автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Оптимизация диагностических систем теплового контроля

АБРАМОВА ЕЛЕНА ВЯЧЕСЛАВОВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 8 ДПР 2011

Москва, 2011

4844660

Работа выполнена в Закрытом акционерном обществе Научно- исследовательский институт интроскопии Московское научно-производственное объединение «Спектр» (ЗАО НИИИН МНПО «Спектр»)

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

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

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

Научный консультант

Доктор технических наук, профессор

Будадин Олег Николаевич

Официальные оппоненты

Доктор технических наук, профессор

Ковалев Алексей Васильевич

Доктор технических наук, профессор

Данилин Николай Семенович

Доктор технических наук, профессор

Горшков Вячеслав Алексеевич

Автореферат разослан

апреля 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н.

Н.В.Коршакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

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

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

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

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

- отсутствия надежных, аттестованных технологий ТК для большинства объектов;

- использования персонала, не прошедшего специального обучения и сертификации.

Необходимость решения указанных задач легла в основу диссертационной работы.

Целью настоящей работы является:

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

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

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

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

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

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

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

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

На защиту выносятся:

Методология оптимизации диагностических систем ТК, содержащая:

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

- решения обратной задачи нестационарной теплопроводности с использованием обратного дискретного преобразования Фурье и метода нейронных сетей на основе разложения по собственным функциям задачи Штурма-Лиувилля; метода решения краевой задачи нестационарной теплопроводности конечными разностями по критериям Фурье и Био,

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

2. Метод оптимизации выбора экспертов.

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

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

Теоретическая значимость полученных результатов:

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

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

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

2. Предложен метод оптимизации выбора экспертов ТК.

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

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

- электрических кабелей;

- фурменных зон пирометаллургических агрегатов;

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

- концентраторов напряжений в полимерных и металлических конструкциях.

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

- метод безэталонного обнаружения и идентификации дефектов;

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

- метод корректного измерения плотности теплового потока;

- метод определения сопротивления теплопередаче с использованием эталонного слоя;

- метод измерения эффективной температуропроводности;

- метод регистрации и обработки теплового изображения движущихся объектов;

- метод оптимизации аттестации методик ТК;

- метод оценки остаточного ресурса контролируемого объекта.

Практическая значимость работы.

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

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

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

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

- процедуры оценки эффективности функционирования экспертов НК,

- протокол балльной оценки методических документов по НК при их аттестации.

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

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

6. Оптимизирована подготовка специалистов ТК:

- разработан курс преподавания технологии, теории и практических занятий ТК в центрах по подготовке и сертификации персонала НУЦ «Качество» и НУЦ «Сварка и контроль» при МГТУ им. Баумана,

- предложена оценка качества специалистов теплового контроля на основе теории оптимального управления и математической статистики,

- организованы центры подготовки специалистов ТК на базе Государственного технологического университета Московский институт стали и сплавов и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург);

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

Научная новизна работы:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Методы исследований и средства измерения.

Для решения поставленных в работе задач использовались: теоретический метод математического моделирования прохождения теплового фронта через многослойную среду, методы решения обратных задач теплофизики, традиционные методы статистических исследований, выделения случайных сигналов на фоне помех, фильтрации и распознавания образов, методы теории вероятности и кластерного анализа. Экспериментальные исследования проводились на метрологически поверенных средствах ТК с использованием современной мик-

ропроцессорной измерительной аппаратуры. Обработка данных проводилась на ЭВМ по оригинальным, написанным на алгоритмическом языке TURBO CI ++, и стандартным программам.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на конференциях, выставках и семинарах за текущие 6 лет: 10th European Conference on Non-Destructive Testing; 4, 5, 6, 7 Международных конференциях «Неразру-шающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2005, 2006, 2007, 2008 г.г.);16 (С.-Петербург, 2002 г.), 17 (Екатеринбург, 2005 г.), 18 (Нижний Новгород, 2008 г.) Всероссийских научно-технических конференциях с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика»; XXIV конференции «Москва -энергоэффективный город» (Москва, 2007 г.); 14, 15, 17, 18 Международных конференциях «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (Ялта, 2006, 2007, 2009, 2010 г.г.), 10 Международной научно-технической конференции «Моделирование, идентификация синтез систем управления» (Москва, 2007г.); 27 ежегодной Международной научно-практической конференции «Композиционные материалы в промышленности» (СЛАВПОЛИКОМ) (Ялта, 2007 г.); У1 Международном симпозиуме «Энергетика крупных городов» (Москва, 2006г.); 3-rd Workshop «NDT in progress», International Meeting of NDT Experts (Prague, Czech Republic, 2005 г.); 6 специализированной конференции «Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК» (Москва, 2005г.); Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика при производстве и эксплуатации авиационной и космической техники» (С.Петербург, 2005г.); Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям. SCM 2005 (С.-Петербург, 2005г.); Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль качества и диагностика материалов, конструкций, промышленных изделий и окружающей среды» (С.-Петербург, 2005 г.); 13 строительной неделе в «Сокольниках, 2005 г.); 16th World Conference on Nondestructive Testing (Montreal, Canada, 2004).

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

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

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

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

В главе 1 показано, что:

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

- глобальные задачи обеспечения безопасности (технической, энергетической, экологической) функционирования различных объектов, используемых людьми в процессе своей жизнедеятельности,

- изучение объекта контроля и определение требований к нему,

- анализ возможных дефектов и определение степени их критичности,

- определение информационных параметров критичных дефектов по отношению к физическому полю,

- обоснование задач контроля, выбор метода или группы методов неразрушающего контроля и диагностики,

- оптимизация параметров аппаратуры для обнаружения и идентификации дефектов,

- разработка методов обнаружения дефектов, определения их характеристик и оценки параметров качества контролируемого изделия,

- разработка технологий неразрушающего контроля и диагностики: создание методик контроля, их отработка на образцах и реальных объектах и последующая аттестация с определением метрологических характеристик получаемых результатов на предмет установления соответствия заявленным в ней показателям их фактическим значениям,

- обучение персонала для проведения диагностики, определение уровня его квалификации и сертификация,

- предоставление полномочий для проведения неразрушающего контроля и диагностики организациям (или их структурным подразделениям) путем их аккредитации в выбранной Системе оценки соответствия,

- проведение работ по НК и диагностике контролируемого объекта в соответствии с разработанной методикой,

- оценка качества работы персонала НК с точки зрения обеспечения корректности измерений, достоверности результатов, обоснованности и полноты заключений по определению степени дефектности контролируемого объекта и оценке его технического состояния, выбор наиболее квалифицированного персонала для проведения диагностики,

- корректировка технологии контроля и диагностики по результатам работ лучшего специалиста.

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

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

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

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

История развития теплового контроля в нашей стране начиналась в 80-е годы прошлого века. Большое значение в его становление внести российские ученые: В.П.Вавилов, О.Н.Будадин, Д.А.Рапопорт, В.Г.Федчишин, А.А.Кеткович, А.В.Ковалев, Н.А.Бекешко, Ю.А. Попов, А.Е.Карпельсон, С.А.Бажанов, А.Н. Александров, С.С.Сергеев, Д.С.Петров и др. Разработки этих ученых позволили России выйти на передовые рубежи в мире по созданию технологий теплового контроля самых разнообразных объектов.

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

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

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

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

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

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

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

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

1 аде,.})

где Бь Эг, 5з - функции начальных температурных условий и характеристик слоев и дефектов.

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

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

' V гг X £их'

щ «

где а", а"' и А - оценки значений коэффициентов теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях и коэффициента теплопроводности исследуемого слоя. Если "а?", "а'" и "Я, методические, а ра'", ра"' и *Хе - приборные погрешности рассмотренных величин, тогда для суммарной погрешности получим

2(1 + aR)AR'a

I(AR 1 )2 + (BR )2

>2

' -2A{R'Jro1

f (l + aR'h'a \ / g.

^ 2 (AR ' )! + (BR У \ - BR'R2a

{l(ARiy +(BRy ') {2{AR<)1+{BRf BJ

SI

При этом:

I =\SÁ\ =

SL

д R.

dÁ[R.

v

(4)

T = A\ 1+—] + B\ 1 + —Ц-] sin a>t (согласно разложению в Фурье-спектр).

V. aRJ ^ aR )

Оценка влияния различных компонент а", а", Я на суммарную погрешность ЯЫс

получена на примере обследования жилых зданий г. Москвы. Погрешность а", а" и Л, вычисленная с использованием статистических методов (описанная выше как методическая погрешность) составляет 3%-5%. Она зависит от погрешности задания теплотехнических параметров исследуемой конструкции. Учёт приборной составляющей, включающей искусственно введённую систематическую приборную погрешность S, увеличивает погрешность вычисления R до 10%-12%.

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

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

ЗМИСИЮСТЬ ОТМООТТвЛЬНОЙ погрешности определения приведенного сопротжления от сяииСпг замере теылеряг»рм

Погрешность аамера температуры. X

Рис. 1 .Зависимость погрешности определения приведенного сопротивления ограждающей конструкции от точности измерения температуры

С целью учета влияния природной среды на объект разработана физико-математическая модель для исследования явлений тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах, особенно строительных. Сформулирована и решена задача о перемещении границы раздела фаз как задача Стефана. Задача промерзания рассматривалась следующим образом: изменения агрегатного состояния (например, переход воды в лед) происходит при определенной температуре Т„. То есть существует четкая изотермическая граница, разделяющая области твердой и жидкой фазы. Безразмерная формулировка задачи Стефана для жидкой фазы вблизи точки, соответствующей температуре фазового перехода, в одномерном приближении на интервале хе[0;\] выглядит следующим образом:

dt dx

где T(x,t)- распределение температуры, хк - координата границы фазового перехода, Sie - число Стефана, Sie = С^ДT„f / Lv, С2 - теплоемкость жидкой фазы, Lv - скрытая теплота фазового перехода, ДГ„/-"референсная" температура, определяемая в термокамере.

