автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Разработка средств вихретоковой дефектоскопии коммуникаций тепловодоснабжения

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ВИХРЕТО КОММУНИКАЦИЙ ТЕП/10

Специальность 05.11.13. - Приборы и методы контроля

природной среды, веществ, материалов и изделий.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на ' соискание ученой степени кандидата технических наук

Мосолов Виктор Михайловия

Москва, 1995 г.

Работа выполнена в Московской государственной академии

приборостроения и информатики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Икатов Петр Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Денель Александр Кириллович Всероссийский институт авиационных материалов

кандидат технических наук, доцент Артемьев Юрий Георгиевич НТЦ "Гарант" при Научно-исследовательском институте машиностроения (НИМИИ)

Ведущая организация - Государственный проектно-конструкторский

и научно-исследовательский институт по автоматизации угольной промышленности.

Зашита состоится ____1995 г. е часов на заседанш

специализированного совета К 063.С93.03 б Московской академж приборостроения и информатики по адресу: 107076, г. Москва, Стромынка. 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан "Я " 1995г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., доцент

-о-)

1.А. Богданов;

- 3 -

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ«

1.1. Актуальность. бесперебойная работа подавляющего большинства предприятий и бытовых объектов не монет быть обеспечена без надеаного функционирования систем

тепловодоснабаения. Аварии, связанные, например, с разгерметизацией первого контура теплоснабжения, ведут к значительным материальным издерякам на ликвидации их последствий и отключении соответствующих бытовых или промышленных объектов от систем тепловодоснабаения, со всеми вытекавшими отспда последствиями. В настоящее время для контроля технического состояния коммуникаций тепловодоснабкения применяется еаегодные гидроиспытания. Это позволяет обнаруяить только наличие протечек и оставляет невыявленными предсквозные дефекты. При этом наиболее узким местом являются теплообменные аппараты, так называемые, бойлеры и литые корпуса задвижек, насосов и т.п.. Для неразруиавщего контроля и диагностики теплообменников в атомной энергетике применяются

компьютеризированные установки многочастотного вихретокового контроля, а для контроля корпусных элементов - в основном средства ультразвуковой дефектоскопии.

Существующие вихретоковые установки из-за их высокой стоимости, сложности транспортировки и монтаяа, необходимости высококвалифицированного персонала, не могут быть использованы для контроля теплообменников в бойлерных, имеющихся в каадом яилом доме.

Средства ультразвуковой дефектоскопии весьма чувствительны к структурным аумам. Они требуют разработки специальных методик и подгонки акустических первичных преобразователей при контроле слоянопрофильных объектов. Литые чугунные корпуса задвияек, насосов и других элементов коммуникаций с этой точки зрения обладавт низкой контролепригодностью ультразвуковым методом и практически в процессе эксплуатации не контролируются.

Таким образом, задача разработки сравнительно недорогих, мобильных и простых в эксплуатации средств дефектоскопии наиболее напряяенных элементов коммуникаций тепловодоснабаения - весьма актуальна. ...

1.2. Цель настоящей,диссертационной работы состоит в разработке мобильных и достаточно простых средств дефектоскопии коммуникаций тепловодоснабаения.

Исходя из поставленной цели, основные задачи диссертации мояно сформулировать следующим образом.

1. Разработать вихретоковые преобразователи и схемы контроля с повышенной селективной чувствительностью к дефектам спловности и

глубиной контроля.

2. Провести теоретическое и экспериментальное исследование разработанных преобразователей и схем контроля и их оптимизацию.

3. Разработать средства вихретоковой дефектоскопии теплообменников и других высоконагругенных элементов коммуникаций теп^оводоснабаения.

4. Провести опытную апробацию разработанных средств дефектоскопии.

1.4. Научная новизна.

