WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

АБРАМОВА ЕЛЕНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ

Специальность 05.11.13 - «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2011

Работа выполнена в Научно- исследовательском институте интроскопии Московского научно-производственного объединения «Спектр» (НИИИН МНПО «Спектр») Научный консультант Доктор технических наук, Лауреат Государственной Премии РФ в области науки и техники, профессор Будадин Олег Николаевич Официальные оппоненты Доктор технических наук, профессор Ковалев Алексей Васильевич Доктор технических наук, Данилин Николай Семенович Доктор технических наук, профессор Горшков Вячеслав Алексеевич

Ведущая организация: Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (ЦНИИСМ) г. Хотьково, Московской обл.

Защита состоится 1 июня 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 520.010.01 в ЗАО «Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО «Спектр» г. Москва, ул. Усачева, д.35, строение 1.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке Научно-исследовательского института интроскопии МНПО «Спектр».

Автореферат разослан _____________________ 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н. Н.В.Коршакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы.

Одним из основных методов диагностики безопасности эксплуатации и оценки параметров энергоэффективности технических объектов является тепловой контроль (ТК). Он позволяет выбрать оптимальные температурные нагрузки их функционирования, выявить и определить степень опасности дефектных узлов по признакам их перегрева по отношению к качественным зонам, определить утечки тепла через ограждающие конструкции зданий, оценить энергетические потери объектов и т.п.

Широкое применение ТК, несмотря на его перспективность и наличие современного парка программно-аппаратных средств, разнообразного как по техническим характеристикам, так и по стоимости, сдерживается в силу основных причин:

- в настоящее время акцент в исследованиях делается на аппаратуру контроля и методы первичной обработки информации, и практически отсутствует анализ структуры материалов и изделий на основе данных неразрушающего контроля;

- отсутствия комплексного подхода к внедрению ТК в различных отраслях народного хозяйства;

- отсутствия надежных, аттестованных технологий ТК для большинства объектов;

- использования персонала, не прошедшего специального обучения и сертификации.

Необходимость решения указанных задач легла в основу диссертационной работы.

Целью настоящей работы является:

Разработка основ комплексного подхода к созданию и оптимизации диагностических систем ТК, который включает в себя современные программно-аппаратные средства, методическое обеспечение контроля, прогностику и определение остаточного ресурса эксплуатации, а также требования к оценке квалификации работы персонала ТК.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Оптимизация требований к структуре и составным частям диагностических систем теплового контроля.

2. Разработка универсальной оптимальной физико-математической модели процесса теплового контроля объектов различного вида: по составу материалов, размерам, формам и условиям функционирования.

3. Разработка методов тепловой дефектометрии на основе современных математических методов искусственных нейронных сетей и др.

4. Разработка и оптимизация технологий теплового контроля для диагностики безопасности эксплуатации и оценки энергоэффективности объектов различных отраслей промышленности и ЖКХ.

5. Исследование погрешностей результатов дефектометрии в зависимости от достоверности входных данных при наличии и отсутствии эталона.

6. Оптимизация диагностических систем теплового контроля, включающая в комплексе технологию контроля, аппаратуру диагностики, обучение специалистов, проведение работ обслуживающим персоналом (дефектоскопистами) и методики диагностики.

На защиту выносятся:

Методология оптимизации диагностических систем ТК, содержащая:

1. Обобщенную физико-математическая модель тепловой дефектометрии, разработанную на базе:

- решения обратной задачи нестационарной теплопроводности с использованием обратного дискретного преобразования Фурье и метода нейронных сетей на основе разложения по собственным функциям задачи Штурма-Лиувилля; метода решения краевой задачи нестационарной теплопроводности конечными разностями по критериям Фурье и Био, - модели тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах на основе решения нелинейной задачи Стефана.

2. Метод оптимизации выбора экспертов.

3. Оптимальные технологии определения теплотехнических характеристик материалов и дефектов различных объектов.

4. Принципы построения программно-аппаратных и методических средств ТК.

Теоретическая значимость полученных результатов:

1. Разработана обобщенная физико-математическая модель тепловой дефектометрии включающая:

- решение обратной задачи нестационарной теплопроводности в многослойной одномерной области на основе обратного дискретного преобразования Фурье и методом нейронных сетей на основе разложения по собственным функциям задачи Штурма-Лиувилля, метод решения краевой задачи нестационарной теплопроводности конечными разностями с использованием критериев Фурье и Био;

- модель тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах на основе решения нелинейной задачи Стефана.

2. Предложен метод оптимизации выбора экспертов ТК.

3. Проведены теоретические исследования и определены параметры оптимальных технологий определения характеристик дефектов и материалов для различных объектов:

- ограждающих конструкций зданий и сооружений с определением их теплотехнических характеристик и плоскости промерзания;

- электрических кабелей;

- фурменных зон пирометаллургических агрегатов;

- изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) с оценкой остаточного ресурса;

- концентраторов напряжений в полимерных и металлических конструкциях.

4. Разработаны методические принципы построения программно-аппаратных средств ТК, включающие:

- метод безэталонного обнаружения и идентификации дефектов;

- метод определения оптимального интервала последовательных измерений с целью повышения производительности контроля и экономии вычислительных ресурсов ЭВМ;

- метод корректного измерения плотности теплового потока;

- метод определения сопротивления теплопередаче с использованием эталонного слоя;

- метод измерения эффективной температуропроводности;

- метод регистрации и обработки теплового изображения движущихся объектов;

- метод оптимизации аттестации методик ТК;

- метод оценки остаточного ресурса контролируемого объекта.

Практическая значимость работы.

1. Разработаны и внедрены оптимальные диагностические системы ТК строительных конструкций, оборудования электроэнергетики и металлургии, изделий из полимерных композиционных и металлических материалов.

2. Реализованы на практике инженерные решения основных этапов процесса диагностики – от выбора аппаратуры контроля, разработки технологии дефектоскопии или дефектометрии до оценки остаточного ресурса диагностируемого объекта, квалификации операторов и создания сертификационных центров.

3. Предложена методология аттестации комплексных диагностических систем теплового контроля, включающая:

- расчетные модели определения погрешности результатов дефектометрии в зависимости от достоверности входных данных при наличии и отсутствии эталона;

- процедуры оценки эффективности функционирования экспертов НК, - протокол балльной оценки методических документов по НК при их аттестации.

4 Разработан теоретико- экспериментальный метод исследования типов и характеристик дефектов, в том числе минимального дефекта по температурному перепаду и размерам в различных материалах.

5. Разработаны учебное и методические пособия, нормативный документ Ростехнадзора РД 13-04-2006 и методики ТК зданий и сооружений, электрооборудования. Методики аттестованы Росстандартом. С использованием методик проверено более 1,5 тысяч объектов.

6. Оптимизирована подготовка специалистов ТК:

- разработан курс преподавания технологии, теории и практических занятий ТК в центрах по подготовке и сертификации персонала НУЦ «Качество» и НУЦ «Сварка и контроль» при МГТУ им. Баумана, - предложена оценка качества специалистов теплового контроля на основе теории оптимального управления и математической статистики, - организованы центры подготовки специалистов ТК на базе Государственного технологического университета Московский институт стали и сплавов и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург);

- аттестованы более 20 Лабораторий неразрушающего контроля, специализирующихся на проведении ТК в строительстве, электроэнергетике, промышленности.

Научная новизна работы:

1. Разработана методология оптимизации диагностических систем ТК объектов различных отраслей промышленности.

2. Разработана физико - математическая модель процесса ТК, включающая:

- модель тепловой дефектометрии многослойных объектов на основе обратной задачи нестационарной теплопроводности, решенной с использованием метода дискретного преобразования Фурье и метода нейронных сетей на основе разложения по собственным функциям задачи Штурма-Лиувилля; модель прямой задачи нестационарной теплопроводности с использованием критериев Фурье и Био;

- модель тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах на основе решения нелинейной задачи Стефана.

3. Предложены критерии выбора лучших экспертов (дефектоскопистов) ТК и оптимизации процесса их функционирования на основе алгоритмов оптимального интеллектуального управления и методов математической статистики.

4. Получены основные закономерности процессов теплопередачи для оптимизации диагностических систем ТК зданий и сооружений, изделий из полимерных материалов и металлоконструкций, определена погрешность результатов.

5. Разработан метод обнаружения дефектов (внутренних нарушений сплошности) при ТК на основе разделения совокупностей информационных сигналов, присущих дефектным и качественным участкам контролируемых объектов.

6. Разработаны научно-методические основы оптимизации технологии, программноаппаратных средств и навыков персонала (экспертов) с точки зрения обеспечения необходимой достоверности результатов и производительности.

7. Разработана методология анализа технологий ТК при проведении аттестации методических документов по НК.

Методы исследований и средства измерения.

