CC BY
4
СИСТЕМЫ И ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ
УДК 69.058.7 Б01: 10.15587/2312-8372.2016.61802
Д0СЛ1ДЖЕННЯ впливу
ВИПРОМШЮВАЛЬНО! ЗДАТН0СТ1 МАТЕР1АЛ1В НА Т0ЧН1СТЬ ТЕПЛ0В1З1ЙН0Г0 МЕТОДУ контролю
Точнкть технгчног оцтки стану будкельних конструкцш та енергетичного обладнання визна-чаеться метрологгчними характеристиками засобк контролю, зокрема приладами тфрачервоног технгки. З метою тдвищення точностг вимгрювання проведений аналгз факторк, що впливають на невизначетсть вимгрювання. Дослкджено вплив випромшювально! здатност1 ргзнихматергалк на точнкть вимгрювання температури за допомогою безконтактного методу.
Клпчов1 слова: тепловгзшний контроль, випромтювальна здатнгсть матергалгв, невизначетсть вимгрювання.
Оборський Г. 0., Левинський 0. С., Голофссва М. 0.
1. Вступ
В наш час проблема енергозбереження в Украш е надзвичайна актуальною. Тому температура як кшь-юсний показник внутршньо! енергп тш являеться уш-версальною характеристикою об'екпв та процеав фiзич-ного свггу, в якому безперервно вщбуваеться генеращя, перетворення, передача, накоплення та використання енергп в рiзних ii формах.
Промислова дiяльнiсть супроводжуеться незво-ротними втратами тепловоi енергii, тому очевидно, що аналiз теплових процесiв (температурних полiв, втрат тепла i т. п.) дозволяе отримати рiзноманiтну iнформацiю щодо стану об'екпв та протiкання фь зичних процеив в природi, енергетицi, будiвництвi, промисловостi [1].
Найбiльш простий i швидкий спосiб оцiнки теплових втрат полягае в застосуванш тепловiзора, що сприймае теплове випромшювання об'ектiв, розподш температур в рiзних точках, iх рiзницю. До того ж, контроль температурних характеристик обладнання (поряд з шшими параметрами) дозволяе управляти техшчним станом обладнання на основi даних мошторингу, ранньоi дiа-гностики дефекпв i прогнозу 'х розвитку, що обгрунтовуе актуальнiсть проведеного дослщження.
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
Проблемi тепловiзiйного контролю присвячена велика кшьюсть робгг. Сучасна школа дослiдникiв у га-лузi термодiагностики представлена такими вченими, як: О. Н. Будадш, А. I. Потапов, В. I. Калганов, В. В. Клюев, В. Н. Фелшо, В. П. Вавилов, А. Г. Климов, Т. 6. Трощький-Марков, М. I. Щербаков, С. А. Бажанов, A. B. Крюков та ш.
Серед зарубiжних авторiв, як зробили ктотний вне-сок в практичну термографа останнiх десятилiть, слщ зазначити B. Petersson, J. Hart, S. Kimothi, E. Grinzato та багато iнших. Всi вони ввдзначають переваги безконтактного метода вимiрювання за допомогою тепловiзора,
серед яких можна вщзначити високу продуктивнiсть та шформатившсть, безконтактнiсть та дистанцiйнiсть випробувань (в межах прямо! видимостi), мобшьшсть апаратури, швидкiсть проведення обстеження, незалеж-нiсть вiд розмiрiв об'екта контролю, створення архiвiв термограм, екологiчна безпечшсть, вiдсутнiсть необхщ-ностi виведення об'екта контролю з експлуатацп, що забезпечуе значне зниження витрат [2-5].
При проведенш тепловiзiйного обстеження (контролю) слщ звернути увагу на виникаючi похибки, якi впливають на результат вимiрювання [6]. 1стотними е:
— шструментальна похибка, яка пов'язана з кон-струкцiею вимiрювального приладу та визначаеться властивостями оптично! системи, шерцшшстю при-ймача випромiнювання, а також роздшьною здат-нiстю тепловiзiйноi системи при наявност рiзких температурних градiентiв на поверхнi об'екту;
— методична похибка, що виникае безпосередньо при самих дослщженнях та пов'язана з обмеженою точнiстю застосовуваних у розрахунках фiзичних констант (випромiнювальна здатнiсть, метеорологiчнi умови, атмосферш опади i т. д.).
