экспоненциальный PDF определяется как:

, где b — параметр шкалы; b должно быть больше 0. Наша цель – найти значение b на основе наших выборочных данных. Каждый x _и имеет один и тот же PDF-файл, поскольку образцы взяты из одного и того же дистрибутива.

Функция правдоподобия случайной выборки L определяется как произведение каждого отдельного PDF:

Замена в экспоненциальном PDF дает:

Мы хотим найти значение b, которое максимизирует эту функцию правдоподобия.Вот хитрость с MLE. Легче свести к минимуму отрицательную логарифмическую вероятность. Взятие отрицательного журнала обеих частей приведенного выше уравнения преобразует произведение PDF в сумму PDF:

Замена в экспоненциальном PDF дает:

Приведенное выше выражение можно упростить до следующего:

Мы хотим найти значение b, которое минимизирует эту функцию. Чтобы найти это, вы берете частную производную от -ln L по b и устанавливаете это уравнение равным 0.

Решение для b дает следующее:

Это просто уравнение для среднего. Для экспоненциального распределения параметр масштаба, равный среднему значению, минимизирует логарифмическую функцию правдоподобия.

Это подход MLE. Расчеты становятся более сложными для большинства других распределений. Функция логарифмического правдоподобия должна быть дифференцирована по каждому оцениваемому параметру, при этом каждое из результирующих уравнений должно быть установлено равным нулю.Затем уравнения должны быть решены одновременно, чтобы найти параметры распределения. Численные методы должны использоваться для большинства распределений.

Пример

Предположим, у нас есть выборка из 100 точек данных. Скачать использованные данные можно по этой ссылке. Гистограмма (рис. 5) из 100 точек данных показывает, что данные не имеют нормального распределения.

Рисунок 5: Гистограмма выборочных данных

Обычно тестируются несколько дистрибутивов, чтобы определить, какой из них лучше всего соответствует данным.Для этой публикации мы просто будем использовать экспоненциальное распределение. Мы уже показали, что минимум логарифмической функции правдоподобия для экспоненциального распределения имеет место, когда параметр масштаба b равен среднему значению.

Среднее значение набора данных равно 2,975. Таким образом, экспоненциальный PDF становится:

Мы определили экспоненциальное распределение на основе наших данных. Но насколько хорошо это соответствует данным?

Подходит ли он?

Из вышеизложенного мы знаем, что когда параметр масштаба равен среднему значению, логарифмическая функция правдоподобия минимизируется, и это лучше всего соответствует экспоненциальному распределению.Но годится ли это?

Существует несколько способов оценки качества прилегания. Очень распространенный способ — вычислить статистику Андерсона-Дарлинга и определить p-значение, связанное с этой статистикой. Тест предполагает, что данные соответствуют указанному распределению. Низкое значение p означает, что предположение неверно и данные не соответствуют распределению. Высокое значение р означает, что предположение верно и данные соответствуют распределению.

В более ранней публикации было описано, как рассчитать статистику Андерсона-Дарлинга для нормального распределения.Процесс такой же для других распределений, за исключением того, что вы используете кумулятивную функцию распределения (CDF) для этого распределения в расчетах. Данные были проанализированы с использованием программного обеспечения SPC for Excel, и для экспоненциального распределения были получены следующие результаты:

• Статистика Андерсона-Дарлинга = 6,374
• p-значение < 0,001

Поскольку p-значение очень мало, вы делаете вывод, что экспоненциальное распределение не соответствует данным.

Существуют также визуальные методы, которые можно использовать, чтобы определить, насколько хорошо они подходят.Один из них — наложение PDF-файла распределения на гистограмму данных. Это показано на рисунке 6.

Рисунок 6: Гистограмма с экспоненциальным pdf

Экспоненциальное распределение не очень хорошо соответствует данным, основанным на рисунке 6.

Другой визуальный способ увидеть, соответствуют ли данные распределению, — это построить график PP (вероятность-вероятность). P-P отображает эмпирические значения CDF (на основе данных) в сравнении с теоретическими значениями CDF (на основе указанного распределения).CDF для экспоненциального распределения определяется как:

Если график P-P близок к прямой линии, то указанное распределение соответствует данным. На рис. 7 показан график PP для данных в зависимости от экспоненциального распределения.

Рисунок 7: График PP для экспоненциального распределения

Данные на рис. 7 не ложатся на прямую линию — еще одно свидетельство того, что экспоненциальное распределение не соответствует данным.

Резюме

В этой публикации представлен распределительный фитинг.Распределения определяются параметрами. Были введены различные параметры (местоположение, масштаб, форма и порог). Метод оценки максимального правдоподобия используется для оценки параметров распределения по набору данных. В качестве примера использовалось экспоненциальное распределение. Также были введены методы проверки того, насколько «хорошо» распределение соответствует данным. Эти методы согласия включают статистику Андерсона-Дарлинга, сравнение гистограммы с функцией плотности вероятности и построение графика PP для сравнения теоретической кумулятивной функции плотности с эмпирической кумулятивной функцией плотности.В нашей следующей публикации мы рассмотрим, как сравнивать несколько распределений при попытке найти распределение, которое лучше всего соответствует данным.

Распределительная арматура | Статистическое программное обеспечение для Excel

Что такое подбор распределения

Подгонка распределения к выборке данных состоит после выбора типа распределения в оценке параметров распределения таким образом, чтобы выборка была наиболее вероятной из возможных (как максимальное правдоподобие) или что по крайней мере некоторые статистические данные выборки (например, среднее значение, дисперсия) максимально точно соответствуют статистическим данным распределения.

Методы подбора, используемые в XLSTAT

XLSTAT предлагает два метода подбора:

Моменты для подбора распределения

Этот простой метод использует определение моментов распределения как функции параметров для определения последних. Для большинства распределений достаточно использования среднего значения и дисперсии. Однако для некоторых распределений достаточно среднего значения (например, распределения Пуассона), а если нет, то также требуется коэффициент асимметрии (например, распределение Вейбулла).

