Проекты кафедры

УСТАНОВКИ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ТРУБОПРОВОДОВ

Для проведения экспериментальных исследований обнаружения сигналов акустической эмиссии (АЭ) создан лабораторный стенд, моделирующий участок тепловой сети. Стенд предназначен для отработки методик и программного обеспечения акустической диагностики трубопроводов. На созданный стенд (рис. 1, 2) для диагностирования трубопроводов получен патент на полезную модель (Приложение А).

Результаты исследований, полученные на стенде, могут применяться для акустической диагностики различных линейно протяженных изделий.

1. Экспериментальный стенд для исследования участков труб

Экспериментальный стенд состоит из вентиля (1), манометра (2), датчиков акустической эмиссии (3, 6), исследуемого трубопровода (4), источника Су-Нильсена (5), обратного клапана (7), емкости для жидкости (8), насоса (9), аналого-цифрового преобразователя (10) и персонального компьютера с установленным специальным программным обеспечением (11).

Рис. 1. Экспериментальный стенд для исследования участка трубопровода: 1- вентиль; 2- манометр; 3, 6 датчики акустической эмиссии, 4 – трубопровод; 5- источник

Cу-Нильсена; 7- обратный клапан; 8- емкость; 9- насос; 10- АЦП-ЦАП; 11 – персональный компьютер

Рис. 2. Фотография экспериментального стенда для исследования участков труб

На рис. 3. представлены приборы и оборудование, используемые в экспериментальном стенде.

Рис. 3. Используемые приборы:

1 – датчик акустической эмиссии GT350; 2 – предусилитель AG09 №7005;

3 – АЦП/ЦАП PV6501; 4 – крепление датчика АЭ;

5 – манометр METER ∆M01-063-1-G;

6 – насос ETALON XKJ-900I

В качестве имитатора источника АЭ используется источник Су-Нильсена (излом графитового стержня диаметром 0.3 мм, твердостью 2Т (2H), расположенного под углом 30-45 º к контролируемой поверхности).

Регистрация сигнала осуществляется с помощью датчика АЭ (рис. 3, № 1, 4), со встроенным предусилителем рис. 3, № 2), и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) (рис. 3, № 3). Запись и обработка сигнала проводится специально созданными программами (Приложения Б, В, Г) в среде LabVIEW. Сигнал АЭ регистрируется датчиком АЭ, АЦП переводит аналоговый сигнал в цифровой, происходит запись сигнала на диск компьютера, после чего осуществляется его обработка.

Насос (рис. 3, № 6) нужен для экспериментальных исследований, когда в установке циркулирует жидкость с разным давлением, которое контролируется манометром (рис. 3, № 5).

2. Устройство для мониторинга трубопроводов

По результатам исследований была разработана установка для мониторинга состояния трубопроводов натурных объектов, на которую получен патент (Приложение Д).

Устройство относится к области диагностирования трубопроводов на основе использования акустико-эмиссионного метода неразрушающего контроля и может быть использована в химической, нефтехимической, энергетической, металлургической промышленности.

Технический результат достигается тем, что в установку для мониторинга состояния трубопроводов, введены тележка, планка и прорезиненные стержни, причем тележка снабжена отверстиями с возможностью хода через них пьезоэлектрических датчиков, на тележке расположены персональный компьютер и аналого-цифровой преобразователь, центр планки закреплен с центром тележки, а на концах планки установлены прорезиненные стержни с возможностью вращения вокруг собственных осей симметрии.

На рис. 4. и рис. 5. изображена установка для мониторинга состояния трубопроводов.

Рис. 4. Вид спереди

Рис. 5. Вид сверху

На рис. 4. и рис. 5. позициями обозначены:

1 – аналого-цифровой преобразователь;

2 – персональный компьютер;

3 – два пьезоэлектрических датчика;

4 – тележка;

5 – планка;

6 – прорезиненные стержни;

7 – отверстия;

8 – трубопровод.

Установка работает следующим образом:

Трубопровод 8 находится в рабочем состоянии с постоянно циркулирующей в ней рабочей средой. Тележка 4 устанавливается на трубопроводе и передвигается на первый диагностируемый участок.

На концах планки 5 установлены прорезиненные стержни 6. Центр планки закреплен с центром тележки. При движении тележки прорезиненные стержни постоянно контактируют со стенками трубопровода, способствуя при этом сохранению равновесия тележки. Возможность вращения прорезиненных стержней вокруг своей оси обеспечивает плавность хода тележки.

После остановки тележки на трубопроводе через отверстия 7 на заданном расстоянии друг от друга устанавливаются пьезоэлектрические датчики 3, которые регистрируют сигнал акустической эмиссии.

Запись и обработка полученного сигнала производится при помощи аналого-цифрового преобразователя 1 и персонального компьютера 2 со специальными программами (Приложения Б, В, Г). По разнице времени прихода сигнала с пьезоэлектрических датчиков определяют местоположение дефектов.

После диагностирования первого участка снимают пьезоэлектрические датчики и тележку перемещают на следующий участок трубопровода.

Наличие отверстий в тележке обеспечивает соблюдение заданного расстояния между пьезоэлектрическими датчиками на разных диагностируемых участках. Использование данной установки позволит существенно снизить трудоемкость мониторинга состояния трубопроводов.

© Измайлова Е.В., 2016.

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д