- разработаны новые вихре токовые преобразователи с кесгко связанными чувствительным элементом и источником возбуадающего электромагнитного поля, применительно к задачам контроля трубопроводов со стороны их внутренней поверхности;

- разработаны новые схемы контроля и вихретоковые преобразователи с рассредоточенными чувствительным элементом и источником возбуждавшего электромагнитного поля, применительно к задачам контроля корпусного оборудования систем тепловодоснабяения; •

- получены прибликенные аналитические выражения, описывавде формирование вчходного напряжения предложенных вихретоковых преобразователей при их взаимодействии с дефектами сплошности и под влиянием наиболее сильно влияющего мешавшего фактора - перекоса оси преобразователя;

в результате теоретических и экспериментальных исследований определены оптимальные параметры двух- и четырех-катуиечных чувствительных элементов, режимов контроля и наиболее информативные параметры регистрируемых сигналов.

1.5. Практическая ценность закличаетса в создании простых в эксплуатации, мобильных и сравнительно недорогих средств вихретоковой дефектоскопии трубок теплообменников и дефектоскопии корпусных элементов и трубопроводов коммуникаций тепловодоснабаения.

1.6. Реализация и внедрение результатов исследований. Полученные результаты использованы при разработке;

1. Вихретокового дефектоскопа "Прогноз ВД - 95" для дефектоскопии теплообменных трубок бойлеров.

2. Вихретокового дефектоскопа "Сканотест ВД - 95" для дефектоскопии корпусных элементов и трубопроводов коммуникаций тепловодоснабяения.

Разработанные средства дефектоскопии и методики их применения внедрены и используются в слу»бах вилищно-коммунального хозяйства, что подтверкдается актами внедрения» приведенными в приловении.

1.?. Апробация работы. Основные полоаения диссертационной

- 5 -

работы докладывались и обсцадались на:

семинаре "Неразрушанщие методы, технологии и средства контроля и диагностики авиатехники" при Меадународном авиационно - космическом салоне, г. Жуковский , 1995 г., на на научно-технических семинарах ИНТЕХ, НГЙПЙ, на Международной конференции "Computer Method and

1 vers Problems in Nondestructive Testing and Diagnostics, Minsk, Belarus, 21-24 November 1995.

1.8. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ и подано 3 заявки для выдачи патента на изобретение.

1.9. Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на страницах машинописного текста. иллюстрируется рисунками и таблицами на 70 страницах и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 137 наименований и прилоаения на б листах.

1Л0. Основные положения, представляемые к защите:

1. Методика расчета выходных сигналов двухкатулечных и четырехкатуяечных чувствительных элементов при его взаимодействии с дефектами сплошности,

2. Методика расчета выходных сигналов двухкатушечных и четырехкатушечных чувствительных элементов при воздействии наиболее сильно влияющего мешающего фактора - перекоса оси чувствительного элемента.

3. Закономерности изменения, напряяений вносимых в чувствительные элементы предлоаенных вихретоковых преобразователей под влиянием дефектов сплошности и под влиянием мешающих факторов.

4. Принцип дефектоскопии внутренней полости труб с помощью многосегментных вихретоковых преобразователей с пониженной чувствительностью к влиянии вариации рабочего зазора в диапазоне до

2 мм.

5. Принцип дефектоскопии трубопроводов и корпусных элементов коммуникаций тепловодоснабаения с помощью рассредоточенных источника электромагнитного зозбуидавщего поля и четырехкатушечного чувствительного элемента.

2. СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель исследования и решаемые задачи, указаны наиболее ваяные научные результаты и приведены основные положения, представляемые к защите.