Максимум правдоподобия для подбора распределения

Параметры распределения оцениваются путем максимизации правдоподобия выборки. Этот метод, более сложный, имеет преимущество точности для всех распределений и позволяет получить приблизительные стандартные отклонения для оценок параметров. Метод максимального правдоподобия предлагается для отрицательного биномиального распределения типа II, распределения Фишера-Типпета, распределения GEV и распределения Вейбулла.

Доступное распределение фитингов в XLSTAT

XLSTAT предоставляет следующие распределения:

Бета, Биномиальное, Отрицательное биномиальное, Хи-квадрат, Эрланг, Экспоненциальное, Фишера, Фишера-Типпета, Гамма, GEV, Гумбеля, Логнормальное, Нормальное, Парето, Пуассон, Студент, Униформа, Вейбулл.

Проверка согласия

После оценки параметров выбранного распределения необходимо проверить гипотезу, чтобы проверить, соответствует ли явление, наблюдаемое в выборке, рассматриваемому распределению.

XLSTAT предлагает две доброта посадочных испытаний:

• Chi-Square Chi-Square Kolmogorov-Smirnov Груз подходят для распространения

Результаты для распространения примерки в XLSTAT

• Расчетные параметры: В этой таблице отображаются параметры распределения.
• Статистические данные, оцененные на основе входных данных и рассчитанные с использованием оценочных параметров распределения: Эта таблица используется для сравнения среднего значения, дисперсии, коэффициентов асимметрии и эксцесса, рассчитанных по выборке, с коэффициентами, рассчитанными по значениям параметров распределения.
• Тест Колмогорова-Смирнова.
• Критерий хи-квадрат и таблица сравнения наблюдаемых и теоретических частот
• Гистограммы: Распределение данных и распределение аппроксимации представлены на одной гистограмме.Это делает его очень полезным инструментом визуализации для сравнения распределений.
• Описательная статистика для интервалов: В этой таблице для каждого интервала показаны частоты, относительные частоты, а также плотности выбранных выборок и распределения.

Распределения вероятностей и подгонка распределения с помощью SciPy Python

Как моделировать случайные процессы с распределениями и подгонять их к данным наблюдений

• Распределения вероятностей SciPy, их свойства и методы
• пример, который моделирует срок службы компонентов путем подбора распределения экстремальных значений Вейбулла
• автоматизированная процедура подбора, которая выбирает лучшее из примерно 60 возможных распределений

Распределение вероятностей описывает явления на которые влияют случайные процессы:

• естественные случайные процессы;
• или неопределенности, вызванные неполными знаниями.

Результаты случайного процесса называются случайной величиной X. Функция распределения сопоставляет вероятности с появлением X. stats.rv_discrete классов. Дискретные распределения имеют дело с исчисляемыми результатами, такими как приход клиентов к прилавку. Непрерывные распределения вычисляют вероятность совпадений между двумя исходами или точками на оси X, такими как изменения высоты, температуры или времени.

Распределения, связанные с инженерией и технологиями, которые пытаются моделировать, например, срок службы или время до отказа оборудования, а также в биологии и фармацевтике, в последние годы расцвели благодаря быстрому увеличению доступности данных датчиков и другие крупные источники количественной информации. SciPy включает в себя несколько вариантов распределений Вейбулла и экстремальных значений, а также распределения логнормального и усталостного ресурса или распределения Бирнбаума-Сондерса, которые применимы к задачам проектирования надежности. В литературе можно найти более свежие объединения, такие как распределения Вейбулла-Бирнбаума-Сондерса или Куммера-бета-Бирнбаума-Сондерса и многие другие, для таких областей, как производство, цепочка поставок, архитектура, биология, гидрология и инженерия. Таким образом, распределения вероятностей — это не только инструмент в первую очередь для трейдеров, торгующих акциями и опционами. Мы должны бросить взгляд за рамки равномерного и нормального распределения, с которыми мы сталкиваемся чаще всего. Многие из наших методов обработки данных основаны на нормально распределенных данных или остатках.Однако для моделирования реальных случайных процессов мы должны быть готовы определить и оценить альтернативные случайные модели.

В SciPy доступно 123 дистрибутива:

Я импортировал более 60 непрерывных дистрибутивов Scipy в сценарий установки, который я собираюсь описать ниже. По общему признанию, я был в некотором роде в ударе, когда увидел, что установщик может относительно быстро справиться с первоначальными 10 дистрибутивами, которые я импортировал. Я пришел к выводу, что могу добавить еще 50 за считанные минуты и посмотреть, не споткнется ли процесс подгонки о том или ином из более экзотически параметризованных распределений.До сих пор это работало без икоты.

Мы начинаем с импорта — помимо наших всепогодных основных библиотек, таких как pandas и numpy — класса stats SciPy.

Необходимо добавить две константы: количество выборок, которые тест Колмогорова-Смирнова на соответствие будет извлекать из выбранного распределения; и уровень значимости 0,05.

Затем мы составляем список примерно из 60 дистрибутивов SciPy, которые мы хотим создать для установщика, и импортируем их.

Python не принимает объект списка, такой как дистрибутивов , в своих операторах импорта, поэтому одни и те же имена дистрибутивов должны быть указаны дважды.Такая библиотека, как AST, теоретически могла бы помочь автоматически прочитать и затем повторно вставить импорт, но циклы потребуют больше строк кода, чем копирование импортированных дистрибутивов в список дистрибутивов .

Список распределений содержит выборку, которую мы хотим передать в качестве выбранных дистрибутивов-кандидатов процедуре подбора. Конечно, вы можете сократить список до меньшего количества кандидатов, среди которых вы хотите найти наиболее подходящего.

