Konstrukciju monitorings un diagnostika

Transportā, enerģētikā, ieguves un pārstrādes rūpniecībā atbildīgām konstrukcijām ir nepieciešams to tehniskā stāvokļa monitorings. Periodiskā kontrole, kuru veic ar nesagraujošām pārbaudes metodēm, parasti prasa objekta darba apturēšanu vai pat pilnu tā izvadi no ekspluatācijas, kas samazina tā pielietojuma efektivitāti. Jāmin, ka lielākā daļa nesagraujošo pārbaudes metožu nedarbojas ievērojamu ārējo apstākļu ietekmes apstākļos. Bet, ja helikoptera rotora spārnus, vēja ģeneratora vai darbojošos cauruļvada spārnus ir iespējams pārbaudīt, kaut arī ar finansiāliem zaudējumiem, tad dažiem svarīgiem objektiem, piemēram, transporta būvēm, apturēšana ir apgrūtināta. Jūras platformu vai piekrastes būvju gadījumā izvairīties no apkārtējās vides ietekmes vispār nav iespējams.

Jauna pieeja monitoringam labi saskan ar frāzi no vecās komēdijas, kura laika gaitā kļuva par aforismu: „Kas mums traucē, tas mums palīdz!”. Spēcīgās ārējās slodzes, kas gaisa plūsmas veidā iedarbojas uz helikoptera rotora spārniem vai uz vēja ģeneratora spārniem, šķidruma vai gāzes plūsmas veidā darbojošos cauruļvadā, vai arī viļņu un jūras veidā uz jūras būvēm, traucē pielietot nesagraujošās pārbaudes metodes. Tomēr tieši šīs slodzes nodrošina perspektīvu konstrukciju monitoringa metožu pielietojumu, kontrolējot to dinamiskās īpašības. Šīs īpašības nosaka praktiski neierobežotu personīgo svārstību formu (modu) salikumu, kuras piemīt katrai konstrukcijai. Operāciju Modālās Analīzes (OMA) metodes ļauj noteikt šo svārstību parametrus (formu, frekvenci, slāpēšanu).

Dinamiskās īpašības tiek noteiktas ar konstrukcijas posmu masu un stingumu attiecību, līdz ar jebkuras tās stāvokļa izmaiņas maina norādīto attiecību, kas noved pie izmaiņām svārstību parametros. Helikoptera rotorakompozītmateriālu spārnam var sākties materiāla slāņošanās, kurai nebūs ārējo pazīmju, bet vēja ģeneratora spārniem – noguruma izmaiņas.

cauruļvads
Cauruļvadam par iemeslu dinamisko īpašību izmaiņām var kļūt noslīdenis, metinātās šuves vājināšanās vai arī plaisa, korozija, piesārņojums, lādiņa iestrēgšana u.t.t

Tādejādi, konstrukcijas svārstību parametru kontrole ļauj noteiktizmaiņas tās stāvoklī, neapturot tās darbību.

Sensoru līmeni līmeniveido pārsvarādinamisko deformāciju devēji, kuri ir integrēti lokanās lentās, kuras, savukārt, tiek uzlīmētas uz objekta virsmas atbilstoši tā modelim. Katrs devējs ietver sevī sensoru un elektroniku. Visi, pie vienas grupas piederoši devēji ir pieslēgti pie viena koncentratora.

cauruļvads
Cauruļvada makets
makete
Rotora spārna makets

Koncentratori, kuri veido perifērijas līmeni, izpilda sekojošas funkcijas:

  • Devēju analogo signālu normēšana un filtrācija,
  • To analogciparu pārveidošana,
  • Datu ievades un to sākotnējās apstrādes pārvaldība,
  • Datu pārraide uz sistēmas intelektuālo līmeni ar kabeļa starpniecību vai izmantojot bezvadu tehnoloģijas,
  • Autonomā energoapgāde (harvesting).
shēma

Intelektuālā sistēmas sastāvdaļa realizē datu saņemšanu un apstrādi ar OMA metožu palīdzību atbilstoši objekta modelim un defektu identifikācijas algoritmiem objekta Vibropassports ietvaros.

Vai jūs zināt ka ...

Pat vismazākā iekšēja plaisiņa spēj izaugt nopietnā defektā un kļūt par lielas traģedijas iemeslu.

