Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход
Изложены результаты комплексного подхода к задачам оптимизации диагностических систем теплового контроля, который включает технологию контроля, аппаратуру диагностики, обучение специалистов, проведение работ обслуживающим персоналом (дефектоскопистами), методики диагностики, направленные на повышени...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2011
|
| Назва видання: | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102213 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход / Е.В. Абрамова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 2. — С. 34-39. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-102213 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1022132016-06-12T03:03:58Z Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход Абрамова, Е.В. Производственный раздел Изложены результаты комплексного подхода к задачам оптимизации диагностических систем теплового контроля, который включает технологию контроля, аппаратуру диагностики, обучение специалистов, проведение работ обслуживающим персоналом (дефектоскопистами), методики диагностики, направленные на повышение безопасности функционирования и энергоэффективности различных объектов промышленности, в том числе потенциально опасных технических устройств, зданий и сооружений, объектов электроэнергетики и ЖКХ. Results of an integrated approach to problems of optimization of diagnostic systems of thermal control are set forth, covering: control technology, diagnostic equipment, specialist training, work performance by service personnel (flaw detection operators), diagnostic procedures aimed at increase of safety of functioning and energy effectiveness of various industrial facilities, including potentially hazardous technical devices, buildings and constructions, electrical engineering facilities and housing and communal services. 2011 Article Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход / Е.В. Абрамова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 2. — С. 34-39. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102213 621.19.12 ru Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Производственный раздел Производственный раздел |
| spellingShingle |
Производственный раздел Производственный раздел Абрамова, Е.В. Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description |
Изложены результаты комплексного подхода к задачам оптимизации диагностических систем теплового контроля, который включает технологию контроля, аппаратуру диагностики, обучение специалистов, проведение работ обслуживающим персоналом (дефектоскопистами), методики диагностики, направленные на повышение безопасности функционирования и энергоэффективности различных объектов промышленности, в том числе потенциально опасных технических устройств, зданий и сооружений, объектов электроэнергетики и ЖКХ. |
| format |
Article |
| author |
Абрамова, Е.В. |
| author_facet |
Абрамова, Е.В. |
| author_sort |
Абрамова, Е.В. |
| title |
Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход |
| title_short |
Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход |
| title_full |
Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход |
| title_fullStr |
Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход |
| title_full_unstemmed |
Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход |
| title_sort |
диагностические системы теплового контроля: комплексный подход |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Производственный раздел |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102213 |
| citation_txt |
Диагностические системы теплового контроля: комплексный подход / Е.В. Абрамова // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2011. — № 2. — С. 34-39. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| series |
Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| work_keys_str_mv |
AT abramovaev diagnostičeskiesistemyteplovogokontrolâkompleksnyjpodhod |
| first_indexed |
2025-07-07T12:00:01Z |
| last_indexed |
2025-07-07T12:00:01Z |
| _version_ |
1836989391217623040 |
| fulltext |
УДК 621.19.12
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ:
КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД
Е. В. АБРАМОВА (НПО «Ин-т термографии», Москва, РФ)
Изложены результаты комплексного подхода к задачам оптимизации диагностических систем теплового контроля,
который включает технологию контроля, аппаратуру диагностики, обучение специалистов, проведение работ об-
служивающим персоналом (дефектоскопистами), методики диагностики, направленные на повышение безопасности
функционирования и энергоэффективности различных объектов промышленности, в том числе потенциально опас-
ных технических устройств, зданий и сооружений, объектов электроэнергетики и ЖКХ.
Results of an integrated approach to problems of optimization of diagnostic systems of thermal control are set forth,
covering: control technology, diagnostic equipment, specialist training, work performance by service personnel (flaw detection
operators), diagnostic procedures aimed at increase of safety of functioning and energy effectiveness of various industrial
facilities, including potentially hazardous technical devices, buildings and constructions, electrical engineering facilities
and housing and communal services.
Повышение надежности и эффективности эксплу-
атации объектов различных отраслей промышлен-
ности в течение всего необходимого срока службы
является важнейшей народнохозяйственной проб-
лемой. Она решается только при комплексной ди-
агностике объектов, несущих в себе потенциаль-
ную возможность создания аварийной ситуации
с финансовыми и даже человеческими потерями.