В первой главе проведен анализ комплекса ' мероприятий, применяемых при проведении планово предупредительных работ С ПНР) в коммуникациях тепловодоснабнения. Остановлено,что для

определения технического состояния трубок теплообменников еаегодно проводятся гидроиспытания, с целью определения мест разгерметизации. Такой метод не позволяет выявить предсквозные дефекты, которые станут причиной разгерметизации первого контура теплоснабнения до следующих (ППР). Другие элементы коммуникаций . теплоснабжения: задвивки, трубопроводы, накосы - контролируется в . процессе эксплуатации только путем визуального осмотра. Из анализа патентно - литературных источников сделан вывод, что наилучшим образом подобные объекты контролируются в атомной энергетике. Здесь для дефектоскопии трубок теплообменников применяются компьютеризированные установки многочастотного вихретокового контроля фирм "ХеЬес' (СНА), "51епепз" (Германия) и "1п1егсоп1го1" (Франция). Для дефектоскопии трубопроводов, корпусных элементов задвинек, насосов и т.п. при входном контроле применяются магнитные и ультразвуковые методы, а в процессе эксплуатации в основном ультразвуковые методы. Показано, что для оценки технического состояния теплообменных трубок бойлеров и корпусного оборудования коммуникаций тепловодоснабаения целесообразна разработка мобильных, простых в эксплуатации и сравнительно недорогих средств вихретоковой дефектоскопии.

Вторая глава посвящена разработке и теоретическому исследовании новых вихретоковых преобразователей.

Для дефектоскопии труб со стороны их внутренней полости предлонен вихретоковый преобразователь с нестко связанными источником электромагнитного поля и двухкатушечным чувствительным элементом. Источник выполнен в виде катушки с плоским ферромагнитным сердечником, а чувствительный элемент в виде влоаенных друг в друга дифференциально включенных катушек индуктивности, размещенных на магнитной нейтрали источника. Для дефектоскопии литых корпусных элементов предлокен вихретоковый с рассредоточенными источником возбуидающего электромагнитного поля и четырехкатуиечным чувствительным элементом. Для создания токов в контролируемом объекте рассмотрена схема контроля с непосредственным пропусканием тока через контролируемый участок с помоаьи системы контактов и схема контроля с бесконтактным возбуЕдением вихревого тока (рис. 1). В последнем случае в качестве источника используется петля из кабеля, подключенного к генератору через согласующий трансформатор, размеченный непосредственно у объекта контроля.

Оптимизация параметров чувствительного элемента и источника возбуядащего магнитного поля проводилась на основе приближенных математических моделей. Их основное назначение закличалось в оценке влияния оптимизируемых параметров на выходные характеристики. С

помоиьв приблиненных математических моделей оптимизировались отношение "сигнал/помеха" и абсолютная чувствительность для проектируемого вихретокового преобразователя.

Для решение других задач проектирования применялся метод автоматизированного эксперимента на базе персонального компьютера типа IBM PC с платой расширения "КОМВИС-12".

В соответствии с принятым подходом применялись модели двух типов. Модель первого типа - для установления взаимосвязи меяду регистрируемыми сигналами от дефектов сплошности и параметрами вихретокового преобразователя, модель второго типа - для определения степени влияния наиболее сильно влияющего мешавшего параметра - перекоса оси преобразователя относительно нормали к поверхности контролируемого объекта. Геометрия принятых моделей представлена на рис.2,3. При этом были сделаны следующие допущения: материал контролируемого объекта принимался однородным, дефект имел вид узкой щели постоянной глубины и неограниченной длины. Кроме того, для модели первого типа считалось, что возбунданщее магнитное поле изменяется по закону плоской волны, а витки чувствительного элемента имеют прямоугольнув форму. Поскольку перекос оси преобразователя оказывает влияние только в одной плоскости модель второго типа была выбрана двумерной.