Прежде чем мы углубимся в конструкцию установщика, давайте совершим небольшую обзорную экскурсию по объектам распределения SciPy, чтобы понять, как они работают и взаимодействуют.

1.1 Выбор и создание экземпляра распределения

Мы выбираем бета-распределение в качестве первого примера и параметризуем его, устанавливая его два параметра формы a(lpha) и b(eta) равными 2 и 6.

Бета-распределение имеет чрезвычайно гибкая форма, гораздо более универсальная, чем нормальное распределение. Его поддержка или домен по умолчанию — это интервал [0;1] для его случайных переменных x. Ниже мы увидим, как можно расширить поддержку на гораздо более широкие интервалы, добавив параметры местоположения и масштаба к двум параметрам общего доступа. Наш выбор параметров формы сделает ее похожей на колоколообразную кривую нормального распределения, но не совсем совпадающую с ней — она будет несколько скошенной в положительную сторону, с вытянутым хвостом справа.

Мы генерируем 1000 случайных переменных x, которые следуют бета-распределению (2,6), применяя функцию rvs() , а затем наносим их на гистограмму.

SciPy beta является объектом генератора распределения типа , beta_gen , унаследованным от своего класса непрерывных распределений.

1.2 Свойства распределения

Давайте получим дополнительные свойства Бета (2,6): моменты и параметры формы. Мы вычисляем их по отдельности, затем собираем их в словарь stats , где сопоставляем их с описательными именами, и, наконец, мы используем понимание списка для красивой печати словаря построчно.

Чтобы получить сразу четыре основные статистики, то есть моменты до порядка 4, мы используем метод stats с его ключевым словом моментов = ‘mvsk’: среднее значение, дисперсия, асимметрия и эксцесс.

Мы наблюдаем асимметрию , отличную от критерия 0, который мы получили бы из стандартного нормального распределения. Асимметрия измеряет асимметрию распределения относительно его среднего значения. Бета (2,6) имеет умеренную положительную асимметрию, правостороннюю или правостороннюю асимметрию. Его кривая кажется наклоненной влево, но асимметрия связана с асимметрией его хвостов. Хвосты не уравновешивают друг друга, вместо этого основная часть или масса распределения сосредоточена слева от среднего, а правый хвост вытянут.

Эксцесс является мерой «хвостатости» распределения (а не его «остроконечности», вопреки интерпретациям, предлагаемым различными источниками). Асимметрия измеряет дисбаланс между решками. Распределение с высоким эксцессом, напротив, имеет тенденцию давать больше выбросов в хвосте или ; он утяжелен хвостом по отношению к центру, поэтому его центр кажется тоньше. Хвосты простираются дальше, чем три стандартных отклонения нормального распределения от среднего, которые составляют 99.7% его массы. В финансах или технике высокий эксцесс указывает на более высокий риск получения очень малых или очень больших наблюдаемых значений.

Нормальное распределение, выступающее в качестве эталона, имеет эксцесс 3,0. Но SciPy использует избыточных эксцессов и калибрует метрику нормального распределения до 0. Избыточный эксцесс измеряет, насколько сильно хвосты отличаются от хвостов нормального распределения.

Beta(2,6) имеет небольшой положительный эксцесс 0,11. Значение, близкое к нулю, указывает на то, что это мезокуртик — у него лишь немного более тяжелые хвосты, чем у нормального распределения, поэтому модели его экстремальных значений будут схожими.Более отчетливый положительный эксцесс делает распределение leptokurtic , что означает «тощий»; его выбросы по оси x лежат дальше от центра, поэтому он кажется менее громоздким. платикуртическое («широкое») распределение, напротив, с его отрицательным эксцессом имеет короткие хвосты; оно демонстрирует меньшую склонность к экстремальным значениям по сравнению с нормальным распределением. Его поведение легче предсказать. Наша вариация Бета (2,6) имеет избыточный эксцесс, достаточно близкий к нулю, чтобы мы могли считать ее мезокуртической, но все еще очень похожей на нормальное распределение.

1.3 Заморозить параметризацию

Мы использовали параметризацию Beta(2,6) во всех предыдущих строках кода, снова и снова ссылаясь на beta(a,b). Если нам не нужно изменять параметры в наших будущих строках кода, мы можем присвоить объект распределения с его текущими параметрами переменной rv. SciPy называет это замороженным объектом случайных переменных.

1.4 Получение вероятностей и квантилей

Введем еще две функции: функцию плотности вероятности pdf и функцию процентной точки ppf.

Чтобы построить функцию плотности вероятности pdf, мы калибруем ось x, заставляя linspace() рисовать линию координатных точек. В качестве конечных точек мы выбираем квантили 1% и 99%: это значения x, которые бета-распределение (2,6) не превысит с вероятностью 1% и 99% соответственно. Функция процентных точек ppf() предоставляет значения x для этих вероятностей. Минимальные и максимальные значения не будут работать для многих распределений с неограниченной областью: их ось x теоретически может простираться до положительной и/или отрицательной бесконечности, как в случае нормального распределения; на практике сценарий будет сообщать об ошибке для конечных точек осей, установленных на бесконечности.

1.5 Домен или поддержка дистрибутива

Что такое домен бета-дистрибутива? Давайте спросим у SciPy, вызвав его метод support() .

Стандартное бета-распределение простирается только от 0 до 1 по оси x. В этом оно мало чем отличается от стандартного нормального распределения, которое сосредоточено вокруг среднего значения, равного 0, и стандартного отклонения, равного 1, что означает, что за пределами 3 отклонений влево и вправо от нуля стандартное нормальное распределение несет лишь незначительные количества своего массы — хотя его хвосты теоретически простираются до бесконечности, с все меньшей и меньшей вероятностью того, что эти значения когда-либо будут наблюдаться.

