Содержание к диссертации
Введение
Анализ технического состояния экскаваторного парка угольных разрезов кузбасса
Анализ состояния шагающих экскаваторов по ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»
Анализ простоев шагающих экскаваторов по ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»
Анализ систем технического обслуживания и ремонта горного оборудования
Анализ деградационных процессов разрушений элементов металлоконструкций экскаваторов — драглайнов и виды их предельных состояний
Анализ методов неразрушающего контроля, используемых для диагностирования технического состояния
Особенности проведения акустико-эмиссионного контроля элементов шагающих экскаваторов
Цель и задачи исследования 36
Предпосылки к проведению акустико-эмиссионного контроля процесса экскавации
Многоцикловая усталость, развитие усталостных трещин
Взаимосвязь сигналов акустической эмиссии с напряженно-деформированным состоянием
Определение характерных зон повышенной активности в металлоконструкциях экскаваторов-драглайнов
Выводы 57
Методический подход к проведению акустико-эмиссионного контроля и определение опасности выявленных дефектов
Подготовка к проведению испытаний и регистрация Q результатов контроля
Моделирование напряженно-деформированного состояния для определения усилий в элементах метал- 70
Разработка способов построения маски «бездефектно
Разработка классификации источников повышенной активности акустической эмиссии
Выводы
Обработка результатов контроля и оцен ка возможности дальнейшей эксплуатации
Порядок обработки результатов контроля
Виды выявляемых дефектов в элементах металлокон струкций
Оценка возможности дальнейшей эксплуатации ме таллоконструкций при наличии дефектов эксплуатации
Выводы
Заключение
Библиографический список
- Анализ простоев шагающих экскаваторов по ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»
- Взаимосвязь сигналов акустической эмиссии с напряженно-деформированным состоянием
- Разработка классификации источников повышенной активности акустической эмиссии
- Оценка возможности дальнейшей эксплуатации ме таллоконструкций при наличии дефектов эксплуатации
Введение к работе
Актуальность исследований
Анализ условий эксплуатации оборудования показывает, что количество и продолжительность аварийных ремонтов зависят от множества факторов: горно-геологических и климатических условий эксплуатации; износа оборудования; квалификации обслуживающего и ремонтного персонала; своевременности и качества проводимых плановых ремонтных работ и многого другого. Надо отметить, что доля и продолжительность аварийных простоев и ремонтов в последние годы существенно возросли: на сегодняшний день около 40-45% отказов экскаваторов-драглайнов приходится на электротехническое оборудование, при этом небольшая доля отказов элементов металлоконструкций (около 4-6%) требует на их устранение около трети всех затрат. В целом ряде случаев это вызвано множеством факторов обязательствами перед потребителями продукции карьеров и смежниками (в частности железнодорожниками), требованиями собственников предприятий по экономии затрат и т.д. Не редко ремонты проводятся наспех, без должной подготовки, приобретения необходимых комплектующих, при отсутствии специалистов необходимой квалификации. Проблема усложняется еще и тем, что в целом ряде климатических зон нашей страны проведение работ по диагностике металлоконструкций экскаваторов ограничено только летним временем года, когда стрела специально опускается для проведения диагностирования с применением методов неразрушающего контроля. Оборудование в этом случае полностью выводится из эксплуатации, при этом в зимний период времени такие работы производить нельзя.
Эксплуатация машинного оборудования неразрывно связана с контролем его технического состояния, которое характеризуется структурными параметрами, являющимися причиной изменения технического состояния, а определение совокупного влияния технических параметров позволяет характеризовать фактическое техническое состояние оборудования.
Для оценки фактического технического состояния элементов металлоконструкций экскаваторов необходимо использовать методы неразрушающего контроля, которые позволят не только своевременно выявлять эксплуатационные дефекты, но и следить за процессом их развития во взаимосвязи с напряженно-деформированным состоянием материала в летний и зимний период. Из большого разнообразия диагностических методов контроля технического состояния металлоконструкций шагающих экскаваторов, как показывает проведенный анализ, наиболее приемлемым является метод акустической эмиссии (АЭ-контроль).
