剩余力学性能

剩余力学性能（精选五篇）

剩余力学性能篇1

关键词：管道,断裂力学,均匀腐蚀,剩余强度

油气管道腐蚀严重降低管道的剩余强度和承压能力、增大腐蚀管道腐蚀检测、维修费用,干扰整个输送系统的正常运行。腐蚀缺陷分为均匀腐蚀、局部腐蚀以及点蚀3类,其中均匀腐蚀是导致油气管道失效的主要形式,占事故总数的70%~90%。均匀腐蚀管道剩余强度评价的目的是研究均匀缺陷在某一操作压力下能否允许存在,确定腐蚀缺陷下的允许运行压力以及在某一输送压力下允许存在的最大腐蚀缺陷尺寸等,从而科学地管理管道的维修计划和生产管理。

20世纪80年代以来,随着断裂力学的发展,国际上逐步发展形成了兼顾安全可靠性和经济性的剩余强度评价方法。具有代表性的有:CEGB-R6-1988《含有缺陷的结构完整性的评价》,ASME-B31G-1990《体积型腐蚀缺陷评价规范》,英国BSI-PD6493-1991《焊接结构缺陷可接受性评价方法指南》及有限元分析法等。其中美国基于断裂力学的表面缺陷提出的B31G准则具有很大的局限性,给出的结果偏保守,致使一些可用管道被拆除和更换,造成了不必要的浪费,后经改进形成API 579准则的FAD方法。我国建立的标准SY/T 6151-2009《钢质管道管体腐蚀损伤评价方法》对管道剩余强度的评价结果比较准确,但也有过于保守的缺点;有限元法与其他方法相比具有明显的优势,但建立与实际相吻合的模型,耗时长且需要对所得计算值进行有效性验证;杜国锋、张东山等人讨论了在内压及轴向力共同作用下的均匀腐蚀管道剩余强度计算问题,给出了在给定缺陷尺寸下的缺陷可接受性和该缺陷下的最大允许工作压力以及腐蚀管道剩余强度的计算公式;高松巍、邵娜等针对均匀腐蚀管道利用API 579 准则进行了剩余强度三级评价,但计算繁复,参数收集难度大。

综上所述,笔者针对管道均匀腐蚀建立了断裂力学的剩余强度评价体系,反映管道承压能力。

1 理论综述

弹塑性断裂力学是剩余强度评价的理论基础,所研究具有腐蚀缺陷的油气管道属于受内压非穿透内外壁缺陷的圆柱体,此处以RSF(相对剩余强度因子)作为含腐蚀缺陷管道剩余强度的评价依据,如式(1)所示。

式中:LＤＣ为含缺陷管道的极限荷载或塑性崩溃荷载,MPa;LＵＣ为完整管道的极限荷载或塑性崩溃荷载,MPa。

笔者仅针对均匀腐蚀类型的管道进行剩余强度评价,当腐蚀深度大于管道壁厚10% 且小于80% 时,腐蚀区轴向长度不得大于式(2)、式(3)计算出的距离。

式中:D为管道外径;t为公称壁厚;d为腐蚀深度。

当腐蚀深度小于壁厚的10%,认为该腐蚀点是安全的,不需要进行评价;当腐蚀深度大于壁厚的80%时,标准认为该腐蚀点不需要评价且需要立即维修。

通过管道尺寸、规格、载荷状况以及腐蚀缺陷相关参数得到管道剩余强度评价所需的基本数据,结合假定条件建立数学模型计算剩余强度评价体系如图1所示,得到管道要求的最小壁厚和最大允许工作压力。

2 数学建模

2.1 受力分析

管道是一个近似圆柱体,从环向和轴向两方面受力进行分析,考虑最小要求壁厚。一般在不考虑轴向作用载荷F和弯曲载荷M的情况下,环向应力近似等于轴向应力的2倍,只需分析管道的轴向应力即可得到环向应力的值。假定管段两端均处于密封状态,腐蚀管道作用内压力为P,作用在管道两端产生了管壁轴向应力,因为管道截面为圆形,所以横截面上各点处的正应力相等。

内压P作用下的轴向力σＬ１如式(4)所示。

式中:D０为管道外径,mm。

腐蚀管道轴向作用载荷为F时,根据力学理论产生的轴向力σＬ２如式(5)所示。

式中:Dｍ为管道中径,可用Dｍ=(D０+Dｉ)/2计算,mm;Dｉ为管道内径,可由Dｉ=D０-2t计算得到。

腐蚀管道弯曲载荷为M时,根据材料力学理论产生的轴向应力σＬ３如式(6)所示。

因此,管道总轴向应力如式(7)所示。

而环向力如式(8)所示。

2.2 计算过程

计算管道容许最大压力时,先计算最小要求壁厚tｍｉｎ,要求分别从环向和轴向方向考虑。环向最小要求壁厚可用式(9)计算。

式中:σｓ为屈服强度,MPa;FS为设计系数,一般建议取0.72;EＷ为焊缝系数,与管道的结构、焊接工艺、焊缝的检验方法等有关,取值如表1所示。

轴向最小要求壁厚如式(10)所示。

式中:tｓｌ为承受附加载荷F和M增加的管道壁厚,可用式(11)计算。

管道最小要求壁厚如式(12)所示。

得到最小要求壁厚后,计算剩余厚度比Rｔ如式(13)所示。

式中:tｍｍ为最小测量壁厚,应小于公称壁厚t,mm;FCA为未来腐蚀裕量,应小于最小测量壁厚,mm。

然后在此基础上计算均厚长度L如式(14)所示。

其中Q的取值如式(15)所示。

式中:RSFａ为许用剩余强度因子,一般情况下取0.9,无单位。

该数学模型中,s为轴向长度(用户输入),L为均厚长度,将其进行对比,判断均匀腐蚀缺陷的可接受性。若s≤L,则金属损失可以接受;否则继续判断,若满足式(16)~(18)的三个条件则均匀腐蚀缺陷可以接受。

如不满足上述条件,即不通过评价,计算环向最大压力和轴向最大压力,取较小值作为管道最大运行压力。

环向最大压力如式(19)所示。

轴向最大压力如式(20)所示。

管道最大压力如式(21)所示。

其中tｃ=t-LOSS-FCA,LOSS为前一个运行周期的金属损失厚度,mm,LOSS=t-tｍｍ。

3 实证分析

某油气管道为均匀腐蚀造成失效,其腐蚀断面如图2所示,可将缺陷按照轴向和环向划分为网格,在网格上可描绘出均匀腐蚀的轮廓。网格疏密程度可自由划分,划分越稀疏,工作量越小,结果误差可能更大;但划分密集程度高,会大大增加工作量。

此处,将环向缺陷划分为10份,分别用C１~C１０来表示,每一个点对应一个环向缺陷位置;将轴向缺陷划分为7份,分别用M１~M７来表示,每一个点对应一个轴向缺陷位置。在此基础上,可将缺陷离散化为各个测量点。针对不同的测量点,分别检测该对应位置处的壁厚,如表2所示。

单位:mm

按照建立的基于断裂力学的均匀腐蚀管道评价体系,测定该缺陷管道,其中管道最小测量壁厚tｍｍ=6.8mm,轴向长度s=120mm,环向长度c=98mm,管道运行内压P=6.2 MPa,管道外径D０=620 mm,管道公称壁厚t=11.50mm,材料屈服强度σｓ=685 MPa,设计系数为0.72,轴向作用力F=100 000N,弯矩M=18N·mm,未来腐蚀裕量FCA=3.9 mm,许用剩余强度因子RSFａ=0.8,焊缝系数EＷ=0.9。

根据数学模型的计算步骤,对该均匀腐蚀管道进行剩余强度评价,得到各项数据结果如下:tｃｍｉｎ=4.329mm,tＬｍｉｎ=2.283mm,tｍｉｎ=4.329mm,Rｔ=0.669,Q=1.963,L=100.311 mm,MAWPＣ=6.408 MPa,MAWPＬ=18.214 MPa,MAWP=6.408 MPa。

发现该管道无法通过评价。计算得到环向的最大允许运行压力为6.408 MPa,轴向的最大允许运行压力为18.214 MPa,证明此时该管道能够承受的最大运行压力为6.408 MPa。

因此,可对该管段采取一些维修措施:管道最小剩余壁厚为6.8mm,大于4.329mm,可使用低氢焊条对腐蚀区进行补焊;可用套袖补强,补强材料可选用与管体材料相同或相近的钢材,可用钢管剖切而成,最小厚度不应小于管体壁厚;也可用碳纤维补强。此时管道无需降压运行,但费用较高;降低运行压力,不需对管道进行开挖处理,节省大量施工量,但将会影响管道输量。

