Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов Котельников Владимир Владимирович

Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов
<
Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Котельников Владимир Владимирович. Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.11 / Котельников Владимир Владимирович; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана].- Москва, 2009.- 114 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2006

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ современного состояния методов и средств диагностики технического состояния подъемных сооружений 8

1.1. Визуальный и измерительный контроль 9

1.2. Радиационный контроль 11

1.3. Ультразвуковой контроль 13

1.4. Магнитный контроль 14

1.5. Капиллярные методы неразрушающего контроля 16

1.6. Акустико-эмиссионный метод неразрушающего контроля 17

1.7. Тепловой метод неразрушающего контроля 18

1.8. Анализ аварийности металлоконструкций кранов 22

1.9. Виды дефектов и повреждений металлических конструкций кранов 24

1.10. Оборудование для теплового неразрушающего контроля 30

Выводы по главе 1 34

Глава 2. Теоретические основы метода тепловой дефектометрии металлоконструкций с концентраторами напряжений 35

2.1. Постановка проблемы 35

2.2. Теоретические основы механики пластических деформаций. 37

2.2.1. Упруго-пластическая деформация твердого тела 37

2.2.2. Пластическая деформация вблизи концентраторов напряжений 39

2.3. Основные принципы тепловой дефектометрии металлоконструкций с концентраторами напряжений 42

2.4. Применение метода в случае трещиноподобного дефекта 45

2.4.1. Метод расчета динамики нагрева металлоконструкции 45

2.4.2. Результаты модельных расчетов 50

2.4.3. Ограничения на скорость нагружения 55

2.4.4. Определение размера области концентрации напряжений 62

2.5. Анализ применения теплового метода для контроля металлических конструкций 64

Выводы по главе 2 67

Глава 3. Методические принципы разработки и внедрения методов и программно-аппаратных средств автоматизированной диагностики технического состояния металлических конструкций 68

3.1. Разработка требований к методике и программно-аппаратным средствам теплового контроля и диагностики технического состояния металлических конструкций 68

3.2. Разработка требований к методике и программно-аппаратным средствам теплового контроля и диагностики технического состояния металлических конструкций 70

3.2.1. Быстрый алгоритм обнаружения аномалий 70

3.2.2. Разработка алгоритмов выделения аномальных участков - 72

3.3. Разработка метода теплового контроля металлических конструкций 74

3.4. Разработка программно-аппаратных средств 75

Выводы по главе 3 77

Глава 4. Экспериментальные исследования процесса и внедрение теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций в условиях лаборатории и реальных условиях эксплуатации 78

4.1. Статистические исследования характеристик дефектов, определение параметров типовых дефектов (имеющих наиболее большую вероятность существования), определение параметров минимальных дефектов 79

4.2. Экспериментальные исследования на натурных конструкциях в лабораторных условиях и реальных условиях эксплуатации 81

4.3. Проведение теплового контроля маталлических конструкций в реальных условиях эксплуатации 100

Выводы по главе 4 104

Выводы по работе 105

Литература 107

Введение к работе

Актуальность темы. Проблема обеспечения безопасности производства на промышленных предприятиях всегда была и остается актуальной.

В последние годы вопрос обеспечения безопасности эксплуатации сварных конструкций резко обострился из-за сильной изношенности производственного оборудования и участившихся случаев технологических аварий и катастроф. В полной мере это относится и к грузоподъемным машинам (кранам) разного назначения, в том числе и к сварным металлоконструкциям мостовых кранов, которые составляют более 38% всех грузоподъемных механизмов на территории Российской федерации.

Аварии или разрушения металлоконструкций, в т.ч. мостовых кранов, вызвано воздействием многих факторов, но всегда обусловлены образованием дефектов в элементах конструкции, о чем свидетельствуют статистические данные Федеральной службы экологического, технологического и атомного надзора России.

В соответствии с нормативной документацией на подъемных сооружениях при проведении периодического обследования необходимо использовать методы неразрушающего контроля, такие как ультразвуковой, рентгеновский, визуальный и измерительный, магнитный, капиллярный методы. Данные методы решают задачу по выявлению и определению характеристик дефектов, однако, как правило, требуют достаточно трудоемких работ и большого простоя кранов при проведении неразрушающего контроля в соответствии с нормативной документацией.