Такой выбор обусловлен как способностью метода к выявлению развивающихся дефектов, так и возможностью преодоления его недостатков при работе в поле шумов на основе предложенного подхода к проведению контроля, фильтрации полученных данных и оценки степени опасности выявленных дефектов.
В данной работе решена задача по проведению мониторинга технического состояния на основе акустико-эмиссионного контроля элементов металлоконструкций экскаваторов-драглайнов, которая поставлена впервые и является весьма важной и актуальной, позволяющей ликвидировать аварийные отказы и, тем самым, увеличить эффективность использования объекта исследования.
Отсюда становится очевидной цель выполнения работы – обеспечение безаварийной эксплуатации основных несущих элементов металлоконструкций экскаваторов-драглайнов на основе оценки их технического состояния.
Идея диссертационной работы заключается в использовании метода акустико-эмиссионного контроля для обнаружения и оценки эксплуатационных дефектов металлоконструкций экскаваторов-драглайнов по характерным параметрам сигналов акустической эмиссии.
Задачи исследования:
установить связи напряженно-деформированного состояния (НДС) элементов металлоконструкций экскаваторов-драглайнов, определяющих их надежность, с характерными параметрами сигнала АЭ в условиях воздействия динамических нагрузок;
определить характерные зоны повышенной активности по совокупным признакам сигналов акустической эмиссии в элементах металлоконструкций экскаваторов-драглайнов при выполнении рабочего цикла экскавации и разработать классификацию выявленных зон;
разработать методику проведения контроля и оценки опасности выявленных дефектов;
разработать методические рекомендации по оценке возможности безаварийной эксплуатации металлоконструкций при наличии эксплуатационных дефектов по параметрам сигналов АЭ.
Методы исследования.
В работе использован комплекс методов исследования, включающий: статистический анализ отказов оборудования экскаваторного парка; математический анализ напряженно-деформированного состояния элементов металлоконструкций; лабораторные исследования на стендах, моделирующих характерные дефекты оборудования; экспериментальные исследования на реальных действующих механизмах; статистический анализ эксплуатационных дефектов и мест выявленных зон повышенной активности АЭ.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Изменение напряженно-деформированного состояния контролируемых элементов металлоконструкций приводит к изменению параметров сигнала акустической эмиссии, характеризующих наличие источников повышенной активности в материале, которые классифицируют по характерным признакам на зоны шумовых и электрических помех, зоны трения и биения, а также зоны трещинообразования.
-
Определяемые в материале металлоконструкций зоны повышенной активности АЭ, в зависимости от условий эксплуатации и параметров нагружения, можно разделить на три класса опасности: I класс – пассивный; II класс – активный или пассивный; III класс – критически активный.
-
Локализация выявляемых при проведении мониторинга технического состояния развивающихся дефектов в элементах металлоконструкций экскаваторов-драглайнов с совместным применением метода акустической эмиссии и тензометрии позволяет обеспечить безаварийную эксплуатацию контролируемого узла и оборудования в целом.
Обоснованность и достоверность результатов и выводов, сформулированных в работе, подтверждается:
постановкой задач по исследованию влияния напряженно-деформированного состояния элементов металлоконструкций и сигналов акустической эмиссии;
использованием измерительно-регистрирующей аппаратуры с погрешностью, не превышающей ± 1-2дБ по амплитуде сигнала акустической эмиссии и 8% по измерению напряженно-деформированного состояния;
сходимостью до 80% результатов исследования напряженно-деформированного состояния элементов металлоконструкций, полученных на основе математического моделирования, с экспериментальными данными;
положительными результатами апробации разработанной методики на разрезах ОАО УК «Кузбассразрезуголь».