Īss apraksts

Eksperimentālās funkcionējošo objektu vibrāciju monitoringa un diagnostikas sistēmas ir radītas un tiek izmantotas:

  • Konstrukciju dinamisko īpašību izpētei apstākļos, kas ir maksimāli pietuvināti apstākļiem dabā;
  • Pielietojamības pārbaudēm un novērtēšanai apstākļos, pietuvinātos dabā paredzamiem - priekš perspektīvām mērījumu, datu pārraides un aautonomās energoapgādes tehnoloģijām,
  • Perspektīvo tehnoloģiju virzīšanai tirgū, tai skaitā - veicot to darbspēju demonstrācijas;
  • Specialistu – atbildīgo par konstrukciju stāvokļa kontroli – apmācība.
Īss apraksts

Īstenota sadarbībā ar Aviācijas Pētniecības centru un darbojas starptautiskajā Rīgas lidostā. Funkcionē kā izmēģinājumu stends, kas sevī ietver:

  • Spēka rāmi,
  • Elektropiedziņu,
  • Helikoptera reduktoru,
  • Nesošā propellera ieliktni ar vadāmu sašķiebuma automātu,
  • Autonomās energoapgādes sistēmu,
  • Daudzkanālu funkcionējošā (rotējošā) rotora uzmērījumu sistēmu,
  • Bezvadu datu pārraides sistēmu.
monitorings
monitorings

Eksperimentālā sistēma demonstrē monitoringa iespējas lidojuma laikā ne tikai priekš rotora spārniem, bet arī priekš citām rotora daļām, ieskaitot propellera vārpstu, sašķiebuma automāta gultni, reduktora izejas vārpstas dzīto zobratu un tā gultņus.

Краткое описание

Šī sistēma ir funkcionējošā cauruļvada makets ar dabīgiem izmēriem ar kopējo garumu 80 m, kas sastāv no atsevišķām 6-metrīgām caurulēm ar diametru 88 mm, kas sasvstarpēji ir savienoti ar atloksavienojumiem vai metināšanu. Sūkņu stacija nodrošina šķidrumu plūsmu cauruļvadā ar spiedienu līdz 39 atmosfērām un ar ātrumu līdz 5 m/sekundē. Datu vākšanas sistēma ietver sevī 168 dinamisko deformāciju devējus un nodrošina virszemes (5 caurules) un apakšzemes (2 caurules) posmu deformāciju mērījumus. Cauruļvada konstrukcija ļauj radīt statiskās deformācijas un ieviest lokālos defektus, kā arī nodrošināt lādiņa palaišanu un tā iziešanu cauruļvada iekšpusē.

shēma
Cauruļvada shema
foto
Cauruļvada segments

Naturiekārtas caurules sieniņu stāvoklis tiek kontrolēts ar dinamisko īpašību variācijas parametru - MPV (Modal Parameters Variation) - palīdzību, kas tiek mērīts relatīvās deformācijas procentos. Veidojot testa ietekmi uz cauruļvadu, MPV novērtē formas un citu svārstību parametru izmaiņas salīdzinājumā ar tiem, kādi caurulei bija tās sākotnējā stāvoklī. Parametram pārkāpjot sākotnējā stāvokļa robežas, kas darbderīgam cauruļvadam nepārsniedz 0,2%, nozīmē izmaiņas tā stāvoklī, kas prasa defekta lokalizāciju un identifikāciju.

foto
testa defekts, kas simulē cauruļvada šuves metināšanas problēmas
caurļvada deformācija
Statiskā caurļvada deformācija

Testa radītā defekta rezultātā, kas balstu bojājumu dēļ stimulē cauruļvada statisko deformāciju, MPV parametrs pieauga līdz 0,72%. Testa defekts, kas simulēja koroziju vai metinātās šuves nesakusumu, izsauca MPV palielinājumu līdz 0,6%. Eksperimentālā sistēma nodrošina ne tikai monitoringa iespējas ar MP Vparametru palīdzību, bet arī defekta lokalizāciju, kura, savukārt, tiek nodrošināta ar citu parametru kopumu, kuri norāda zonu ar lielākām dinamisko īpašību izmaiņām.

šuves defekts
Pa kreisi - darbderīga cauruļvada grafiks, pa labi - bojātā cauruļvada grafiks
Īss apraksts

Automātiskā ēku un būvju monitoringa stacija ir radīta ar mērķi nodrošnāt objektu vibrāciju līmeņa monitoringu ilgtermiņā bez cilvēka līdzdalības. Automātiskā stacija nodrošina iestatītā vibrācijas parametra uzmērījumus trijos virzienos, pieļauto vērtību kontroli un signalizāciju par to pārkāpumu, automātisko izmērīto vērtību reģistrāciju. Signalizācija par maksimāli pieļaujāmo vērtību pārsniegšanu un uzkrāto datu pārraide tiek nodrošināta automātiski saskaņā ar iestatīto programmu ar vietējā sakaru operatora tīkla palīdzību. Vadības programma nodrošina iespēju uzglabāt un izsniegt monitoringa protokolus.

Būvju monitoringa automatiskā stacija
Būvju monitoringa automatiskā stacija