автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы и устройства магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС

я

На правах рукописи

00

ЩУЧКИН ДЕНИС АЛЕКСАНДРОВИЧ

МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРНЫМ КРАНОМ АЭС

Специальность 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

; 7 якв ¿::::

Новочеркасск — 2012

005048534

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Павленко Александр Валентинович

Официальные оппоненты: Лачнн Вячеслав Иванович

доктор технических наук, профессор, Южно-Российский государственный технический университет, заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика»

Коробкин Владимир Владимирович

кандидат технических наук, Южный федеральный университет, заведующий лабораторией НИИ «Многопроцессорные вычислительные системы»

Ведущая организация: ЗАО «Интеллектуальные робастные

интегрированные системы» (г. Новочеркасск)

Защита состоится 15 февраля 2013 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.02 в ФГБОУ «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»: 346428, Ростовская обл., г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института)». Автореферат диссертации размещён на официальном сайте ВАК vak.ed.gov.ru и на сайте ФГБОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ) www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан 27 декабря 2012 года

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат технических наук, профессор А.Н.Иванченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На сегодняшний день в мире работает около 440 атомных электростанций, которые сосредоточены в 30 странах. 104 АЭС находятся в США, 58 -во Франции, 54 - в Японии и 32 - в России. В настоящее время строится еще 30 реакторов, большая часть которых находится в развивающихся странах. По сообщению замглавы Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) к 2030 году число АЭС в мире вырастет на 60 %.

Для перемещения различных грузов в реакторном отделении АЭС используются полярные краны, устанавливаемые под куполом гермооболочки реакторного здания. Они выполняют транспортно-технологические и ремонтные операции по обслуживанию атомного реактора в период эксплуатации АЭС с грузами, включая ядерно-опасные грузы, операции по загрузке ядерного топлива в контейнер и выгрузке отработанного топлива в транспортный коридор, подъёмно-транспортные и строительно-монтажные операции в период строительства АЭС. Одним из основных элементов оборудования полярного крана является канатная оснастка. Состояние канатов в значительной степени определяет уровень безопасности крана в целом. В настоящее время стальные канаты подвергаются ежесменным, периодическим и специальным осмотрам в соответствии с РД РО-СЭК 012-97. В связи с тем, что вероятность обрывов проволок стального каната зависит от количества циклов работы и нагрузки, периодический контроль, проводимый с использованием дефектоскопов, не позволяет своевременно обнаружить критическое состояние стального каната. Также малая эффективность использования периодического контроля подтверждается особенностью условий работы стального каната. Стальной канат находится под воздействием ионизирующего излучения, вследствие чего происходит изменение в кристаллической структуре металла на атомарном уровне и возникают радиационные дефекты. Их появление резко меняет физические свойства стального каната, что приводит к изменению прочности, объемного размера и элементного состава из-за появления в них трансмутантов. Предупреждение развития аварийной ситуации, вызванной разрушением стального каната, возможно при постоянном контроле его состояния. Разработка алгоритмов для автоматического обнаружения дефектов затрудняется в связи со сложной конструкцией стальных канатов, их пространственной и магнитной неоднородностью, разным характером дефектов. В связи с этим возникает необходимость разработки новых методов обнаружения дефектов и устройств автоматического контроля стальных канатов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением развития науки, технологий и техники РФ «Безопасность и противодействие терроризму» (утверждено указом Президента РФ №899 от 7 июля 2011 г.); научным направлением ЮРГТУ (НПИ) «Теория и методы построения устройств и систем управления, контроля и диагностики» (утверждено решением ученого совета университета от 20.09.11 г.); в рамках НИОКР с ОАО «Атоммашэкспорт».

Цель работы. Разработка методов, алгоритмов и устройств автоматического магнитного контроля стальных канатов системы управления полярным краном АЭС для повышения безопасности его эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы решались следующие основные задачи:

- анализ особенностей режимов работы полярного крана АЭС, обзор устройств контроля стальных канатов (УКСК), постановка задачи исследований;

- разработка метода регистрации локальных дефектов (ЛД) на основе измерения изменения направления вектора индукции магнитного поля;

- разработка метода регистрации повреждений типа «Потеря металлического сечения» (ПМС) путем определения индукции магнитного поля с использованием магнито-резистивных датчиков (МРД);

- разработка методики проектного и поверочного расчетов магнитной системы магнитного датчика для УКСК;

- разработка методики и алгоритма автоматизированного обнаружения локальных дефектов и потери металлического сечения стальных канатов, разработка цифровых алгоритмов обработки сигналов дефектов;

- экспериментальное исследование и практическая реализация УКСК для системы управления полярным краном АЭС.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Методы обнаружения ЛД и ПМС, конструкции модулей регистрации дефектов.

2. Математические модели и методика проектирования магнитных датчиков для УКСК.

3. Методика и алгоритмы автоматической регистрации ЛД и ПМС стальных канатов, алгоритмы цифровой обработки сигналов дефектов.

4. Программно-технический комплекс для магнитного контроля стальных канатов системы управления полярным краном АЭС.

5. Методика и результаты экспериментальных исследований устройств магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС.

Научная новизна:

- предложен новый метод обнаружения ЛД, позволяющий повысить достоверность обнаружения дефектов и отличающийся тем, что для регистрации дефекта определяется изменение направления вектора индукции магнитного поля путем использования МРД на основе анизотропного магниторезистивного (AMP) эффекта;

- предложен новый метод обнаружения повреждений типа «потеря металлического сечения», позволяющий повысить в пять раз чувствительность модуля ПМС и отличающийся тем, что измерение изменения металлического сечения стального каната осуществляется за счет регистрации изменения индукции магнитного поля в полюсных наконечниках путем использования МРД;

- разработана методика проектного и поверочного расчетов магнитного датчика, отличающаяся от существующих тем, что учитывает особенности конструкции модуля регистрации ЛД;

- разработаны новые методики и алгоритмы автоматического определения ЛД и ПМС стальных канатов с цифровой обработкой сигналов дефектов, обеспечивающие работу устройства в условиях помех;

Практическая ценность:

1. Создана методика проектного и поверочного расчетов магнитного датчика и модуля ЛД, позволяющая определить рациональные конструктивные параметры магнитных датчиков стальных канатов, работающих в условиях АЭС.

2. Разработан новый программно-технический комплекс УКСК для системы управ-

ления полярным краном АЭС.

3. Созданы опытные образцы магнитных датчиков на базе МРД, проходящие опытную эксплуатацию на АЭС.

4. Разработаны новые методики экспериментальных исследований и получены результаты экспериментальных исследований УКСК для системы управления полярным краном АЭС, позволяющие оценить адекватность предложенных моделей и работоспособность устройства.

5. Практически реализовано УКСК для системы управления полярным краном АЭС в НИИ Электромеханики ЮРГТУ (НПИ).

Реализация работы. Теоретические и практические результаты работы используются в ООО НПП «МагнетикДон» г. Новочеркасск и НИИ Электромеханики ЮРГТУ (НПИ) при разработке и изготовлении магнитных датчиков и УКСК. Разработанное УКСК полярного крана АЭС внедрено в ООО НПП «МагнетикДон». Опытно-промышленный образец устройства используется в составе системы управления полярным краном Калининской АЭС. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Электрические и электронные аппараты» ЮРГТУ (НПИ) для студентов специальности 14060265 - «Электрические и электронные аппараты».

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались и получили одобрение на: ежегодных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2007-2010, 2012 гг.), Всероссийской научной школе для молодежи (Новочеркасск, 2-15 ноября 2009 г.), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2010, 2011 гг.), заседании совета Атомного кластера Ростовской области (Ростов-на-Дону, 2012 г.). Работа представлена на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской федерации в 2007 г., по результатам которого автор был удостоен медали «За лучшую научную работу». Работа удостоена золотой медали «X Московского международного салона инноваций и инвестиций» (Москва, 2010 г.) и серебряной медали и диплома на 15-м Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» в номинации «Лучшее молодежное изобретение в интересах защиты и спасения человека» (Москва, 2012 г.), диплома XI выставочно-копгресспого мероприятия «Дни малого и среднего бизнеса в России-2012» (Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 8 в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на полезную модель и 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ПЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 117 наименований и приложений. Общий объем работы 200 страниц, включая 45 страниц приложений, 21 таблица и 100 иллюстраций.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлено обоснование актуальности темы диссертационной работы, сформулированы цель, научная новизна, практическая значимость работы, приведены сведения об апробации работы и научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Система управления полярным краном ВВЭР-1000 и особен-

ности контроля стальных канатов полярного крана АЭС. Обзор устройств магнитного контроля стальных канатов и анализ существующих магнитных датчиков для контроля стальных канатов. Постановка задачи исследований» представлен обзор научно-технической литературы по теме диссертации. По результатам анализа транс-портно-технологических операций на АЭС с участием полярного крана установлены особенности процесса контроля стальных канатов полярного крана АЭС. Проведенный обзор российских и зарубежных УКСК подъемно-транспортных механизмов объектов повышенной опасности выявил отсутствие подобных устройств контроля для АЭС.

В результате обзора существующих методов и конструкций датчиков для неразру-шающего контроля стальных канатов, применяемых в условиях, отличных от условий АЭС, было установлено, что в основе существующих методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей. В работах Гурвича А.К., Ермолова И.Н., Клюева В.В., Короткого A.A., Миненкова И.И., Павленко A.B., Погребцова Б.Я., Лузина B.C., Сажина С.Г., Соснина Ф.Р., Сухорукова В.В., Филинова В.Н., Хальфина М.Н. и других подробно рассмотрены недостатки и преимущества методов контроля стальных канатов. На основе анализа данных работ установлено, что в качестве метода контроля стальных канатов наиболее целесообразно использовать магнитный метод. При этом конструкция магнитного датчика имеет разъемную магнитную систему, состоящую из магнитопровода и постоянных магнитов, обеспечивающих продольное намагничивание участка контролируемого каната. Для определения обрывов проволок регистрируется локальное искажение топографии магнитного поля в межполюсном пространстве магнитной системы. В качестве датчиков используются магниточувствительные элементы Холла и индуктивные катушки. Существующие магнитные датчики не позволяют автоматически регистрировать дефекты стальных канатов в связи с малой разрешающей способностью, высокой чувствительность к шумам: даже при незначительном дефекте и малой величине скорости перемещения каната уровень шума превышает уровень полезного сигнала и не позволяет производить непрерывный автоматический контроль. В связи с этим возникает необходимость в разработке новых методов регистрации дефектов и алгоритмов обработки данных от магниточувствительных датчиков, позволяющих автоматически регистрировать и идентифицировать дефекты, исключить необходимость привлечения квалифицированных специалистов при расшифровке дефектограмм.

