WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

По результатам измерений механических параметров и информационных параметров гармонических составляющих электромагнитного поля строится эталонная математическая модель – образ исходного, т. е. исправного, состояния оборудования, представляющая собой многомерный вектор V0. Затем по результатам механических испытаний в этом же пространстве определяется поверхность предельного состояния оборудования SП, формируемая векторами V1П, V2П, …, VРП, соответствующими предельным механическим параметрам. В соответствие с теорией распознавания образов, техническое состояние оборудования и остаточный ресурс идентифицируются как функции отклонения вектора текущего состояния от вектора эталонной модели Vили расстояния до поверхности предельного состояния SП.

Расстояние между диагностическим вектором и вектором-эталоном рассчитывается по выражению p L(V, V0) = |V – V0| = [ (Vj – V0j)]µ/, (3) j=где - порядок расстояния в диагностическом пространстве;

µ - степень расстояния в диагностическом пространстве.

Чтобы учесть анизотропность пространства признаков вводится весовой вектор = (1, 2, … P). (4) С помощью компонентов весового вектора, можно учесть различную диагностическую ценность признаков, придавая большие значения наиболее значимым признакам. Введение весовых коэффициентов деформирует диагностическое пространство. Если поставить условие, чтобы при подобных деформациях сохранился объем областей диагнозов, то вводится условие нормирования в виде P 1·2·…·P = j = 1. (5) j=Таким образом, для оценки состояния металла оборудования используется безразмерный параметр L, являющийся функцией отклонения вектора текущего состояния от положения эталонного вектора или расстояния до поверхности предельного состояния. Величину этого отклонения будем называть параметром поврежденности L.

На рисунке 6 представлена картина распределения параметра поврежденности L по поверхности плоского образца из стали 17ГС при нагружении усилием 20 кН (область упругих деформаций). Из рисунка видно, что при малых нагрузках отклонения параметра поврежденности L по поверхности образца незначительны, но в месте расположения концентратора напряжения заметны отклонения, что совпадает с результатами расчета напряженнодеформированного состояния [6].

На рисунке 7 представлена картина распределения параметра поврежденности L на поверхности образца при нагружении до возникновения трещин (усилие 35 кН).

В отличие от картины, изображенной на рисунке 6, значения параметра поврежденности L на рисунке 7 значительно возросли в месте зарождения трещины.

На рисунках 8-10 представлены графики изменения модуля вектора поврежденности в процессе накопления повреждений при различных режимах нагружения. При значительных напряжениях на графиках возникают точки Рис. 6. Рельеф параметра Рис. 7. Рельеф параметра поврежденности L в области упругих поврежденности L в области деформаций пластических деформаций перегиба. Эти изменения характера функции свидетельствуют об изменении в распределении нормальных напряжений (хх) по сечению образца. Дальнейшее развитие такого изменения в распределении напряжения по сечению образца приводит к потере устойчивости в упругой области деформации стержня из-за возникновения локальных пластических деформаций. Таким образом, точка перегиба на графике является предвестником будущей потери устойчивости стержня. Это явление может быть использовано для прогнозирования потери устойчивости стержня.

Электромагнитные методы позволяют напрямую исследовать механические свойства металлов, они дают полную информацию о реологических изменениях в них. Исследования показывают, что электромагнитным методом весьма точно определяются предельные напряжения переходов из одного реологического состояния в другое. Все стадии зонно-статистической гипотезы потери устойчивости отражаются на графиках изменения L параметров гармонических 0,составляющих сигнала 0,электромагнитного 0,25 преобразователя при нагружении образца, а, МПа 0 55 110 165 220 275 через них на графике безразмерного параметра Рис. 8. Изменение параметра поврежденности L при растяжении (материал сталь 20) поврежденности L. Эта закономерность сохраняется как при квазистатических, так и при циклических переменных нагрузках. Для нормирования величины сигнала использовались две реперные точки – экспериментально определенные для конкретного материала значение параметра L, L соответствующее предельному состоянию 0,образца и значение 0,параметра при отсутствии в 0,зоне чувствительности преобразователя 0,испытуемого образца.

, град Верхнему значению, 0 20 40 60 80 100 соответствующему Рис. 9. Изменение параметра поврежденности L при кручении (материал сталь 10) предельному состоянию материала присваивается значение 1, значение 0 соответствует сигналу преобразователя при отсутствии образца.

Кривые L(хх) при нагружении образца до некоторого предельного значения располагаются горизонтально. При дальнейшем увеличении нагрузки направление кривой резко изменяется – это начало потери устойчивости. На графике можно выделить пять участков, соответствующих пяти стадиям реологических изменений в металлах в процессе потери устойчивости. Анализ параметров кинетики процессов потери устойчивости позволяет установить закономерности, связывающие критические значения параметра L, соответствующие точкам перегиба характеристики, с механическими параметрами материала, полученными экспериментально. Связь между этими параметрами может быть выражена электромагнитным коэффициентом устойчивости Кэу. Зная электромагнитный коэффициент устойчивости и предел пропорциональности между электрофизическими и механическими параметрами, можно прогнозировать потерю устойчивости и рассчитывать допустимую нагрузку.

Достоинством применения обобщенного параметра L является то, что каждый элемент конструкции можно перед монтажом или в процессе эксплуатации проверить на наличие опасного сечения и при малой нагрузке определить величину критического напряжения кр.

L При анализе усталостных 0,процессов, так же, как и 0,прочностных, выделяются пять стадий деформирования и пять 0,видов внутренних остаточных 0,напряжений. На основе анализа типичного семейства N,цикл 0 1600 3200 4800 6400 8000 усталостных кривых и Рис. 10. Изменение параметра поврежденности L при симметричном семейства реологических циклическом нагружении (материал Ст 3) кинетик устанавливается закономерность взаимосвязи кинетических характеристик металлов с интегральным электромагнитным параметром поврежденности. Кинетика усталостных явлений и реологических процессов дают полную информацию о том, что предшествует разрушению металла.