Для численного решения задачи была использована конечно-разностная аппроксимация дифференциального уравнения теплопроводности и условий Стефана. Для аппроксимации использована явная схема без потери устойчивости численного решения. Помимо существенного упрощения вычислений такая схема позволяет за счет надлежащего подбора соотношения шагов по времени At и по пространственной координате h повысить точность решения до At2 +hA. Для этого достаточно выполнения равенства aAt / h2 = 1/6, где а- коэффициент температуропроводности материала объекта.

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

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

Сеть, общая схема которой содержит два блока (блок 1 и блок 2) графически представлена на рис. 2, а блоков, из которых она состоит - на рис. 3,4. Результатом их работы будут Та(Я Д) и Т^г ,t) (которые затем суммируются и переводятся в тепловые потоки) соответственно.

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

........'Out

Рис. 2. Общая схема нейронной сети. Блок 1 - "активный", блок 2 -"реактивный".

In

-........Е-<=:

Out

Рис. 3. Схема блока 1 ("активный"). Здесь Я - вес, соответствующий значению приведенного сопротивления теплопередачи.

In

Out

Рис. 4. Схема блока 2("реактивный") -Блок симуляции T^r ,t). Блок D - дифференцирование входного сигнала, блоки Mode имитируют моды, w - веса, приписанные связям в системе.

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

Определение теплотехнических характеристик материалов и дефектов многослойной низкотеплопроводной строительной конструкции.

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

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

РАгПЫ

ГЧШЮШУ

е. 'Ч Л

о I н/ ни? 11<7 :з!</ э л к! чн}

Рис. 5. Температурные серии (по результатам решения прямой задачи) при наличии некоторых шумовых реализаций

Рис.6. Зависимость значений функционала правдоподобия от неизвестного коэффициента теплопроводности (сплошная линия - внутри помещения, пунктир - снаружи).

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

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

Определение положения плоскости промерзания трехслойной строительной конструкции.

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

V: | | ? и И" »1 ■' й 1 1!:;

Время (чаем) Врама (часы )

Рис. 7. Изменение со временем температуры на Рис. 8. Движение со временем границы плос-

границах слоев трехслойной стены. кости промерзания и границы точки росы в

трехслойной стене.

В качестве объекта исследования промерзания определены 4-х и 3-х слойные стены.З-х слойная: наружный слой- кирпич толщиной 120 мм, второй слой- пенополистирол толщиной 200 мм, третий слой- железобетон толщиной 100 мм.

Температура холодной среды в течение суток колеблется по линейному закону от -20°С до -10°С, коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности 23 и на теплой поверхности 6 Вт/м2оК. Температура теплой среды изменяется в пределах +10...25°С. Результаты расчета для 3-х слойной стены даны на рис. 7, 8. Расчеты показывают, что фронт промерзания 3-х слойной стены устанавливается примерно через 40 час (для 4-х слойной - 48 час) и при увеличении температуры внутренней среды точка росы выходит на поверхность.

Активный ТК тонкостенных покрытий (на примере строительных сооружений ). Теоретические исследования проводились с помощью математической модели (1), на примере обнаружения дефектов отслоения штукатурного покрытия от кирпичной стены (рис. 9). Исследования показали, что для уверенного выявления дефектов необходимо обеспечить превышение температуры поверхности покрытия не более 5-10°С над окружающей средой,

что достигается воздействием источника с мощностью нагрева -стью нагрева - 60 секунд.

600 Вт/м с длительно-

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

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

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

✓

г'

Рис. 10. Зависимость температуры от поперечных размеров дефекта

Рис. 11. Зависимость температуры от раскрытия дефекта

Показано, температурные перепады от дефектов типа отслоения штукатурного покрытия от кирпичной стены составляют от 2 до 5 °С, что достаточно для их уверенного выявления с приемлемой для практики производительностью и погрешностью. В натурных условиях тепловая стимуляция покрытий осуществляется солнцем.

Тепловой контроль силовых многожильных электрических кабелей.

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

¿х , 1Д-,, я.=0

л-2

йгТ.

Аг \

аг2

1 с1Т,

<1г

о<г<г2.

(б)

-+—

2__

= 0

ахх

0<х,<а\

Х1/—^-+ки2(Т2-Тс) = ду/, 0<х2<сс. ахг

В уравнениях (6) приняты следующие обозначения: /=2 лг/ -площадь поперечного сечения жилы;

1= — погонная теплоотдающая способность «обнаженного» участка кабеля;

1

асЛ

ки, =-

2л-

^ 1 1

- + — 1п—

а,, г, Л2 г,

- погонная теплоотдающая способность кабеля, закрытого

изоляцией.

Погрешность приведения мтсгожильных мбелой я _одножильному

ее

—м/с Д Так«.!. —У-А.б м/с Пагоашмк* (%)

Количества жил многожильного кабаля (п)

Рис. 12. Погрешность приведения многожильного кабеля к одножильному в зависимости от количества жил

ЕЙ

~ ^дХ П 1экв.к. ~ Л| X П

Рис. 13. Графическое представление многожильного кабеля, приведенного к одножильному.

Здесь: - площадь поперечного сечения одной жилы многожильного кабеля; л - количество жил многожильного кабеля; /„ - ток в многожильном кабеле, 0„ - наружный диа-

метр многожильного кабеля, ^экв.к» ^экв.к./ ^зкв.к. площадь поперечного сечения жилы, ток и наружный диаметр эквивалентного одножильного кабеля.

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

Завиеимоетыимм|м1мт*ммрятурыотмли>миы изоляции

Рис. 14. Зависимость изменения температуры от величины дефекта изоляции.

Рис. 15. Зависимость изменения температуры на дефекте «излом жилы» от глубины излома

Тепловой контроль фурменных зон гшрометаллургических агрегатов.

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

' T¡, Т,2 .....Т,„~

T¡i Т22 .....T¡„

(7)

Tu 7*2 .....Ты

Tfx.y.J с=> T(iJ.) с=>

здесь к,п- размер матрицы- максимальное количество элементов разложения тепло-визионного видеоизображения.

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

Г < 5 - техническое состояние в норме, (ТУ = II Т'э(х,у.)- Т'р (х,у, ф)2= ] (8)

х у > 5 - техническое состояние не в норме,

где Р] - функционал невязки (квадрат величины среднеквадратичного отклонения), б- величина критерия технического состояния фурменной зоны. Как правило, эта величина определяется экспериментально по результатам отработки методики контроля.

Тепловой контроль качества многослойных сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением.

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

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

пригоден, если Р(0>Ртр, Объект = -{ не пригоден, если Р(1)<Р„0р.

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

Ф = -\е<1У -\vludS-\tfudV

(9)

где

-V X V

Ф - потенциальная энергия деформации; Ун .У- объём и граница тела соответственно; и - вектор перемещений; Р, - вектор внешних поверхностных нагрузок; Р„ - вектор объёмных нагрузок; е - плотность потенциальной энергии деформации.

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

М

д1

+ (Ну.1(Г,О = 0 ,

(Ю)

где (2(г,/) и Л(г,г) - соответственно объемная плотность тепловой энергии и плотность теплового потока, определяемые:

0(г,/) = р(г) -Ср(г) Т(г,0 = (И)

где 1\г,1) - температура, р(г) - плотность среды, Ср(г) - ее удельная теплоемкость, Цг) -теплопроводность.

На рис. 17 приведены графические результаты теоретических исследований.

(ГТШИр\Ю-

I оболочка

\—1-

-*-1МПфыС

—1

Рис. 17. Зависимость перепада температуры на Рис. 16. Графическое представление расчетной дефекте от глубины дефекта (трещины гермети-модели. зирующего слоя)

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

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

В теоретической основе ТК лежит предположение о том, что пластическая деформация, сопровождается выделением тепловой энергии, возникающим в тот момент, когда локальное значение механического напряжения достигает условного предела текучести сг02.

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

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

(12)

а г сг е 30

М' XX

где г = ^]х2+у2, с,р и Л - соответственно, теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности металла, а Д - оператор Лапласа.

Уравнение теплопроводности (12) решалось методом разделения переменных.

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

у у

/

/

Время с момента нечала нагрева, сек

Рис. 19. Динамика нагрева поверхности металла вблизи вершины трещины. На вставке более подробно изображен начальный участок нагрева, (решение уравнения в точках (х = 0, у = 0, г = 0)).

16

Координата х, мм

Рис. 20. Профиль температуры Т(1,х,у = 0,7 = 0), построенный для различных моментов времени < = 0.1,0.2... 1 сек. На вставке: полуширина профиля, определенная по полувысоте.

В результате расчетов получено, что на динамику нагрева металла вблизи дефекта оказывает влияние процесс оттока тепла в бездефектную область конструкции, благодаря чему уменьшается скорость нагрева. Тем не менее, при типичных значениях теплофизических и механических характеристик материала конструкции температура в области дефекта достигает величины, порядка 1 °С, что позволяет вполне достоверно зарегистрировать дефект. Аналогичная ситуация обстоит с изделиями из ПКМ, при этом температурный перепад в зоне дефекта также составляет 1 °С.

Оценка остаточного ресурса сложных технических объектов на примере изделий из

ПКМ.

