Комплекс методов и средств содержит в себе развитие теории и новые разработки по: акустической эмиссии

Вид материала

Документы

Содержание Реферат 1. Введение. 3. Новые разработки методов, приборов и комплексной технологии. По акустической эмиссии (АЭ) 4. Примеры применения комплексной технологии диагностирования. 5. Комплексное применение приборов и методов 6. Технико-экономические показатели.

Подобный материал:

• Методика обработки параметров сигналов акустической эмиссии для контроля и диагностики, 48.12kb.
• Современное состояние теории адсорбции, 241.79kb.
• Развитие теории переходных процессов при замыканиях на землю, разработка методов, 542.79kb.
• Алгоритмы и средства регистрации и обработки сигналов акустической эмиссии для автоматизированной, 240.87kb.
• Анализ эволюции дефектной структуры поликристаллических материалов на различных стадиях, 683.72kb.
• Развитие компетенций учащихся на уроках физики, 52.29kb.
• Развитие творческого потенциала учащихся в условиях интеграции уроков русской словесности, 82.62kb.
• Учебное пособие подготовлено в соответствии с про­граммой курса по теории государства, 3071.76kb.
• Комплекс программных средств «Автоматизированная бухгалтерско-экономическая информационная, 2303.21kb.
• Комплекс технических средств издательского и полиграфического комплекса > Системные, 744.09kb.

СОЗДАНИЕ И ПРОМЫШЛЕННОЕ ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЛЕКСНОЙ ДИАГНОСТИКИ, МЕТОДОВ И ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩИХ ПРИБОРОВ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ

ВОПИЛКИН А.Х КОННОВ В.В.

БАДАЛЯН В.Г. САНЬКОВ Н.И.

ДЫМКИН Г.Я. СУГИРБЕКОВ Б.А.

КАЗАНЦЕВ А.Г. ТИХОНОВ Д.С.

КАРАЕВ А.Б. ХАРЕБОВ В.Г.


Аннотация

Цель работы - развитие известных и создание новых методов и приборов, объединенных в единую комплексную технологию диагностирования различных объектов, включая потенциально опасные, такие как железнодорожный и трубопроводный транспорт, АЭС, авиакосмическая и оборонная техника.

Комплекс методов и средств содержит в себе развитие теории и новые разработки по: акустической эмиссии (АЭ), дающей интегральное представление о состоянии объекта; волноводным ультразвуковым технологиям, применительно к рельсам и трубопроводам, для высокопроизводительной диагностики их интегрального состояния; локальным ультразвуковым эхо-методам, обеспечивающим диагностику основного металла и сварных швов по НТД; когерентным ультразвуковым методам (акустической голографии), обеспечивающим визуализацию обнаруживаемых дефектов, в том числе в крупнозернистых материалах, определение их типа и ориентации для оценки работоспособности объекта с дефектами и продления срока службы; электронно-динамическим методам измерения твердости, позволяющим проводить экспрессную оценку характеристик механических свойств материалов на стадии изготовления продукции и их деградацию в процессе эксплуатации.

По этим методам разработаны новые средства диагностики и технологии их применения в различном сочетании в зависимости от решаемой задачи. Их комплексное использование позволяет получить полную информацию о состоянии объектов, существенно повысить эксплуатационную надежность, снизить риск возникновения аварий и техногенных катастроф объектов.

Разработаны 22 новые модели приборов в количестве 6037, внедренные на более чем 3100 предприятиях в большинстве отраслей РФ. Созданы и утверждены 24 нормативных документов, получено 20 авторских свидетельств и патентов. Суммарный экономический эффект составил около 2,35 миллиарда рублей.


Руководитель работы, д.т.н., проф.

А.Х. Вопилкин


Реферат

1. Введение.

Разработка новых и совершенствование известных методов и приборов, объединенных в единую комплексную технологию диагностирования потенциально опасных объек­тов, является весьма актуальной задачей.

Это обусловлено тем, что аварии, происходящие на промышленных объектах ответственного назначения нефтегазовой, химической, энергетической, атомной отраслей, на трубопроводном, железнодорожном транспорте, на оборонных предприятиях часто приво­дят к человеческим жертвам, экологическим катастрофам, значительным материальным потерям. Для обеспечения промышленной безопасности в настоящее время широко используется большой ассортимент зарубежных приборов, позволяющих решать ряд задач технической диагностики оборудования. Однако они достаточно дороги, как правило не адаптированы к Российскому рынку, не снабжены методиками применения к различным объектам. Кроме того, они не позволяют создать комплексную технологию, включающую применение нескольких методов и приборов и дающих максимально объективную и пол­ную информацию об объекте.


2. Комплексная технология диагностирования объектов.




3. Новые разработки методов, приборов и комплексной технологии. По акустической эмиссии (АЭ):

Передача АЭ данных по радиоканалу без прокладки кабельных линий. Возможность управлять АЭ системой, получать и обрабатывать данные с помощью удаленного на большие расстояния компьютера по локальной сети и Интернет. Оценка в реальном времени источников АЭ по новому критерию на основе функции энтропии для АЭ параметров. Использование Вэйвлет-преобразования осциллограмм сигналов. Использование нейронных сетей для разделения дефектов на классы. Создана и серийно выпускается система модульного типа Лель/А-ипе320(ВВМ) с уникальной помехозащищенностью.