Таким образом, вихретоковый метод позволяет оценивать всевозможные виды изменения внутренних и, в частности, остаточных напряжений в процессе испытаний или эксплуатации. Наиболее интенсивно они развиваются в окрестности поверхности, так как скин-эффект, т. е. неравномерное распределение плотности токов в испытуемом объекте обусловливает вынос информации электронами и электромагнитным полем именно из этих приповерхностных слоев металла.

Монотонный характер поведения параметра L в процессе деформированияразрушения позволяет использовать его в задачах диагностики и прогнозирования ресурса оборудования в соответствие с РД 26.260.004-91 - Методические указания. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации [7].

При неразрушающем контроле крупногабаритного оборудования предприятий нефтехимии и нефтепереработки актуальной проблемой является повышение производительности операции сканирования контролируемой поверхности. Повысить производительность контроля можно применением многоэлементных электромагнитных преобразователей, состоящих из большого числа однотипных элементарных преобразователей. Многоэлементные преобразователи позволят визуализировать рельеф вторичного электромагнитного поля на поверхности объекта контроля. Распределение вектора поврежденности на поверхности объекта контроля можно с помощью многоэлементного электромагнитного преобразователя и видеоконтрольного устройства представить в виде многотонового двухмерного изображения, коррелирующего с картиной распределения механических напряжений и нарушений сплошности материала. Применение многоэлементных преобразователей, кроме того, позволяет решить проблему повышения производительности контроля крупногабаритного оборудования [8].

На рисунке 11 представлена структурная схема компьютеризованного электромагнитного устройства неразрушающего контроля с многоэлементным преобразователем, а на рисунке 12 - его внешний вид [9]. Устройство состоит из генератора 1, блока первичных преобразователей 2, предварительного усилителя 3, детекторного блока 4, мультиплексора 5, аналого-цифрового преобразователя 6 и микрокомпьютера 7.

1 2 3 4 5 Рис. 11. Обобщенная структурная схема компьютизированного электромагнитного прибора неразрушающего контроля В составе микрокомпьютера (или могут быть подключены к нему через общую шину) следующие устройства: дисплей, принтер, специализированный процессор, блок автоматики и устройство сканирования. Все аналоговые блоки управляются микрокомпьютером через общую шину. Команды микрокомпьютера устанавливают амплитуду, частоту и форму кривой напряжения генератора, коэффициент усиления усилителя, производят опрос первичных преобразователей. Специализированный процессор применяется для быстрого преобразования Фурье или других, требующих большого объема вычислений, функций, что позволяет разгрузить микрокомпьютер и вести достаточно сложный анализ сигнала в реальном масштабе времени.

На рисунках 13-14 приведены полученные методом электромагнитного многопараметрового метрического метода диагностики картины распределения параметра поврежденности L на поверхности Рис. 12. Электромагнитный интроскоп плоского напряженнона базе персонального компьютера типа деформированного образца с ноутбук концентратором напряжения при температурах 20 С и 200 С.

Рис. 13. Топография распределения Рис. 14. Топография распределения параметра поврежденности L на параметра поврежденности L на поверхности плоского напряженно- поверхности плоского напряженнодеформированного образца с деформированного образца с концентратором напряжения (материал концентратором напряжения (материал 17ГС; температура 20 С; усилие 35 кН) 17ГС; температура 200 С; усилие кН) На рисунках 15-16 представлены топография распределения параметра поврежденности L на поверхности пустой и заполненной емкости, имеющей локальные концентраторы напряжения в виде вмятин.

Рис. 16. Картина распределения Рис. 15. Картина распределения параметра поврежденности L по параметра поврежденности L по поверхности заполненной емкости поверхности пустой емкости БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1 Сбор и анализ исходных материалов и создание базы данных о повреждениях, отказах, авариях и неполадках на нефтеперерабатывающих, нефтехимических предприятиях //Республики Башкортостан: Отчет о НИР ИППЭП / Руководитель Симонова Н.И. – Уфа, 1995.

2 Аронов А.Я., Попов А.Н., Морозова В.М., Ничипурук А.П.

Экспериментальное исследование статистической взаимосвязи магнитных и механических параметров конструкционных сталей // Дефектоскопия. - 1988. № 3. - С. 25–31.

3 Аполлонский С.М. Справочник по расчету электромагнитных экранов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1988. – 224 с.

4 Гораздовский Т.Я. Неразрушающий контроль. - М.: Знание, 1977. 64 с.

5 Биргер И.А.. Техническая диагностика. – М.: Машиностроение, 1978. – 240 с.

6 Баширов М.Г. Влияние упругой и пластической деформаций конструкционных сталей на параметры гармонических составляющих отраженного электромагнитного поля // Нефть и газ – 2001: проблемы добычи, транспорта и переработки: Межвузовский сб. научн. тр. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. – С. 308-318.

7 Кузеев И.Р., Баширов М.Г. Электромагнитная диагностика оборудования нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. - 294 с.

8 А. С. 1397820 (СССР). МКИ GO 1 N 27/90. Вихретоковый преобразователь / В.В. Клюев, Ю.К. Федосенко, А.А. Абакумов, М.Г. Баширов // О.И. 1988. № 19.

9 А. С. 1765763 СССР. МКИ GO 1 N 27/90. Вихретоковое устройство для неразрушающего контроля / М.Г. Баширов // О. И. - 1992. - № 36.

Pages:     | 1 ||



© 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.