Исходя из особенностей процесса контроля стальных канатов полярного крана АЭС и обзора существующих устройств контроля, предложена структура устройства контроля (рис.1), обеспечивающего регистрацию ЛД и ПМС стальных канатов в соответствии с РД 03-348-00 - «Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов». Устройство контроля стальных канатов интегрируется в существующую систему управления полярным краном АЭС (рис.2). Оно включает в себя два магнитных датчика (МД), подключенных к сервисному оборудованию крана посредством сети CAN в соответствии с ГОСТ Р22.1.2 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования» для контроля одновременно двух стальных канатов в соответствии с особенностями технологического процесса. Связь между ними также организована по промышленному интерфейсу CAN. К устройству подключен внешний энкодер, слу-

жащий для измерения длины исследуемых канатов.

Рис. 1. Структурно-функциональная схема устройства магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС Программно-технический комплекс системы управления (ПТКСУ) является ретранслятором пакетов данных между сетью CAN и сетью Ethernet и предназначен для управления МД, отображения процесса дефектоскопии, оповещения оператора об аварийном состоянии каната, хранения, поиска и воспроизведения сохраненных дефекго-грамм.

1УКССК!iПТКСУ ETHERNET ПУ краном — СРВВ

Спь PROFtBVS ! (CAN)

Сеть PROFJBUS 2 (сл.\)

1

| ДЛП моста j- МПУ к сети —j iXBBIT I МПУ к сет | Т| iITI| ;М11 В перемещении!

I ДЛП тележкн|—> —1 ДВОВ I

II, 1 |ВР| |ВП||М2| В вращения j

; ДВГпщъема) |дп| | СВ

Рис. 2.Система управления полярным краном: ДЛП - датчик линейного положения, МПУ - модуль подключения устройств, ДВГ - датчик высоты главного подъема, ДП — датчик положения, ДВВП — датчик высоты вспомогательного подъема, ДВОВ - датчик вращения оси вилки, ПУ - пульт управления, СВ - система весоизмерения, СРВВ - станция распределенного ввода-вывода, Т - тележка, ВР - выпрямитель/рекуператор, ГП - главный подъем, ВП - вспомогательный подъем, М - мост, В - вилка Наиболее ответственными модулями предложенной структуры УКСК являются МД, от чувствительности и избирательности которых зависит надежность реализации процесса автоматической реализации дефектов. Магнитный датчик представляет собой совокупность намагничивающего устройства, магниточувствительных элементов, регистрирующих изменение магнитного поля на дефектном участке каната и модуля первичных измерительных преобразователей для обработки и нормирования сигналов от магниточувствительных элементов.

Вторая глава «Разработка устройства магнитного контроля стальных канатов

полярного крана АЭС на основе электромагнитных преобразователей» посвящена исследованию топологии магнитного поля дефектных участков стального каната и разработке магнитного датчика для УКСК системы управления полярного крана АЭС.

Для разработки новых методов регистрации дефектов и формулирования требований, предъявляемых к намагничивающим устройствам МД, позволяющих повысить чувствительность устройства, проведено исследование изменений полей рассеяния, вызванных нарушениями структуры каната (обрывом проволок). Распределение индукции магнитного поля вокруг дефекта принимает сложную форму, вызванную конструктивными особенностями каната, величиной и формой дефекта, глубиной его залегания и ориентацией относительно направления магнитного потока, в связи с чем использовалось математическое моделирование магнитных полей рассеяния.

Для математического моделирования магнитного поля объекта исследования методом конечных элементов с помощью пакета программ СМБИ+СвЮР совместно со специалистами НИИ ЭМ ЮРГТУ (НПИ) разработана геометрическая модель каната, применяемого на полярном кране. Модель каната представляет собой совокупность проволок, каждая из которых является набором элементарных участков одинаковой длины, представляющих собой цилиндры с параллельными торцевыми поверхностями, смещенными друг относительно друга на определенное расстояние. Координаты каждой проволоки определяются по параметрическим уравнениям в соответствии со структурными параметрами.

По результатам расчетов в заданных точках пространства определялись значения проекций вектора магнитной индукции на оси х и у (соответственно тангенциальная и нормальная составляющие) и, на основании этих данных, производился расчет утла наклона вектора магнитной индукции относительно направления перемещения каната (по оси х) по формуле: а = агс1%(Вп/Л/).Полученные результаты математического моделирования соответствуют картине распределения полей рассеяния для повреждений ферромагнитных тел, имеющих два разноименных магнитных полюса. Форма сигнала изменения угла между направлением вектора индукции магнитного поля и осью х (рис.3), также как и нормальная составляющая вектора магнитной индукции, имеет знакопеременный характер и нечеткую симметрию относительно оси абсцисс. Исследование влияния расстояния между магниточувст-вительным элементом и дефектом стального каната показало, что амплитуда полезного сигнала, формируемого при регистрации угла между направлением вектора индукции магнитного поля и осью х при увеличении расстояния существенно превышает величину изменения сигнала от нормальной (в 7,5 раза) и тангенциальной (в 13,6 раз) составляющих вектора индукции магнитного поля. Для достоверного определения сигнала модулем ЛД рекомендуется располагать датчики на расстоянии не более 6 мм от поверхности контролируемого каната диаметром 42 мм. При оценке влияния степени намагниченности стального каната на характер изменения угла между вектором индукции магнитного поля и плоскостью датчика, нормальной и тангенциальной составляющих индукции

5 10 15

Рис.3. Угол наклона вектора магнитной индукции

над наружным дефектом каната при различных расстояниях от магниточувствительного элемента до дефекта

магнитного поля установлено, что абсолютная величина изменения угла при увеличении намагничивающей силы не изменяется, среднее квадратическое отклонение составляет 0,218° (0,76 % от среднего значения угла (0^=28,8°)). По результатам математического моделирования выявлено, что свивка каната создает дополнительные поля рассеяния, которые маскируют поля дефектов и затрудняют их обнаружение. Исходя из формы сигналов при наличии дефекта и при его отсутствии следует, что суммирование выходных сигналов противоположно расположенных магниторезисторов позволит уменьшить помехи, вызванные неоднородностью свивки. Полученные выводы показывают целесообразность использования для обнаружения локальных дефектов магниточувствительных элементов, в основе принципа действия которых лежит AMP эффект, обеспечивающих регистрацию изменения угла между направлением вектора индукции магнитного поля и током МРД.

Предложен новый метод регистрации повреждений типа «Потеря металлического сечения», отличающийся от существующих методов, основанных на регистрации основного магнитного потока намагничивания или межполюсных потоков рассеяния, регисти-рующий изменение металлического сечения стального каната за счет определения изменения индукции магнитного поля в магнитной системе путем использования МРД. Для определения месторасположения магниторезистивных датчиков ПМС на основе математических моделей получено распределение индукции магнитного поля магнитной системы для различных величин потери металлического сечения стального каната.

Анализ результатов расчетов показывает (рис.4), что наиболее целесообразно размещать МРД в полюсных наконечниках, так как там обеспечивается наибольшее изменение магнитной индукции при изменении металлического сечения каната (в 9 раз выше, чем в межполюсном пространстве и в 5 раз выше, чем в магнитопроводе).

Рис. 4. Зависимость магнитной индукции в в местах установки магниторезисторов (1-полюсных наконечниках, 2-магнитопроводе, 3-межполюсном пространстве) от потери металлического сечения стального каната р(1

На основании математического моделирования магнитного поля стального каната, анализа режимов работы магнитных датчиков и особенностей работы магниточувствительных элементов на базе МРД была разработана методика проектного и поверочного расчетов МС, учитывающих следующие требования:

- контролируемый участок каната должен находиться в состоянии магнитного насыщения, что позволит уменьшить влияние всех источников погрешностей (нестабильности зазоров, химического состава и структуры проволок) при измерении потери металлического сечения каната;

- конфигурация магнитной системы должна предусматривать удобство при уста-

новке и снятии магнитного датчика;

- объем межполюсного пространства должен быть достаточным для установки модуля ЛД;

- для повышения разрешающей способности магниторезистивного датчика его необходимо размещать в экране, что позволит избавиться от паразитных полей рассеяния магнитной системы намагничивающего устройства;

- для стабильной работы модуля обнаружения локальных дефектов магниторези-стивный элемент также должен находиться в режиме магнитного насыщения.

Алгоритм проектного расчета магнитной системы МД основан на использовании цепной схемы замещения. При её построении были приняты следующие допущения: не учитывается движение каната, канат двойной свивки моделируется в виде сплошной среды с эквивалентной кривой намагничивания канатной стали, не учитывается гистерезис в стали и потоки рассеяния вследствие низкой скорости перемещения стального каната.

Из уравнения Кирхгофа для магнитной цепи определяются длина /т, и объем Уш постоянных магнитов:

L = —--. K»=sm•/„„,

2-Яэ--

" ^»м

где Ф] - магнитный поток; Z0 - зазор модуля ПМС; S—площадь сечения магнитопровода; fio - магнитная проницаемость воздуха; //,, - напряженность, соответствующая максимальной магнитной проницаемости материала магнитопровода; Lr - длина каната; Яэ -эквивалентная напряженность; В„ - эквивалентная индукция насыщения стального каната; /А,м - эквивалентная магнитная проницаемость постоянного магнита; - площадь постоянного магнита.

Для определения оптимальной геометрии постоянных магнитов решается задача однопараметрической оптимизации методом Ньютона-Рафсона. Математическая модель объекта оптимизации:

KJSJ = • ^---

ф

2-Я,— '

Л™ А.