Личный вклад автора заключается:
в обосновании влияния напряженно-деформированного состояния элементов металлоконструкций на параметры сигналов акустической эмиссии;
в определении набора наиболее характерных дефектов металлоконструкций одноковшовых экскаваторов-драглайнов, оказывающих влияние на надежность с точки зрения напряженно-деформированного состояния;
в разработке классификации характерных дефектов металлоконструкций одноковшовых экскаваторов-драглайнов, проявляющихся в АЭ-сигналах, пригодных для мониторинга технического состояния;
в создании методики проведения мониторинга технического состояния элементов металлоконструкций одноковшовых шагающих экскаваторов;
в создании системы нормирования параметров сигналов акустической эмиссии для определения степени опасности выявленных дефектов в контролируемом узле.
Научная новизна:
впервые установлено, что наиболее рациональным признаком, характеризующим зарождающиеся дефекты и позволяющим оценить степень опасности развивающихся дефектов несущих металлоконструкций, является сигнал акустической эмиссии;
впервые обосновано совместное сопоставление анализа параметров сигнала акустической эмиссии и напряженно-деформированного состояния узлов и элементов металлоконструкций одноковшовых шагающих экскаваторов;
впервые разработана классификация выявляемых дефектов, определяющих техническое состояние контролируемых узлов и элементов металлоконструкций экскаваторов-драглайнов, с использованием метода акустической эмиссии, по степени их опасности и влиянию на безаварийность.
Практическое значение работы. Полученные автором теоретические и практические результаты позволяют с высокой степенью вероятности выявить на ранней стадии и локализовывать эксплуатационные дефекты в элементах металлоконструкций без вывода оборудования из технологического процесса, а также оценивать возможность дальнейшей безопасной эксплуатации.
Апробация работы
Основные положения работы докладывались на VI, VII, VIII, IX, XI Международных научно-практических конференциях «Экспо-Сибирь» (Кемерово, 2004, 2005, 2006, 2007, 2009 гг.), 51-й студенческой научно-практической конференции КузГТУ (Кемерово, 2006), на научно-техническом совете НФ «КУЗБАСС-НИИОГР» (Кемерово, 2009, 2010 гг.), на заседаниях кафедры горных машин и комплексов ГУ КузГТУ (Кемерово, 2010), на научно-тематическом семинаре ГУ КузГТУ (Кемерово, 2010).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 работы опубликованы в изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией.
Объем и структура диссертационной работы
Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем составляет 152 страницы, включая 103 страницы основного текста, 62 рисунка и 6 таблиц, список использованной литературы из 80 наименования и приложений на 27 страницах.
Анализ простоев шагающих экскаваторов по ОАО «УК «Кузбассразрезуголь»
При этом доля и продолжительность аварийных простоев и ремонтов в последние годы существенно возросли. Анализ использования производственного персонала в угольной промышленности как у нас в стране, так и за рубежом указывает на тенденцию относительного снижения (за последние 15 лет - примерно на 40%) численности персонала, занятого непосредственно на добычных и вскрышных работах, при одновременном росте (примерно в 1,5 раза) числа занятых на обслуживании и ремонте горно-шахтного оборудования. Такое смещение акцента в использовании промышленного персонала предприятий отрасли вызвано, в первую очередь, неудовлетворительным состоянием организации ремонтного обслуживания машин и механизмов [5, 6].
Именно поэтому энергомеханическим управлением компании (в настоящее время Департаментом по ремонту горного оборудования и энергообеспечения) ОАО УК «Кузбассразрезуголь» и была сформулирована концепция последовательного перехода к ремонту по техническому состоянию карьерного оборудования. Неотъемлемым атрибутом такой системы эксплуатации и ремонта оборудования является диагностика фактического технического состояния, основанная на проведении регулярных целенаправленных инструментальных обследований (мониторинга) деталей, узлов и агрегатов карьерного оборудования [3, 7].
Одна из основных причин — это выход из стоя электротехнического оборудования. К ним можно отнести кабельную продукцию. Как видно из диаграмм (рис. 1.4) отказы этой группы занимают около 40% общего от их общего количества. При этом следует отметить, что за анализируемый период 2004-2007 год количество этого времени не уменьшается.