Поэтому актуальна задача разработки и внедрения метода оперативного высокопроизводительного достоверного неразрушающего контроля, который значительно снизит объемы контроля и позволит оперативно определять техническое состояние пространственно сложных металлических конструкций.

Объектом исследования являются сложные металлоконструкции, подвергающиеся в процессе эксплуатации периодическому силовому воздействию, например, грузоподъемный кран мостового типа.

Предметом исследования диссертационной работы является применение теплового метода контроля качества металлоконструкций, позволяющего получить достоверную, научно-обоснованную и объективную картину расположения концентраторов напряжений в металлоконструкциях при реальной эксплуатации.

Целью работы является разработка мер по обеспечению безопасности эксплуатации металлоконструкций за счет оперативного определения в них концентраторов напряжений в реальном времени их функционирования по анализу распределения динамических температурных полей на основе данных теплового контроля.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие основные задачи:

1. Проанализировать современное состояние методов и средств диагностики технического состояния металлоконструкций. Обосновать применение теплового неразрушающего контроля.

2. Провести моделирование и теоретические исследования процесса теплового неразрушающего контроля концентраторов напряжений металлоконструкций при циклическом силовом нагружении.

3. Разработать методические принципы теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов в реальных условиях эксплуатации.

4. Провести экспериментальные исследования и внедрение методики теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов.

Методы исследования:

Для решения поставленных в работе задач использовались:

- математические методы моделирования тепловых процессов при выделении энергии в местах концентраторов напряжений;

- методы статистических исследований при обработке данных аварийности на мостовых кранах;

- методы фильтрации полезных сигналов на фоне помех и методы распознавания образов.

Экспериментальные исследования проводились на лабораторных образцах и реальных конструкциях мостовых кранов с использованием современной микропроцессорной техники теплового контроля. Результаты эксперимента обрабатывались на компьютере с помощью специализированного и стандартного программного обеспечения.

Научная новизна:

1. Определены зависимости температурных полей в области концентраторов напряжений на поверхности образца от расстояния до места выделения тепла (зона пластической деформации). Установлено, что при напряжениях в металлоконструкциях порядка 215 МПа в зонах пластической деформации вблизи концентраторов напряжений (в виде трещин) на поверхности металла толщиной 12 мм создается температурное поле. Температурное поле при нагружении с циклом в 1 сек. имеет эффективный радиус 8 мм и максимальный градиент температуры 1.2 С.

2. Установлено, что наиболее достоверные данные теплового контроля металлоконструкций мостового крана получаются при следующих параметрах аппаратуры: частота не менее 1 Гц; температурная разрешающая способность не менее 0,2 С; геометрическая разрешающая способность не менее 4 мм, и следующих значениях параметров окружающей среды: температура не более 10 С; скорость ветра не более 3 м/с.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработаны и реализованы в производстве метод и программно –аппаратные средства, обеспечивающие тепловой неразрушающий контроль и диагностику технического состояния металлоконструкций, включающие обнаружение концентраторов напряжений и оценку их характеристик в реальных условиях эксплуатации при воздействии циклических механических нагрузок.

2. Разработан метод выбора оптимальных значений основных параметров аппаратуры для бесконтактной регистрации пространственного распределения тепловых полей из условий: достоверного обнаружения требуемых аномальных участков, требуемой достоверности контроля и наибольшей производительности и технической реализуемости. Показано, что разработанный метод контроля позволяет использовать серийную аппаратуру бесконтактной регистрации температурных полей.

3. Применение разработанной методики теплового неразрушающего контроля и технической диагностики металлоконструкций позволяет повысить оперативность и производительность контроля по сравнению с ранее применявшимися методиками в 2,54 раза и повысить достоверность контроля, а также проводить оценку регламентных сроков эксплуатации мостовых кранов.

4. Разработанные программно-аппаратные средства и методика теплового неразрушающего контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций и их отдельные блоки нашли применение на трех предприятиях.

Апробация работы.

Работа прошла апробацию на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (г. Нижний Новгород 2008г.), на Международной выставке и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (г. Москва 2008г.), на Международной конференции «Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики» (г. Ялта 2007 г.).

Публикации.