Целевая функция и задача оптимизации: Л = ^/„„(5'тш)—>гпт, где 5ПМ- варьируемый параметр площади сечения постоянного магнита. В приведенной задаче оптимизации в качестве условия, накладываемого на входной параметр, является величина индукции насыщения при заданном материале стального каната. Для решения данным методом необходимо выполнение условия минимума функции ^(51П<*) = 0, для того чтобы была минимумом должно выполняться достаточное условие К"(51ш')>0. Критерий прекращения итераций при оптимизации задается по формуле

Начальные минимальные размеры экрана определены без учета намагничивающей

системы магнитного датчика. Данное допущение связано с тем, что при отсутствии каната или при увеличении зазора между экраном и канатом величина магнитной индукции в экране не должна быть меньше требуемой для обеспечения заданного режима работы магниточувствительного датчика.

Для определения геометрических размеров экрана получены следующие зависимо-

сти:

•'/' , • ' Ф

-длина постоянного магнита / = ^

Ф

H — •

/¿„„•"Я

-объем постоянного магнита V =S • / ;

л--(0.5-di + hf+S di -толщина постоянного магнита а =, —-------h

M л 2 '

де U - длина экрана; ц, - магнитная проницаемость; S3 - площадь сечения экрана; Ф3 -гагнитный поток в экране; /3 - длина МЛД; S, - площадь сечения МЛД.

Поверочный расчет обеспечивает определение величины магнитной индукции в кране В при известных размерах намагничивающей системы и экрана:

в = 2L ■ H, + 2R,, ■ Ф + 2Я ■ Ф + 2Rs, • Ф, + 22RS, -ФЛ-К„Ф,

¡A2R„+Rj) '

де Rnu - магнитное сопротивление постоянного магнита; RM - магнитное сопротивление :агнитопровода; RS] - магнитное сопротивление воздушного зазора между экраном и гальным канатом; RKt - магнитное сопротивление участка каната, неохватываемого эк-аном; R0 - магнитное сопротивление зазора модуля ПМС; R2 - магнитное сопротивление змерительной области МЛД.

Если индукция в экране меньше заданной, то происходит увеличение длины постойного магнита и повторяется поверочный расчет. Эскиз модуля локальных дефектов агнитного датчика, полученный по результатам моделирования, представлен на рис. 5.

Для верификации полученных размеров магнитной систе-ы, экрана МЛД и оценки величины индукции в контролируемом объекте и равномерности ее распределения использовался акет Ansoft Maxwell 3d, обеспечивающий расчет магнитных ■гстем методом конечных элементов. Результаты расчета МС с ¡пользованием полевых моделей показывают, что разработанный алгоритм проектного и поверочного расчета учитывает все -,)ебования к магнитной системе для обеспечения заданных ре- „ , _

гг 1. (птт л » t , г, РиС- 5- ЭСКИЗ МОДУЛЯ

имов работы МРД на основе AMP эффекта. Для определения локальных дефектов гстоположения дефекта в стальном канате используется мо- магнитного датчика -уль определения текущей длины каната. В соответствии с техническими требованиями к магнитным датчикам для кранов АЭС привязка дефекта к ::шкретному месту на канате должна обеспечиваться путем обработки данных энкодера интерфейсу CANOpen. В случае применения УКСК автономно от системы управления ~ мярным краном АЭС модуль определения текущей длины каната устанавливается не-~:>средственно на магнитном датчике. На основании проведенных исследований предло-

эдставлен на рис. э

..........................1

жена конструкция модуля для определения текущей длины каната, отличающаяся от известных тем, что является более экономически выгодной, по сравнению с энкодером и более технологичной при эксплуатации, в отличие от оптических.

Третья глава «Разработка модуля регистрации и идентификации дефектов для устройства контроля стальных канатов системы управления полярным краном АЭС» посвящена разработке модуля регистрации и идентификации дефектов для УКСК системы управления полярным краном АЭС. Для обеспечения требований, предъявляемых к системе управления, аппаратная часть должна включать блоки, приведенные на структурно-функциональной схеме модуля регистрации и идентификации дефектов (рис.6). Для организации связи магнитного датчика и ПЭВМ разработан протокол обмена данными, который включает в себя весь набор команд, необходимых для работы магнитного датчика в трех режимах: рабочий режим (режим дефектоскопии); режим настройки (калибровка магнитного датчика под исследуемый канат); режим тестирования (проверка магнитного датчика на работоспособность). Алгоритм работы главной программы магнитного датчика обеспечивает ожидание команды от блока управления. После ее принятия программа переходит к соответствующей функции подпрограммы.

В результате предварительных испытаний УКСК установлена необходимость снижения уровня помех измерительных каналов магнитного датчика. Также установлено, что наименьшей помехоустойчивостью обладает канал локальных дефектов. Для уменьшения влияния шумов с целью повышения достоверности получаемых результатов был предложен метод цифровой фильтрации на основе вейвлет-анализа.

Прямое дискретное вейвлет-преобразование сводится к вычислению детализирующих коэффициентов:

d№=C(j,k) = 2->n )у(2~Jx-k)f(x)dx,

где j - параметр масштаба; А: - параметр сдвига; у/м- функция, являющаяся базисом пространства.

Обратное дискретное вейвлет-преобразование для непрерывных сигналов задается выражением f(x) = х~к\

JiZksZ

Сигнал, полученный путем математического моделирования при регистрации угла

Рис.6. Структурно-функциональная схема модуля регистрации и идентификации дефектов: dc/dc -преобразователь напряжения; АЦП — аналогово -цифровой преобразователь; ПУУ - программно-управляемый усилитель; can - формирователь

шины can; can-usb - преобразователь интерфейсов; модуль ЛД - модуль локальных дефектов; модуль ПС - модуль потери сечения

яежду вектором индукции магнитного поля и током МРД, имеет вид двухполярнош им-iynbca, отличительной особенностью которого является инвариантность формы, соответ-:твующей обрыву проволоки стального каната. Данная особенность позволяет реализо-¡ать согласованную фильтрацию с изменением пространственного масштаба, обеспечи-!ающую хорошее выявление сигналов дефектов на фоне шумов и помех. В соответствии : рекомендациями, описанными в работе A.C. Стукалова, форма выбранной базовой функции вейвлета должна отражать поведение сигнала. На основе результатов математи-[еского моделирования наиболее подходящим по форме является вейвлет Гаусса 1-го по-1ядка (^йуе-вейвлет):

(f(x)=x-exp|—^J.

Автоматическое выявление локальных дефектов основывается на АЧХ сигнала, поученного после цифровой фильтрации. Установлено, что АЧХ сигнала при наличии ло-ального дефекта имеет два характерных максимума в области гармоник с малым и ольшим порядковыми номерами (рис. 7, а). Соотношение величин локальных максиму-гов в данной области составляет 10-20.

а) б)

Рис.7.Амплитудно-частотная характеристика сигнала дефекта: а - идеальный сигнал; б - реальный сигнал; 1 - исходные данные, 2 - сглаженная функция Уверенной идентификации дефекта по реальному сигналу препятствует множест-) локальных максимумов на кривой АЧХ (рис. 7, б). В связи с этим кривая перед даль-гйшей обработкой усредняется по нескольким точкам. При этом АЧХ сигнала формиру-■ся с помощью дискретного оконного преобразования Фурье. Ширина окна определяет-[ числом точек дискретизации, на которое в дефекгограмме приходится сигнал дефекта, висит от типа каната и скорости перемещения датчика. Для стального каната, установ-:нного на полярном кране АЭС, экспериментально установлено необходимое и доста->чное количество точек дискретизации, равное 48. Число точек в сигнале на единицу шны зависит от разрешающей способности датчика перемещения.

Оконное преобразование выполняется в соответствии с выражением

р(со,Ь)= |/(х)\\{х -,

е функция мг(х-Ъ) представляет собой функцию окна сдвига преобразования по коор-[нате х, параметром Ъ задаются фиксированные значения сдвига. При сдвиге окон с вномерным шагом значения Ь определяются выражением Ь=кА. В качестве окна преоб-зования используется простейшее прямоугольное окно (м'(х) =1 в пределах окна и 0 за э границами), обеспечивающее малые искажения спектра за счет граничных условий

вырезки оконных отрезков. По результатам работы создана программа, позволяющая автоматически определять наличие дефектов стального каната, при этом время определения дефекта на одном интервале не превышает 10 мс.

Для осуществления основных функций управления устройством контроля стальных канатов полярного крана разработано программное обеспечение оператора. Интерфейс пользователя позволяет оператору осуществлять все необходимые операции дефектоскопии и настройки магнитных датчиков. Самодиагностика датчиков позволяет удаленно проверить их работоспособность. Полученные от магнитных датчиков данные обрабатываются, отображаются на экране и сохраняются в файле. При этом идентификация дефектов осуществляется в режиме реального времени (рис.8).

Для оценки влияния гамма-излучения на электронику магнитного датчика под куполом гермооболочки реакторного здания АЭС произведен анализ работ Вологдина Э.Н., Лысенко А.П., ЗаШапш М., Мырова Л.О., Чепыженко А.З., Дворникова О.В., Дятлова В.Л., Чеховского В.А., Старченко Е.И., Попова В.Д., Конарева М.В. и обоснована возможность использования не радиа-ционно-стойких электронных компонентов без существенных изменений их параметров при соблюдении следующих ограничений: устройство контроля стальных канатов полярного крана АЭС может непрерывно эксплуатироваться в условиях воздействия радиации при мощности поглощаемой дозы 0.13 рад/ч до критической дозы радиации 1 год 8 месяцев.

В четвертой главе «Экспериментальное исследование устройства магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС» представлены результаты экспериментальных исследований полей рассеяния в области возникновения локальных дефектов, магниторезистивного датчика поля дефекта, устройства магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС, проведено исследование и оценка погрешностей измерительных каналов, представлена оценка вероятности браковки стального каната устройством магнитного контроля. Для сравнения модуля регистрации ЛД на базе катушек и на базе МРД были проведены экспериментальные исследования. Датчик с бифилярной обмоткой представлял собой конструкцию из двух катушек, каждая из которых размещена в половине цилиндрического каркаса. По результатам испытаний (рис. 9) видно, что использование в качестве чувствительного элемента магниторезистивного датчика позволяет увеличить расстояние до дефекта, тем самым повысить чувствительность измерительного модуля за счет увеличения соотношения сигнал/шум.