4 对比分析

通过搜集各种数据,现选取20 组管段进行对比分析,数据参数如表3所示。

结合以上数据分析,发现管道是否通过评价及最大允许压力数值大小与最小测量壁厚、外径、屈服强度的大小关系较为密切,现选取详尽数据进行分析,取s=120mm,c=98mm,P=6 MPa,D０=620mm,t=11.5mm,σｓ=685 MPa,F=100 000N,最大允许压力与最小测量壁厚变化关系如表4所示。

取s=120mm,c=98mm,P=6MPa,tmm=6.8mm,t=11.5mm,σs=685MPa,F=100 000N,外径与最大允许工作压力的关系如图3所示。

从表4可看出,在外径一定的情况下,最小测量壁厚与最大允许工作压力呈正相关关系,可推断出在最小测量壁厚一定的情况下,外径与最大允许工作压力呈负相关关系;屈服强度与最大允许工作压力成正相关关系。

5 结论

均匀腐蚀是导致油气管道失效的主要形式。为了避免不必要的经济损失,建立基于断裂力学的均匀腐蚀管道评价方法,判断腐蚀缺陷的可接受性,并计算管道承载的最大允许工作压力,能够确保管道安全运行。该评价体系与其他方法相比,分别从轴向和环向受力上进行分析,考虑附加载荷的影响,计算流程简便,操作性强,计算结果较为准确,与实际情况吻合程度较高。对比分析结果表明,最小测量壁厚和屈服强度与最大允许工作压力呈正相关关系,外径与最大允许工作压力呈负相关关系。

Oil and gas pipeline corrosion may seriously reducethe residual strength and pressure capacity of the pipe-line,increase the corrosion detection,maintenance costs,and interfere with the normal operation of the transmis-sion system.Corrosion defects are divided into 3types,which are uniform corrosion,local corrosion and pittingcorrosion.The uniform corrosion is the main form of theoil and gas pipelines failure,which accounts for 70% ~90% of the total number of accidents.The purpose of theresidual strength evaluation of uniform corrosion pipelineis to study whether the uniform defect can exist under acertain operating pressure,and the allowable operatingpressure under certain corrosion defect,as well as themaximum corrosion defect size under certain conveyingpressure,so as to be able to manage the pipeline mainte-nance plan and production.

Since 1980s,along with the development of the frac-ture mechanics,the international development helps toform the remaining strength evaluation method,which issafe,reliable and economy.The representative methodsare CEGB-R6-1988,Evaluation of structural integritywith defects,ASME - B31G - 1990,Evaluation ofstandard volume type corrosion defect,British BSI-PD6493-1991,The guide for the acceptability evalua-tion method of welding structure defects and the finiteelement analysis method,etc.The B31Gcriterion basedon the surface defect of fracture mechanics in the UnitedStates has a great limitation.The result is conservative,which leads to some useful pipelines being removed andreplaced,resulting in unnecessary waste,and it was im-proved to form the FAD method of API 579criteria;Chi-na established the standard SY/T 6151-2009,The eval-uation method of steel pipe corrosion damage.The pipe-line residual strength evaluation result is more accurate,but is also too conservative.Compared with other meth-ods,the finite element method has obvious advantages,but the establishment of the model in agreement with ac-tual situation will take long time and needs to be verified.DU Guo-feng,ZHANG Dong-shan,et al.discussed thecalculation of the residual strength of uniform corrosionpipeline under the influence of internal pressure and axialforce,and put forward the formula of defect acceptabilityand the maximum allowable operation pressure given thedefect size, and the pipeline corrosion residentialstrength;GAO Song-wei,SHAO Na,et al.aimed at theuniform corrosion pipeline using API 579criteria for thethree evaluation of the remaining strength,but the calcu-lation is complicated,and it is difficult to collect parame-ters.To sum up,the authors have established the evalua-tion system of residual strength of fracture mechanics,which aims at the uniform corrosion of pipelines,to re-flect the pressure bearing capacity of the pipeline.

1 Theoretical overview

Elastic-plastic fracture mechanics is the theoreticalbasis of the residual strength evaluation.In this paper,the oil and gas pipelines with corrosion defects are cylin-ders affected by internal pressure,and the defect doesn’tpierce through the internal and external wall.The residu-al strength of the pipeline is evaluated by RSF (relativeresidual strength factor).As shown in formula(1).

Where:LＤＣis the ultimate load or plastic collapse load of apipe with corrosion defects,MPa;LＵＣis ultimate load orplastic collapse load of a complete pipe,MPa.

The authors only evaluate the remaining strength forthe uniform corrosion type of pipe.The corrosion depth isgreater than 10% and less than 80% of the pipe wallthickness,then the axial length of the corrosion zoneshall not be greater than that of the formula(2),(3).

Where:D is pipe outside diameter;t is nominal wallthickness;dis corrosion depth.

When the corrosion depth is less than 10% of thewall thickness,it is considered to be safe and evaluation isunnecessary;when the corrosion depth is greater than80% of the wall thickness,it is considered that the corro-sion point did not need evaluation but repairing immedi-ately.

The basic data required for the residual strength e-valuation are obtained through the pipe size,specifica-tion,load condition and corrosion defect.Combining withthe assumption,the mathematical model is established tocalculate the residual strength evaluation system as shownin Fig.1,to obtain the minimum wall thickness and themaximum allowable working pressure of the pipeline.

2 Mathematical modeling

2.1 Force analysis

The pipe is an approximate cylinder,and the mini-mum required thickness of the wall is analyzed from theaspects of the ring and the axial direction.Typically,when the axial load Fand the bending load Mare not con-sidered,the circumferential stress is approximately 2times of the axial stress,therefore,only the axial stress isanalyzed.Assuming both ends of the tube are sealed,theinside pressure of the pipeline is P,and it acts on bothends of the pipe,generating the axial stress.Because thepipe cross section is circular,the normal stress at eachpoint of the section is equal.

Formula(4)shows the axial forceσＬ１under the ac-tion of P.

Where:D０is the outside diameter of the pipe,mm.

When the axial load of the corroded pipeline is F,theaxial forceσＬ２produced according to the mechanical theoryis shown in the formula(5).

Where:D０is the average diameter of pipe,can be countedfrom Dｍ=(D０+Dｉ)/2,mm;Dｉis the inner diameter ofthe pipe,can be counted from Dｉ=D０-2t,mm.

When the bending load of the corroded pipeline is M,the axial stressσＬ３produced by the material mechanicstheory is shown in the formula(6).

Therefore,the total axial stress of the pipeline isshown in the formula(7).

And the circumferential stress is shown in the formu-la(8).

2.2 Calculation process

Before calculating the maximum pressure,the mini-mum wall thickness tｍｉｎneed to be calculated from circum-ferential and axial directions.Circumferential minimumwall thickness can be calculated by the formula(9).

Where:σｓis yield strength,MPa;FS is design coeffi-cient,the general value is 0.72;Eｗis the weld coefficientrelated to the pipeline structure,welding process,weld-ing inspection method,etc.,as shown in Table 1.

Axial minimum wall thickness is shown in formula(10).

Where:tｓｌis the wall thickness increased because of theadditional load Fand M,and can be calculated by formula(11).

The minimum wall thickness is shown in formula(12).

After obtaining the minimum wall thickness,the re-sidual thickness Rｔis calculated by the formula(13).

Where:tｍｍis minimum actual wall thickness,and shall beless than the nominal wall thickness t,mm;FCA is fu-ture corrosion allowance,shall be less than the minimumactual wall thickness,mm.

And then on the basis of this,calculate the averagelength L,shown in the formula(14).

Qis shown in the formula(15).

Where:RSFａis allowable residual strength factor,gener-ally takes 0.9,no unit.

In this model,sis the axial length(user input);Listhe average thickness.The acceptability of the averagecorrosion is evaluated by comparing s and L.If s≤L,themetal loss can be accepted;Else continue the evaluation,if the formula(16)~(18)is satisfied,the uniform corro-sion defects can be accepted.

If the above conditions are not met,the metal losscannot be accepted.Calculate the maximum pressure onring and axial direction,and use the smaller value as thepipeline maximum operating pressure.

Circumferential maximum pressure is shown in for-mula(19).

Axial maximum pressure is shown in formula(20).

The maximum pipeline pressure is shown in formula(21).

Where:tｃ=t-LOSS-FCA;LOSS is the thickness of themetal loss in the previous run period,LOSS=t-tｍｍ,mm.

3 Empirical analysis

A uniform corrosion causes the failure of an oil andgas pipeline,and the corrosion section is shown in Fig.2.The defect can be divided into a grid in ring and the axialdirection,and the contour of the corrosion can be shown.The density of the mesh partition freely.The sparser thepartition is,the smaller the workload,the greater the er-ror may be;while being intensive will greatly increase theworkload.