Для решения поставленных в работе задач использовались: теоретический метод математического моделирования прохождения теплового фронта через многослойную среду, методы решения обратных задач теплофизики, традиционные методы статистических исследований, выделения случайных сигналов на фоне помех, фильтрации и распознавания образов, методы теории вероятности и кластерного анализа. Экспериментальные исследования проводились на метрологически поверенных средствах ТК с использованием современной микропроцессорной измерительной аппаратуры. Обработка данных проводилась на ЭВМ по оригинальным, написанным на алгоритмическом языке TURBO CI ++, и стандартным программам.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях, выставках и семинарах за последние 6 лет: 10 Европейской конференции по неразрушающему контролю; 4, 5, 6, 7 Международных конференциях «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2005, 2006, 2007, 2008 г.г.);16 (С.-Петербург, 2002 г.), 17 (Екатеринбург, 2005 г.), 18 (Нижний Новгород, 2008 г.) Всероссийских научно-технических конференциях с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика»; XXIV конференции «Москва – энергоэффективный город» (Москва, 2007 г.); 14, 15, 17, 18 Международных конференциях «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (Ялта, 2006, 2007, 2009, 2010 г.г.), 10 Международной научно-технической конференции «Моделирование, идентификация синтез систем управления» (Москва, 2007г.); ежегодной Международной научно-практической конференции «Композиционные материалы в промышленности» (СЛАВПОЛИКОМ) (Ялта, 2007 г.); У1 Международном симпозиуме «Энергетика крупных городов» (Москва, 2006г.); 3-rd Workshop «NDT in progress», International Meeting of NDT Experts (Prague, Czech Republic, 2005 г.); 6 специализированной конференции «Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК» (Москва, 2005г.); Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика при производстве и эксплуатации авиационной и космической техники» (С.-Петербург, 2005г.); Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям. SCM 2005 (С.-Петербург, 2005г.); Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль качества и диагностика материалов, конструкций, промышленных изделий и окружающей среды» (С.-Петербург, 2005 г.); 13 строительной неделе в «Сокольниках, 2005 г.); 16th World Conference on Nondestructive Testing (Montreal, Canada, 2004).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано всего 112 печатных работ, из них 13 в рекомендованных ВАК журналах, включая 3 монографии, 1 Руководящий документ Ростехнадзора, 18 патентов на изобретения и полезные модели, публикации в журналах, тезисы докладов научно-технических конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем работы: 220 страниц, 97 рисунков, 4 таблицы. Библиография включает 155 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении показана актуальность темы диссертации, изложены основные задачи, приведены сведения о научной новизне и практической ценности, апробации результатов.

В главе 1 показано, что:

Комплексная диагностика включает следующие направления работ, связанные между собой конечной задачей, общей стратегией и удовлетворяющие принципу концептуального единства:

- глобальные задачи обеспечения безопасности (технической, энергетической, экологической) функционирования различных объектов, используемых людьми в процессе своей жизнедеятельности, - изучение объекта контроля и определение требований к нему, - анализ возможных дефектов и определение степени их критичности, - определение информационных параметров критичных дефектов по отношению к физическому полю, - обоснование задач контроля, выбор метода или группы методов неразрушающего контроля и диагностики, - оптимизация параметров аппаратуры для обнаружения и идентификации дефектов, - разработка методов обнаружения дефектов, определения их характеристик и оценки параметров качества контролируемого изделия, - разработка технологий неразрушающего контроля и диагностики: создание методик контроля, их отработка на образцах и реальных объектах и последующая аттестация с определением метрологических характеристик получаемых результатов на предмет установления соответствия заявленным в ней показателям их фактическим значениям, - обучение персонала для проведения диагностики, определение уровня его квалификации и сертификация, - предоставление полномочий для проведения неразрушающего контроля и диагностики организациям (или их структурным подразделениям) путем их аккредитации в выбранной Системе оценки соответствия, - проведение работ по НК и диагностике контролируемого объекта в соответствии с разработанной методикой, - оценка качества работы персонала НК с точки зрения обеспечения корректности измерений, достоверности результатов, обоснованности и полноты заключений по определению степени дефектности контролируемого объекта и оценке его технического состояния, выбор наиболее квалифицированного персонала для проведения диагностики, - корректировка технологии контроля и диагностики по результатам работ лучшего специалиста.

- выдача заключения по техническому состоянию контролируемого объекта с прогностикой его ресурса.

Реализация данного плана мероприятий отвечает требованиям создания оптимальных диагностических систем и в полном объеме позволит обеспечить решение задачи прогнозирования ресурса и обеспечения безопасной эксплуатации объектов различных отраслей промышленности, ЖКХ, энергетики, военно-промышленного комплекса, транспорта.

ТК в настоящее время является одним из немногих методов, позволяющих проводить диагностику при эксплуатационных нагрузках и решать большинство поставленных практикой задач.

Весомый вклад в развитие методов неразрушающего контроля и технической диагностики, на базе которых развивался ТК, внесли ученые Н.А. Махутов, И.Н. Ермолов, В.В.

Клюев, Н.П. Алешин, А.И.Потапов.

История развития теплового контроля в нашей стране начиналась в 80-е годы прошлого века. Большое значение в его становление внести российские ученые: В.П.Вавилов, О.Н.Будадин, Д.А.Рапопорт, В.Г.Федчишин, А.А.Кеткович, А.В.Ковалев, Н.А.Бекешко, Ю.А.

Попов, А.Е.Карпельсон, С.А.Бажанов, А.Н. Александров, С.С.Сергеев, Д.С.Петров и др. Разработки этих ученых позволили России выйти на передовые рубежи в мире по созданию технологий теплового контроля самых разнообразных объектов.

Однако, несмотря на все расширяющийся объем применения теплового контроля, увеличивающийся парк приборов, проблемы повышения его качества ставятся все более остро.

В связи с разнообразием задач, которые можно решать и объектов, которые можно контролировать, ТК требует принципиально нового комплексного подхода к проблемам повышения его качества и эффективности, к управлению и реализации оптимальных диагностических систем контроля.

Проведенный анализ позволил сформулировать задачи исследования с точки зрения создания научно-методических основ оптимизации диагностических систем ТК.

В главе 2 приведены теоретические исследования процессов построения оптимальных комплексных диагностических систем ТК.

Для исследования и анализа процессов оптимизации разработана комплексная математическая модель, включающая моделирование процесса ТК, оптимизацию его режимов из условия минимизации погрешности результатов, учет влияния человеческого фактора на результаты контроля – оценка и оптимизация функционирования экспертов.

Разработана физико-математическая модель ТК на основе обратного дискретного преобразования Фурье, реализующая численное описание процесса формирования температурного поля в многослойной области с дефектами, которая может применяться для исследования объектов из различных материалов. Разработанная модель обеспечивает повышение быстродействия теоретического анализа в 50- 100 раз по сравнению с традиционными и формирует погрешность расчетов не более 2-5%.

В разработанной модели любой многослойный объект представляется в виде суперпозиции однородных и приграничных слоев. Далее определяется тензор тепловой восприимчивости исследуемого объекта. Рассчитанные значения тензора восприимчивости с помощью амплитуд Фурье-гармоник плотности теплового потока используются для определения его значений при прохождении через стенку контролируемого объекта на полной временной сетке. На конечном этапе решения прямой задачи теплопроводности из полного набора рассчитанных значений плотности теплового потока выбираются лишь те, которые рассчитаны на заданном временном интервале.

Для разработки метода тепловой дефектометрии использован функционал правдоподобия, зависящий только от теплофизических характеристик слоев и параметров дефектов.

S2 ({ }) j D(in)({ }) S1 , (1) j S3({ }) j где S1, S2, S3 - функции начальных температурных условий и характеристик слоев и дефектов.

Исследованы методическая и приборная составляющие погрешности на искомый результат. Методическая ошибка задается методикой проведения вычислений с использованием подготовленных измерительных данных и появляется вследствие ограниченной точности численных методов. Приборная ошибка определения конечного результата зависит от класса точности используемых приборов. При проведении тепловой дефектометрии значительная часть измерений проводится контактными приборами с электронной памятью - самописцами измерения температур и тепловых потоков, которые в данном случае выступают в роли источников приборной ошибки. В описанном методе определения погрешности результата в состав приборной ошибки также включена составляющая, вызванная процедурами предварительной обработки входных данных, такими как усреднение температурных серий, проводимое перед вычислениями.

~ Например, формула для сопротивления теплопередачи многослойной конструкции Re с учетом оценки стандартного отклонения выглядит следующим образом:

2 s~ext ~in ~ ~ ~ 1 1 Li Ls k Li e e Lse R R Re =( )+ (2) ~ ~in ~ext i1 i is1 i ~ext 2 ~in 2 ~ ~ in ext ~ ~ где, и – оценки значений коэффициентов теплоотдачи на внутренней и m in ~ внешней поверхностях и коэффициента теплопроводности исследуемого слоя. Если e, ~ ~ m ext m p in p ext p ~ ~ ~ e и e методические, а e, e и e - приборные погрешности рассмотренных величин, тогда для суммарной погрешности получим 2 2 2 2 2 ~ ~ ~ in m in p in ext m ext p ext m p ~ ~ ~ ~ ~ ~ e e e , e e e , e e 2 e 21 RAR1 2 2AR12 R ~ w a e A A 2 2 BR 2AR1 BR 2AR1 (3) 2 1 R1R2 BR1R2 w a B B 2 2 2AR1 BR 2AR1 BR При этом:





~ Rcalc ~ 1 2 Rcalc R1R1 B A , (4) Rcalc R1R R R2 a ~ e, w w a e A B 1 Rcalc Rcalc e AR1 BR1 B AR1 Rcalc 1 sint T A1 B1 (согласно разложению в Фурье-спектр).

R R1 in ex Оценка влияния различных компонент , , на суммарную погрешность Rcalc in ex получена на примере обследования жилых зданий г. Москвы. Погрешность , и , вычисленная с использованием статистических методов (описанная выше как методическая погрешность) составляет 3%-5%. Она зависит от погрешности задания теплотехнических параметров исследуемой конструкции. Учт приборной составляющей, включающей искусственно введнную систематическую приборную погрешность , увеличивает погрешность вычисления R до 10%-12%.

Разработан метод вычисления минимума функционала правдоподобия с использованием быстрого преобразования Фурье, который позволяет произвести оценку вклада каждого параметра в погрешность вычисляемой величины, а также рассчитать суммарную погрешность при помощи стандартных методов.

На рис. 1 приведена зависимость ошибки решения обратной задачи от погрешности одного из входных параметров.

Рис.1.Зависимость погрешности определения приведенного сопротивления ограждающей конструкции от точности измерения температуры С целью учета влияния природной среды на объект разработана физикоматематическая модель для исследования явлений тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах, особенно строительных.

Сформулирована и решена задача о перемещении границы раздела фаз как задача Стефана.

Задача промерзания рассматривалась следующим образом: изменения агрегатного состояния (например, переход воды в лед) происходит при определенной температуре Тк. То есть существует четкая изотермическая граница, разделяющая области твердой и жидкой фазы.