Для проведения экспериментальных исследований модуля локальных дефектов устройства магнитного контроля стальных канатов в НИИ Электромеханики ЮРГТУ (НПИ) был создан испытательный стенд, представленный на рис. 10. На стенде установлены стальные канаты диаметром 42 мм. На одном из канатов искусственно созданы локальные дефекты, на втором - отсутствуют две пряди, соответствующие 30 % потери ме- , таллического сечения. Магнитный датчик, после калибровки канала ЛД, устанавливался 1

Рис. 8. Отображение процесса дефектоскопии при помощи графической библиотеки ZedCraph

на стальном канате с локальными де- и„мв Сектами в виде обрывов одной проволоки, количество дефектов по всей длине каната - 5. Производилось перемещение магнитного датчика со скоростью 3,13-0,16 м/с и осуществлялась запись полученной дефектограммы в память компьютера. Осциллограмма сигналов ; локальных дефектов экспериментальных исследований представлена на рис. Л. Сигнал измерялся на выходе ППУ, осуществляющего усиление и фильтрацию сигнала. Результаты измерения по-воляют сделать вывод о высоком уровне амплитуды полезного сигнала по сравнению с мплитудой шума, их отношение составляет 2-4.

Характер изменения выходного сигнала при наличии локального дефекта соответствует кривой изменения угла между вектором индукции магнитного поля и током МРД, -олученной в результате математического моделирования и экспериментального иссле-эвания полей рассеяния в области возникнове-ия локальных дефектов. С помощью соответст-/ющего программного обеспечения сигналы эдвергались обработке и формировалась кри-: ш, на которой можно однозначно определить .. шичие локальных дефектов по резкому повышению уровня сигнала. В результате анализа щученного графика установлено, что соотно-_ение сигнал/шум составляет 4-10, следовательно, полезный сигнал не маскируется помехами и обеспечивается возможность авто-:этически идентифицировать локальные дефекты.

В результате экспериментальных исследований погрешности измерительных кана->в установлено, что величина погрешности для модуля «потери металлического сече-гя» не превышает 3 %, а для модуля обнаружения локальных дефектов — 0,5 %. По ре-штатам оценки вероятности браковки стального каната устройством магнитного контроля стального каната полярного крана АЭС установлено, что вероятность положитель-: :>го результата контроля стальных канатов при использовании предложенного устройст-контроля составляет 98 %. Ошибка первого рода, т.е. ложная браковка стального кана-

Рис. 9. Зависимость амплитуды выходного сигнала от расстояния между датчиком и канатом: 1) при использовании катушки; 2) при использовании магниторезистивного датчика

Рис. 11. Осциллограмма сигналов модуля локальных дефектов

та, соответствует нулю, вероятность пропуска непригодного к эксплуатации стального каната, соответствующей ошибке второго рода, составляет 2 %.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

На основании проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Предложен новый метод обнаружения ЛД, позволяющий исключить влияние намагниченности стального каната на показания МД, повысить достоверность обнаружения дефектов и отличающийся тем, что для регистрации дефекта определяется изменение направления вектора индукции магнитного поля путем использования МРД на основе AMP эффекта.

2. Предложен новый метод обнаружения повреждений типа «Потеря металлического сечения», позволяющий повысить в 5 раз чувствительность модуля ПМС и отличающийся тем, что измерение изменения металлического сечения стального каната осуществляется за счет регистрации изменения индукции магнитного поля в полюсных наконечниках путем использования МРД.

3. Разработана методика проектного и поверочного расчета МД для УКСК полярного крана АЭС, позволяющая определять минимальные размеры намагничивающей системы и экрана модуля ЛД для канатов заданного диаметра различных конструкций, отличающаяся от существующих тем, что учитывает особенности определения дефектов путем измерения направления вектора индукции магнитного поля.

4. Разработаны новые методики и алгоритмы автоматического определения ЛД и ПМС стальных канатов с цифровой обработкой сигналов дефектов, обеспечивающие работу устройства в условиях помех.

5. Разработано программное обеспечение оператора, позволяющее осуществлять управление магнитными датчиками, обеспечивать визуальное отображение дефекто-грамм локальных дефектов и потери металлического сечения канатов, производить идентификацию дефектов, обеспечивать хранение и отображение полученных дефектограмм, формирование протокола испытаний.

6. Разработана конструкция датчика текущей длины каната на основе определения изменения угла между направлением вектора индукции магнитного поля и током МРД, имеющая высокую разрешающую способность, простую, технологичную конструкцию и низкую стоимость.

7. Для проведения экспериментальных исследований устройств контроля стальных канатов был разработан испытательный стенд. Экспериментально подтверждены результаты математического моделирования и доказаны преимущества использования в качестве чувствительного датчика магниторезистора, позволяющего повысить чувствительность модуля определения дефектов за счет увеличения отношения сигнал/шум.

8. В результате экспериментальных исследований погрешностей измерительных каналов установлено, что величина погрешности для модуля «потери металлического сечения» не превышает 3 %, а для модуля обнаружения локальных дефектов — 0,5 %.

9. По результатам оценки вероятности браковки стального каната устройством магнитного контроля стального каната полярного крана АЭС установлено, что вероятность положительного результата контроля составляет 98 %, ошибка первого рода, т.е. ложная браковка стального каната соответствует нулю, вероятность пропуска непригодного к

ксплуатации стального каната, соответствующая ошибке второго рода, составляет 2 %.

10. Результаты диссертационной работы внедрены в ООО НПП «МагнетикДон», 1ИИ «Электромеханики», ЗАО «ИРИС» и в учебный процесс кафедры «Электрические и лектронные аппараты». Результаты работы использовались при выполнении работы по осударственному контракту с Министерством образования и науки Российской Федерации и в рамках выполнения работы с ОАО «Атоммашэкспорг». Устройство онтроля стальных канатов для системы управления полярным краном внедрено и спешно эксплуатируется на Калининской АЭС.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК РФ

1. Устройства для неразрушающего контроля состояния стальных канатов / Д.А. Цучкин, А.В.Павленко, В.С.Пузин [и д.р.] // Горное оборудование и электромеханика -007. -№ 10. - С. 42-47.

2. Математическая модель повреждения «Локальный дефект» ферромагнитного ка-ата / Д.А. Щучкин, В.И. Астахов, A.B. Павленко [и д.р.] // Электротехника. 2012. № 2 -

49-55.

3. Щучкин, Д.А. Датчик перемещения для устройств контроля состояния стальных шатов / Д.А. Щучкин, B.C. Лузин, A.B. Большенко // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион, ехн. науки. - 2010. № б - С. 66-69.

4. Программное обеспечение подсистемы контроля состояния стальных канатов элярного крана атомной электростанции / Д.А.Щучкин, А.В.Павленко, Д.В.Батищев [и р.] // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. - 2011. № 4 - С. 51-54.

5. Щучкин, Д.А. Геометрические модели крупгопрядных канатов с повреждениями 1Я моделирования магнитных полей методом конечных элементов / Д.А.Щучкин, B.C. узин, А.С.Хорошев // Изв. вузов. Сев. - Кавк. регион. Техн. науки. - 2012. № 1 - С. 405.

6. Система контроля состояния стальных канатов полярного крана АЭС / Д.А. Щучкин, A.B. Павленко [и д.р.] // Изв. вузов. Электромеханика. Спец. вып. «Диагности-i энергооборудования». 2010. - С. 57-60

7. Щучкин, Д.А. Электромеханический преобразователь для устройств контроля »стояния стальных канатов / Д.А. Щучкин // Изв.вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. -)09. - Спец. вып. Мехатроника. Современное состояние и тенденции развития: Всерос-[йская научная школа для молодежи. - С. 18-21

8. Выбор геометрических параметров магнитной системы датчика устройства кон-оля стальных канатов / Д.А.Щучкин, А.В.Павленко, В.С.Пузин [и д.р.] // Изв. вузов. ;в.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2008. - Спец. вып. Проблемы мехатроники - 2008: мате-[алы междунар. науч. практ.коллоквиум - С. 125-130.

Публикации в других издапиях

9. Щучкин, Д.А. Датчик локальных дефектов стальных канатов на основе анизо-опных магниторезисторных элементов / Д.А. Щучкин, В. С. Пузин // Студенческая на-пая весна - 2007: сб. науч. тр. асп. и студ. ЮРГТУ (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 07.-С. 237-238.

10. Щучкин, Д.А. Алгоритм проектного расчёта магнитной системы магнитного тчика дефектоскопа стальных канатов / Д.А. Щучкин, B.C. Пузин, А.Н. Слепченко // уценческая научная весна-2008: материалы Межрегион, науч. -техн. конф. студентов,

аспирантов и молодых учёных Южного федерального округа/ Юж. - Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЛИК, 2008. - С. 405

11. Щучкин, Д.А. Система мониторинга состояния стальных канатов ПТМ / Д.А. Щучкин // Студенческая научная весна - 2009: материалы Межрегион, науч. - техн. конф. студентов, аспирантов и молодых учёных Южного федерального округа/ Юж. - Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЛИК, 2009. - С. 482.

12. Датчик перемещений на основе магниторезисторов элементов / Д.А. Щучкин, А.В.Павленко [и д.р.] // Студенческая научная весна - 2010: материалы региональной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Ростовской области / Юж. - Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010. - С. 222-223.

13. Устройство магнитного контроля состояния стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС / Д.А. Щучкин, A.B. Павленко, B.C. Пузин // Итоги и перспективы развития Российско-Германского сотрудничества в области мехатроники: сборник тезисов и статей Всероссийской научной школы для молодежи / Юж. -Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЛИК, 2011. - С. 54-57.

Патенты и свидетельства о регистрации программ

14. Патент на полезную модель № 68699 РФ МПК G01N 27/82. Устройство для обнаружения локальных дефектов стальных канатов / A.B. Павленко, В.В. Медведев, B.C. Пузин, Д.А. Щучкин. - № 2007128443/22; заявлено 23.07.2007; опубл. 27.11.2007, Бюл. №33.

15. Патент на полезную модель № 112429 РФ МПК G01N 27/82. Устройство обнаружения локальных дефектов стальных канатов / Д.А. Щучкин, A.B. Павленко, B.C. Пузин. - №2011128331/28; заявлено 08.07.2011; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1.

16. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008614455. Расчёт геометрических размеров магнитной системы магнитного датчика дефектоскопа стальных канатов (РГМС) / A.B. Павленко, B.C. Пузин, Д.А. Щучкин, А.Н. Слепченко - Зарег. 17.09.2008. Дата выдачи 23.06.2008.

17. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № №2011618870. Программа расчета магнитных систем постоянного и переменного тока методом непрерывного интегрирования / Д.А. Щучкин, В.П. Гринченков, И.Б. Подберезная - Зарег. 15.11.2011. Дата выдачи 21.07.2011.

Личный вклад автора в работы, опубликованные в соавторстве: [1,6] -разработка и моделирование устройства для неразрушающего контроля состояния стальных канатов; [2] — проведение экспериментальных исследований; [3,4] - разработка алгоритма работы и программирование; [5] - моделирование и исследование полей рассеяния; [6,9,10,14,15] - разработка метода обнаружения локальных дефектов, моделирование и проведение экспериментальных исследований; [8,16,17] - разработка алгоритмов расчета геометрических размеров магнитной системы магнитного датчика; [12] - разработка, моделирование датчика перемещения и проведение экспериментальных исследований; [13] - разработка и моделирование устройства, проведение экспериментальных исследований.

Щучкин Денис Александрович

МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРНЫМ КРАНОМ АЭС

Автореферат

Подписано в печать 25.12.2012. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,6. Тираж 100 экз. Заказ №25.1.12.

ООО НПП «НОК» 346430, г.Новочеркасск, ул. Дворцовая, 1 Тел.(8635) 29-85-51

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРНЫМ КРАНОМ ВВЭР-1000 И ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ ПОЛЯРНОГО КРАНА АЭС. ОБЗОР УСТРОЙСТВ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МАГНИТНЫХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Обзор транспортно-технологических операций на АЭС с участием полярного крана. Система управления и особенности контроля стальных канатов полярного крана АЭС.

1.2 Обзор устройств магнитного контроля стальных канатов подъемно-транспортных механизмов производственных объектов повышенной опасности.

1.3 Анализ методов контроля стальных канатов. Анализ существующих конструкций магнитных датчиков для контроля стальных канатов.

1.4 Постановка задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ ПОЛЯРНОГО КРАНА АЭС НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

2.1 Устройство контроля стальных канатов полярного крана как элемент системы управления. Разработка структурно-функциональной схемы устройства.

2.2 Определение конфигурации магнитной системы датчика. Выбор магниточувствительных элементов и первичных измерительных преобразователей.

2.2.1 Математическое моделирование магнитного поля локального дефекта и определение оптимального режима работы магнитного датчика.

2.2.2 Принцип регистрации изменения направления вектора индукции магнитного поля, обоснование выбора магниточувствительных элементов и их особенности.

2.2.3 Разработка метода регистрации повреждений типа «Потеря металлического сечения».

2.3 Методика проектного и поверочного расчетов магнитного датчика с заданными параметрами.

2.4 Разработка датчика перемещения для устройства контроля стальных канатов.

2.5 Выводы по главе 2.

3. РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ РЕГИСТРАЦИИ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРНЫМ КРАНОМ АЭС.

3.1 Структурная схема модуля регистрации и идентификации дефектов.

3.2 Разработка алгоритма функционирования устройства контроля в составе системы управления полярным краном.

3.3 Применение алгоритмов цифровой обработки сигналов для повышения достоверности обнаружения повреждений стальных канатов и разработка алгоритма обнаружения локальных дефектов.

3.4 Разработка программного обеспечения оператора.

3.5 Оценка воздействия радиации на устройство контроля стальных канатов.

3.6 Выводы по главе 3.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ УСТРОЙСТВА МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ СТАЛЬНЫХ КАНАТОВ ДЛЯ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЯРНЫМ КРАНОМ АЭС.

4.1 Экспериментальное исследование полей рассеяния в области возникновения локальных дефектов.

4.2 Исследование магниторезистивного датчика поля дефекта.

4.3 Опытные испытания устройства контроля стальных канатов полярного крана АЭС.

4.4 Исследование и оценка погрешностей измерительных каналов.

4.5 Оценка вероятности браковки стального каната устройством магнитного контроля стального каната.

4.6 Выводы по главе 4.

ЗАКЛЮЧЕНА.

На сегодняшний день в мире работает около 440 атомных электростанций, которые сосредоточены в 30 странах мира. 103 АЭС находятся в США, 59 - во Франции, 55 - в Японии и 31 - в России [1]. В настоящее время строится еще 30 реакторов, большая часть которых находится в развивающихся странах. Из сообщения замглавы Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) к 2030 году число АЭС в мире вырастет на 60 %.

Для перемещения различных грузов в реакторном отделении АЭС используются полярные краны, устанавливаемые под куполом гермооболочки реакторного здания.

Тележка полярного крана перемещается вдоль моста, сам кран передвигается по круговому рельсовому полотну диаметром 41,5 м на 370° над шахтой ядерного реактора, что позволяет совершать транспортные операции в любой точке здания.

Полярными кранами выполняются транспортно-технологические и ремонтные операции по обслуживанию атомного реактора в период эксплуатации АЭС с грузами, включая ядерно-опасные грузы, операции по загрузке ядерного топлива в контейнер и выгрузке отработанного топлива в транспортный коридор, подъёмно-транспортные и строительно-монтажные операции в период строительства АЭС: операции по складированию оборудования (частей реактора, корпусов парогенераторов, компенсатора, главных циркуляционных трубопроводов, насосов и др.), а затем их установке на проектное место. В соответствии с выполняемыми функциями полярные краны относится к группе А - краны объектов использования атомной энергии, обслуживающие реакторы, хранилища свежего и отработавшего ядерного топлива, высокоактивных радиоактивных отходов. Устройства данной группы в соответствии с п.5.2.6. постановления Госатомнадзора РФ № 1, Госгор-технадзора РФ № 97 от 19.06.2003 «Об утверждении и введении в действие федеральных норм и правил в области использования атомной энергии «Требования к устройству и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов для объектов использования атомной энергии» [2] должны быть оснащены устройствами для регистрации параметров, необходимых для записи и оценки фактических режимов работы как самого крана, так и его отдельных механизмов.

Одним из основных элементов оборудования полярного крана является канатная оснастка. Состояние канатов в значительной степени определяет уровень безопасности крана в целом. Вследствие несовершенства технологии изготовления или в результате эксплуатации крана при действии на канаты переменных механических нагрузок разного рода, а также таких факторов окружающей среды, как временная влажность, перепады температур, запыленность, пары агрессивных веществ, воздействие ионизирующего излучения. В результате происходит накопление усталости проволок, возникает абразивный износ и коррозионные поражения, уменьшающие поперечное сечение каната по металлу. Значительные перепады температур вызывают изменение структурного состояния металла проволок и, как следствие, ухудшение их механических свойств. Все это приводит к снижению запаса прочности каната и возможному его разрушению при нагрузке. К отличительным особенностям канатов относится их неремонтопригодность и необходимость в связи с этим в периодической замене при определенном уровне износа или повреждений, также канат является металлоемким и дорогостоящим изделием.

В настоящее время стальные канаты подвергаются ежесменным, периодическим и специальным осмотрам в соответствии с РД РОСЭК 012-97 [3] и /,£04309:2010 «Краны. Проволочные канаты. Уход и техническое обслуживание, проверка и отбраковка» [4]. Ежесменные осмотры стальных канатов осуществляются перед началом работы и включают в себя: ознакомление с записями в журнале, осмотр состояния каната, его участков, навитых на барабан, канатоведущий шкив, блок, опирающихся на башмаки, закрепленных в муфтах, зажимах. Периодические осмотры выполняются инженерно-техническими работниками, ответственными за содержание крана в исправном состоянии, каждые десять дней. Периодический осмотр представляет собой визуальный осмотр состояния каната по его длине при движении от начального к конечному положению и контроль с помощью мерительного инструмента диаметра каната по его длине. Ежесменные и периодические осмотры имеют низкую достоверность контроля стальных канатов и не позволяют обнаружить дефекты, находящиеся внутри каната.

Специальные осмотры канатов проводятся при технических освидетельствованиях с помощью специальных устройств, позволяющих контролировать обрывы проволок по всей длине каната, наличие коррозии, износа внутренних и на-ружних проволок, потерю сечения. Как известно из практики даже при таком осмотре безопасная эксплуатация подъемных установок не может быть гарантирована.

На основе данных, полученных в работе [5], определена фреттинг-уста-лостная прочность внутренних проволок каната и получена зависимость остаточной прочности стального каната от количества циклов работы, было выявлено, что прочность стального каната при увеличении количества циклов работы изменяется по экспоненте и уменьшается постепенно до величины 80 % от начальной прочности, после этого канат начинает резко терять прочность. Исходя из результатов данной работы, можно сделать вывод, что вероятность обрыва проволок будет зависеть также от количества циклов работы и нагрузки, а, следовательно, периодический контроль, проводимый с использованием дефектоскопов, не позволяет своевременно обнаружить критическое состояние стального каната.

Малая эффективность использования периодического контроля подтверждается особенностью условий работы стального каната полярного крана АЭС. Стальной канат находится под воздействием ионизирующего излучения, вследствие чего происходит изменение в кристаллической структуре металла на атомарном уровне и возникают радиационные дефекты [6,7]. Их появление резко меняет физические свойства стального каната, что приводит к изменению электропроводности, прочности, объемного размера и элементного состава из-за появления в них трансмутантов (изотопов новых элементов).

Предупреждение развития аварийной ситуации, вызванной разрушением стального каната, возможно при постоянном контроле его состояния в соответствии с ФЗ № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» и ГОСТ Р 22.1.12 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования» при применении устройств магнитного контроля состояния стальных канатов, работающих в составе системы управления полярным краном АЭС. Введение устройств контроля состояния стальных канатов в эксплуатацию позволит постоянно получать достоверную информацию о состоянии стального каната, что позволит перейти от планово - предупредительных ремонтов к ремонтам по фактической необходимости, а также своевременно оповещать об аварийном состоянии и тем самым повысить безопасность эквсплуатации полярных кранов. Повышение безопасности и экономической эффективности при эксплуатации полярного крана АЭС требует осуществления постоянного и достоверного контроля состояния стальных канатов и обуславливает разработку алгоритмов для автоматического обнаружения дефектов, которые позволят своевременно обнаруживать критическое состояние стального каната, а также исключить человеческий фактор при обработке дефектограмм.

