CC BY
38
Taganov Aleksandr Ivanovich, doctor of technical science, professor, alx-tag@yandex. ru, Russia, Ryazan, Ryazan State Radio Engineering University,
Kolesenkov Aleksandr Nikolaevich, candidate of technical science, docent, sk62@,mail.ru, Russia, Ryazan, Ryazan State Radio Engineering University,
Psoyants Vladimir Grigorovich, postgraduate, psoians@mail. ru, Russia, Ryazan, Ryazan State Radio Engineering University,
Akinina Viktorovna Natalia, postgraduate, natalya. akinina@,gmail. com, Russia, Ryazan, Ryazan State Radio Engineering University
УДК 658.264(083)
ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛЬФОННЫХ ТРУБОПРОВОДНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ БЕЗ ВЫВОДА ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Е.В. Ларкин, С. А. Глебович
Выпускаемые акустико-эмиссионные приборы и системы используются для контроля и диагностики различных промышленных объектов: магистральных и технологических трубопроводов, баллонов, сосудов давления, ёмкостного, колонного, реакторного оборудования, резервуаров нефтепродуктов, грузоподъёмного оборудования и т.д.
Ключевые слова: aкуcтикo-эмиccиoнный контроль; акустико-эмиссионные приборы; oceвыe cильфoнныe кoмпeнcaтoры; сильфонный компенсатор.
Стандартные сильфонные компенсаторы сконструированы и классифицированы для условного давления, которое является рабочим давлением при комнатной температуре (20°С), так как более высокая температура понижает сопротивление материала. Соответственно, при увеличении температуры среды внутри компенсатора уменьшается давление, которое выдерживает компенсатор (рис. 1).
1— -If
—1'
Рис. 1. Типы осевых сильфоновых компенсаторов
Осевые сильфонные компенсаторы спроектированы для восприятия сжимающих или растягивающих перемещений вдоль продольной оси сильфонов. Принимаемые перемещения обычно нормализованы, как величина от свободной длины. Свободная длина - это теоретическая длина до перемещения. От этой свободной длины соединение будет обеспечивать равную величину перемещения, как в сторону растяжения, так и в сторону сжатия. Следовательно, в случае, когда известно, что при использовании перемещение будет проходить только в одном направлении, необходимо при монтаже компенсатор предварительно растянуть или сжать, в зависимости от перемещений трубы.
Сильфонный компенсатор - электроизолирующая муфта из КМ (рис. 2) представляет собой слоистую оболочку, полученную намоткой, усиленную подкрепляющими кольцами (ПК), выполненными кольцевой намоткой, с концевыми присоединительными патрубками из металла для врезки в трубопровод, соединяемых сваркой или с помощью фланцев.
(подкрепляющие) кольца; 3 - присоединительный патрубок;
4 - внутренние телескопические экраны
Для диагности контроля применяются множество методов. В данной статье будем рассмотренно несколько методов контроля.
Разработки и применения методов неразрушающего контроля (НК) для диагностики состояния материалов, несущей способности конструкций, узлов трения механизмов и машин тесно связаны с проблемами повышения безопасности и надежности технического оборудования, в том числе в нефтегазовой промышленности и атомной энергетике. Одной из актуальнейших проблем государственного значения в России является внедрение комплексной системы технической диагностики магистральных трубопроводов, включая контроль коррозионного и напряженно-
199
деформированного состояния трубопроводов, внутритрубную дефектоскопию, основанную на использовании современных технологий контроля с помощью ультразвукового, электромагнитного и других современных физических методов инспектирования.
Акустические методы широко применяются при контроле и диагностике объектов различного назначения. К наиболее перспективным направлениям диагностики магистральных трубопроводов следует отнести:
— ультразвуковое инспектирование, ориентированное на обнаружение и локализацию дефектов или на непрерывный сбор данных о текущем состоянии стенок трубы с использованием многодатчиковых устройств, пропускаемых внутри трубы;
— применение акустической эмиссии для дистанционного контроля крупных конструкций.