Here,we circumferentially divided the defects into10parts,expressed by C１~C１０;each point correspondsto a circumferential defect position;axially divided the de-fects into 7parts,expressed by m１~m７,each point cor-responding to a axial defect position.On this basis,thedefects can be discretized into individual measurementpoints.For different measuring points,the wall thicknessof the corresponding position was detected,as shown in Table 2.

Unit:mm

According to the uniform corrosion pipeline systemestablished based on fracture mechanics,determinate thepipeline defects.The minimum wall thickness tｍｍ=6.80mm,axial length s=120mm,circumferential length c=98 mm,pipeline operating internal pressure P =6.2MPa,outside diameter D０=620mm,nominal wall thick-ness t=11.50mm,material yield strengthσｓ=685MPa,design coefficient is 0.72,axial force F=100 000N,mo-ment M=18N·mm,future corrosion allowance FCA=3.9mm,allowable residual strength factor RSFａ=0.8,weld coefficient Eｗ=0.9.

According to the calculation steps of the model,eval-uate the residual strength of the uniform corrosion pipe-line.The results are as follow:tｃｍｉｎ=4.329 mm,tＬｍｉｎ=2.283mm,tｍｉｎ=4.329mm,Rｔ=0.669,Q=1.963,L=100.311mm,MAWPＣ=6.408 MPa,MAWPＬ=18.214MPa,MAWP=6.408 MPa.The pipeline is unable topass the evaluation.The maximum allowable circumfer-ential operating pressure is 6.408MPa,the maximum al-lowable axial operating pressure is 18.214MPa,the max-imum operating pressure that the pipeline can withstandat this time is 6.408 MPa.

Series maintenance measures can be used:The mini-mum residual wall thickness is 6.8mm,and bigger than4.329 mm.Can repair the corrosion area using low hy-drogen electrode;Can use reinforcing sleeve,reinforcingmaterials can be the same or similar to the steel pipe,cancut a steel pipes whose minimum thickness is no less thanthe pipe wall thickness;can use carbon fiber reinforce-ment,too.At this moment,the operation pressure did-not need to be lower,but the cost is higher;reduce theoperating pressure can save the excavation process,there-by save a lot of construction,but will affect the pipelinetransportation.

4 Comparative analysis

Through collecting all kinds of data,we choose 20groups of pipe section to carry on the contrast analysis,and the parameters are shown in Table 3.

Combined with the above data analysis,it is foundthat whether the pipeline can pass the evaluation and themaximum allowable pressure are closely related to theminimum wall thickness,diameter,and yield strength.Now choose the detailed data to analyze:s=120mm,c=98mm,P=6MPa,D０=620mm,t=11.5mm,σｓ=685MPa,F=100 000 N,and the relationship between themaximum allowable pressure and the minimum thicknessis shown in Table 4.

Set s=120 mm,c=98 mm,P=6 MPa,tｍｍ=6.8mm,t=11.5mm,σｓ=685MPa,F=100 000N,the re-lationship between outer diameter and maximum allowa-ble working pressure is shown in Fig.3.

From Table 4,it can be seen that,when the diame-ter is constant,the minimum wall thickness and the maxi-mum allowable working pressure are positively correla-ted.It can be concluded that in the case of certain mini-mum measurement wall thickness,the outside diameterand the maximum allowable working pressure were nega-tively correlated,while the yield strength and the maxi-mum allowable working pressure were positively correla-ted.

5 Conclusions

剩余力学性能篇2

剩余污泥吸附剂的制备及其吸附性能研究

摘要：利用城市污水处理厂剩余活性污泥,采用先干燥再浸渍于不同浓度活化剂,再于不同温度、时间下热解的流程,对有机剩余污泥进行改性吸附剂研究.采用正交设计以确定最佳制备条件,并对吸附剂的有机组成和比表面积等参数进行了测定.研究结果表明,有机污泥制备吸附剂的最佳条件是,污泥与活化剂质量比为5∶3,在550℃下恒温热解60min,所得改性污泥吸附剂具有最大比表面积;并利用制备的.改性污泥对直接深棕M和酸性媒介棕RH染料进行吸附试验,动力学吸附速率符合Lagergren模型,吸附等温线与Freundlich和Langmuir模型有较好的拟合.同时与商品活性炭吸附性能进行对比,结果显示改性吸附剂吸附容量小于活性炭.作者：陈春云王鹏庄源益 CHEN Chun-yun WANG Peng ZHUANG Yuan-yi 作者单位：陈春云,CHEN Chun-yun(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨,150090;福州大学环境与资源学院,福州,350002)

王鹏,WANG Peng(哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨,150090)

庄源益,ZHUANG Yuan-yi(南开大学环境科学与工程学院,天津,300071)

期刊：环境科学与技术 ISTICPKU Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：, 29(8) 分类号：X703 关键词：活性污泥模拟染料废水吸附剂改性污泥

剩余力学性能篇3

摘要：价值剩余、产权剩余和信息剩余思想分别源自马克思、巴泽尔和作者创设，它们各有自己特定的含义，彼此之间联系广泛却又存在多维差异，这种比较研究具有生动的现实意义和新颖的理论意义。理论意义上表现为马克思主义资本逻辑与产权逻辑、信息逻辑关系的提炼，资本逻辑突出的是生产资料私有权基础上的劳资之间的经济不平等关系，产权逻辑信奉的是权力是否界定拥有，信息逻辑强调的是信息力量对利益分配的决定作用，三种逻辑之间产生相互作用影响。现实意义上强调对现实经济社会问题的说明需要多种逻辑的协同合作。

关键词：马克思；巴泽尔；价值剩余；产权剩余；信息剩余；剩余价值理论；产权理论；劳动价值论

中图分类号：F091.3；F271 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2016）02-0035-05

马克思的剩余价值理论和巴泽尔的产权理论中都蕴含着剩余思想，笔者提出的信息剩余与这些重要理论密切相关，因此拟作一个比较研究，以厘清其间的关系，为现实经济现象提出一种综合性诠释。

一、三个概念的含义诠释与界定

价值剩余即剩余价值，根据马克思劳动价值论，抽象劳动新创造的价值是v+m，但劳动者只得到其中相当于工资的部分v，而m则成为资本家的剥削收入，即剩余价值。剩余价值是资本主义社会产生、发展、灭亡的基础，没有剩余价值，就没有资本主义制度，它是资本主义的一个必要条件。由于资本逐利的无限贪婪，工人和资本家的收入差距不断扩大、个别资本生产的组织性和整个社会生产的无政府状态形成鲜明对比，这两个矛盾的激化必然促成资本主义的灭亡。至于今天的资本主义生命力，可以得到这样的理解：第一，生产关系的不断调整。马克思说，资本来到世间，从头到脚，每个毛孔都滴着血和肮脏的东西，资本所到之处使那里的人们流离失所、被迫进入雇佣关系、逃亡和接受捕回后的惩罚，随着资本主义大生产无敌的竞争力，资本主义最终以生产力确立了自己的生产关系。出于劳动效率的追求，其管理方式不断变革，如泰罗制和人际关系学派等，其中的红线是劳动者的利益日益得到更多的重视，直至利润分享共享，这种生产关系不断调整的前景就是社会新制度的诞生。第二，技术不断创新所带来的巨大利润。剩余价值是资本主义生命的血液，随着竞争的加剧，每个资本所能够分享的利润越来越少了，于是技术创造出全新的产品，不再是同类产品的市场争夺，这样又形成了新的更大的利润空间，资本主义活力得到补充提升。但这只是资本之间关系的缓和，劳资之间的矛盾仍然需要生产关系的继续调整，资本主义的历史命运是不会改变的。