При принятых допущениях, распределение напряженности магнитного поля над дефектом описывается известным аналитическим выраяением. Это позволяет вычислить выходное напряжение чувствительного элемента с заданным соотношением его размеров

Ут = 4.4уьПН1 SI HcptXo.Zo.Di ) - Н2 S2 HcptXo.Zo.D2 И. (1) где f - частота изменения возбуждающего магнитного поля, 01 и D2 -длины сторон внутренней и внешней катушек чувствительного элемента, соответственно, Хо и Zo - координаты центра чувствительного элемента. Нср - среднее значение нормальной составляющей напряженности в площади S1.S2 соответствующей катушки чувствительного элемента, И1.И2 - число витков в них

HcpCXo.Zo.D) = -Р Hon

(2)

г«е -Р = Pr + J'«: Рг - (MWTT + « + L

= г- ; п « Сh/2b) ; >

ти

&оз

Доп - комплексная амплитуда напряиенности намагничивающего магнитного поля.

Полученные расчетные формулы позволяат исследовать основные закономерности изменения вносимого под влиянием треиины непрянения в функции соотношения геометрических параметров 01. 02, 2о, Ь, а

такае обобщенного параметра связанного с частотой возбуждающего электромагнитного поля, магнитной проницаемостью и удельной электрической проводимостью (Г. Для анализа вихретокового преобразователя с четырехкатушечным чувствительным элементом достаточно взять разность напряяений , вычисляемых согласно, (2) при значениях Ъ-И и ¿0^2. !

Расчетная модель второго типа основана на методе зеркальных изобраяений, который, строго говоря, предназначен для решения зЗдач электростатики и магнитостатики. Однако опыт других исследователей показывает, что он применим и для прибливенного решения задач электродинамики. С помощью разработанной модели получено следующее аналитическое выравен^е, описыванщее изменение нормированного выходного напрявения Яп при перекосе оси преобразователя на угол оС

Цп = Н1 {(Ь/2+Хг| ЛпКЬ/г+Ха ]+(Ь/2-Хз< )Ьп[(У+Чг? 1 +

~ I ✓ / ' > * »

+2У5) [агс1г((1/2+Х5| )/Уз( ) + агс1е((,1/2-1$( >/Уэ# )3 --(1/2+Х'зг.)1пК1/2+Х'^ Д'У^ }+(L/2-Xsa )Ш(1/2+йг Дуг/ ] + +2Ч$г [агс1е((Ь/2+Х^ )/Ч'$о) + агс1д( а/2-Хз* )Л$'г>}) - / (3)

-Н2( (1/2+ХЗз )Ьп[ (Ь/2+ХБ3 Ь/г-Хэз )Ьп[ ()+¥гз 3 +

[агс1е((Ь/24Хэз)/УЗ5) + агс!д(СЬ/2-Хэ37 -а/г+хк, )Ьп[сь/г+х^ ыь/г-х^ииь/г+х^ АУ'З/ 1 +

+24$4 [агс18С(1/2+Хз4 ) + агс!дССЬ/2-Хз4 )/Уз4>33.

где Х'= Хо + Х*С05(2Г) - У*$т#). У = Уо + )+У*С05(У)

Полученное вырааение устанавливает влияние длины сердечника Ь. расстояния от сердечника до плоскости чувствительного элемента Н и размеров чувствительного элемента 01,02 на напряаение ип при перекосе оси вихретокового преобразователя на заданный угол.

Применительно к задачам контроля в системах тепловодоснабвения интерес представляит треиины глубиной от 0,3 ми. Следует полагать, что если будут обеспечены условия выявления трещин минимальной глубина, то выявление более грубых трещин не станет проблемой. По условиям контроля рабочий зазор меаду говерхностью контролируемого трубопровода и чувствительного элемента монет достигать до 2 мм. Следовательно, необходимо оптимизировать параметры чувствительного элемента для выявления трещин при нормированном рабочем зазоре го/Ь = 3...4.

Оптимизация вихретокового преобразователя для получения наилучших условий выявлений дефектов проводилась путем последовательного перебора Ог, 01 и Ъа при вычислениях От, с одной стороны, и параметров Н'=Н/02, го'=2о/02 и

01'=01/02 при вычислениях Ип, с другой стороны.