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

- в условиях отработки изделия по результатам ускоренных испытаний,

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

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

В качестве примера рассмотрены изделия из ПКМ - сгеклопластиковые нагреватели с греющим слоем из угольной ткани (НЭСТ). Если за меру повреждения У принять относительное изменение параметра Р: У = (Р - Ро)/ Р0, то соответствующие зависимости, достаточно хорошо описывающие результаты ресурсных испытаний ПКМ, можно представить в виде:

У, ={Г1Т'\)' -\-ехр{^т1х'\\-{г 1Т'г)п -ехр{^тIт'(13) \г=А-ехр(-1¥Ч>с-т\-ехр{-т1т\^-В-ехр{-\У'1к-Т)^-ехр{-т1т'г\ (14)

где Т- температура поверхности НЭСТ; к- постоянная Больцмана; г - время; Т\,Т'г,п,т,т'\,т'г,А,В - параметры моделей.

Выбор моделей (13) или (14) и их параметров может быть осуществлен исходя из метода наибольшего правдоподобия. Анализ показал, что при прогнозировании изменения характеристик ПКМ минимально достаточно провести его испытания в двух режимах с различными температурами, определить параметры прогнозирования и выбрать модель, которая дает наименьшую ошибку аппроксимации 50.

Для оценки ресурса ПКМ следует решить уравнение

Y(Г)=Y„„i, (15)

где У„р11) - величина изменения параметра, при котором в нем происходят необратимые изменения. Обычно принимают У„р,а = +0,15.

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

С помощью тепловизионной системы производят измерения температурных полей поверхности в моменты времени: /о. (/, 'г—'л-

<,= х ¿; /= 0,1, 2,...п,

Iо - начальный момент измерения температурного поля.

При этом интервал времени А1ь на к -ом элементе (потенциально критически опасном дефекте) и минимальный интервал времени А1т^ определяют по числу р критически опасных дефектов, как результат решения системы уравнений:

А1к = /Ттахк (и + А1)-Ттахк(11)>А 7к,г х а)}, тт{ЛЬ}, к=1,2,...р,

(16)

А1т1„ =

где

р- количество одновременно обследуемых аномальных участков (дефектов),

Ттахк - максимальная температура на к-ом аномальном участке,

А - погрешность измерения температуры техническими средствами (тепловизион-ной системой),

а - коэффициент, определяемый случайными шумами и помехами при проведении измерений (как правило, <г =/... Д).

Далее приводят полученные температуры Т^к (У к единым условиям измерений. Экстраполируют зависимость Ятах(1ц) по времени I, и по выполнению условия Кпах(1ц)< Якрит определяют остаточный ресурс - время выхода элемента из строя -

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

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

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

нечтй яогичесчид Р€УГЛЯТОР

I Ьк>кфор«ир<>1Ш1и лгчешп чни.т

БЗ мгкннА ихи.мде ЛИ

оирсдсотви тскункП еягуашш

Чкмитичссш ррамиюшдя И

.. \ .....У.

; £.»« Ж'

ннпзмрсташм жачеяий »ирм-минюгаЛП

(Л 1'ютсний вичсшмхЛП

> ' /

.. .........

шэчный \||рми№и:ях ли

Рис. 21. Обобщенная схема управления неразрушающего контроля на базе интеллектуальных алгоритмов и нечеткой логики

НА

УПР№1ЕИ№

В главе 3 изложены результаты исследований и разработки методических принципов оптимизации диагностических систем ТК.

На базе теоретических исследований разработаны требования к параметрам оптимизации диагностических систем ТК, включающих следующие узловые этапы: анализ контроли-

руемого объекта и разработка расчетных схем получения искомого результата, выбор средств контроля, которые по соотношению цена/ технические характеристики/ время контроля наиболее полно решают задачи диагностики; создание и аттестация методик, оценка остаточного ресурса.

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

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

симости от его раскрытия (толщины).

Разработаны следующие методы оптимизации диагностических систем теплового контроля:

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

Метод оптимизации основных параметров аппаратуры теплового контроля:

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

- параметров контактных измерителей теплового потока для обеспечения минимизации погрешностей определения теплотехнических характеристик на основе анализа и коррекции возмущений температурного поля, вносимых преобразователем. Оценка возмущения температурного поля ¿Г проводилась путем решения стационарной задача теплопроводности Vг8Г = 0 в виде интеграла Фурье со специфическими граничными и начальными условиями.

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

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

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

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

(17)

- например, площадь реального дефекта в относительных единицах в зави-

кий температуропроводности и удельных тепловых сопротивлений ограждающих конструкций;

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

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

Из заданного условия по установленной зависимости рассчитывают угол /3, под которым располагают тепловизионную камеру, ее линейную скорость перемещения У, угловую скорость смещения СО, период и амплитуду смещения тепловизионной системы в процессе регистрации температурного поля контролируемой поверхности в каждом кадре.

Метод оптимизации процесса аттестации методик теплового контроля.

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

Влияние погрешности входных данных на результаты контроля в общем случае можно записать как

АЯ =}(А@1, в^,

где {©,.} -совокупность входных параметров, Л(...) - некоторая сложная функция,

оценочная характеристика качества объекта (например, сопротивление теплопередаче),

Лв]- погрешность входных параметров.

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

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

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

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

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

Экспериментальные исследования характеристик реальных дефектов в сложных неоднородных материалах на примере сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением.

Фотографии типовых дефектов в изделиях из ПКМ, изготовленных методом намотки приведены на рис. 22.

а)

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

Экспериментальное изделие представляет собой двухслойный баллон, эксплуатирующийся под давлением до Р^ = 200 атм:. наружный слой - стеклопластик, толщиной 1518 мм, внутренний слой - резиноподобное герметизирующее покрытие, толщиной 12-15 мм. Диаметр сосуда до 2 м, а длина - до 8 м. В резиноподобном герметизирующем покрытии имеются искусственные дефекты с различными геометрическими характеристиками, а также естественные в обоих слоях, обнаруженные при проведении контроля.

При проведении испытаний (рис. 23) контролируемое изделие заполнялось жидкостью, температура которой превышала температуру окружающей среды. С помощью специальной системы осуществлялось повышение внутреннего давления жидкости на 0,05-0,2 от Ртах- При этом дефекты «раскрывались», вода проникала через них на поверхность, изменяла ее температуру и соответствующие участки регистрировались тепловизионной аппаратурой. Таким образом определялось точное местонахождение дефектов типа нарушения сплошности и герметичности, что позволило обеспечить своевременный ремонт изделий.

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

Рис. 23. Функциональная схема экспериментальных исследований.

На рис. 24, 25 приведены термограмма поверхности исследуемого баллона и результаты контроля.

Искусст-

венные

дефекты

21

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

Рис. 25. Зависимость количества выявленных дефектов от давления нагружения.

Эксперименты и численные исследования показали, что начиная с давления 5-10% от максимально допустимого ТК обеспечивает достоверное обнаружение дефектов и их идентификацию с погрешностью не более 15%, что хорошо согласуется с результатами теоретических исследований.

После проведения ТК из изделий вырезались образцы с дефектами, которые подвергались препарации, измерялись их характеристики и осуществлялся анализ результатов. В результате анализа получено, что для регистрации 97% дефектов типа расслоений необходимо обеспечить обнаружение дефектов раскрытием не менее 0,23 ± 0,03 мм и размерами (25x25) ±1 мм и выше.

Экспериментальные исследования параметров шумов при проведении ТК.

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

Рис. 26. Гистограмма распределения сигнала на контролируемом участке изделия

Исследовались следующие виды представления шумов:

а) аддитивное представление: К = а + &, Е й = 0,

где Уг - текущее измерение, а - истинное значение параметра, # - случайная величина, Е(.) - знак математического ожидания.

б) мультипликативное представление: У1=ащ,

где У/ - текущее измерение, а - истинное значение измеряемого параметра, ц>1 - случайная составляющая с математическим ожиданием Е щ =/, безразмерная.

в) смешанное, аддитивно-мультипликативное представление: У1-аф1 +

Анализ показал, что последний вид представления является наиболее адекватным и достоверно описывающим реальные процессы.

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

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

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

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

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

На рис. 28 представлены экспериментальные входные данные.

Зависимость плотности теплового потока от на внутренней поверхности

Зависимость плотности теплового потока от на внутренней поверхности стены от времени

Зависимость температуры различных

компонетов системы от времени

А-

V J

Ч г "V/ -......Внутренняя поверхность сгвиь)

Рис. 28. Зависимости плотности теплового потока и температуры, экспериментально измеренные и рассчитанные.

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

Полученные данные свидетельствуют о хорошем совпадении результатов в пределах 5-20 %, что говорит о допустимости приближений, сделанных в теоретических и методических исследованиях.

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

Экспериментальные исследования возможности определения положения плоскости промерзания многослойной конструкции.

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

Материал для устранения боковых тепловых потоков

Экспериментальный образец

Рис.29. Схема проведения модельных экспериментальных исследований.

Климатическая камера

Iе

Дополнительные Датчики измерения датчики температуры и тепловых потоков

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

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

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

Рис. 31. График сравнения расчетных и измерительных данных по температуре стены.

Измерения температур поверхностей и воздуха, плотности теплового потока проводились приборами ИС-203 и МГ 4.03-поток.

Время (часы)

Рис.32. График изменения текущей координаты Рис.33. Фотография торца образца после экс-точки росы и плоскости промерзания, а также перимента, нижняя линия показывает распо-температуры точки росы с течением времени. ложение плоскости промерзания.

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

Активный тепловой контроль тонкостенных покрытий строительных объектов.