Безразмерная формулировка задачи Стефана для жидкой фазы вблизи точки, соответствующей температуре фазового перехода, в одномерном приближении на интервале x [0;1] выглядит следующим образом:

2T (x,t) dxk (t) T (x,t) T (x,t) xxk (t) xk 2(t) x [0;1] x dt x t (5) x (t) dxk (t) Ste T (x,t) (x 1) k dt x где T(x,t)- распределение температуры, xк - координата границы фазового перехода, Ste – число Стефана, Ste = С2Tref / Lv, C2 – теплоемкость жидкой фазы, Lv - скрытая теплота фазового перехода, Tref–“референсная” температура, определяемая в термокамере.

Для численного решения задачи была использована конечно-разностная аппроксимация дифференциального уравнения теплопроводности и условий Стефана. Для аппроксимации использована явная схема без потери устойчивости численного решения. Помимо существенного упрощения вычислений такая схема позволяет за счет надлежащего подбора соотношения шагов по времени t и по пространственной координате h повысить точность решения до t2 h4. Для этого достаточно выполнения равенства at / h2 1/6, где а- коэффициент температуропроводности материала объекта.

С целью расширения области применения теоретического анализа процесса ТК разработан метод математического моделирования с использованием искусственных нейронных сетей, дополняющий существующие математические методы.

Основа нейронной сети заключается в том, чтобы изначально дать в качестве исходной информации наряду с входными данными еще и конечный ответ, а далее идет процесс изучения отношений между входными и выходными данными. Впоследствии обученная сеть используется для предсказания результатов других наборов входных данных, где ответ еще неизвестен.

Сеть, общая схема которой содержит два блока (блок 1 и блок 2) графически представлена на рис. 2, а блоков, из которых она состоит – на рис. 3,4. Результатом их работы будут Ta( r,t) и Tr( r,t) (которые затем суммируются и переводятся в тепловые потоки) соответственно.

Блок симуляции Tr( r,t) (блок 2) должен состоять из большого числа элементов, имитирующих поведение демпфированного осциллятора (блоки Mode).

Рис. 3. Схема блока 1(''активный'').

Рис. 2. Общая схема нейронной сети.

Здесь R - вес, соответствующий знаБлок 1 - ''активный'', блок 2 - ''реактивчению приведенного сопротивления ный''.

теплопередачи.

Рис. 4. Схема блока 2(''реактивный'') - Блок симуляции Tr(,t). Блок D - дифференцирование входного сигнала, блоки Mode имитируют моды, w - веса, приписанные связям в системе.

На основе разработанных математических моделей предложены расчетные схемы и проведены теоретические исследования возможности ТК реальных объектов, представленные ниже.

Определение теплотехнических характеристик материалов и дефектов многослойной низкотеплопроводной строительной конструкции.

Теоретически исследовалась возможность решения обратной задачи теплопроводности (задачи дефектометрии) для восстановления теплофизических характеристик двухслойной строительной конструкции при численном моделировании натурных результатов (слой: теплопроводность =0.47 Вт/м К, толщина 0,4 м и 2-й слой: =0,2 Вт/мК, толщина 0,1 м).

Получено, что функционал правдоподобия зависит от основных параметров – коэффициентов теплопроводности и теплоотдачи. Исследования проводились с использованием частичной теоретической симуляции входных данных. На рис. 5,6 приведены некоторые результаты расчетов функционала правдоподобия в зависимости от изменения входных данных.

FAirIN(x) FWallIN(x) Res FWallOUT(x) Res FAirOUT(x) 104 105 105 105 105 105 105 105 105 10 5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 0 0.05 0.1 0.15 0.xxxx Res Рис. 5. Температурные серии (по результатам Рис.6. Зависимость значений функционала праврешения прямой задачи) при наличии некотодоподобия от неизвестного коэффициента теплорых шумовых реализаций проводности (сплошная линия – внутри помещения, пунктир – снаружи).

Результаты исследований показали параболический характер (наличие минимума) зависимости функционала правдоподобия от искомых характеристик.

Таким образом, показано, что данная модель может быть использована для оптимизации процедур измерения сопротивления теплопердаче.

Определение положения плоскости промерзания трехслойной строительной конструкции.

Алгоритм вычислений при численном решени задачи Стефана построен на использовании однородной неявной разностной схемы. При этом дискретизация исходной краевой задачи проводится вдоль радиальной координаты по неравномерной сетке в целом, с равномерной разбивкой в пределах одного отдельно взятого слоя.

0,0,0,0, внешняя поверхность кирпича 0, граница кирпича и теплоизоляции 0 граница теплоизоляции и железобетона 0, внутренняя поверхность железобетона - температура внешней среды граница плоскости промерзания температура внутри помещения 0,-10 граница точки росы -0,--20 -0,0 20 40 60 80 100 120 0 20 40 60 80 100 1Время (часы) Время (часы) Рис. 7. Изменение со временем температуры на Рис. 8. Движение со временем границы плосграницах слоев трехслойной стены. кости промерзания и границы точки росы в трехслойной стене.

Температура ( С) Координата границы плоскости промерзания (м) В качестве объекта исследования промерзания определены 4-х и 3-х слойные стены.3х слойная: наружный слой- кирпич толщиной 120 мм, второй слой- пенополистирол толщиной 200 мм, третий слой- железобетон толщиной 100 мм.

Температура холодной среды в течение суток колеблется по линейному закону от 20оС до -10оС, коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности 23 и на теплой поверхности 6 Вт/м2°К. Температура теплой среды изменяется в пределах +10…25оС. Результаты расчета для 3-х слойной стены даны на рис. 7, 8. Расчеты показывают, что фронт промерзания 3-х слойной стены устанавливается примерно через 40 час (для 4-х слойной – 48 час) и при увеличении температуры внутренней среды точка росы выходит на поверхность.

Активный ТК тонкостенных покрытий (на примере строительных сооружений ).

Теоретические исследования проводились с помощью математической модели (1), на примере обнаружения дефектов отслоения штукатурного покрытия от кирпичной стены (рис.

9). Исследования показали, что для уверенного выявления дефектов необходимо обеспечить превышение температуры поверхности покрытия не более 5-10оС над окружающей средой, что достигается воздействием источника с мощностью нагрева - 600 Вт/м2 с длительностью нагрева - 60 секунд.

а) б) Рис. 9. Модельный образец (а) и рассчитанное изменение разности температур над дефектом типа отсутствия адгезии штукатурного покрытия и кирпичной стены во времени.

Верхний слой – штукатурное покрытие, толщина слоя 0,01 м, нижний – кирпичная кладка толщиной 1 м.

Некоторые результаты расчетов в виде графиков приведены на рис. 10,11.

Зависимость температурного сигнала от Зависимость температурного сигнала от толщины (раскрытия) дефекта поперечных размеров дефектов 3,5 1,1,1,2,1,0,1,0,1 0,0,0,0 0 1 2 3 4 5 0 10 20 30 40 50 толщина (раскрытие) дефекта, мм Размеры дефекта а х в (кв.мм.) Рис. 10. Зависимость температуры от Рис.11. Зависимость температуры поперечных размеров дефекта от раскрытия дефекта Показано, температурные перепады от дефектов типа отслоения штукатурного покрытия от кирпичной стены составляют от 2 до 5 оС, что достаточно для их уверенного выявления с приемлемой для практики производительностью и погрешностью. В натурных условиях тепловая стимуляция покрытий осуществляется солнцем.

Температрный сигнал Температурный сигнал, град.

Тепловой контроль силовых многожильных электрических кабелей.

На основании теоретических исследований предложен способ инженерного расчета теплового поля многожильного кабеля, заключающийся в приведении многожильного кабеля к одножильному (рис. 12, 13) путем решения системы уравнений нестационарной теплопроводности в цилиндрических координатах (6).

d T1 1 dT1 qv dr2 r dr , odxd2T 1 f ku2(T2 Tc ) qv f, 0

dxВ уравнениях (6) приняты следующие обозначения:

f=2r12 –площадь поперечного сечения жилы;

2 сu1 – погонная теплоотдающая способность «обнаженного» участка кабеля;

c1r2 ku2 - погонная теплоотдающая способность кабеля, закрытого 1 1 r ln изоляцией.

c2r2 2 r r Погрешность приведения многожильных кабелей к одножильному V=0,5 м/с Тэкв.к.

r V=0,5 м/с Погрешность (%) V=5,0 м/с Тэкв.к.

r V=5,0 м/с Погрешность (%) r 0 1 2 3 4 5 Количество жил многожильного кабеля (n) 1 Рис. 12. Погрешность приведения мно- гожильного кабеля к одножильному в Рис. 13. Графическое представление мнозависимости от количества жил гожильного кабеля, приведенного к одножильному.

Sэкв.к. = Sn x n Iэкв.к. = In x n Dэкв.к. = Dn.

Здесь: Sn - площадь поперечного сечения одной жилы многожильного кабеля; n – количество жил многожильного кабеля; In - ток в многожильном кабеле, Dn - наружный диаПогрешность (град), (%) метр многожильного кабеля, Sэкв.к, Iэкв.к., Dэкв.к. – площадь поперечного сечения жилы, ток и наружный диаметр эквивалентного одножильного кабеля.

Некоторые результаты расчетов представлены на рис. 14, 15. Из них видно, что дефекты типа излом жилы и нарушение изоляции вызывают температурные перепады, которые уверенно обнаруживаются тепловизором с чувствительностью не более 0,1о.

Зависимость изменения температуры на дефекте "излом Зависимость изменения температуры от величины жилы" от глубины излома дефекта изоляции То-Тдж, V=0,5 м/с То-Тд.из. V=0,5м/с То-Тдж, V=5 м/с То-Тд.из. V=5 м/с (То-Тд.из.)эксп. V=0,5 м/с 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Относительная глубтна излома жилы (hдж/r) Относительная глубина дефекта изоляции hд.из./hиз.max Рис. 15. Зависимость изменения температуры Рис. 14. Зависимость изменения темпена дефекте «излом жилы» от глубины излома ратуры от величины дефекта изоляции.

Тепловой контроль фурменных зон пирометаллургических агрегатов.