На рис. 4 приведено изменение отношения "сигнал/помеха" при

вариации Сг и 01. При этой под помехой понималось изменение напрянения при перекосе на 10 градусов, а под сигналом - максимум напряжения, вносимого под влиянием трещины глубиной 0,3 мм.

. Как видно из приведенных зависимостей, по мере увеличения 0г отношение "сигнал/помеха сначала возрастает, достигает максимума, а затем плавно уменьшается. При этом максимум смещается в сторону больших значений 0г по мере увеличения 01. Приблизительно зона экстремальных значений отношения "сигнал/помеха" имеет место при отношении Вг/01 ^ 0,2 ...0,25. Вместе с тем, следует отметить, что за зоной максимума, по мере роста как Пг, так и 01 отношение "сигнал/помеха" изменяется незначительно. Таким образом допустим выбор параметров Ог и 01, отличающихся на 20... Ж/, от оптимальных в большую сторону без существенного снижения селективных свойств вихретокового преобразователя.

Одно из основных преимуществ схемы контроля с рассредоточенными чувствительным элементом и источником возбуждающего поля состоит в в более равномерном распределении плотности тока по глубине контролируемого участка. В работе рассмотрено три варианта : пропускание тока непосредственно по трубе, создание тока с помощью соленоида, коаксиального с цилиндром, и с помощью проводника, размещенного на поверхности трубы.

Сопоставление распределений плотности тока при различных вариантах возбуждения позволило установить следующие закономерности.

При непосредственном пропускании тока по объекту в виде трубы достигается более равномерное распределение плотности тока по ее толщине, чем при возбуждении с помощью соленоида. При выполнении соотношения Т/Я << 1, характерного для реальных объектов контроля, отношение нормированных плотностей тока Зс и 3п, создаваемых с помощью соленоида и путем непосредственного пропускания тока, на глубине х от поверхности трубы толщиной Т имеет вид

_Зс/_Зп=[ЕХР( кх }-ЕХР(-кх-2кТ)]/[ЕХР( кх )+ЕХР(-кх-2кТ)1, (4)

где к = - коэффициент распространения волны в металле.

Модуль отношения 3с/3п > 1, что говорит о более равномерном распределении плотности тока при контактном токовводе. Однако достигаемый здесь выигрыи невелик. Более существенно то, что для создания тока той яе плотности при контактном токовводе требуется существенно меньшая мощность генератора.

, Ванную закономерность можно отметить,. рассматривая распределение плотности тока, возбуждаемого одиночным витком. Здесь по мере удаления от плоскости витка величина плотности тока ¡:с

поверхности цилиндра монотонно убывает. Вместе с тем, одновременно выравнивается -плотность тока в соответствующем поперечном сечении трубы. Следовательно, за счет смещения относительно плоскости витка с возбуждающим током можно добиться повышения относительной чувствительности к подповерхностным дефектам. Это связано, однако, с увеличением мощности, потребляемой от генератора. • Проведенные расчеты позволили установить, что при смещениях относительно плотности витка на величину более Т дальнейшего выигрыша, по выравнивании плотности тока не происходит. При этом отношение плотностей тока на внешней и внутренней поверхностях трубы приблиааетса к отношению, имеющему место для плоской волны Н типа.

Для подавления влияния кривизны поверхности, выступов, края и и т. п. ( эффект формы ) был использован четырехкатушечный чувствительный элемент. При проектировании дефектоскопических средств с данным типом чувствительного элемента возникает вопрос о рациональном выборе осевого смещения Z12 между плоскостями пар дифференциально включенных катушек. Для этого исследовалось отношение "сигнал/помеха" при различных значениях Z12.