Гамма-распределение (1,1) растягивается вдоль оси X вплоть до положительной бесконечности.

Стандартная бета-версия слишком ограничена для многих практических приложений. Поэтому давайте снабдим его параметрами местоположения и масштаба в дополнение к двум параметрам формы. Расположение и масштаб — это параметры, доступные и для большинства других дистрибутивов SciPy.

1.6 Масштабирование и сдвиг распределения

Мы определяем сдвинутое и масштабируемое бета-распределение, вводя beta(shape_a, shape_b, loc, scale) в строке 5 и присваивая результат переменной rv.

Параметр местоположения loc переместил минимум своей опоры по оси x на значение 100; сумма местоположения и масштаба сдвинула свой максимум к 100 + 220 = 320. Это распределение может хорошо отражать явление реального мира, которое подвержено случайному процессу или неопределенности между границами 100 и 320.

Далее мы вычисляем первые четыре момента, применяя stats(), и преобразуем полученный кортеж в список в строке 3. Поскольку дисперсию трудно интерпретировать, мы также вычисляем стандартное отклонение, которое добавляем к списку моментов в строке 4.Мы записываем имена пяти метрик, затем zip-комбинируем список значений со списком имен в словаре моментов и, наконец, передаем словарь списковому анализу, который будет красиво печатать его содержимое построчно. , в строке 8.

Случайный процесс сосредоточен вокруг среднего значения 155 со стандартным отклонением 31,8. Поскольку мы только сдвинули и масштабировали кривую, ее форма осталась неизменной — она сохранила свою асимметрию и избыточный эксцесс.

Построим кумулятивную функцию распределения cdf и ее обратную, процентную точку или функцию квантиля ppf .

Мы передаем выбранные точки на оси X, среди которых среднее значение, медиана, квантили 1% и 99% в строке 2, функциям cdf и pdf для получения более точных результатов, чем при взгляде на диаграммы. может предложить. Понимание словаря в строке 5 объединяет значения x, используемые в качестве ключей, со значениями cdf и pdf, а затем печатает их, cdf слева, pdf справа.

• При x = 150,3 мы наблюдаем медиану: 50% наблюдений x меньше 150.3.
• При x = 241,5 наблюдается квантиль 99% — 99% значений x не превышают 241,5.

Наконец, мы передаем кумулятивные вероятности cdf в процентную функцию ppf. Анализ словаря в строке 5 упаковывает значения x, которые мы оценили выше, со списком квантилей, которые возвращает функция ppf. Значения x, которые вычисляет ppf, должны совпадать с исходными значениями x, которые мы передали в cdf. В таблице ниже мы видим значения x в левом столбце и соответствующие квантили справа.Таким образом, мы подтвердили их непротиворечивость.

2.1 Принципы

Первое распределение, которое приходит на ум при описании случайного процесса, — это нормальное распределение. Несмотря на преобладание в учебниках, оно не подходит для большого количества случайных процессов:

• Нормальное распределение симметрично относительно своего среднего значения и медианы. Но часто данные наблюдений ясно показывают, что случайный процесс, породивший их, имеет асимметрию влево или вправо, особенно если область ограничена, например, если она имеет жесткое минимальное значение, равное нулю.
• Нормальное распределение неограниченно: его область простирается до положительной и отрицательной бесконечности. Большинство реальных явлений не поддаются попыткам описать их в терминах неограниченного роста или величины; или они не могут принимать отрицательные значения, что делает недействительной половину массы вероятности нормального распределения.
• Нормальное распределение не имеет тяжелых хвостов. Многие случайные процессы, например, на финансовых рынках, демонстрируют так называемые длинные хвосты: вероятность того, что произойдут экстремальные результаты — критически важные для решений в инженерии или финансах — выше, чем могли бы предсказать нормальные распределения сами по себе.

Распределения-кандидаты, которые мы хотим подогнать к нашей дате наблюдения, должны выбираться на основе следующих критериев:

• природа случайного процесса, если мы можем ее различить. Из более чем 200 существующих моделей распределения (да, действительно — даже SciPy еще не перечисляет их все) многие приспособлены для описания конкретных типов случайных процессов. Примеры: Для моделирования времени до отказа оборудования — если отказ зависит от того, как долго оборудование находится в эксплуатации — среди кандидатов, выбранных для процесса подбора, должно быть распределение Вейбулла; усталостная долговечность или распределение Бирнбаума-Сондерса является альтернативой для моделирования срока службы оборудования.В то время как очередь ожидания — случайный процесс другого рода — требует описания переменной Пуассона.
• Домен или поддержка распределения обозначает интервал значений x, на котором он определен. Большинство природных явлений и большинство технических процессов, например, не могут принимать отрицательные значения. Время наработки на отказ не может стать отрицательным. Распределения-кандидаты для этих процессов должны иметь неотрицательный домен. Для некоторых из них эта область присуща их математическому определению.Другие могут подвергаться преобразованиям: они могут быть усечены или сдвинуты и масштабированы, чтобы откалибровать их в неотрицательной области, такой как полунормальное распределение. SciPy предлагает параметры местоположения и масштаба для перемещения домена распределения на соответствующий интервал. Большинство случаев нормальных переменных представляют собой сдвинутые и масштабированные варианты стандартного нормального распределения: среднее значение было сдвинуто от 0 до наблюдаемого или расчетного значения; стандартное отклонение было откалибровано от 1 до перемасштабированного интервала вокруг сдвинутого среднего, так что диапазон в пределах 3 отклонений содержит ~99.7% всех случаев.
• Форма данных наблюдений. Если природа случайного процесса не может быть описана априори, то форма гистограммы даст ключ к разгадке того, какое распределение, например, симметричное, с асимметрией влево или с асимметрией вправо, будет лучше подходить.
• Проверка нескольких моделей: Когда мы запускаем модели науки о данных, мы не ограничиваем исследование одной моделью. Скорее, мы применяем несколько альтернативных моделей или по крайней мере альтернативные кортежи гиперпараметров к данным. Точно так же нам нужно опробовать несколько альтернативных дистрибутивов в процессе подбора. Большое количество из 60+ кандидатов, которые мы передадим установщику, поможет убедиться, что мы не получим неоптимальную модель, как если бы мы сократили наш поиск.
• Тесты согласия , такие как тест Колмогорова-Смирнова, дают нам более точные результаты тестов, чем визуальные подсказки, которые мы получаем из диаграмм, сравнивающих гистограмму наблюдений с подобранной кривой распределения.