Виды дефектов и повреждений металлических конструкций кранов

Температурное поле поверхности объекта, используемое в тепловом методе контроля, является источником информации об особенностях процесса теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия дефектов. Под дефектом понимается наличие раковин, трещин, расслоений, непроваров, инородных включений и других явлений, влияющих на технологию образования температурного поля поверхности (в виде локального температурного перепада) контролируемого объекта из-за различных теплофизических свойств хороших (качественных) и дефектных участков объекта (ГОСТ 23488-79).

Это обстоятельство позволяет применять тепловые методы для контроля широкого спектра изделий и материалов, как металлических, так и неметаллов или включающих и те и другие слои. Суть метода тепловой дефектоскопии состоит в регистрации температурного поля на поверхности контролируемого изделия тепловизионной аппаратурой или тепловыми дефектоскопами и последующем анализе термограмм оператором вручную или с использованием ЭВМ для обработки результатов и принятия решения. Исследоваться могут как собственные тепловые поля изделий, так и полученные путем нагрева изделия специальными устройствами. Наличие дефекта характеризуется изменением температуры в этой зоне по сравнению с качественными областями, которое зависит от параметров дефекта и контролируемого объекта, а также их теплофизических характеристик [11]. Методы теплового неразрушающего контроля (ТНК) основаны на взаимодействии теплового поля объекта с термометрическими чувствительными элементами (термопарой, фотоприемником, жидкокристаллическим термоиндикатором и т.д.), преобразовании параметров поля (интенсивности, температурного градиента, контраста лучистости и др.) в параметры электрического поля или другого сигнала и передаче его на регистрирующий прибор. Таким образом, существенной особенностью ТНК является наличие в объекте испытаний тепловых потоков, мощность и направление движения которых зависят от внешних условий и внутренней структуры объектов. Объектами ТНК являются дефектные структуры, содержащие трещины, пустоты, поры, раковины, места непровара, непроклея, плохой тепло- и электроизоляции, неоднородности состава, посторонние примеси, изменения геометрических размеров, места термического и усталостного перенапряжения и другие типы дефектов. Наличие дефектов приводит к локальному или интегральному искажению температурного поля, характерного для данного изделия. Это выражается в появлении так называемых перепадов температуры. Пространственно-временная функция этих перепадов определяется температурой тела, условиями теплообмена тела с окружающей средой, геометрическими и теплофизическими характеристиками (ТФХ) объекта контроля и самих дефектов, а также временем в нестационарном режиме [12].

С точки зрения теплового контроля внутренние дефекты можно разделить, как сказано выше, на пассивные, то есть не выделяющие тепла, и активные, являющиеся источником аномального тепловыделения. Обнаружение первого типа дефектов, характерных для многослойных материалов, с помощью традиционных методов неразрушающего контроля (НК) затруднительно из-за отсутствия поглощения ионизирующего излучения в неметаллических слоях, сильного затухания ультразвука в рыхлых материалах, невозможности применять электромагнитные методы и т.д. Тепловой контроль таких дефектов требует использования процедуры активных испытаний [13-17]. В ряде случаев тепловой контроль имеет неоспоримые преимущества перед традиционными методами контроля, например, ультразвуковыми. К ним относятся, например: 1. Возможность контроля объектов, имеющих температуру до 400С. Например, можно контролировать как холодный, так и горячий листовой прокат в процессе производства. 2. Тепловой метод бесконтактный и дистанционный: регистрирующая аппаратура расположена на высоте нескольких метров над объектом контроля. (Ультразвуковой метод контактный, имеется контакт между датчиками и объектом, например, через иммерсионную среду, ультразвуковой бесконтактный метод обеспечивает зазор между ультразвуковыми преобразователями и контролируемой поверхностью несколько миллиметров). Это позволяет, например, резко снизить требования к погрешности взаимного расположения аппаратуры регистрации и объекта контроля (анализ литературы показал, что величина погрешности расположения аппаратуры может составлять 50 - 70 мм, аналогичная величина для ультразвукового контроля составляет 1 мм). 3. Возможность проведения контроля в различных климатических условиях, температуры окружающей среды, при пониженном давлении и в вакууме. 4. Т.к. тепловой метод дистанционный, то возможен контроль быстро перемещающихся объектов, например, контроль листового проката при его движении со скоростью до 2 - 4 м/с. Максимальная скорость перемещения объектов контроля при ультразвуковом методе обследования - не более 0,5 м/с. 5. Малые габариты и вес аппаратуры теплового контроля. Аппаратура мобильная. 6. Возможность контроля большой номенклатуры материалов (металлов, пластмасс, полимерных материалов, биметаллов и т.д.) с различными формами поверхности (плоскость, цилиндр и т.д.) без существенной перенастройки аппаратуры.