Соответствующие вычисления проводились на основе формул (1),(2) Ut = U(2o) - U(Zo+Z12) (5)

Сигнал помехи создается за счет "эффекта формы", йскааения магнитного поля за счет этого эффекта имитировались магнитным полем пластины с протекающим по ней током, Анализ полученных зависимостей показал, что по мере увеличения рабочего зазора Zo оптимальная величина Z12 смещается в сторону больших значений. В частности для рабочего зазора Zo = 2 ...3 ми и близких к оптимальным значениях Di= 11 мм и D2= 14 мм рекомендуется выбирать Z12 - 6...8 мм.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям. Исследования проводились с помощью компьютерной вихретоковой системы "КОНВИС-12". Система1 является программно-аппаратным комплексом, состоящим из платы расширения к IBM -совместимому компьютеру и специализированного программного обеспечения. Система » мокет работать с вихретоковыми преобразователями различного типа, имитируя работу многофункционального вихретокового дефектоскопа и кисет следующие основные технические характеристики:

- частотный диапазон 110 Гц ... 420 кГц;

- число одновременно используемых частот до 10 :

- ток возбуядения до 100 мй;

- коэффициент усиления до 60 дБ;

- частота дискретизации сигнала 1 кГц;

- разрядность АЦП 10

- автокомпенсация есть

- частотная фильтрация есть

Система имеет два экрана: статический и динамический. На статическом экране изменения вносимого напряяения _ I) вихретокового преобразователя отобраваются в реииме "комплексной плоскости", а на динамическом - в реяиме временных разверток. Результаты измерений могут фиксироваться в автоматически создаваемом файле данных. Кроме отображения на комплексной плоскости и временных развертках, происходит оцифровка квадратурных составляющих Их и Uy и амплитуды U с точностью до четырех разрядов, а такае фазы U с точностью до 1 градуса. После пересчета, с учетом козффициета усиления, могут быть измерены абсолютные значения U, Ux и Уу с погрешностью не более I'/.. Таким образом за счет применения компьютерной системы моано оперативно и с высокой точностью получить зависимости изменения выходного сигнала вихретокового преобразователя при его взаимодействии с дефектами и под влиянием различных меиавщих факторов.

Исследование соответствующих зависимостей проводилось на образцах с,искуственными дефектами в виде фрезерованных рисок и сверлений, а такие на образцах с дефектами естественного происхондения. В результате проведенных исследований были определены частоты, оптимальные для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов и установлена возмояность амплитудно -фазовой отстройки от влияния перекосов двухкатушечного чувствительного элемента при выявлении подповерхностных дефектов. Кроме того, в результате изучения годографических трастовых характеристик, получаемых при перемещении вихретокового преобразователя вдоль теплообменной трубки с дефектом, была установлена возможность классификации дефектов на сквозные, дефекты со стороны внутренней и со стороны внешней поверхности.

Четвертая глава посвящена разработанным средствам вихретоковой дефектоскопии. В ней описаны вихретоковый дефектоскоп "Прогноз ВД - 95" для оценки технического состояния теплообменных трубок бойлеров и дефектоскоп "Сканотест 95 - ВД" для выявления дефектов в корпусных элементах коммуникаций тепловодоснабяения.

В дефектоскопе "Прогноз ВД-95" применен многосегментный блок первичного преобразователя. Он имеет внешнюю защитная оболочку в виде трубки диаметром 12,8 мм, длиной 65 мм и толщиной 0,4 мм, выполненную из нержавещей стали.Внутри оболочки размещены четыре вихретоковых преобразователя с угловым смещением 45 градусов. Кавдый из преобразователей имеет два двухкатушечных чувствительных элемента, располояенных диаметрально противоположно и симметрично относительно сердечника возбуадащей катуаки. Седечники имеют длину 11,5 ам, ширина 8 мм и толщину 3 мы. Возбуадавщая обмотка имеет 180 витков, намотанных проводом ПЭВ-0,2.