Разработка алгоритмов для автоматического обнаружения дефектов затрудняется в связи со сложной конструкцией стальных канатов, их пространственной и магнитной неоднородностью, разным характером дефектов. В связи с этим возникает необходимость разработки новых методов обнаружения дефектов и устройств автоматического контроля стальных канатов.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с приоритетным направлением развития науки, технологий и техники РФ «Безопасность и противодействие терроризму» (утверждено указом Президента РФ №899 от 7 июля 2011 г.); научным направлением ЮРГТУ (НПИ) «Теория и методы построения устройств и систем управления, контроля и диагностики» (утверждено решением ученого совета университета от 20.09.11 г.); в рамках НИОКР с ОАО «Атоммаш-экспорт».

Цель работы и задачи исследований. Разработка методов, алгоритмов и устройств автоматического магнитного контроля стальных канатов системы управления полярным краном АЭС для повышения безопасности его эксплуатации.

Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы решались следующие основные задачи:

1. Анализ особенностей режимов работы полярного крана АЭС, обзор устройств контроля стальных канатов, постановка задачи исследований.

2. Разработка метода регистрации ЛД на основе измерения направления вектора индукции магнитного поля.

3. Разработка метода регистрации повреждений типа ПМС путем определения индукции магнитного поля с использованием магниторезистивных датчиков.

4. Разработка методики проектного и поверочного расчетов магнитной системы магнитного датчика для УКСК.

5. Разработка методики и алгоритма автоматизированного обнаружения локальных дефектов и потери металлического сечения стальных канатов, разработка цифровых алгоритмов обработки сигналов дефектов.

6. Практическая реализация и экспериментальное исследование УКСК для системы управления полярным краном АЭС.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы теоретические, вычислительные и экспериментальные методы исследования. При математическом моделировании использованы методы теории магнитных цепей, теории электромагнитного поля. Экспериментальные исследования устройства магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС проводились на специализированном испытательном стенде.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Методы обнаружения ЛД и ПМС, конструкции модулей регистрации дефектов.

2. Математические модели и методика проектирования магнитных датчиков для УКСК.

3. Методика и алгоритмы автоматической регистрации ЛД и ПМС стальных канатов, алгоритмы цифровой обработки сигналов дефектов.

4. Программно-технический комплекс для магнитного,контроля состояния стальных канатов системы управления полярным краном АЭС.

5. Методика и результаты экспериментальных исследований устройств магнитного контроля стальных канатов в составе системы управления полярным краном АЭС.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

1. Предложен новый метод обнаружения ЛД, позволяющий повысить достоверность обнаружения дефектов и отличающийся тем, что для регистрации дефекта определяется изменение направления вектора индукции магнитного поля путем использования МРД на основе AMP эффекта.

2. Предложен новый метод обнаружения повреждений типа «потеря металлического сечения», позволяющий повысить в пять раз чувствительность модуля ПМС и отличающийся тем, что измерение изменения металлического сечения стального каната осуществляется за счет регистрации изменения индукции магнитного поля в полюсных наконечниках путем использования МРД.

3. Разработана методика проектного и поверочного расчетов магнитного датчика, отличающаяся от существующих тем, что учитывает особенности конструкции модуля регистрации ЛД.

4. Разработаны новые методики и алгоритмы автоматического определения ЛД и ПМС стальных канатов с цифровой обработкой сигналов дефектов, обеспечивающие работу устройства в условиях помех.

5. Разработан новый программно-технический комплекс УКСК для системы управления полярным краном АЭС;

Практическая ценность:

1. Создана методика проектного и поверочного расчетов магнитного датчика и модуля ЛД, позволяющая определить рациональные конструктивные параметры магнитных датчиков для контролдя стальных канатов, работающих в условиях АЭС.

2. Созданы опытные образцы магнитных датчиков на базе МРД, проходящие опытную эксплуатацию на АЭС.

3. Разработаны новые методики экспериментальных исследований и получены результаты экспериментальных исследований УКСК для системы управления полярным краном АЭС, позволяющие оценить адекватность предложенных моделей и работоспособность устройства.

4. Разработано программное обеспечение УКСК для системы управления полярным краном АЭС.

5. Практически реализовано УКСК для системы управления полярным краном АЭС в НИИ Электромеханики ЮРГТУ (НПИ).

Реализация работы. Теоретические и практические результаты работы используются в ООО НПП «МагнетикДон» г. Новочеркасск и НИИ Электромеханики ЮРГТУ (НПИ) при разработке и изготовлении магнитных датчиков и УКСК. Разработанное УКСК полярного крана АЭС внедрено в ООО НПП «Магнетик-Дон». Опытно-промышленный образец устройства используется в составе системы управления полярным краном Калининской АЭС. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры «Электрические и электронные аппараты» ЮРГТУ (НПИ) для студентов специальности 14060265 -«Электрические и электронные аппараты».

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались и получили одобрение на: ежегодных конференциях молодых ученых, аспирантов и студентов ЮРГТУ (НПИ) (Новочеркасск, 2007-2010, 2012 гг.), Всероссийской научной школе для молодежи (Новочеркасск, 2-15 ноября 2009 г.), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ЮРГТУ(НПИ) (Новочеркасск, 2010, 2011 гг.), заседании совета Атомного кластера Ростовской области (Ростов-на-Дону, 2012 г.). Работа представлена на Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской федерации в 2007 г., по результатам которого автор был удостоен медали «За лучшую научную работу». Работа удостоена золотой медали «X Московского международного салона инноваций и инве-стиций» (Москва, 2010 г.) и серебряной медали и диплома на 15-м Московском международном салоне изобретений и инновационных технологий «АРХИМЕД» в номинации «Лучшее молодежное изобретение в интересах защиты и спасения человека» (Москва, 2012 г.), диплома XI выставочно-конгрессного мероприятия «Дни малого и среднего бизнеса в России-2012» (Москва).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в том числе 8 в научных изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на полезную модель и 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 117 наименований и приложений. Общий объем работы 200 страниц, включая 45 страниц приложений, 21 таблица и 100 иллюстраций.

4.6 Выводы по главе 4.

1. Результаты экспериментальных исследований полей рассеяния в области дефекта стального каната подтвердили адекватность разработанных математических моделей:

-характер изменения нормальной, тангенциальной составляющих и угла наклона вектора магнитной индукции совпадает с результатами математического моделирования;

-увеличение зазора между канатом и областью измерения приводит к уменьшению амплитуды нормальной и тангенциальной составляющих до 39 и 9,7 % соответственно при 5 мм, и амплитуды изменения угла наклона вектора магнитной индукции до 49 %;

2. По результатам экспериментальных исследований магниторезистивного датчика поля дефекта установлено:

-чувствительность МРД на основе AMP эффекта к изменению расстояния между канатом и датчиком составляет 3,2 мВ/мм;

-использование в качестве чувствительного элемента МРД на основе AMP эффекта позволяет увеличить расстояние между канатом и датчиком в два раза по сравнению с модулем ЛД на основе измерительных катушек, что позволит повысить чувствительность УКСК.

3. По результатам экспериментальных исследований УКСК установлены: -возможность автоматического контроля стальных канатов; -погрешность измерительных каналов: модуля ПМС- 3 %, модуля ЛД - 0,5 %; -вероятность положительного контроля стальных канатов при использовании предложенного устройства контроля составляет 98 %;

-ошибка первого рода соответствует нулю, ошибка второго рода, составляет 2 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача по разработке методов, алгоритмов и устройств автоматического магнитного контроля стальных канатов системы управления полярным краном АЭС для повышения безопасности его эксплуатации.

Основная научная и практическая значимость диссертационной работы состоит: в создании методов обнаружения локальных дефектов стальных канатов на основе изменения угла между направлением вектора индукции магнитного поля и током МРД и регистрации изменения величины магнитной индукции для определения потери металлического сечения стального каната; в разработке методики проектного и поверочного расчета магнитного датчика, отличающейся от существующих тем, что учитывает требования к МЛД на основе регистрации изменения угла между направлением вектора индукции магнитного поля и током МРД; в разработке новых методик и алгоритмов автоматического определения локальных дефектов и потери металлического сечения стальных канатов; в разработке программно-аппаратного комплекса устройства магнитного контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования, которые базируются на научных основах теории магнитных и электрических цепей, теории электромагнитного поля. При проведении экспериментальных исследований применялись методики прямых и косвенных измерений, погрешность полученных экспериментальных данных определялась методами математической статистики. Теоретические исследования и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием персонального компьютера.

Научные положения, результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в производство.

Таким образом, представленные в диссертационной работе совокупность научных положений и технических решений, являются решением научной проблемы создания устройства автоматического контроля стальных канатов для системы управления полярным краном АЭС.

На основании проведенных исследований получены следующие результаты:

1. Предложен новый метод обнаружения ЛД, позволяющий исключить влияние намагниченности стального каната на показания МД, повысить достоверность обнаружения дефектов и отличающийся тем, что для регистрации дефекта определяется изменение направления вектора индукции магнитного поля путем использования МРД на основе AMP эффекта.

2. Предложен новый метод обнаружения повреждений типа «Потеря металлического сечения», позволяющий повысить в 5 раз чувствительность модуля ПМС и отличающийся тем, что измерение изменения металлического сечения стального каната осуществляется за счет регистрации изменения индукции магнитного поля в полюсных наконечниках путем использования МРД.

3. Разработана методика проектного и поверочного расчета МД для УКСК полярного крана АЭС, позволяющая определять минимальные размеры намагничивающей системы и экрана модуля ЛД для канатов заданного диаметра различных конструкций, отличающаяся от существующих тем, что учитывает особенности определения дефектов путем измерения направления вектора индукции магнитного поля.

4. Разработаны новые методики и алгоритмы автоматического определения ЛД и ПМС стальных канатов с цифровой обработкой сигналов дефектов, обеспечивающие работу устройства в условиях помех.