Основные принципы тепловой дефектометрии металлоконструкций с концентраторами напряжений

Теоретически исследована динамика нагрева металлоконструкции вблизи концентратора напряжений за счет пластической деформации, возникающей в этой области за счет нагружения конструкции. Численные оценки, сделанные для трещиноподобного дефекта, моделируемого математическим разрезом, позволяют заключить, что дефект с типичными для металла значениями теплофизических и механических характеристик может быть достоверно обнаружен тепловизионным методом.

Показано, что на динамику нагрева металла вблизи дефекта существенное оказывает процесс оттока тепла в бездефектную область конструкции, благодаря чему существенно уменьшается скорость нагрева

В работе предложен метод определения пространственного распределения коэффициента концентрации напряжений, основанный на фиксации пространственного распределения температурного поля в процессе нагружения конструкции. Показано, что при надлежащем выборе продолжительности нагружения погрешность метода не превышает 5 %. 4. Теоретически и экспериментально определены возможности теплового контроля по выявлению концентраторов напряжений в зависимости от характеристик дефектов, параметров материала, величины шумов и помех, режимов силового воздействия. Показано, что наибольшее влияние на выделение энергии оказывают дефекты в виде трещины. Показано, что на динамику нагрева металла вблизи дефекта существенное оказывает процесс оттока тепла в бездефектную область конструкции, благодаря чему существенно 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. На основе анализа современного состояния метода теплового неразрушающего контроля, теоретических исследований процесса теплового неразрушающего контроля и характеристик металлических конструкций определены для исследования и реализации следующие требования к программно-аппаратным средствам. 1. Методика контроля должна обеспечивать: - обнаружение аномальных участков, - определение численных значений характеристик аномальных участков, - использование серийной аппаратуры контроля, с оптимальными характеристиками для решения задач контроля, - использование программного обеспечения, реализующее разработанные методы контроля и обработки информации. 2. Метод обнаружения аномальный температурных участков должен быть адаптивным и построен на основе алгоритмов безэталонного определения порогового значения сигналов. Обнаружение аномальных участков должно осуществляться при наличии шумов и помех и обеспечивать заданную вероятность обнаружения. 3. Аппаратура проведения контроля (в т.ч. тепловизионная аппаратура) должна обладать оптимальными параметрами (температурной и пространственной разрешающей способностью) для решения задач контроля. При проведении исследований необходимо учитывать следующее: - поле обзора оптической системы тепловизионной аппаратуры должно полностью перекрывать контролируемую площадь; - разрешающая способность по температуре должна быть в 7-10 раз меньше изменения температуры на аномальном участке; - погрешность изменения температуры не должна превышать требуемую погрешность измерения температуры; - геометрическая разрешающая способность должна составлять не более 0,1-0,2 минимального размера аномального участка. 4. Погрешность измерений, задания исходных данных и обработки информации при проведении контроля должна обеспечивать суммарную погрешность результатов контроля, не превышающую пороговой величины. При этом необходимо учитывать и вариант проведения контроля при отсутствии возможности создания эталонных объектов контроля с эталонными дефектами. 5. Программное обеспечение, осуществляющее обработку информации, работать в режиме «меню» и решать следующие задачи: - обнаружение аномальных участков, - определение численных значений характеристик аномальных участков, - создавать и поддерживать ретроспективную базу данных результатов контроля для сопоставительного анализа результатов контроля различных изделий. Задача обнаружения заключается в классификации измерений X ( i, j ) на три группы: S1 - измерения, величина которых уменьшена по сравнению с измерениями на участках нормы, S2 - измерения, полученные на нормальных участках, S3 - измерения, увеличенные по сравнению с нормальными. Решение данной задачи состоит в выборе двух пороговых значений XI, ХЗ и применении решающих правил:

Разработка требований к методике и программно-аппаратным средствам теплового контроля и диагностики технического состояния металлических конструкций