Физическая модель диагностики эксплуатационного состояния фурменной или опасной зоны пирометрического агрегата тепловым методом основана на измерении и сравнении матриц температуры поверхности контролируемой зоны с эталонной в течение времени измерений с заданной дискретностью. Полученные в результате контроля матрицы сравнивают с эталонными для соответствующих участков и по разности температурных матриц (или одноименных координат) определяют пространственную область фурменной или опасной зоны пирометаллургического агрегата с координатами (хдi,удi,), на которой появились отклонения температурного поля (Т) от нормального или эталонного эксплуатационного состояния контролируемой зоны агрегата.

Т11 Т12 ….. Т1n Т21 Т22 ….. Т2n Т(х,у,) Т(i,j,) ……………………… (7) Тk1 Тk2 ….. Тkn здесь k, n – размер матрицы- максимальное количество элементов разложения тепловизионного видеоизображения.

Определение технического состояния и обнаружение дефектных участков фурменной зоны осуществляется путем сравнения значений эталонной температурной матрицы Т1э(х,у,) и реальных значений температуры контролируемой поверхности Т1р (х,у, tj) в моменты времени tj:

< – техническое состояние в норме, (Fj = Т1э(х,у,)- Т1р (х,у, tj))2= (8) x y > – техническое состояние не в норме, где Fj – функционал невязки (квадрат величины среднеквадратичного отклонения), - величина критерия технического состояния фурменной зоны. Как правило, эта величина определяется экспериментально по результатам отработки методики контроля.

(То-Тд.из.), град.

Изменение температуры Изменение температуры (То-Тдж) Тепловой контроль качества многослойных сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением.

Наличие в изделии дефектов типа нарушения сплошности и герметичности при нагружении внутренним давлением и горячей водой проявляются как температурные аномалии с более низкой температурой.

Заключение о пригодности контролируемого изделия для эксплуатации выносится на основании следующего условия:

пригоден, если P(t)Pпор, Объект = не пригоден, если P(t)

Математическая модель включает определение поля перемещений материала конструкции и, соответственно, моделирование характеристик дефектов на основе вариационного принципа Лагранжа из условия минимума потенциальной энергии конструкции:

TT SV edV P udS P udV min, (9) V S V где - потенциальная энергия деформации;

V и S – объм и граница тела соответственно;

u – вектор перемещений;

Ps – вектор внешних поверхностных нагрузок;

Pv – вектор объмных нагрузок;

e – плотность потенциальной энергии деформации.

Далее решается трехмерная нестационарная задача нелинейной теплопроводности распределения теплового фронта через образовавшиеся дефекты применительно к рассматриваемой конструкции с подобластями (рис. 16) с соответствующими граничными и начальными условиями:

Q r,t divJ(r,t) 0, (10) t где Q(r,t) и J(r,t) – соответственно объемная плотность тепловой энергии и плотность теплового потока, определяемые:

T (r,t) Q r,t (r) C(r) T (r,t) J r,t (r), (11) r где T(r,t) – температура, (r) – плотность среды, C(r) – ее удельная теплоемкость, (r) – теплопроводность.

На рис. 17 приведены графические результаты теоретических исследований.

Наружная Зависимость перепада температуры на дефекте от глубины дефекта (трещины в герметизирующем слое) - hт оболочка Герметизирую7 tв=50градС щая оболочка tв=60градС h tв=70градС tв=80градС Трещина Жидкость 0 1 2 3 4 5 Глубина дефекта (hт), мм Рис. 17. Зависимость перепада температуры на Рис.16. Графическое представление расчетной дефекте от глубины дефекта (трещины гермети модели.

зирующего слоя) дефекте, град.

Перепад температуры на Получено, что перепад температуры над дефектом в виде трещины достаточен (составляет от 1о и выше), чтобы быть зарегистрированным тепловизинной аппаратурой с чувствительностью по температуре 0,1 о.

Тепловой контроль концентраторов напряжений в металлических и полимерных конструкциях, работающих в условиях циклических механических нагрузок.

В теоретической основе ТК лежит предположение о том, что пластическая деформация, сопровождается выделением тепловой энергии, возникающим в тот момент, когда локальное значение механического напряжения достигает условного предела текучести.

Рис. 18. Схематическое изображение полубесконечного слоя металла с трещиz ной. Толстая сплошная линия соответствует трещине, вблизи краев которой возникает x пластическая деформация (закрашенные области). Внешняя нагрузка прикладывается перпендикулярно плоскости трещины.

y Расчетную схему иллюстрирует рис. 18. Трещина считается бесконечно узкой и ее наличие не влияет на процесс распространения тепла в металле. Кроме того, с целью упрощения анализа расчетов будем рассматривать лишь область тепловыделения с центром в u точке x 0, y 0. Таким образом, для расчета температурного поля в металле необхо димо решить нестационарное уравнение теплопроводности:

u c u Q0 t z r rp, (12) t d 02 Q0 d dt где r x2 y2, c, и - соответственно, теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности металла, а - оператор Лапласа.

Уравнение теплопроводности (12) решалось методом разделения переменных.

На рис. 19,20 приведены некоторые результаты теоретических исследований возможности обнаружения концентраторов напряжений в конструкциях из стали, подвергающихся циклическим нагрузкам.

Рис. 20. Профиль температуры Рис. 19. Динамика нагрева поверхности, построенный для разметалла вблизи вершины трещины. На личных моментов времени вставке более подробно изображен начальный участок нагрева. (решение 16 сек. На вставке: полуширина профиля, определенная по полувысоте.

уравнения в точках ).

В результате расчетов получено, что на динамику нагрева металла вблизи дефекта оказывает влияние процесс оттока тепла в бездефектную область конструкции, благодаря чему уменьшается скорость нагрева. Тем не менее, при типичных значениях теплофизических и механических характеристик материала конструкции температура в области дефекта достио гает величины, порядка 1 С, что позволяет вполне достоверно зарегистрировать дефект.

Аналогичная ситуация обстоит с изделиями из ПКМ, при этом температурный перепад в зоне дефекта также составляет 1 оС.

Оценка остаточного ресурса сложных технических объектов на примере изделий из ПКМ.

Модель оценки остаточного ресурса или времени работы до первого отказа, когда параметры хотя бы одного элемента будут ниже порогового значения, разработана для двух условий, включающих соответствующие критерии:

- в условиях отработки изделия по результатам ускоренных испытаний, - в реальных условиях эксплуатации - по результатам измерений температурных полей объекта, его технического состояния и их ретроспективного анализа.

Первый критерий. Ускорение испытаний достигается интенсификацией деградационных процессов путем создания таких эксплуатационных нагрузок, которые оказывают наибольшее влияние на повреждающее воздействие применительно к данному изделию. В основе методов прогнозирования лежат математические модели изменения параметров объектов во времени, а также в зависимости от уровня внешних воздействующих факторов.

В качестве примера рассмотрены изделия из ПКМ – стеклопластиковые нагреватели с греющим слоем из угольной ткани (НЭСТ). Если за меру повреждения принять относительное изменение параметра Р: Р Ро / Ро, то соответствующие зависимости, достаточно хорошо описывающие результаты ресурсных испытаний ПКМ, можно представить в виде:

п n 1 Т /Т 1 ехр / Т /Т 1 ехр / (13) 1 1 2, ,, 2 А ехрW / Т1 ехр / В ехрW / Т1 ехр / , (14) 1 где Т - температура поверхности НЭСТ; - постоянная Больцмана; - время;

Т,Т n,m,,, А, В - параметры моделей.

1 2, 1 Выбор моделей (13) или (14) и их параметров может быть осуществлен исходя из метода наибольшего правдоподобия. Анализ показал, что при прогнозировании изменения характеристик ПКМ минимально достаточно провести его испытания в двух режимах с различными температурами, определить параметры прогнозирования и выбрать модель, которая дает наименьшую ошибку аппроксимации S0.

Для оценки ресурса ПКМ следует решить уравнение T пред, (15) где пред - величина изменения параметра, при котором в нем происходят необратимые изменения. Обычно принимают пред 0,15.

Второй критерий – основан на ретроспективном анализе характерного информационного (температурного) параметра объекта.

С помощью тепловизионной системы производят измерения температурных полей поверхности в моменты времени: t0, t1, t2,....tn.

ti= t0+tmin x i; i= 0, 1, 2,…n, t0 - начальный момент измерения температурного поля.

При этом интервал времени tk на k –ом элементе (потенциально критически опасном дефекте) и минимальный интервал времени tmin, определяют по числу p критически опасных дефектов, как результат решения системы уравнений:

tk = {Tmaxk (ti + t) – Tmaxk (ti) Tdev( x )}, (16) tmin = min{ tk }, k=1,2,…p, где p- количество одновременно обследуемых аномальных участков (дефектов), Tmaxk – максимальная температура на k-ом аномальном участке, Tdev – погрешность измерения температуры техническими средствами (тепловизионной системой), – коэффициент, определяемый случайными шумами и помехами при проведении измерений (как правило, = 1… 3).

Далее приводят полученные температуры Tmaxk (ti) к единым условиям измерений. Экстраполируют зависимость Rmax(t1i) по времени t, и по выполнению условия Rmax(t1i) Rкрит определяют остаточный ресурс – время выхода элемента из строя - tmax.

Оценка и оптимизация функционирования операторов неразрушающего контроля на основе методов оптимального управления и математической статистики.

Важным фактором технологии теплового контроля, определяющим значительную часть погрешности результатов является человеческий фактор, оценка влияния которого на конечный результат контроля производится на основе методов статистического анализа и оптимального управления с целью решения задачи дифференциации использования специалистов на предприятиях при обслуживании и обеспечении безопасной эксплуатации сложных технических систем.

Обоснован и идентифицирован обобщенный критерий оценки качества управления процессом НК, позволяющий классифицировать способы управления по степени их «агрессивности» по отношению к нему в рамках решения вопросов безопасного оперативного управления и обеспечения качества готовой продукции (рис.21). Это позволяет оценить квалификацию оператора и принять управляющие решения по повышению качества контроля.