Основним питанням, яке виникае при розрахунках температур за результатами тепловiзiйних вимiрювань, е невизначетсть в завданш випромшювально! здатностi поверхнi дослiджуваних об'екпв.
3. 06'ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження — тепловiзiйний метод контролю. Метою роботи являеться дослщження впливу ви-промiнювальноi здатност матерiалiв на точнiсть тепло-вiзiйного методу контролю.
Для реалiзацii поставлено! мети в робот визначено наступш задачi:
1. Провести аналiз ктотних факторiв, що впливають на точшсть вимiрювання температури при шфрачерво-ному обстеженш.
2. Визначити вплив випромшювально! здатност рiзних матерiалiв на кшцевий результат вимiрювання температури.
4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 2/3(28], 2016, © Оборський Г. □., Левинський О. С.,
Голофссва М. О.
3. Встановити порядок розрахунку невизначенос-Ti вимiрювань температури, що викликана помилкою в заданi коефiцieнта випромшювально! здатностi.
4. Дослщження впливу випромшпвально! здатност матер1ал1в на точшсть теплов1з1йного методу контролю
Випромiнювальна здатнiсть — це мiра кiлькостi енергii випромшювання, що випускаеться певною по-верхнею, в порiвняннi з енергiею, що випромшюеть-ся абсолютно чорним тшом при тiй же температурi. Вона характеризуеться коефщентом випромiнювання поверхнi (стутнь чорноти), значення якого для по-верхнi кожного конкретного об'екта е щдивщуальним i залежить вiд ряду факторiв, таких як: довжина хвил^ кут випромiнювання, матерiал i т. п.
Зазвичай коефвдент випромiнювання залежить вщ матерiалу i стану обробки поверхш. Оскiльки об'ект може включати в себе декiлька компонентiв з рiзнорiдних матерiалiв, поверхнi яких можуть бути пофарбоваш, мати рiзну стутнь обробки, тобто рiз-нi коефщенти випромiнювання, при iнфрачервоному контролi можуть виникнути достатньо велик помилки вимiрювання [7, 8].
Для iлюстрацii впливу випромiнювальноi здатностi на точнiсть вимiрювання температури був проведений експеримент. На рис. 1 наведена термограма цилшдрич-но'1 оцинкованоi емностi заповненоi водою, що отримана за допомогою тепловiзора Fluke Ti9. 6мнiсть та вода в нш мали однакову температуру, що було встанов-лено за допомогою вимiрювання термопарою. В той же час термограма показуе, що температура поверхш емност вiдрiзняеться майже на 20 °С вiд температури на поверхш води. Тобто ввдносна похибка вшшрювання складае майже 30 % i е неприпустимою. Рiзноманiтне забарвлення дiлянок емностi пов'язане з рiзним станом поверхнi, що також впливае на коефщент випромшю-вальноi спроможностi [9].
Наведена термограма демонструе, на скшьки дiйсно може вплинути неправильний вибiр випромiнювальноi здатностi матерiалу на результат вимiрювання.
При вщсутносп iнформацii про стан поверхнi, при проведенш вимiрювань величину коефiцiента випромь нювання контрольованоi поверхнi встановлюють рiв-ною е = 0,9 [7].
Рис. 1. Термограма □цинкована! Емносп, що заловнена водою
Фактична температура об'екта контролю пов'язана з коефщентом випромiнювальноi спроможностi мате-рiалу ствввдношенням [10]:
T
T
1 факт _ ¿1— 7 V LJ
4 £
де Тфакт — фактична температура об'екта контролю; Трад — радiацiйна температура, що сприймаеться тепловiзором; £ — коефщент випромiнювальноi спроможностi матерiа-лу об'екта контролю.
Наявшсть випадковоi i невиключеноi систематичноi складовоi похибки результату вишрювання призводить до того, що останнш може бути дуже близьким до значення вимiрюваноi величини, проте не викликати при цьому вщповвдного рiвня довiри. Саме тому для ощнки якостi результату вимiрювання зазвичай спираються не на похибку, а на ii iмовiрнiснi характеристики, що Грун-туються не стiльки на фактичному значенш вимiрюваноi величини, скшьки на спостережуваному (ощненому) розсiюваннi результату вшшрювання [11].