Пары чувствительных элементов, относящиеся к общей возбундашщей обмотке соединены последовательно согласно. Это позволяет дополнительно ослабить влияние радиальных смещений, неизбекных в процессе перемещения преобразователя. Отдельные вихретоковые преобразователи соединены с соседними по схеме, представленной на рис. 1. Такое включение позволяет дополнительно ослабить влияние вариации электромагнитных свойств металла трубки вдоль ее длины, поскольку осуществляется принцип самосравнения сигналов отдельных вихретоковых преобразователей. Этим, в частности, определяется выбор четного числа вихретоковых преобразователей в блоке многосегментного первичного преобразователя.

В дефектоскопе используется две рабочие частоты: 2 кГц и 8 кГц. На частоте 2 кГц, как следует из проведенных в 3-ей главе исследований, обеспечиваются наилучшие условия выявления дефектов, развивающихся с внешней стороны трубки, а на 8 кГц - дефектов с их внутренней стороны. Электронный блок дефектоскопа реализует работу в динамическом и статическом режимах, проводит амплитудно-фазовую обработку с выделением квадратурных составляющих и позволяет вывести информацию на комплексную плоскость при подключении осциллографа. Дефектоскоп позволяет выявлять дефекты, эквивалентные по вносимому искааению, искуственному дефекту в виде сверления глубиной 0,2 мм и диаметром 1 мм с внешней стороны поверхности теплообменной трубки из сплава МН1, имевшей толщину I мм и диаметр 15 мм. Проведенные испытания на натурных объектах показали, что дефектоскоп "Прогноз ВД-95" обеспечивает достоверность контроля на уровне порядка 96^.

Электронный блок дефектоскопа "Сканотест 95 - ВД" выполнялся по схеме, аналогичной использованному в дефектоскопе "Прогноз ВД-95" .

Их основные отличия связаны с необходимостью создания возбуждающего электромагнитного поля в существенно больших объемах и использования низкочастотного диапазона рабочих частот. Разработанный дефектоскоп характеризуется следующими

техническими характеристиками.

Число выбираемых частот .................................. 4

Диапазон рабочих частот ...................... ?0 Гц -560 Гц

Способ контроля .................. статический и динамический

Способ обработки сигнала................... амплитудно-фазовый

Параметры выявляемых искуственных дефектов:

- глубина наруяной риски с раскрытием 0,2 мм

и длиной 5 мм, в мм .................................. 0,5

- глубина наружного глухого сверления

диаметром 5 мм, в X Тст < 20 мм ......................... 20

Достоверность контроля с поаощья дефектоскспа "Сканотест ВД-95"

оценивалась путем дефектоскопии б/у корпусных элементов с поверхностными трещинами усталостного происхондения.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы.

В приложении приведены акты об использовании научных результатов диссертации и внедрения разработанных средств дефектоскопии] а так ае протокол испытаний дефектоскопа "Прогноз ВД - 95".

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Полученные выводы и результаты монно сформулировать следующим образом.

1. Для дефектоскопии теплообменных трубок со стороны их внутренней поверхности целесообразно использовать вихретоковые преобразователи в виде жестко связанных двухкатуиечных чувствительных элементов и источника возбуждающего электромагнитного поля в виде катуики с плоским стернневым сердечников. Для дефектоскопии корпусных элементов рекомендуется применять вихретоковые преобразователи с рассредоточенными четырехкатушечным чувствительным элементом и источником электромагнитного поля.

2. Для контроля корпусных элементов систем тепловодоснабнения целесообразно применение четырехкатушечных чувствительных элементов и создание тока в контролируемом объекте путем пропускания тока непосредственно по контролируемому участку или с помощью кабеля с током, охватывающего по периметру контролируемый объект.

3. близкие к оптимальным параметры разработанных вихретоковых преобразователей могут быть выбраны с помощью предлокенных приближенных математических моделей, описывающих воздействие трещин и перекосов оси преобразователя на его выходное напряяение.