Ремонт канатов — это замена и восстановление подъемных и опрокидных канатов. Как видно из диаграммы (рис. 1.4) на конец 2007 года количество отказов по причине ремонта канатов значительно сократились с 20% (2005 год)-25%(2004 год) до 14%) общего количества.
Выход из строя электромеханического оборудования. Сюда можно отнести узлы и элементы редукторов, двигатели, генераторы, подшипники, валы, шестерни и т.д. Незначительные по общему объему простои являются одними из наиболее трудоемких по продолжительности ремонта (табл. 1.5). При этом, следует отметить динамику увеличения количества отказов по причине выхода из строя электромеханического оборудования с 10% в 2004 году до 20% в 2006 году (см. рис. 1.5). Основными дефектами динамического оборудования являются: дисбаланс ротора, расцентровка валопровода агрегата, дефекты подшипниковых узлов и т.д. [8].
Ремонты ковша занимают около 9-12% от общего числа отказов. Это простои с незначительными затратами по времени на единичный случай (см. табл. 1.5), однако многочисленные по количеству остановки в результате приводят к значительным потерям времени.
Прочие отказы это 8-10% от общего времени. Простои данной категории обусловлены в основном организационными моментами технологического процесса: отсутствие транспорта, электроэнергии, обслуживающего персонала, простои в связи с низкой температурой окружающего воздуха.
Ремонт элементов металлоконструкций. Несмотря на небольшое количество отказов (4-6%), данная категория является не менее важной, чем ремонт электромеханического оборудования, так как продолжительность устранения аварийной ситуации этой категории очень высока (см. табл. 1.5). Ремонт включает в себя, как правило, проведение ежегодного осмотра элементов [9, 10] и в случае необходимости устранение выявленных дефектов. Отсутствие нормативной базы, отсутствие квалифицированного персонала для проведения ремонтов в данной категории на сегодняшний день приводит к тому, что состояние элементов конструкции шагающих экскаваторов зачастую можно оценить как не отвечающие требованиям документации. А выход из строя или внезапное разрушение одного из элементов конструкции может привести к разрушению всего экскаватора.
Как видно из таблицы, наиболее трудоемкими являются работы по восстановлению динамического оборудования (подшипники, валы, шестерни) и восстановление элементов металлоконструкций.
Анализ систем технического обслуживания и ремонта горного оборудования Оценке и повышению технологичности горно-транспортного оборудования посвящены работы Богомолова И. Д., Волкова П. Н., Герике Б. Л., Ге-топанова В Н., Горбунова И. В., Голубева В. А., Ефимова В. К, Коха П. И., Квагинидзе В. О, Махно Д. Е., Морозова В. И., Нестерова В. И., Солода Г. И., Подэрни Р. Ю., Попандопуло К. В., Радкевича Я. М., Русихина В. И., Самарина А. М., Тропа А. Е., Когана Б.И., Шадрина А. И. и других исследователей.
С ростом сложности оборудования возрастают объемы работ по их ремонту, усложняется процесс обнаружения и устранения отказов, затрудняется контроль из-за многообразия дефектов, увеличивается вероятность появления отказов в связи с проведением ремонтов; требуется обслуживающий персонал более высокой квалификации.
В настоящее время ремонт техники регламентируется государственными стандартами по «Системе технического обслуживания и ремонта техники». Эти стандарты [10-15] не охватывают всех возникающих вопросов. В связи с этим, в каждой отрасли разрабатываются свои «Положения о техническом обслуживании и ремонте однотипного оборудования». В процессе эксплуатации горного оборудования, в том числе и шагающих экскаваторов, основной целью является сокращение высоких затрат времени, труда, средств на их техническое обслуживание и ремонт [16-18].
Для поддержания технического состояния горных машин на необходи мом уровне в горном производстве реализуются различные системы органи зации ремонта. Среди них наибольшее распространение получили системы послеосмотровых, периодических, стандартных и планово предупредительных ремонтов и их модификации [19-23].