К проблеме технической надежности вплотную
примыкают задачи обеспечения энергетической и
экологической безопасности.
В настоящее время в России сложилась чрез-
вычайно опасная ситуация, вызванная тем, что
значительная часть основных фондов в стране
превысила допустимый ресурс эксплуатации.
Данное обстоятельство подтверждает все возрас-
тающее количество аварий и техногенных катас-
троф, ухудшение экологической ситуации, сниже-
ние производительности, эффективности, высо-
кую энергоемкость оборудования и нерациональ-
ное использование энергетических ресурсов.
В электроэнергетике износ основных фондов
самый высокий и приближается к 60 %, поэтому
своевременная диагностика оборудования являет-
ся жизненно необходимым фактором.
При этом нарушение правил эксплуатации
электрооборудования в 2009 г. стало причиной
каждого пятого пожара (19,4 %), а ущерб от них
составил 33,3 % общего материального ущерба
по стране.
Наиболее пожароопасными элементами элект-
роустановок зданий являются электропроводки,
на долю которых приходится примерно 40 % всех
пожаров и возгораний, связанных с электрообо-
рудованием и электроустройствами, что свиде-
тельствует об актуальности их своевременной ди-
агностики.
Одной из важнейших стратегических задач,
поставленной Президентом РФ, перед страной яв-
ляется сокращение энергоемкости отечественной
экономики на 40 % к 2020 г. Для ее реализации
необходимо создание совершенной системы уп-
равления энергосбережением. Экономический эф-
фект (в текущих ценах) составит в 2010–2020 гг.
9691 млрд. руб.
Это подтверждается законодательными акта-
ми, в том числе положениями «Энергетической
стратегии России на период до 2020 г.», Феде-
ральным законом Российской Федерации от 23 но-
ября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и
о повышении энергетической эффективности и о
внесении изменений в отдельные законодатель-
ные акты РФ».
На сегодня энергоэффективность и энергосбе-
режение входят в пять стратегических направле-
ний приоритетного технологического развития,
названных Президентом РФ Дмитрием Медведе-
вым на заседании Комиссии по модернизации и
технологическому развитию экономики России,
которая состоялась 18 июня 2010 г.
Принятие Закона регламентирует проведение
мероприятий по определению параметров энер-
гоэффективности энергопотребляющих объектов.
Это и производственное оборудование, промыш-
ленные сооружения, объекты электроэнергетики,
жилищного сектора и т. п. Например, утепление
стен жилых домов старого фонда до современных
требований по сопротивлению теплопередаче поз-
воляет снизить потери тепла через них на 60…70 %.
Одним из основных методов диагностики бе-
зопасности эксплуатации и оценки параметров
энергоэффективности указанных объектов являет-
ся тепловой контроль (ТК) [1]. Он позволяет выб-
рать оптимальные температурные нагрузки их
функционирования, выявить и определить сте-
© Е. В. Абрамова, 2011
34 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011
пень опасности дефектных узлов по признакам их
перегрева по отношению к качественным зонам,
определить утечки тепла через ограждающие кон-
струкции зданий, оценить энергетические потери
объектов и т. п.
Широкое применение ТК, несмотря на его пер-
спективность и наличие современного парка прог-
раммно-аппаратных средств, разнообразного как
по техническим характеристикам, так и по стои-
мости, сдерживается в силу основных причин:
– в настоящее время акцент в исследованиях де-
лается на аппаратуру контроля и методы первичной
обработки информации и практически отсутствует
анализ структуры материалов и изделий на основе
данных неразрушающего контроля (НК);
– отсутствия комплексного подхода к внедрению
ТК в различных отраслях народного хозяйства;
– отсутствия надежных, аттестованных техно-
логий ТК для большинства объектов [2];
– использования персонала, не прошедшего
специального обучения и сертификации.