Рис. 21. Обобщенная схема управления неразрушающего контроля на базе интеллектуальных алгоритмов и нечеткой логики В главе 3 изложены результаты исследований и разработки методических принципов оптимизации диагностических систем ТК.

На базе теоретических исследований разработаны требования к параметрам оптимизации диагностических систем ТК, включающих следующие узловые этапы: анализ контролируемого объекта и разработка расчетных схем получения искомого результата, выбор средств контроля, которые по соотношению цена/ технические характеристики/ время контроля наиболее полно решают задачи диагностики; создание и аттестация методик, оценка остаточного ресурса.

Анализ контролируемого объекта начинается с рассмотрения конструкторской, проектной документации, нормативных требований, предъявляемым к параметрам его качества, изучения реальных дефектов и создания эталонных образцов.

В связи с тем, что месторасположения и характеристики реальных дефектов носят случайный характер, для их исследования разработан метод, основанный на анализе их статистических параметров, включающий построение и анализ зависимостей:

S d, Fотн (17) SS где - например, площадь реального дефекта в относительных единицах в завиSсимости от его раскрытия (толщины).

Разработаны следующие методы оптимизации диагностических систем теплового контроля:

Метод оптимизации основных режимов проведения теплового контроля, включающий метод обнаружения дефектов, оценку дискретности регистрации информации.

Метод оптимизации основных параметров аппаратуры теплового контроля:

- параметров тепловизионной аппаратуры: оптимальное сочетание величин: разрешающей способности по температуре, погрешности измерения температуры, геометрической разрешающей способности и поля обзора, частоты регистрации информации;

- параметров контактных измерителей теплового потока для обеспечения минимизации погрешностей определения теплотехнических характеристик на основе анализа и коррекции возмущений температурного поля, вносимых преобразователем. Оценка возмущения температурного поля T проводилась путем решения стационарной задача теплопроводности 2T 0 в виде интеграла Фурье со специфическими граничными и начальными условиями.

Получено, что искажение температурного поля пропорционально коэффициенту, равному разности плотностей потоков, умноженной на размер датчика и поделенной на коэффициент теплопроводности материала, и пропорционально также некоторой функции. На основании проведенных исследований разработана оптимальная конструкция приборов и технологии измерения плотности теплового потока;

-параметров измерительной схемы с целью оптимизации процедур определения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций. Предложено использовать дополнительную структуру с заданными теплофизическими характеристиками, которая крепится к контролируемой поверхности.

По результатам анализа получено, что для расчета сопротивления теплопередаче с ошибкой, меньшей 10%, необходимо использовать эталонный слой с линейными размерами, в 4-5 раз превышающими толщину стены;

- времени и скорости прогрева стенки контролируемого объекта и параметров нагревателя (теплообменника) на основе решения краевой задачи нестационарной теплопроводности с использованием критериев Фурье и Био, при этом задача решена для случаев: а) процесс измерений длится гораздо меньше времени, чем требуется для прогрева всей толщины стенки, при этом обеспечивается результат на той стадии, когда исследуемый объект прогревается всего на 1/5 толщины; б) регистрируется перегрев противоположной нагреву поверхности; показано, при перегревах t2 = 0,1…0,4 К время измерений составит от 9 до 15 часов.

Для этих процессов предложены конструкции устройств и оптимальные процедуры измерений температуропроводности и удельных тепловых сопротивлений ограждающих конструкций;

- способа регистрации и обработки теплового изображения объектов, при взаимном перемещении средств контроля и исследуемой поверхности с высокой скоростью относительно друг друга.

Получено, что при контроле электрооборудования туннелей метрополитена в реальном времени движения электропоездов величина перемещения поля обзора тепловизионной системы сканирования за время регистрации температурного поля поверхности одного кадра должна быть меньше величины поля зрения ее оптической системы.

Из заданного условия по установленной зависимости рассчитывают угол , под которым располагают тепловизионную камеру, ее линейную скорость перемещения V, угловую скорость смещения, период и амплитуду смещения тепловизионной системы в процессе регистрации температурного поля контролируемой поверхности в каждом кадре.

Метод оптимизации процесса аттестации методик теплового контроля.

Важнейшим этапом оптимизации процесса диагностики является разработка методик контроля, учитывающих геометрические и теплофизические характеристики контролируемых объектов, состояние поверхности, параметры аппаратуры, условия и режимы контроля, методы обработки результатов, которые позволяют получить искомый параметр с погрешностями, определяемыми нормативными документами. Подтверждение точности получаемых величин осуществляется на этапе аттестации методики НК.

Влияние погрешности входных данных на результаты контроля в общем случае можно записать как R = f(j, j), где { } -совокупность входных параметров, R(...) - некоторая сложная функция, j оценочная характеристика качества объекта (например, сопротивление теплопередаче), j – погрешность входных параметров.

Исследовано влияние на результаты контроля ошибок 3-х основных типов, связанных с погрешностью задания геометрических и теплофизических параметров объекта и шумами измерительных чувствительных элементов (температуры, тепловых потоков и др.), а также, обусловленных факторами, неучтенными используемой моделью теплопередачи объекта.

Решение задачи оценки погрешности результатов контроля в условиях отсутствия эталона осуществлялась путем аналитического (в частности, статистического) рассмотрения погрешностей определения при использовании экспериментальных данных на примере R(...) строительных объектов.

На практике наблюдаются отклонения от, заявленного в проектной документаR(...) ции. Более того, как показывает опыт, величина Ri становится функцией параметров конструкции и материалов вследствие изменений в технологии производства, разных режимов эксплуатации и т.п. На процесс измерения, также, оказывает воздействие множество факторов, регулярный учет которых практически невозможен. В силу этого введено предположение, что обе процедуры: измерения параметра объекта и заявления их проектных значений имеют случайные составляющие. В результате исследований получено, что в отсутствие эталона значения Ri, полученные при контроле, имеют большую достоверность по сравнению с проектными данными.

С целью обеспечения независимости экспертизы методических документов разработан «Протокол балльной оценки методического документа по НК», позволяющий объективно оценивать полноту изложения положений МД по НК.

В главе 4 изложены результаты экспериментальных исследований основных принципов оптимизации диагностических систем теплового контроля с целью подтверждения результатов теоретических исследований и методических разработок.

Экспериментальные исследования характеристик реальных дефектов в сложных неоднородных материалах на примере сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением Фотографии типовых дефектов в изделиях из ПКМ, изготовленных методом намотки приведены на рис. 22.

а) б) в) а) в) Рис. 22. Внешний вид изделия из ПКМ, изготовленного методом намотки (а) и примеры дефектов: микротрещин, пор (б) и расслоений (в) в конструкционном слое, обусловленных технологией изготовления.

Экспериментальное изделие представляет собой двухслойный баллон, эксплуатирующийся под давлением до Рmax = 200 атм.: наружный слой – стеклопластик, толщиной 15-мм, внутренний слой – резиноподобное герметизирующее покрытие, толщиной 12-15 мм.

Диаметр сосуда до 2 м, а длина – до 8 м. В резиноподобном герметизирующем покрытии имеются искусственные дефекты с различными геометрическими характеристиками, а также естественные в обоих слоях, обнаруженные при проведении контроля.

При проведении испытаний (рис. 23) контролируемое изделие заполнялось жидкостью, температура которой превышала температуру окружающей среды. С помощью специальной системы осуществлялось повышение внутреннего давления жидкости на 0,05-0,2 от Рmax. При этом дефекты «раскрывались», вода проникала через них на поверхность, изменяла ее температуру и соответствующие участки регистрировались тепловизионной аппаратурой.

Таким образом определялось точное местонахождение дефектов типа нарушения сплошности и герметичности, что позволило обеспечить своевременный ремонт изделий.

В процессе нагружения баллона регистрировалось температурное поле термографом «ИРТИС-2000» с погрешностью измерения температуры ±1% или 1оС и чувствительноо стью 0,02 С. Видеоизображение температурного поля передавалось в блок обработки информации на базе ЭВМ, с целью обнаружения аномальных участков на фоне неоднородностей и помех и определения характеристик дефектов.

Система Система нагружения управления Рис. 23. Функциональная схема экспериментальных исследований.

Пороговое устройКонтролиТепловизор руемый объект На рис. 24, 25 приведены термограмма поверхности исследуемого баллона и результаты контроля.

Рис. 24. Термограмма изделия с искусственными (четкой формы) и естественными (протяженными) дефектами.

Искусственные дефекты Зависимость количества выявленных дефектов (N) от давления нагружения Рис. 25. Зависимость количества выявлен ных дефектов от давления нагружения.

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,Давление нагружения Р/Рм ах Эксперименты и численные исследования показали, что начиная с давления 5-10% от максимально допустимого ТК обеспечивает достоверное обнаружение дефектов и их идентификацию с погрешностью не более 15%, что хорошо согласуется с результатами теоретических исследований.

После проведения ТК из изделий вырезались образцы с дефектами, которые подвергались препарации, измерялись их характеристики и осуществлялся анализ результатов. В результате анализа получено, что для регистрации 97% дефектов типа расслоений необходимо обеспечить обнаружение дефектов раскрытием не менее 0,23 0,03 мм и размерами (2525) 1 мм и выше.

Экспериментальные исследования параметров шумов при проведении ТК.

Основной статистической задачей, на которой строятся алгоритмы обнаружения дефектов и определения их характеристик, является задача различения двух сигналов в условиях шумов и недостаточности априорной информации о них. Рассмотрен случай одномерного информационного параметра, и для описания выборочных данных в общем случае принято бимодальное распределение. При этом использовалось общепринятое предположение об аддитивности шумов измерений температурного поля объекта, гистограмма которого для образца на рис.22 представлена на рис. 26.

Гистграмма распределения сигнала на учвстке изделия Рис. 26. Гистограмма распределения сигнала на контролируемом участке изделия 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 Значение сигнала (х 0,1) Исследовались следующие виды представления шумов:

а) аддитивное представление:

Yi = a + i, Е i = 0, где Yi – текущее измерение, а - истинное значение параметра, i – случайная величина, Е(.) – знак математического ожидания.