Проведенный корреляционный анализ зависимостей рис.4.10 показал, что между теоретическими и эксперментальными результатами коэффициент корреляции г=0,87, позволяющий тесноту связи считать хорошей; при этом с доверительной вероятностью 0,98 можно утверждать о наличии линейной корреляции между ними. Вышесказанное свидетельствует об адекватности модернизированной физико-математической модели реальному ТНК по первому критерию.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования на образцах с искусственными дефектам показали, что концентраторы напряжений, обусловленные внутренними дефектами, возможно выявлять по анализу температурных полей, которые возникают при приложении к образцу механических нагрузок с использованием существующих тепловизионных средств регистрации температурных полей: размеры (радиус) локального участка с изменением температуры составляет 4 мм на уровне изменения температуры - Іград.С. Проведены экспериментальные исследования возможностей теплового неразрушающего контроля металлических конструкций с точки зрения выявление минимального дефекта, влияние шумов и помех в т.ч. ветра и т.п. Проведены экспериментальные исследования влияния количества циклов нагружения (N) и величины пиковой нагрузки (Р) на выявляемость концентраторов напряжений в конструкциях. Критерием выявляемое являлось изменение температуры в центре аномального температурного участка, обусловленного концентратором напряжения по сравнению с температурой поверхности образца вне аномального участка. Исследования проводились на образцах с искусственным дефектами в виде трещин с различными толщинами: АХтрещ = 0,05мм, 0,1 мм, 0,15мм, 0,2мм, 0,3 мм.

Образцы с искусственными дефектами подвергались циклическому нагружению с различной величиной нагрузок. В процессе нагружения регистрировалось температурное поле поверхности и фиксировались температуры в центральной зоне аномального участка и средняя температура на поверхности вне аномального участка. Проведенные исследования показали, что начиная, ориентировочно, с 4-8 цикла изменение температуры на локальном участке вблизи концентратора напряжения достигают величины, достаточной для достоверной регистрации современной тепловизионной аппаратурой. При этом циклическая нагрузка составляет Р= 130000 ... 180000 Н с периодами нагрузки Т=1,0С 5,0С. Данный диапазон величин и периода нагрузки характерны для функционирующих мостовых кранов, металлических ферм железнодорожных и автомобильных мостов и др. конструкций. Это свидетельствует о возможности теплового контроля указанных объектов в процессе их функционирования. Рассмотрим влияние параметров циклической нагрузки на величину аномального температурного участка. Для этого по результатам проведенных экспериментов с различными образцами с искусственными дефектами построены и проанализированы зависимости г (0,5АТмах)/ Ахгрещ = цТмах, Тн). Здесь: г (0,5АТмах) — характерный размер аномального температурного участка на уровне 0,5АТмах, АТмах - максимальное изменение температуры на локальном участке, Ахтрещ - ширина дефекта в виде трещины, Рмах - максимальная величина (амплитуда) циклической нагрузки, Тн - период циклической нагрузки. На рис. 4.12 , в качестве примера, приведены графики некоторых зависимостей. Проведенные исследования показали, что размеры локального температурного участка начиная с 4... 6 циклов нагружения превышают 3...6 мм, что позволяет зарегистрировать локальные температурные участки тепловизионнои аппаратурой с точки зрения геометрической разрешающей способности аппаратуры. Большое влияние на результаты контроля оказывают мешающие факторы - шумы и помехи. Как показал анализ мешающих факторов, на достоверность и объективность результатов контроля в реальных условиях эксплуатации объекта в основном наибольшее влияние оказывают три: скорость ветра, случайные шумы аппаратных средств контроля и температура окружающей среды. Рассмотрим их. Влияние скорости ветра на результаты контроля проявляется через изменение коэффициента теплообмена контролируемой поверхности. При проведении экспериментальных исследований образцов с искусственными дефектами в процессе их циклических нагрулсений ветер имитировался специальными вентиляторами, при этом скорость ветра измерялась вблизи контролируемой поверхности анемометром с погрешностью не более 3%. По результатам проведенных измерений температурных полей строились зависимости погрешности контроля от скорости ветра при остальных фиксированных параметрах: 6(%) = f(V), где V — скорость ветра.

На рис. 4.13, в качестве примера, представлены в виде графиков результаты одного из экспериментов. На данном графике одновременно с экспериментальной зависимостью погрешности от скорости ветра приведена аналогичная теоретическая зависимость. Последняя рассчитывалась с учетом зависимости a=f(V), где a - коэффициент теплоотдачи. Целесообразность построения теоретический зависимости обусловлена необходимостью подтверждения результатов теоретических исследований.