Оцiнка iмовiрнiсних параметрiв розсiювання результату вимiрювання, що характеризуе сумшв щодо достовiрностi результату вишрювання, називаеться не-визначенiстю вимiрювання.
Розглянемо складовi невизначеностi вимiрювання при тепловiзiйному контролi. Правила для ощнювання i вираження невизначеностi для широкого кола вимь рювань викладенi в [12]. Такий тдхщ включае ощнку невизначеностi:
— за типом А — з використанням методiв математич-ноi статистики для обробки отриманих результапв вимiрювань;
— за типом В — шшими методами, в тому чи^ на основi використання шформацп з нормативних документiв.
Сумарну невизначешсть uC розраховано за формулою [13]:
Uc = -у/U'A + uB , (2)
де иА — невизначенiсть за типом А; иВ — невизначенiсть за типом В.
Перша група помилок (для ощнювання невизначе-ностей за типом А) — похибки, що пов'язаш такими факторами, як вплив сонячноi радiацii, кут спостережен-ня, швидкiсть вiтру та ш. З теорп вимiрювань вiдомо, що вплив випадковоi помилки на результат вимiрювань зменшуеться зi збiльшенням числа вимiрювань. На прак-тицi для отримання задовшьного значення похибки при найменших витратах достатньо виконати 5 (рщше 7) вимiрювань в точщ контролю [14].
Друга група помилок (для ощнювання невизначеност за типом В) пов'язана з такими факторами, як наяв-нiсть магштних полiв, помилки у виборi коефщенту випромiнювальноi здатностi, роздiльна здатнiсть, поля спостереження, теплова шерщя, метеорологiчнi умови, вплив зовшшнього фону та ш.
Розглянемо складову невизначеностi вимiрювання температури тепловiзором, що викликана помилкою в завданш коефiцiента випромiнювальноi здатностi.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 2/3(28], 2016
с
СИСТЕМЫ И ПРОЦЕССЫ УПРАВЛЕНИЯ
ISSN 222Б-3780
Стандартну невизначетсть вимiрювання за типом В розрахуемо за формулою:
ив = J1
'Э/ ^
Эх,
V ' /
uB(),
(3)
де
уЭхгу
— частинш похiднi функцп / за аргументами xi.
Враховуючи (1), взявши частковi похiднi, отримуемо:
ивт =
T2 ± пя
л/Г
UBTрад "
„2
16VË5
(4)
де иВТрад — невизначетсть вимiрювання тепловiзором; иВг — невизначетсть встановлення коефщенту випро-мшювально! здатностi.
Розширену невизначенiсть up для рiвня довiри Р, де Р = 0,95, представимо у виглядк
u0,95 = k ' uC ,
(5)
де k — коефщент охоплення, який залежить вiд рiвня довiри Р та числа ступешв свободи ve//, яке визначено за формулою:
Ve//
Э/
Эх,
V ' /
(6)
причому v, = щ -1 — для невизначеностей за типом А; v, = ~ — для невизначеностей за типом В.
5. Обговорення результат1в дослщження впливу випромшпвально*! здатност матер1ал1в на точшсть вим1рпвання температури
Як показали результати дослщжень, при визначеннi фактично! температури об'екта безконтактним методом необхщно враховувати коефiцiент випромiнювальноï здатностi матерiалу Складова невизначеностi вимь рювань, яка викликана помилками в завданш цього коефщенту, може сягати 30 %, що, звичайно, е непри-пустимим. Тому можна стверджувати, що результати дослщження дають змогу суттево пщвищити точшсть вимiрювання температури за допомогою приладдв шфра-червоно! технiки.
Невиршеним лишаеться питання впливу якостi по-верхнi об'екта дослiдження (наприклад, рiзна шорсткiсть поверхонь) на коефiцiент випромшювально! здатностi, а вiдповiдно, i на точшсть вимiрювання температури. Ця проблема потребуе окремого дослщження.