По волноводным и локальным методам:

Использование низкочастотных ультразвуковых волн в диапазоне 0,4-1,0 МГц. Применение нормальных волн Лэмба для распространения сигналов на большие расстояния. Создание трехмерной модели расчета полей дефектов в полу без граничных средах. Применение двухмодового алгоритма повышения отношения сигнал- шум для диагностики крупнозернистых материалов. Применение программ автоматического выделения и образмеривания дефектов и протоколирования результатов. Создание ряда приборов и систем, в том числе: УДС1-20 Поиск 4, УДС1-21 Поиск 14 для диагностики рельсов; УДС2-32 и УДС2-52 для диагностики элементов колес железнодорожных вагонов, автоматизированной системы Авгур 5.5 для диагностики магистральных и технологических нефтегазопроводов.

По когерентным методам дефектометрии:

Алгоритмы когерентной обработки данных на основе многочастотной и многоракурсной голографии (алгоритмы ПСП и МУС). Модифицированные алгоритмы получения трехмерного изображения с использованием сложных сигналов и различных схем регистрации данных. Алгоритмы автоматизации оценки результатов диагностики и улучшения качества изображения. Достигнутая погрешность измерения реальных размеров дефектов не превышает 1,5 мм. Трехстадийная диагностика промышленных объектов (поиск дефектов, измерение их реальных параметров, оценка остаточного ресурса). Системы Авгур 4.2 и Авгур 5.2, предназначенные для автоматизированной диагностики сварных соединений трубопроводов. Система Авгур 5.3, предназначенная для диагностики колесных пар железнодорожных вагонов в сборе с оценкой остаточного ресурса пробега.

По электронно-динамическим методам измерения твердости:

Новый способ измерения твердости по всем классическим методам (НВ, НК-С, НУ, Н80). Возможность измерений твердости изделий различных размеров и масс, в том числе тонкостенных и нагруженных конструкций. Освоено серийное производство твердомеров ТЭМП -2, ТЭМП-3, ТЭМП-4. Улучшенные технические характеристики, в частности - погрешность не более 5%, диапазон рабочих температур - от минус 30 до +60°С. Экспрессная диагностика объектов в условиях эксплуатации для оценки деградации механических свойств и остаточного ресурса через показатели твердости, коррелирующие с пределами прочности и текучести материала.

Все вышеперечисленные приборы и системы обеспечены утвержденными методиками, руководящими документами и инструкциями по эксплуатации. Большинство разработанных приборов и систем имеют технико-экономические преимущества перед зарубежными аналогами, заключающиеся в том, что на основе выполненных авторами разработок, предложена технология комплексного применения к одному объекту, обеспечивающая максимально достоверную информацию о состоянии объекта и, как следствие, снижение аварийности и повышение безопасности эксплуатации потенциально опасных объектов. При этом набор приборов и методов определяется параметрами диагностируемого объекта.

4. Примеры применения комплексной технологии диагностирования.

4.1 Диагностика магистральных газопроводов осуществляется в несколько этапов. На первом этапе диагностируется их интегральное состояние с применением прибора АЭ Лель А-Ыпе320(ООМ), позволяющая сразу оценить качество участка трубы и необходимость дальнейшей диагностики. На втором этапе применяются системы Авгур для оценки участков тела трубы, продольных и кольцевых сварных швов, при необходимости когерентные режимы систем Авгур для оценки типа и размеров дефектов. На последнем этапе оцениваются механические свойства металла с применением твердомеров ТЭМП. Весь полученный объем информации позволяет с высокой степенью достоверности гарантировать безаварийную работу трубопровода по крайней мере в течение последующих 10 лет. Работы проводились на предприятиях Кавказтрансгаз, Пермьтрансгаз и др.

4.2 Диагностика технологических трубопроводов компрессорных станций (КС) осуществляется по той же технологии. Для подземных участков КС данным коллективом специалистов заканчивается разработка внутритрубного дефектоскопа, на основе волноводного метода. Еще один позитивный результат применения технологии состоит в сокращении необоснованного ремонта сварных швов за счет правильной оценки типа и размеров дефектов и их влияния на работоспособность трубопровода.

4.3 Применение комплексной диагностики на АЭС позволило внедрить мониторинг развития дефектов наиболее нагруженных сварных швов 1-го контура ДУ-300 и ДУ-800 атомных реакторов, сократить объемы ремонта и простои энергоблоков, повысить их эксплуатационную надежность. Многочисленные металлографические исследования показали высокую достоверность выявления (95%) и высокую точность измерения размеров дефектов с погрешностью 1,5 мм.