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

По результатам теоретических и экспериментальных исследований модельного образца, имитирующего отслоение штукатурки от стены, построены зависимости изменения разницы температур между «дефектными» и «качественными» областями во времени (см. пример на рис. 34).

и

а яз,

зП,

т, V-

~ \

и

ДвФ 1

,1<п. >

». ц

а) б)

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

Тя«»«(иейя(К)

О 10 20 X 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 МлгЬег о11пв$1ерз (Ттй-рУООШ)

Получено, что погрешность определения характеристик дефектов не превышает 14%, что удовлетворяет практическим потребностям и согласуется с результатами теоретических и экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования обнаружения концентраторов напряжений сложных металлических и полимерных конструкций.

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

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

Рис. 35. Установка для про- Рис.36. Экспериментальные образцы: (а)-металлический ведения экспериментальных со сварным швом на всю его ширину, концентратор: пря-исследований. моугольный распил в металле шва; (б) - из стеклопластика

с искусственным дефектом, имитирующим трещину.

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

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

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

О 10 20 30 40

Нлгруш (*г/*еыы)

Рис. 38. Зависимость изменения температуры от величины нагрузки: (а) - металлический и (б) - стеклопластиковый образцы.

В результате проведенных экспериментов получено, что:

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

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

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

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

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

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

Рис. 39. Фотография и термограмма фурменных приборов.

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

27

Контроль макро и микро дефектов сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением:

Дефектное место

Рис. 40. Термограммы результата теплового б) _ _

контроля днища (а) и фланцевого соединения ^

(б) баллона под давлением.

Применение ТК позволяет обнаружить негерметичность фланцевых соединений, дефектов намотки и т.п. Увеличивается достоверность выявления дефектов до 96 % и безопасность обслуживающего персонала. ТК проводился с использованием тепловизора Р-65 фирмы Ш11.

Оценка качества и энергоэффективности строительных конструкций ограждающих конструкций зданий.

Функционал правдоподобия

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

В изотермической зоне ограждающей конструкции по глади стены (отсутствие мостиков тепла-холода) производится регистрация температур и тепловых потоков в течение 4-7 суток с дискретностью 10-30 мин. Решается обратная задача нестационарной теплопроводности по измерительным и проектным данным, расчитывают функционал правдоподобия и термическое сопротивление в этой зоне по разработанной технологии (гл.2), а затем в соответствии с термограммами фасадов с учетом обнаруженных температурных аномалий определяют интегральную величину приведенного сопротивления теплопередаче R„p. ТК проводился с использованием тепловизора Thermovision-550 фирмы AGEMA, Р-65 фирмы FLIR, термографом «ИРТИС-2000» и контактных приборов ИС-203, МГ4.03.

Технология используется при вводе зданий в эксплуатацию и заполнении «Энергетического паспорта здания». По ней проконтролировано более 1500 зданий. Погрешность определения R„p не более 15 %.

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

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

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

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

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

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

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

Обучение и сертификация специалистов по ТК.

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

ЭЦ реализуют не только обучение и сертификацию специалистов НК по современным программам с выдачей удостоверений по повышению квалификации соответствующего уровня, но и решение задачи оптимизации использования персонала НК на предприятиях при обслуживании и обеспечении безопасной эксплуатации сложных технических систем. Оптимизированы курсы подготовки по технологии и практике ТК в НУЦ «Качество» и НУЦ «Сварка и контроль» при МГТУ им.Баумана.

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

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

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

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

- метода обнаружения дефектов в процессе контроля,

- конструкции датчиков и процедур контактных измерений тепловых потоков,

- конструкции устройств и процедур измерений температуропроводности и удельных тепловых сопротивлений ограждающих конструкций,

- периода регистрации информации в процессе контроля,

- параметров тепловизионной аппаратуры,

- режимов проведения контроля,

- технологий дефектометрии изделий и конструкций на базе численных методов расчета задач нестационарной теплопроводности с оценкой остаточного ресурса диагностируемого объекта,

- подготовки и функционирования экспертов - дефектоскопистов.

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

- модель тепловой дефектометрии многослойных объектов на основе:

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

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

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

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

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

- измерений тепловых потоков и температур поверхностей;

- определения периода регистрации информации в процессе контроля;

- параметров тепловизионной аппаратуры;

- заключений экспертов, осуществляющих ТК и анализ его результатов;

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

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

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

- параметров дефектов контролируемого объекта, которые могут быть выявлены;

- состава и технических характеристик примененных средств контроля;

- основных расчетных моделей обработки результатов;

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

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

- бальной оценки методических документов.

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

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

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

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

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

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

- определены зависимости величины погрешности результатов метода тепловой дефектометрии от характеристик объектов. Получено, что величина погрешности входных данных до 11% приводит к погрешности результатов тепловой дефектометрии не более 14%,

- определены зависимости погрешности результатов контроля и диагностики от квалификации операторов -дефектоскопистов, качества соблюдения ими методик контроля и т.п.

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

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

- ТК электрооборудования на примере многожильных электрических кабелей, в т.ч. скрытых в ограждающих конструкциях и плоских нагревательных элементов;

- ТК ограждающих конструкций зданий и сооружений;

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

9. Оптимизирована подготовка специалистов в области ТК:

- разработан курс преподавания технологии, теории и практических занятий теплового контроля,

- оценка качества специалистов теплового контроля на основе теории оптимального управления и математической статистики,

- организованы центры обучения и подготовки специалистов теплового контроля на базе Государственного технологического университета Московский институт стали и сплавов и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург).

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

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

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

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

ПОЛОЖНЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ОСНОВНЫХ РАБОТАХ ЗА ТЕКУЩИЕ 10 ЛЕТ Книги и монографии

1. Будадин О.Н., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. Тепловой контроль. М.: ИД «Спектр», 2011. 171 с.

2. Салихов З.Г., Будадин О.Н., Ишметьев E.H., Щетинин А.П., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. Инженерные основы теплового контроля. Опыт промышленного применения. - М.: ИД МИСиС, 2008,-476 е., ил.

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

4. Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. Тепловой неразрушающий контроль изделий. - М.: Наука, 2002,476с., ил.

Статьи в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК

5. Абрамова Е.В. Оптимизация диагностических систем теплового контроля // Контроль и диагностика, 2011, №5 (в печати).

6. Абрамова Е.В. Тепловой контроль в системе обеспечения безопасности и энергоэффективности различных объектов. Опыт сертификации персонала // Контроль и диагностика, 2011, №4, с. 69-72.

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

8. Абрамова Е.В.Тепловой неразрушающий контроль зданий и сооружений // Промышленное и гражданское строительство, 2009, № 2, с.53-55

9. Абрамова Е.В., Будадин О.Н., Лебедев О.В. Применение нейронных сетей в тепловом неразрушающем контроле // Вопросы оборонной техники. Серия 15. Композиционные неметаллические материалы в машиностроении, 2010, № 1, с. 60-67.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Публикации в других изданиях

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

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

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

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

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

Патенты на изобретение

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

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

26. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Юмштык Н.Г., Батов Г.П. Способ теплового нераз-рушающего контроля теплотехнических характеристик материалов и конструкций // Патент № 2383008, опубл.27,02.2010г., бюл. № 6, заявка № 2008150351/28 от 19.12.2008г.

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

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

29. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Т.Е., Сучков В.И. Способ теплового неразрушаюшего контроля многослойных объектов // Патент на изобретение № 2316760 от 22.08.2005г. Опубл. 10.02.2008г., заявка № 2005126461/28 (029713) от 22.08.2005 г.

30. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Сучков В.И., Троицкий-Марков Р.Т., Ким-Серебряков Д.В. Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования. Патент 2287809, Решение от 24 мая 2006г. о выдачи патента на изобретения по заявке № 2005121090/28 (023793) от 06.07.2005г.

31. Будадин О Н., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В., Сучков В.И. Способ неразрушаюшего контроля поверхности туннеля // Патент на изобр. № 2263903. Опубл 10.11.2005 г., бюлл. № 31, заявка № 2002135400/28 (037818) от 30.12.2002 г.

Труды конференций

32. Abramova E.V. Scientific Bases for Diagnostic Systems of Heat Control: report// 10th European Conference on Non-Destructive Testing: reports. Report № 1.5.22. M.: Publishing house Spektr, 2010. [CD],

33. Будадин O.H., Филипенко A.A., Слитков М.Н., Абрамова E.B. Тепловой неразру-шающий контроль качества сетчатых структур из ПКМ //18 Международная конференция «Современные методы и средства неразрушаюшего контроля и тхнической диагностики», 48 октября 2010 г. Ялта.

34. Будадин О.Н., Салихов З.Г., Абрамова Е.В. Методические принципы оптимизации функционирования операторов неразрушающего контроля на основе методов статистического анализа и оптимального управления //17 Международная конференция «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики», Украинский информационный цент «Наука. Техника. Технология», г. Ялта, 5-9 октября, 2009г.,

35. Абрамова Е.В., Будадин О.Н. Принципы построения диагностических систем теплового контроля // 18-я Всероссийская научно-технической конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика», Нижний Новгород, 29 сентября 2008г. - 03 октября 2008 г.

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

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

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

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

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

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

42. Lebedev O.V., Budadin , O.N., Abramova , E.V., Troitsky-Markov Т.Е. Creation of me-tod of sorts defining and defects characteristics at termal nondestructive testing (TNT) // QIRT-2002, 25-27 September 2002.