5. Разработано программное обеспечение оператора, позволяющее осуществлять управление магнитными датчиками, обеспечивать визуальное отображение дефекто-грамм локальных дефектов и потери металлического сечения канатов, производить идентификацию дефектов, обеспечивать хранение и отображение полученных дефектограмм, формирование протокола испытаний.

6. Разработана конструкция датчика текущей длины каната на основе определения изменения угла между направлением вектора индукции магнитного поля и током МРД, имеющая высокую разрешающую способность, простую, технологичную конструкцию и низкую стоимость.

7. Для проведения экспериментальных исследований устройств контроля стальных канатов был разработан испытательный стенд. Экспериментально подтверждены результаты математического моделирования и доказаны преимущества использования в качестве чувствительного датчика магниторезистора, позволяющего повысить чувствительность модуля определения дефектов за счет увеличения отношения сигнал/шум.

8. В результате экспериментальных исследований погрешностей измерительных каналов установлено, что величина погрешности для модуля «потери металлического сечения» не превышает 3 %, а для модуля обнаружения локальных дефектов — 0,5 %.

9. По результатам оценки вероятности браковки стального каната устройством магнитного контроля стального каната полярного крана АЭС установлено, что ве-роятность положительного результата контроля составляет 98 %, ошибка первого рода, т.е. ложная браковка стального каната, соответствует нулю, вероятность пропуска непригодного к эксплуатации стального каната, соответствующая ошибке второго рода, составляет 2 %.

10. Результаты диссертационной работы внедрены в ООО НПП «Магнетик-Дон», НИИ «Электромеханики», ЗАО «ИРИС» и в учебный процесс кафедры «Электрические и электронные аппараты». Результаты работы использовались при выполнении работы по государственному контракту с Министерством образования и науки Российской Федерации и в рамках выполнения работы с ОАО «Атом-машэкспорт». Устройство контроля стальных канатов для системы управления полярным краном успешно внедрено и эксплуатируется на Калининской АЭС.

1. Официальный сайт Пресс-центр атомной энергетики и промышленности, Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.minatom.ru/news/ 10584 20.06. 2008, свободный.

2. Международный стандарт IS04309:2010. Краны. Проволочные канаты. Уход и техническое обслуживание, проверка и отбраковка.

3. Талтыкин B.C. Обоснование метода повышения долговечности шахтных канатов с учетом контактного взаимодействия проволок. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Москва, 2009. - 149 с.

4. Кирсанов В.В. Радиационные дефекты и связанные с ними эффекты. Соросов-ский образовательный журнал, том 7, №10, 2001- С. 88-94.

5. Протасов В.И. Кинетика радиационного дефектообразования при воздействии быстрых нейтронов на металлы в зависимости от параметров облучения. Дисс. на соиск. уч. ст. к. ф-м н. Белоярский, 1984. - 126 с.

6. Официальный сайт «Цифровая библиотека Украины» Электронный ресурс.: Режим доступа: http://storage.library.ори,иа/online/periodic/ори99 1/2 2.htm, свободный.

7. Официальный сайт ГОСТы, СНиПы, СанПиНы Электронный ресурс.: Режим доступа: http://stroy.sostedu.ru/45437.html „свободный.10. «Технические требования на комплект датчиков контроля состояния каната

8. ЖГТ-09-3 04-0006 AME от 30.04.2009г.», ОАО «Атоммашэкспорт», 2009

9. Официальный сайт ООО "ИНТРОН ПЛЮС" Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.intron.ru/ru/uslugi/tekhnicheskaia-diasnostika/, свободный.

10. Пат. 2008131684/22 (РФ). Система мониторинга состояния стальных канатов подъемно-транспортных установок/ООО Hllli «МагнетикДон», ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ), (Россия). Заявл. 31.07.2008, № 80417; опубл. 10.02.2009; МПК В61В12/06.

11. Официальный сайт компании ТСК Электронный ресурс. Режим доступа: http.V/www. tck-cn. com/ru/zaixian05. htm, свободный.

12. Официальный сайт Laboratory „LRM" Электронный ресурс. Режим доступа: http://www. Irm-nde. com/description.php, свободный.

13. Методические указания по магнитной дефектоскопии стальных канатов. Основные положения: РД 03-348-00: утв. Госгортехнадзором России 30.03.00: ввод, в действие с 20.04.00/ М.Н.Хальфин, В.С.Котельников, В.Я.Комиссаров,

14. A.В.Павленко, А.С.Логвинов, А.А.Короткий, Б.Ф.Иванов, А.В.Шипулин,

15. B.В.Сухоруков М.: Государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр по безопасности в промышлености Госгортехнадзора России», 2000.С.18.

16. Официальный сайт Академик Электронный ресурс. Режим доступа: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/83777/Дефектоскопия, свободный.

17. Официальный сайт NTDnet Электронный ресурс. Режим доступа: http:/ /www.ndt.net/ article/v04n08/zawada/zawada.htm, свободный.

18. Пат. 5565771 (США). Appararus for increasing linear resolution of electromagnetic wire rope testing/ Norada Inc. (Канада). Заявл. 18.01.1995, № 5565771; опубл. 15.10.1996; МПК G01N27/72.

19. Пат. 94041699 (РФ). Устройства и способы для магнитного тестированияудлиненного объекта/ Коммершиал Текнолоджиз, Инкорпорейтед (США). Заявл. 23.09.1994, № 94041699/07; опубл. 10.08.1996; МПК G01R33/00.

20. Пат. 64781 (РФ). Устройство для обнаружения локальных дефектовстальных канатов/ ГОУ ВПО ЮРГТУ(НПИ), ООО НПП «МагнетикДон» (РФ). Заявл. 13.07.2005, №2005122195/28; опубл. 10.07.2007; МПК G01N27/83.

21. Официальный сайт ДонНТУ Электронный ресурс.: Режим доступа: http://masters.donntu.edu.ua /2004/ fizmet/yakubtsov/images /dok.htm, свободный.

22. Кавенский 3., Стахурский Я. Магнитная дефектоскопия стальных канатов -М.: Недра, 1974. 179с.

23. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

24. Кислицын A.JL, Криштейн A.M., Солнышкин Н.И., Эрнст А.Д. Расчет магнитных полей электрических машин методом конечных элементов. Саратов: Издательство Саратовского ун-та, 1980. - 178 с.

25. ГОСТ 7669-80. Канаты стальные. Сортамент. Канат двойной свивки типа JIK-РО конструкции, 1996.

26. Зацепин H.H., Коржова JI.B. Магнитная дефектоскопия. Мн.: Наука и техника, 1981.- 208 с.

27. Дорофеев А.Л., Казаманов Ю.Г. Электромагнитная дефектоскопия. М.: Машиностроение, 1980. -232 с.

28. Официальный сайт Dept. of Electrical Engineering and Computer Science University of Liège Электронный ресурс.: Режим доступа: http://www, geuz. org/gmsh/, свободный.

29. Павленко A.B. Компьютерное моделирование нестацинарных режимов в электромагнитных механизмах. Дисс. на соиск. уч. ст. д.т.н. Новочеркасск, 1999. - 370 с.

30. Кавенский 3., Стахурский Я. Магнитная дефектоскопия стальных канатов -М.: Недра, 1974. 179с.

31. Официальный сайт компании «Honeywell» Электронный ресурс.: Описание датчика магнитного поля //MCI 512. Режим доступа http://honeywell. com/Pages/Home.aspx, свободный.

32. Земляков В.В., Панич А.Е. Физические основы получения информации. Учеб. пособие. Ростов-на-Дону, 2010. 132 с.

33. Официальный сайт компании «Support 17» Электронный ресурс.: Описание магниторезисторов. Режим доступа http: //www, support 17. com/component/ content/802. html?task=view, свободный.

34. Зацепин H.H., Коржова Л.В. Магнитная дефектоскопия.- Минск, Наука и техника, 1981.-208с.

35. Лукашевич М.Г. Введение в магнитоэлектронику: курс лекций для студентов физического факультета. -Мн.: БГУ, 2003.-73с.

36. Кудрин А.В. Гальваномагнитные свойства ферромагнитных наноструктур: учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижнегородский госуниверситет, 2011.-81с.-Илл.-38, библ.-31 назв.

37. Александр Борисов. Современные АМР-датчики для детектирования скорости, положения и слабых магнитных полей. Компоненты и технологии №7, 2006.

38. Информационный портал о электротехнике и электронике Электронный ресурс.: Применение магниторезистивных материалов. Режим доступа http://solo-proiect.com/, свободный.

39. Официальный сайт Philips Semiconductors Электронный ресурс.: Magnetic Sensor Components. Режим доступа http://www.semiconductors.philips.com/ , свободный.

40. Официальный сайт Honeywell Interternational Inc. Электронный ресурс.: Magnetic Sensor Components. Режим доступа http://www.masneticsensors.сот/, свободный.

41. Официальный сайт HL-Planartechnik Электронный ресурс.: Magnetic Sensor Components. Режим доступа http://www. hlplanar. de/, свободный.

42. Пузин B.C. Электромагнитные преобразователи для устройств контроля состояния стальных канатов. Дис. На соиск. уч. ст. к.т.н.: 05.09.01/ ЮРГТУ (НПИ). -Новочеркасск, 2008,- 205 с.

43. Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений. Учебник для вузов. 2-е изд. - М.: Издательский центр Академия, 2004. - 336 с.

44. Миненков И.И. Исследование факторов, определяющих помехоустойчивость канатных дефектоскопов. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Новочеркасск, 1968.

45. Арнольд P.P. Расчет и проектирование магнитных систем с постоянными магнитами. М., «Энергия», 1981.- 392.

46. Лейтес Л.В. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов.- М., «Энергия», 1969.- 184.

47. Гринченков В.П., Пузин B.C. Моделирование магнитных систем с постоянными магнитами и алгоритм расчета/ Материалы 51-й научн.-техн. конф. студентов и аспирантов ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ (НПИ), 2003. - С.162 - 163.

48. Коген-Далин В. В., Комаров Е. В. Расчет и испытание систем с постоянными магнитами. — М.: Энергия, 1977.-248 с.

49. A.c. 1781595 СССР. Способ бесконтактного измерения параметров цилиндрических проводящих изделий/С.Б. Голоцван и. др.-Заявл. 20.6.88.