Система послеосмотровых ремонтов основывается на осмотрах оборудования, проводимых регулярно в удобное для этого время. По результатам осмотров выявляются наиболее изношенные узлы, требующие первоочередной замены или восстановления, составляется дефектная ведомость, и проводятся плановые ремонты. Оборудование поддерживается в работоспособном состоянии за счет проведения текущих ремонтов различного объема и продолжительности.
Система периодических ремонтов основана на планировании и проведении осмотров и ремонтов оборудования в строго установленные сроки в зависимости от режима работы оборудования и сложности его конструкции. При этом заранее не планируется замена деталей и сборочных единиц. Их замена производится по мере необходимости, устанавливаемой при осмотрах и ремонтах.
Система стандартных ремонтов основана на обязательной замене определенной части деталей и сборочных единиц в строго установленные сроки. При этом планируют ремонты заранее с известным перечнем работ. В таком случае принудительно заменяются детали и сборочные единицы, не отработавшие свой ресурс. Как исключение, могут не заменяться детали, которые гарантируют нормальную работу оборудования до следующего ремонта
Взаимосвязь сигналов акустической эмиссии с напряженно-деформированным состоянием
Высокая эффективность замены системы планово-предупредительных ремонтов на обслуживание технологического оборудования по фактическому техническому состоянию базируется не только на сокращении сроков и затрат на техническое обслуживание, но и на исключении необоснованных ремонтов, что приводит, в конечном счете, к повышению надежности оборудования в целом. Определение же фактического технического состояния узлов и элементов металлоконструкций шагающих экскаваторов может базироваться только на результатах акустико-эмиссионного контроля, проводимого в рабочих условиях на различных эксплуатационных режимах с совместным использованием средств оценки напряженно-деформированного состояния.
Для оценки параметров нагружения наиболее приемлемым является метод тензометрирования, т.е. определение нагрузок, приложенных к контролируемому объекту, по величине его деформации. При проведении комплексных измерений «акустическая эмиссия-тензометрия» принималась во внимание закономерность — изменение уровня нагрузки должно влиять на изменение счета эмиссии, амплитуды и энергии импульсов. Этот критерий относится к выявлению именно развивающихся дефектов, для уже образовавшихся дефектов (а также для зон трения) определяется динамика изменения скорости счета в процессе выполнения технологического процесса (полный цикл, часть цикла или весь период контроля). Выявление наиболее нагруженных мест с помощью тензоизмерений позволит сократить объем затрат на контроль экскаватора в целом.
К основным несущим элементам металлоконструкций шагающих экскаваторов, подлежащих контролю методом АЭ, можно отнести: - стрела (балка верхнего пояса и элементы нижнего пояса)
Проведение акустико-эмиссионного контроля элементов металлоконструкций шагающих экскаваторов предполагает сбор данных о выполнении рабочего процесса без вывода оборудования из эксплуатации и без увеличения нагрузок сверх рабочего значения.
При проведении контроля производится сбор данных о нагрузках на контролируемый элемент, которые определяются методом тензоизмерений и сбор данных об эмиссивности контролируемого объекта. В процессе проведения контроля выявляются зоны повышенной активности АЭ, характер взаимосвязи источников с приложенной нагрузкой, влияние выявленных зон на работоспособность узла (элемента). В случае выявления источника повышенной активности АЭ, влияющего на работоспособность конструкции, производится локализация данного источника и контролируется процесс трещи-нообразования в нем. Т.е. производится мониторинг дефектного узла на всем протяжении эксплуатации до принятия решения о проведении ремонтных работ.