产权剩余取自西方产权经济学家巴泽尔（Y. Barzel）的公共领域思想，巴泽尔没有直接提出产权剩余这样的概念，但是有此思想。根据巴泽尔的相关思想，我们提出产权剩余概念并将其界定为产权未被清楚界定的资产的属性。在其名著《产权的经济分析》中，巴泽尔阐述了产权界定的非完全性，认为在产权完全界定和无界定的理论极限之间，更现实的产权状况是一定程度上的界定，这种产权界定的非完全性产生于产权清楚界定的非经济性，即产权清楚界定的成本大于收益，人们对某些资产属性的忽视和某些资产属性市场价值有无大小方面的变化。那些产权没有被清楚界定归属的资产属性、被人们忽视的资产属性和升值了的资产属性就落入了公共领域，我们把巴泽尔的这种公共领域称作产权剩余。公共领域思想是贯穿《产权的经济分析》的核心红线，这条红线串联着公共领域的概念、产生的原因、动态调整、影响和奴隶制的进化、排队、农田产权安排等各种具体问题中对公共领域的化解。为了减少公共领域，巴泽尔主张由收入变动性的最大影响者来承担剩余。这个观点从微观管理的角度有它的一定的道理，可以激励相关主体，获得最大的合作剩余，但它不符合历史唯物主义观点。生产关系从根本上讲是由生产力决定的，分配方式作为生产关系的一个重要环节决定于生产关系中首要的环节即生产资料所有制性质。在资本主义所有制下，资本家不一定是收入变动性的最大影响者，也许经理才是最大的影响者，但作为资本所有者，他照样获得剩余价值。公共领域不等于公有制，它是追求收益最大化的个人在成本大于收益的比较中主动放弃部分权利的结果，任何生产力水平下都可能出现公共领域，而公有制产生于社会化大生产，是人类历史进步的必然规律。公共领域里的产权属性及其主体无法清晰化，而公有制的产权属性及其主体是可以明确界定的，公财私用是违法的。当然，这限于公有制主体对自己财产的保护力度、公有制主体以外主体的侵蚀和社会机构对公有制的保障程度，公有制财产也可能失去其公有的完整性，但是这一点不妨碍公有制与公共领域的不同，两者其实属于不同层次的概念。公共领域是在既定生产资料所有制基础之上的微观偏离，而公有制或私有制讲的是生产资料所有制宏观方面的确立运行。由于客观事物的复杂性、变动性和人的主观局限性，任何契约总是充满不确定性，产权总是不能够得到完全的百分百的界定，无论私有产权、共有产权、股份产权，还是公有产权都会在实践中受到侵害。但生产资料所有制还是有个相对划分，宏观总体产权的激励还是主要的，相伴遭遇的侵蚀对产权主体的打击从历史长河看从来也没有成为主流，不同历史时期的人们一如既往地追求着、守护着、运行着自己的产权，他们从未因自己产权的不完善而放弃这种努力，这就是人类社会进步的根本动力。

如果说上面价值剩余是资本之间和劳资之间竞争的目标，那么产权剩余则不是其竞争的常态目标，产权剩余应该理解成是常态目标价值剩余以外的一种附加剩余。对某些微观个体来讲，也许这种产权剩余是巨大的，但从整个社会来看，这种产权剩余是社会进步的一种阻碍，因为它会造成寻租思维，形成不能够增加社会财富的分配性努力，而价值剩余才是经济社会进步的催化剂，对价值剩余的追求是一种生产性的努力。有的学者认为产权的公共领域不一定越小越好，因为“契约的不确定性和公共领域的财产以及服务和收入的变动性，既是产生浪费和侵权的土壤，也是产生活力和创造的条件。具有企业家精神以及相应素质和能力的会选择可控的契约不确定性，以创造更大的剩余价值，而公共领域的财产特别是企业的无形资产可以用来创造更大的公共价值。何况，作为产权的管理学分析的基本单位的‘组织（Organization），不只是进行有效监督和维护相互制约的工具，也是实现和提高共同目标的工具。”对此，要从三个方面给以回应，第一，契约的不确定性和公共领域的财产蕴含着机会主义的基因，当然道德家除外，而机会主义和钻空子不是企业家的创造和活力的精髓，企业家的创新精神和他的变动性收入应该建立在尊重合作者的私人产权的基础之上；第二，企业的无形资产如声誉不属于公共领域的财产，它是否可以用来创造更大的公共价值也不能够说明巴泽尔的公共领域不需要尽可能地缩小；第三，组织作为实现和提高共同目标工具的性质与它作为监督制约的工具性质一点也不矛盾，不能因为组织具有目标就可以置公共领域的产权于自由利用的境地。鉴于此，对产权剩余还是要设法减少消除，而要做到这一点，除了严格界定产权，就要化解信息剩余。

信息剩余是指交易一方所拥有的、另一方所不具备的非对称性信息，这种非对称性信息在交易中占有利益获取上的优势，是一个交易者之间的相对性的概念，涉及到两个以上的交易主体，从绝对意义上讲，每一个交易主体、包括信息优势者，由于受制于自身的有限理性和客观事物的不确定性，都不可能获得完备的信息而无所不知，所以信息剩余概念与巴泽尔的公共领域不同，公共领域是就一种产权自身而言的，不具有相互比较的相对意义。

信息剩余不同于私有信息，每个市场主体都具有对方所不知晓的个人信息，如买方的经济实力和购买意向等，卖方的成本和货物的来源等，这是交易的基础，而信息剩余作为优势信息往往导致不平等交易，从整个社会的公平进步角度讲，信息剩余应该尽可能地被化解掉，信息剩余与产权剩余的关联在于：失去了信息剩余的优势，产权剩余的利益也就得不到了，从而能够在更大的程度上实现产权剩余的公平分配。

以上三种剩余的诠释都遵循了它们与社会进步的关系维度，以及人们对待它们的价值取向。

二、三个概念的多维比较

价值剩余、产权剩余和信息剩余既有相同的因素，又在许多方面差异显著。

（一）共性因素

三者的相同点表现为：第一，都属于一种利益空间。它们不是价值量、产权属性和信息维度的全部，正是这种剩余的存在及其追逐形成各种经济活动的动力源泉。第二，都具有客观必然性。价值剩余服从于生产力和生产关系的发展规律，是资本主义生产关系下所特有的，本文中等价于剩余价值，其他社会形态下的价值剩余具有与资本主义形态下各不相同的归属；产权剩余来自产权界定的技术上的复杂性和完全界定下所导致的成本收益不对称的非经济性；信息剩余产生于信息的编辑传输会带来信息的扭曲流失这种技术性原因，以及相关主体之间信息地位的不平等。第三，都注重于一种主体间关系。价值剩余主要体现的是劳资关系，产权剩余反映的是产权公共领域的各种攫取者之间的关系，信息剩余表现的是拥有不同信息的各相关者之间的关系。

（二）多维差异

三个概念之间的关系更多地表现为差异性：第一，根据不同。价值剩余的根据是劳动价值论，只有首先承认劳动创造价值，才能分析出商品中不变资本和可变资本之外的剩余价值，即剩余价值论以劳动价值论为基础；产权剩余的根据是产权完全界定的技术上的不可能性和完全界定下所导致的成本收益不对称的非经济性，这样才会产生一些产权属性所组成的公共领域；信息剩余的根据是信息的编辑传输会带来信息的扭曲流失这种技术性原因，以及相关主体之间信息地位的不平等。第二，反映的关系不同。价值剩余反映出劳资之间不平等的经济关系，是一种奠基于生产资料资本主义私有制基础之上的不同阶级之间的剥削被剥削关系；产权剩余反映的是各个权利主体之间的针对同一对象的平等关系，即对于这种产权剩余，也就是对象属性难以清晰完全界定的公共领域拥有相同的索取利益的权力；信息剩余反映了基于信息不对称的信息地位不平等关系，这种不平等关系紧接着的是不相同的获益权。第三，作用不同。价值剩余是资本主义经济关系的支撑，而资本主义具有比较封建主义的历史进步性；产权剩余这种公共领域的共同财产的存在促使人们进行合作协商，有利于造就集体精神；信息剩余形成卖方和买方之间、卖方之间竞争的基础，每个卖方都争取获得更多的交易信息，以图更多的获利空间，每个买方也会力求更多的交易信息，以减少支付，相对而言，买方之间没有什么动力获得并保有交易私有信息，相反，他们之间常常相互告知利于对方的交易信息，因为他们之间不存在利益竞争关系，当然这是以目前普遍的买方市场为前提，如果哪个市场是卖方市场，买方之间也会出现窝藏信息的行为。第四，影响不同。价值剩余这种制度状态造成了劳资之间的不平等，会挫伤劳动者的积极性，劳动者的劳动是一种无奈的自愿；产权剩余所形成的公共领域会降低资源的利用效率，为了分得更多的公共利益，人们往往产生寻租行为，过多地进行分配性的努力而不是生产性投入；信息剩余使信息优势者损害信息劣势者的权益，妨碍契约交易的公平性。第五，化解方式不同。价值剩余的化解要靠整个资本主义生产关系的消亡方式来解决，要变资本主义生产资料私有制为生产资料公有制；产权剩余要仰仗对公共领域的管理强化来化解，随着技术和制度的进步，能够清晰界定其归属的产权属性增加、成本降低，公共领域也就会不断缩小，如价格双轨制的取消使得诸多价差利益消失，污染测量技术会减轻污染公害；信息剩余的化解要围绕交易主体之间信息的平衡化来进行，如科学的房屋面积测算技术及其在交易双方之间的公开使用，改变卖方单方面的面积给定格局，也可以进行由信息优势者承担信息剩余的制度设计，如退货制度等。第六，理论整体着眼点不同。马克思政治经济学中的价值剩余理论着眼于资本主义制度的历史暂时性和社会主义制度的必然性；巴泽尔的产权剩余是要揭示产权运行的现实形态，即要说明现实的产权是一种博弈均衡，而不是产权完全界定或清晰界定完全不可能的简单假设，他的主张实质上是改变这种整体思维，把目光从一个对象的整体产权界定移至这个对象的诸多属性，在这些属性中，有的可以清晰界定，有的则不能。笔者提出的信息剩余源自市场治理的需要，要想市场交易具有公平性，就要设法平衡交易主体之间的信息非对称性，交易的非公平性追踪到个体，就会发现是信息占有上的差异，这是一种原子论式的个体主义分析方法，区别于有机论的整体主义思维方式。上述巴泽尔也是这样的方式，不过巴泽尔直接强调的是客体属性界定的非完全性，是主体难以全面把握客体的关系，继而才是公共领域所落脚的人人之间的权益关系，而信息剩余自始至终强调的是交易主体之间的信息关系。同时，信息剩余和产权剩余的关系也可以理解为前者以后者为其基础，正是因为客观上存在产权对象属性界定的非完全性，才会出现交易主体之间的信息不对称，还可以把信息看作是产权对象的属性之一，不过还是要看到信息剩余概念对交易主体之间信息关系的强调。