50. Официальный сайт компании ТОР Электронный ресурс.: Представление шихтованных сердечников в задачах расчета магнитных полей. Режим доступа\http://tor.ru/elcut/articles/gandshou/laminate.pdf свобошьш.

51. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч. 1. ГЭИ, М.-Л., 1957.

52. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов (Общие вопросы проектирования). Учебное пособие для студентов электричесских вузов. М: Издательство «Энергия», - 1971.- 560с.

53. Гордон A.B., Сливинская А.Г. Электромагниты постоянного тока. Л: Издательство «Энергия», - I960.- 444с.

54. Численные методы оптимизации: учебное пособие / Рейзлин В.И.; Томский политехнический университет.-Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011-105с.

55. Бирюков P.C., Городецкий С.Ю., Григорьева С.А., Павлюченко З.Г., Савельев

56. В.П. Методы оптимизации в примерах и задачах. Учебно-методическое пособие.-Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2010.-101 с.

57. Беляев Н.П. К вопросу оптимального проектирования поляризованных электромагнитных приводов// Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Проблемы мехатроники 2004. - 2005. - С. 49-53.

58. Wire rope non-destructive testing — survey of instrument manufacturers. Off-shore technology report-ОТО 2000 064. The University ofReadinc.

59. Пузин B.C. Электромагнитные преобразователи для устройств контроля состояния стальных канатов. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Новочеркасск, 2008. -208 с.

60. Баканов М.В., Лыска В.А., Алексеев В.В. Информационные микромашины следящих и счетно-решающих систем (вращающиеся трансформаторы, сельсины). М: Издательство «Советское радио», 1977. - 88 с.

61. Щучкин Д.А.,Пузин B.C., Большенко A.B. Система контроля состояния стальных канатов полярного крана АЭС./ Изв. вузов. Сев. Кавк. регион. Техн. науки. — 2010, № 6 - С. 66-69.

62. Официальный сайт компании Austriamicrosystems Электронный ресурс.: Описание микросхемы AS5040. Режим доступа: http://www.austriamicrosystems. com/Magnetic-Encoders/A£5245, свободный.

63. Официальный сайт компании Ansoft Электронный ресурс.: Описание программного пакета Maxwell. Режим доступа: http://www, ansoft, com/products/em/max3d, свободный.

64. Кислицын A.JI., Криштейн A.M., Солнышкин Н.И., Эрнст А.Д. Расчет магнитных полей электрических машин методом конечных элементов. Саратов: Издательство Саратовского ун-та, 1980. - 178 с.

65. Официальный сайт энциклопедии Википедия Электронный ресурс.: Гальваническая развязка. Режим доступа: http://ru. wikipedia. org/wiki /Гальваническая развязка, свободный.

66. Павленко A.B., Медведев В.В., Пузин B.C., СеменищевЕ.А. Применение цифровой обработки сигналов дефектограмм при проведении неразрушающего контроля состояния стальных канатов / Успехи современной радиоэлектроники. -2011,№9-С. 37-40.

67. Lee T.W., Lee G. W., Cho J.H., Hah Y.J. Loose Parts Analysis using On-line Monitoring System (NIMS) at YGN 3&4 Plant.!I Proceedings of SMORN VII.- Paris, France, 1995.-/?/?. 199-207.

68. Пузин B.C., Симонов Д.Н., Слепченко A.H. Математическая модель механических процессов в системе магнитный дефектоскоп-канат // Изв. вузов. Сев.-Кавк. Регион.Техн. Науки. — 2007. Спец. вып. Проблемы мехатроники.2006. С. 80-83.

69. Гольденберг Л. М. и др. Цифровая обработка сигналов. Справочник,- М.: Радио и связь. 1985.-312 с.

70. Бондарев В., Трёстер Г., Чернега В. Цифровая обработка сигналов:методы и средства. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд.- Х.:Конус, 2001.-398 с.

71. Аульченко В.М. Анализ сигналов. Элементы аналоговой электроники: Учебное пособие. Новосибирский гос.ун-т. Новосибирск, 2001.104 с.

72. Васильев В.Н., Гуров И.П. Компьютерная обработка сигналов в приложении к интерометрическим системам-СПб.:БХВ-Санкт-Петербург, 1998.-240 с.

73. И. Добеши. 10 лекций по вейвлетам. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001, 464 с.

74. Теория и практика вейвлет-преобразования. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. ВУС, 1999, 204 с.

75. Шитов А.Б. Разработка численных методов и программ, связанных с применением вейвлет-анализа для моделирования и обработки экспериментальных данных. Диссертация на соискание ученой степени к.ф-м.н. Ивановский государственный университет, 2001.

76. А.С.Стукалова. Применение вейвлет-преобразования для интерпретации геофизических сигналов и определения скорости распространения акустических волн в среде// Вестник РГРТУ. Вып.22.Рязань, 2007.

77. А.В.Павленко, В.С.Пузин, А.А.Гуммель, Д.В.Батищев, Д.А.Щучкин, В.В.Медведев, А.Ю. Воронов. Система контроля состояния стальных канатов полярного крана АЭС. Изв.вузов. Электротехника, спец. вып. «Диагностика энергооборудования», 2010. С.57-60.

78. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: В 2-х томах. Пер. С франц.-М.: Мир, 1983.-Т.1.312с., ил.

79. Официальный сайт Математический анализ Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.math24. ru/convergence-of-fourier-series.html, свободный.

80. Официальный сайт ZedGraph Электронный ресурс. Режим доступа: http://zedgraph.org/wiki/index.php?title=MainPage, свободный.

81. Официальный сайт OpenOffice Wiki AODL Электронный ресурс. Режим доступа: http://wiki.services.openoffice.org/wiki/AODL, свободный.

82. Э.Н. Вологдин, А.П. Лысенко Радиационные эффекты в интегральных микросхемах и методы испытаний изделий полупроводниковой электроники на радиационную стойкость.-М.: Учебное пособие, 2002.-46с.

83. M.Santarini. Cosmic radiation comes to ASIC and SOC design.EDN -5/12/2005. -http://www. edn. com/article/CA5293 81 .html

84. Мырова Л.О., Чепыженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям.-М.: Радио и связь, 1988.-296с.

85. Дворников О.В., Дятлов В.Л., Чеховский В.А., Старченко Е.И. Радиационностойкие аналоговые микросхемы для датчиков-Минск: Приборы и методы измерений. Научно-технический журнал, 2010.-41-50 с.

86. Официальный сайт http://www.electronics.ru/issue/lOQl /5/13/

87. Конарев M.B. Разработка средств верификации сложных цифровых микросхем с учетом радиационного воздействия в САПР. Дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. -Воронеж, 2010. 156 с.

88. Мырова JI.O., Чепыженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям.-М.: Радио и связь, 1988.-296 с.

89. О.Гобчанский, В.Д.Попов, Ю.Николаев. Повышение радиационной стойкости индустриальных средств автоматики в составе бортовой аппаратуры.

90. Официальный сайт компании АЭС Электронный ресурс.: Режим доступа: http://www.aes.bezkz.su, свободный

91. Talvitie М. Production and properties of Nd-Fe-B permanent magnets // Acta Polytechnica Scandinavica, Applied Physics Series No. 187, Helsinki. 1993 .P.P. 38-42.

92. Миткевич A.B. Стабильность постоянных магнитов. Ленинград, «Энергия» 1971-128 с.

93. ГОСТ 8.207-76. Государственная система обеспечения единства измерений. Примые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения, 1976.

94. Пат. на полезн. модель 68699 РФ. Устройство для обнаружения локальных дефектов стальных канатов/Павленко A.B., Медведев В.В., Пузин B.C., Щучкин ДА.- Заявл.23.07.2007; Опубл. 27.11.2007, Бюл. №33.

95. Павленко A.B., Короткий A.A., Ковалев О.Ф. Дефектоскоп стальных канатов/ Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф., г. Севастополь, 10-13 сент. 1996 г. -Севастополь, 1996. С.120-121.

96. Демидович Б.П., Марон H.A. Основы вычислительной математики.- Москва, Государственное издательство физико-математической литературы, 1960.

97. Официальный сайт Analog Devices, Inc. AD8555 Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www, analog, com/ru/amplifiers-and-comparators /instrumentation-amplifiers/ad8555/products/product.htmL свободный.

98. Официальный сайт Freescale Semiconductors, Inc. MC56F8300 UM Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www. freescale.сот/ webapp/sps/site/ taxonomy, jsp?code =56F83XXFA MIL Y, свободный.

99. Официальный сайт Texas Instruments, Inc. SN14HC244DW Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://focus, ti. com/docs/prod/folders/ print/sn74hc244. html свободный.

100. Официальный сайт Philips Semiconductors, Inc. BCS17 Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.nxp.com/ , свободный.

101. Официальный сайт Aimtec, Inc. AM1D-XXXXSZ Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.aimtec.com/am2d-2405sz-2w-24v-input-voltage-5v-output-voltase-1OOOv-isolation-sip7-dc-dc-encapsulated-power-supply, свободный.

102. Официальный сайт Motorola, Inc. MC33269DT-3.3 Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.datasheetcatalog.com/datasheets pdf/M/С/ 3/3/MC33269DT-3.3.shtml свободный.

103. Официальный сайт Texas Instruments, Inc. SN14HC244DW Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://focus, ti. com/docs/vrod/folders/ print/tps6II75.html, свободный.

104. Официальный сайт Motorola, Inc. MC33269DT-3.3 Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.datasheetcatalog.com/Jato/?gg^ pdf/M/C/3/ 3/MC33269DT-3.3.shtml, свободный.

105. Официальный сайт Philips Semiconductors, Inc. BCS 57 Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.nxp.com/#/pip/pip= fpip= BC856

106. BC857 BC858.pp=rt=pipJ=BC856 BC857 BC858L свободный.

107. Официальный сайт National Semiconductor, Inc. LM2672M-5.0 Datasheet

108. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www. national. com/pf/LM /LM2672.htmWOverview , свободный.

109. Официальный сайт International Rectifier, 10MQ040N Datasheet Электронный ресурс. Режим доступа: https://ec.irf.com/v6/en/US/adirect/ir?cmd=catSearchFrame &domSendTo=bvID&domProductOuervName=10MQ040N, свободный.