Схема выполнения работ по проведению акустико-эмиссионного контроля основных несущих элементов металлоконструкций одноковшовых шагающих экскаваторов приведена на рис. 3.1, а способ размещение аппаратного комплекса представлен на рис. 3.2 [62]. Выполнение каждого этапа испытаний производится в соответствии с разработанной технологией в зависимости от условий эксплуатации контролируемого узла. Типовая технология выполнения этапов испытаний представлена в Приложении 3. Подготовитель ные работы
По результатам проведенной калибровки различных ПАЭ с резонас-ной частотой от 30 кГц до 400 кГц в лабораторных условиях и на натурном объекте на литой детали наиболее эффективное расстояние их установки составляет 3,5-4,0 м (Приложение 1). При этом затухание акустического сигнала составляет 10-12 дБ/м. Калибровка преобразователей на действующем оборудовании (на деталях, изготовленных из листового проката), показала затухание сигнала равное 2 дБ/м, а эффективное расстояние установки ПАЭ при этом составило 8-10 м. Причина такой разницы заключается в способе изготовления контролируемых образцов. Таким образом, схема расстановки ПАЭ на период проведения подготовительных работ приняла вид, изображенный на рис. 3.3 [62].
В результате проведения экспериментальных работ было выявлено, что общий уровень шума при проведении акустико-эмиссионного контроля с использованием стандартных промышленных преобразователей составляет около 50-60 дБ (за 0 дБ принять значение амплитуды в 1 мкВ на входе предварительного усилителя), т.е. при проведении контроля есть возможность амплитудной дискриминации АЭ-импульсов. Таким образом, при качественной установке ПАЭ на расстоянии 5,0 м — 8,0 м, с учетом затухания ультразвукового сигнала не более 2 дБ/м, общий динамический диапазон составляет более 24 дБ, который позволяет регистрировать сигналы от источников АЭ, ослабленные более чем в десять раз.
Наиболее приемлемыми с точки зрения «слышимость/расстояние» для контроля большинства элементов металлоконструкций шагающих экскаваторов являются преобразователи с резонансной частотой 150-200 кГц. При применении более высокочастотных преобразователей количество регистрируемых шумов уменьшается, но при этом существенно уменьшается и расстояние между ПАЭ (площадь контроля) из-за увеличения коэффициента затухания.
Разработка классификации источников повышенной активности акустической эмиссии
Классификация источников АЭ является одной из наиболее важных и принципиальных технологических операций АЭ-метода. В каждом случае регистрации источника АЭ для отнесения его к тому или иному классу следует учитывать много факторов.
В практике АЭ-контроля используются разнообразные системы классификации источников АЭ по степени опасности. Практически все они были разработаны с учетом предыдущих возможностей АЭ-систем и сводятся к оценке суммарного или среднего энерговыделения источника эмиссии и его динамики. В этих критериях в качестве меры опасности отдельного акта используются амплитуда, энергия или число осцилляции зарегистрированного импульса. Однако все перечисленные параметры взаимосвязаны и фактически отражают только мощность импульса независимо от его природы. В связи с этим использование подобных амплитудно - энергетических критериев в часто встречающихся на практике случаях, когда наряду с сигналами от источников АЭ регистрируются мощные акустические помехи, вызванные другими процессами (трение, электропомехи, атмосферные осадки), возможно только после достоверной фильтрации с использованием дополнительных отличительных признаков. Один из очевидных вариантов использования новых возможностей АЭ-систем - сочетание традиционных критериев оценки степени опасности источников сигналов по амплитуде с отбраковкой импульсов по нетрадиционным параметрам (после цифровой обработки импульсов высокопроизводительными АЦП).
В основу классификации положены значения параметров, которые в максимальной степени отражают техническое состояние объекта.
Наиболее часто при классификации [49, 66-68] используют следующие параметры АЭ: амплитуда (амплитудное распределение); энергия (энергетические параметры); число импульсов АЭ; суммарный счет; скорость счета; активность АЭ.
В практике используют следующие классификации: Амплитудный критерий [49], в котором производится вычисление средней амплитуды не менее трех импульсов с индивидуальной амплитудой для каждого источника АЭ за выбранный интервал наблюдения.
Интегральный критерий [67], в котором для каждой зоны вычисляют активность источников АЭ-сигналов и относительную силу источника исходя из средней амплитуды всех источников АЭ по всему объекту и средней амплитуды источника за интервал времени.
Локально-динамический критерий [67] основан на определении характеристик каждого последующего импульса (выбросов в импульсе АЭ) и сравнения их между собой.