Развитие метода требует комплексного подхо-
да и включает следующие направления работ, свя-
занные между собой конечной задачей (обеспе-
чение безопасности: технической, энергетичес-
кой, экологической), общей стратегией и удовлет-
воряющие принципу концептуального единства:
– глобальные задачи обеспечения безопасности
функционирования различных объектов, использу-
емых людьми в процессе своей жизнедеятельности;
– изучение объекта контроля и определение
требований к нему;
– анализ возможных дефектов и определение
степени их критичности;
– определение информационных параметров
критичных дефектов по отношению к физическо-
му полю;
– обоснование задач контроля, выбор метода
или группы методов НК и диагностики;
– оптимизация параметров аппаратуры для об-
наружения и идентификации дефектов;
– разработка методов обнаружения дефектов,
определения их характеристик и оценки парамет-
ров качества контролируемого изделия;
– разработка технологий НК и диагностики:
создание методик контроля, их отработка на об-
разцах и реальных объектах и последующая ат-
тестация с определением метрологических харак-
теристик получаемых результатов на предмет ус-
тановления соответствия заявленным в ней пока-
зателям их фактическим значениям;
– обучение персонала для проведения диагнос-
тики, определение уровня его квалификации и
сертификация;
– предоставление полномочий для проведения
НК и диагностики организациям (или их струк-
турным подразделениям) путем их аккредитации
в выбранной Системе оценки соответствия;
– проведение работ по НК и диагностике раз-
личных объектов в соответствии с разработанной
методикой;
– оценка качества работы персонала НК с точки
зрения обеспечения корректности измерений, дос-
товерности результатов, обоснованности и полноты
заключений по определению степени дефектности
контролируемого объекта и оценке его техничес-
кого состояния, выбор наиболее квалифицирован-
ного персонала для проведения диагностики;
– корректировка технологии контроля и диаг-
ностики по результатам работ лучшего специалиста;
– выдача заключения по техническому состо-
янию контролируемого объекта.
На этой базе строится прогнозирование ресур-
са и обеспечение безопасной эксплуатации (тех-
нической, энергетической, экологической) объек-
тов различных отраслей промышленности, энер-
гетики, строительства и транспорта.
Несмотря на все расширяющийся объем при-
менения ТК проблемы повышения его качества
ставятся все более остро. Это связано с большим
разнообразием контролируемых объектов, появ-
лением на рынке относительно дешевых прибо-
ров, не решающих проблемы проведения досто-
верного контроля многих крупногабаритных тех-
нических устройств, зданий и сооружений, слож-
ных по конструкции и составу материалов, отсут-
ствием в достаточном количестве методик конт-
роля и квалифицированного персонала. В силу
этих причин необходима оптимизация технологий
ТК и программно-аппаратных средств под конк-
ретные объекты, обучение и отбор персонала для
его проведения с необходимой точностью, анализ
и совершенствование навыков экспертов-дефек-
тоскопистов, проводящих сам процесс контроля.
Все это требует принципиально нового подхода
к управлению и реализации оптимальных диаг-
ностических систем ТК.
Существующие технологии ТК имеют боль-
шой резерв с точки повышения достоверности, ин-
формативности, расширения области применения,
в том числе за счет применения математического
моделирования, оперативного уточнения и адап-
тации режимов контроля, совершенствования па-
раметров аппаратных средств применительно к
решаемым задачам контроля, совершенствования
процесса организации контроля и т.п.
Анализ современного состояния ТК позволил
сформулировать задачи, решение которых позво-
лит оптимизировать диагностические системы ТК
с учетом свойств объектов, применяемых расчет-
ных методов теплопередачи, используемой аппа-
ратуры и наличием подготовленного персонала,
так как любые совершенные модели и уникальные
приборы «работают» только в руках квалифици-
рованных специалистов.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011 35
Конечная цель любого метода НК — не просто
выявить дефект, а оценить влияние этого дефекта
на остаточный ресурс.
Опорной точкой при разработке технологии яв-
ляется информация о контролируемом объекте,
его составе, геометрических размерах, теплофи-
зических характеристиках, условий, в которых он
находится, эксплуатационных нагрузках, возмож-
ных дефектах и повреждениях, параметрах, опре-
деляющих исправное, т. е. «качественное» состо-
яние предмета диагностики.