4. Для двухкатушечных чувствительных элементов существует оптимальное соотношение радиусов катушек, зависящее от величины рабочего зазора и минимальных размеров дефекта, подлеаащего выявлению. При рабочем зазоре порядка 2...3 мм и минимальной глубине дефекта, подлежащего выявлению, 0,3 мм рекомендуется выбирать отношение радиусов порядка 0,7...0,8.

4. Чувствительность вихретокового преобразователя с яестко связанными чувствительным элементом и источником возбуадающего поля зависят от отношения длины I. используемого в источнике сердечника к расстоянию Н от его оси до поверхности рабочего торца чувствительного элемента. Рекомендуется выбирать отношение Ь/Н = 3 ... 4, так как дальнейшее увеличение Ь малоэффективно.

5. Для четырехкатуиечных чувствительных элементов существует оптимально соотношение диаметров 01 и Б2 катуяея и осезого сазср-

Z12 мйеду парами дифференциально включенных катушек. При рабочем зазоре порядка 2...3 мм и минимальной глубине дефекта, подлежащего выявлению, 0,3 мм рекомендуется выбирать следующие параметры чувствительного элемента DU 11 мм. D2= 14 мм. Z12 = 5...8 мм.

6. С помощью компьютерной установки "КОНВИС-12" для экспериментальных исследований установлена возможность подавления влияния мешающих факторов методами амплитудно-фазовой селекциии и классификации дефектов по классам с применением элементов „теории распознавания образ об. "

?. Разработаны вихретоковые дефектоскопы "Сканотест ВД-95" для дефектоскопии корпусных элементов и "Прогноз ВД-95" для выявления и классификации дефектов в теплообменник трубках бойлеров. Дефектоскоп "Прогноз ВД-95" успеино прошел испытания к используется при проведении планово предупредительных работ в системах коммуникации теплово-доснабвения г. Чуковского.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мосолов В.М.. Большаков С,ft.. Мизерицкий H.H. Современное состояние проблемы регенерации поверхностей теплообменник аппаратов// Пятые плехановские чтения. Рынок: проблемы становления и развития, ч. П.- М., 1 992 ,- С.84-35.

2. Мосолов В.М., Большаков С.Й.. Иизерицкий H.H. Математические модели динамики и структуры конденсаторных отложений/ / Пятые плехановские чтения. Рынок: проблемы становления и развития:

ч. П.- И.. 1992,- С.86-8?.

3. Мосолов 8.М., Кобзев В.В. Математические модели процесса накипеобразования на теплообменной поверхности конденсаторов холодильных машин// Менреспубл. конф.* Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования. - Тамбов. 1993.- С.242-243.

4. Мосолов В.М. Система математических моделей конденсаторных отлонений в холодильных машинах// Мекреспубл. конф: Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования.

Тамбов, 1993. - С. 244-245.

5. Мосолов В.М. Проектировании средств вихретоковой дефектоскопии с применение компьютерной системы автоматизированного эксперимента. - И.: ЮПИ, 1995.- 16 с.

6. Икатов П.Н., Шатерников В.Е., Мосолов В.М. Электромагнитный контроль тубопроводов//Тез. докл. мевд. конф.: Computer method and Invers Probiens in Nondestructive Testing and Diagnostics CM NDT 1995, Minsk, Belarus. 21-24 November 1995 ( в печати).

7. Заявка N 95116526 на выдачу патента от 27.09.95. Измерительный элемент к электромагнитному преобразователю для дефектоскопии / Икатов П.Н. и Мосолов 8.Й.

8. Заявка N 95116628 на выдачу патента от 27.09.95 . Способ электромагнитного контроля / Мосолов В.М.

9. Заявка N 95116681 на выдачу патента от 27.09.95 . Способ электромагнитного контроля/ ¡¡¡катов П.Н., Мосолов В.М, и Федосеев В.К.

Еис.2

«

4z у'

Pz{C,SL + 2H-$in¿j2H}

Pl^OjSL + iZH+ùSindl-sincLjZU-L • SincL}

Рис.3

Рис.4