Интегрально-динамический критерий [68], в котором для каждого источника определяют коэффициент концентрации С, суммарную энергию Е и динамику энерговыделения, которые характеризуют положение точки на плоскости в координатах lgC - lgE, в зависимости от положения точки определяют ранг источника, исходя из ранга определяют класс опасности.
Критерии кода ASME [66], в соответствии с рекомендациями которого, оценка результатов контроля производится по табличным значениям, исходя из параметров контроля. Конкретные значения параметров зависят от условий контроля, материала контролируемого объекта и его состояния (первичное или последующие нагружения, способа локации, условий эксплуатации объекта контроля).
Система классификации в технологии MONPAC [68] предусматривает разделение источников АЭ на классы в соответствии со значениями параметров «Силовой индекс» и «Исторический индекс». После вычисления значений индексов для каждого зарегистрированного импульса АЭ производят классификацию источников.
Критерий непрерывной АЭ [69] свидетельствует о наличии или отсутствии течи в стенке контролируемого объекта.
Недостатком всех указанных видов классификации является то, что они предусматривают испытание статического оборудования, т.е. оборудования, на котором скорость счета импульсов невелика, а скорость и количество циклов нагружения мало и находится в пределах малоцикловой области. В этих условиях повторяемость результатов очень мала, так как выполнение большого количества циклов негативно влияет на работоспособность оборудования, а идентификацию зон зачастую производят по одному — двум зарегистрированным событиям.
При контроле же динамического оборудования, каким являются шагающие экскаваторы, скорость счета порой превышает разрешающую способность аппаратуры, количество циклов нагружения находится в области многоцикловых нагрузок. Т.е. период дальнейшего продвижения фронта трещины, как это сказано ранее, велик и необходимое количество циклов до последующего приращения также велико и не подлежит оценке, однако, большая повторяемость циклов способствует воспроизведению зарегистрированных импульсов, пропущенных при предыдущем цикле. Т.е. производят оценку не отдельного импульса, а набора импульсов, характерных для данной зоны и периода цикла.
Исходя из приведенной в работе классификации типов дефектов, подлежащих выявлению с помощью метода АЭ при контроле несущих элементов конструкций экскаваторов-драглайнов можно использовать на начальном этапе работ предлагаемую классификацию источников АЭ-сигналов.
Результаты АЭ-контроля представляются в виде перечня зарегистрированных источников АЭ, отнесенных к тому или иному классу в зависимости от значения параметров АЭ. Такую оценку производят для каждого источника АЭ-сигналов. Оценку состояния контролируемого объекта проводят по наличию в контролируемом объекте источников АЭ того или иного класса.
Источник I класса — пассивный источник. К источникам первого класса можно отнести зоны узлов и элементов, которые участвуют в эмис-сивности объекта, но не оказывают влияния на его работоспособность (не зависят от приложенной нагрузки).
Источник II класса подразделяется на 2 подкласса — «активный» или «пассивный» источники.
К «пассивным» источникам II класса можно отнести зоны узлов и элементов, которые участвуют в эмиссивности, но не оказывают влияния на работоспособность, при этом зависят от приложенной нагрузки.
К «активным» источникам II класса можно отнести зоны узлов и элементов, которые участвуют в эмиссивности объекта и при соответствующих условиях могут оказать влияние на работоспособность, а так же зависят от приложенных нагрузок.
Оценка возможности дальнейшей эксплуатации ме таллоконструкций при наличии дефектов эксплуатации
Таким образом, наиболее информативной становится оценка поведения дефекта в период между максимальными и минимальными значениями. Это подтверждает вывод о достаточности приложенных рабочих нагрузок для выявления эксплуатационного дефекта на стадии его развития.
Приняв во внимание процесс развития усталостной трещины, а именно, что отдельный скачек дефекта незначительный и с малой энергией, то за развитие дефекта можно принять не только собственный прирост, но и соприкосновение берегов раскрывшейся трещины.