Подписано в печать: 27.01.11 Тираж: 100 экз. Заказ № 3787 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, ул. Фридриха Энгельса, д. 3/5, стр. 2 (495)661-60-89; www.reglet.ru

Введение.

Глава 1 Диагностика объектов тепловым методом. Состояние вопроса и постановка проблемы.

Выводы. ^

Глава 2 Теоретические исследования процессов построения оптимальных комплексных диагностических систем ТК.

2.1 Моделирование процесса обнаружения внутренних дефектов многослойных объектов по анализу температурных полей.

2.2 Математическая постановка задачи ТК ограждающих конструкций зданий и сооружений, реализованная с помощью нейронной сети.

2.3 Моделирование процесса тепло- и влагопереноса во время фазовых переходов жидкость - твердое тело в многослойных объектах.

2.4 Теоретические исследования возможности ТК реальных объектов.

2.4.1 Определение теплотехнических характеристик материалов и дефектов многослойной низкотеплопроводной строительной конструкции.

2.4.2 Определение положения плоскости промерзания трехслойной строительной конструкции.

2.4.3 Определение дефектов тонких покрытий строительных конструкций.

2.4.4 ТК силовых многожильных электрических кабелей.

2.4.5 ТК фурменных зон пирометаллургических агрегатов.

2.4.6 Тепловой контроль качества многослойных сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением.

2.4.7 ТК концентраторов напряжений в металлических и полимерных конструкциях, работающих в условиях циклических механических нагрузок.

2.4.8 Оценка остаточного ресурса сложных технических объектов на примере изделий из полимерных композиционных материалов.

2.4.9 Оценка и оптимизация функционирования операторов не-разрушающего контроля на основе методов оптимального управления и математической статистики.

Выводы.

Глава 3 Разработка методических принципов оптимизации диагностических систем теплового контроля.

3.1 Требования к параметрам оптимизации диагностических систем ТК.

3:2 Анализ контролируемого объекта, оценка характеристик реальных дефектов.

3.3 Оптимизация основных параметров аппаратуры и режимов теплового контроля.

3.3.1 Основные закономерности ТК.

3.3.2 Метод оптимизации основных режимов проведения ТК.

3.3.3 Методические аспекты выбора аппаратуры для проведения ТК.

3.3.4 Метод оптимизации основных параметров диагностических систем ТК.

Выводы.•.

4. Результаты экспериментальных исследований основных принципов оптимизации диагностических систем теплового контроля.

4.1 Экспериментальные исследования характеристик реальных дефектов в сложных неоднородных материалах на примере сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением.

4.2 Экспериментальные исследования параметров шумов при проведении теплового контроля на примере сосудов высокого давления из ПКМ.

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

4.4 Экспериментальные исследования возможности определения положения плоскости промерзания м многослойной конструкции.

4.5 Активный тепловой контроль тонкостенных покрытий на примере строительных конструкций).

4.6 Экспериментальные исследования возможности оценки остаточного ресурса сложных технических объектов на примере нагревательных элементов из ПКМ.

4.7 Экспериментальные исследования обнаружения концентраторов напряжений сложных металлических и полимерных конструкций.

Выводы.

Глава 5. Результаты практического применения оптимальных диагностических систем ТК.

5.1 Метод диагностики эксплуатационного состояния фурменной зоны пирометаллургического агрегата.

5.2 Контроль макро и микро дефектов сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением.

5.3 Оценка качества и определение энергоэффективности строительных конструкций.

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

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

5.6 Обучение и сертификация специалистов по ТК.

Выводы.187 й

Одной из важнейших народнохозяйственных задач является повышение надежности и эффективности эксплуатации объектов различных отраслей промышленности в течение всего необходимого срока службы. Она решается только при комплексной диагностике объектов, несущих в себе потенциальную возможность создания аварийной ситуации с финансовыми и даже человеческими потерями. К проблеме технической надежности вплотную примыкают задачи обеспечения энергетической и экологической безопасности [1].

В настоящее время в нашей стране сложилась чрезвычайно опасная ситуация, вызванная тем, что значительная часть основных фондов в стране превысила допустимый ресурс эксплуатации. Данное обстоятельство подтверждает все возрастающее количество аварий и техногенных катастроф, ухудшение экологической ситуации, снижение производительности, эффективности, высокая энергоемкость оборудования и нерациональное использование энергетических ресурсов.

В электроэнергетике износ основных фондов самый высокий и приближается к 60 %, поэтому своевременная диагностика оборудования — жизненно необходимый фактор:

При этом, нарушение правил эксплуатации электрооборудования в 2009 г. стало причиной каждого пятого пожара (19,4%), а ущерб от них составил 33,3% от общего материального ущерба по стране. Наиболее пожароопасными элементами электроустановок зданий являются электропроводки, на долю которых приходится примерно 40% всех пожаров и возгораний, связанных с электрооборудованием и электроустройствами, что говорит об актуальности их своевременной диагностики [2].

Аварии или разрушения металлоконструкций связаны с множеством факторов, но всегда обусловлены образованием дефектов в элементах конструкции и критическими величинами местных напряжений или деформаций, определяющих предельное состояние. В полной мере это относится, в том числе б и к сварным металлоконструкциям мостовых кранов, которые составляют более 38% всех грузоподъемных механизмов на территории Российской федерации. Проведение своевременного мониторинга снижает степень риска наступления нештатных и аварийных ситуаций.

Усложнение технических систем требует применения новых современных материалов. Использование полимерных композиционных материалов (ПКМ) позволяет решать вопросы оптимизации параметров объектов за счет снижения веса и улучшения прочностных характеристик, например, сосудов высокого давления. В то же время они требуют применения безопасных и эффективных методов неразрушающего контроля (НК).

Одна из важнейших стратегических задач страны, поставленная президентом — сокращение энергоемкости отечественной экономики на 40% к 2020 году. Для ее реализации необходимо создание совершенной системы управления энергосбережением. Экономический эффект (в текущих ценах) составит в 2010-2020 гг. - 9691 млрд. руб [3].

Это подтверждается законодательными актами, в т.ч. положениями «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» [4], Федеральным законом Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ».

Принятие закона регламентирует проведение мероприятий по определению параметров энергоэффективности энергопотребляющих объектов: производственного оборудования, промышленных сооружений, оборудования электроэнергетики, жилищного сектора и т.п.

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

Несмотря на перспективность и наличие современного парка программно-аппаратных средств, разнообразного как по техническим характеристикам, так и по стоимости, применение ТК сдерживается по причинам:

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

- отсутствует комплексный подход к ^ внедрению, ТК в различных отраслях народного хозяйства;

- практически отсутствуют надежные, аттестованные технологии ТК для большинства объектов;

- проводит контроль персонал, не прошедший,специального обучения и. сертификации.

Таким образом, назрела необходимость разработки* комплексного подхода* к созданию и оптимизации диагностических систем ТК в соответствии с задачами для решения которых они1 применяются:.

Целью настоящей работы является:

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

Для достижения цели в работе решаются следующие задачи:

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

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

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

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

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

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

Теоретическая значимость полученных результатов:

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

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

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

2. Предложен метод оптимизации выбора экспертов ТК.

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

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

- электрических кабелей;

- фурменных зон пирометаллургических агрегатов;

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

- концентраторов напряжений в металлических и полимерных конструкциях.

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

- метод безэталонного обнаружения и идентификации дефектов;

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

- метод корректного измерения плотности теплового потока;

- метод определения сопротивления теплопередаче с использованием эталонного слоя;

- метод измерения эффективной температуропроводности;

- метод регистрации и обработки теплового изображения движущихся объектов;

- метод оптимизации аттестации методик ТК;

- метод оценки остаточного ресурса контролируемого объекта.

Практическая значимость работы.

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

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

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

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

- процедуры оценки эффективности функционирования экспертов НК,

- протокол балльной оценки методических документов по НК при их аттестации.

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

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

6. Оптимизирована подготовка специалистов ТК:

- разработан курс преподавания технологии, теории и практических занятий ТК в центрах по подготовке и сертификации персонала НУЦ '«Качество» и НУЦ «Сварка и контроль» при МГТУ им. Баумана,

- предложена оценка качества специалистов теплового контроля на основе теории оптимального управления и математической статистики,

- организованы центры подготовки специалистов ТК на базе Государственного технологического университета Московский институт стали и сплавов и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург);

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

Научная новизна работы:

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

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

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

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

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

4. Получены основные закономерности: процессов; теплопередачи для5 оптимизации диагностических систем ТК зданий и; сооружений, изделий из полимерных материалов и. металлоконструкций; определена погрешность результатов.

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

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

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

Основные положения диссертационной« работы докладывались ш получили положительную оценку на более, чем 30-ти Международных и Российских конференциях, выставках и семинарах в последние годы: 10th European:

Conference on Nondestructive Testing (г. Москава, 2010 г.), 4-7 Международных конференциях «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (г. Москва, 2005-2008 г.г.), 16-18 Всероссийских научно-технических конференциях с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (С.-Петербург, 2002, Екатеринбург, 2005 г., Нижний Новгород, 2008 г.), 14, 15, 17, 18 Международных конференциях «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (Ялта, 2006, 2007, 2009, 2010 г.г.), 3-rd Workshop «NDT in progress», International Meeting of NDT Experts (Prague, 2005 г.); 6 специализированной конференции «Изделия и технологии двойного назначения. Конверсия ОПК» (Москва, 2005г.); Всероссийской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика при производстве и эксплуатации авиационной и космической техники» (С.-Петербург, 2005г.); 16th World Conference on Nondestructive Testing (Montreal, Canada, 2004).

Выводы.