2.2 Время до отказа оборудования: подгонка распределения Вейбулла

Прежде чем мы создадим автоподгонку, мы хотим понять, как мы можем подогнать выбранное индивидуальное распределение к данным наблюдений. Давайте создадим пример, который соответствует распределению Вейбулла проблеме срока службы оборудования.

Мы будем работать с вымышленным набором данных: время до отказа электронной платы, которая будет использоваться в первом космическом корабле, который доставит астронавтов на Марс. Таким образом, не будет простого способа получить запасные части на какой-нибудь стоянке для грузовиков и гриле за пределами земной орбиты.

Модель Вейбулла может быть математически выведена как время до возникновения самого слабого звена среди параллельных процессов отказа. Он используется в самых разных областях, таких как проектирование надежности, гидрология, биология или анализ ветровой энергии.

Распределение минимального экстремального значения Вейбулла SciPy (распределение минимального экстремального значения Вейбулла — руководство SciPy v1.7.1, в отличие от варианта SciPy «Максимальное экстремальное значение Вейбулла») эквивалентно распределению Вейбулла, объясненному NIST (U.S. Национальный институт стандартов и технологий, 1.3.6.6.8. Распределение Вейбулла (nist.gov)) и википедия (Распределение Вейбулла — Википедия). Вы обнаружите, что символы, используемые для параметров, сильно различаются между источниками — безопаснее идентифицировать их по форме, масштабу и местоположению.

SciPy выражает свои объекты распределения в стандартизированной форме. Распределение weibull_min имеет только параметр формы c (называемый k в Википедии, gamma в NIST и beta в других источниках). Параметры масштаба и местоположения являются необязательными.

• , если форма < 1: частота отказов уменьшается со временем после фазы приработки
• , если форма =1: постоянная частота отказов => распределение Вейбулла соответствует экспоненциальному распределению
• , если форма > 1: Интенсивность отказов увеличивается со временем

Параметр шкалы, обозначаемый в различных источниках лямбда, альфа или бета, также называется характеристическим ресурсом . С увеличением масштаба распределение Вейбулла становится более симметричным, напоминая нормальное распределение.

Параметр местоположения, если он включен для формирования трехпараметрической переменной Вейбулла, также известен как время ожидания: отказ не может произойти до L часов, при L ≥ 0.

Первый — пока мы ждем цепи производителя платы, чтобы предоставить нам реальные данные — мы создаем массив синтетических данных наблюдений для подготовки нашей модели. Мы хотим смоделировать время до отказа в часах для 1000 компонентов, для которых скоро поступят данные испытаний.

Выбираем форму 1.5 — таким образом, частота отказов увеличивается со временем — и характерный срок службы или шкала 50 000 часов.

Длинный правый хвост указывает на то, что фактические данные значительно искажены вправо, выше 1,0 по сравнению с 0 для нормального распределения. Отказы начинаются в нулевое время, поэтому время ожидания или параметр местоположения не задействованы — вместо этого всплывают проблемы с качеством и начинают выбивать первые схемы сразу после того, как они прошли заводские ворота и встроены в прототипы в космическом центре.

Затем мы вводим фактические данные в функцию fit() объекта распределения weibull_min в строке 6.

Обратите внимание на аргумент floc = 0 . floc указывает, что я зафиксировал значение параметра местоположения на 0, введя имя параметра с префиксом «f». Функция fit() будет искать значения формы и масштаба, чтобы распределение Вейбулла отражало фактические данные; но это оставит местоположение без изменений на 0. Причина в том, что гибкий параметр местоположения может сильно повлиять на найденные значения формы и масштаба.Установщик ищет наилучший компромисс между всеми тремя параметрами, если мы не запретим ему доступ к параметру местоположения. Если бы у нас не было предварительных знаний о случайном процессе, мы могли бы не определиться с местоположением. Но если мы знаем, что сбои могут произойти с нулевого момента времени, даже если фактические записи начинаются немного позже, мы должны установить местоположение на ноль и лучше сосредоточиться на форме и масштабе без ненужных помех из-за неточного значения местоположения. Установщик не должен торговать более высоким значением местоположения с более высокими или более низкими значениями масштаба или формы.

Кривая PDF точно повторяет контуры гистограммы. Давайте подтвердим визуальное впечатление проверкой гипотезы на соответствие: критерием Колмогорова-Смирнова КС.

Очень высокое p-значение теста KS почти с уверенностью подтверждает, что трехпараметрическая переменная минимума Вейбулла (1,54, 0, 49201) отражает структуру фактических данных.

Среднее время до отказа составляет 45 137 часов.

Предположим, что пороговый момент времени находится на T = 20 000 часов.По истечении времени T цепи больше не считаются критически важными, они завершат поставленные перед ними задачи.