三个概念虽有宏观与微观、整体与个体等诸多不同，但互不取代。

三、价值剩余、产权剩余和信息剩余比较研究的意义

（一）资本逻辑、产权逻辑与信息逻辑的关系提炼

三种逻辑各自都具有丰富的内涵，资本逻辑即这里的价值剩余的逻辑是剥削的逻辑、必然性逻辑、交易地位平等而事实上生产地位和收益不平等的逻辑、历史进步和局限的逻辑和有序竞争的逻辑等，产权的逻辑即这里的产权剩余的逻辑是法权的逻辑、强权规定执行的逻辑、分配的逻辑、无序争夺的逻辑、不公平的逻辑和被削减的逻辑等，信息逻辑即这里的信息剩余的逻辑是信息力量的逻辑、可能的机会主义的逻辑和被平衡的逻辑等。

资本逻辑、产权逻辑和信息逻辑之间的异同关系、相互支持相互阻碍的关系等的发现、总结和提炼具有理论上的必要性：第一，理论的任务就是揭示客观规律。以上三种逻辑之间的关系是客观存在的，有待发现整理。第二，具有创新性。以上三种逻辑之间的关系尚未被现有理论所触及。

（二）资本逻辑、产权逻辑与信息逻辑联动的强大解释力和对策力

三种逻辑各有其独特的现实解释力，如剥削问题要靠资本逻辑来解释，产权逻辑和信息逻辑就无能为力，剥削是历史赋予资本的权利，是一种经济历史的必然性，产权有无规定不重要，劳资之间信息是否对称也无关紧要，这种表述与“所有权是最基本的产权，所有权是所有制的法律用语，没有生产资料的私有制就不能理解剥削的产生”的产权知识是一致的，这里强调的是资本主义生产资料私有制及其剥削制度的历史必然性，如果法权强硬取缔，资本逻辑就会以社会经济遭到破坏的扭曲形式来使自己得到贯彻；法权问题需要的是产权逻辑，资本逻辑和信息逻辑就得靠边站，法权是一种强制规定，资本的必然性与这种强制规定是否合拍不重要，信息是否对称也不能决定法权的实施；信息不对称问题依靠的是信息逻辑，资本逻辑和产权逻辑又得失灵，资本逻辑如其生产逻辑不能够阻拦优势信息的信息性得利，产权逻辑如其法权逻辑也无法强制取消一个经济主体的优势信息。

但是，有些问题单靠某一个逻辑的解释解决会显得单薄软弱，把三者结合起来则能够得到趋于完满的效果，如交易、就业和为政诚信既是法权要求的，又是资本有序竞争所推崇的，还是信息力量平衡所追求的，在市场经济交易诚信、包括人力资本能力诚信和社会治理为政诚信问题的解决过程中，法权具有事先的威慑力和最后的裁决权，信息平衡能够保证交易、能力展现和为政过程中间的失信化解，而资本逻辑的有序性则可以在从头至尾的整个过程中站在法权安排和信息平衡的帷幕下按部就班地展开。

三种逻辑的联合可以解释我国农村的土地产权安排，我国农村土地所有权属于村民集体所有，缘于集体劳动的低效率，改革开放时期以家庭联产承包责任制取代了集体所有集体劳动经营的模式，这实际上是把价值剩余的集体独立享有变成了集体和农户的分成制，同时体现了由农村土地的集体所有制决定剩余归属集体的价值剩余逻辑、土地产权难以完全界定而常常被侵蚀的产权剩余逻辑，以及农户作为第一线拥有优势信息的劳动者的信息剩余逻辑。因为土地是集体的，所以集体要拿剩余，由于土地产权现实中的不完全性会造成相应的公共领域，农户可能从中寻利，由农户分散经营来增加土地监管主体，可以缩小这种公共领域，同时，农户因信息优势成为收入的最直接影响者，所以他要分享剩余，这样三种逻辑的联合就解释了家庭联产承包责任制的产权安排。当前的土地流转也是三种剩余逻辑的动态调整，离不开三者的相互作用。我国大陆集体农地产权的现实困惑如农地集体所有权虚置、土地撂荒和农地非粮化等问题都可以由三种逻辑的联合给以解释，这些问题是产权逻辑和信息逻辑的展示，而资本逻辑却受到了埋没，在法规上强调的是农地的集体所有权和土地的合理利用，但现实中承包经营者可以利用其信息优势进行违规操作，再加上产权的公共领域问题，便造成集体所有权权益的损失。我国社会治理体制的创新也可以通过资本逻辑、产权逻辑和信息逻辑得到一个新视角的诠释。笔者提出的我国社会治理的创新体制叫做“多元在场性合作社会治理模式”，针对的是传统的管理与被管理模式下的相关利益主体之间彼此隔离，造成信息失衡以及与之相连结的利益失衡，强调社会各方面的积极参与互动，在信息上是平等的，可以减少信息剩余，共享信息利益，同时由于产权难以完全界定而产生的公共领域得以更多地暴露出来并且由于监督者的在场而大大减少，由此资本的价值剩余也由社会共同分享，这样社会矛盾就从源头上得到了化解。三种逻辑还可以诠释市场的诚信治理问题，一般的卖方作为信息优势者处于交易的优势地位，容易造成买方利益损失，破解的思路是通过退货制度等由卖方来掌控其优势信息，体现了一种明智的信息逻辑，同时其中也包含着无法清晰界定的公共产权利益，信息优势的卖方相当于资本所有者，享有最后的价值剩余，也就是说，由于卖方的信息优势地位，为了实现诚信交易，由卖方来统一承担信息剩余、产权剩余和价值剩余。以上三种情况均贯彻了三种逻辑，不同之处在于农村土地的场合是分成制，三种剩余分配情况比较复杂，集体获得一部分价值剩余，农户获得一部分价值剩余、相对于改革之前由于产权主体的独立化而缩小了的产权剩余和信息剩余；后两种情况相对简单，在社会治理的场合，三种剩余统一于各种利益主体；在市场治理的场合，三种剩余统一于卖方。

参考文献：

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[2]武建奇.论巴泽尔产权思想的独特性[J].当代经济研究，2014，（4）.

[3]程民选.巴泽尔产权理论的独特视角及其现实启示[J].河北经贸大学学报，2014，（5）.

[4]金雪涛.从资产属性与测度成本看巴泽尔的产权理论[J].河北经贸大学学报，2014，（3）.

[5]程民选.中国大陆集体农地产权的现实困惑[J].天府新论，2015，（4）.

[6]吕福新.产权的经济学和管理学分析[J].管理世界，2005，（12）.

[7]马克思.资本论（第3卷）[M].北京：人民出版社，2002.

[8]【美】肯尼思·阿罗.信息经济学[M].何宝玉，等译.北京：北京经济学院出版社，1989.

[9]【日】青木昌彦.比较制度分析[M].上海：上海远东出版社，2001.

责任编辑、校对：武玲玲

Abstract： The value surplus，property rights surplus and information surplus proposed respectively from Marx， Barzel and the author.Capital logic reflect economic inequality between employers and employees on the basis of the private ownership of the means of production.Property right logic believe whether the power can be determined.Information logic emphasize the decisive role of information in the distribution of interests.