Для анализа процессов, происходящих с конт-
ролируемым объектом, разработана комплексная
математическая модель, позволяющая применять
ее для конструкций, отличающихся различными
свойствами. Она включает моделирование процесса
ТК, расчет и выбор его режимов из условия мини-
мизации погрешности результатов, анализ влияния
человеческого фактора на конечные выводы, т. е.
проведение оценки функционирования экспертов,
проводящих контроль, и оптимизация их действий.
Указанная физико-математическая модель ТК
разработана на основе обратного дискретного пре-
образования Фурье и реализует численное описа-
ние процесса формирования температурного поля
в многослойной области с дефектами, описыва-
ющей широкий класс объектов с различными ха-
рактеристиками. Разработанная модель обеспечи-
вает повышение быстродействия теоретического
анализа в 50…100 раз по сравнению с традицион-
ными (например, с часто применяемым методом
конечных разностей) и формирует погрешность
расчетов не более 2…5 % [3].
В разработанной модели любой многослойный
объект представляется в виде суперпозиции од-
нородных и приграничных слоев. Далее опреде-
ляется тензор тепловой восприимчивости иссле-
дуемого объекта. Рассчитанные значения тензора
восприимчивости с помощью амплитуд Фурье-
гармоник плотности теплового потока использу-
ются для определения его значений при прохож-
дении через стенку контролируемого объекта на
полной временной сетке. На конечном этапе ре-
шения прямой задачи теплопроводности из пол-
ного набора рассчитанных значений плотности
теплового потока выбираются лишь те, которые
рассчитаны на заданном временном интервале.
Для разработки метода тепловой дефекто-
метрии использован функционал правдоподобия,
зависящий только от теплофизических характе-
ристик слоев и параметров дефектов:
D(in)(⎧
⎨
⎩
⎪
⎪ Θ j
⎫
⎬
⎭
⎪
⎪) = S1 −
S2
2 (⎧
⎨
⎩
⎪
⎪ Θ j
⎫
⎬
⎭
⎪
⎪)
S3(⎧
⎨
⎩
⎪
⎪ Θ j
⎫
⎬
⎭
⎪
⎪)
,
где S1...S3 — функции начальных температурных
условий и характеристик слоев и дефектов.
На основе разработанной модели тепловой де-
фектометрии предложен новый метод определе-
ния точности решения обратной задачи от пог-
решности входных данных и начальных условий.
Исследованы методическая и приборная сос-
тавляющие погрешности на искомый результат.
Методическая ошибка задается методикой прове-
дения вычислений с использованием подготов-
ленных измерительных данных и появляется
вследствие ограниченной точности численных ме-
тодов. Приборная ошибка определения конечного
результата зависит от класса точности использу-
емых приборов. При проведении тепловой дефек-
тометрии значительная часть измерений прово-
дится контактными приборами с электронной па-
мятью — самописцами измерения температур и
тепловых потоков, которые в данном случае выс-
тупают в роли источников приборной ошибки. В
описанном методе определения погрешности ре-
зультата в состав приборной ошибки также вклю-
чена составляющая, вызванная процедурами пред-
варительной обработки входных данных, такими
как усреднение температурных серий, проводи-
мое перед вычислениями.
По результатам исследований методическая
погрешность составляет 3…5 %. Она зависит от
погрешности задания теплотехнических параметров
исследуемой конструкции. Учет приборной состав-
ляющей, включающей искусственно введенную
систематическую приборную погрешность δ, уве-
личивает погрешность вычисления сопротивления
теплопередаче до 10…12 %, что вполне приемлемо
для использования на практике.
На процессы теплопередачи в многослойных
объектах существенное влияние оказывает нали-
чие остаточной влаги в слоях конструкции, что
может значительно увеличивать теплопровод-
ность материалов, что особенно важно оценивать
при знакопеременных температурных нагрузках,
воздействующих на контролируемый объект.