• Ниже мы вычисляем кумулятивную функцию распределения cdf, которая говорит нам, что через 20 000 часов 22,4% всех цепей сгорит.
• Функция выживания sf(T) также может быть рассчитана как 1 — cdf(T). В нем сообщается, что через 20 000 часов 77,6% цепей все еще будут работать.
• Через 10 000 часов выживет 91,4% цепей.
• Мы также заметили, что только первые 0,1% цепей выйдут из строя в течение первых 500 часов тестирования.
• Процентная функция ppf сообщает нам, что потребуется 2329 часов, пока не выйдет из строя 1,0% компонентов. Таким образом, расширенное тестирование сразу после производства, в течение 500 или даже 2300 часов, не приведет к значительному снижению количества отказов. Большинство цепей разорвется позже, то есть не в земных условиях.
• Делаем вывод, что нам понадобится большой запас запчастей для замены 22.4% цепей, которые перегорают в течение первых 20 000 часов; и нужно обучить космонавтов их установке. В качестве альтернативы мы могли бы попытаться улучшить надежность схемы или сократить время использования.

SciPy предоставляет метод .fit() для каждого объекта дистрибутива отдельно. Чтобы настроить процесс оценки нескольких моделей, мы собираемся написать сценарий для процедуры автоматической установки. Мы скормим наш список из 60 кандидатов в пасть установщику, и он найдет одну случайную вариацию, которая наиболее точно соответствует фактическим наблюдениям.

Начнем с функции проверки согласия KS, которая будет вызываться 60 раз для сравнения расстояния заданного распределения-кандидата от фактических данных.

Затем мы пишем короткую функцию fitdist(), которая соответствует выбранному кандидату, а затем вызывает тест KS. Как и раньше, мы фиксируем параметр местоположения на 0 для всех кандидатов: floc=0 . Это параметр по умолчанию, который вы можете изменить, если хотите расширить сеть для поиска решений.

Строка 2 запускает понимание списка. Понимание извлекает каждый из объектов дистрибутива из списка дистрибутивов, в верхней части нашего скрипта, и передает его функции установки.

Понимание res возвращает параметры всех подобранных распределений, а также p-значения их соответствующих тестов KS и табулирует их в кадре данных.

Фрейм данных содержит 61 подобранное распределение с их параметрами.

Мы готовим функцию построения графика, которая может отображать все распределения, которые ей передает вызывающая функция.

Функция plot

• определяет, сколько строк с тремя подграфиками в каждой потребуется для отображения всех распределений в фрейме данных,
• извлекает строку распределения с ее параметрами из фрейма данных,
• опускает параметры, которые имеют NaN значений,
• калибрует конечные точки оси X по квантилям 1% и 99%,
• рисует гистограмму фактических наблюдений,
• и строит PDF выбранного распределения.

Перед вызовом функции построения графика мы делаем выборку в строке 2: Мы запрашиваем только графики тех распределений-кандидатов, которые демонстрируют результат теста KS с p-значением выше, чем уровень значимости ALPHA = 0,05. Мы игнорируем кандидатов, которые подходят хуже. В этом примере только 6 из 61 кандидата успешно прошли тест KS. Сценарий создает кадр данных df_ks, который ограничен этими шестью утвержденными KS дистрибутивами, прежде чем код вызовет функцию плоттера plot_fitted_pdf() .

• Неудивительно, что двухпараметрическое распределение минимума Вейбулла лидирует с p-значением 42,5%.
• 3-параметрическое бета-распределение с 2 значениями формы и 1 значением шкалы достигает 35,2 %.
• 2-параметрическое распределение Накагами является родственником гамма-распределения и достигает твердого p-значения 26,9%.
• Нецентральные распределения F, Мильке и Берра являются более экзотическими кандидатами, с p-значениями, которые превышают порог значимости, но падают в качестве подгонки по сравнению с распределениями Вейбулла и Бета.

Сценарий выбирает кандидата с самым высоким p-значением KS, weibull_min, и присваивает его переменной D_opt .

Мы можем начать просмотр и работу с этим наиболее подходящим экземпляром, как мы это делали с любым другим экземпляром дистрибутива в примерах.

• Функция stats() сообщает о четырех основных моментах подобранного распределения.
• Мы можем получить среднее время до отказа и спросить, какой процент компонентов выйдет из строя в этот момент времени: 57.8%. Функции статистики и процентных пунктов сообщают нам, что среднее время до отказа составит 42 879 часов. Среднее время до отказа, когда отключится 50% всех цепей, составит 36 949 часов.
• Поддержка распределения минимума Вейбулла находится, конечно, в интервале от нуля времени до положительной бесконечности.

На этом сегодняшний урок завершен.

• Мы рассмотрели класс дистрибутивов SciPy, а также методы и свойства, связанные с ними.
• Мы подогнали выбранное распределение — минимум Вейбулла — к массиву синтетических данных, которые представляли наблюдения времени до отказа, и, таким образом, смоделировали проблему проектирования надежности.
• Наконец, мы написали более подходящую процедуру, которая проверяет фактическое по списку из 61 распределения-кандидата, три из которых очень хорошо подходят для нашего примера, с p-значениями, превышающими 20%, когда мы запускали тестовую функцию Колмогорова-Смирнова. на них.

Блокнот Jupyter доступен для загрузки на GitHub: h4ik0th/DistFitter: сборка дистрибутива SciPy (github.com)

• заглавное изображение: от Myriams-Fotos, pixabay
• все остальные изображения: от автора

Подбор дистрибутивов

В этом руководстве для подгонки дистрибутивов используется пакет fitdistrplus .

Выбор подходящего дистрибутива

Давайте воспользуемся одним из наборов данных, предоставляемых пакетом:

  данные ("говяжий фарш", package = "fitdistrplus")
my_data <- обслуживание фарша
график (my_data, pch = 20)  

Мы можем сначала построить эмпирическую плотность и гистограмму, чтобы получить представление о данных:

  plotdist(my_data, histo = TRUE, demp = TRUE)  

Еще один инструмент — показать некоторую описательную статистику, например моменты, чтобы помочь нам принять решение:

  descdist(мои_данные, дискретный=ЛОЖЬ, загрузка=500)  

  ## сводная статистика
## ------
## мин: 10 макс: 200
## медиана: 79
## означает: 73.64567
## расчетное стандартное отклонение: 35,88487
## расчетная асимметрия: 0,7352745
## предполагаемый эксцесс: 3,551384  

График также включает непараметрическую процедуру начальной загрузки для значений эксцесса и асимметрии.