б) мультипликативное представление:

Yi=ai, где Yi – текущее измерение, а – истинное значение измеряемого параметра, i – случайная составляющая с математическим ожиданием Е i =1, безразмерная.

в) смешанное, аддитивно-мультипликативное представление:

Yi=ai + i.

выявленные дефекты (N) Частота Анализ показал, что последний вид представления является наиболее адекватным и достоверно описывающим реальные процессы.

Одним из факторов, объясняющим мультипликативную составляющую, является гетерогенная макроструктура большинства низкотеплопроводных материалов.

Экспериментальные исследования возможностей методов тепловой дефектометрии на примере определения характеристик реальных дефектов и материалов многослойных строительных конструкций.

Цель исследований - оценка достоверности метода тепловой дефектометрии на основе разработанной математической модели тепловых процессов (см. гл.2). Экспериментальные измерения входных параметров (температур поверхностей, температур воздуха, плотности теплового потока) проводились приборами ИС-203 и МГ 4.03-поток с внутренней электронной памятью (рис. 27). Погрешность измерения температуры (стены и воздуха) составляет 0,5 оС, а тепловых потоков 6-7 % от измеряемой величины.

Рис. 27.Схема установки датчиков на наружной (фото слева) и внутренней (фото справа) поверхностях конструкции.

Расчеты выполнялись с использованием 4 температурных серий (температур стены и воздуха внутри помещения и снаружи) по основному алгоритму (см. гл. 2). Разбиение временного промежутка на интервалы позволило выделить участки температурных серий, соответствующие стационарному приближению и позволяющие вычислить функционалы правдоподобия. Объект исследования – однослойная кирпичная строительная конструкция толщиной 63 см.

На рис. 28 представлены экспериментальные входные данные.

Зависимость плотности теплового Зависимость плотности теплового потока от на внутренней поверхности Зависимость температуры различных потока от на внутренней поверхности стены от времени компонетов системы от времени стены от времени 15 Результаты -вычислений Измерения -прибором Воздух в помещении ИТП-МГ4 "Поток" Результат вычислений Внутренняя поверхность стены - Измерения прибором ИТП-МГ4 "Поток" Внешняя поверхность стены Уличный воздух -0 0 7 14 21 28 0 7 14 21 28 35 0 7 14 21 28 Время, час Время, час Время, час Рис. 28. Зависимости плотности теплового потока и температуры, экспериментально измеренные и рассчитанные.

Обработка данных показала: достигнут коэффициент корреляции 0.97 на внешней поверхности и коэффициент корреляции 0.91 на внутренней поверхности между экспериментальными и вычисленными зависимостями.

Температура, °С Поток тепла, Вт/м с Плотность теплового потока, Вт/м с Полученные данные свидетельствуют о хорошем совпадении результатов в пределах 5-20 %, что говорит о допустимости приближений, сделанных в теоретических и методических исследованиях.

Экспериментальные исследования показали, то разработанный метод тепловой дефектометрии адекватно описывает соответствующие физические процессы и обеспечивает погрешность определения характеристик материалов и дефектов не более 15%.

Экспериментальные исследования возможности определения положения плоскости промерзания многослойной конструкции.

Схема проведения экспериментальных исследований представлена на рис. 29. В качестве объекта модельных исследований использовались образцы многослойной деревянной структуры, кирпича и бетона, помещенные внутрь морозильной камеры.

Рис.29. Схема проведения модельных экспериментальных исследований.

Образец многослойной структуры для модельных экспериментальных исследований изображен на рис. 30.

Рис.30. Образец многослойной конструкции с установленными датчиками для модельных экспериментальных исследований (слева) и его расположение в камере (справа).

Он состоял из 4 сосновых пластин одинаковой толщины (15мм), закрепленных жестко между собой механически и закрытый с торцев и со стороны задней стенки “Пеноплэксом” для создания максимального температурного напора на противоположных концах исследуемой конструкции.

5 Расчет стена снаружи стена внутри Рис. 31. График сравнения 0 Эксперимент стена снаружи расчетных и измерительных стена внутри -5 данных по температуре стены.

-0 2 4 6 8 10 12 Время (часы) Температура ( С) Измерения температур поверхностей и воздуха, плотности теплового потока проводились приборами ИС-203 и МГ 4.03-поток.

10 -X (Мм) X<0 X>0 1Холодная Объект Теплая 5 среда среда ----10 ----0 2 4 6 8 10 12 Время (часы) Рис.32. График изменения текущей координаты Рис.33. Фотография торца образца после эксточки росы и плоскости промерзания, а также перимента, нижняя линия показывает распотемпературы точки росы с течением времени. ложение плоскости промерзания.

Сравнивались результаты измерений, полученные экспериментально при определении точки росы и глубины плоскости промерзания контактными методами и рассчитанные (рис.31-33, плоскость промерзания на фото отмечена темной линией). Получено, что отклонение не превышает 18%, и по истечении 14.5 часов глубина фронта промерзания находилась на глубине 7 мм от границы дерева и теплой среды (рис.33).

Активный тепловой контроль тонкостенных покрытий строительных объектов.

Задача активного ТК многослойных конструкций сводится к обнаружению и распознаванию дефектов типа отслоений покрытий от основания. Это необходимо как для оценки общего технического состояния строительных конструкций, так и для определения точного местоположения и размеров дефектных зон для их последующего ремонта.

По результатам теоретических и экспериментальных исследований модельного образца, имитирующего отслоение штукатурки от стены, построены зависимости изменения разницы температур между «дефектными» и «качественными» областями во времени (см.

пример на рис. 34).

а) б) Рис. 34. Изменение дифференциального температурного сигнала во времени для модельного образца с тремя дефектами различных размеров: (а) – расчетные, (б) –экспериментальные зависимости.

плоскость промерзания точка росы Температура точки росы ( С) Текущая координата, x (мм) Получено, что погрешность определения характеристик дефектов не превышает 14%, что удовлетворяет практическим потребностям и согласуется с результатами теоретических и экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования обнаружения концентраторов напряжений сложных металлических и полимерных конструкций.

Проведены экспериментальные исследования на образцах из стали и ПКМс искусственными дефектами с использованием специальных нагрузочных машин (рис. 35).

а) б) Рис. 35. Установка для про- Рис. 36. Экспериментальные образцы: (а) -металлический ведения экспериментальных со сварным швом на всю его ширину, концентратор: пряисследований. моугольный распил в металле шва; (б) – из стеклопластика с искусственным дефектом, имитирующим трещину.

Концентраторы напряжения и, как следствие трещины, проявляются в виде областей с повышенной энергией при приложении к исследуемому объекту механических нагрузок, что вызывает увеличение температуры по сравнению с участками без концентраторов напряжений. В образцах конструкций была изготовлены дефекты в виде нарушений сплошности (трещины), которые имитировались пропилами различной толщины (рис. 36).

Методика проведения экспериментальных исследований заключалась в нагружении с различными режимами образцов с дефектами и регистрации температурных полей их поверхности с использованием термографа «ИРТИС-2000» (рис.37).

.

а) б) Рис.37. Термограммы: (а) – металлический, (б) – стеклопластиковый образцы в момент раскрытия трещины.

На основании экспериментальных данных были построены графики изменения температуры от величины нагрузки, например, (рис. 38).

Перепад темпратуры в области концентратора напряжения Образец 4,1 3,Р яд2,Э кспоненциальны й (Р яд1) 1, 0,185 190 195 200 205 210 215 а) б) 0 10 20 30 Напряжения МПа Нагрузка (кг/кв.мм) Рис. 38. Зависимость изменения температуры от величины нагрузки: (а) – металлический и (б) – стеклопластиковый образцы.

В результате проведенных экспериментов получено, что:

- повышение температуры на концентраторе при раскрытии трещины из-за чрезмерного нагружения - 5 и более градусов, как для металлического, так и стеклопластикового;

- величина изменения температуры в зоне концентратора достаточна для ее достоверной регистрации тепловизионными системами и уверенной идентификации.

Таким образом, тепловым методом возможно определять местонахождение внутренних концентраторов напряжения в конструкциях и прогнозировать предельную величину нагружения, либо количество циклов воздействия, не доводя изделия до разрушения. Это дает возможность прогнозирования ресурса безопасной эксплуатации конструкций (металлических, из ПКМ) в процессе их реального функционирования.

В главе 5 изложены результаты применения на практике диагностических систем ТК с учетом разработанных научно-методических аспектов оптимизации их параметров.

Приведены результаты внедрения оптимальных диагностических систем теплового контроля на ряде предприятий в промышленности и в учебном процессе подготовки и сертификации персонала по неразрушающему контролю.

Метод диагностики эксплуатационного состояния фурменной зоны пирометаллургического агрегата на основе регистрации и анализа распределения динамических температурных полей:

Рис. 39. Фотография и термограмма фурменных приборов.

Применение ТК позволяет увеличить надежность эксплуатации пирометаллургических агрегатов, повышает производительность за счет сокращения их остановки вследствие некачественного ремонта (футеровки и т.д.) и раннего обнаружения дефектов на стадии разогрева, увеличивает достоверность результатов контроля (до 99%), существенно снижает расход энергоносителей (до 20 %) и повышает безопасность обслуживающего персонала. ТК проводился с использованием тепловизора Р-65 фирмы FLIR.

(град.С) 0.01 °С Изменение температуры Изменение температуры Контроль макро и микро дефектов сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением:

Дефектные места 17,6°C 35,0°C Дефектное место SP SPSPа) 14,2°C LIб) Рис. 40. Термограммы результата теплового 10,2°C контроля днища (а) и фланцевого соединения (б) баллона под давлением.

Применение ТК позволяет обнаружить негерметичность фланцевых соединений, дефектов намотки и т.п. Увеличивается достоверность выявления дефектов до 96 % и безопасность обслуживающего персонала. ТК проводился с использованием тепловизора Р-65 фирмы FLIR.