В конечном итоге, оценка дальнейшей эксплуатации металлоконструкции с имеющимся дефектом основана на мониторинге его развития, заключающимся в выявлении местоположения на поверхности объекта, активности при изменении приложенных нагрузок (эффект Кайзера), класса опасности выявленной зоны и изменения ее размеров за период мониторинга.
Основным критерием по определению возможности дальнейшей эксплуатации контролируемого узла является отнесение источника повышенной активности АЭ к определенному классу опасности:
Источник I класса — пассивный источник. На работоспособность влияния не оказывает. При отсутствии источников более высокого класса возможна эксплуатация конструкции (узла) в соответствии с технологическим процессом без дополнительных ограничений.
Источник II класса — пассивный источник. На работоспособность существенного влияния не оказывает. При отсутствии источников более высокого класса возможна эксплуатация конструкции (узла) в соответствии с технологическим процессом, однако, в зависимости от ответственности узла может потребоваться дополнительный неразрушающий контроль (например, периодический визуальный осмотр обслуживающим персоналом).
Источник II класса — активный источник. Может оказать влияние на работоспособность. При отсутствии источников более высокого класса возможна эксплуатация конструкции (узла), однако, в зависимости от ответственности узла может потребоваться либо дополнительный неразрушающий контроль (например, периодический визуальный осмотр обслуживающим персоналом или ультразвуковой контроль), либо, по согласованию с предприятием-владельцем, может потребоваться снижение рабочих нагрузок.
Источник III класса — критически активный источник. Оказывает прямое влияние на работоспособность. Эксплуатация возможна только при условии снижения рабочих нагрузок и непрерывного мониторинга выявленного дефекта, либо требуется незамедлительный ремонт.
Мониторинг технического состояния элементов металлоконструкций экскаваторов-драглайнов с использованием метода акустической эмиссии позволяет своевременно выявлять развивающиеся эксплуатационные дефекты и оценивать их поведение в течение промежутка времени проведения контроля, а так же принять обоснованное решение для переноса ремонтно-восстановительных работ на более благоприятный период, что позволит не
1. Разработанный алгоритм проведения постобработки зарегистрированных сигналов позволяет выделить из общего массива данных характерные зоны повышенной активности АЭ и отнести эти зоны в зависимости от их акустических характеристик и уровня приложенных нагрузок к определенному классу опасности, что позволит своевременно принимать решения о целесообразности и сроке дальнейшей безопасной эксплуатации контролируемого узла, либо необходимости проведения незамедлительного ремонта.
2. Все дефекты, выявляемые методом акустической эмиссии в элементах металлоконструкций экскаваторов-драглайнов разделены на несколько групп: дефекты изготовления, обусловленные особенностями конструктивного исполнения узла, которые проявляют себя либо в виде «пассивных источников» II класса, т.е. их активность не зависит от приложенных нагрузок, либо не проявляют себя совсем; эксплуатационные дефекты, обусловленные особенностями работы, проявляющих себя как «активные» источники II или III класса, активность которых может возрастать не только при увеличении нагрузки, но и при её уменьшении; прочие дефекты обусловлены изменениями конструкции элементов, которые напрямую не влияют на прочность, но конструктивное исполнение которых не предусмотрено документацией, а проявление данного типа дефектов обусловлено характером действующих нагрузок, характером внесенных дополнений и условий эксплуатации узла.
3. Из результатов экспертного обследования элементов металлокон струкций шагающих экскаваторов следует, что из-за неквалифицированного подхода к проведению ремонтных работ около 75% выполненных работ повторяются в течение календарного года, а оставшаяся часть - до 25% повторяются в течение последующих 3-х лет. Т.е. выполнение ремонтных работ на сегодняшний день направлены не столько на безопасность в течение всего срока дальнейшей эксплуатации, сколько на временное поддержание оборудования в состоянии выполнять технологический процесс
4. Анализ активности зарегистрированных источников акустической эмиссии в зависимости от приложенных нагрузок в цикле и изменение размеров зоны повышенной активности позволило оценить возможность (или невозможность) дальнейшей эксплуатации металлоконструкций при наличии выявленного эксплуатационного дефекта.