1. Применение ТК позволяет увеличить надежность эксплуатации пиро-металлургических агрегатов, повышает производительность за счет сокращения их остановки вследствие некачественного ремонта (футеровки и т.д.) и раннего обнаружения дефектов на стадии разогрева, увеличивает достоверность результатов контроля (до 99%), существенно снижает расход энергоносителей (до 20 %) и повышает безопасность обслуживающего персонала.

2. ТК макро и микро дефектов сосудов из ПКМ, работающих под внутренним давлением позволяет обнаружить негерметичность фланцевых соединений, дефектов намотки, провести оценку стабильности конструкции и материала изделия в процессе неразрушающих и разрушающих испытаний с определением координат дефектов, что дает возможность их оперативного ремонта.

Увеличивается достоверность выявления дефектов до 96 % и обеспечивается безопасность обслуживающего персонала.

3. Для оценки качества и энергоэффективности строительных конструкций применят комплексный ТК: тепловизионный для выявления дефектов и получения «теплового портрета» всех фасадов здания, контактный - для получения измерительных данных по температурам, тепловым потокам, теплопроводности слоев конструкции. В зависимости от условий контроля (стационарных или нестационарных) применяют различные способы обработки этих измерительных данных, обеспечивающих нормированную погрешность результатов.

Технология используется при вводе зданий в эксплуатацию, энергоаудите и заполнении «Энергетического паспорта здания». По ней проконтролировано более 1500 зданий. Погрешность определения Япр не более 15 %.

4. ТК применяется при анализе технического состояния и безопасности эксплуатации электроустановок зданий, оборудования подстанций, объектов промышленности. Контроль электроустановок зданий социальной сферы г. Москвы (детских садов, школ) показал, что в 40-45 % из имеются дефектные элементы и узлы. Проведение контроля позволяет своевременно устранить дефекты, в т.ч. и аварийные с возможными человеческими жертвами.

5. Технология предварительного теплового контроля концентраторов напряжений в конструкциях, работающих в условиях периодических силовых нагрузок, используется для выявления зон температурных аномалий, вызванных этими концентраторами и последующего подробного контроля другими методами. При этом требуется температурное разрешение теплови-зинной аппаратуры не хуже 0,02 °С.

6. Комплексный подход к подготовке и сертификации специалистов в разных областях применения ТК, включая строительство и электроэнергетику, оценку технической компетентности испытательных лабораторий, а также разработку и аттестацию методических документов по технологии его проведения обеспечит оптимальные условия для решения важных задач безопасности эксплуатации и повышения энергоэффективности различных объектов.

Оптимизированы курсы подготовки по технологии и практике ТК в ООО «НУЦ «Качество» и ФГУ НУЦ «Сварка и контроль».

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

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

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

- метода обнаружения дефектов в процессе контроля,

- конструкции датчиков и процедур контактных измерений тепловых потоков,

- конструкции устройств и процедур измерений температуропроводности и удельных тепловых сопротивлений ограждающих конструкций,

- периода регистрации информации в процессе контроля,

- параметров тепловизионной аппаратуры,

- режимов проведения контроля,

- технологий дефектометрии изделий и конструкций на базе численных методов расчета задач нестационарной теплопроводности с оценкой остаточного ресурса диагностируемого объекта,

- подготовки и функционирования экспертов — дефектоскопистов.

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

- модель тепловой дефектометрии многослойных объектов на основе:

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

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

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

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

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

- измерений тепловых потоков и температур поверхностей;

- определения периода регистрации информации в процессе контроля;

- параметров тепловизионной аппаратуры;

- заключений экспертов, осуществляющих ТК и анализ его результатов;

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

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

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

- параметров дефектов контролируемого объекта, которые могут быть выявлены;

- состава и технических характеристик примененных средств контроля;

- основных расчетных моделей обработки результатов;

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

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

- бальной оценки методических документов.

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

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

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

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

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

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

- определены зависимости величины погрешности результатов метода тепловой дефектометрии от характеристик объектов. Получено, что величина погрешности входных данных до 11% приводит к погрешности результатов тепловой дефектометрии не более 14%,

- определены зависимости погрешности результатов контроля и диагностики от квалификации операторов —дефектоскопистов, качества соблюдения ими методик контроля и т.п.

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

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

- ТК электрооборудования на примере многожильных электрических кабелей, в т.ч. скрытых в ограждающих конструкциях и плоских нагревательных элементов;

- ТК ограждающих конструкций зданий и сооружений;

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

9. Оптимизирована подготовка специалистов в области ТК:

- разработан курс преподавания технологии, теории и практических занятий теплового контроля,

- оценка качества специалистов теплового контроля на основе теории оптимального управления и математической статистики,

- организованы центры обучения и подготовки специалистов теплового контроля на базе Государственного технологического университета Московский институт стали и сплавов и предприятия ООО «ТТМ» (г. С.-Петербург).

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

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

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

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

1. Безопасность России. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных, технических, энергетических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. М: МГФ "Знание", 1998. Т, 1 - 444 е., Т. 2. - 410 с.

2. Статистические данные ГУ МЧС России за 2006-2009 г.г.

3. Речь Президента РФ Д. Медведева на заседании Комиссии по модернизации и технологическому развитию экономики России. Москва, 18 июня 2010.

4. Распоряжение Правительства РФ от 28.08.03г. № 1234-Р. Энергетическая стратегия России на период 2020 года. М.: ГУ ИЭС Минэнерго России, 2001.-544 с.

5. Вавилов В.П., Климов А .Г. Тепловизоры и их применение. М.: Интел универсал, 2002.-88 с.

6. Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. Тепловой неразрушающий контроль изделий. М.: Наука, 2002.-472 с.

7. Неразрушающий контроль. Справочник. В 7 т. Под ред. В.В.Клюева. Т.5. Кн.1: Тепловой контроль. / В.П.Вавилов. Кн.2: Электрический контроль. /К.В.Подмастерьев, Ф.Р.Соснин, С.Ф.Корндорф и др.- М.: Машиностроение, 2004.- 679 с.

8. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. — М.: ИД Спектр, 2009.- 544 с.

9. Рапопорт Д.А., Будадин О.Н., Щипцов B.C., Воробьев К.К., Гомбалевский А.Г., Абрамова Е.В., Пахомов Е.А. Модульный тепловой дефектоскоп// Дефектоскопия. № 4. 1988. С. 36-40.

10. Вавилов В.П. Информативность тепловых полей в задачах активного контроля качества//Дефектоскопия. 1987. №3. С. 67-77.

11. Инфракрасная дефектоскопия: Приборы, средства автоматизации и систем управления. М., 1987. Вып. 7. С.7,10.

12. Malcaque X., Kraper J.C., Ciclo P., Poussait D. Infrared thermohrafic inspection by internai temperature perturbation techniques Non-Destruc. Test. Proc 12 th World Conf. Amsterdam. Apr. 23-28, 1989, Voc. 1 Amsterdam etc., 1989, c. 561-566.

13. Delpesh Pli., Krapez J.-C., Balageas D.L. Thermal defectometry using the temperature decay rate method // Proc."Quant.Infr.ThermographyQIPT-94" Eu-rotherm Seminar N 42, Sorrento, Italy, August 23-26, 1994. P. 220-225.

14. Будадин O.H., Троицкий-Марков Т.Е., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. Теп-ловизионная дефектометрия и диагностика технического состояния материалов и конструкций авиакосмической техники // Интеграл. 2005. № 3. С. 6-8.

15. В.П. Вавилов. Динамическая тепловая томография (обзор). Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006, № 3, том 72, с. 26-36.

16. Авраменко В.Г., Будадин О.Н., Лебедев О.В., Киржанов Д.В. Обработка тепловизионного изображения при использовании дефектометрии качества строительных сооружений// Контроль. Диагностика, 2007, № 5, с. 15-21.

17. Морозов Г.А. Развитие методов неразрушающего контроля в авиации // Контроль. Диагностика. 2002. № 7. С. 3-8.

18. Вавилов В.П. Тепловой контроль изделий авиакосмической техники // В мире неразрушающего контроля. 2003. № 2(20). С.4-10.

19. Cramer К., Winfree W., Hodges К. et al. Status of Thermal NDT of Space Shuttle Materials at NASA // Proc.SPIE "Thermosense XXVIII".2006. V.6205 .P.6205 IB 1 -9.

20. Grinzato E. , Vavilov V., Bison P.G. and Marinetti S. "Hidden corrosion detection in thick metallic components by transient IR thermography", Infrared Physics & Technology, 49, 2007, pp. 234-238.

21. Bolu G., Gachagan A., Pierce G., Harvey G. Reliable thermosonic inspection of aero engine turbine blades // Insight. Vol 52. 2010. N 9. P. 488-493.

22. Будадин O.H., Троицкий-Марков Т.Е., Салихов З.Г. Тепловой контроль технологических процессов и оборудования. Энергослужба предприятия. 2009. № 1(37). С.21-25.

23. Салихов З.Г., Бекаревич А.А. Разработка бесконтактного метода автоматического контроля температуры в АСУ процессами обжига материалов во вращающихся печах// Изв. ВУЗов «Цветная металлургия». М: № 6, 2002 г., с. 67-73.

24. Ахундов Ф.Г, Опыт применения теплового контроля в нефтепереработке // В мире неразрушающего контроля. 2009. № 4 (46).

25. Ф. Г. Ахундов, А. Б. Мамедова, Э. И. Мамедов. Опыт диагностики трубных змеевиков технологических печей малобюджетными приборами // В мире неразрушающего контроля. 2010. № 3 (49).