Для анализа этих процессов разработана фи-
зико-математическая модель для исследования яв-
лений тепло- и влагопереноса во время фазовых
переходов жидкость — твердое тело в многослой-
ных объектах, при этом задача о перемещении
границы раздела фаз решена как задача Стефана.
Применение модели позволяет проводить числен-
ный анализ положения плоскости промерзания
путем применения конечно-разностной аппрокси-
мации дифференциального уравнения теплопро-
водности и условий Стефана. Задача актуальна
для проведения ТК объектов, находящихся в на-
турных условиях эксплуатации.
С целью проведения теоретического анализа
процесса ТК разработан метод математического мо-
делирования с использованием искусственных ней-
ронных сетей с помощью разложения по собствен-
ным функциям задачи Штурма–Лиувилля, допол-
няющий существующие математические методы.
36 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011
Основа нейронной сети заключается в том, что-
бы изначально дать в качестве исходной инфор-
мации наряду с входными данными еще и конеч-
ный ответ, а далее идет процесс изучения отно-
шений между входными и выходными данными.
Впоследствии обученная сеть используется для
предсказания результатов других наборов вход-
ных данных, где ответ еще неизвестен.
Для целей дефектоскопии решены задачи оп-
ределения внутренних несплошностей материа-
лов и конструкций как на основе решения обрат-
ных задач, так и по результатам прямых измере-
ний температурных историй и реализаций тепло-
вых потоков.
Разработаны следующие методы оптими-
зации технических параметров диагностических
систем ТК.
Метод оптимизации основных режимов про-
ведения ТК, включающий метод обнаружения де-
фектов, определения характеристик дефектов,
оценку пространственной и временной дискрет-
ности регистрации информации.
Метод оптимизации основных параметров ап-
паратуры ТК:
– параметров тепловизионной аппаратуры —
оптимальное сочетание величин: поля обзора оп-
тической системы тепловизионной аппаратуры,
разрешающей способности по температуре, пог-
решности измерения температуры, геометричес-
кой разрешающей способности и поля обзора, час-
тоты регистрации информации;
– параметров контактных преобразователей ре-
гистрации теплового потока и температуры для
обеспечения корректного определения этих харак-
теристик на основе анализа и коррекции возму-
щений температурного поля, вносимых преобра-
зователем;
– времени и скорости прогрева стенки конт-
ролируемого объекта и параметров нагревателя
(теплообменника) на основе решения краевой за-
дачи нестационарной теплопроводности с исполь-
зованием критериев Фурье и Вио;
– способа регистрации и обработки теплового
изображения объектов при взаимном перемещении
средств контроля и исследуемой поверхности с вы-
сокой скоростью относительно друг друга.
Метод оптимизации процесса аттестации
методик ТК, важнейшим этапом которого явля-
ется разработка методик контроля, учитывающих
все особенности контролируемых объектов, пара-
метры аппаратуры, режимы контроля и др., ко-
торые позволяют получить искомый результат с
погрешностями, определяемыми нормативными
документами. Подтверждение точности получае-
мых величин осуществляется на этапе сертифи-
кации методики НК на основе их метрологической
аттестации, включающей сопоставление характерис-
тик реальных и эталонных дефектов, их площадей,
координат и определение погрешности результа-
тов контроля в зависимости от случайных изме-
нений входных данных как при наличии эталон-
ных образцов, так и в их отсутствие.
Проведенные исследования и разработка соот-
ветствующих процедур позволяют оценивать дос-
товерность методик ТК как при наличии, так и в
отсутствие эталона.
На основании исследований, с целью обеспе-
чения независимости экспертизы методических
документов по НК (МД по НК), разработан «Про-
токол балльной оценки методического документа
по НК», позволяющий объективно оценивать пол-
ноту изложения положений МД по НК.
Метод оптимизации режимов работы опера-
торов-дефектоскопистов и технологий контроля
на основе методов статистики и теории опти-
мального управления. Важным фактором технологии
ТК, определяющим значительную часть погрешнос-
ти результатов, является человеческий фактор.