Слщ вщмггити важливий характер проведених дослщжень, оскiльки в наш час безконтактний метод ви-мiрювання температури використовуеться майже у вах галузях промисловосп, що викликано:
— можливiстю уникнення пошкодження засобiв ви-мiрювання при контролi високих температур;
— вимiрювання температури без вiдключення об'екта вщ техпроцесу;
— проведення вимiрювання температури рухомих об'екпв;
— забезпечення безпеки персоналу.
Завдяки точному визначенню температури вдаеться контролювати та управляти рiзними процесами, наприклад, в ливарному виробництвь
6. Висновки
У результат проведених дослiджень:
1. Виявлено, що помилки у встановленш коефь цiенту випромiнювальноï здатностi суттево впливають на точшсть безконтактного методу вимiрювання температури. Для дослщження характеристик точносп метода вимiрювання використано мiжнародний пiдхiд, що вклю-чае едиш в мiжнароднiй практицi правила вираження невизначеностей та '¿х пiдсумовування.
2. Встановлено, що кнують двi групи причин, як призводять до помилок при вимiрюваннях температури за допомогою тепловiзора. До першо! групи причин вщносяться вплив сонячно! радiацiï, кут спостереження, швидкiсть вiтру та im Друга група помилок пов'язана з такими факторами, як наявшсть магштних полiв, помилки у виборi коефiцiенту випромiнювальноï здатностi, роздшьна здатнiсть, поля спостереження, теплова iнерцiя, метеорологiчнi умови, вплив зовнiшнього фону та im
3. Приведений порядок розрахунку невизначеност вимiрювання температури тепловiзiйним методом, що викликана помилкою в завданш коефщента випромь нювальноï здатност!
Лггература
1. Вавилов, В. П. Инфракрасная термография и тепловой контроль [Текст] / В. П. Вавилов. — М.: ИД Спектр, 2009. — 544 с.
2. Rao, D. S. P. Infrared thermography and its applications in civil engineering [Text] / D. S. P. Rao // The Indian Concrete Journal. — May 2008. — P. 41-50.
3. Metrology in Industry: The Key for Quality [Text] / French College of Metrology. — Wiley-ISTE, 2006. — 270 p. doi:10.1002/9780470612125
4. Kimothi, S. K. The Uncertainty of Measurements: Physical and Chemical Metrology and Analysis [Text] / S. K. Kimothi. — ASQ Quality Press, 2002. — 416 p.
5. Valancius, K. Transient heat conduction process in the multilayer wall under the influence of solar radiation [Text]: Proceedings / K. Valancius, A. Skrinska // Improving human potential program. — Almeria, Spain: PSA, 2002. — P. 179-185.
6. Голофеева, М. А. Составление бюджета неопределенностей при ультразвуковом методе контроля качества изделий из синтеграна [Текст] / М. А. Голофеева, В. М. Тонконогий, В. А. Балан // Пращ Одеського полгтехшчного ушверсите-ту. — 2013. — № 3(42). — С. 28-32.
7. Госсорг, Ж. Инфракрасная термография. Основы. Техника. Применение [Текст] / Ж. Госсорг. — М.: Мир, 1988. — 416 с.
8. Введение в термографию [Текст] / American Technical Publishers, Inc., Fluke Corporation, и The Snell Group. — Россия, 2009. — Режим доступа: \www/URL: http://www.thermoview.ru/ pdf/flukeguide.pdf. — 10.02.2016.
9. Брамсон, М. А. Инфракрасное излучение нагретых тел [Текст] / М. А. Брамсон. — М.: Наука, 1965. — Т. 1. — 224 с.
10. Методы тепловизионного контроля подвижного состава [Электронный ресурс] // BALTECH. — Режим доступа: \www/ URL: http://teplovizor-tr.ru/methodi-teplovizionnogo-kontrolya-lokomotivov.htm. — 15.02.2016.
u
4
v
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 2/3(28], 2016
11. РМГ 43-2001 ГСИ. Применение «Руководства по выражению неопределенности измерений» [Текст]. — Введ. 2003-01-07. — Минск: ИПК Изд-во стандартов, 2002. — 20 с.