剩余力学性能篇4

剩余电流继电器可与低压断路器或低压接触器等组装成组合式的剩余电流保护器[1],用来对电气线路进行接地故障保护,防止接地故障电流引起的设备和电气火灾事故。

随着电子技术的发展,剩余电流继电器已实现单片机控制及数字化。在电力系统恶劣的电磁环境中经常受到电磁骚扰,出现电磁干扰的几率很大,严重影响剩余电流继电器的正常工作[2,3]。IEC第17技术委员会陆续对IEC 60947系列标准进行修订时,在产品标准中增加了电磁兼容(EMC)的要求。因此新编的正在报批的国家标准《剩余电流动作继电器》中也增加了电磁兼容验证要求[4]。

1 电磁兼容验证及要求

1.1 静电放电抗扰度

剩余电流继电器应按GB/T 17626.2-2006的要求进行试验,试验等级:空气放电8 k V,接触放电8 k V。

剩余电流继电器应在专用的金属外壳中进行试验,试验装置应符合图1的要求。

对操作人员可接触的部位,例如,整定装置、键盘、显示器、按钮等进行直接放电试验。直接放电每极性10次,间隔大于或等于1 s。间接放电应施于外壳表面上的选定点,在每一个选定点每极性试验10次,间隔大于或等于1 s。

判定按性能标准B执行,性能标准B:试验时,通以0.3I△n时,剩余电流继电器不应动作。试验后,在突然出现剩余电流I△n的条件下验证正确动作,试验时测量动作时间,动作时间应符合标准的要求。在试验期间,剩余电流继电器可动作,如出现这种情况,后续试验应在最接近的较低的试验等级下进行,这时剩余电流继电器不应再动作。

1.2 电快速瞬变/脉冲群(EFT/B)抗扰度试验

剩余电流继电器应按GB/T 17626.4-1998要求进行试验,采用共模试验,试验等级4,即电源端口:4 k V;信号端口(例如,外接互感器的连接线等):2 k V。

剩余电流继电器应分别按图2(电源端口试验)、图3(信号线端口试验)和图4(对带分离互感器的剩余电流继电器)安装。

对电源和辅助电源端口应采用耦合-去耦网络。对信号端口应采用耦合-去耦网络或耦合夹注入法。骚扰应施加1 min。判定按性能标准B执行。

1.3 射频电磁场辐射抗扰度试验

剩余电流继电器应按GB/T 17626.3-2006的要求进行试验,试验等级3,即10 V/m的要求。

当使用发射极化信号的天线,例如,双锥形天线或对数周期天线,试验应进行二次,一次在水平极性,另一次在垂直极性,并考虑到的二个面应有最大灵敏度。首先在整个频率范围内对试品进行误动作试验,接着试品在各个频率点进行正确动作试验。

试验装置应按图5和图6(对带分离互感器的剩余电流继电器)。

误动作试验,频率在80~1 000 MHz和1 400~2 000 MHz范围内扫描。对每个频率的幅度调制波的停顿时间应在500~1 000 ms之间,步长为先前频率的1%。

正确动作试验,试验应在如下每个频率进行:80,100,120,180,240,320,480,640,960,1 400 MHz和1 920 MHz,在每个频率的电磁场稳定后验证其动作。每个频率的停留时间应大于标准中对I△n规定的最大动作时间。

判定按性能标准A执行,性能标准A:试验时,通以0.3I△n时,剩余电流继电器不应动作。通以1.25I△n时,在每个试验频率时剩余电流继电器应动作,每个频率的停留时间应不小于规定的I△n时的最大动作时间。试验后,在突然出现剩余电流I△n的条件下验证正确动作,试验时测量动作时间,动作时间应符合标准的要求。

1.4 射频电磁场感应的传导骚扰抗扰度试验(共模)

剩余电流继电器应按GB/T 17626.6-1998的要求进行试验,试验电平:10 V(电源端和信号端)。

电源线应通过耦合-去耦网络M1、M2或M3(适用时)注入骚扰。

信号线应通过耦合-去耦网络注入骚扰。若不可行,可采用电磁夹。

对带分离互感器的剩余电流继电器,通过互感器连接线注入骚扰的试验装置如图6所示。

首先在整个频率范围内对试品进行误动作试验,接着试品在各个频率点进行正确动作试验。

误动作试验,频率在150 k Hz~80 MHz的范围内扫描。对每个频率的幅度调制波的停顿时间应在500~1 000 ms之间,步长为先前频率的1%。

正确动作试验,在如下每个频率进行试验:0.150,0.300,0.450,0.600,0.900,1.20,1.80,2.40,3.60,4.80,7.20,9.60,12.0,19.2,27.0,49.4,72.0 MHz和80.0 MHz。在每个频率的骚扰电压水平稳定后验证其动作。每个频率的停留时间应大于JB 8756-××××中的表2对I△n规定的最大动作时间。判定按性能标准A执行。

1.5 电磁发射试验

具有电子线路的剩余电流继电器可能产生不间断的电磁骚扰。当电子线路的基本开闭频率大于9 k Hz时,应按GB 4824(环境A或环境B)进行发射试验,其发射应不超过规定的极限。射频传导发射(150 k Hz~30 MHz),射频辐射发射(30~1 000 MHz),利用准峰值探测器(guasi-peak detector)测量。

在进行上述试验时,对剩余动作电流和(或)延时可调的剩余电流继电器,应在其最低整定值时进行试验。剩余电流继电器应施加一个合适额定工作电压,主电路没有负载。

2 应对的抑制方法

产品在上述试验出现问题时应具体分析原因,采取相应的应对措施。

在电快速瞬变/脉冲群骚扰信号试验中,骚扰会通过电源线传导耦合进入剩余电流继电器的电路中。剩余电流继电器中的电子电路对脉冲骚扰是比较敏感的。如果其中含有数字电路,对脉冲骚扰更为敏感。进入电子电路的电快速瞬变/脉冲群的骚扰信号通过直接触发和电感应耦合,使其工作异常。因此剩余电流继电器在电源端应有良好的滤波性能。

对于进入电路的电快速瞬变/脉冲群骚扰信号还可以通过印制线路板的地线共阻抗耦合到继电器其它的敏感部分。由于任何地线都具有电阻和电抗,所以当有电流通过就要产生电压降。对于电快速瞬变/脉冲群骚扰信号,其电流变化极快,并且含有大量高频分量,在公共地线上很容易产生电位差。当此电压高于电路的抗扰度电平时,就可能对共用地线的其它电路产生骚扰。因此印制线路板的地线应尽量的宽而短。

如果剩余电流继电器的绑线不合理,当通过电快速瞬变/脉冲群骚扰信号时也会引起骚扰。如强电和弱电回路的导线绑在一起或信号线与强电电源放在一起时,当骚扰信号通过其中的电路时,由于电路之间的距离太近,它们之间相互耦合,产生“串扰”现象,造成剩余电流继电器的不正常工作。因此要合理布线,强电、弱电、信号线分别绑线。

通过印制线路板的优化设计来提高系统的静电放电抗扰度的能力,印制线路板上的印制线可以成为静电放电中产生电磁发射的天线。为了降低这些天线的耦合作用,在设计印制线路板上的印制线时应尽可能的短,印制线包围的面积应尽可能的小。在设计时,所有的元器件应均匀分布印制板的整个区域,以减小共模耦合。使用多层印制线路板和栅格的走线方式也可以减小耦合,抑制共模辐射骚扰。剩余电流继电器应有一个良好的接地系统,即为静电放电电流提供一个低阻抗的放电路径,并将放电电流有效地限制在此路径中。

对电缆进行屏蔽和滤波,防止电缆成为接收电磁骚扰的天线。信号输入采用滤波方式,阻止辐射骚扰耦合到剩余电流继电器中。一般滤波器应为分流电容或一系列电感,以及由以上两种滤波器的混合方式。

在剩余电流继电器的软件设计中增加抑制电磁干扰的措施,它们能有效地应对剩余电流继电器工作严重失常。这些措施有“刷新”、“检查”并“恢复”等。“刷新”过程涉及周期性复位到休止状态,并刷新显示器和指示器状态。“检查”过程用于决定程序是否正确执行,它们在一定间隔时间被激活,以确认程序是否完成某个功能。如果这功能没有实现,一个“恢复”程序被激活。

3 结语

目前,等同采用IEC 60947系列标准的新修订的国家标准中都相应增加了电磁兼容(EMC)的要求,并把EMC的试验作为型式试验的项目,必须对产品进行考核。因此,随着新修订的低压电器产品标准的陆续发布实施及EMC认证工作的进一步开展,低压电器的EMC认证将会像安全认证一样重要和普及,国内的低压电器制造厂商应尽早作好准备。

参考文献

[1]JB/T8756-1998剩余电流动作保护继电器[S].

[2]白同云,吕晓德.电磁兼容设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2001.

[3]王幸之,王雷.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.