Для оценки качества работы и квалификации
специалистов-операторов ТК (как в период обу-
чения, так и в производственном цикле контроля
реальных объектов) на основе методов статисти-
ческого анализа и оптимального управления с
целью решения задачи дифференциации исполь-
зования специалистов на предприятиях при обс-
луживании и обеспечении безопасной эксплуа-
тации сложных технических систем обоснован и
идентифицирован обобщенный критерий оценки
качества управления процессом НК, позволяю-
щий классифицировать способы управления по
степени их «агрессивности» по отношению к нему
в рамках решения вопросов безопасного опера-
тивного управления и обеспечения качества го-
товой продукции. Это позволяет оценить квали-
фикацию оператора и принять управляющие ре-
шения по повышению качества контроля.
По результатам проведенных исследований
разработаны методики комплексного ТК, вклю-
чающие определение оптимальных параметров
аппаратуры контроля, обнаружение дефектов, оп-
тимальное измерение входной информации (тем-
пературных полей и теплового потока), опреде-
ление оптимальных режимов контроля и оценка
и оптимизация функционирования экспертов-де-
фектоскопистов.
Реализация указанных принципов легла в ос-
нову разработки технологий ТК различных объек-
тов. Ниже приведены примеры некоторых из них.
1. Контроль макро- и микродефектов сосу-
дов под внутренним давлением. Применение ТК
позволяет обнаружить негерметичность фланце-
вых соединений, дефектов намотки и т. п. Уве-
личивается достоверность выявления дефектов и
безопасность обслуживающего персонала. На
рис. 1 показана термограмма баллона из
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011 37
полимерного материала с обнаруженными дефек-
тами.
2. Оценка качества и энергоэффективности
строительных конструкций для заполнения
энергетического паспорта. Решается обратная
задача нестационарной теплопроводности по из-
мерительным и проектным данным, рассчитыва-
ют функционал правдоподобия и термическое
сопротивление в этой зоне. Затем в соответствии
с термограммами фасадов с учетом обнаруженных
температурных аномалий определяют интеграль-
ную величину приведенного сопротивления теп-
лопередаче Rпр. Технология используется при вво-
де зданий в эксплуатацию и заполнении «Энер-
гетического паспорта здания». Разработан метод
определения энергоэффективности строительных
конструкций по результатам прямых измерений
температурных полей и тепловых потоков. На
рис. 2 показаны результаты ТК здания с опреде-
лением теплозащитных характеристик слоя
утеплителя на основе решения обратной задачи
нестационарной теплопроводности.
3. Контроль технического состояния и безо-
пасности эксплуатации электрооборудования
на примере обнаружения дефектов и оценка бе-
зопасности функционирования электрических
кабелей и электропроводки. Технология приме-
няется при анализе технического состояния и бе-
зопасности эксплуатации электроустановок зда-
ний, оборудования подстанций, объектов про-
мышленности. Контроль электроустановок зда-
ний социальной сферы г. Москвы (детских садов,
школ) показал, что в 40…45 % имеются дефект-
ные элементы и узлы. На рис. 3 показаны резуль-
таты ТК электрических кабелей, расположенных
в стене. Проведение контроля позволяет своевре-
менно устранить дефекты, в том числе и аварий-
ные с возможными человеческими жертвами.
4. Контроль технического состояния теплотех-
нических инженерных систем и оборудования.
Инженерное оборудование, для которого приме-
няют ТК (диагностика), объединено в четырех ос-
новных блоках:
дымовые, вентиляционные трубы и газоходы;
теплофикационное оборудование (теплообмен-
ники, трубопроводы, отопительные приборы и др.);
обмуровка и тепловая изоляция оборудования
и трубопроводов;
электрооборудование (электродвигатели, за-
щитная и коммутационная аппаратура, проводка,
контактные соединения и др.).
Разработанная технология позволяет выбрать оп-
тимальные характеристики и состав средств конт-
роля, проводить оперативный мониторинг, коррек-
тно оценивать результаты. Методика контроля ды-
мовых труб и газоходов позволяет определять де-
фектные зоны с погрешностью не более 15 %.