26. Салихов З.Г., Будадин О.Н., Ишметьев Е.Н., Щетинин А.П., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. Инженерные основы теплового контроля. Опыт промышленного применения. М.: ИД МИСиС, 2008,-476 с.

27. Vijayraghavan G.K., Majumder M.C., Ramachandran K.P. NDTE using flash thermography: numerical modelilling and analysis of delaminations in GRP pipes // Insight. Vol 52. 2010. N 9. P. 481-487.

28. Методика инфракрасной диагностики тепломеханического оборудования. ОРГРЭС. М.: 2000. - 83 с.

29. Сидельников С.С. Тепловизионная квалиметрия ограждающих конструкций зданий // В мире неразрушающего контроля. 2003. № 2(20). С.26-29.

30. Вавилов В.П. Диагностика строительных конструкций методом инфракрасной термографии // В мире неразрушающего контроля. 2000. № 2. С.8-11.

31. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Авраменко В.Г. Тепловой контроль дымовых труб // Сб. докл. 4-го Всероссийского с Межд. участием научно-практ. семинара, г. С.-Петербург, 16-18 декабря 2005 г., с. 112-113.

32. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и ВЛ. (РД. 153-34.0-20.363-99) ОРГРЭС.-М.: 1999.-171 с.

33. Завидей В.И., Головичер В.А., Вихров М.А. и др. Методы дистанционной оптической радиометрии при испытаниях ядерных объектов и экологическом мониторинге окружающей среды // Экологические системы и приборы. 2008. №11. С.49-55 с.

34. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Т.Е. Промышленный тепловой неразрушающий контроль и диагностика электрооборудования // Вопросы оборонной техники, серия 15, выпуск 1(138)-2(139), 2005, с.67-73

35. Бажанов С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств. Приложение к журналу «Энергетик», 2005.- 73 с.

36. Инфракрасные камеры для диагностического обслуживания FLIR. США // Проспект. Пергам. 2010. 36 с.

37. High Resolution Infrared Thermal Imager Н2640/ H2630. NEC Avio Ifrared Technologies Co., LTD. Япония. Проспект. 2 с.

38. Многофункциональная высокоточная тепловизионная камера Thermography R 300. NEC Avio Ifrared Technologies Co., LTD. Япония. Проспект. 2 с.

39. Новая серия тепловизоров NEC. ThermoGEAR G120/G100. NEC Avio Ifrared Technologies Co., LTD. Япония. Проспект. 2 с.

40. Портативный тепловизор Thermoshot серии F30. NEC Avio Ifrared Technologies Co., LTD. Япония. Проспект. 2 с.

41. Тепловизор серии М7500Е. MICRON Infrared Prod. USA. Проспект. 2 с.

42. Dual-Spectral Range Thermal Imagers with Ruilt-in-Visible Light Camera. MICRON Infrared Products. USA. Проспект. 4 с.

43. Профессиональная ИК-камера ThermoTP 8s. Uhan Gide Infrared. Китай. Проспект. 2 с.

44. Инфракрасная камера Mobir М8. Uhan Gide Infrared. Китай. Проспект. 2 с.

45. Тепловизор Eas IR-9. Uhan Gide Infrared. Китай. Проспект. 2 с.

46. InfraRed Thermal Imaging Systems. Иртис. Россия. Проспект. 4 с.

47. Федеральный закон РФ от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской федерации» // Ведомости Федерального собрания РФ. 2009.- 52 с.

48. ПТЭ ТЭ Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок. Госэнергонадзор Минэнерго России. -М.: ЗАО «Энергосервис», 2003.- 264с.

49. Жамбю М. Иерархический кластер-анализ и соответствия. -М.: Финансы и статистика, 1989.

50. Хартиган Дж. А. Задачи, связанные с функциями распределения в кластер-анализе.-В кн. Классификация и кластер.-М.: Мир, 1980. С.42.

51. Дюран Б., Оделл П. Кластерный анализ. М.: Статистика, 1977, 128 с.с

52. Пи Ионг Чи, Дж. Вен. Рейзин. Простой гистограммный метод для непараметрической классификации. В кн.: Классификация и кластер.- М.: Мир. С. 328-351.

53. Смоляк С.А., Титаренко Б.П. Устойчивые методы оценивания (Статистическая обработка неоднородных сосокупностей). -М.: Статистика. 1980. 208с.

54. Горелик A.JL, Скрипкин В.А. Методы распознавания. -М.: Высшая школа, 1984.

55. Будадин О.Н., Баранов C.B., Слитков М.Н. Тепловой контроль безопасной эксплуатации плоских нагревательных элементов в реальных условиях с оценкой остаточного ресурса // Безопасность труда в промышленности. 2007. № 9. С. 60-66.

56. Хренников А.Ю., Сидоренко М.Г. Выявление дефектов высоковольтного электрооборудования подстанций средствам инфракрасной техники // Контроль. Диагностика. № 6. 2007. С. 63-65.

57. РД 34.45-51.300-97 Объем и нормы испытаний электрооборудования. РАЩ «ЕЭС России», М.: ЭНАС, 1998.

58. Исаченко В.П., Осипов В.А., Сукомел A.C. Теплопередача.- М.: Энерго-издат, 1981.-416 с.

59. ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. — М.: Издательство стандартов. 1988.-24 с.

60. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.: Госстрой России, 2004.- 26 с.

61. ГОСТ 26629-85 Метод тепловизионного контроля качества. Теплоизоляция ограждающих конструкций. М.: Издательство стандартов. 1986. - 21 с.

62. Вавилов В.П., Александров А.Н. Инфракрасная термографическая диагностика в строительстве и энергетике. М.: -НТФ «Энерго-прогресс», «Энергетик», 2003. 82 с.

63. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. Изд. 4-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1973. 287 с.

64. Данилов О.Д., Бобряков A.B., Гаврилов А.И. и др. Особенности тепловизионного способа определения тепловых потерь ограждающими конструкциями зданий —Энергонадзор и энергосбережение сегодня. 2001.№2.С.52-57.

65. Методические рекомендации по комплексному теплотехническому обследованию наружных ограждающих конструкций с применением теплови-зионной техники: МДС 23-1.2007. М.: Изд-во ФГУП «НИЦ «Строительство», 2007. 12 с.

66. Гагарин В.Г., Козлов В.В., Крышов С.И., Пономарев О.И. Теплозащита наружных стен с облицовкой из кирпичной кладки // Электронный ресурс. www.abok.ru/for spec/ articles. 2010.

67. Игонин В.И., Карпов Д.Ф., Павлов М.В., Стратунов О.В. Некоторые особенности проведения комплексного тепловизионного обследования производственных установок и строительного объекта // Энергоаудит. 2011. №1 (17). С.24-29.

68. В.П. Вавилов, С.Маринетти, Д.А. Нестерук. Тепловизионная оценка сопротивления теплопередаче строительных конструкций в нестационарных условиях// Дефектоскопия. 2009.No7. С. 50-61.

69. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Родин М.А., Лебедев О.В. Тепловой нераз-рушающий контроль зданий и строительных сооружений // Дефектоскопия. 2003. № 5. С.77-94.

70. Thermal Nondestructive Testing of Buildings and Builded Constructions / O.N. Budadin, O.V. Lebedev, E.V. Abramova, M.A. Rodin // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2003. Vol. 39, iss. 5. Pp. 395-409.

71. Абрамова E.B., Будадин O.H. Комплексный тепловизионный контроль фактических теплотехнических показателей зданий // Строительные материалы. 2004. №7. С. 1-4.

72. Вавилов В.П. Информативность тепловых полей в задачах активного контроля качества // Дефектоскопия. 1987. №3. С. 67-77.

73. Бекешко H.A. Активный тепловой контроль строительных материалов // Дефектоскопия. 1987. № 2. С.85-88.

74. Лебедев О.В. Будадин О.Н. Абрамова Е.В. Разработка и исследование обратной задачи теплового неразрушающего контроля // 3-я Международная Конференция «Компьютерные методы и обратные задачи в неразрушающем контроле и диагностике». Москва. 2002.

75. Будадин О.Н., Кущ Д.В., Рапопорт Д.А. Обратная задача автоматизированного теплового контроля // Дефектоскопия. № 5. 1988. С. 64-68.

76. Будадин О.Н., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. и др. Автоматизированный тепловизионный комплекс оперативного мониторинга теплотехнических характеристик зданий и сооружений // В мире неразрушающего контроля. №2. 2001. С. 40-43.

77. Практическая реализация теплового неразрушающего контроля зданий и строительных сооружений/О.Н. Будадин, О.В. Лебедев, Е.В. Абрамова, В.Г.

78. Авраменко, Т.Е. Троицкий-Марков//Сб. докл. 4го Всеросс. с Междунар. Участ. научно-практ. семинара. СПб. 2004.-С.106-107.

79. Методика тепловизионной диагностики дымовых труб и дымоходов ФР. 1.32.2006.02659: атт. Госстандартом РФ. Св-во об атт. №11/442-2002 /Александров А.Н., Осоловский В.П., Вавилов В.П., Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Демин В.Г., Гилевич В.Г. М. 2002. 43 с.

80. Методика проведения сбора и съема информации для определения теплотехнических характеристик наружных ограждающих конструкций объекта ФР. 1.32.2006.02660: атт. Госстандартом РФ. Св-во об аттест. № 15/442-2003. М. 2003.-17 с.

81. МГСН 2.01-99 Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоснабжению.: Правительство Москвы, Москомархитектура, 2000.

82. Клименко С. В. и др. Искусственные нейронные сети в физике высоких энергий // ИФВЭ 96-75, Протвино, 1996.