剩余力学性能篇5

伴随着改革开放,20世纪70年代末期,家庭联产承包责任制明确了土地的产权责任,提高了农户的主人翁意识和生产积极性,但并没有解决新的市场态势下农户生产的组织性失衡与农户增收乏力问题。紧接着,1985年流通体制改革,农产品交易市场化,千家万户分散的“小农户”日益无力面对千变万化的“大市场”。我国的农民专业合作社正是值此蓬勃发展,截止2009年底,全国依法注册的农民专业合作社达24.64万家,入社农户约2 100万户,占全国农户总数的8.2%。

但对于农户合作行为有两方面的争议,一方是积极的,而另一方则是消极的。积极的一方认为入社农户增长速度很快,从无到有,已逾2000万户。王孝莹等(2006)认为“应把农户有效组织起来,才能唤发出农户在生产上的潜能”[1],李道和等(2008)认为“农户合作有利于实现规模经济,降低交易成本,并降低市场风险”[2],黄祖辉等(2006)认为“农民专业合作社的蓬勃发展,源于农产品市场由卖方转向买方的急剧变化,以及我国入世后中国农业与世界农业全面接轨的需要”[3]。

而消极的一方则认为,几十年过去了,中国农户入社农户也仅占全国农户总数的8.2%。Fulton(1995)认为“由于农户担心生产独立性和控制权的丧失,合作社的发展在新的时代将面临无法逾越的困难”[4]。Crozier(1964)指出“小农的理性是有限的,他们存在机会主义倾向,会采取任何手段,谋求自己的特殊利益”[5]。Williamson(1985)进一步解释“机会主义是信息不对称下的产物”[6]。

农户合作是一种趋向,可以更好地将“小农户”与“大市场”对接,以减少交易风险和成本,提高盈收和利润,即供应链剩余。因此,可以说农户合作是为了得到供应链剩余,而供应链的剩余的合理分配又将进一步促进农户生产合作的紧密性。本文试从农户合作行为博弈和供应链剩余这两个方面的关系进行深入分析,并创造性提出应采用Shapley值法对合作中的供应链剩余进行分配,有利于调动农产品供应链的各方关系,促进农户生产合作进一步发展。

二、农户合作行为的机理:博弈论的视角

农户是否选择合作会受到许多因素的影响,如农业政策的导向、农产品市场的大小、农户间关系的亲疏、信息沟通的有效性等。要说明这些影响因素作用的复杂机理,可以从农户对自己选择改变策略会怎样引起其他农户的反应分析起。

假设有两个博弈方,农户1和农户2,他们的农产品产量为qi(i=1,2)。若产量是连续的,即每个农户都有无限多个可供选的策略,则两个农户提供农产品的总产量Q=q1+q2;因为产品市场出清价格是总产量的减函数,故设:undefined(1)

设第i个农户生产单位农产品的成本是ci(i=1,2),ci(qi)为成本函数,则第i个农户的收益函数为:

Ri(q1,q2)=qiP(q1+q2)-Ci(qi),i=1,2 (2)

由(2)式可知,农户Ri收益不仅取决于单位农产品的成本ci和产量qi,还要取决于其他农户的产量,故农户在选择自己应生产的产量时,必然会考虑其他农户的策略行为。

设(q*i)是Nash均衡产量,则有:

q*1∈argmaxR1(q1,q*2)=q1P(q1+q*2)-c1q1 (3)

q*2∈argmaxR2(q*1,q2)=q2P(q*1+q2)-c2q2 (4)

要得出Nash均衡,对农户1、农户2的收益函数求一阶导数并令其等于0,即:

undefined

从而得出农户的反应函数为:

q*1=f(q2) (7)

q*2=f(q1) (8)

反应函数意味着每个农户的最佳产量都是以另一个农户产量的函数,两个农户反应函数的交叉点就是Nash均衡q*=(q*1,q*2)。

假定每个农户具有相同的不变单位成本,就有:c1(q1)=q1c,c2(q2)=q2c结合上式(1),P=a-b(q1+q2),则一阶条件的最优化分别为:

undefined

因此可推出反应函数:

undefined

即农户1每增加1个单位农产品产量,农户2将减少1/2单位农产品产量。求解(11)式、(12)式,得出Nash均衡为:undefined(13)

故农户1、农户2的纳什均衡收益都为:undefined(14)

以此类推,若有n个博弈方,即有n个农户,则每个农户的最佳产量为:

undefined

每个农户的收益为:

undefined

以上是农户间进行竞争,即选择不合作所导致的结果。

若农户选择了合作,假定市场容量Q、农产品价格P都没有变化,农户选择合作相对选择不合作来说,单个农户所承担的成本c1比选择竞争时的c要小,原因在于单个分散的农户面对变化莫测的大市场时,选择合作能使交易信息相对对称,谈判成本及履约成本降低。则农户选择合作时每个农户的收益为:

undefined

比较(16)式、(17)式,显然这个结果要比农户选择竞争时的所获取的收益undefined要大,即undefined。因此,农户选择合作相对选择竞争会带来更高的利润。

三、农产品供应链剩余:农户合作行为新的视角

单个农户加入农村合作组织,加入农产品供应链,势必牺牲一定的独立性和控制权,以遵从供应链整体协调机制。而农户作为供应链的节点,又是相对独立的,其愿意作出牺牲并服从合作组织,必然要求得到相应的补偿。供应链剩余的实现,是农户合作经营的目标,也是农户合作经营的前提。

所谓供应链剩余(supply chain residue)是借用经济学的概念,指供应链中所有节点形成供应链后的利润减去加入供应链前的利润所得差额的总和[7]。供应链剩余是供应链节点获得补偿的源泉。在农产品供应链系统中,供应链剩余是一个序参量,剩余利润是起关键作用的序变量,它支配着整个农产品供应链系统演化和发展。

定义Rsci表示形成供应链后第i个农户的收益,Rusci表示未形成供应链时第i个农户的收益,n表示农村合作组织中成员农户的个数。则农产品供应链剩余可以表示如下:

供应链剩余undefined

若用折现模型表示剩余收益,则有:供应链剩余undefined

其中t为时间变量,T为时间区段,ri为第i个农户的折现率,MFscit为第i个农户有合作组织时的t时段的现金流量,MFuscit为第i个农户无合作组织时的t时段的现金流量。

若设ΔMFit=MFscit-MFuscit 表示第i个农户t时段现金流量差额,则由上式推导出:

供应链剩余undefined

ΔMFit的组成部分,也就代表了农产品供应链剩余的来源,代表农村合作组织的收益增量。结合农村合作组织的实际运营,农产品供应链剩余的现金流量增量有四个主要来源:农产品收入增加、经营成本降低、农业费用降低和农资品成本的降低。

ΔMFit=(Iscit-Iuscit)-(Cscit-Cuscit)-(Dscit-Duscit)-(Kscit-Kuscit)=ΔIit-ΔCit-ΔDit-ΔKit

其中ΔIit,ΔCit,ΔDit和ΔKit分别代表第i个农户t时段的形成的农村合作组织后与形成农村合作组织前的收入、成本、费用和资本的净增加量。

浙江省农村合作组织的发展在全国走在前列,2008年底,全省农民专业合作社的数量增加到9 254家,相对2007年底5 788家增长了60%;农业龙头企业的数量增加到5 883家,相对2007年的5437家,增长了8.2%。农民专业合作社2008年净收益平均为273.9万元,农业龙头企业为149.7万元。2008年人均农业净收益的平均水平就已达到4.4万元,而同期浙江省农村居民人均纯收入仅为9258元。究其原因主要在于,农村合作组织呈现比较显著的股权化结构,农户参与合作组织的协同机制是农产品供应链发展的趋势,供应链协同有利于各农户成员和农产品供应链整体竞争力的增加,供应链上整体收益增加,供应链剩余机制发挥了二次利润分配的作用,巩固了农户合作的成果。

不可否认,农户合作行为中还存在着集体理性和个体理性冲突的问题[8]。集体理性告诉我们农户合作有利于农业成本(包括经营成本、农业费用和农资品成本等)的现金流量增量降低,农产品收入增量增加,供应链剩余增加;但从个体理性的角度,存在着机会主义威胁和“搭便车”行为,这会阻碍供应链剩余的增加,从而破坏农户的合作行为。因此,要使农户个体理性走向农户集体理性,须进行帕累托改进,措施主要有二种,一种是外在的政策扶持的“推手”,如十六届三中全会明确提出“支持农民发展各种形式的农民专业合作组织”、促进物流业健康发展的“国八条”的第八条“要大力发展农超对接、农企对接”;另一种则是内在的合理剩余分配机制的培育和建立。目前来看,政府政策扶持作为一种农户合作的外部环境安排是比较到位的,但作为内部制度安排的剩余分配机制还很不完善。