Существенное внимание должно также уделяться тестированию малых образцов с целью исследования изменения свойств материала трубы в эксплуатационных условиях без существенного нарушения режимов эксплуатации, а также тестированию трубопроводов, воспроизводящему реальные условия эксплуатации трубопровода и обеспечивающему возможность разработки расчетных моделей. При проведении испытаний такого рода роль акустических методов также трудно переоценить.
Роль акустических, в частности ультразвуковых методов исследования, контроля и диагностики общеизвестна. Эти методы позволяют получить огромные массивы информации о состоянии материалов и конструкций. Согласно имеющимся данным более половины современных средств неразрушающего контроля являются акустическими. Без применения акустического контроля и мониторинга невозможны создание и надежная эксплуатация многих сложных технических объектов.
Основными преимуществами акустических методов являются:
— дистанционность контроля, связанная с распространением акустических сигналов на большие расстояния;
— простота конструкций датчиков и их установки, а также возможность бесконтактного наблюдения;
— возможность контроля в широком интервале частот, что позволяет в рамках одного метода анализировать различные характеристики объектов и процессов, происходящих в них. В свою очередь это дает возможность осуществить многопараметровые контроль и диагностику при использовании одного типа датчиков и аппаратуры, что существенно повышает эффективность контроля;
— хорошая совместимость акустических методов с другими методами, что позволяет расширить рамки многопараметрового контроля и дополнительно повысить его надежность.
200
Указанные достоинства акустического метода привели к его широкому применению в различных отраслях науки и техники, где использование соответствующих методик регламентировано отраслевой нормативно-технической документацией. Сварные соединения ответственных трубопроводов подвергаются сплошному контролю ультразвуковым и рентгеноскопическим методами, однако, если достоверность выявления плоскостных дефектов радиографическим методом составляет 35...45%, то для ультразвукового метода достоверность существенно выше и достигает 70...90%.
Особенностью нового поколения АЭ систем является:
- большой динамический диапазон регистрации сигналов, который обеспечивается использованием прецизионных логарифмических усилителей, хорошей экранировкой и развязкой каналов;
- применение в измерительных каналах высокопроизводительных цифровых сигнальных процессоров для обработки и регистрации параметров сигналов АЭ;
- широкий выбор конфигураций систем, комплектация чувствительными преобразователями АЭ (интегральными, герметичными, взрыво-защищёнными, с режимом автотестирования) для контроля объектов.
К ним предъявляют ряд требований, зависящих от условий работы и особенностей конструкции контролируемого объекта. Среди основных требований отметим следующие:
- возможность измерений в рабочих условиях диагностируемого объекта;
- стабильность характеристик датчика при воздействии окружающей среды, температурная и радиационная стойкость;
- защищенность от электромагнитных помех, вибраций и сторонних акустических шумов;
- обеспечение максимальной чувствительности в рабочей полосе
частот;
- простота и технологичность конструкции датчика;
- механическая прочность.
Для регистрации АЭ-сигналов наибольшее распространение получили пьезоэлектрические датчики на основе цирконататитаната свинца (ЦТС) со сравнительно высокой точкой Кюри 400 о С (для ЦТС-21). Такая пьезокерамика сохраняет работоспособность при штатных температурных режимах водо-водяных ядерных реакторов. Керамика ЦТС обладает устойчивостью к нейтронному и гамма-излучению. При флюенсах нейтронов -10 22 нейтрон/м 2 и температурах до 200 0 С она практически не меняет своих свойств, а облучение гамма-квантами с мощностью дозы 1, Р/ч и интегральной дозой 1, Р также существенно не ухудшат ее пьезоэлектрических характеристик.
Заключения о результатах контроля строятся на основании аппарата проверки статистических гипотез. Под статистической гипотезой подразумевают любое утверждение (подлежащее проверке) о виде или свойствах распределения значений измеренных величин. Гипотезы выдвигаются на основе теоретических соображений или предыдущего опыта. Например, можно предположить, что случайные величины, полученные в результате измерений, имеют нормальное распределение.