4.4 На железнодорожном транспорте применение комплексной диагностики коснулось основных элементов, наиболее влияющих на безопасность движения. В первую очередь колесной пары и тележки вагонов. Диагностический комплекс включает ручные локальные приборы УДС2-32 и УДС2-52 «ЗОНД-2», а также серию устройств сканирования типа УСК. В сочетании с твердометрией это позволило предотвратить допуск в эксплуатацию более 10 тысяч дефектных деталей, что предотвратило значительное число аварийных ситуаций вагонов и повысило безопасность движения поездов. Была создана автоматизированная система диагностики колесных пар вагонов Авгур 5.3, в которой реализовано 4 метода (локальный поиск дефектов, когерентное измерение размеров дефектов, измерение твердости отдельных точек оси и колеса и оценка влияния дефектов на ресурс). На выходе оценивается остаточный ресурс в тысячах тонно-километров.

Для диагностики рельсов, уложенных в пути, разработаны приборы - УДС1-20 «Поиск-4» и УДС1-21 «Поиск-14» а также - УДС2-РДМ22, сократившие пропуск в эксплуатацию остродефектных рельсов в несколько раз.

4.5 Проведена большая работа по оценке технического состояния наиболее нагруженных узлов и агрегатов ряда космических аппаратов - многоразового корабля Буран, орбитальной станции Мир (базовые модули Квант и Квант-2, Кристалл, Природа), а также силовых элементов МКС, которая подтвердила работоспособность и обосновала ресурс различных узлов.

5. Комплексное применение приборов и методов

В таблице приведено сочетание различных методов и приборов, примененных (или рекомендованных к применению), составляющих комплексную технологию диагностики наиболее важных потенциально опасных объектов. Широкое применение методов и приборов позволяет принимать обоснованные решения о дальнейшей эксплуатации, существенно повысить эксплуатационную надежность, свести к минимуму ущербы, связанные с авариями и катастрофами.

№ п/пи	Метод/прибор (система) Объекты	АЭ Лель/А Line32D (ООМ)	Волноводные		Локальные		Когерент- ные Авгур 4.2 Авгур 5.2 Авгур 5.3	Твердо-меры ТЭМП-2 ТЭМП-3 ТЭМП-4
			ручные УДС1-20 УДС1-21	автома­тические Авгур 5.5	ручные УДС 2-32 УДС 2-52	автомати- ческие Авгур 4.2, Авгур 5.2, Авгур 5.3
1.	Нефтегазопрово-ды магистраль­ные и технологические	+	-	+	-	+	+	+
2.	Сосуды, работающие под дав­лением для нефти и газа	+	-		-		+	+
3.	Колесные пары железнодорож-ные	-	-	-	+	+	+	+
4.	Рельсы железнодорожные	-	+	-	+			+
5.	Цистерны железнодорожные	+	-	-	+			+
6.	Сварные швы 1 и 2 контуров АЭС	-	-	-	+	+	+	+
7.	Сварные швы трубопроводов ТЭС	+	~	-				+
8.	Международные космические аппараты (Мир, МКС, модули Квант и др.)	+			+			+
9.	Международный проект «Исследова-тельский термоядерный реактор (ИТЕР)					+	+
10.	Емкости для хранения нефте­продуктов	+	-					+
11.	Общее количество выпущенных приборов, шт.	250	550	3	350	42	42	4800
Примечание: системы Авгур 4.2, 5.2, 5.3 имеют два режим работы - локальный поисковый и когерентный измерительный; + -примененные методы и приборы; - рекомендуемые к применению методы и приборы; - не применяемые или не рекомендуемые к применению методы и приборы.

6. Технико-экономические показатели.

Главные технико-экономические показатели применения комплексной технологии диагностики, разработанных методов и приборов состоят в повышении безопасности работы промышленно опасных объектов, благодаря, полной информации о состоянии объекта; снижении аварийности и предотвращении катастрофических разрушений объектов за счет исключения допуска в эксплуатацию элементов с опасными дефектами; сокращении экономических потерь от простоев дорогостоящего оборудования, вследствие создания системы мониторинга за работоспособностью объектов и исключения необоснованных ремонтов; продлении срока службы оборудования благодаря наличию полной информации о его состоянии.

Всего в рамках данной работы выпущено и внедрено 6037 единиц приборов, систем и устройств, во всех основных отраслях народного хозяйства на более чем 3100 предприятиях. Разработано и утверждено 21 нормативных документов (методики, инструкции, руководящие документы), являющиеся правовой базой для применения комплексной диагностики. На разработки получено 20 авторских свидетельств и патентов.

Суммарный экономический эффект от внедрения приборов и систем составил 2,35 млрд.рублей, полученный, в основном, за счет сокращения простоев дорогостоящего оборудования.(энергоблоки АЭС, трубопроводный транспорт) и продления срока службы объектов.

АВТОРЫ РАБОТЫ

№ Подписи авторов Фамилия, инициалы

1. Вопилкин А.Х
   
2. Бадалян В.Г.
   
3. Дымкин Г.Я.
   
4. Казанцев А.Г.
   
5. Караев А.Б.
   
6. Коннов В.В.
   
7. Саньков Н.И.
   
8. Сугирбеков Б.А.
   
9. Тихонов Д.С.
   
10. Харебов В.Г.