Установка распределителя

Скажем, в предыдущем примере мы выбрали Вейбулла, гамму и логарифмическую нормаль, чтобы соответствовать:

  fit_w <- fitdist(my_data, "weibull")
fit_g <- fitdist(my_data, "gamma")
fit_ln <- fitdist(my_data, "lnorm")
резюме (fit_ln)  

  ## Аппроксимация распределения 'lnorm' по максимальному правдоподобию
## Параметры:
## оценка стд.Ошибка
## среднее значение 4,1693701 0,03366988
## sdlog 0.5366095 0.02380783
## Логарифмическая вероятность: -1261,319 AIC: 2526,639 BIC: 2533,713
## Корреляционная матрица:
## средний журнал sdlog
## среднее значение 1 0
## sdlog 0 1  

мы можем построить результаты:

  пар(mfrow=c(2,2))
plot.legend <- c("Вейбулл", "логнормальный", "гамма")
denscomp (список (fit_w, fit_g, fit_ln), legendtext = plot.legend)
cdfcomp (список (fit_w, fit_g, fit_ln), legendtext = plot.легенда)
qqcomp (список (fit_w, fit_g, fit_ln), legendtext = plot. legend)
ppcomp (список (fit_w, fit_g, fit_ln), legendtext = plot.legend)  

Фитинг может работать с другим небазовым дистрибутивом. Нужно только, чтобы были реализованы соответствующие функции d, p, q.

В следующем примере набор данных по эндосульфану не может быть должным образом аппроксимирован основными распределениями, такими как логарифмически-нормальный:

  данные ("эндосульфан", package = "fitdistrplus")
my_data <- эндосульфан$ATV

fit_ln <- fitdist(my_data, "lnorm")
cdfcomp(fit_ln, xlogscale = ИСТИНА, ylogscale = ИСТИНА)  

Для решения этой проблемы используются дистрибутивы Burr и Pareto, доступные в пакете актуар

  библиотека(актуар)

fit_ll <- fitdist(my_data, "logis", начало = список(форма = 1, масштаб = 500))
fit_P <- fitdist (my_data, "парето", начало = список (форма = 1, масштаб = 500))
fit_B <- fitdist(my_data, "заусенец", start = list(shape1 = 0. 3, shape2 = 1, скорость = 1))
cdfcomp (список (fit_ln, fit_ll, fit_P, fit_B), xlogscale = TRUE, ylogscale = TRUE,
        legendtext = c("lognormal", "loglogistic", "Pareto", "Burr"), lwd=2)  

Пакет также предоставляет некоторые полезные статистические данные:

  gofstat(list(fit_ln, fit_ll, fit_P, fit_B), fitnames = c("lnorm", "logis", "Pareto", "Burr"))  

  ## Статистика согласия
## lnorm llogis Парето Берр
## Статистика Колмогорова-Смирнова 0.1672498 0,1195888 0,08488002 0,06154925
## Статистика Крамера-фон Мизеса 0,6373593 0,3827449 0,13926498 0,06803071
## Статистика Андерсона-Дарлинга 3,4721179 2,8315975 0,89206283 0,52393018
##
## Критерии согласия
## lnorm llogis Парето Берр
## Информационный критерий Айкаке 1068,810 1069,246 1048,112 1045,731
## Байесовский информационный критерий 1074,099 1074,535 1053,400 1053,664  

Визуально и с использованием предыдущей статистики кажется, что распределение Берра кажется предпочтительным среди кандидатов, которые мы выбрали для исследования.

Оценки параметров

Мы можем применить бутстрап для оценки неопределенности параметров:

  ests <- bootdist(fit_B, niter = 1e3)
резюме(оценки)  

  ## Параметрические медианы бутстрапа и 95% процентильный доверительный интервал
## Медиана 2,5% 97,5%
## shape1 0,2024304 0,09504934 0,377547
## shape2 1.5802731 1.01204175 2.959759
## ставка 1,4655764 0,65204235 2,702179
##
## Метод оценивания сошелся только для 995 из 1000 итераций  

  участок(есть)  

  квантиль(оценки, вероятности=.05) # 95% доверительный интервал начальной загрузки процентилей  

  ## (исходные) оценочные квантили для каждой указанной вероятности (данные без цензуры)
## р=0,05
## оценка 0,2939259
## Медиана бутстрап-оценок
## р=0,05
## оценка 0,3077854
##
## двусторонний 95 % ДИ каждого квантиля
## р=0,05
## 2,5 % 0,1707940
## 97,5 % 0,4960287
##
## Метод оценки сошелся только для 995 из 1000 итераций начальной загрузки.  

Оптимальные методы подгонки вероятностных распределений к времени удерживания пропагул в исследованиях расселения зоохоров | BMC Ecology

16.

Engler R, Hordijk W, Guisan A. Пакет MIGCLIM R — плавная интеграция ограничений расселения в проекции моделей распространения видов. Экография. 2012;35:872–8.

Артикул Google Scholar

20.

Соренсен А.Э. Распространение семян за счет адгезии. Annu Rev Ecol Syst. 1986; 17: 443–63.

Артикул Google Scholar

24.

Charalambidou I, Santamaria L, Jansen C, Nolet BA. Пищеварительная пластичность у крякв модулирует вероятность расселения водных растений и ракообразных. Функция Экол. 2005; 19: 513–9.