Оценка качества и энергоэффективности строительных конструкций ограждающих конструкций зданий.

Рис. 41. Термограмма, фотография и результаты контроля административного панельного здания.

В изотермической зоне ограждающей конструкции по глади стены (отсутствие мостиков тепла-холода) производится регистрация температур и тепловых потоков в течение 4-суток с дискретностью 10-30 мин. Решается обратная задача нестационарной теплопроводности по измерительным и проектным данным, расчитывают функционал правдоподобия и термическое сопротивление в этой зоне по разработанной технологии (гл.2), а затем в соответствии с термограммами фасадов с учетом обнаруженных температурных аномалий определяют интегральную величину приведенного сопротивления теплопередаче Rпр. ТК проводился с использованием тепловизора Thermovision-550 фирмы AGEMA, Р-65 фирмы FLIR, термографом «ИРТИС-2000» и контактных приборов ИС-203, МГ4.03.

Технология используется при вводе зданий в эксплуатацию и заполнении «Энергетического паспорта здания». По ней проконтролировано более 1500 зданий.

Погрешность определения Rпр не более 15 %.

ТК безопасности эксплуатации электрооборудования, в том числе функционирования электрических кабелей и электропроводки в жилых и промышленных зданиях.

Технология применяется при анализе технического состояния и безопасности эксплуатации электроустановок зданий, оборудования подстанций, объектов промышленности.

Рис. 42. Фотографии и термограмы силовых электрических кабелей с дефектами.

Контроль электроустановок зданий социальной сферы г. Москвы (детских садов, школ) показал, что в 40-45 % из них имеются дефектные элементы и узлы. Проведение контроля позволяет своевременно устранить дефекты, в т.ч. и аварийные с возможными человеческими жертвами. ТК проводился с использованием термографа «ИРТИС».

ТК концентраторов напряжений и дефектов сложных металлических конструкций в условиях реальной эксплуатации при циклическом воздействии.

Рис. 43. Пример обнаружения дефекта (концентратора напряжения) в металлической конструкции мостового крана грузоподъемностью 10 тонн 1981 года выпуска при циклическом механическом воздействии.

Технология используется для проведения предварительного контроля тепловым методом, выявления зон температурных аномалий и последующего подробного контроля другими методами.

Обучение и сертификация специалистов по ТК.

На базе Федерального Государственного Технологического университета «Московский Институт стали и сплавов» и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург) созданы учебные (экзаменационные) центры - ЭЦ.

ЭЦ реализуют не только обучение и сертификацию специалистов НК по современным программам с выдачей удостоверений по повышению квалификации соответствующего, но и решение задачи оптимизации использования персонала НК на предприятиях при обслуживании и обеспечении безопасной эксплуатации сложных технических систем.

Оптимизированы курсы подготовки по технологии и практике ТК в НУЦ «Качество» и НУЦ «Сварка и контроль» при МГТУ им.Баумана.

Разработанные методики и программно-аппаратные средства теплового неразрушающего контроля используются на 8 предприятиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований в диссертации разработаны научно-методические основы построения оптимальных диагностических систем теплового контроля, включающие изучение объектов контроля, математическое моделирование процессов ТК, выбор под решаемые задачи параметров аппаратуры и режимов контроля, методы обработки измерительной информации и построение процесса подготовки и функционирования экспертов (дефектоскопистов) с учетом указанных аспектов.

2. Разработаны и реализованы на практике комплексные оптимальные инженерные решения основных этапов процесса диагностики:

- метода обнаружения дефектов в процессе контроля, - конструкции датчиков и процедур контактных измерений тепловых потоков, - конструкции устройств и процедур измерений температуропроводности и удельных тепловых сопротивлений ограждающих конструкций, - периода регистрации информации в процессе контроля, - параметров тепловизионной аппаратуры, - режимов проведения контроля, - технологий дефектометрии изделий и конструкций на базе численных методов расчета задач нестационарной теплопроводности с оценкой остаточного ресурса диагностируемого объекта, - подготовки и функционирования экспертов – дефектоскопистов.

3. Разработана физико - математическая модель процесса ТК широкого класса объектов различных отраслей промышленности:

- модель тепловой дефектометрии многослойных объектов на основе:

решения обратной задачи уравнения нестационарной теплопроводности с помощью функционала правдоподобия при неполном наборе входных данных с использованием метода дискретного преобразования Фурье;

метода нейронных сетей для расширения области применения математического моделирования теплового контроля объектов на основе разложения по собственным функциям задачи Штурма-Лиувилля;

решения краевой задачи нестационарной теплопроводности с использованием критериев Фурье и Био в зависимости от времени и скорости прогрева стенки контролируемого объекта и параметров нагревателя (теплообменника);

- модель тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах на основе решения нелинейной задачи Стефана;

4. Разработанные основы оптимизации технологии ТК, технических характеристик программно-аппаратных средств и навыков персонала (экспертов) базируются на требованиях обеспечения необходимой достоверности результатов, производительности и точности:

- измерений тепловых потоков и температур поверхностей;

- определения периода регистрации информации в процессе контроля;

- параметров тепловизионной аппаратуры;

- заключений экспертов, осуществляющих ТК и анализ его результатов;

- технологий дефектометрии изделий и конструкций: методов и алгоритмов определения внутренних характеристик, режимов теплового возбуждения для активного способа контроля, характеристик теплового потока, характеристик эталонного объекта.

5. Разработаны критерии выбора и оптимизации процесса функционирования экспертов (дефектоскопистов) по ТК на основе алгоритмов оптимального интеллектуального управления и методов математической статистики.

6. Разработана, теоретически и экспериментально обоснована методология анализа технологий ТК при проведении аттестации методических документов по НК, включающая определение:

- параметров дефектов контролируемого объекта, которые могут быть выявлены;

- состава и технических характеристик примененных средств контроля;

- основных расчетных моделей обработки результатов;

- зависимости погрешности результатов дефектометрии от достоверности входных данных при наличии и отсутствии эталона;

- оценки эффективности функционирования экспертов, включающей процесс выбора эксперта и непосредственно исполнение им своих обязанностей на основе алгоритмов интеллектуального управления, - бальной оценки методических документов.

7. Получены основные закономерности процессов тепловой дефектометрии и оптимизации диагностических систем:

- зависимости определения приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций зданий от теплофизических и геометрических характеристик их слоев. Получено, что наибольший вклад в конечный результат вносит теплопроводность теплоизолирующего материала;

- положения точки росы и плоскости промерзания в реальных условиях эксплуатации исследуемых объектов, в частности, выявлено, что наиболее важным параметром для определения точки росы является начальное содержание влаги в материале;

- исследовано влияние дефектов металлоконструкций и полимерных материалов различной физической природы на их температурное поле. Показано:

для металлоконструкций - наибольшее влияние оказывают дефекты в виде трещины, при этом в зонах концентрации напряжений на поверхности металлоконструкции при воздействии динамических и статических нагрузок происходит выделение тепла (0,5- 1 оС), которое возможно определить с помощью современной тепловизионной аппаратуры;

для полимерных композиционных материалов (ПКМ) сложной конструкции из стеклопластика и резиноподобного покрытия – расслоения, нарушения адгезии, температурные перепады над дефектами 0,5- 1 оС, соответственно;

- определены зависимости величины погрешности результатов метода тепловой дефектометрии от характеристик объектов. Получено, что величина погрешности входных данных до 11% приводит к погрешности результатов тепловой дефектометрии не более 14%, - определены зависимости погрешности результатов контроля и диагностики от квалификации операторов –дефектоскопистов, качества соблюдения ими методик контроля и т.п.

8. Разработана технология ТК на основе математического моделирования процессов теплопередачи в контролируемых объектах:

- ТК остаточных напряжений и внутренних дефектов сложных металлических и полимерных конструкций, основанного на моделировании выделения энергии в местах концентраторов напряжений за счет возникновения пластической деформации при периодическом силовом воздействии механического нагружения в условиях реальной эксплуатации металлических технических устройств и теплового нагружения сложнопрофильных полимерных оболочек;

- ТК электрооборудования на примере многожильных электрических кабелей, в т.ч.

скрытых в ограждающих конструкциях и плоских нагревательных элементов;

- ТК ограждающих конструкций зданий и сооружений;

- оценки остаточного ресурса электрооборудования на основе анализа динамических и статических температурных полей и степени изменения свойств материала.

9. Оптимизирована подготовка специалистов в области ТК:

- разработан курс преподавания технологии, теории и практических занятий теплового контроля, - оценка качества специалистов теплового контроля на основе теории оптимального управления и математической статистики, - организованы центры обучения и подготовки специалистов теплового контроля на базе Государственного технологического университета Московский институт стали и сплавов и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург).

10. Разработано 9 методик и регламентов проведения ТК ограждающих конструкций зданий, дымовых труб, тепловыделяющих объектов, электрооборудования, аттестованных Росстандартом, которые используются лабораториями неразрушающего контроля при обследованиях и центрами по подготовке и аттестации персонала в учебном процессе.

Разработанные методики контроля легли в основу руководящего документа Ростехнадзора РД-13-04-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах».

Монографии, учебное пособие и методики легли в основу курса подготовки специалистов по ТК в Центрах по аттестации персонала, вузах: МГТУ им. Баумана и ГТУ МИСиС.

Разработанные программно-аппаратные средства и методики ТК нашли применение на 8 предприятиях различных отраслей промышленности для ТК материалов, изделий, строительных и промышленных объектов.

ПОЛОЖНЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ОСНОВНЫХ РАБОТАХ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 10 ЛЕТ Книги и монографии 1. Будадин О.Н., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. Тепловой контроль. М.: ИД «Спектр», 2011. – (в печати) 2. Салихов З.Г., Будадин О.Н., Ишметьев Е.Н., Щетинин А.П., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. Инженерные основы теплового контроля. Опыт промышленного применения.

- М.: ИД МИСиС, 2008,-476 с., ил.