Если для исследуемого явления или процесса сформулирована та или иная гипотеза (ее обычно называют основной и обозначают символом Но), необходимо сформулировать правило, согласно которому гипотеза Но должна быть проверена на состоятельность, т.е. принята или отвергнута. Это правило называется статистическим критерием (или просто критерием). В общем случае на основе экспериментальных данных строят некоторую статистику, значение которой при состоятельности гипотезы Но с большой вероятностью находится в некотором интервале значений. Выпадение значения статистики из этого интервала маловероятно, если гипотеза Но состоятельна. Соответствующую малую вероятность называют уровнем значимости и обычно обозначают через а, а множество выпадающих значений носит название критической области в отличие от области Допустимых значений , при которых гипотеза не отвергается. Ошибку, связанную с отклонением верной нулевой гипотезы из-за попадания статистики в критическую область, называют ошибкой первого рода. Вероятность ее, как следует из изложенного, равна а.
Критерии, определяющие критическую область, могут быть одно- и двусторонними. Если основная гипотеза заключается в том, что наблюдаемое значение опиичается от среднего значения с уровнем значимости а, то критическая область К, состоит из двух подобластей: подобласть слева соответствует вероятности оп того, что наблюдаемое значение меньше хо, подобласть справа — вероятности оп того, что оно больше А. При проверке того, что наблюдаемое значение не больше хо, должен использоваться односторонний критерий.
Список литературы
1. Давыдова Д.Г. Дефекты технологических трубопроводов // Промбезопасность Приуралья, 2012. №8. С. 14-15.
2. Шитов Д.В., Жуков А.В. Локализация дефектов на оборудовании, работающем под давлением, с помощью метода акустической эмиссии // Химическая техника, 2012. №3. С. 34.
3. Барат В. А., Елизаров С.В., Щелаков Д. А. Проверка герметичности запорной арматуры при помощи портативного многофункционального прибора «ЦЫ^СОРЕ» // В мире неразрушающего контроля: ежекварт. журн. обозрение, 2012. №1. С. 22-24.
Ларкин Евгений Васильевич, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, elarkin@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Глебович Станислав Александрович, асп., [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
EVALUATION OF THE TECHNICAL CONDITION OF BELLOWS PIPE COMPENSATORS
WITHOUT DECOMMISSIONING
E.V. Larkin, S.A. Glebovich
Abstract: Let acoustic emission devices and systems used to monitor and diagnose various industrial facilities: the main and technological pipelines, tanks, pressure vessels, capacitive, column, reactor equipment, petroleum storage tanks, lifting equipment, etc.
Key words: akuctiko emiccionny-control; acoustic emission devices; ocevye cilfon-nye kompencatory; bellows compensator.
Larkin Eugene Vasilyevich, doctor of technical science, professor, head of chair, elarkin@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Glebovich Stanislav Aleksandrovich, postgraduate, stivgl@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.833
ПРИЕМНИКИ ИЗЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВИЗИОННЫХ ПРИБОРОВ
Е.В. Филиппова, Т. А. Акименко
Излагаются критерии качества и эффективность работы приемника теплового излучения при формировании модели теплового изображения.
Ключевые слова: тепловизионная система, приемник теплового излучения, потери, качество сигнала, модель теплового изображения, лучистый поток.
Тепловизионный прибор (ТП) представляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий двумерное преобразование теплового излучения в диапазоне длин волн 3...5 или 8...14 мкм от объекта и местности или фона в видимое изображение с представлением соответствующего двумерного образа температурного распределения наблюдаемых объектов на экране видеоконтрольного устройства (ВКУ). ТП обладает рядом достоинств и присущих ему возможностей: обнаружение удаленных теплоизлучающих объектов независимо от уровня естественной освещенности при любых, практически, погодных условиях. Однако тепловизионные приборы не лишены недостатков.
203