12. Golofeyeva, M. O. The uncertainties calculation of acoustic method for measurement of dissipative properties of heterogeneous non-metallic materials [Text] / M. O. Golofeyeva, V. M. Tonkonogy, Yu. M. Golofeyev // Odes'kyi Politechnich-nyi Universytet. Pratsi. — 2015. — № 3(47). — P. 104-110. doi:10.15276/opu.3.47.2015.15
13. Захаров, И. П. Теория неопределенности в измерениях [Текст]: учеб. пособие / И. П. Захаров, В. Д. Кукуш. — Х.: Консум, 2002. — 256 с.
14. Оборський, Г. О. Вим1рювання неелектричних величин [Текст]: шдручник / Г. О. Оборський, П. Т. Слободяник. — К.: Наука i техшка, 2005. — 200 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИЗЛУЧАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МАТЕРИАЛОВ НА ТОЧНОСТЬ ТЕПЛОВИЗИОННОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ
Точность технической оценки состояния строительных конструкций и энергетического оборудования определяется метрологическими характеристиками средств контроля, в частности приборами инфракрасной техники. С целью повышения точности измерения проведен анализ факторов, влияющих на неопределенность измерения. Исследовано влияние из-лучательной способности различных материалов на точность измерения температуры с помощью бесконтактного метода.
Ключевые слова: тепловизионный контроль, излучательная способность материалов, неопределенность измерений.
Оборський Геннадт Олександрович, доктор технчних наук, професор, кафедра металорiзальних eepcmamie, метрологи та сертифжацп, Одеський нащональний полтехшчний утверси-тет, Украта.
Левинський Олександр Сергтович, астрант, кафедра метало-рiзальних верстатiв, метрологи та сертифжацп, Одеський нащональний полтехшчний утверситет, Украта, е-mail: [email protected].
Голофеева Марина Олександрiвна, кандидат техтчних наук, кафедра металоргзальних верстатiв, метрологи та сертифжацп, Одеський нащональний полтехшчний утверситет, Украта.
Оборский Геннадий Александрович, доктор технических наук, профессор, кафедра металлорежущих станков, метрологии и сертификации, Одесский национальный политехнический университет, Украина.
Левинский Александр Сергеевич, аспирант, кафедра металлорежущих станков, метрологии и сертификации, Одесский национальный политехнический университет, Украина. Голофеева Марина Александровна, кандидат технических наук, кафедра металлорежущих станков, метрологии и сертификации, Одесский национальный политехнический университет, Украина.
Oborsky Gennady, Odessa National Polytechnic University, Ukraine. Levinskiy Aleksandr, Odessa National Polytechnic University, Ukraine, e-mail: [email protected].
Golofeyeva Maryna, Odessa National Polytechnic University, Ukraine
УДК 519.2
001: 10.15587/2312-8372.2016.66674
РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ ВРЕМЕНЕМ В РАМКАХ ПЛАНИРОВАНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ РАЗВИТИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ
В статье предложены инструменты управления временем в рамках планирования реализации для двух категорий программ развития. Для программ с технологической зависимостью проектов предлагается использовать сетевой график, структурной единицей которого является проект или работа в зависимости от специфики программы. Для программ без технологической зависимости проектов разработана экономико-математическая модель расстановки проектов по периодам программы.
Ключевые слова: программа, планирование реализации, модель, сетевой график, эффект синергизма.
Онищенко С. П., Арабаджи Е. С.
1. Введение
Программа — один из основных объектов методологии управления проектами. Как известно, программа объединяет группы проектов, цель которых — достижение миссии программы [1]. Такое определение характеризует программу как одноцелевой мультипроект, в отличие от многоцелевого портфеля проектов со свойством приоритетности. Программы развития предприятия, как правило, включают в себя проекты различной направленности:
коммерческие, организационные, социальные, научно-исследовательские, что позволяет охватить процессами развития различные аспекты деятельности предприятия. Достижение цели развития предприятия посредством программы обеспечивается при реализации всех ее проектов. Согласно [2], выполнение отдельного проекта в составе программы может не давать ощутимого результата, в то время как осуществление всей программы обеспечивает максимальную эффективность.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 2/3(28], 2016, © □нищенко С. П., Арабаджи Е. С.