3. РД-13-04-2006 Методические рекомендации о порядке проведения теплового контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах. Серия 28. Выпуск 11/ Колл. авт. – Под общ. ред. Пуликовского К.Б. – М.: Открытое акционерное общество «Научно-технический центр по безопасности в промышленности», 2007.- 32 с.

4. Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В.

Тепловой неразрушающий контроль изделий. – М.: Наука, 2002, 476с., ил.

Статьи в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК 5. Абрамова Е.В. Оптимизация диагностических систем теплового контроля // Контроль и диагностика, 2011, (в печати).

6. Абрамова Е.В. Тепловой контроль в системе обеспечения безопасности и энергоэффективности различных объектов. Опыт сертификации персонала // Контроль и диагностика, 2011, (в печати).

7. Абрамова Е.В. Научно-методические основы оптимальных диагностических систем неразрушающего контроля в задачах повышения качества конструкций из полимерных композиционных материалов. // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 2010, № 4, с.60-67.

8. Абрамова Е.В.Тепловой неразрушающий контроль зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство, 2009, № 2, с.53-9. Абрамова Е.В., Будадин О.Н., Лебедев О.В. Применение нейронных сетей в тепловом неразрушающем контроле // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 2010, № 1, с. 60-67.

10. Абрамова Е.В., Будадин О.Н., Салихов З.Г. Методические принципы оптимизации функционирования операторов неразрушающего контроля на основе методов статистического анализа и оптимального управления // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 2010, № 1, с.51-60.

11. Будадин О.Н., Слитков М.Н., Филипенко А.А., Абрамова Е.В. Тепловой контроль безопасности эксплуатации силовых электрических кабелей и электропроводки // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении. – 2007г., № 2 (147), с. 44-50.

12. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Баранов С.В., Кутюрин В.Ю., Смирнов Ю.М. Определение характеристик структуры материалов методом теплового контроля с использованием быстрого преобразования Фурье // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 2007г., № 2 (147), с. 37-43.

13. Авраменко В.Г., Лебедев О.В., Будадин О.Н., Абрамова Е.В. Метод корректного определения плотности теплового потока // Контроль. Диагностика, 2007, № 8, с.23-27.

14. Авраменко В.Г., Лебедев О.В., Будадин О.Н., Абрамова Е.В. Использование метода эталонного слоя для определения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций // Контроль. Диагностика, 2007, № 8, с.6-15.

15. Авраменко В.Г., Лебедев О.В., Будадин О.Н., Абрамова Е.В. Применение метода эталонного слоя для определения теплофизических характеристик материалов многослойных структур // Дефектоскопия, 2006, № 6, с.74-92.

16. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Т.Е. Промышленный тепловой неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования // Вопросы оборонной техники, серия 15, 2005, № 1(138)-2(139), с.67-73.

17. Будадин О.Н., Слитков М.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Р.Т. Определение текущего фронта промерзания в наружных ограждающих конструкциях строительных сооружений // Контроль и диагностика, 2005, № 9, с. 34-42.

18. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Родин М.А., Лебедев О.В. Тепловой неразрушающий контроль зданий и строительных сооружений // Дефектоскопия, 2003, № 5, с.77-94.

Публикации в других изданиях 19. Абрамова Е.В., Русина Т.Ф. Тепловизионный контроль чердачных крыш // Эволюция кровли, 2006, № 2.

20. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Баранов С.В., Слитков М.Н., Потапов А.И., Троицкий-Марков Р.Т. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвузовский сборник. – Санкт -Петербург, 2006, вып.13, с. 77-86.

21. Будадин О.Н., Слитков М.Н., Абрамова Е.В., Лебедев О.В., Авраменко В.Г., Потапов А.И. Исследование явлений тепло -и влагопереноса при периодических процессах во время фазовых переходов жидкость -твердое тело // Неразрушающий контроль и диагностика окружающей среды, материалов и промышленных изделий: Межвузовский сборник. – Санкт -Петербург, 2004, вып. 9, с. 99-116.

22. Абрамова Е.В., Лебедев О.В., Авраменко В.Г. Энергетические обследования наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений с навесными фасадами тепловизионным методом // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2003, №4(51), с. 48-49 (часть 1). Там же, № 5(52), с. 40-42 (часть 2).

23. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Лебедев О.В., Троицкий-Марков Т.Е. Методика выбора аппаратуры для бесконтактного теплового неразрушающего контроля // Строительные материалы, оборудование, технологии ХХ1 века, 2002, № 9, с.21-23.

Патенты на изобретение 24. Абрамова Е.В., Будадин О.Н., Иванушкин Е.Ф., Слитков М.Н. Способ теплового контроля сопротивления теплопередаче многослойных конструкций в нестационарных условиях теплопередачи // Решение от 21.09.2010г. о выдаче патента на изобретение по заявке от № 2009126096/28 от 09.07.2009 г.

25. Абрамова Е.В., Климов А.Г., Братыгин А.Л., Будадин О.Н. Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик многослойных конструкций в нестационарных условиях теплопередачи // Патент № 2403562, опубл. 10.11.2010 г., бюл. № 11, заявка № 2009105019/28 от 16.02.2009 г.

26. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Юмштык Н.Г., Батов Г.П. Способ теплового неразрушающего контроля теплотехнических характеристик материалов и конструкций // Патент № 2383008, опубл.27.02.2010г., бюл. № 6, заявка № 2008150351/28 от 19.12.2008г.

27. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Т.Е., Сучков Т.Е. Способ теплового неразрушающего контроля сопротивления теплопередаче строительных конструкций // Патент на изобретение № 2323435 от 27.04.2008 г. по заявке № 2005129502 от 22.09.2005г.

28. Абрамова Е.В., Богоявленский А.И., Будадин О.Н., Дацюк Т.А., Исаков П.Г., Лаповок Е.В., Платонов А.С., Соколов Н.А., Ханков С.И. Способ измерения теплофизических характеристик (варианты) и устройство для его осуществления (варианты). Патент на изобретение № 2326370. Опубл. 10.06.2008 г., бюлл. № 16, заявка 2005140528/28 от 19.12.2005 г.

29. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Т.Е., Сучков В.И. Способ теплового неразрушающего контроля многослойных объектов // Патент на изобретение № 23167от 22.08.2005г. Опубл. 10.02.2008г., заявка № 2005126461/28 (029713) от 22.08.2005 г.

30. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Сучков В.И., Троицкий-Марков Р.Т., Ким-Серебряков Д.В. Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования. Патент 2287809, Решение от 24 мая 2006г. о выдачи патента на изобретения по заявке № 2005121090/(023793) от 06.07.2005г.

31. Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В., Сучков В.И. Способ неразрушающего контроля поверхности туннеля // Патент на изобр. № 2263903. Опубл 10.11.20г., бюлл. № 31, заявка № 2002135400/28 (037818) от 30.12.2002 г.

Труды конференций 32. Абрамова Е.В. Научно-методические основы оптимальных диагностических систем теплового контроля // Сборник тезисов докл. На 10-й Европейской конференции по неразрушающему контролю, Москва, 2010, 7-10 июня.

33. Будадин О.Н., Филипенко А.А., Слитков М.Н., Абрамова Е.В. Тепловой неразрушающий контроль качества сетчатых структур из ПКМ // 18 Международная конференция «Современные методы и средства неразрушающего контроля и тхнической диагностики», 48 октября 2010 г. Ялта.

34. Будадин О.Н., Салихов З.Г., Абрамова Е.В. Методические принципы оптимизации функционирования операторов неразрушающего контроля на основе методов статистического анализа и оптимального управления // 17 Международная конференция «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Украинский информационный цент «Наука. Техника. Технология», г. Ялта, 5-9 октября, 2009г., 35. Абрамова Е.В., Будадин О.Н. Принципы построения диагностических систем теплового контроля // 18-я Всероссийская научно-технической конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика», Нижний Новгород, сентября 2008г. – 03 октября 2008 г.

36. Салихов З.Г., Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Ишметьев Е.Н. Метрологическая аттестация методик автоматизированного неразрушающего контроля // Сборник тезисов Десятой Международной научно-технической конференции «Моделирование, идентификация синтез систем управления», 16-23 сентября 2007г., с.16-21.

37. Баранов С.В, Будадин О.Н., Слитков М.Н., Абрамова Е.В. Тепловой контроль и диагностика технического состояния плоских нагревательных элементов в реальных условиях эксплуатации с оценкой их остаточного ресурса // 27 ежегодная международная научнопрактическая конференция «Композиционные материалы в промышленности» (СЛАВПОЛИКОМ), 28 мая –1 июня 2007 г., г. Ялта, Крым.

38. Будадин О.Н., Лебедев О.В., Абрамова Е.В., Авраменко В.Г., Киржанов Д.В. Разработка метода тепловой дефектометрии на основе решения обратных задач нестационарной теплопроводности // Сб. докл.17-я Российская научно-техническая конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и диагностика», Екатеринбург, УГТУ-УПИ, ул. Мира, 19, 5-11 сентября 2005 г.

39. Будадин О.Н., Лебедев О.В., Авраменко В.Г., Киржанов Д.В., Абрамова Е.В. Применение теплового контроля для диагностики зданий // 4-я Международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Москва, СК «Олимпийский», 17-20 мая 2005 г.

40. Lebedev O.V., Avramenko V.G., Abramova E.V., Budadin O.N., Correction the temperature magnitudes from IR camera depending on the angle of aspect and the object distance // QIRT2004. 7th International Conference in Quantitative Infrared Thermography, July, 5-8, 2004.

41. Lebedev O.V., Avramenko V.G., Abramova E.V., Troitsky-Markov T.E. Thermal nondestructive testing of buildings based on solution of inverse problem of nonstationary heat conductivity equation // Там же.

42. Lebedev O.V., Budadin, O.N., Abramova, E.V., Troitsky-Markov T.E. Creation of metod of sorts defining and defects characteristics at termal nondestructive testing (TNT) // QIRT2002, 25-27 september 2002.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.