Экспериментальные исследования на натурных конструкциях в лабораторных условиях и реальных условиях эксплуатации

Экспериментальное определение возможностей теплового неразру шающего контроля с точки зрения выявление минимального дефекта, влияние шумов и помех в т.ч. ветра и т.п. 2. Отработка режимов методики для промышленного теплового контроля металлических конструкций. 3.Разработан метода выбора оптимальных значений основных параметров аппаратуры для бесконтактной регистрации пространственного распределения тепловых полей из условий: достоверного обнаружения требуемых аномальных участков, требуемой достоверности контроля и наибольшей производительности и технической реализуемости. Показано, что разработанный метод контроля позволяет использовать серийную аппаратуру бесконтактной регистрации температурных полей. 4.В результате работы получены подтверждения результатов теоретических исследований процесса теплового контроля металлических конструкций тепловым методом. 5.Экспериментальные и теоретические исследования показали, что при проведении испытаний мостовых кранов (динамические и статические) с использованием теплового метода контроля в зонах концентраций напряжений на поверхности металлоконструкции происходит выделение тепла (0,5- 1 С), которое возможно определить с помощью современной тепловизионной аппаратурой. 1. Анализ применяемых в настоящее время методов неразрушающего контроля, для осуществления технической диагностики металлоконструкций мостовых кранов (ММК) показал, что для проведения полного комплекса неразрушающего контроля в соответствии с нормативно технической документацией необходимо большое количества трудозатрат и многочисленные подготовительные операции в связи с этим появляется необходимость внедрения метода оперативного контроля технического состояния ММК. Установлено, что в местах концентраторов напряжений (дефектов) возникает выделение тепловой энергии. Поэтому целесообразно разработать методику оперативного контроля технического состояния безопасной эксплуатации мостовых кранов по анализу температурных полей поверхности. 2. Разработана модель теплового неразрушающего контроля ММК при их эксплуатации, основанная на моделировании выделения и распространения энергии в местах концентраторов напряжений за счет возникновения пластической деформации при периодическом силовом воздействии. 3. Установлено, что при напряжениях в металлоконструкциях порядка 215 МПа в зонах пластической деформации вблизи концентраторов напряжений (в виде трещины) на поверхности металла толщиной 12 мм. создается температурное поле. Температурное поле при нагружении с циклом 1 сек. имеет эффективный радиус 8 мм и максимальный градиент температуры 1.2 С. Тепловое поле с данными характеристиками достоверно регистрируется современной тешювизионной аппаратурой, что дает возможность применения теплового контроля для решения поставленных задач. 4. Установленные параметры теплового поля предложено регистрировать современной тепловизионной аппаратурой. Для этого были определены параметры аппаратуры обеспечивающие с необходимой достоверностью регистрацию температурных полей: частота регистрации кадров - не менее 1 Гц; температурная разрешающая способность - не менее 0,2 С; геометрическая разрешающая способность -не менее 4 мм поле обзор тепловизионной аппаратуры составляет 1280x960 мм. 5. По результатам теоретических и экспериментальных исследований созданы аппаратно-програмные средства теплового контроля состояния ММК, обеспечивающие регистрацию температурного поля контролируемого объекта, обнаружение и распознавания дефектов, накопление и хранение результатов контроля. 6. Установлены, что для обеспечения наибольшей помехоустойчивости от внешних факторов при проведении теплового контроля температура окружающей среды должна быть менее 10 С, а скорость ветра не превышать 3 м/с . 7. Разработана, теоретически и экспериментально обоснована методика теплового контроля и диагностики технического состояния ММК в реальных условиях эксплуатации. Методика включает в себя режимы нагружений металлоконструкций для обеспечения образования необходимых параметров температурного поля, выбор параметров тепловизионной аппаратуры обеспечивающих регистрацию температурных полей с необходимой достоверностью, режимов контроля и разработанный алгоритм обнаружения PI определения дефектных участков. 8. Разработанные методика нашла применение на трех предприятиях различных отраслей промышленности.

Похожие диссертации на Разработка методики теплового контроля и диагностики технического состояния металлоконструкций мостовых кранов