四、基于Shapley值法的供应链剩余分配

(一)农户生产合作中供应链剩余分配的基本路径

Fama和Jensen(1983)认为“明确剩余索取权是任何组织合约最重要的内容”[9]。农户生产合作博弈的前提条件是农产品供应链要有剩余,但更为重要的核心内容是对剩余支付如何进行“理性”分配,即农户生产合作博弈的解,它关系着农户生产合作的稳定性和长期性。如何对农户合作中供应链剩余进行分配?主要有二条路径:一是一次性支付,即由一个农户或几个主要农户接管其他农户田地、菜园等,进行集体运营,一次性支付给其他农户一个固定的收益;二是按股分成,即合作社中各个农户认购的股份来分配供应链剩余。

一次性支付,农户一般将土地等出租给农业龙头企业或少数农业大户,公司化运作。例如浙江虹越花卉大面积承包了德清莫干山附近农民的田地,统一经营种植花木,农户还可以返耕种于自己的土地拿工资,这是有些媒体吹捧过的“农业企业+生产基地+农户”的模式。但我们认为这种一次性支付模式很显然不属于严格意义上农户合作组织的形式,农业企业或少数农业大户本着利润最大化原则进行高效率运营,谋取了供应链剩余中绝大部分收益,而农户只是作为供应链中最底端的一环——田地供给者,拿到最微薄固定的“地租”,企业的高效益到达不了农户手中。这在一定程度上违背了合作社的立法目的。《浙江省农民专业合作社条例》规定“农户应依据民主管理、盈余返还的原则,进行共同生产经营”[10]。

按股分成是农民专业合作社最常见的供应链剩余分配形式,似乎比较合理,认购的股份多,从供应链剩余中得到的分红就越多。有些农户先期认购了股份,就存在“搭便车”投机心理,出工不出力,并不用心经营;但合作社在生产发展过程中往往需要投入心血去经营,进一步追加投入。因此,按股分成这种剩余分配的形式存在着帕累托改进空间。

(二)基于Shapley赋值法优化供应链剩余分配

我们用Shapley赋值法对第二种按股分成的供应链剩余分配形式进行改进。Shapley赋值法不是搞平均主义,也不是按农户认购的比例来分成,而是强调农户在动态合作中对剩余产生的重要程度,以此作为基点来分成,使农产品供应链剩余分配更加公平化,有利于调动农户的合作积极性。

Shapley赋值法是Shapley1953年提出来的,用以解决多人合作分配的数学方法。当n个农户从事农业生产活动,每两个或更多的农户从事生产合作时,都会有供应链剩余产生,若合作农户之间并不具有利益排他性,当n个农户都参与合作时,剩余到达最大化,如何分配这最大的剩余,达到最大效用分配,即Shapley值法。它是运用逻辑推理的方法,得到的唯一解,但须满足三个公理:对称性、可加性和有效性。

由此,设农户合作集合N={1,2,…,n},子集S为一个农户以上的任一组合,集合N中任一子集S所对应的实值函数为v(S)。则须满足:

S1∩S2=∅,v(∅)=0 (18)

v(S1∪S2)≥v(S1)+v(S2),(S1⊆N,S2⊆N) (19)

通常,可设农户合作集体N中的单个农户i应从生产合作最大收益v(N)中得到一份收益xi,x=(x1,x2,…,xn)为合作策略的一个分配。显然须满足:

undefined,且xi≥v(i),i=1,2,…,n (20)

Shapley法中,每一个农户从生产合作收益中所得的收益分配即为Shapley值,用Φ(v)表示,并且Φ(v)=( Φ1(v),Φ2(v),…,Φn(v)),则形成如下分配构造:

undefined

式中,|S|为子集S中的元素个数,(|S|-1)!(n-|S|)!/n!相当于加权因子,v(si}在子集S中除去农户i将会产生的特征函数值。

下面列举一实例,对采用Shapley赋值法优化农户生产合作中供应链剩余分配的合理性加以说明:

假设有A、B、C三家农户,A、B、C农户若各自单干年收益分别为6、6、12万元。若A、B农户合作,可收益24万元;若A、C农户合作,可收益30万元;若B、C农户合作,则可收益36万元;若A、B、C共同合作,收益则可高达60万元。如何用Shapley值法进行分配?

将A、B、C三农户的合作记为N={1,2,3},则各自单干所获收益v(1)=v(2)=6万元,v(3)=12万元,两农户之间合作的收益v(1∪2)=24万元,v(1∪3)=30万元,v(2∪3)=36万元,三农户合作的收益v(1∪2∪3)=60万元。有农户A参加合作所有形式形成的子集S1={1,1∪2,1∪3,1∪2∪3},由此我们采用Shapley值法先行计算农户A在供应链剩余中可得分配Φ1(v),计算如表1所示。

将表格最后一行相加,则知农户A在剩余中所得分配为Φ1(v)=16万元,同理可得:农户B收益分配Φ2(v)=19万元,农户C收益分配Φ3(v)=25万元。

由此,可以知道:Shapley赋值法对剩余收益的分配优于平均分配,也优于按股分配。因为如果是平均主义,农户A、B的收益应相同都是15万元,但现在农户B的收益19万元高于农户A的收益16万元;当然,也不是简单地按比例分成,农户C的收益分配只有25万元,而不是30万元。原因就在于,Shapley赋值法充分考虑了经营过程中农户相对于合作组织的重要性,并以此作为依据进行分配。农户A、B合作收益为24万元,A、C合作为30万元,可知农户C比B重要;农户A、C合作收益为30万元,B、C合作为36万元,可知农户B比A重要。因此,相对农户合作组织其重要性排序是C>B>A,所得收益分配Φ3(v)(25万元)> Φ2(v)(19万元)> Φ1(v)(16万元)。

另外,不难验证,Φ1(v)+Φ2(v)>24万元,Φ1(v)+Φ3(v)>30万元, Φ2(v)+Φ3(v)>36万元,从而可知三农户合作收益较两户合作收益高,农户合作组织有越多的农户加入,从理论上来说,愈加有利于合作的稳定,合作的稳定性也愈会得到加强。

因此,采用Shapley值对按股分成的剩余分配进行帕累托进行具有科学性,也有可行性。既考虑出资的多少(出资的比例也可视为对合作组织重要性的表现之一),更考虑合作经营过程中个体农户对合作组织的贡献(v(S)-v(si}值可看出其贡献的大小),基于此进行剩余分配,有利于克服平均主义、搭便车的机会主义,有利于调动农户参与生产合作经营的主动性和积极性。现在一些经营效果好的专业合作社二次返利的做法可以视为Shapley值法对剩余分配作用的一种诠释。浙江省临海市洞林果蔬合作社、绍兴市欣浓果蔬专业合作社等合作体实现股份经营,不搞一刀切,认购的股金分为发起人股金和社员股金,社员股金一般不超过发起人股金的1/10;社员又根据其在生产合作经营中的贡献,分为紧密性社员和松散性社员,紧密性社会约占社员比例的一半。发起人、紧密性社员除了可按认购股金获得红利,还可得到合作社二次返利,可松散性社员则没有。

五、结论与建议

供应链要有剩余是农户生产合作的前提,借以弥补控制权丧失的损失;供应链剩余是否合理分配,反过来会影响农户参与生产合作的积极性。我们基于Shapley赋值法,提出按个体农户对合作组织的贡献进行供应链剩余优化分配,有利于调动农户的积极性。此外,为进一步巩固合作关系,提高供应链剩余,农户合作应注意以下事项:

1.让更多的农户加入进来,提高规模经济。前面我们已经理论上分析过,更多农户加入,有利于合作稳定。农户抱成团,从供应链剩余的四个来源来说,能改善农产品谈判中的地位,增加农产品收入,并有利于交易成本、物成本等各种经营成本的降低,政府对农村合作组织的各种政策扶持有利于农业税费的减免,农机等资源共享有利于农资品成本降低。

2.加入自愿、退出自由,完善民主管理制度。建立、健全相应的产权制度、激励制度、民主决策制度及分配制度等,保护农户的合作权益;通过看得见的剩余收益来吸引农户加入,而不是行政强制手段来强迫农户加入,这样也有利于充分调动农户生产积极性,有利于合作的持续、健康发展。

3.农民专业合作社应实行企业化管理,逐渐成为农业龙头企业。现阶段大多农民专业合作社还处于起步阶段,合作松散,甚至还依赖地方政府供血。专业合作社虽是农户的合作社,但也应企业化管理,市场导向,把农户收益的最大化作为经营目标,将民主管理、风险分担和利益分配协调统一起来,这样才能真正回馈于民。

参考文献

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[9]Fama,Jensen,The ownership of enterprise,Cambridge,MA:The Belknap Press,1983.