5. Контроль концентраторов напряжений и
дефектов сложных конструкций в условиях ре-
альной эксплуатации при циклическом воздейс-
твии. Технология используется для проведения
предварительного контроля и выявления дефектных
зон в конструкциях мостовых кранов (рис. 4).
Конечным итогом диагностики является оцен-
ка остаточного ресурса конструкции, т. е. продол-
жительности работы до первого отказа (под от-
казом принимается момент времени, когда пара-
метры хотя бы одного элемента будут ниже по-
рогового значения).
Оценка остаточного ресурса на примере объек-
тов из полимерных композиционных материалов
включает соответствующие критерии:
– в условиях отработки изделия по результатам
ускоренных испытаний;
– в реальных условиях эксплуатации— по ре-
зультатам измерений температурных полей объек-
та, его технического состояния и их ретроспек-
тивного анализа.
Рис. 1. Дефектные зоны на фланцевом соединении баллона,
изготовленного из полимерного материала
Рис. 2. Термограмма, фотография и результаты контроля здания
38 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011
Первый критерий. Ускорение испытаний дос-
тигается интенсификацией деградационных про-
цессов путем создания такого ряда эксплуата-
ционных нагрузок, которые оказывают наиболь-
шее влияние на повреждающее воздействие при-
менительно к данному изделию. В основе методов
прогнозирования лежат математические модели
изменения параметров объектов во времени, а так-
же в зависимости от уровня внешних воздейству-
ющих факторов.
Второй критерий основан на ретроспективном
анализе характерного информационного (темпе-
ратурного) параметра объекта.
С помощью тепловизионной системы проводят
измерения температурных полей поверхности в
моменты времени t0, t1, t2, …,tn:
ti = t0 + Δtmin i; i = 0, 1, 2, …,n,
где t0 — начальный момент измерения темпера-
турного поля.
При этом интервал времени Δtk на k-м элементе
(потенциально критически опасном дефекте) и
минимальный интервал времени Δtmin определяют
по числу p критически опасных дефектов.
Далее приводят полученные температуры
Tmaxk (ti) к единым условиям измерений. Экстра-
полируют зависимость Rmax(t1i) по времени t и по
выполнению условия Rmax(t1i) ≤ Rкрит определяют
остаточный ресурс — время выхода элемента из
строя tmax.
Выводы
Принципы оптимизации включают в себя соответ-
ствующие инженерные решения всех основных эта-
пов процесса диагностики — от разработки техно-
логии контроля до проведения аттестации и выбора
квалифицированного персонала с целью оценки
энергоэффективности, безопасности эксплуатации и
остаточного ресурса диагностируемого объекта.
Оптимизация касается применения эффектив-
ных расчетных моделей теплопередачи, техно-
логии проведения контроля, включающей выбор
аппаратуры и способов анализа измерительных
данных с заданной точностью, режимов контроля
и обработки результатов, оценки квалификации и
эффективности специалистов по НК и, в конечном
итоге, прогнозирования эксплуатационных харак-
теристик контролируемого объекта.
1. Тепловой неразрушающий контроль изделий / О. Н. Бу-
дадин, А. И. Потапов, В. И. Колганов и др. — М.: Наука,
2002. — 476 с.
2. РД-13-04-2006. Методические рекомендации о поряд-
ке проведения теплового контроля технических уст-
ройств и сооружений, применяемых и эксплуатируе-
мых на опасных производственных объектах. Сер. 28.
Вып. 11 / Под общ. ред. К. Б.Пуликовского. — М.:
ОАО «Научно-технический центр по безопасности в
промышленности», 2007. — 32 с.
3. Инженерные основы ТК. Опыт промышленного приме-
нения / З. Г. Салихов, О. Н. Будадин, Е. Н. Ишметьев и
др. — М.: ИД МИСиС, 2008. — 476 с.
Поступила в редакцию
02.03.2011
Рис. 3. Термограммы и фотографии силовых электрических кабелей с дефектом
Рис. 4. Пример обнаружения дефекта (концентратора напряжения) в металлическом образце мостового крана при цикличес-
ком механическом воздействии
ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №2,2011 39
|