83. Семенов Ю.А. Электронная пресса и нейронные сети // ИТЭФ 68-94. М. 1994.

84. Анапольский JI. Ю. и др. Решение линейного алгебраического уравнения с помощью нейронной сети Хопфилда // Изв. вузов. Приборостроение 1994. Т. 37(3-4), С. 51-56.

85. Баршдорф Д. Нейронные сети и нечеткая логика. Новые концепции для технической диагностики неисправностей // Приборы и системы управления 1996. Т. 2. С. 48-53.

86. Юдин А. А. Бифуркации стационарных решений в синергетической нейронной сети и управление распознаванием образов // Автоматика и телемеханика 1996. Т. 11, С. 139-147.

87. Aversa F. а. о. Identification of Cosmic Ray Electrons and Positrons by Neural Networks // Astroparticle Phys. 1996. V. 5(2), P. 111-117.

88. Odorico R. Neural 2.00 A Program for Neural Net and Statistical Pattern Recognition// Comput. Phys. Commun. 1996. V. 96(2-3), P. 314-330.

89. Hertz, J., Krogh, A., and Palmer, R. G., "Introduction to the theory of neural computation", Addison-Wesley Publishing Company, New York, 1991.

90. Skapura, D. M., "Building Neural Networks", ACM Press (Addison-Wesley Publishing Company), New York, 1996.

91. Prabhu D.R., Howell P.A., Syed H.I., Winfree W.P. Application of artificial neural networks to thermal detection of disbonds // Rev. Progress in Quant.NDE/ ed. D.O. Thompson, D.E. Chimenti. N.Y.: Plenum Press, 1992.V.11. P.1331-1338.

92. Prabhu D.R., Winfree W.P. Neural network based processing of thermal NDE data for corrosion detection // Rev. Progress in Quant.NDE/ ed. D.O. Thompson, D.E. Chimenti. N.Y.: Plenum Press, 1993.V.12. P.1260-1265.

93. Maldague X. et al. A study of defect depth using neural networks in pulsed phase thermography: modeling, noise, experiments // Rev. Generale de Termique. 1998. V. 37.NO.2.P.708-716.

94. Luikov A.V. Heat and Mass Transfer in Capillary Porous Bodies. Pergamon, Oxford. 1966.

95. Bransier J. Storage periodique par chaleur latente: aspects fondamentaux lies a la cinetique des transferts. Int. J. Heat Mass Transfer. V. 22.1979. P. 875-883.

96. Bardon J.P., Vrignaud E., Delaunay D. Etude experimentale de la fusion et de la solidification periodique d'une plaque de paraffine// Rev. Gen. Therm. 212-213. 1979. P. 501-510.

97. Hasan M., Mujumdar A.S., Weber M.E. Cyclic melting and freezing // Chem. Eng. Sei. 46.1991. P. 1573-1587.

98. Voller V.R., Felix P., Swaminathan C.R. Cyclic phase change with fluid flow // Int. J. Numer. Meth. Heat Transfer Fluid Flow 6.1996. P. 57-64.

99. Ghasemi B., Molki M. Cyclic melting and solidication of steel // Numer. Heat Transfer Part A 32.1997. P. 877-896.

100. Casano G., Piva S. Experimental and numerical investigation of the steady periodic solid-liquid phase-change heat transfer // Int. J. Numer. Meth. Heat Transfer Fluid Flow 45. 2002. P. 4181-4190.

101. Yao L.S., Prusa J. Melting and freezing //Adv. Heat Transfer 19.1989.P.1-95.

102. Пехович А. И., Жидких В.М. Расчеты теплового режима твердых тел.-Л.: Энергия. 1976. 352 с.

103. Furzeland R.M. Acomparative study of numerical methods for moving boundary problems // J. Inst. Math. Appl. 5. 1980. P. 411-429.

104. Будадин O.H., Вавилов В.П. Разработка технологии активного теплового контроля тонкостенных покрытий строительных конструкций// Контроль. Диагностика. 2007. № 5. С. 6-15.

105. Вавилов В.П., Гринцато Э., Бизон П., Маринетти С. Тепловой контроль воздушных расслоений под фресками // Дефектоскопия. 1994. № 7. С. 73-83.

106. Grinzato Е., Marinetti S., Vavilov V., Bison P.G. Nondestructive testing ofwooden painting by IR thermography // Proc 8 Europ.Con. NDT. Barcelona., 2002. P. 342-346.

107. Grinzato E., Bison P.G., Bressan C. et al. Active thermal testing of delamina-tions in frescoes' plaster // Proc. 4th Intern.Conf. on NDT of Works of Art. Berlin, Germany, 3-8 October, 1994. P. 1769-1776.

108. Grinzato E., Bison P.G., Bressan C., Mazzoldi A. NDE of frescoes by infrared thermographyand lateral heating // Proc.Eurotherm Seminar N 60, QIRT'98, Lodz,1998. P. 64-67.

109. Grinzato E., Bison P.G., Marinetti S., Vavilov V. Thermal NDT Enhanced by 3D Numerical Modeling Applied to Works of Art // Proc. 15th World Conf. on NDT, Rome (Italy), 15-21 Jet. 2000. 9 p.

110. Салихов З.Г., Будадин O.H. и др. Способ диагностики эксплуатационного состояния фурменной или опасной зоны пирометаллургического агрегата // Заявка на патент № 2007110727 от 23.03.2007 г.

111. Салихов З.Г., Щетинин А.П. и др. Моделирование массообмена в ванне расплава горизонтального конвертора// Изв. ВУЗОв «Цветная металлургия». 2000. № 1.С. 67-70.

112. Бажанов С.А. Инфракрасная диагностика электрооборудования распределительных устройств. Приложение к журналу «Энергетик», 2005. 73 с.

113. Власов А.Б. Тепловизионная диагностика объектов электро- и теплоэнергетики. (Диагностические модели): Учеб. пос.- Мурманск: Изд-во МГТУ, 2005. 266 с.

114. Брагин С.М. Электрический и тепловой расчет кабеля. — М., Госэнер-гоиздат, 1990 г. 325 с.

115. Основы кабельной техники. Учеб. пособие для Вузов. Под ред. В. А. Привезенцева. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: «Энергия», 1975. 472 с.

116. Разин А.Ф., Казаковцева Е.К., Захаревич Л.П., Осин О.В. Сравнительный анализ конструкций отечественных и зарубежных комбинированных баллонов давления//Вопросы оборонной техники. Сер. 15. Вып. 1(109) -2(110). 1994. С. 14-26.

117. Образцов И.Ф., Васильев В.В., Бунаков В.А. Оптимальное армирование оболочек вращения из композиционных материалов. М.: Машиностроение, 1977. 144 с.

118. Сэнджер М., Рейнхарт Т. Разработка конструкции бака, изготовленного намоткой. В кн.: Композиционные материалы в конструкции летательных аппаратов / Под ред. А.Л.Абибова. М.: Машиностроение, 1975. С. 142-151.

119. Миткевич А.Б., Протасов В.Д. Равновесные стеклопластиковые баллоны давления минимальной массы при негеодезической намотке. // Механика полимеров, 1975. №6. С.983 -987.

120. George S., Goravar S., Mishra et al. Stress monitoring and analysis using lock-in thermography // Insight. Vol 52. 2010. N 9. P. 470-474.

121. Абрамова Е.В. Тепловой контроль в системе обеспечения безопасности и энергоэффективности различных объектов. Опыт сертификации персонала // Контроль и диагностика, 2011, №4, с. 69-72.

122. Д. Ю. Лездин. Infrared Training Center приходит в Россию. // В мире НК. 2010. № 1 (47).

123. А. К. Гурвич. Сертификация специалистов в области НК в России: становление развитие - трансформация. // В мире НК. 2010. № 2 (48).

124. Будадин О.Н., Вавилов В.П., Абрамова Е.В. Тепловой контроль. М.: ИД «Спектр», 2011. 171 с.

125. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. М.: Мир, 1988. 396 с.

126. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики.- М.: Наука, 1977.

127. Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В., Сучков В.И. Способ неразрушающего контроля поверхности туннеля // Патент на изобр. № 2263903. Опубл 10.11.2005 г., бюлл. № 31, заявка № 2002135400/28 (037818) от 30.12.2002 г.

128. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий.- М.: Гос-■ строй, 2004.

129. Матвиенко Ю.Г. Модели и критерии механики разрушения.- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.

130. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Троицкий-Марков Т.Е., Сучков В.И. Способ теплового неразрушающего контроля многослойных объектов // Патент на изобретение № 2316760 от 22.08.2005г. Опубл. 10.02.2008г., заявка № 2005126461/28 (029713) от 22.08.2005 г.

131. Будадин О.Н., Слитков М.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В. и др.Способ теплового неразрушающего контроля // Патент на изобр.№ 2262686. Опубл. 20.10.2005г. Бюл. № 29, заявка № 2004112458/28 (013415) от 23.04.2004.

132. Будадин О.Н., Троицкий-Марков Т.Е., Абрамова Е.В., Сучков В.И. Способ теплового неразрушающего контроля многослойных объектов // Патент на изобр. № 2219534. Опубл. 20.12.2003 г., бюлл. № 35, заявка № 2002124295/28 от 12.09.2002 г.

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

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

135. Будадин О.Н., Абрамова Е.В., Сучков В.И. и др. Тепловой способ контроля остаточного ресурса электрооборудования // Патент 2287809. Решение от 24 мая 2006г. о выдачи патента на изобретения по заявке № 2005121090/28 (023793) от 06.07.2005г.