Артикул Google Scholar

Подгонка дискретных вероятностных распределений к эволюционным событиям

Предположения, лежащие в основе использования распределения Пуассона, в основном заключаются в том, что вероятность события мала, но почти одинакова для всех случаев, и что возникновение события не изменяет вероятность повторения таких событий. Эти предположения, по-видимому, не выполняются для эволюционных событий, поскольку (i) вероятность фиксации замен нуклеотидных кодонов не одинакова для всех замен в кодоне и, вероятно, различается для одной и той же замены в разных линиях; (ii) вероятность замещения фиксирующих кодонов варьируется в зависимости от положения цистрона; и (iii) фиксация замены нуклеотидного кодона в одном положении цистрона модифицирует и даже может способствовать фиксации замены кодона в другом месте вдоль цистрона.Естественный отбор, по-видимому, является причинным фактором, который изменяет вероятность закрепления замены нуклеотидного кодона в популяции. Использование отрицательного биномиального распределения согласуется с доказательством того, что селективное давление на положения кодонов аминокислот или нуклеотидов варьируется как среди положений кодонов цистрона, так и в конкретном положении в течение эволюционного времени. Если количество фиксаций замен нуклеотидных кодонов на позицию цистронов, кодирующих цитохромы с, выводится филетически (филогенез основан на палеонтологической записи), а не фенетически (на основе парных сравнений различий существующих видов в отсутствие филогенеза), распределение этих данных фиксации не могут быть адекватно описаны одним распределением Пуассона.Соответствие этих же данных отрицательному биномиальному распределению весьма удовлетворительно. Утверждалось, что соответствие фенетически выведенных данных фиксации, которые не учитывают параллельные или обратные фиксации, распределению Пуассона является подтверждающим доказательством гипотезы о том, что эволюция белка происходит в результате фиксации селективно нейтральных замен кодона. Теперь этот аргумент кажется опровергнутым свидетельством того, что данные о фиксации нуклеотидных кодонов, скорее всего, распределены в соответствии с отрицательным биномиальным распределением.Тот факт, что данные фиксации могут быть описаны конкретным дискретным распределением вероятностей, сам по себе не дает понимания механизмов эволюционного процесса. Однако факты: (i) что предположения, лежащие в основе использования отрицательного биномиального распределения, адекватно учитывают различную вероятность фиксации аминокислотных или нуклеотидных кодонов в положениях цистрона и среди них, и (ii) что отрицательное биномиальное распределение обеспечивает превосходное соответствие для филетически выведенных данных о фиксации — предполагается, что отрицательный бином является очень подходящим дискретным распределением вероятностей для описания эволюционных событий.Аминокислоты или замены их нуклеотидных кодонов могут быть зафиксированы в положении цистрона как бы селективно нейтральном по отношению к замещаемому кодону, даже если положение кодона не будет селективно нейтральным, поскольку многие аминокислоты не могут там функционировать. Отрицательное биномиальное распределение хорошо справляется с этой ситуацией, тогда как единственное распределение Пуассона может быть удовлетворительным только в том случае, если все положения кодонов, которые могут варьироваться, были избирательно нейтральными.

Подгонка дискретных распределений вероятностей к эволюционным событиям

Abstract

Допущения, лежащие в основе использования распределения Пуассона, в основном состоят в том, что вероятность события мала, но почти одинакова для всех случаев, и что возникновение события не изменяет вероятность повторения подобных событий.Эти предположения, по-видимому, не выполняются для эволюционных событий, поскольку (i) вероятность фиксации замен нуклеотидных кодонов не одинакова для всех замен в кодоне и, вероятно, различается для одной и той же замены в разных линиях; (ii) вероятность замещения фиксирующих кодонов варьируется в зависимости от положения цистрона; и (iii) фиксация замены нуклеотидного кодона в одном положении цистрона модифицирует и даже может способствовать фиксации замены кодона в другом месте вдоль цистрона.Естественный отбор, по-видимому, является причинным фактором, который изменяет вероятность закрепления замены нуклеотидного кодона в популяции.

Использование отрицательного биномиального распределения согласуется с доказательством того, что селективное давление на позиции кодонов аминокислот или нуклеотидов варьируется как среди позиций кодонов цистрона, так и в конкретной позиции в течение эволюционного времени.

Если число фиксаций замен нуклеотидных кодонов на позицию цистронов, кодирующих цитохромы с, выводится филетически (филогенез основан на палеонтологических записях), а не фенетически (на основе парных сравнений различий существующих видов при отсутствии филогенеза) распределение этих данных фиксации не может быть адекватно описано одним распределением Пуассона.Соответствие этих же данных отрицательному биномиальному распределению весьма удовлетворительно.

Утверждалось, что соответствие фенетически выведенных данных о фиксации, которые не учитывают параллельные или обратные фиксации, распределению Пуассона является подтверждающим доказательством гипотезы о том, что эволюция белка является результатом фиксации селективно нейтральных замен кодонов. Теперь этот аргумент кажется опровергнутым свидетельством того, что данные о фиксации нуклеотидных кодонов, скорее всего, распределены в соответствии с отрицательным биномиальным распределением.

Тот факт, что данные фиксации могут быть описаны конкретным дискретным распределением вероятностей, сам по себе не дает понимания механизмов эволюционного процесса. Однако факты: (i) что предположения, лежащие в основе использования отрицательного биномиального распределения, адекватно учитывают различную вероятность фиксации аминокислотных или нуклеотидных кодонов в положениях цистрона и между ними, и (ii) что отрицательное биномиальное распределение обеспечивает превосходное соответствие данным фиксации, выведенным филетически, — предполагается, что отрицательное биномиальное распределение является очень подходящим дискретным распределением вероятностей для описания эволюционных событий.

Аминокислоты или их нуклеотидные замены кодона могут быть зафиксированы в положении цистрона, как если бы они были селективно нейтральными по отношению к заменяемому кодону, даже если кодон в положении не будет селективно нейтральным, поскольку многие аминокислоты не могут функционировать там.